JP7311401B2

JP7311401B2 - 液晶素子、照明装置

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Publication number: JP7311401B2
Application number: JP2019206994A
Authority: JP
Inventors: 学濱本
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2023-07-19
Anticipated expiration: 2039-11-15
Also published as: CN112817172B; JP2021081502A; CN112817172A

Description

本発明は、例えば二輪車などの車両の前方に所望のパターンで光照射を行うための装置（システム）並びに当該装置等に用いて好適な液晶素子に関する。

特開平３－１６７０３９号公報（特許文献１）には、二輪車のカーブ路走行時などにおける傾斜に伴って前照灯の照射範囲（特にカットオフライン）が変化することによる対向車等へのグレアを防ぐために、車体の傾斜に応じて前照灯の光照射範囲を可変に設定するコーナリング前照灯が記載されている。このコーナリング前照灯は、傾斜センサにより検出される車体の傾斜に応じて、光源の光を液晶素子によって部分的に遮光することにより光照射範囲を可変に設定するように構成されている。これにより、二輪車のコーナリング時などにおいてもカットオフラインより上側に光が照射されないようにすることができるので、対向車等へのグレアが防止される。

上記した従来の前照灯では、車体の傾斜に応じて部分的な遮光を行うために液晶素子には複数の画素部（光変調領域）が設けられている。各画素部は、三角形状に形成されており、各々の頂点が１カ所に向かって集まるように放射状に配置されている。このとき、各画素部の頂点間には絶縁のために隙間を設ける必要がある。この隙間は光変調を行えない領域となるので、例えば液晶素子をノーマリーブラック型に構成している場合には当該領域が常に遮光状態となる。このため、液晶素子を用いて形成される照射光には、遮光状態となった領域に対応する比較的大きな暗点（黒点）が常に生じてしまい、照射光の見栄えが損なわれるという点で改良の余地があった。

特開平３－１６７０３９号公報

本発明に係る具体的態様は、液晶素子を用いて配光パターンを制御する照明装置における視認可能な暗点の発生を防ぐことが可能な技術を提供することを目的の１つとする。

［１］本発明に係る一態様の液晶素子は、
略放射状に延びる各区画線で区分けされており個別に点消灯可能な複数の個別領域を含む照射光を形成する照明装置に用いられる液晶素子であって、
対向配置される第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る液晶層と、
前記第１基板の一面側に設けられた対向電極と、
前記第２基板の一面側に設けられた複数の画素電極と、
を含み、
前記画素電極の各々と前記対向電極の重なる各部分に画素部が構成されており、
前記画素部の各々は、平面視において第１方向に延在する間隙を挟んだ両側領域にそれぞれ配置されており、前記複数の個別領域のそれぞれに対応した平面視形状を有し、かつ隣り合うもの同士の相互間に画素分離領域が設けられており、
前記画素分離領域の各々は、前記各区画線の何れかに対応しており、かつ前記第１方向に対してそれぞれ斜交しており、
前記画素部の各々は、平面視において点状、線状又は矩形状の部位を有する一端部を備えており、前記一端部の各々が１カ所に集まらずに前記第１方向に沿って互いにずれるように分散して配置され、かつ、当該一端部の各々が前記間隙と前記両側領域との境界に重なるように配置されている、
液晶素子。である。
［２］本発明に係る一態様の液晶素子は、
略放射状に延びる各区画線で区分けされており個別に点消灯可能な複数の個別領域を含む照射光を形成する照明装置に用いられる液晶素子であって、
対向配置される第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る液晶層と、
前記第１基板の一面側に設けられた対向電極と、
前記第２基板の一面側に設けられた複数の画素電極と、
を含み、
前記画素電極の各々と前記対向電極の重なる各部分に画素部が構成されており、
前記画素部の各々は、平面視において第１方向に延在する間隙を挟んだ両側領域にそれぞれ配置されており、前記複数の個別領域のそれぞれに対応した平面視形状を有し、かつ隣り合うもの同士の相互間に画素分離領域が設けられており、
前記画素分離領域の各々は、前記各区画線の何れかに対応しており、かつ前記第１方向に対してそれぞれ斜交しており、
前記画素部の各々は、平面視において点状、線状又は矩形状の部位を有する一端部を備えており、前記一端部の各々が１カ所に集まらずに前記第１方向に沿って互いにずれるように分散して配置され、かつ、前記間隙と前記両側領域との境界から±１０μｍの範囲内に配置されている、液晶素子である。
［３］本発明に係る一態様の照明装置は、
光源と、
前記光源からの光を用いて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る前記像を投影する光学系と、
を含み、
前記液晶素子として上記何れかに記載の液晶素子を用いる、照明装置である。

