JP7202934B2 - Liquid crystal element, lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば車両前方など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（システム）に用いて好適な液晶素子に関する。 The present invention relates to a device (system) for irradiating light in a desired pattern, for example, in front of a vehicle, and a liquid crystal element suitable for use in the device (system).
特開２００５－１８３３２７号公報（特許文献１）には、少なくとも一つのＬＥＤから成る発光部と、上記発光部から前方に向かって照射される光の一部を遮断して、車両前照灯用の配光パターンに適したカットオフを形成する遮光部と、を含んでおり、上記遮光部が、調光機能を備えた電気光学素子と、この電気光学素子を調光制御する制御部と、から構成されていて、この制御部による電気光学素子の電気的スイッチング制御によって、調光部分を選択的に調光することにより、配光パターンの形状を変化させるように構成された車両前照灯が開示されている。電気光学素子としては、例えば液晶素子が用いられている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-183327 (Patent Document 1) discloses a light-emitting portion composed of at least one LED, and a vehicle headlight for blocking part of the light emitted forward from the light-emitting portion. a light shielding part forming a cutoff suitable for the light distribution pattern of the light shielding part, the light shielding part being an electro-optical element having a light control function; A vehicle headlamp configured to change the shape of a light distribution pattern by selectively dimming a dimming portion through electrical switching control of an electro-optical element by the control unit is disclosed. A liquid crystal element, for example, is used as the electro-optical element.
上記のような車両用灯具において、液晶素子等の電気光学素子は、選択的な調光を実現するために複数の画素電極を有して構成される。これらの画素電極は、各々個別に電圧を印加し得るように互いに分離しており、各々の間には電気的絶縁を図るための隙間が設けられている。このとき、画素電極同士の隙間は、その形成精度にもよるが例えば１０μｍ程度となる。また、画素電極の列を３つ以上設けるような場合には、中間列の各画素電極に電圧を与えるための配線部を画素電極間に通す必要が生じるため、画素電極同士の隙間はより大きくなる。画素電極同士の隙間は、画像形成に寄与しない部分であり、配光パターン内に暗線を発生させる要因となる。車両用灯具では、電気光学素子によって形成された画像（配光パターンに対応した画像）をレンズ等によって拡大して車両前方へ投影するので、上記のような暗線も拡大されて視認しやすくなるため、配光パターンの見栄えが悪くなるという不都合がある。これに対して、画素電極同士の隙間をより狭めるという解決策も考え得るが、その場合、製造コストの上昇を招き、また画素電極同士の短絡等の不具合を生じやすくなり得るために好ましくない。また、画素電極間に通す配線部の幅をより細くするという解決策も考え得るが、その場合、配線部の抵抗値が上昇してしまい画素電極に必要十分な電圧を印加しにくくなり、また細線化による断線の発生確率も上昇するために好ましくない。なお、このような不都合は車両用灯具に限らず、液晶素子等を用いて配光パターンを制御する照明装置一般においても同様である。 In the vehicle lamp as described above, the electro-optical element such as a liquid crystal element is configured with a plurality of pixel electrodes in order to achieve selective dimming. These pixel electrodes are separated from each other so that a voltage can be applied individually, and a gap is provided between them for electrical insulation. At this time, the gap between the pixel electrodes is, for example, about 10 μm, although it depends on the accuracy of formation. Further, in the case where three or more columns of pixel electrodes are provided, it is necessary to pass a wiring portion between the pixel electrodes for applying a voltage to each pixel electrode in the intermediate column. Become. The gap between the pixel electrodes is a portion that does not contribute to image formation, and causes dark lines in the light distribution pattern. In a vehicle lamp, an image formed by an electro-optical element (an image corresponding to a light distribution pattern) is magnified by a lens or the like and projected in front of the vehicle. , there is the inconvenience that the appearance of the light distribution pattern deteriorates. A possible solution to this problem is to narrow the gap between the pixel electrodes, but this is not preferable because it causes an increase in the manufacturing cost and causes problems such as short-circuiting between the pixel electrodes. It is also possible to think of a solution of narrowing the width of the wiring portion passing between the pixel electrodes. This is not preferable because the probability of occurrence of wire breakage due to thinning also increases. It should be noted that such a problem is not limited to vehicle lamps, and is the same in lighting devices in general that control light distribution patterns using liquid crystal elements or the like.
