JP2012069458A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】機械的な作動部を用いずに照射光を制御でき、かつ光利用効率を高めることが可能な車両用灯具を提供する。
【解決手段】車両用灯具は、光源10と、光源からの光が入射し得る位置に配置された偏光変換素子11と、偏光変換素子の前方に配置された液晶素子13と、液晶素子の前方に配置された偏光板14と、偏光板の前方に配置された凸レンズを含む。液晶素子は、対向配置された第１基板及び第２基板と、これらの第１基板と第２基板の間に配置された液晶層と、第１基板と第２基板に挟まれた領域の少なくとも一部に対して選択的に電圧を印加するための電極を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶素子等の光学素子を用いて構成される車両用灯具に関する。

特開２００６−３４１６９６号公報（特許文献１）には、投影レンズ、光源、光源からの照射光を反射するリフレクタ、リフレクタからの光の一部を遮光する可動シェード、この可動シェードを動作させるアクチュエータ等を備えた車両用灯具が開示されている。この車両用灯具においては、可動シェードの位置を制御することによって、いわゆるハイビームとロービームの切り替えが実行される。

しかしながら、上記文献に開示される先行例においては、機械的な作動部を用いて照射光の状態（例えばハイビームとロービーム）を切り替えるので、動作不良を生じやすいという不都合がある。また、可動シェードによって光の一部を遮る場合があることから、光利用効率が低いという点でも未だ改良の余地がある。

特開２００４−１３６８３８号公報

本発明に係る具体的態様は、機械的な作動部を用いずに照射光を制御でき、かつ光利用効率を高めることが可能な車両用灯具を提供することを目的の１つとする。

本発明に係る一態様の車両用灯具は、（ａ）光源と、（ｂ）前記光源からの光が入射し得る位置に配置された偏光変換素子と、（ｃ）前記偏光変換素子の前方に配置された液晶素子と、（ｄ）前記液晶素子の前方に配置された偏光板と、（ｅ）前記偏光板の前方に配置された凸レンズを含み、（ｆ）前記液晶素子は、対向配置された第１基板及び第２基板と、前記第１基板と前記第２基板の間に配置された液晶層と、前記第１基板と前記第２基板に挟まれた領域の少なくとも一部に対して選択的に電圧を印加するための電極を有する。

上記の車両用灯具においては、光源から偏光変換素子に入射する光のほぼ全ての成分が偏光変換素子によって一方向に振動する偏光に変換され、液晶素子および偏光板を透過する。このとき、液晶素子の液晶層へ印加する電圧を適宜設定することにより、偏光板から出射する光の明暗状態を変化させることができる。具体的には、偏光板から出射する光は、部分的に暗状態とし、あるいは全体的に明状態とすることができる。偏光板から出射する光が凸レンズによって投影されることにより、例えばハイビームやロービームなど様々な状態の照射光が実現される。したがって、機械的な作動部を用いずに照射光を制御することができる。また、偏光変換素子を用いることで光源から偏光変換素子に入射する光をほとんど損失することなく液晶素子へ入射させることが可能であり、かつ偏光板については液晶素子の前方にだけ用いているので偏光板から出射する光についても損失がほとんどない。したがって、光利用効率を格段に高めることが可能となる。

上記した偏光変換素子は、例えば、隣り合って配置されたプリズム部及びミラー部と、プリズム部に重畳して配置された１／２波長板を有する。この場合に、上記した光源は偏光変換素子のプリズム部と対向するように配置されることが好ましい。

それにより、光の利用効率をさらに高めることができる。

上記した液晶素子の液晶層は、例えば垂直配向型又はＴＮ配向型とすることができる。また、上記の車両用灯具においては、偏光変換素子から出射する光の振動方向と偏光板の透過軸の方向とが略平行又は略直交であることも好ましい。