上記構成によれば、液晶素子を用いて配光パターンを制御する照明装置における視認可能な暗点の発生を防ぐことが可能となる。

図１は、一実施形態の車両用前照灯を備える二輪車の概略的な構成を示す図である。図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、車両用前照灯による光照射の様子を概略的に説明するための図である。図３は、一実施形態の車両用前照灯の構成を示す図である。図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、液晶素子の構成を示す模式的な断面図である。図５は、参考例の液晶素子における複数の画素部を部分的に拡大して示した図である。図６（Ａ）は、一実施形態の液晶素子における複数の画素部を部分的に拡大して示した図である。図６（Ｂ）は、他の実施形態の液晶素子における複数の画素部を部分的に拡大して示した図である。図７（Ａ）は、他の実施形態の液晶素子における複数の画素部を部分的に拡大して示した図である。図７（Ｂ）は、他の実施形態の液晶素子における複数の画素部を部分的に拡大して示した図である。図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、実施例の車両用前照灯における液晶素子の構成を示す平面図である。図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、実施例の液晶素子によって形成される照射光におけるカットオフラインの一例を示す図である。図１０は、画素部を構成する画素電極の部分拡大平面図である。図１１は、画素部を構成する画素間電極の部分拡大平面図である。図１２は、画素間電極と画素電極を重ねて示した部分拡大平面図である。図１３は、他の実施形態の液晶素子における複数の画素部を部分的に拡大して示した図である。

図１は、一実施形態の車両用前照灯を備える二輪車の概略的な構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の車両用前照灯１００は、二輪車１０１の前部の所定位置に設置され、この二輪車１０１の前方へ光照射を行うためのものである。図１に概略的に示すように、二輪車１０１は、カーブ路などを走行する際にはその進行方向に応じて搭乗者により左右いずれかに傾けられる。このとき、二輪車１０１の傾斜に伴って車両用前照灯１００も図示のように左右いずれかに傾いた状態となる。

図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、車両用前照灯による光照射の様子を概略的に説明するための図である。ここでは説明を簡単にするため、車両用前照灯による照射光が１０個の個別領域１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ、１１０ｇ、１１０ｈ、１１０ｉ、１１０ｊのそれぞれで個別に点消灯できるものとする。なお、実際には各個別領域がより細かく区画されることで、二輪車１０１の傾斜角度に応じて細やかに配光制御を行うことができる。また、図中において模様を付された個別領域は点灯しているものとする。

各個別領域１１０ａ～１１０ｊは、それぞれ大きさの異なる略三角形状であり、それぞれの頂点が中心点Ａに向かって集まるように構成されている。各個別領域１１０ａ～１１０ｊは、中心点ａから放射状に配置された複数の区画線によって区分けされている。

直進走行時などで二輪車１０１が傾斜していない場合には、車両用前照灯１００も傾斜しないので、図２（Ａ）に示すように個別領域１１０ａ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｇ、１１０ｈを消灯（減光状態）とし、個別領域１１０ｂ、１１０ｅ、１１０ｆ、１１０ｉ、１１０ｊを点灯（光照射状態）とすることで、カットオフラインＣＬより上側には光が照射されないようになる。それにより、対向車１０２へのグレアを防止することができる。

他方、カーブ路走行時などで二輪車１０１が傾斜した場合には、車両用前照灯１００も傾斜するので、例えば図２（Ｂ）に示すように、個別領域１１０ａ、１１０ｃ、１１０ｇ、１１０ｈ、１１０ｊを消灯（減光状態）とし、個別領域１１０ｂ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ、１１０ｉを点灯（光照射状態）とすることで、カットオフラインＣＬより上側には光が照射されないようになる。それにより、二輪車１０１の傾斜時にも対向車１０２へのグレアを防止することができる。なお、図２（Ｂ）に示す態様は例示であり、二輪車１０１の傾斜方向および傾斜角度に応じて、各個別領域１１０ａ等の点消灯が適宜選択される。

上記のような照射光の各個別領域１１０ａ等を実現するには、例えば、各個別領域１１０ａ等のそれぞれに対応した平面視形状の複数の画素部を有する液晶素子を用い、この液晶素子に光源からの光を入射させて各画素部の光透過率を個別に制御し、透過光を二輪車１０１の前方へ投射すればよい。