本発明に係る具体的態様は、液晶素子等を用いて配光パターンを制御する照明装置における配光パターンの見栄えを向上させることが可能な技術を提供することを目的の１つとする。 An object of a specific aspect of the present invention is to provide a technique capable of improving the appearance of a light distribution pattern in a lighting device that controls the light distribution pattern using a liquid crystal element or the like.
［１］本発明に係る一態様の液晶素子は、（ａ）対向配置された第１基板及び第２基板と、（ｂ）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、（ｃ）前記第１基板に設けられた複数の第１電極部と、（ｄ）前記第２基板に設けられた複数の第２電極部と、を含み、（ｅ）前記複数の第１電極部の各々による印加電界によって光変調を生じる領域として複数の第１画素領域が画定されており、（ｆ）前記複数の第２電極部の各々による印加電界によって光変調を生じる領域として複数の第２画素領域が画定されており、（ｇ）前記複数の第１画素領域と前記複数の第２画素領域は、平面視において、相互間に隙間を設けることなく配置されており、（ｇ）前記複数の第１電極部の各々は、複数の電極枝を有する第１画素電極と、当該第１画素電極に対向配置された第１対向電極と、前記第１画素電極と前記第１対向電極の間に介在する第１絶縁膜とを有しており、（ｈ）前記複数の第２電極部の各々は、複数の電極枝を有する第２画素電極と、当該第２画素電極に対向配置された第２対向電極と、前記第２画素電極と前記第２対向電極の間に介在する第２絶縁膜とを有している、液晶素子である。
［２］本発明に係る一態様の液晶素子は、（ａ）対向配置された第１基板及び第２基板と、（ｂ）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、（ｃ）前記第１基板に設けられた複数の第１電極部と、（ｄ）前記第２基板に設けられた複数の第２電極部と、を含み、（ｅ）前記複数の第１電極部の各々による印加電界によって光変調を生じる領域として複数の第１画素領域が画定されており、（ｆ）前記複数の第２電極部の各々による印加電界によって光変調を生じる領域として複数の第２画素領域が画定されており、（ｇ）前記複数の第１画素領域と前記複数の第２画素領域は、平面視において、相互間に隙間を設けることなく配置されており、（ｈ）前記複数の第１画素領域と前記複数の第２画素領域は、少なくとも第１方向において１つずつ交互に配置されており、（ｉ）前記複数の第１電極部のうち前記第１方向と交差する第２方向に並んだ２つ以上の第１電極部の各々の前記第１対向電極が一体に構成されており、（ｊ）前記複数の第２電極部のうち前記第２方向に並んだ２つ以上の第２電極部の各々の前記第２対向電極が一体に構成されている、液晶素子である。
［３］本発明に係る一態様の照明装置は、（ａ）配光パターンを可変に設定可能な照明装置であって、（ｂ）光源と、（ｃ）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、（ｄ）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、（ｅ）前記液晶素子として前記［１］又は［２］の液晶素子を用いる、照明装置である。
［４］本発明に係る一態様の照明装置は、（ａ）配光パターンを可変に設定可能な照明装置であって、（ｂ）光源と、（ｃ）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、（ｄ）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、（ｅ）前記液晶素子は、第１基板と第２基板の間に液晶層を介在させてなるものであって、（ｅ１）前記第１基板に設けられた複数の第１電極部によってフリンジフィールドスイッチングモード又はインプレーンスイッチングモードにて動作する複数の第１画素領域と、（ｅ２）前記第２基板に設けられた複数の第２電極部によってフリンジフィールドスイッチングモード又はインプレーンスイッチングモードにて動作する複数の第２画素領域と、を含み、（ｅ３）前記複数の第１画素領域と前記複数の第２画素領域は、平面視において、相互間に隙間を設けることなく配置されている、照明装置である。
[ 1 ] A liquid crystal element according to one aspect of the present invention includes: (a) a first substrate and a second substrate arranged to face each other; and (b) a liquid crystal layer arranged between the first substrate and the second substrate. (c) a plurality of first electrode portions provided on the first substrate; (d) a plurality of second electrode portions provided on the second substrate; (f) a plurality of first pixel regions are defined as regions in which light modulation is caused by the electric field applied by each of the one electrode portions; (g) the plurality of first pixel regions and the plurality of second pixel regions are arranged without a gap therebetween in plan view, and (g ) Each of the plurality of first electrode portions includes: a first pixel electrode having a plurality of electrode branches; a first counter electrode arranged to face the first pixel electrode; (h) each of the plurality of second electrode portions is a second pixel electrode having a plurality of electrode branches and faces the second pixel electrode; A liquid crystal element having a second counter electrode disposed and a second insulating film interposed between the second pixel electrode and the second counter electrode .