一実施形態の車両用灯具の全体構成を示す模式的な断面図である。 光出力ユニットの詳細な構成を示す模式的な断面図である。 光出力ユニットの別の構成例を示す模式的な断面図である。 ＬＥＤを用いた光源の構成例を示す図である。 偏光変換素子の構成例を示す図である。 液晶素子の構成例を示す図である。 液晶素子の電極構造を説明するための図である。 車両用灯具の動作状態を説明するための図である。 液晶素子の電極構造についての他の実施形態を説明する図である。 車両用灯具の動作状態を説明するための図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態の車両用灯具の全体構成を示す模式的な断面図である。図１に示す車両用灯具は、例えば車両の前照灯として用いられるものであり、光出力ユニット１、筐体２およびプロジェクターレンズ（凸レンズ、または非球面レンズなど）３を含んで構成されている。光出力ユニット１は、複数の相互に異なる状態の光を選択的に出力できるものである。この光出力ユニット１から出力された光は、プロジェクターレンズ３によって反転投影される。筐体２は、光出力ユニット１およびプロジェクターレンズ３を支持する。図示のように本実施形態の車両用灯具は、光出力ユニット１とプロジェクターレンズ３とを筐体２によって一体化した簡素な構成であり、機械的な可動部を有しない。なお、光出力ユニット１は、その中央部分とプロジェクターレンズ３の焦点位置が略一致するように配置されることが望ましい。

図２は、光出力ユニット１の詳細な構成を示す模式的な断面図である。図２に示すように光出力ユニット１は、光源１０、偏光変換素子１１、屈折率整合材１２、液晶素子（光学素子）１３、偏光板１４、ピン端子１５を含んで構成されている。

光源１０は、図示しない外部からの電力供給を受けて、外部へ光を放出する。光源１０としては、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）が用いられる。図示のように光源１０は、偏光変換素子１１の一面側に配置されている。なお、光源１０は、ＬＥＤ以外のもの、例えば白熱電球、ハロゲン電球、ＨＩＤ、ＦＥ光源、蛍光灯等であってもよい。

偏光変換素子１１は、光源１０からの光の進行方向、すなわち当該光が入射し得る位置に配置されている。光源１０から放出された光が偏光変換素子１１を通過することにより、当該光はそのほぼ全ての成分が同一の振動方向の直線偏光となる。

屈折率整合材１２は、偏光変換素子１１と液晶素子１３の間に設けられている。この屈折率整合材１２は、例えば１．５程度の屈折率を有する液状またはフィルム状のものである。このような屈折率整合材１２を偏光変換素子１１と液晶素子１３の間に介在させることにより、これを設けずに空気層とした場合に比べて、反射による光損失を低減することができる。なお、図２に示す構成例では偏光変換素子１１の１／２波長板３３と液晶素子１３の間には屈折率整合材１２が設けられていないが、図３に示すように、１／２波長板３３と液晶素子１３の間にも屈折率整合材１２を介在させることも好ましい。それにより、偏光変換素子１１と液晶素子１３の接合をより強固にすることができ、かつ製造もより容易になる。

液晶素子１３は、外観上ほぼ透明な板状の光学素子であり、偏光変換素子１１の前方に配置されている。この液晶素子１３にはピン端子１５が取り付けられており、このピン端子１５を介して、図示しない駆動装置から駆動信号が供給される。液晶素子１３としては、例えば垂直配向型の液晶素子やＴＮ配向型の液晶素子を用いることができる。本実施形態においては、液晶素子１３は、偏光変換素子１１とほぼ同じ大きさ（厳密には少し大きい）に形成されている。また、液晶素子１３の前方には偏光板１４が配置される。

図４は、ＬＥＤを用いた光源１０の構成例を示す図である。詳細には、図４（ａ）および図４（ｂ）はそれぞれ光源１０の断面図を示し、図４（ｃ）は光源１０の上面図を示す。図４に示す構成例の光源１０は、ヒートシンク２０、ベース部２１、複数のＬＥＤチップ２２、蛍光体２３、硬質シリコーン樹脂やガラス等からなるカバー部２４、を含んで構成されている。各ＬＥＤチップ２２は、例えば１ｍｍ角程度の大きさの青色発光ＬＥＤである。蛍光体２３は、例えば黄色蛍光体である。青色発光ＬＥＤである各ＬＥＤチップ２２と黄色蛍光体である蛍光体２３を組み合わせることにより白色の光が得られる。また、本例の各ＬＥＤチップ２２は、一方向に配列されることにより、全体として一方向に長い形状の光を出力できる。これらのＬＥＤチップ２２から出力された光が上記したプロジェクターレンズ３により反転投影されることを考慮すると、各ＬＥＤチップ２２からの光が全体として一方向に長い形状となっていることが好ましい。なお、各ＬＥＤチップ２２の配列はこれに限定されない。

