JP2021173955A - Liquid crystal element, lamp unit, and lighting fixture for vehicles - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶素子およびこれを用いるランプユニット並びに車両用灯具システムに関する。 The present invention relates to a liquid crystal element, a lamp unit using the liquid crystal element, and a vehicle lighting system.
液晶素子は、画像などの情報表示装置としての用途などで広く用いられている。また、近年では、車両の前方へ光照射を行う際に、対向車両や歩行者等の位置を選択的に減光した配光パターンによる配光制御を行う車両用灯具システムにおいて、配光パターンに対応した像を形成するために液晶素子を用いるものも知られている。液晶素子の従来例は、例えば特許第3282156号公報(特許文献1)に記載されている。 Liquid crystal elements are widely used in applications such as information display devices for images and the like. Further, in recent years, when irradiating light to the front of a vehicle, the light distribution pattern has been adopted in a vehicle lighting system that controls the light distribution by a light distribution pattern in which the positions of oncoming vehicles and pedestrians are selectively dimmed. There are also known ones that use a liquid crystal element to form a corresponding image. Conventional examples of liquid crystal devices are described in, for example, Japanese Patent No. 3282156 (Patent Document 1).
ところで、上記した車両用灯具システムでは、より一層の高機能化を図る等の目的から、単に光源からの光の透過/非透過(低透過)を制御して配光パターンに対応した像を形成するに留まらず、光照射可能な範囲において光の状態(例えば、光の色、明るさ等)を種々に設定したいという要望がある。これについて、例えばアクティブマトリクス型によるフルカラーの液晶素子を用いることも考えられるが、制御の容易さ、画素設計の自由度、コスト削減などの観点からはパッシブ型の液晶素子(特にカラーフィルタを用いない液晶素子)が有利である。しかしながら、パッシブ型の液晶素子を用いた場合には、光の状態を種々に設定し得る構成を実現するのが比較的難しい。なお、このような課題は車両用途に限らず、液晶素子を用いる照明装置においても生じ得るものである。 By the way, in the above-mentioned vehicle lighting system, for the purpose of further improving the functionality, the transmission / non-transmission (low transmission) of the light from the light source is simply controlled to form an image corresponding to the light distribution pattern. In addition to this, there is a desire to set various light states (for example, light color, brightness, etc.) within a range in which light can be irradiated. Regarding this, for example, it is conceivable to use a full-color liquid crystal element of the active matrix type, but from the viewpoint of ease of control, degree of freedom in pixel design, cost reduction, etc., a passive type liquid crystal element (especially no color filter is used). Liquid crystal element) is advantageous. However, when a passive liquid crystal element is used, it is relatively difficult to realize a configuration in which various light states can be set. It should be noted that such a problem can occur not only in vehicle applications but also in lighting devices using liquid crystal elements.
本発明に係る具体的態様は、例えばパッシブ型の液晶素子において光の状態を種々に設定し得る技術を提供することを目的の1つとする。本発明に係る他の具体的態様は、光の状態を種々に設定し得るランプユニット並びに車両用灯具システムを提供することを目的の1つとする。 One of the specific aspects of the present invention is to provide a technique capable of setting various light states in, for example, a passive type liquid crystal element. Another specific aspect according to the present invention is one object of the present invention to provide a lamp unit and a vehicle lighting system capable of setting various light states.
[1]本発明に係る一態様の液晶素子は、(a)対向配置される第1基板及び第2基板と、(b)前記第1基板の一面側に配置される第1導電層と、(c)前記第1基板の前記第1導電層の上側に配置される第1絶縁層と、(d)前記第1基板の前記第1絶縁層の上側に配置され、前記第1導電層と電気的に接続されている第2導電層と、(e)前記第1基板の前記第2導電層の上側に配置されており、前記第1絶縁層の一部と平面視で重なる第2絶縁層と、(f)前記第1基板の前記第2絶縁層の上側、又は前記第2基板の前記第1基板と対向する一面側の何れかに配置されており、各々が前記第2絶縁層の一部と平面視で重なる複数の第1柱状絶縁膜を有する第3絶縁層と、(g)前記第1基板と前記第2基板の間に配置される液晶層と、(h)前記第2基板の一面側に配置される対向電極と、を含み、(i)前記第1基板と前記第2基板の平面視で重なる領域は、隣り合う第1領域と第2領域を有しており、(j)前記第1領域では前記第1絶縁層と前記第2基板との間に前記液晶層が配置され、前記第2領域では前記第2絶縁層と前記第2基板との間に前記液晶層が配置されており、当該第1領域と第2領域における前記液晶層の層厚が互いに異なる、液晶素子である。
[2]本発明に係る一態様のランプユニットは、[1]に記載の前記液晶素子と、この液晶素子に光を入射させる光源と、前記液晶素子を透過した光を集光して投影するレンズと、を含む、ランプユニットである。
[3]本発明に係る一態様の車両用灯具システムは、[2]に記載のランプユニットと、このランプユニットの動作を制御する制御ユニットと、を含む、車両用灯具システムである。
[1] The liquid crystal element of one aspect according to the present invention includes (a) a first substrate and a second substrate arranged to face each other, and (b) a first conductive layer arranged on one surface side of the first substrate. (C) The first insulating layer arranged above the first conductive layer of the first substrate, and (d) the first conductive layer arranged above the first insulating layer of the first substrate. A second insulating layer that is electrically connected to the second conductive layer and (e) is arranged above the second conductive layer of the first substrate and overlaps a part of the first insulating layer in a plan view. The layers are arranged either (f) above the second insulating layer of the first substrate or on one side of the second substrate facing the first substrate, each of which is the second insulating layer. A third insulating layer having a plurality of first columnar insulating films overlapping a part of the above in a plan view, (g) a liquid crystal layer arranged between the first substrate and the second substrate, and (h) the first. The region including the counter electrode arranged on one surface side of the two substrates, and (i) the region where the first substrate and the second substrate overlap in a plan view has a first region and a second region which are adjacent to each other. (J) In the first region, the liquid crystal layer is arranged between the first insulating layer and the second substrate, and in the second region, the liquid crystal layer is arranged between the second insulating layer and the second substrate. A liquid crystal element in which a liquid crystal layer is arranged and the layer thicknesses of the liquid crystal layers in the first region and the second region are different from each other.
[2] The lamp unit of one aspect according to the present invention condenses and projects the liquid crystal element according to [1], a light source for incident light on the liquid crystal element, and light transmitted through the liquid crystal element. A lamp unit that includes a lens.
[3] The vehicle lighting system according to the present invention is a vehicle lighting system including the lamp unit according to [2] and a control unit for controlling the operation of the lamp unit.
上記[1]の構成によれば、例えばパッシブ型の液晶素子において光の状態を種々に設定し得る技術が得られる。上記[2]の構成によれば、光の状態を種々に設定し得るランプユニットが得られる。上記[3]の構成によれば、光の状態を種々に設定し得る車両用灯具システムが得られる。 According to the configuration of the above [1], for example, in a passive type liquid crystal element, a technique capable of setting various light states can be obtained. According to the configuration of the above [2], a lamp unit capable of setting various light states can be obtained. According to the configuration of the above [3], a vehicle lighting system capable of setting various light conditions can be obtained.