[2] A liquid crystal element according to one aspect of the present invention includes: (a) a first substrate and a second substrate arranged to face each other; and (b) a liquid crystal layer arranged between the first substrate and the second substrate. (c) a plurality of first electrode portions provided on the first substrate; (d) a plurality of second electrode portions provided on the second substrate; (f) a plurality of first pixel regions are defined as regions in which light modulation is caused by the electric field applied by each of the one electrode portions; (g) the plurality of first pixel regions and the plurality of second pixel regions are arranged without a gap therebetween in a plan view, and (h ) the plurality of first pixel regions and the plurality of second pixel regions are alternately arranged one by one in at least a first direction; (j) the first opposing electrodes of each of two or more first electrode portions aligned in a crossing second direction are integrally formed; In the liquid crystal element, the second opposing electrodes of each of two or more second electrode portions are integrally formed .
[3] A lighting device according to one aspect of the present invention is (a) a lighting device capable of variably setting a light distribution pattern, comprising (b) a light source, and (c) the light from the light source. (d) an optical system for projecting the image formed by the liquid crystal element, and (e) the liquid crystal element in the above [1] or [2 ] is a lighting device using the liquid crystal element.
[4] A lighting device according to one aspect of the present invention is (a) a lighting device capable of variably setting a light distribution pattern, comprising (b) a light source, and (c) the light from the light source. (d) an optical system for projecting the image formed by the liquid crystal element; (e) the liquid crystal element includes a first substrate and a second substrate; (e1) a plurality of first electrodes which operate in a fringe field switching mode or an in-plane switching mode by means of a plurality of first electrode portions provided on the first substrate; (e2) a plurality of second pixel regions operated in a fringe field switching mode or an in-plane switching mode by a plurality of second electrode portions provided on the second substrate; (e3) In the illumination device, the plurality of first pixel regions and the plurality of second pixel regions are arranged without providing a gap therebetween in plan view.
上記構成によれば、液晶素子等を用いて配光パターンを制御する照明装置における配光パターンの見栄えを向上させることが可能となる。 According to the above configuration, it is possible to improve the appearance of the light distribution pattern in a lighting device that controls the light distribution pattern using a liquid crystal element or the like.