図５は、偏光変換素子１１の構成例を示す図である。図５に示す構成例の偏光変換素子１１は、対向する２面（第１面および第２面）の間において互いに隣り合って配置されたプリズム部３１およびミラー部３２と、プリズム部３１に重畳して配置された１／２波長板（λ／２板）３３を備える。プリズム部３１は、上記した２面に対して略４５度に傾いた斜面を有している。図示のように、上記した光源１０はプリズム部３１および１／２波長板３３と対向する位置に配置される。また、ミラー部３２は、上記した２面に対して略４５度に傾いた斜面を有している。図示のようにプリズム部３１とミラー部３２は、上記した２面と平行な一方向に沿って隣り合って配置されている。１／２波長板３３は、上記した２面のうち液晶素子１３に近い側の面に、ミラー部３２と重畳せず、プリズム部３１と重畳するように配置されている。本例では、偏光変換素子１１の出射側の約１／２のエリアに１／２波長板３３が設けられている。偏光変換素子１１の厚さは、例えば約３．１ｍｍである（１／２波長板３３の厚さを除く）。

ここで、光源１０から偏光変換素子１１に入射した光が同一の振動方向の直線偏光に変換される原理を説明する。光源１０から放出された光は、光源１０と対向配置されたプリズム部３１に入射する。プリズム部３１に入射した光のうち、Ｓ偏光はプリズム部３１の斜面で反射され、Ｐ偏光はそのまま透過する。プリズム部３１の斜面で反射されたＳ偏光は、ミラー部３２へ入射し、当該ミラー部３２で反射され、Ｓ偏光のまま偏光変換素子１１から出射する。一方、プリズム部３１を透過したＰ偏光は、１／２波長板３３に入射し、当該１／２波長板３３によってＳ偏光に変換されて偏光変換素子１１から出射する。以上のように、原理上、偏光変換素子１１へ入射した光の全成分はＳ偏光となって偏光変換素子１１から出射する。このため、一般的な偏光素子を用いる場合に比べて光の利用効率を高めることができる。

図６は、液晶素子１３の構成例を示す図である。詳細には、図６（ａ）は垂直配向型の液晶素子１３の構成例を示し、図６（ｂ）はＴＮ配向型の液晶素子１３の構成例を示す。なお、便宜上、一部構成を除いてハッチング記載を省略する。

図６（ａ）に示す液晶素子１３は、第１基板４１、第１電極４２、配向膜（第１配向膜）４３、第２基板４４、第２電極４５、配向膜（第２配向膜）４６、液晶層４７を含んで構成される。

第１基板４１および第２基板４４は、それぞれ、例えばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板である。第１基板４１と第２基板４４との相互間には、例えば多数のスペーサー（粒状体）が分散して配置されており、それらのスペーサーによって第１基板４１と第２基板４４との相互間隔が保たれる。第１基板４１と第２基板４４の間隔、すなわちセル厚は、例えば４μｍ程度である。例えば本実施形態では、第１基板４１側に上記の偏光板１４が配置され、第２基板４４側に上記の偏光変換素子１１が配置される。

第１電極４２は、第１基板４１の一面側に設けられている。同様に、第２電極４５は、第２基板４４の一面側に設けられている。第１電極４２および第２電極４５、それぞれ、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜を用いて構成される。例えば本実施形態では、第１電極４２、第２電極４５ともに、基板一面に形成されており、所定形状にパターニングされている。

配向膜４３は、第１基板４１の一面側に、第１電極４２を覆うようにして設けられている。また、配向膜４６は、第２基板４４の一面側に、第２電極４５を覆うようにして設けられている。本実施形態においては、配向膜４３および配向膜４６として、液晶層４７の液晶分子の初期状態（電圧無印加時）における配向状態を垂直配向状態に規制するもの（垂直配向膜）が用いられている。これらの配向膜４３、４６に対しては、所定の配向処理（ラビング処理、光配向処理等）が施されている。第１基板４１と第２基板４４は、各々の配向膜に施された配向処理がアンチパラレルの関係になるように配置されている。各配向膜４３、４６の配向処理の方向は、例えば第１基板４１、第２基板４４のそれぞれの基板端部に対して略４５°の方向に設定される。なお、各配向膜４３、４６として無機配向膜を用いてもよい。