図３は、一実施形態の車両用前照灯の構成を示す図である。図３に示す車両用前照灯は、光源１、傾きセンサ２、制御装置３、液晶駆動装置４、液晶素子５、一対の偏光板６ａ、６ｂ、投影レンズ７を含んで構成されている。この車両用前照灯は、傾きセンサ２によって検出される車両（例えば二輪車）の左右方向への傾き角度に応じて光照射範囲と減光範囲（非照射範囲）を可変に設定して車両前方への光照射を行うためのものである。

光源１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白色光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光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。

傾きセンサ（傾斜センサ）２は、二輪車１０１に設置されてこの二輪車１０１の傾き角度を検出するものである。ここでいう傾き角度とは、上記図１に示したように二輪車１０１が左右いずれかへ傾く際における傾きを角度で表したものであり、例えば鉛直方向を基準とした角度で示される。

制御装置３は、傾きセンサ２によって検出される傾き角度に応じて減光範囲と光照射範囲を設定し、これら減光範囲と光照射範囲を含んだ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。

液晶駆動装置４は、制御装置３から供給される制御信号に基づいて液晶素子５に駆動電圧を供給することにより、液晶素子５の各画素部における液晶層の配向状態を個別に制御するものである。

液晶素子５は、例えば、それぞれ個別に制御可能な複数の画素部（光変調領域）を有しており、液晶駆動装置４によって与えられる液晶層への印加電圧の大きさに応じて各画素部の透過率が可変に設定される。この液晶素子５に光源１からの光が照射されることにより、上記した光照射範囲と減光範囲に対応した明暗を有する像が形成される。例えば、液晶素子５は、垂直配向型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６ａ、６ｂ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）となり、液晶層へ電圧が印加された場合に光透過率が相対的に高い状態（透過状態）となるものである。

一対の偏光板６ａ、６ｂは、例えば互いの偏光軸を略直交させており、液晶素子５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型を想定する。各偏光板６ａ、６ｂ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、耐熱性を重視したい場合には、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偏光板である。また、吸収型偏光板とワイヤーグリッド型偏光板を重ねて用いてもよい。

投影レンズ７は、液晶素子５を透過する光によって形成される像（光照射範囲と減光範囲に対応した明暗を有する像）をヘッドライト用配光になるように広げて二輪車１０１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。

図４（Ａ）および図４（Ｂ）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５は、対向配置された上基板（第１基板）１１および下基板（第２基板）１２、共通電極（対向電極）１３、複数の画素電極１４、複数の画素間電極１５、複数の配線部１６、絶縁層（絶縁膜）１７、液晶層１８を含んで構成されている。

上基板１１および下基板１２は、それぞれ、例えば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。上基板１１と下基板１２の間には、例えば樹脂膜などからなる球状スペーサー（図示省略）が分散配置されており、それら球状スペーサーによって基板間隙が所望の大きさ（例えば数μｍ程度）に保たれている。なお、球状スペーサーに代えて、樹脂等からなる柱状体を上基板１１側若しくは下基板１２側に設け、それらをスペーサーとして用いてもよい。

共通電極１３は、上基板１１の一面側に設けられている。この共通電極１３は、下基板１２の各画素電極１４と対向するようにして一体に設けられている。共通電極１３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。

複数の画素電極１４は、下基板１２の一面側において第１絶縁層１７の上側に設けられている。これらの画素電極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。上記の共通電極１３と各画素電極１４との重なる領域のそれぞれが上記した画素部（光変調領域）を構成する。

複数の画素間電極１５は、下基板１２の一面側において絶縁層１７の下層側に設けられている。これらの画素間電極１５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。各画素間電極１５は、近接する１つの画素電極１４とスルーホール１９を介して接続されている。画素電極１４への電圧印加時には、その画素電極１４に接続された画素間電極１５も画素電極１４と同電位になるので、画素電極１４の相互間においても液晶層１８へ電圧を印加することができる。それにより、画素部同士の相互間においても透過状態または遮光状態を制御することができるので、画素部同士の相互間における暗線の発生を抑制し、あるいは軽減することができる。

複数の配線部１６は、下基板１２の一面側において絶縁層１７の下層側に設けられている。これらの配線部１６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。各配線部１６は、液晶駆動装置４から各画素電極１４に対して電圧を与えるためのものである。