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１に示す車両用灯具システムは、光源１、カメラ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。この車両用前照灯システムは、カメラ２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非照射範囲（減光領域）に設定し、それ以外の範囲を光照射範囲に設定して選択的な光照射を行うためのものである。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a vehicle headlamp system according to one embodiment. The vehicle lamp system shown in FIG. This vehicle headlight system detects the positions of forward vehicles, pedestrians, etc. existing around the vehicle based on the images captured by the
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部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。
The light source 1 includes, for example, a white light LED configured by combining a light emitting element (LED) that emits blue light with a yellow phosphor. The light source 1 comprises, for example, a plurality of white light LEDs arranged in a matrix or line. As the light source 1, in addition to LEDs, lasers, light bulbs, discharge lamps, and other light sources commonly used in vehicle lamp units can be used. The lighting/lighting-out state of the light source 1 is controlled by the
カメラ２は、自車両の前方を撮影してその画像（情報）を出力するものであり、自車両内の所定位置（例えば、フロントガラス内側上部）に配置されている。なお、他の用途（例えば、自動ブレーキシステム等）のためのカメラが自車両に備わっている場合にはそのカメラを共用してもよい。
The
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回路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。
The
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の各画素領域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。
The liquid crystal driving device 4 supplies a driving voltage to the
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領域（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領域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非照射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、水平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。
The
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モードを想定する。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。
The pair of
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（光照射範囲と非照射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２は、液晶素子の構成を説明するための模式的な平面図である。図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、液晶素子の構成を示す模式的な平面図である。なお、図３（Ａ）に示す断面図は、図２に示すａ－ａ線における断面に対応しており、図３（Ｂ）に示す断面図は、図２に示すｂ－ｂ線における断面に対応している。 FIG. 2 is a schematic plan view for explaining the configuration of the liquid crystal element. 3A and 3B are schematic plan views showing the configuration of the liquid crystal element. The cross-sectional view shown in FIG. 3A corresponds to the cross-section taken along line aa shown in FIG. 2, and the cross-sectional view shown in FIG. 3B corresponds to the cross-section taken along line bb shown in FIG. corresponds to
図２に示すように、液晶素子５は、複数の第１画素領域（第１光変調領域）５１と、複数の第２画素領域（第２光変調領域）５２を含んで構成されている。図中では、各第１画素領域５１と各第２画素領域５２を識別しやすいように各第１画素領域５１に模様を付して示している。各第１画素領域５１、各第２画素領域５２は、図示のように平面視において例えば矩形状である。また、各第１画素領域５１、各第２画素領域５２は、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てそれぞれ個別に光の透過率を制御可能である。