液晶層４７は、第１基板４１の一面と第２基板４４の一面の相互間に設けられている。本実施形態においては、誘電率異方性Δεが負（Δε＜０）のネマティック液晶材料を用いて液晶層４７が構成されている。液晶層４７に図示された太線は、液晶層４７内の液晶分子を模式的に示したものである。図示のように、電圧無印加時における液晶分子は、第１基板４１および第２基板４４の各基板面に対して所定のプレチルト角を有してほぼ垂直に配向する。

図６（ｂ）に示す液晶素子１３は、基本的に上記した図６（ａ）に示した液晶素子１３と同様の構成を有している。この液晶素子１３における第１基板４１と第２基板４４の間隔、すなわちセル厚は、例えば１２μｍ程度に設定される。

また、配向膜４３および配向膜４６としては、液晶層４７の液晶分子の初期状態（電圧無印加時）における配向状態を水平配向状態に規制するもの（水平配向膜）が用いられている。これらの配向膜４３、４６に対しては、所定の配向処理（ラビング処理、光配向処理等）が施されている。第１基板４１と第２基板４４は、各々の配向膜に施された配向処理が略直交するように配置されている。また、各配向膜４３、４６の配向処理の方向は、例えば第１基板４１、第２基板４４のそれぞれの基板端部に対して略４５°の方向に設定される。なお、各配向膜４３、４６として無機配向膜を用いてもよい。

また、この液晶素子１３における液晶層４７は、誘電率異方性Δεが正（Δε＞０）、屈折率異方性Δｎが約０．２５のネマティック液晶材料を用いて構成されている。図示のように、電圧無印加時における液晶分子は、第１基板４１および第２基板４４の各基板面に対して所定のプレチルト角を有してほぼ水平に配向し、かつ略９０°のねじれ角を有して配向する。

図７は、液晶素子１３の電極構造を説明するための図である。図７においては、本実施形態の車両用灯具における光出力ユニット１を前方から見た模式的な平面図が示されている。図示のように、液晶素子１３の第１電極４２は、正面から見て下側のほぼ半分の領域に渡り形成された部分と、正面から見て上側のほぼ半分の領域に渡り形成された部分とを有する。説明の便宜上、第１電極４２のうちの下側部分を以後「第１電極４２ａ」とし、第１電極４２のうちの上側部分を以後「第１電極４２ｂ」とする。第１電極４２ａは、左上側が部分的に欠けたカットオフ形状に形成されており、光源１０とほぼ対向するように配置されている。なお、液晶素子１３の第２電極４５については、少なくとも第１電極４２ａ、４２ｂの各部分と重畳する部分を有する限り、すなわち第１電極４２ａ、４２ｂとの相互間に電界を発生させ得る限りにおいてその形状は任意に設定できる。また、本実施形態では液晶素子１３の片側の基板（例えば第１基板４１）に上記のピン端子１５が取り付けられており、このピン端子１５を介して液晶層４７に電圧を印加できる。なお、ピン端子１５に代えてフレキシブルプリント基板が用いられてもよい。

本実施形態の車両用灯具は上記の構成を備えており、次にその動作について詳細に説明する。

図８は、車両用灯具の動作状態を説明するための図である。図８では、上記した図７と同様に本実施形態の車両用灯具における光出力ユニット１を前方から見た模式的な平面図が示されている。いわゆるハイビームを出射する場合には、図８（ａ）に網掛け模様で示すように、光出力ユニット１の液晶素子１３におけるほぼ全域に渡って光が出力される。この光出力ユニット１から出力される光がプロジェクターレンズ３によって集光および反転投影されることにより、ハイビームが生成される。一方、いわゆるロービームを出射する場合には、図８（ｂ）に網掛け模様で示すように、光出力ユニット１の液晶素子１３におけるほぼ上半分の全域に渡って光が出力される。この光出力ユニット１から出力される光がプロジェクターレンズ３によって集光および反転投影されることにより、ロービームが生成される。これらの動作は、上記した第１電極４２ａに印加する電圧を制御することによって当該部分における液晶層４７の液晶分子の配向状態を変化させることにより実現される。