図1(A)は、一実施形態の車両用灯具システムの構成を示すブロック図である。図示の車両用灯具システムは、例えば前照灯として用いられるものであり、制御ユニット1と、一対のランプユニット2L、2Rを含んで構成されている。制御ユニット1は、各ランプユニット2L、2Rの動作を制御する。各ランプユニット2L、2Rは、それぞれロービームユニット3とADBユニット4を備えている。各ランプユニット2L、2RのADBユニット4は、本発明に係る一実施形態の液晶素子を用いて構成されている(液晶素子の詳細は後述)。
FIG. 1A is a block diagram showing a configuration of a vehicle lighting system according to an embodiment. The illustrated vehicle lighting system is used as, for example, a headlight, and includes a control unit 1 and a pair of
図1(B)は、ランプユニットを前方から見た様子を示す模式図である。ここでは車両の前部左側に配置されるランプユニット2Lが示されているが、車両の前部右側に配置されるランプユニット2Rについても左右対称で同様の構造である。図示のように、ランプユニット2Lにおいて、ロービームユニット3は相対的に車両の外側に配置され、ADBユニット4は相対的に車両の内側に配置される。
FIG. 1B is a schematic view showing a state in which the lamp unit is viewed from the front. Here, the
ロービームユニット3は、相対的に車両から近い範囲の路面等に光(いわゆるロービーム)を照射するためのものである。ADB(Adaptive Driving Beam)ユニット4は、配光可変型の光照射ユニットであり、車両前方の状況(例えば、対向車両、先行車両、歩行者、道路標識等)に応じて可変に設定される配光パターンによる光を照射するためのものである。本実施形態のADBユニット4は、上記したロービームよりも相対的に上方に照射されるハイビームの照射領域に光を照射するとともに、ロービームと同様の相対的に車両から近い範囲の路面等に対して所定の情報を提示するための光を照射する。所定の情報とは、例えば歩行者が存在することを運転者に注意喚起するためのマークなどである。
The
図2は、ADBユニットの構成を示す図である。ADBユニット4は、光源11、集光レンズ12、液晶素子13、一対の偏光板14a、14b、投影レンズ15を含んで構成されている。このADBユニット4は、制御ユニット1に含まれる制御部21によって動作制御される。具体的には、制御部21は、カメラ22によって撮影される画像に基づいて自車両の周囲に存在する前方車両(先行車両、対向車両)や歩行者等の位置を検出し、前方車両等の位置を含む一定範囲を減光範囲に設定してそれ以外の範囲を光照射範囲に設定するなど、車両周辺の状況に応じて可変に設定される配光パターンによる光照射を行うためのものである。制御部21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。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an ADB unit. The ADB unit 4 includes a
光源11は、例えば青色光を放出する発光素子(LED)に黄色蛍光体を組み合わせて構成された疑似白色光LEDを含んで構成されている。光源11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光LEDを備える。なお、光源11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11の点消灯状態は制御部21によって制御される。光源11から出射する光は、偏光板14aを介して液晶素子(液晶パネル)13に入射する。
The
集光レンズ12は、光源11の光出射部の前面側に配置されており、光源11から放出される光を集光して液晶素子13へ入射させる。なお、光源11から液晶素子13へ至る経路上には、さらに他の光学系(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。
The condensing
液晶素子13は、パッシブ型の液晶素子であり、それぞれ個別に制御可能な複数の画素領域(光制御領域)を有しており、液晶層への印加電圧の大きさに応じて各画素領域の液晶層における液晶分子の配向状態が可変に制御される。この液晶素子13に光源11からの光が照射されることにより、上記した配光パターンに対応した明暗や色相を有する像が形成される。例えば、液晶素子13は、電圧無印加の初期配向モードが略垂直配向モード(または垂直配向モード)の液晶層を備えるものであり、直交ニコル配置された一対の偏光板14a、14bの間に配置されており、液晶層への電圧が無印加(あるいは閾値以下の電圧)である場合に光透過率が極めて低い状態(遮光状態)となるものである。本実施形態の液晶素子13は、液晶層への電圧印加を行うドライバを備えており、このドライバの動作が制御部21によって制御される。
The
一対の偏光板14a、14bは、例えば互いの偏光軸を略直交させており、液晶素子13を挟んで対向配置されている。本実施形態では、液晶層に電圧無印加としているときに光が遮光される(透過率が極めて低くなる)動作モードであるノーマリーブラックモードを想定する。各偏光板14a、14bとしては、例えば一般的な有機材料(ヨウ素系、染料系)からなる吸収型偏光板を用いることができる。また、耐熱性をより重視したい場合には、光学多層膜により形成される反射型偏光板やワイヤーグリッド型偏光板を用いることも好ましい。ワイヤーグリッド型偏光板とはアルミニウム等の金属による極細線を配列してなる反射型偏光板である。また、吸収型偏光板とこれらの反射型偏光板を重ねて用いてもよい。
For example, the pair of
投影レンズ15は、液晶素子13を透過する光によって形成される像(配光パターンに対応した明暗ないし色相を有する像)をヘッドライト用配光になるように広げて自車両の前方へ投影するものであり、適宜設計されたレンズが用いられる。本実施形態では、反転投影型のプロジェクターレンズが用いられる。
The
図3は、液晶素子の構成を示す模式的な断面図である。液晶素子13は、対向配置された第1基板51および第2基板52、画素間電極53a、配線部53b、配線部53c、対向電極(共通電極)54、第1絶縁膜55、画素電極56a、56b、第2絶縁膜57a、57b、柱状スペーサー58a、柱状リブ部58b、液晶層59、シール部材60を含んで構成されている。本実施形態では、第1絶縁膜55が「第1絶縁層」に対応し、第2絶縁膜57a、57bが「第2絶縁層」に対応し、柱状スペーサー58aおよび柱状リブ部58bが「第3絶縁層」に対応し、画素間電極53a、配線部53b、配線部53cが「第1導電層」に対応し、画素電極56a、56bが「第2導電層」に対応する。また、柱状スペーサー58aが「第1柱状絶縁膜」に対応し、第2絶縁膜57bが「第2柱状絶縁膜」に対応し、柱状リブ部58bが「第3柱状絶縁膜」に対応する。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the liquid crystal element. The
なお、説明の便宜上、図示を省略しているが、第1基板51、第2基板52には、それぞれ液晶層59の配向状態を規制するための配向膜が適宜設けられる。図示のように、液晶素子13は、液晶層59の層厚が互いに異なる領域である領域1(第1領域)と領域2(第2領域)を備えている。領域1の液晶層59の層厚をD1、領域2の液晶層59の層厚をD2とすると、D1>D2の関係となっている。この領域1、2の各々の機能については後述する。
Although not shown for convenience of explanation, the
第1基板51および第2基板52は、それぞれ、平面視において矩形状の基板であり、互いに対向して配置されている。各基板としては、例えばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板を用いることができる。第1基板51と第2基板52は、領域1においては第2絶縁膜57bと柱状スペーサー58aの重畳体により相互に離間され、領域2においては柱状スペーサー58aにより相互に離間され、相互間隔が所望の大きさ(例えば数μm程度)に保たれている。
The
画素間電極53aは、平面視において隣り合う画素電極56aの間の隙間に重なるように配置されている。配線部53bは、第1絶縁膜55に設けられたスルーホール(図示せず)を介して何れかの画素電極56aと電気的に接続されており、当該接続された画素電極56aに電圧を印加するために用いられる。配線部53cは、第1絶縁膜55に設けられたスルーホール(図示せず)を介して何れかの画素電極56bと接続されており、当該接続された画素電極56bに電圧を印加するために用いられる。これらの画素間電極53a、配線部53b、配線部53cは、第1基板51の一面側において同一面上に設けられており、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。