As shown in FIG. 2, the
各第１画素領域５１は、第１基板１１側に設けられた第１共通電極１３および第１画素電極１４により印加される電界によって液晶層１９の液晶分子の配向方向を主に基板面内において変化させることにより、各々を透過する光の透過率を変化させる。また、各第２画素領域５２は、第２基板１２側に設けられた第２共通電極１６および第２画素電極１７により印加される電界によって液晶層１９の液晶分子の配向方向を主に基板面内において変化させることにより、各々を透過する光の透過率を変化させる。
In each
図２に示すように、各第１画素領域５１、各第２画素領域５２は、平面視において互いの間に隙間が生じないようにして配置されている。また、各第１画素領域５１と各第２画素領域５２は、図示のＸ方向に沿って１つずつ交互に配置されている。また、図示の例では、１列目と２列目、２列目と３列目の各々において、各第１画素領域５１が互いに１／２ピッチずれて配置され、かつ各第２画素領域５２が互いに１／２ピッチずれて配置されている。さらに、Ｙ方向において、３つの第１画素領域５１が互いに１／２ピッチずれながら配置されている箇所が２箇所あり、３つの第２画素領域５２が互いに１／２ピッチずれながら配置されている箇所も２箇所あり、これらはＸ方向において交互に配置されている。また、図中右上側に１つの第１画素領域５１が配置され、図中左下側に１つの第２画素領域５２が配置されている。なお、各第１画素領域５１、各第２画素領域５２の縁部同士が平面視において数μｍ～１５μｍ程度重なり合っていることも望ましい。製造時の位置ズレの許容度が高まるからである。
As shown in FIG. 2, each of the
図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、液晶素子５は、対向配置された第１基板１１および第２基板１２、第１基板１１に設けられた複数の第１共通電極（第１対向電極）１３、複数の第１画素電極１４、第１絶縁膜１５および第１配線部２１と、第２基板１２に設けられた複数の第２共通電極（第２対向電極）１６、複数の第２画素電極１７、第２絶縁膜１８および第２配線部２２と、第１基板１１と第２基板１２の間に配置された液晶層１９と、を含んで構成されている。なお、説明の便宜上、図示を省略しているが、第１基板１１、第２基板１２には、それぞれ液晶層１９の配向状態を規制するための配向膜が適宜設けられる。なお、本実施形態における第１共通電極１３、第１画素電極１４および第１絶縁膜１５が「第１電極部」に対応し、第２共通電極１６、第２画素電極１７および第２絶縁膜１８が「第２電極部」に対応している。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
第１基板１１および第２基板１２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１１と第２基板１２の間には、例えば樹脂などからなる複数の球状スペーサーが分散配置されており、それら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。
The
各第１共通電極１３は、第１基板１１の一面側に設けられている。各第１共通電極１３は、第１絶縁膜１５を介していくつかの第１画素電極１４と対向配置するようにして設けられている。また、各第１配線部２１は、第１基板１１の一面側において各第１共通電極１３のいずれかの近くに設けられている。各第１配線部２１は、第１絶縁膜１５を介していずれかの第１画素電極１４と接続されて当該第１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共通電極１６と平面視において重なる位置に配置されている。各第１共通電極１３と各配線部２１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。
Each first
各第１画素電極１４は、第１基板１１の一面側において第１絶縁層１５の上側に設けられている。各第１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。図３（Ａ）に示すように、本実施形態の各第１画素電極１４は、例えば相互に接続された複数の電極枝を有する櫛歯状電極であり、図３（Ｂ）に示すように、各電極枝がＸ方向と略平行になるように配置されている。上記の第１共通電極１３と各第１画素電極１４との重なる領域のそれぞれにおいて上記した第１画素領域５１が画定される。
Each
第１絶縁膜１５は、第１基板１１の一面側において各第１共通電極１３の上側にこれらを覆うようにして設けられている。この第１絶縁膜１５は、例えばＳｉＯ２膜、ＳｉＯＮ膜等の酸化膜や窒化膜であり、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、この第１絶縁膜１５としては有機絶縁膜を用いてもよい。第１絶縁膜１５の膜厚は例えば０．４μｍ～１．５μｍ程度が望ましい。また第１絶縁膜１５の誘電率はより高いほうが望ましく、例えば４以上、さらには８以上であることが望ましい。
The first insulating
各第２共通電極１６は、第２基板１２の一面側に設けられている。各第２共通電極１６は、第２絶縁膜１８を介していくつかの第２画素電極１７と対向配置するようにして設けられている。また、各第２配線部２２は、第２基板１２の一面側において各第２共通電極１６のいずれかの近くに設けられている。各第２配線部２２は、第２絶縁膜１８を介していずれかの第２画素電極１６と接続されて当該第２画素電極１６に対して電圧を印加するためのものであり、何れかの第１共通電極１３と平面視において重なる位置に配置されている。各第２共通電極１６と各第２配線部２２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。
Each second