絶縁層１７は、下基板１２の一面側において各画素間電極１５および各配線部１６の上側にこれらを覆うようにして設けられている。すなわち、絶縁層１７は、下基板１２の一面側においてスルーホール１９を除く全面を覆うように設けられている。この絶縁層１７は、例えばＳｉＯ_２膜、ＳｉＯＮ膜であり、スパッタ法などの気相プロセスあるいは溶液プロセスにより形成することができる。なお、この絶縁層１７としては有機絶縁膜を用いてもよい。絶縁層１７の層厚は、例えば１μｍ程度である。

液晶層１８は、上基板１１と下基板１２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、カイラル材を含み、流動性を有するネマティック液晶材料を用いて液晶層２１が構成される。本実施形態の液晶層１８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状態となり、各基板面に対して、例えば８５°以上９０°以下の範囲内のプレティルト角を有する略垂直配向となるように設定されている。

なお、図示を省略しているが上基板１１と下基板１２の各々の一面側には適宜、液晶層１８の配向状態を規制するための配向膜が設けられている。例えば本実施形態では液晶層１８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。また、共通電極１３、各画素電極１４、各画素間電極１５は、各配線部１６等を介して液晶駆動装置４と接続されており、例えばスタティック駆動される。なお、共通電極１３を複数に分割してデューティ駆動してもよい。

ここで、従来の液晶素子を用いた場合において車両用前照灯の照射光に比較的大きな暗点が生じる理由について詳細に説明する。図５は、参考例の液晶素子における複数の画素部を部分的に拡大して示した図である。ここでは上記した図２（Ａ）における中心点ａに対応する一部分を拡大して示している。図示のように参考例の液晶素子は、上記の個別領域１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ、１１０ｇ、１１０ｈ、１１０ｉ、１１０ｊのそれぞれに対応した複数の画素部２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ、２１０ｅ、２１０ｆ、２１０ｇ、２１０ｈ、２１０ｉ、２１０ｊを備える。各画素部２１０ａ～２１０ｊは、それぞれの一端部が中心点ａに対応する１カ所に向かって集まるように配置されている。

図５に示すように、各画素部２１０ａ～２１０ｊは、隣り合うもの同士の相互間にある程度の間隙（画素分離領域）２２０が設けられている。これらの間隙２２０は隣り合う画素部２１０ａ等に対応する電極同士が短絡しないようにするためのものであり、製造時のエッチング精度にもよるが、例えば１０μｍ程度の幅を要する。このため、各画素部２１０ａ等の一端部同士の間には比較的に大きな空白領域２３０が生じる。また、図中では説明を分かりやすくするために各画素部２１０ａ等の端部が鋭角に描かれているが、実際にはエッチング精度の関係で一端部の角が取れて丸まってしまう場合もある。この場合、実際の空白領域２３０は更に大きくなり、例えばその幅が３００μｍ程度となる。空白領域２３０は、画素部の配置されない領域であるため、例えば液晶素子がノーマリーブラック型である場合には空白領域２３０が常に遮光状態となる。この空白領域２３０によって照射光の中に生じる暗点の大きさは、二輪車１０１の前方に投影されることで非常に目立つものとなり得る。これに対して、本実施形態の車両用前照灯における液晶素子は、各画素部の形状を工夫することで暗点を極小化している。以下、その詳細について説明する。

図６（Ａ）は、本実施形態の液晶素子における複数の画素部を部分的に拡大して示した図である。ここでも上記した図２（Ａ）における中心点ａに対応する一部分が拡大して示されている。図６（Ａ）に示すように、本実施形態では液晶素子５における各画素部の一端部が１カ所に集中しないように互いの一端部をずらして配置することで空白領域をより小さくしている。具体的には、液晶素子５には上記の個別領域１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ、１１０ｇ、１１０ｈ、１１０ｉ、１１０ｊのそれぞれに対応した複数の画素部３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅ、３１０ｆ、３１０ｇ、３１０ｈ、３１０ｉ、３１０ｊが設けられる。各画素部３１０ａ等は、図中の左右方向に延在する間隙３４０を挟んだ上下両側の各領域に配置されている。また、各画素部３１０ａ～３１０ｊは、それぞれの一端部が中心点ａに対応する１カ所に集まらずに図中の左右方向へ分散するように配置されている。ここでは、各画素部３１０ａ等の一端部はすべて点状の部位（頂点）となっている。