The
対向電極(共通電極)54は、第2基板52の一面側に設けられている。この対向電極54は、第1基板51の各画素電極56a、56bと対向するようにして一体に設けられている。対向電極54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。
The counter electrode (common electrode) 54 is provided on one surface side of the
第1絶縁膜55は、第1基板51の一面側において画素間電極53a、配線部53b、配線部53cを覆うようにして設けられている。第1絶縁膜55は、例えばアクリル系の有機絶縁材料など透明な絶縁材料を用いて構成されている。この第1絶縁膜55は、画素間電極53a等と画素電極56a等の間の絶縁を確保するために用いられるものであるので、高い抵抗値を有することが望ましい。
The first insulating
画素電極56a、56bは、第1基板51の一面側において第1絶縁膜55の上側に設けられている。各画素電極56a、56b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。各画素電極56aの間には隙間が設けられている。上記の対向電極54と各画素電極56a、56bとの重なる領域のそれぞれにおいて画素領域(光制御領域)が構成される。なお、図中では画素電極56aが3つ、画素電極56bが2つ示されているが実際にはそれぞれ多数存在する。
The
第2絶縁膜57a、57bは、第1基板51の一面側において第1絶縁膜55の一部と平面視で重なるように設けられている。詳細には、第2絶縁膜57aは、基本的には各画素電極56aを個別に覆うように各画素電極56aと平面視においてほぼ重なる領域に選択的に設けられている。また、第2絶縁膜57aは、柱状リブ部58bと重なる位置においては例外的に各画素電極56aの相互間にも設けられている。また、第2絶縁膜57bは、画素電極56bに対応する柱状スペーサー58aと重なる位置においても設けられている。
The second
柱状スペーサー58aは、第1基板51の一面側において第2絶縁膜57aの一部と平面視で重なるように第2絶縁膜57aの上側の所定位置に設けられている。詳細には、柱状スペーサー58aは、平面視において各画素電極56a、56bと重なる位置に設けられており、スペーサーとして機能する。この柱状スペーサー58aは、その平面視における面積(断面積)が900μm2以下となるように形成されることが望ましい。例えば、平面視形状を矩形状に構成されている場合にはその一辺を30μm以下とすることが望ましく、平面視形状を円形状に構成されている場合にはその直径を30μm以下とすることが望ましい。また、柱状リブ部58bは、平面視において隣り合う画素電極56aの相互間領域であってその下層側の配線部53bと重なる領域(画素間部位)に設けられている。詳細を後述するように、この柱状リブ部58bは、当該領域における意図しない点灯(光透過)を防止するためのものである。
The
液晶層59は、第1基板51と第2基板52の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が負であり、等方相への相転移温度が高く(例えば130℃)、流動性を有するネマティック液晶材料を用いて液晶層59が構成される。なお、液晶層にはカイラル材を含まない場合について説明したが、カイラル材を含んでもよい。本実施形態の液晶層59は、電圧無印加時における液晶分子の配向方向が一方向に傾斜した一軸配向状態となり、各基板面に対して、例えば88°以上90°未満の範囲内のプレティルト角を有して略垂直配向となるように設定されている。なお、上記のように第1基板51の一面側と第2基板52の一面側にはそれぞれ配向膜が設けられている。各配向膜としては、液晶層59の配向状態を垂直配向に規制する垂直配向膜が用いられる。各配向膜にはラビング処理等の一軸配向処理が施されており、その方向へ液晶層59の液晶分子の配向を規定する一軸配向規制力を有している。各配向膜への配向処理の方向は、例えば互い違い(アンチパラレル)となるように設定される。
The
シール部材60は、液晶層59を封止するためのものであり、第1基板51と第2基板52の間において液晶層59を囲んで設けられている。このシール部材60は、例えば熱硬化性樹脂、紫外線効果性樹脂、これらの混合物などを用いることができる。また、シール部材60には、ギャップコントロール材が添加されていてもよい。図示の例では、第1基板51上においてシール部材60は第1絶縁膜55の上側に設けられている。この場合には領域1に対応する液晶層厚D1とほぼ径の等しいギャップコントロール材を添加することが望ましい。
The sealing
なお、第1基板51上において第1絶縁膜55と第2絶縁膜57aの設けられている位置にシール部材60が設けられる場合には、領域2に対応する層厚D2とほぼ径の等しいギャップコントロール材を添加することが望ましい。別の例として、いずれの絶縁膜も設けられていない位置にシール部材60が設けられる場合には、第1絶縁膜55、第2絶縁膜57a、柱状スペーサー58aの膜厚の合計とほぼ径の等しいギャップコントロール材を添加することが望ましい。いずれの場合においても画素間電極53aや画素電極56a等の膜厚は、例えば0.2μm程度に薄くすることができるので、ギャップコントロール材の選定においては考慮しなくともほとんど影響がない。
When the sealing
図4は、画素電極、画素間電極、配線部の構成例を示す平面図である。なお、上記した図3は液晶素子の特徴が分かりやすくなるように構成を簡素化して示していたが、図4では液晶素子の比較的詳細な構成例が示されている。このため、図3と図4では各構成のサイズ等が必ずしも正確に一致しない。図4に示す構成例では、各画素電極56aがY方向に沿って3列に配列されており、X方向に沿って任意の数だけ配列されている。ここで、各画素電極56aについて、図中の上から順に1行目のものを画素電極156a、2行目のものを画素電極256a、3行目のものを画素電極356aと表記する。また、画素間電極53aについても、1行目の画素電極156aに対応付けられたものを画素間電極153a、2行目の画素電極256aに対応付けられたものを画素間電極253a、3行目の画素電極356aに対応付けられたものを画素間電極353cと表記する。さらに、配線部53bについても、1行目の画素電極156aおよび画素間電極153aに対応付けられたものを配線部153b、2行目の画素電極256aおよび画素間電極253aに対応付けられたものを配線部253b、3行目の画素電極356aおよび画素間電極353aに対応付けられたものを配線部353bと表記する。
FIG. 4 is a plan view showing a configuration example of a pixel electrode, an inter-pixel electrode, and a wiring portion. Although the above-mentioned FIG. 3 shows a simplified configuration so that the characteristics of the liquid crystal element can be easily understood, FIG. 4 shows a relatively detailed configuration example of the liquid crystal element. Therefore, in FIGS. 3 and 4, the sizes and the like of each configuration do not always exactly match. In the configuration example shown in FIG. 4, each
各画素電極156aは、第1絶縁膜55に設けられたスルーホール161aを介して下層側の画素間電極153aおよび配線部153bと接続されている。これにより、画素電極156aと画素間電極153aと配線部153bが相互に電気的に接続され、同電位化される。各スルーホール161aは、例えば図4に示すように平面視において略三角形状の外縁形状を有しており、各画素電極156aの平面視における四隅の1つ(図中では左上の隅)に対応付けて設けられている。そして、各画素電極156aは、スルーホール161aの壁面に沿って形成された接続部を介して画素間電極156aおよび配線部153bのスルーホール161a底部に露出した部分と接している。
Each
同様に、各画素電極256aは、スルーホール261aの壁面に沿って形成された接続部を介して画素間電極253aおよび配線部253bと接続されている。これにより、画素電極256aと画素間電極253aと配線部253bが相互に電気的に接続され、同電位化される。同様に、各画素電極356aは、スルーホール361aの壁面に沿って形成された接続部を介して画素間電極353aおよび配線部353bと接続されている。これにより、画素電極356aと画素間電極353aと配線部353bが相互に電気的に接続され、同電位化される。
Similarly, each