ここで、液晶素子１３として垂直配向型のものを用いた場合には、第１電極４２ａ、４２ｂと第２電極４５との間に電圧を印加した場合にハイビームが生成され、第１電極４２ａと第２電極４５との間の電圧をオフとした場合（オフ電圧を印加した場合）にロービームが生成されるように、偏光板１４の透過軸を配置することがより望ましい。また、液晶素子１３としてＴＮ配向型のものを用いた場合には、第１電極４２ａ、４２ｂと第２電極４５との間の電圧を無印加とした場合（オフ電圧を印加した場合）にハイビームが生成され、第１電極４２ａと第２電極４５との間に電圧を印加した場合にロービームが生成されるように、偏光板１４の透過軸を配置することがより望ましい。それにより、ロービーム生成時におけるカットオフ形状部分の透過率を低減し、良好なロービームを生成することができる。なお、例えばオフ電圧は０Ｖ、オン電圧は３Ｖ（周波数１５０Ｈｚ：垂直配向型の場合）もしくは５Ｖ（周波数１５０Ｈｚ：ＴＮ配向型の場合）であり、いずれもスタティック電圧である。

例えば、液晶素子１３に入射する光（偏光変換素子１１から出射した光）の偏光方向に対して偏光板１４の透過軸の方向を略直交に配置し、かつ液晶素子１３を垂直配向型のものとした場合を考える。この場合には、第１電極４２ａと第２電極４５の間に電圧を印加し、第１電極４２ｂと第２電極４５の間には電圧を印加しないことにより、上記図８（ｂ）に示したようにロービームが生成される。また、第１電極４２ａ、４２ｂの各々と第２電極４５との間に電圧を印加することにより、上記図８（ａ）に示したようにハイビームが生成される。

また、液晶素子１３に入射する光（偏光変換素子１１から出射した光）の偏光方向に対して偏光板１４の透過軸の方向を略直交に配置し、かつ液晶素子１３をＴＮ配向型のものとした場合を考える。この場合には、第１電極４２ｂと第２電極４５の間に電圧を印加し、第１電極４２ａと第２電極４５の間には電圧を印加しないことにより、上記図８（ｂ）に示したようにロービームが生成される。第１電極４２ａ、４２ｂの各々と第２電極４５の間に電圧を印加しないことにより、上記図８（ａ）に示したようにハイビームが生成される。

また、液晶素子１３に入射する光（偏光変換素子１１から出射した光）の偏光方向に対して偏光板１４の透過軸の方向を略平行に配置し、かつ液晶素子１３をＴＮ配向型のものとした場合を考える。この場合には、第１電極４２ａと第２電極４５の間に電圧を印加し、第１電極４２ｂと第２電極４５の間には電圧を印加しないことにより、上記図８（ｂ）に示したようにロービームが生成される。第１電極４２ａ、４２ｂの各々と第２電極４５の間に電圧を印加することにより、上記図８（ａ）に示したようにハイビームが生成される。

次に、図９および図１０を参照しながら、液晶素子１３の電極構造についての他の実施形態を説明する。なお、上記した実施形態と同様の構成要素については、共通の符号を用いた上でそれらの詳細な説明を省略する。

図９に示す実施形態の車両用灯具における液晶素子１３の第１電極４２は、ほぼ同じ幅を有し、一方向に配列されたストライプ状の複数（図示の例では４つ）の電極を有する。説明の便宜上、これらの電極を第１電極４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆとする。また、図９に示す実施形態の車両用灯具における液晶素子１３の第２電極４５は、それぞれ異なる幅を有し、一方向に配列されたストライプ状の複数（図示の例では４つ）の電極を有する。説明の便宜上、これらの電極を第２電極４５ｃ、４５ｄ、４５ｅ、４５ｆとする。詳細には、各第２電極４５ｃ等は、図中上側に配置された第２電極４５ｃの幅が最も広く、次いで図中下側に配置された第２電極４５ｆの幅が広く、これらの第２電極４５ｃ、４５ｆに挟まれて配置された第２電極４５ｄ、４５ｅの幅が最も狭い。このような電極構造を有する液晶素子１３は、例えば４×４のドットマトリクス型の液晶表示装置と同様に駆動することができる。すなわち、例えば１／４デューティ駆動電圧を印加すればよい。