また、各画素部３１０ａ等は、隣り合うもの同士の相互間に画素分離領域３２０が設けられている。これらの画素分離領域３２０は、上記した各個別領域１１０等を区分けする区画線に対応しており、図中の左右方向（第１方向）に対してそれぞれ斜交している。別の観点では、各画素部３１０ａ等は、いずれかの区画線に対応するエッジ（輪郭線）を１つ以上有しており、これらのエッジが図中の左右方向（第１方向）に対して斜交するように設けられている。

詳細には、画素部３１０ａと画素部３１０ｂは、互いの一端部が上下に向かい合うように配置されている。それに対し、画素部３１０ｃは、その一端部が画素部３１０ａの一端部を基準に図中右側へずらして配置されている。また、画素部３１０ｄは、その一端部が画素部３１０ｂの一端部を基準に図中右側へずらして配置されている。同様に、画素部３１０ｅは、その一端部が画素部３１０ｂの一端部を基準に図中右側へずらして配置されている。また、画素部３１０ｆは、その一端部が画素部３１０ｅの一端部を基準に図中右側へずらして配置されている。

同様に、画素部３１０ｇは、その一端部が画素部３１０ａの一端部を基準に図中左側へずらして配置されている。また、画素部３１０ｈは、その一端部が画素部３１０ｇの一端部を基準に図中左側へずらして配置されている。同様に、画素部３１０ｉは、その一端部が画素部３１０ｂの一端部を基準に図中左側へずらして配置されている。また、画素部３１０ｊは、その一端部が画素部３１０ｉの一端部を基準に図中左側へずらして配置されている。

また、全体として見ると、各画素部３１０ａ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｇ、３１０ｈのそれぞれの一端部は図中の左右方向に沿って分散して配置され、かつ各一端部は間隙３４０とその両側領域との境界に揃えて配置されている。同様に、各画素部３１０ｂ、３１０ｅ、３１０ｆ、３１０ｉ、３１０ｊのそれぞれの一端部は図中の左右方向に沿って分散して配置され、かつ各一端部は間隙３４０とその両側領域との境界に揃えて配置されている。そして、各画素部３１０ａ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｇ、３１０ｈのそれぞれの一端部と各画素部３１０ｂ、３１０ｅ、３１０ｆ、３１０ｉ、３１０ｊのそれぞれの一端部とは、間隙３４０を挟んで互いに上下方向に離間して配置されている。なお、ここでは各画素部３１０ａ等の一端部が境界に重なるように配置されているが、実際には製造時のバラつき等により完全には各一端部が境界と重ならない場合もあるので、例えば境界から±１０μｍの範囲に各一端部が配置されていれば、各一端部は境界に揃っているとみなす。

このように各画素部３１０ａ等の一端部を間隙３４０とその両側領域との境界に揃えて配置することで、原理的には２つの画素部３１０ａ等の一端部の相互間における絶縁を図るのに十分な空白が確保されれば足りるようになる。このため、各画素部３１０ａ等の一端部同士の間に設けられる空白領域３３０は、上記した比較例における空白領域２３０に比べて格段に小さくなる。具体的には、エッチング精度にもよるが空白領域３３０の幅を１０μｍ～２０μｍ程度にすることができる。従って、この空白領域３３０によって照射光の中に生じる暗点もほぼ視認できない程度に小さくすることができる。

図６（Ｂ）は、他の実施形態の液晶素子における複数の画素部を部分的に拡大して示した図である。基本的な構成は上記した実施形態における液晶素子の画素部と同様であるが、画素部の一端部の形状が相違している。具体的には、各画素部３１１ｃ、３１１ｅ、３１１ｇ、３１１ｉは、それぞれの一端部において図中の左右方向に延在するエッジ（線状の部位）を有するように構成されている。また、これに伴って各画素部３１１ｄ、３１１ｆ、３１１ｈ、３１１ｊの一端部（点状の部位）が左右方向においてより外側へ移動するように各々の形状が変更されている。

図７（Ａ）は、他の実施形態の液晶素子における複数の画素部を部分的に拡大して示した図である。基本的な構成は上記した実施形態の液晶素子と同様であるが、画素部の一端部の形状が相違している。具体的には、各画素部３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃ、３１２ｅ、３１２ｇ、３１２ｉは、それぞれの一端部において図中の左右方向に延在するエッジ（線状の部位）を有するように構成されている。また、これに伴って各画素部３１２ｄ、３１２ｆ、３１２ｈ、３１２ｊの一端部（点状の部位）が左右方向においてより外側へ移動するように各々の形状が変更されている。