各画素間電極153aは、平面視においてX方向に隣り合う2つの画素電極156a同士の相互間の隙間に重なるようにして配置されている。本実施形態では、各画素間電極153aは、平面視における自身の左側外縁エッジと、自身の左側に配置される画素電極156aの右側外縁エッジとが上下方向においてほぼ同じ位置となるように配置されている。また、各画素間電極153aは、平面視における自身の右側エッジから内側にある一部領域が自身の右側に配置される画素電極156aの左側外縁エッジの近傍の一部領域と部分的に重なるように配置されている。この一部領域は、画素電極156aの図中左側外縁エッジ付近において斜め電界が発生しないようにし、透過光に暗領域が発生するのを抑える効果を奏する。このことから、各一部領域のY方向長さはなるべく広いことが好ましく、本実施形態では一部領域のY方向長さが対応する画素電極156aのY方向長さとほぼ同じに設定されている。
The
同様に、各画素間電極253aは、平面視においてX方向に隣り合う2つの画素電極256a同士の相互間に配置されており、一部分が自身の右側の画素電極256aと部分的に重なるように配置されている。同様に、各画素間電極353aは、平面視においてX方向に隣り合う2つの画素電極356a同士の相互間に配置されており、一部分が自身の右側の画素電極366aと部分的に重なるように配置されている。
Similarly, the
配線部153bは、1つの画素間電極153aと接続されており、図中において上側へ延びている。本実施形態では、配線部153bは、対応する画素間電極153aと同じ幅で一体に設けられている。
The
配線部253bは、1つの画素間電極253aと接続されており、図中において上側へ延びている。この配線部253bは、画素電極156aと重なる部分と、画素電極156aと画素電極256aの間に位置する部分と、画素電極256aと重なる部分を有しており、スルーホール261aを介して画素電極256aと接続されている。配線部253bのうち、画素電極256aの図中上側エッジ付近と重なる部分は、当該上側外縁エッジ付近における透過光に暗領域の発生を抑える効果を奏する。また、配線部253bのうち、画素電極156aと画素電極256aの間に位置する部分は、これら画素電極156a、256a同士の相互間に配置される画素間電極としての機能も奏する。これにより、実質的に画素領域として機能する領域を広げることができる。
The
配線部353bは、1つの画素間電極353aと接続されており、図中において上側へ延びている。この配線部353bは、画素電極156aと重なる部分と、画素電極156aと画素電極256aの間に位置する部分と、画素電極256aと重なる部分と、画素電極256aと画素電極356aの間に位置する部分とを有しており、スルーホール361aを介して画素電極356aと接続されている。配線部353bのうち、画素電極356aの図中上側エッジ付近と重なる部分は、当該上側外縁エッジ付近における暗領域の発生を抑える効果を奏する。また、配線部353bのうち、画素電極256aと画素電極356aの間に位置する部分は、これら画素電極256a、356a同士の相互間に配置される画素間電極としての機能も奏する。これにより、実質的に画素領域として機能する領域を広げることができる。
The
ここで、画素電極156aと画素電極256aの間に位置する部分(画素間部位)を接続部分356cと称する(図中、網掛けで示す)。この接続部分356cには、誤点灯防止のための上記した柱状リブ58bが設けられる。詳細には、仮に接続部分356cに上記した柱状リブ部58bが設けられていないとすると、画素電極356aへ電圧を印加してその領域を光透過状態にした際に、接続部分356cにおいても同じ電圧が印加されるため、この接続部分356cに対応する領域においても光透過状態となる。このとき、例えば画素電極156aや画素電極256aに対応する各領域が非透過状態(ないし低透過状態)であったとすると、接続部分356cに対応する領域での光透過状態が輝点として視認し得る状態となる。そこで、配線部353bにおいて画素電極156aと画素電極256aの間に位置する部分である接続部分356cに対応付けて柱状リブ58bを設けることで、この部分に液晶分子(液晶層59)が存在しない状態とすることができるので、上記のような輝点の発生を回避できる。なお、接続部分356cは常に非透過状態となるので黒点として視認し得るが、人間の目の特性として黒点のほうが目立ちにくいため、輝点となるよりは好ましいといえる。さらに、図示の例のように接続部分は比較的に小さいサイズに形成することができるので、実質的には黒点がほとんど視認できない状態にすることができる。
Here, the portion (inter-pixel portion) located between the
図5は、液晶素子の液晶層に対する印加電圧と透過光の透過率の関係の一例を示す図である。ここでは、液晶層59の領域1の層厚D1を3.2μm、領域2の層厚D2を2.4μmに設定した場合の特性が示されている。また、液晶材料の屈折率異方性Δnは0.08〜0.2程度であり、ここではΔnが0.016程度のものを用いた。また、液晶材料にはカイラル材は添加されていない(添加されていてもよい)。印加電圧は交流電圧である。一対の偏光板14a、14bは、各々の吸収軸を略直交させて配置されている。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship between the applied voltage to the liquid crystal layer of the liquid crystal element and the transmittance of transmitted light. Here, the characteristics when the layer thickness D1 of the region 1 of the
図示のように、領域1では印加電圧4V〜5Vの間で最大透過率に達し、その後透過率が低くなることがわかる。これは電圧制御複屈折効果により、印加電圧の高い範囲では透過光に着色(波長分散)が生じており、最大透過率を示す光波長での透過率は変わらないもののそのピーク波長が変化するために透過光が着色する現象である。このような変化は液晶層59におけるリターデーション(Δn・d)が印加電圧に応じて変化することで生じる現象であり、相対的に層厚D1の大きい領域1において顕著に現れる。
As shown in the figure, it can be seen that in the region 1, the maximum transmittance is reached between the applied voltages of 4 V and 5 V, and then the transmittance decreases. This is because the transmitted light is colored (wavelength dispersion) in the high range of the applied voltage due to the voltage-controlled double refraction effect, and the transmittance at the light wavelength showing the maximum transmittance does not change, but the peak wavelength changes. This is a phenomenon in which transmitted light is colored. Such a change is a phenomenon that occurs when the retardation (Δn · d) in the
これに対して、領域2では領域1よりも高い印加電圧(約6V)にて最大透過率に達するがそれ以上の電圧を印加しても透過率に変化が少なく、ほぼ飽和している。これは、領域2の層厚D2が相対的に小さいことから印加電圧の増加に応じたリターデーションの変化が小さく、透過光に顕著な着色が生じるほどのリターデーションの変化を得られないためであると考えられる。 On the other hand, in the region 2, the maximum transmittance is reached at an applied voltage (about 6 V) higher than that in the region 1, but even if a higher voltage is applied, the transmittance does not change much and is almost saturated. This is because the layer thickness D2 of the region 2 is relatively small, so that the change in retardation with increasing applied voltage is small, and it is not possible to obtain a change in retardation that causes remarkable coloring of transmitted light. It is believed that there is.