ロービームを出射する場合には、図１０（ａ）に網掛け模様で示すように、光出力ユニット１の液晶素子１３におけるほぼ上半分の全域に渡って光が出力される。光出力ユニット１から出力される光がプロジェクターレンズ３によって集光および反転投影されることにより、ロービームが生成される。これらの動作は、各電極を介して印加する電圧を制御することによって当該部分における液晶層４７の液晶分子の配向状態を変化させることにより実現される。具体的には、本例では各第１電極４２ｃ〜４２ｆと第２電極４５ｃの交差する領域、各第１電極４２ｃ、４２ｄと第２電極４５ｄの交差する領域、および第１電極４２と第２電極４５ｅの交差する領域のそれぞれにおいて光が透過し、それ以外の領域では光が非透過となるように、各電極に駆動電圧が供給される。

また、図１０（ｂ）に網掛け模様で示すように、各第１電極４２ｃ〜４２ｆと各第２電極４５ｃ〜４５ｆの間の電圧をそれぞれ設定することで、より複雑な配光パターンを実現することもできる。したがって、周囲の状況に合わせて必要な場所にのみ光を照射することも可能となる。図示の配光パターンは、車両の前方において二輪車や歩行者等が存在し得る場所を避けて光を照射した場合の例である。

ここで、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すいずれの配光パターンにおいても、液晶素子１３の上側に相当する領域では、光を透過させる領域の面積を細かく制御する必要性が相対的に低い。これは、液晶素子１３の上側に相当する領域を通過する光がプロジェクターレンズ３によって反転投影され、車両前方の下側へ照射されるからである。他方、液晶素子１３の下側に相当する領域では、光を透過させる領域の面積を細かく制御する必要性が相対的に高い。これは、液晶素子１３の下側に相当する領域を通過する光がプロジェクターレンズ３によって反転投影され、車両前方の上側へ照射されるからである。このため、本実施形態では上記したように、液晶素子１３の上側に相当する領域に配置される第２電極４５ｃの幅を相対的に広くし、液晶素子１３の下側に相当する領域に配置される各第２電極４５ｄ〜４５ｆの幅を相対的に狭くしている。これにより、液晶素子１３に電圧を供給する駆動回路の簡素化と細やかな配光制御とを両立させることができる。

ところで、本実施形態の液晶素子１３は、ＴＮ配向型の場合におけるセル厚ｄと屈折率異方性Δｎの積で得られるリターデーションの値が約３μｍと非常に大きい。このように大きなリターデーションを有するＴＮ配向型の液晶素子１３は、広い波長域で光の振動方向をほぼ９０°捻ることができる。ただし、セル厚ｄが比較的に大きいため、液晶層４７の液晶分子の配向状態を変化させる際の応答速度が遅いという不都合が生じ得る（特に低温時）。しかしながら、その応答速度は気温０℃時において約０．２ミリ秒間、気温−２０℃時において約２秒間であるため、ハイビームとロービームの切り替えという観点ではさほど問題とはいえない。また、前照灯として用いる車両用灯具においては、その内部は光源からの発熱等により温度が上昇しやすく、仮に車両のエンジン起動時には非常に低温（例えば−３０℃）であったとしても、点灯後はすぐに内部温度が上昇する。したがって、液晶素子１３の応答速度は比較的に速くなると考えられる。

以上のように本実施形態によれば、光源から偏光変換素子に入射する光のほぼ全ての成分が偏光変換素子によって一方向に振動する偏光に変換され、液晶素子および偏光板を透過する。このとき、液晶素子の液晶層へ印加する電圧を適宜設定することにより、偏光板から出射する光の明暗状態を変化させることができる。具体的には、偏光板から出射する光は、部分的に暗状態とし、あるいは全体的に明状態とすることができる。偏光板から出射する光が凸レンズによって投影されることにより、例えばハイビームやロービームなど様々な状態の照射光が実現される。したがって、機械的な作動部を用いずに照射光を制御することができる。