図７（Ｂ）は、他の実施形態の液晶素子における複数の画素部を部分的に拡大して示した図である。基本的な構成は上記した実施形態における液晶素子の画素部と同様であるが、画素部の一端部の形状が相違している。具体的には、各画素部３１３ａ、３１３ｃ、３１３ｇ、は、それぞれの一端部において図中の下方向へ突出する矩形状部分を有するように構成されている。同様に、各画素部３１３ｂ、３１３ｅ、３１３ｉは、それぞれの一端部において図中の上方向へ突出する矩形状部分を有するように構成されている。

各画素部３１３ａ等における矩形状部分は、図中の左右方向に略平行な１つのエッジ（輪郭線）と、図中の上下方向に略平行な２つのエッジ（輪郭線）を有する。また、これに伴って各画素部３１３ｄ、３１３ｆ、３１３ｈ、３１３ｊは、各々の一端部が図中の上下方向に延在する１つのエッジを有して矩形状となるように形状が変更されており、各々、全体しては上辺を内側へ向けて配置した略台形状となるように形状が変更されている。

画素部３１３ａと画素部３１３ｂは、互いの矩形状部分が上下方向において向かい合うように配置されている。同様に、画素部３１３ｃと画素部３１３ｅは、互いの矩形状部分が上下方向において向かい合うように配置されている。画素部３１３ｇと画素部３１３ｉは、互いの矩形状部分が上下方向において向かい合うように配置されている。画素部３１３ｄと画素部３１３ｆは、互いの矩形状部分が上下方向において向かい合うように配置されている。画素部３１３ｈと画素部３１３ｊは、互いの矩形状部分が上下方向において向かい合うように配置されている。

また、画素部３１３ａ、画素部３１３ｃ、画素部３１３ｇのそれぞれの矩形状部分は、図中の左右方向において並ぶように配置されている。同様に、画素部３１３ｂ、画素部３１３ｅ、画素部３１３ｉのそれぞれの矩形状部分は、図中の左右方向において並ぶように配置されている。

また、各画素部３１３ｄ、３１３ｆ、３１３ｈ、３１３ｊのそれぞれの矩形状部分は、図中の上下方向のエッジが各画素部３１３ｃ、３１３ｅ、３１３ｇ、３１３ｉのそれぞれの矩形状部分と向かい合うように配置されている。

図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示した各実施形態によれば、空白領域３２０の幅をより確実に狭めることができる。特に、図７（Ｂ）に示した実施形態では、各画素部３１３ａ等の一端部に矩形状部分を設けていることで、各画素部３１３ａ等の相互間における間隙をより確実に狭めることができるので、空白領域３３０を極小化することができる。

なお、図６および図７では各画素部の一端部を拡大して示しているために、図２（Ａ）に示した個別領域１１０ａ等と各画素部との形状の差異が大きいように見え得るが実際には例えば数十μｍ程度の差異であるので、二輪車１０１の前方における照射光としてはほとんど差異を生じない。

（実施例）
図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、実施例の車両用前照灯における液晶素子の構成を示す平面図である。この実施例の液晶素子５００は、図中の左右方向に延びるＡ－Ｂ線を基準として図中の右側から上側へ向かって反時計回りに５°刻みの角度で区画して設けられた複数の画素部５１０と、同じく図中の右側から下側へ向かって時計回りに５°刻みの角度で区画して設けられた複数の画素部５２０と、同じく図中の左側から上側へ向かって時計回りに５°刻みの角度で区画して設けられた複数の画素部５３０と、同じく図中の左側から下側へ向かって反時計回りに５°刻みの角度で区画して設けられた複数の画素部５４０と、図中の中央付近に設けられてＡ－Ｂ線を挟んで上下に対向する２つの画素部５５０、５６０を備えている。

この実施例の液晶素子５００では、二輪車１０１が傾斜していない場合には、図８（Ａ）に示すように各画素部５２０、５４０、５６０を透過状態とし、各画素部５１０、５３０、５５０を減光状態（遮光状態）とすれば、ほぼ水平なＡ－Ｂ線に対応する位置にカットオフラインを有する照射光を二輪車１０１の前方に形成することができる。また、二輪車１０１が角度θ_０で傾斜し、それに伴って液晶素子５００も角度θ_０だけ傾斜した場合には、例えば図８（Ｂ）に示すように、各画素部５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０の各々を透過状態（模様を付した部分）または遮光状態（模様のない部分）に制御することで、Ｃ－Ｄ線に対応する位置にカットオフラインを有する照射光を二輪車１０１の前方に形成することができる。