図6(A)は、領域1における印加電圧に対する透過光の色度を示す図であり、図6(B)は、領域2における印加電圧に対する透過光の色度を示す図である。いずれの図も国際照明委員会で規定された色度図(CIE1931)に基づいて色度を示している。なお、図示の都合上、色度図における色表現は省略している。図6(A)に示すように領域1では印加電圧の増加に伴って透過光の色調が比較的大きく変化していることが分かる。印加電圧4V(最大透過率時の電圧)においてほぼ白色が得られており、車両前方への照射光の色調として好ましい。また、印加電圧5V〜8Vの範囲では透過光の色調に黄色味が強くなるものの同じく車両前方への照射光の色調としては法規上問題ないレベルの色調であることが分かる。印加電圧8V以上の範囲ではさらに透過光の色調に色味が強くなるので、例えば路面上へ各種の情報を示す光を照射する際にこの色調を用いることができる。他方、図6(B)に示すように、領域2では印加電圧の増加に伴う透過光の色調の変化が小さく、法規上問題のない白色を得られていることが分かる。このように、液晶素子13の領域1はロービームと同様に車両から比較的近い範囲の路面上などに種々の情報を提示するための光照射に用いることができ、領域2は前方車両等の位置に応じた配光可変型の光照射に用いることができる。
FIG. 6A is a diagram showing the chromaticity of transmitted light with respect to the applied voltage in the region 1, and FIG. 6B is a diagram showing the chromaticity of transmitted light with respect to the applied voltage in the region 2. Both figures show the chromaticity based on the chromaticity diagram (CIE1931) specified by the International Commission on Illumination. For convenience of illustration, the color representation in the chromaticity diagram is omitted. As shown in FIG. 6A, it can be seen that in the region 1, the color tone of the transmitted light changes relatively significantly as the applied voltage increases. Almost white is obtained at an applied voltage of 4 V (voltage at maximum transmittance), which is preferable as the color tone of the irradiation light to the front of the vehicle. Further, it can be seen that in the range of the applied voltage of 5V to 8V, the color tone of the transmitted light becomes more yellowish, but the color tone of the irradiation light to the front of the vehicle is at a level that is not a problem under the law. In the range of the applied voltage of 8 V or more, the color tone of the transmitted light becomes stronger. Therefore, for example, this color tone can be used when irradiating the road surface with light indicating various information. On the other hand, as shown in FIG. 6B, it can be seen that in the region 2, the change in the color tone of the transmitted light due to the increase in the applied voltage is small, and white is obtained without any legal problem. As described above, the region 1 of the
なお、領域1について図6(A)に示した特性は一例であり、液晶層59の層厚D1を増加させる等によってリターデーションの大きさを変えることで、透過光の色相の種類を増やすことができる。例えば、層厚D1を6μmに設定した場合の領域1における印加電圧に対する透過光の色度を図7に示す。図示のように、印加電圧に対して色度が大きく変化していることが分かる。具体的には、例えば、印加電圧が4Vのときに黄色(X=0.396;Y=0.42)、5Vのときに赤色(X=0.469;Y=0.32)、7Vのときに青色(X=0.164;Y=0.109)、15Vのときにシアン色(X=0.204;Y=0.325)、50Vのときに緑色(X=0.283;Y=0.441)の透過光を得られることが分かる。
The characteristics shown in FIG. 6A for the region 1 are an example, and the type of hue of transmitted light can be increased by changing the size of retardation by increasing the layer thickness D1 of the
図8は、車両用灯具システムによる照射光の照射範囲を例示する図である。図8では、車両前方の所定位置において鉛直方向に配置されるスクリーン上での照射光の照射範囲が模様を付して示されている。図示の例のように、水平方向(縦軸0°)より下方へ1°の箇所で、上記した液晶素子13の領域1、領域2のそれぞれを用いて形成される照射光の境界を設定することができる。例えば、各ランプユニット2L、2Rが路面から高さ70cmの位置に設置されているとすると、領域1は車両の前方40mまでの路面に対する光照射に対応させることができ、領域2は車両の前方40mより先の遠方への光照射に対応させることができる。なお、照射光の境界の位置は0°〜下方へ10°の範囲で自由に設定できる。また、領域1を用いた照射光と重複する範囲(車両に近い範囲)にはロービームユニット3によるロービームも照射される。
FIG. 8 is a diagram illustrating an irradiation range of irradiation light by a vehicle lighting system. In FIG. 8, the irradiation range of the irradiation light on the screen arranged in the vertical direction at a predetermined position in front of the vehicle is shown with a pattern. As shown in the illustrated example, the boundary of the irradiation light formed by using each of the above-mentioned regions 1 and 2 of the
図9は、車両用灯具システムによる配光制御の一例を説明するための図である。図9では、車両前方の様子が模式的に示されている。図示のように、液晶素子13の領域2を用いた配光可変型の光照射により、先行車両や対向車両の位置に応じた非照射範囲(減光範囲)101、道路標識の位置に応じた非照射範囲(減光範囲)102、歩行者の位置(主に頭部位置)に応じた非照射範囲(減光範囲)103などを設定し、それ以外を照射範囲としたハイビームを車両前方へ照射することができる。これにより、先行車両、対向車両、歩行者へのグレアを防止することができる。また、道路標識によって生じる反射光の強度を小さくして運転者等へのグレアも低減することができる。
FIG. 9 is a diagram for explaining an example of light distribution control by the vehicle lighting system. In FIG. 9, the state in front of the vehicle is schematically shown. As shown in the figure, by light irradiation of the variable light distribution type using the region 2 of the
