JP2021009200A5

JP2021009200A5 -

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Publication number: JP2021009200A5
Application number: JP2019121990A
Authority: JP
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2022-05-25
Anticipated expiration: 2039-06-28

Description

図１は、一実施形態の車両用前照灯システムの構成を示す図である。図２は、液晶素子の構成を説明するための平面図である。図３は、液晶素子の構成を示す断面図である。図４（Ａ）は、第１画素電極、第１配線部および第２配線部の構成を説明するための平面図である。図４（Ｂ）は、第１画素電極、第１配線部および第２配線部の構成を説明するための断面図である。図５（Ａ）は、絶縁膜の構成を説明するための平面図である。図５（Ｂ）は、絶縁膜の構成を説明するための断面図である。図６（Ａ）は、第２画素電極の構成を説明するための平面図である。図６（Ｂ）は、第２画素電極の構成を説明するための断面図である。図７は、第１基板と第２基板を重ね合わせた状態を説明するための断面図である。図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、第１画素領域と第２画素領域の電気光学特性（ＶＴ特性）について説明するための図である。図９（Ａ）は、室温下における第１画素電極と第２画素電極への印加電圧の設定例を示す図である。図９(Ｂ)は、図９（Ａ）に示す印加電圧を階調の関係をグラフで示した図である。図１０（Ａ）は、雰囲気温度６０℃における第１画素領域と第２画素領域の電気光学特性（ＶＴ特性）について説明するための図である。図１０（Ｂ）は、雰囲気温度８０℃における第１画素領域と第２画素領域の電気光学特性（ＶＴ特性）について説明するための図である。図１１（Ａ）は、６０℃雰囲気下における第１画素電極と第２画素電極への印加電圧の設定例を示す図である。図１１(Ｂ)は、図１１（Ａ）に示す印加電圧と階調の関係をグラフで示した図である。図１２（Ａ）は、８０℃雰囲気下における第１画素電極と第２画素電極への印加電圧の設定例を示す図である。図１２(Ｂ)は、図１２（Ａ）に示す印加電圧と階調の関係をグラフで示した図である。図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、室温下における斜め入射光に対する電気光学特性の測定例を示す図である。図１４（Ａ）は、上記した図９（Ａ）に示した階調での電圧における視認方向と逆視認方向の透過率の和を示した図である。図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）に示す印加電圧と階調の関係をグラフで示した図である。

光源１は、例えば青色光を放出する発光ダイオード（ＬＥＤ）に黄色蛍光体を組み合わせて構成された白色ＬＥＤを含んで構成されている。光源１は、例えば、マトリクス状あるいはライン状に配列された複数の白色ＬＥＤを備える。なお、光源１としてはＬＥＤのほかに、レーザー、さらには電球や放電灯など車両用ランプユニットに一般的に使用されている光源が使用可能である。光源１の点消灯状態は制御装置３によって制御される。光源１から出射する光は、偏光板６ａを介して液晶素子（液晶パネル）５に入射する。なお、光源１から液晶素子５へ至る経路上に他の光学系（例えば、レンズや反射鏡、さらにはそれらを組み合わせたもの）が存在してもよい。

制御装置３は、自車両の前方を撮影するカメラ２によって得られる画像に基づいて画像処理を行うことによって前方車両等の位置を検出し、検出された前方車両等の位置を非照射範囲とし、それ以外の領域を光照射範囲とした配光パターンを設定し、この配光パターンに対応した像を形成するための制御信号を生成して液晶駆動装置４へ供給する。この制御装置３は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータシステムにおいて所定の動作プログラムを実行させることによって実現される。

各第２画素電極１４は、第１基板１１の一面側において絶縁膜１５の上側に設けられている。すなわち、各第１画素電極１３は、各第２画素電極１４よりも第１基板１１側に配置されている。各第２画素電極１４は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。各第２画素電極１４と共通電極１８との重なる領域のそれぞれにおいて上記した第２画素領域５２が画定されている。

各第１配線部２１は、いずれかの第１画素電極１３と接続されて当該第１画素電極１３に対して電圧を印加するためのものである（後述する図４参照）。各第２配線部２２は、絶縁膜１５を介していずれかの第２画素電極１４と接続されて当該第２画素電極１４に対して電圧を印加するためのものであり、何れかの第２画素電極１４の少なくとも一部と平面視において重なる位置に配置されている。

具体的には、絶縁膜１５の静電容量をＣ_in、液晶層１９の静電容量をＣ_LCとし、第１画素電極１３に印加する電圧をＶ_down、第２画素電極１４に印加する電圧をＶ_upとすると、これらの関係は以下のように表せる。
Ｖ_down＝（Ｃ_in／（Ｃ_in＋Ｃ_LC））・Ｖ_up

ここで、電極面積をＳ、絶縁膜１５の誘電率をε_in、絶縁膜１５の膜厚をｄ_in、液晶層１９の誘電率をε_LC、液晶層１９の膜厚をｄ_LCとすると、Ｃ_inおよびＣ_LCはそれぞれ以下のように表せる。
Ｃ_in＝（Ｓ／ｄ_in）・ε_in
Ｃ_LC＝（Ｓ／ｄ_LC）・ε_LC