図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、実施例の液晶素子によって形成される照射光におけるカットオフラインの一例を示す図である。図９（Ａ）には、二輪車１０１の傾斜に伴って液晶素子５００が５°回転した場合における照射光とカットオフラインＣＬの様子が示されている。この実施例の液晶素子５００では、図示のように図中の右側のカットオフラインに対応する画素部同士の区画線を中心点６００から下方向へ３０μｍ程度ずらしており、図中の左側のカットオフラインに対応する画素部同士の区画線を中心部６００から上方向へ３０μｍ程度ずらして設定している。なお、各図中ではカットオフラインＣＬを太線で強調して示している。

このように左右のカットオフラインに対応する画素部同士の区画線を上下方向にずらして各画素部を設けることで、各画素部の一端部が中心部６００に集中しないように各画素部を配置することができる。図中では区画線の上下方向へのずれが分かりやすくなるように強調して示しているが実際には各々３０μｍ程度であるので、このずれにより照射光に生じるカットオフラインの段差はほとんど視認できないものとなり、対向車２００へのグレアを防止することができる。同様に、図９（Ｂ）には、液晶素子５００が５０°回転した場合における照射光とカットオフラインＣＬの様子が示されている。このように、液晶素子５００の回転角度が大きくなるほど、カットオフラインＣＬに対応する画素部同士の区画線の上下へのずれが小さくなるので、照射光に生じるカットオフラインＣＬにおける段差部分の長さが短くなり、カットオフラインＣＬをほぼ水平とみなせる状態にすることができる。なお、区画線のずれ量（上下各３０μｍ程度）は一例であり、液晶素子の設計ルール等に応じて適宜に設定することができる。

図１０は、画素部を構成する画素電極の部分拡大平面図である。図１１は、画素部を構成する画素間電極の部分拡大平面図である。図１０、図１１は、上記した図８（Ａ）において点線で示した領域ｂにおける各画素部に対応する画素電極を示している。実施例の液晶素子５００では、各画素部５１０等は、上記した図７（Ｂ）に示した実施形態の画素部を同様の考え方に則って構成されており、これに対応して各画素電極５１４の形状が図示のように設定されている。なお、図示を省略するが各画素電極５１４に対して共通電極が配置されており、それらの重なる各領域が画素部を構成する。また、図１２に示すように、各画素間電極５１５は、各画素電極５１４の隙間に重なるように配置されている。なお、図中、各画素電極５１４が実線、各画素間電極５１５が点線で示されている。

以上のような各実施形態等によれば、液晶素子を用いて配光パターンを制御する照明装置における視認可能な暗点の発生を防ぐことが可能となる。

なお、本発明は上記した実施形態等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、上記した各実施形態とは異なる方法によって暗点の発生を防ぐこともできる。

図１３は、他の実施形態の液晶素子における複数の画素部を部分的に拡大して示した図である。ここでも上記した図２（Ａ）における中心点ａに対応する一部分が拡大して示されている。なお、車両用前照灯の全体構成や液晶素子の基本的な構成については上記した実施形態と同様である。図１３に示すように、この実施形態では液晶素子における各画素部１２１０ａ、１２１０ｂ、１２１０ｃ、１２１０ｄ、１２１０ｅ、１２１０ｆ、１２１０ｇ、１２１０ｈ、１２１０ｉ、１２１０ｊ、１２１０ｋ、１２１０ｍ、１２１０ｎ、１２１０ｐは、隣り合う画素部同士の間隙が放射状に延びるように設けられており、各画素部１２１０ａ等のそれぞれの一端部が１カ所に集中している。

詳細には、画素部１２１０ａと画素部１２１０ｂは、互いの一端部が上下に向かい合うように配置されている。画素部１２１０ｂの一端部には、円形の一部を扇形に切り欠いた形状の部位１２１１が設けられている。画素部１２１０ａの一端部は、この部位１２１１の切り欠き部分に内包されるように配置されている。そして、他の各画素部１２１０ｃ等は、それぞれの一端部が画素部１２１０ｂの部位１２１１の外周に沿って当該外周と向かい合うようにして配置されている。これらの画素部１２１０ａ等の平面視形状は、例えば、それぞれに対応する画素電極の形状を各画素部１２１０ａ等の平面視形状に構成することで実現できる。