また、液晶素子13の領域1を用いた光照射により、例えば、先行車両との所定距離内の接近を報知する注意喚起マーク104、歩行者の存在する方向を報知するマーキングビーム105などを各種の色調の光によって路面に描画することができる。このとき、情報の種類によって色調を異なるものにすることも望ましい。また、ここに例示した情報のほか、例えば自車両の中心位置を示す直線状のマーキングビーム、自車両の車幅を示す帯状のマーキングビーム、路上の白線などの位置を示すマーキングビームなどを描画してもよい。これにより、運転者等に対して車両前方における種々の情報をより視認しやすい状態で報知することができる。
Further, by irradiating light using the region 1 of the
なお、液晶素子13の領域1を用いた光照射は、路面への情報描画に限らず、例えば車両に対するリモコンによる操作(例えば施錠/解錠)に対する運転者等へのアンサーバックに用いてもよい。例えば、リモコン操作が行われた際に所定の色(例えば青色、緑色)の点滅による光照射を行うことができる。この場合、リモコンの位置を検知してその方向へ光照射を行うことも望ましい。また、いわゆる電気自動車やハイブリッド車など蓄電池を搭載する車両においてその蓄電池の充電状況を報知するために光照射を行ってもよい。例えば、フル充電状態であれば緑色、残量50%以下であれば黄色、残量僅かであれば赤色といった光照射を行うことが考えられる。また、自動運転機能を搭載する車両において、自動運転時と非自動運転時を報知するために異なる色による光照射を行ってもよい。例えば、歩行者の位置を検知し、自動運転時には緑色、非自動運転時(人間による運転時)には黄色の照射光を歩行者へ向けて行うことが考えられる。あるいは、自動運転時のみ、例えば紫色、青色、シアン色、緑色の順に色が順次切り替わる光照射を行うことが考えられる。
The light irradiation using the region 1 of the
図10は、画素電極と画素間電極の各々が設けられた領域における透過光について説明するための図である。図10では、液晶素子13の一部分が拡大して示されており、かつここでの説明に関係しない構成については省略されている。図示のように、光路(測定点)Aに対応する領域では、第1絶縁膜55を介在させて画素間電極53aと対向電極54の間の液晶層59に電圧が印加される。これに対して、光路(測定点)Bに対応する領域では、第2絶縁膜57aを介在させて画素電極56aと対向電極54の間の液晶層59に電圧が印加される。
FIG. 10 is a diagram for explaining transmitted light in a region where each of the pixel electrode and the inter-pixel electrode is provided. In FIG. 10, a part of the
このとき、第1絶縁膜55と第2絶縁膜57aの膜厚や誘電率が大きく相違していなければ、光路Aと光路Bのそれぞれに対応する領域で液晶層59に印加される電圧は同等となる。ここで、光路Aと光路Bのそれぞれに対応する領域では液晶層59の層厚が異なっているが、理論上、電圧による液晶分子の配向変化が始まる際の閾値電圧は液晶層59の層厚に依存しない。従って、光路Aと光路Bのそれぞれに対応する領域においては、特に印加電圧が低い範囲における電圧に対する透過率の挙動を同等にすることができる。それにより、光路Aと光路Bのそれぞれに対応する領域において、特に印加電圧が相対的に低い場合の透過率の差異をほとんど無くすことが可能となる。一般に人間の目は暗い透過光における差異により敏感であるが、光路A、Bでの透過率の挙動が同等となることで、照射光における画素電極56aの相互間に生じ得る暗線を視認者に認識させにくくすることができる。
At this time, if the film thickness and the dielectric constant of the first insulating
第1絶縁膜55と第2絶縁膜57aの各々の好適な膜厚について更に検討する。光路A、Bでの透過率の挙動を等しくするには、各々の領域における印加電圧が等しくなるようにすればよいと考えられる。これを前提にすると、各領域における静電容量の関係は以下のように表せる。
ここで、
CLC1は光路Aに対応する領域での液晶層59の静電容量、
Cin1は光路Aに対応する領域での第1絶縁膜53の静電容量、
CLC2は光路Bに対応する領域での液晶層59の静電容量、
Cin2は光路Bに対応する領域での第1絶縁膜53の静電容量、である。
The suitable film thickness of each of the first insulating
here,
C LC1 is the capacitance of the
C in 1 is the capacitance of the first insulating
C LC2 is the capacitance of the
C in 2 is the capacitance of the first insulating
上記(1)式から、下記の(2)式が導かれる。
ここで、
εin1は第1絶縁膜55の誘電率、
d1は第1絶縁膜55の膜厚、
εin2は第2絶縁膜57aの誘電率、
d2は第2絶縁膜57aの膜厚、
εLCは液晶層59の層厚方向の誘電率、
dLC1は光路Aに対応する領域での液晶層59の層厚、
dLC1−d2は光路Bに対応する領域での液晶層59の層厚、
S1は光路Aに対応する領域の面積、
S2は光路Bに対応する領域の面積、である。
From the above equation (1), the following equation (2) is derived.
here,
ε in 1 is the dielectric constant of the first insulating
d1 is the film thickness of the first insulating
ε in 2 is the dielectric constant of the second
d2 is the film thickness of the second
ε LC is the dielectric constant of the
d LC1 is the layer thickness of the
d LC1- d2 is the layer thickness of the
S1 is the area of the region corresponding to the optical path A,
S2 is the area of the region corresponding to the optical path B.
上記(2)式において、S1=S2、εin2=εin2とすると、第1絶縁膜55の膜厚d1と第2絶縁膜57aの膜厚d2の関係を以下のように表すことができる。
In the above equation (2), assuming that S1 = S2 and ε in2 = ε in2 , the relationship between the film thickness d1 of the first insulating
上記(3)式を用いると、例えば、光路Aに対応する領域での液晶層59の層厚dLC1(図3に示すD1に対応)が3.2μmであり、第1絶縁膜55の膜厚d1が1μmであるとすると、第2絶縁膜57aの膜厚d2の好適値を0.8μm程度(0.6μm〜0.9μm)と求めることができる。別言すれば、d1:d2=1:0.6〜0.9と表すことができる。
Using the above equation (3), for example, the layer thickness d LC1 (corresponding to D1 shown in FIG. 3) of the
図11、図12は、上記した液晶素子の製造方法の一例を説明するための図である。各図では、図3と対応する断面図により液晶素子の製造方法が例示されている。なお、ここでは1つの液晶素子に着目して製造方法を示すが、同様の製造方法によって複数の液晶素子を大判の基板にて一括に形成して最後に分割して個々の液晶素子を得てもよい。 11 and 12 are diagrams for explaining an example of the above-mentioned manufacturing method of the liquid crystal element. In each figure, a method of manufacturing a liquid crystal element is illustrated by a cross-sectional view corresponding to FIG. Although the manufacturing method is shown here by focusing on one liquid crystal element, a plurality of liquid crystal elements are collectively formed on a large-sized substrate by the same manufacturing method and finally divided to obtain individual liquid crystal elements. May be good.