また、本実施形態によれば、偏光変換素子を用いることで光源から入射する光をほとんど損失することなく液晶素子へ入射させることができ、かつ偏光板については液晶素子の前方にだけ用いているので、偏光板から出射する光についても損失がほとんどない。したがって、光利用効率を格段に高めることが可能となる。

また、本実施形態によれば、機械的な可動部を用いず、平板状等の薄型であり軽量である偏光変換素子、液晶素子等を用いているので、車両用灯具の全体を薄型にし、かつ軽量化することが可能となる。

なお、本発明は上述した各実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。

例えば、上述した実施形態においては、液晶素子の好ましい一例として垂直配向型並びにＴＮ配向型の各液晶素子を説明していたが、液晶素子の配向モードはこれらに限定されない。液晶素子の配向モードとしては、ＩＰＳ（イン・プレーン・スイッチング）モード、ＦＦＳ（フリンジ・フィールド・スイッチング）モード、ベンドモード、ハイブリッドモード等も適用可能である。また、液晶素子のセル条件についても上記は一例でありこれに限定されない。なお、ＴＮ配向型の液晶素子を用いる場合には、セル厚ｄは比較的に大きいほうが好ましく、またモーガン条件が満たされているとより好ましい。

また、上記した車両用灯具における液晶素子の液晶層に中間調電圧を印加することにより、ハイビームとロービームの中間的な配光状態を実現することも可能である。それにより、周囲の環境（街灯の明るさ、天候、交差点付近かどうか、カーブか直線か、等）や車両の速度などに応じて最適な配光状態を得ることが可能となる。

上記した実施形態では、光源を偏光変換素子の所定位置に配置する場合について説明していたが、より大きな光源を用いる場合にはその光源と偏光変換素子との間にマイクロレンズを配置してもよい。

上記した実施形態では、光源の一例としてＬＥＤパッケージを１つ用いる場合について説明していたが、複数個のＬＥＤパッケージを用いてもよい。また、その配置については、例えば縦に２列に並べてもよい。さらに、１つのＬＥＤパッケージに含まれるチップの数は４つに限られない。

上記した実施形態においては車両用灯具の一例として前照灯を挙げていたが、補助ライト等であってもよい。さらに、一般照明用など別の用途の灯具に本発明を適用してもよい。

１…光出力ユニット ２…筐体 ３…プロジェクターレンズ（凸レンズ） １０…光源 １１…偏光変換素子 １２…屈折率整合材 １３…液晶素子（光学素子） １４…偏光板 １５…ピン端子 ２０…ヒートシンク ２１…ベース部 ２２…ＬＥＤチップ ２３…蛍光体 ２４…カバー部 ３１…プリズム部 ３２…ミラー部 ３３…１／２波長板（λ／２板） ４１…第１基板 ４２…第１電極 ４３…配向膜（第１配向膜） ４４…第２基板４４ ４５…第２電極 ４６…配向膜（第２配向膜） ４７…液晶層

Claims (4)

1. 光源と、
   前記光源からの光が入射し得る位置に配置された偏光変換素子と、
   前記偏光変換素子の前方に配置された液晶素子と、
   前記液晶素子の前方に配置された偏光板と、
   前記偏光板の前方に配置された凸レンズと、
   を含み、
   前記液晶素子は、
   対向配置された第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板の間に配置された液晶層と、
   前記第１基板と前記第２基板に挟まれた領域の少なくとも一部に対して選択的に電圧を印加するための電極と、
   を有する、車両用灯具。
2. 前記偏光変換素子は、隣り合って配置されたプリズム部及びミラー部と、前記プリズム部に重畳して配置された１／２波長板を有し、
   前記光源は、前記偏光変換素子の前記プリズム部と対向するように配置された、請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記液晶素子の前記液晶層が垂直配向型又はＴＮ配向型である、請求項１又は２に記載の車両用灯具。
4. 前記偏光変換素子から出射する光の振動方向と前記偏光板の透過軸の方向とが略平行又は略直交である、請求項１〜３の何れかに記載の車両用灯具。

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