この実施形態では、各画素部１２１０ａ、１２１０ｂを常に透過状態に制御するとすれば、中心点ａに対応する部分である画素部１２１０ｂの部位１２１１も常に透過状態となる。このため、液晶素子を用いて形成される照射光において中心点ａに対応する位置は常に輝点となるので、当該位置に暗点を生じることがない。なお、画素部同士の間隙が放射状に延びるように設けられている構成において、間隙が集中する中心部（例えば部位１２１１）の形状は、矩形など任意の形状であってよい。この中心部の外周に沿って当該外周と向かい合うように各画素部の一端部が配置されていれば、効果として図１３に説明したものと同様のものを実現できる。

また、上記した実施形態では液晶素子の液晶層として垂直配向のものを説明していたが液晶層の構成はこれに限定されず、他の構成（例えばＴＮ配向）であってもよい。また、液晶素子と偏光板との間に視角補償板を配置してもよい。また、画素間電極が省略されてもよい。

また、上記した実施形態では、二輪車の前方に対して選択的な光照射を行う車両用前照灯において本発明を適用した例について説明していたが本発明の適用範囲はこれに限定されない。また、車両用途に限らず照明装置一般において本発明を適用してもよい。

１：光源、２：傾きセンサ、３：制御部、４：液晶駆動部、５、５ａ：液晶素子、６ａ、６ｂ：偏光板、７：投影レンズ、１１：上基板、１２：下基板、１３：共通電極、１４：画素電極、１５：画素間電極、１６：配線部、１７：絶縁層、１８：液晶層、１９：スルーホール、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ、１１０ｇ、１１０ｈ、１１０ｉ、１１０ｊ：個別領域、３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅ、３１０ｆ、３１０ｇ、３１０ｈ、３１０ｉ、３１０ｊ：画素部

Claims

略放射状に延びる各区画線で区分けされており個別に点消灯可能な複数の個別領域を含む照射光を形成する照明装置に用いられる液晶素子であって、
対向配置される第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る液晶層と、
前記第１基板の一面側に設けられた対向電極と、
前記第２基板の一面側に設けられた複数の画素電極と、
を含み、
前記画素電極の各々と前記対向電極の重なる各部分に画素部が構成されており、
前記画素部の各々は、平面視において第１方向に延在する間隙を挟んだ両側領域にそれぞれ配置されており、前記複数の個別領域のそれぞれに対応した平面視形状を有し、かつ隣り合うもの同士の相互間に画素分離領域が設けられており、
前記画素分離領域の各々は、前記各区画線の何れかに対応しており、かつ前記第１方向に対してそれぞれ斜交しており、
前記画素部の各々は、平面視において点状、線状又は矩形状の部位を有する一端部を備えており、前記一端部の各々が１カ所に集まらずに前記第１方向に沿って互いにずれるように分散して配置され、かつ、当該一端部の各々が前記間隙と前記両側領域との境界に重なるように配置されている、
液晶素子。
略放射状に延びる各区画線で区分けされており個別に点消灯可能な複数の個別領域を含む照射光を形成する照明装置に用いられる液晶素子であって、
対向配置される第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る液晶層と、
前記第１基板の一面側に設けられた対向電極と、
前記第２基板の一面側に設けられた複数の画素電極と、
を含み、
前記画素電極の各々と前記対向電極の重なる各部分に画素部が構成されており、
前記画素部の各々は、平面視において第１方向に延在する間隙を挟んだ両側領域にそれぞれ配置されており、前記複数の個別領域のそれぞれに対応した平面視形状を有し、かつ隣り合うもの同士の相互間に画素分離領域が設けられており、
前記画素分離領域の各々は、前記各区画線の何れかに対応しており、かつ前記第１方向に対してそれぞれ斜交しており、
前記画素部の各々は、平面視において点状、線状又は矩形状の部位を有する一端部を備えており、前記一端部の各々が１カ所に集まらずに前記第１方向に沿って互いにずれるように分散して配置され、かつ、当該一端部の各々が前記間隙と前記両側領域との境界から±１０μｍの範囲内に配置されている、
液晶素子。
光源と、
前記光源からの光を用いて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る前記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又は２に記載の液晶素子を用いる、
照明装置。
前記照明装置は、車両の前方へ光照射を行う車両用前照灯である、
請求項３に記載の照明装置。
前記車両の傾き角度を検出するセンサと、
前記センサによって検出される前記傾き角度に応じて減光範囲と光照射範囲を設定し、当該減光範囲と光照射範囲を含んだ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する制御装置と、
前記制御装置によって生成される前記制御信号に基づいて前記液晶素子を制御する液晶駆動装置と、
を更に含む、請求項４に記載の照明装置。