ガラス基板等からなる第1基板51の一面側に、導電膜パターン(第1導電層)53を形成する(図11(A))。例えば、第1基板51の一面側に、真空蒸着法やスパッタ法などの成膜技術によりITO(インジウム錫酸化物)などの導電体からなる導電膜を形成し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングする。導電膜パターン53には画素間電極53a、配線部53bなどが含まれるので導電膜パターン53の形成には低抵抗の導電膜を用いることが望ましい。
A conductive film pattern (first conductive layer) 53 is formed on one surface side of the
次に、第1基板51の一面側に、導電膜パターン53を覆うように第1絶縁膜(第1絶縁層)55を形成する(図11(B))。ここでは、例えばアクリル系などの有機絶縁膜を用いることができる。この第1絶縁膜55は、層間絶縁膜として機能するものであるため電気的に絶縁可能な高い抵抗値(抵抗率と膜厚で定まる)の材料を用いることが望ましい。例えば、感光性材料を用いてスリットコートやスピンコートなどの方法によって絶縁膜を成膜し、この絶縁膜にフォトマスクを介して紫外線を照射し、現像することで所望のパターンの第1絶縁膜55を形成することができる。このとき、スルーホール161等(図4参照)も形成される。また、高温焼成(200℃〜300℃)とすることでその後の工程においてパターニングされないようにすることができる。
Next, a first insulating film (first insulating layer) 55 is formed on one surface side of the
次に、第1基板51の第1絶縁膜55の上側に、導電膜パターン(第2導電層)56を形成する(図11(C))。例えば、第1絶縁膜55の上側にITOなどの導電材料からなる導電膜を形成し、パターニングすることで導電膜パターン56が得られる。導電膜パターン56には画素電極56a、56bが含まれる。画素電極として用いるものであるので比較的に高抵抗な導電膜が用いられてもよい。このとき、スルーホール161等を介して画素電極56aと画素間電極53aとが電気的に接続される。
Next, a conductive film pattern (second conductive layer) 56 is formed on the upper side of the first insulating
次に、第1基板51の導電膜パターン56の上側に、第2絶縁膜パターン(第2絶縁層)57を形成する(図1(D))。具体的な形成方法は第1絶縁膜55の場合と同様である。この第2絶縁膜パターン57には第2絶縁膜57a、57bが含まれる。第2絶縁膜57aは、上記のように基本的には画素電極56aを覆うように選択的に設けられるが、誤点灯防止のための柱状リブ部58bを設けるべき領域についても設けられる。また、第2絶縁膜57bは、液晶素子13の領域1におけるスペーサーの一部として機能させるものであるので、断面積が900μm2以下(1辺もしくは直径が30μm以下)の比較的細い柱状に形成される。
Next, a second insulating film pattern (second insulating layer) 57 is formed on the upper side of the
次に、第1基板51の第2絶縁膜パターン57の上側に第3絶縁膜パターン(第3絶縁層)58を形成する(図1(E))。具体的な形成方法は第1絶縁膜55等の場合と同様である。この第3絶縁膜パターン58には柱状スペーサー58aおよび柱状リブ部58bが含まれる。柱状スペーサー58aは、断面積が900μm2以下(1辺もしくは直径が30μm以下)の比較的細い柱状に形成される。柱状スペーサー58aのうち一部は、第2絶縁膜57bに重ねて形成される。これらにより、領域1では層厚をD1に、領域2では層厚をD2に保つことができる。また、柱状リブ部58bは、上記のように誤点灯防止のために設けられるものであり、柱状スペーサー58aよりは断面積(1辺もしくは直径)を大きく設定される。
Next, a third insulating film pattern (third insulating layer) 58 is formed on the upper side of the second insulating
次に、第1基板51および第2基板52のそれぞれに配向膜を形成する(図示省略)。例えば、フレキソ印刷やインクジェット印刷などの手法により垂直配向膜材料を塗布し、所定条件(例えば200℃〜240℃)で焼成することで配向膜が形成される。さらにこれら配向膜に対してラビング処理等の一軸配向処理を施す。
Next, an alignment film is formed on each of the
次に、第1基板51の一面側にシール材60を形成する(図12(A))。ここでは、領域1、領域2を含む一定領域(光学機能部)を囲むような形でシール材60を形成する。また、次工程で液晶材料を真空注入する場合には所定位置においてシール材60の一部に注入口を設けておく。液晶材料をODF(ワンドロップフィル)法によって注入する場合には注入口は不要である。ここでは、例えば熱硬化性樹脂などをスクリーン印刷等の方法により第1基板51の一面側に所定形状で塗布する。
Next, the sealing
次に、第1基板51と、予め対向電極54が設けられた第2基板52とを位置合わせして重ね合わせて両基板の位置を固定し、プレス治具などを用いてシール材60の焼成を行う(図12(B))。例えば、両基板をプレスした状態で150℃、2時間の焼成を行う。
Next, the
次に、重ね合わせた第1基板51と第2基板52の間隙に液晶材料を注入することにより液晶層59を形成する(図12(C))。その後、適宜洗浄などを行うことにより、液晶素子13が完成する。
Next, the
以上のような実施形態によれば、例えばパッシブ型の液晶素子において光の状態を種々に設定し得る技術が得られる。また、光の状態を種々に設定し得るランプユニット並びに車両用灯具システムが得られる。 According to the above-described embodiment, for example, in a passive type liquid crystal element, a technique capable of setting various light states can be obtained. Further, a lamp unit and a vehicle lighting system capable of setting various light conditions can be obtained.
なお、本発明は上記した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、上記した実施形態では四輪車両の車両用灯具システムに本発明を適用した場合について例示したが、二輪車両など他の形式の車両の車両用灯具システムに本発明を適用することもできる。さらに、車両用途に限らず、各種の照明装置、照明システムにおいて本発明を適用することもできる。 The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment, and can be variously modified and implemented within the scope of the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a vehicle lighting system of a four-wheeled vehicle is illustrated, but the present invention can also be applied to a vehicle lighting system of another type of vehicle such as a two-wheeled vehicle. Furthermore, the present invention can be applied not only to vehicle applications but also to various lighting devices and lighting systems.
また、上記した実施形態の液晶素子における第3絶縁層を第2基板側に設けてもよい。また、図13に変形例の液晶素子13aの構成を示すように、第1絶縁層と第2絶縁層の間に第4絶縁膜(第4絶縁層)61を設けてもよい。詳細には、第4絶縁膜61は、第1基板51の第1絶縁膜55の上側において画素電極56a等を覆うように設けられている。この場合に、第2絶縁膜57a、57bは、第4絶縁膜61の上側において、画素電極56a等に対応する所定位置に設けられる。この変形例の液晶素子13aでは、第1絶縁膜55と第4絶縁膜61を合計した膜厚と、第2絶縁膜57a等と第4絶縁膜61を合計した膜厚との関係が1:0.6〜0.9となるように各絶縁膜を形成することが望ましい。第4絶縁膜61を設けることで、第1基板51と第2基板52の間の短絡をより確実に防止することができる。
Further, the third insulating layer in the liquid crystal element of the above-described embodiment may be provided on the second substrate side. Further, as shown in FIG. 13, the configuration of the
また、図14に変形例の液晶素子13bの構成を示すように、液晶素子の領域1と領域2の境界においてさらに境界画素電極70、71を設けてもよい。図14は、液晶素子13bにおける領域1と領域2の境界を含む一部領域を拡大して示した図である。なお、液晶素子13bの図示の部分以外の部分の構成については上記した図3に示した液晶素子13と同様である。図示の変形例の液晶素子13bでは、領域1と領域2の境界(図中、一点鎖線で示す)を挟んで図中右側では第1絶縁膜55の上側に境界画素電極70が設けられており、境界を挟んで図中左側では第1基板51の上側に境界画素電極71が設けられている。これらの境界画素電極70、71は、例えば照射光の左右方向の一端から他端にかけて帯状に光照射を制御できるように帯状に形成されている。
Further, as shown in FIG. 14, the configuration of the
境界画素電極70、71は、同じ層における他の電極や配線部とともに形成することができる。すなわち、境界画素電極70は配線部53cと同じく第1基板51と第1絶縁膜55との間に配置することができ、境界画素電極71は画素電極56aと同じく第1絶縁膜55と第2絶縁膜57aの間に配置することができる。境界画素電極70と境界画素電極71は、それぞれの境界に近い側の一部分が平面視において互いに重なっている。また、図示のように、境界画素電極70は、その一端部が境界と略一致するように設けられている。このような境界画素電極70、71に対して同じ大きさの電圧、もしくはこれら境界画素電極70、71を通る光の透過率差がより少なくなるような電圧を印加することで、照射光における領域1と領域2に対応する境界部分(図8における下方へ約1°の箇所)を目立たなくすることができる。
The
また、境界画素電極71に対応する領域は、領域1における他の画素電極56bに対応する領域とは電気光学特性が異なっており、閾値電圧が同等であってもそれ以上の電圧の範囲では透過率に差が生じ得る。この透過率の差を考慮して対向電極54と境界画素電極70、71の間には他の電極とは独立に電圧を印加することで領域1と領域2で同等の明るさや色を表現することも可能であるし、路面描画等を行う場合には互いに異なる色の照射光を実現することも可能である。
Further, the region corresponding to the
1:制御ユニット、2L、2R:ランプユニット、3:ロービームユニット、4:ADBユニット、11光源、12:集光レンズ、13:液晶素子、14a、14b:偏光板、15:投影レンズ、21:制御部、22:カメラ、51:第1基板、52:第2基板、53a:画素間電極、53b:配線部、53c:配線部、54:対向電極(共通電極)、55:第1絶縁膜、56a、56b:画素電極、57a:第2絶縁膜、58a:柱状スペーサー、58b:柱状リブ部、59:液晶層、60:シール部材 1: Control unit, 2L, 2R: Lamp unit, 3: Low beam unit, 4: ADB unit, 11 light sources, 12: Condensing lens, 13: Liquid crystal element, 14a, 14b: Plate plate, 15: Projection lens, 21: Control unit, 22: camera, 51: first substrate, 52: second substrate, 53a: interpixel electrode, 53b: wiring unit, 53c: wiring unit, 54: counter electrode (common electrode), 55: first insulating film , 56a, 56b: Pixel electrode, 57a: Second insulating film, 58a: Columnar spacer, 58b: Columnar rib portion, 59: Liquid crystal layer, 60: Seal member
Claims (13)
前記第1基板の一面側に配置される第1導電層と、
前記第1基板の前記第1導電層の上側に配置される第1絶縁層と、
前記第1基板の前記第1絶縁層の上側に配置され、前記第1導電層と電気的に接続されている第2導電層と、
前記第1基板の前記第2導電層の上側に配置されており、前記第1絶縁層の一部と平面視で重なる第2絶縁層と、