各第２画素電極１７は、第２基板１２の一面側において第２絶縁層１８の上側に設けられている。各第２画素電極１７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。図３（Ａ）に示すように、本実施形態の各第２画素電極１７は、例えば相互に接続された複数の電極枝を有する櫛歯状電極であり、図３（Ｂ）に示すように、各電極枝がＸ方向と略平行になるように配置されている。上記の第２共通電極１６と各第２画素電極１７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が画定される。
Each
第２絶縁膜１８は、第２基板１２の一面側において各第２共通電極１６の上側にこれらを覆うようにして設けられている。この第２絶縁膜１８は、例えばＳｉＯ２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、この第２絶縁膜１８としては有機絶縁膜を用いてもよい。第２絶縁膜１８の膜厚は例えば０．４μｍ～１．５μｍ程度が望ましい。また第２絶縁膜１８の誘電率はより高いほうが望ましく、例えば４以上、さらには８以上であることが望ましい。
A second insulating
液晶層１９は、第１基板１１と第２基板１２の間に介在している。本実施形態においては、誘電率異方性Δεが正であり、流動性を有するネマティック液晶材料を用いて液晶層１９が構成される。本実施形態の液晶層１９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、例えば数°のプレティルト角を有する水平配向となるように設定されている。
A
なお、上記のように第１基板１１の一面側と第２基板１２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１９の配向状態を水平配向に規制する水平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１９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。配向処理の方向は、各第１画素電極１４および各第２画素電極１７の各電極枝の延在方向と略平行としてもよいし、当該延在方向に対して１°～５°の角度をなす方向とすることも望ましい。
As described above, alignment films are provided on one surface of the
図４（Ａ）は、第１共通電極の構成を説明するための模式的な平面図である。図４（Ａ）に示すように、第１基板１１の一面側には、各第１画素領域５１に対応する領域に第１共通電極１３が設けられている。図中では、各第１共通電極１３を区別できるように、それぞれに１３ａ、１３ｂ、１３ｃの符号を用いて示している。第１共通電極１３ａは、図２において図中左側に示した３つの第１画素領域５１に共通するものであり、各第１画素領域５１に設けられるべき共通電極を一体化したものである。第１共通電極１３ｂは、図２において図中中央に示した３つの第１画素領域５１に対応するものであり、各第１画素領域５１に設けられるべき共通電極を一体化したものである。第１共通電極１３ｃは、図２において図中右上側に示した１つの第１画素領域５１に対応するものである。各第１共通電極１３ａ～１３ｃには、それぞれ第１基板１１の図中下端まで延びる配線部が設けられている。
FIG. 4A is a schematic plan view for explaining the configuration of the first common electrode. As shown in FIG. 4A, the first
また、第１共通電極１３ａの図中左側には３つの第１配線部２１が設けられている。図中では、各第１配線部２１を区別できるように、それぞれに２１ａ、２１ｂ、２１ｃの符号を用いて示している。第１共通電極１３ｂの図中左側にも同様にして３つの第１配線部２１ａ、２１ｂ、２１ｃが設けられている。また、第１共通電極１３ｃの図中下側には１つの第１配線部２１ｄが設けられている。
Three
図４（Ｂ）は、第２共通電極の構成を説明するための模式的な平面図である。図４（Ｂ）に示すように、第２基板１２の一面側には、各第２画素領域５２に対応する領域に第２共通電極１６が設けられている。図中では、各第２共通電極１６を区別できるように、それぞれに１６ａ、１６ｂ、１６ｃの符号を用いて示している。第２共通電極１６ａは、図２において図中左側に示した３つの第２画素領域５２に共通するものであり、各第２画素領域５２に設けられるべき共通電極を一体化したものである。第２共通電極１６ｂは、図２において図中中央に示した３つの第２画素領域５２に共通するものであり、各第２画素領域５１に設けられるべき共通電極を一体化したものである。第２共通電極１６ｃは、図２において図中右上側に示した１つの第２画素領域５２に対応するものである。各第２共通電極１６ａ～１６ｃには、それぞれ第２基板１２の図中下端まで延びる配線部が設けられている。
FIG. 4B is a schematic plan view for explaining the configuration of the second common electrode. As shown in FIG. 4B, the second
また、第２共通電極１６ａの図中右側には３つの第２配線部２２が設けられている。図中では、各第２配線部２２を区別できるように、それぞれに２２ａ、２２ｂ、２２ｃの符号を用いて示している。第２共通電極１６ｂの図中左側にも同様にして３つの第２配線部２２ａ、２２ｂ、２２ｃが設けられている。また、第２共通電極１６ｃの図中下側には１つの第２配線部２２ｄが設けられている。
Three
図５（Ａ）は、第１絶縁膜の構成を説明するための模式的な平面図である。図５（Ａ）に示すように、第１基板１１の一面側には、各第１共通電極１３等を覆うようにして第１絶縁膜１５が設けられている。そして、この第１絶縁膜１５には、各第１配線部２１ａ～２１ｄの一部を露出させるための開口部（スルーホール）２３が設けられている。これらの開口部２３を介して、各第１配線部２１ａ～２１ｄと各第１画素電極１４が物理的および電気的に接続される。
FIG. 5A is a schematic plan view for explaining the configuration of the first insulating film. As shown in FIG. 5A, a first insulating