図１１（Ａ）は、６０℃雰囲気下における第１画素電極と第２画素電極への印加電圧の設定例を示す図である。また、図１１(Ｂ)は、図１１（Ａ）に示す印加電圧と階調の関係をグラフで示した図である。図１２（Ａ）は、８０℃雰囲気下における第１画素電極と第２画素電極への印加電圧の設定例を示す図である。また、図１２(Ｂ)は、図１２（Ａ）に示す印加電圧と階調の関係をグラフで示した図である。上記した室温の場合と同様に、第１画素電極１３と第２画素電極１４への印加電圧に差をつけて設定することで、第１画素領域５１と第２画素領域５２の各々における電気光学特性の差を低減し、照射光の明るさのムラを抑制することができる。

１：光源、２：カメラ、３：制御装置、４：液晶駆動装置、５：液晶素子、６ａ、６ｂ：偏光板、７：投影レンズ、１１：第１基板、１２：第２基板、１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ：第１画素電極、１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ：第２画素電極、１５：絶縁膜、１８：共通電極、１９：液晶層、２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ：第１配線部、２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ：第２配線部、２３ｂ、２３ｃ：画素間電極、２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ：開口部（スルーホール）、５１：第１画素領域、５２：第２画素領域

Claims

複数の第１画素領域及び複数の第２画素領域を有する液晶素子であって、
第１基板と、
前記第１基板に対向配置された第２基板と、
前記第１基板の第２基板側の面に配置されており夫々が前記複数の第１画素領域の何れかに対応する複数の第１画素電極と、
前記第１基板の第２基板側の面に配置されており夫々が前記複数の第２画素領域の何れかに対応する第２画素電極と、
前記第１基板の前記第２基板側の面に配置されており夫々が前記複数の第１画素電極の何れかに接続された複数の第１配線部と、
前記第１基板の前記第２基板側の面に配置されており夫々が前記複数の第２画素電極の何れかに接続された複数の第２配線部と、
前記第２基板の前記第１基板側に配置された共通電極と、
前記第１画素電極及び前記第２画素電極と前記共通電極との間に配置された液晶層と、を備え、
前記複数の第１画素領域と前記複数の第２画素領域は、第１方向において交互に配置されており、
前記複数の第１画素領域は、前記第１方向と交差する第２方向において隣り合って配置され、前記複数の第２画素領域は、前記第２方向において隣り合って配置されており、
前記複数の第１画素電極と前記複数の第２画素電極は、前記第１基板上において異なる層に設けられており、前記第１方向において隣り合うもの同士の端部が平面視において部分的に重なるように配置されており、
前記複数の第２画素電極は、前記第２方向において隣り合うものが相互に隙間を設けて配置されており、
前記複数の第２配線部は、夫々、前記第１方向に延在する画素間電極を有しており、
前記画素間電極の夫々は、平面視において何れかの前記隙間と重なるように設けられている、
液晶素子。
前記複数の第１画素電極及び前記複数の第２配線部を覆う絶縁膜、を更に含み、
前記複数の第２画素電極は、前記絶縁膜の上側に設けられており、
前記複数の第２配線部は、前記絶縁膜を介して前記複数の第２画素電極と接続されている、
請求項１に記載の液晶素子。
前記複数の第１画素電極、前記複数の第２画素電極および前記共通電極に電気的に接続され、前記複数の第１画素電極と前記共通電極との間、および、前記複数の第２画素電極と前記共通電極との間に電圧を印加するための液晶駆動装置と、更に備え、
前記複数の第１画素領域の何れかと前記複数の第２画素領域の何れかとを同一階調にする際に、前記液晶駆動装置によって、当該何れかの第１画素電極と前記共通電極との間に印加する第１電圧を当該何れかの第２画素電極と前記共通電極に印加する第２電圧よりも高く設定する、
請求項２に記載の液晶素子。
前記第１電圧と前記第２電圧の差は、前記絶縁膜を介して前記複数の第１画素電極の何れかから前記液晶層に電圧を印加する際に当該絶縁膜によって分圧される電圧に相当するものである、
請求項３に記載の液晶素子。
前記複数の第１配線部及び前記複数の第２配線部は、前記第１基板上において前記絶縁膜を介して前記複数の第２画素電極よりも前記第１基板側に配置されており、
前記複数の第２配線部は、前記絶縁膜に設けられた開口部を介して前記複数の第２画素電極の何れかと接続されている、
請求項４に記載の液晶素子。
前記第１基板及び前記第２基板の夫々には配向膜が設けられており、当該配向膜は一軸配向規制力を有している、
請求項１～５の何れか１項に記載の液晶素子。
前記第１方向と前記第２方向が略直交している、
請求項１～６の何れか１項に記載の液晶素子。
配光パターンを可変に設定可能な照明装置であって、
光源と、
前記光源からの光を用いて前記配光パターンに対応する画像を形成する液晶素子と、
前記液晶素子によって形成された前記画像を投影する光学系と、
を含み、
前記液晶素子として請求項１～７の何れかに記載の液晶素子を用いる、
照明装置。