前記第1基板の前記第2絶縁層の上側、又は前記第2基板の前記第1基板と対向する一面側の何れかに配置されており、各々が前記第2絶縁層の一部と平面視で重なる複数の第1柱状絶縁膜を有する第3絶縁層と、
前記第1基板と前記第2基板の間に配置される液晶層と、
前記第2基板の一面側に配置される対向電極と、
を含み、
前記第1基板と前記第2基板の平面視で重なる領域は、隣り合う第1領域と第2領域を有しており、
前記第1領域では前記第1絶縁層と前記第2基板との間に前記液晶層が配置され、前記第2領域では前記第2絶縁層と前記第2基板との間に前記液晶層が配置されており、当該第1領域と第2領域における前記液晶層の層厚が互いに異なる、
液晶素子。 The first substrate and the second substrate which are arranged to face each other,
The first conductive layer arranged on one surface side of the first substrate and
A first insulating layer arranged above the first conductive layer of the first substrate,
A second conductive layer arranged above the first insulating layer of the first substrate and electrically connected to the first conductive layer,
A second insulating layer arranged above the second conductive layer of the first substrate and overlapping a part of the first insulating layer in a plan view,
It is arranged on either the upper side of the second insulating layer of the first substrate or the one-sided side of the second substrate facing the first substrate, and each of them is viewed in plan with a part of the second insulating layer. A third insulating layer having a plurality of first columnar insulating films overlapping with each other,
A liquid crystal layer arranged between the first substrate and the second substrate,
A counter electrode arranged on one side of the second substrate and
Including
The region where the first substrate and the second substrate overlap in a plan view has a first region and a second region which are adjacent to each other.
In the first region, the liquid crystal layer is arranged between the first insulating layer and the second substrate, and in the second region, the liquid crystal layer is arranged between the second insulating layer and the second substrate. The layer thicknesses of the liquid crystal layers in the first region and the second region are different from each other.
Liquid crystal element.
請求項1に記載の液晶素子。 The plurality of first columnar insulating films of the third insulating layer function as spacers for separating the first substrate and the second substrate from each other.
The liquid crystal element according to claim 1.
請求項1又は2に記載の液晶素子。 The second insulating layer has one or more second columnar insulating films associated with one or more of the first columnar insulating films arranged in the first region of the plurality of first columnar insulating films. ,
The liquid crystal element according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の液晶素子。 The plurality of first columnar insulating films and the second columnar insulating film each have a cross-sectional area of 900 μm 2 or less, or each side or diameter of 30 μm or less.
The liquid crystal element according to claim 3.
請求項1〜4の何れか1項に記載の液晶素子。 The initial alignment mode in which no voltage is applied to the liquid crystal layer is a substantially vertical alignment mode or a vertical alignment mode.
The liquid crystal element according to any one of claims 1 to 4.
前記第1導電層は、平面視において前記第2導電層の前記隣り合う2つの画素電極の相互間に配置される画素間部位を有しており、
前記第3絶縁層は、平面視において前記画素間部位と重なる位置に設けられる第3柱状絶縁膜を更に有する、
請求項1〜5の何れか1項に記載の液晶素子。 The second conductive layer has at least two pixel electrodes arranged in the second region and adjacent to each other in a plan view.
The first conductive layer has an inter-pixel portion arranged between the two adjacent pixel electrodes of the second conductive layer in a plan view.
The third insulating layer further has a third columnar insulating film provided at a position overlapping the inter-pixel portion in a plan view.
The liquid crystal element according to any one of claims 1 to 5.
請求項1〜6の何れか1項に記載の液晶素子。 The ratio of the layer thickness of the first insulating layer to the layer thickness of the second insulating layer is 1: 0.6 to 0.9.
The liquid crystal element according to any one of claims 1 to 6.
請求項1〜7の何れか1項に記載の液晶素子。 A fourth insulating layer provided between the first insulating layer and the second insulating layer is further provided on one surface side of the first substrate.
The liquid crystal element according to any one of claims 1 to 7.
請求項8に記載の液晶素子。 The ratio of the total thickness of the first insulating layer and the fourth insulating layer to the total thickness of the second insulating layer and the fourth insulating layer is 1: 0.6 to 0.9.
The liquid crystal element according to claim 8.
請求項1〜9の何れか1項に記載の液晶素子。 Further, the first boundary pixel electrode is arranged between the first substrate and the first insulating layer on the first region side near the boundary between the first region and the second region, and the first boundary pixel electrode is arranged. A second boundary pixel electrode is arranged near the boundary between the first region and the second region and between the first insulating layer and the second insulating layer on the second region side.
The liquid crystal element according to any one of claims 1 to 9.
請求項10に記載の液晶素子。 In a plan view, the first boundary pixel electrode and the second boundary pixel electrode have a part of the side close to the boundary between the first region and the second region overlapping with each other.
The liquid crystal element according to claim 10.
前記液晶素子に光を入射させる光源と、
前記液晶素子を透過した光を集光して投影するレンズと、
を含む、ランプユニット。 The liquid crystal element according to any one of claims 1 to 11.
A light source that causes light to enter the liquid crystal element,
A lens that collects and projects the light transmitted through the liquid crystal element, and
Including the lamp unit.
前記ランプユニットの動作を制御する制御ユニットと、
を含む、車両用灯具システム。 The lamp unit according to claim 12 and
A control unit that controls the operation of the lamp unit and
Including vehicle lighting system.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2020080080A JP2021173955A (en) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | Liquid crystal element, lamp unit, and lighting fixture for vehicles |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
WO2023100669A1 (en) * | 2021-12-03 | 2023-06-08 | スタンレー電気株式会社 | Liquid crystal element and illumination device |
WO2023243294A1 (en) * | 2022-06-13 | 2023-12-21 | スタンレー電気株式会社 | Lighting device, vehicle headlight system |
-
2020
- 2020-04-30 JP JP2020080080A patent/JP2021173955A/en active Pending
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