図５（Ｂ）は、第２絶縁膜の構成を説明するための模式的な平面図である。図５（Ｂ）に示すように、第２基板１２の一面側には、各第２共通電極１６等を覆うようにして第２絶縁膜１８が設けられている。そして、この第２絶縁膜１８には、各第２配線部２２ａ～２２ｄの一部を露出させるための開口部（スルーホール）２４が設けられている。これらの開口部２４を介して、各第２配線部２２ａ～２２ｄと各第２画素電極１７が物理的および電気的に接続される。
FIG. 5B is a schematic plan view for explaining the configuration of the second insulating film. As shown in FIG. 5B, a second insulating
図６（Ａ）は、第１画素電極の構成を説明するための模式的な平面図である。図６（Ａ）に示すように、第１基板１１の第１絶縁膜１５の一面側には、各第１画素領域５１に対応する領域に各第１画素電極１４が設けられている。図中では、各第１画素電極１４を区別できるように、それぞれに１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの符号を用いて示している。第１画素電極１４ａは、第１共通電極１３ａまたは第１共通電極１３ｂの一部と重なるように配置されており、第１絶縁膜１５の１つの開口部２３を介して下層側の第１配線部２１ａと接続されている。第１画素電極１４ｂは、第１共通電極１３ａまたは第１共通電極１３ｂの一部と重なるように配置されており、第１絶縁膜１５の１つの開口部２３を介して下層側の第１配線部２１ｂと接続されている。第１画素電極１４ｃは、第１共通電極１３ａまたは第１共通電極１３ｂの一部と重なるように配置されており、第１絶縁膜１５の１つの開口部２３を介して下層側の第１配線部２１ｃと接続されている。第１画素電極１４ｄは、第１共通電極１３ｃと重なるように配置されており、第１絶縁膜１５の１つの開口部２３を介して下層側の第１配線部２１ｄと接続されている。
FIG. 6A is a schematic plan view for explaining the configuration of the first pixel electrode. As shown in FIG. 6A, on one surface side of the first insulating
図６（Ｂ）は、第２画素電極の構成を説明するための模式的な平面図である。図６（Ｂ）に示すように、第２基板１２の第２絶縁膜１８の一面側には、各第２画素領域５２に対応する領域に各第２画素電極１７が設けられている。図中では、各第２画素電極１７を区別できるように、それぞれに１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの符号を用いて示している。第２画素電極１７ａは、第２共通電極１６ａまたは第２共通電極１６ｂの一部と重なるように配置されており、第２絶縁膜１８の１つの開口部２４を介して下層側の第２配線部２２ａと接続されている。第２画素電極１７ｂは、第２共通電極１６ａまたは第２共通電極１６ｂの一部と重なるように配置されており、第２絶縁膜１８の１つの開口部２４を介して下層側の第２配線部２２ｂと接続されている。第２画素電極１７ｃは、第２共通電極１６ａまたは第２共通電極１６ｂの一部と重なるように配置されており、第２絶縁膜１８の１つの開口部２４を介して下層側の第２配線部２２ｃと接続されている。第２画素電極１７ｄは、第２共通電極１６ｃと重なるように配置されており、第２絶縁膜１８の１つの開口部２４を介して下層側の第２配線部２２ｄと接続されている。
FIG. 6B is a schematic plan view for explaining the configuration of the second pixel electrode. As shown in FIG. 6B, the
図７（Ａ）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模式的な平面図である。また、図７（Ｂ）は、第１基板と第２基板を重ね合わせた状態において共通電極のみを示した模式的な平面図である。ここでは、図６（Ｂ）に示した第２基板１２を表裏反転させ、図６（Ａ）に示した第１基板１１に重ね合わせた状態を示しており、各画素電極を実線で示している。図７（Ａ）に示すように、平面視において各第１画素電極１４ａと各第２画素電極１７ａとがＸ方向において交互に隙間無く配置されており、かつこの列の図中右端には第１画素電極１４ｄが隙間無く配置されている。同様に、各第１画素電極１４ｂと各第２画素電極１７ｂとがＸ方向において交互に配置されている。同様に、各第１画素電極１４ｃと各第２画素電極１７ｃとがＸ方向において交互に配置されており、かつこの列の図中左端には第２画素電極１７ｄが隙間無く配置されている。また、図７（Ｂ）に示すように、第１基板１１の各第１共通電極１３ａ～１３ｃと第２基板１２の各第２共通電極１６ａ～１６ｃは、平面視において互いに隙間無く互い違いに配置されている。このように各画素電極および各共通電極が配置されることにより、上記したような各第１画素領域５１と各第２画素領域５２が得られる（図２参照）。
FIG. 7A is a schematic plan view for explaining a state in which the first substrate and the second substrate are overlaid. FIG. 7B is a schematic plan view showing only the common electrode in a state where the first substrate and the second substrate are superimposed. Here, a state in which the
以上のような実施形態によれば、平面視における画素領域間の隙間をなくすことができることから、暗線の発生を防ぎ、配光パターンの見栄えを向上させることが可能となる。 According to the above-described embodiments, it is possible to eliminate the gaps between the pixel regions in plan view, thereby preventing the occurrence of dark lines and improving the appearance of the light distribution pattern.
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各画素電極として一方向に延びる複数の電極枝を有する櫛歯状電極を例示していたが、各電極枝の形状はこれに限定されない。各電極枝は、例えば「くの字」等の屈曲した形状であってもよい。また、上記した実施形態では、各画素領域の構造として、上下の層に分けて配置された画素電極の各電極枝と共通電極の間で電界を発生させて液晶分子を駆動するフリンジフィールドスイッチングモード（Fringe-Field Switching mode）を例示していたが、同一層に配置された電極同士の間で電界を発生させて液晶分子を駆動するインプレーンスイッチングモード（In-Plane Switching mode）を用いて各画素領域を構成してもよい。また、配線部２１、２２を絶縁膜１５、１８の下に形成し、開口部２３、２４を介して画素電極１４、１７に接続する構成について説明したが、配線部を絶縁膜１４、１７上に形成し、画素電極と直接接続してもよい。この場合は、開口部２３、２４を形成するプロセスが不要となるため、製造プロセスが簡便となる。
It should be noted that the present invention is not limited to the contents of the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiments, a comb-shaped electrode having a plurality of electrode branches extending in one direction was exemplified as each pixel electrode, but the shape of each electrode branch is not limited to this. Each electrode branch may have a bent shape such as a "dogleg" shape, for example. In the above-described embodiments, the structure of each pixel region is a fringe field switching mode in which an electric field is generated between each electrode branch of the pixel electrode arranged in upper and lower layers and the common electrode to drive the liquid crystal molecules. (Fringe-Field Switching mode) was exemplified, but the In-Plane Switching mode, in which an electric field is generated between electrodes arranged in the same layer to drive the liquid crystal molecules, is used for each A pixel region may be configured. Also, although the
図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、変形実施例の液晶素子の構成を示す模式的な断面図である。なお、上記図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示した液晶素子５と共通する構成については同一符号を用いており、それら構成についてここでは説明を省略する。変形実施例の液晶素子５ａは、第１基板１１の第１絶縁膜１５の上側において、各第１画素電極１４を露出させてそれ以外の領域を覆うように設けられた第３絶縁膜３５を有する。この第３絶縁膜３５の形成方法は第１絶縁膜１５と同様である。また、液晶素子５ａは、第２基板１２の第２絶縁膜１８の上側において、各第２画素電極１７を露出させてそれ以外の領域を覆うように設けられた第４絶縁膜３８を有する。この第４絶縁膜３８の形成方法は第２絶縁膜１８と同様である。
8(A) and 8(B) are schematic cross-sectional views showing the configuration of the liquid crystal element of the modified example. Note that the same reference numerals are used for the structures common to the
このような第３絶縁膜３５、第４絶縁膜３８を設けることにより、第１配線部２１と第２共通電極１６（または第２画素電極１７）との相互間並びに第２配線部２２と第１共通電極１３（または第１画素電極１４）との相互間のそれぞれにおいて発生し得る縦電界（液晶層１９の層厚方向の電界）による液晶層１９の配向変化を抑制することができる。具体的には、第３絶縁膜３５、第４絶縁膜３８が存在することで当該領域において縦電界が発生したとしてもその電界強度を液晶層１９の液晶材料の閾値以下にすることができる。それにより、透過光の視角特性の低下を防ぐことができる。
By providing such a third insulating
１：光源、２：カメラ、３：制御装置、４：液晶駆動装置、５、５ａ：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共通電極、１４：第１画素電極、１５：第１絶縁膜、１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ：第２共通電極、１７：第２画素電極、１８：第２絶縁膜、１９：液晶層、２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ：第１配線部、２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ：第２配線部、２３、２４：開口部（スルーホール）、５１：第１画素領域、５２：第２画素領域
1: light source, 2: camera, 3: control device, 4: liquid crystal driving device, 5, 5a: liquid crystal element, 6a, 6b: polarizing plate, 7: projection lens, 11: first substrate, 12: second substrate , 13, 13a, 13b, 13c: first common electrode, 14: first pixel electrode, 15: first insulating film, 16, 16a, 16b, 16c: second common electrode, 17: second pixel electrode, 18: Second insulating film 19:
Claims (5)
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基板に設けられた複数の第１電極部と、
前記第２基板に設けられた複数の第２電極部と、
を含み、
前記複数の第１電極部の各々による印加電界によって光変調を生じる領域として複数の第１画素領域が画定されており、
前記複数の第２電極部の各々による印加電界によって光変調を生じる領域として複数の第２画素領域が画定されており、
前記複数の第１画素領域と前記複数の第２画素領域は、平面視において、相互間に隙間を設けることなく配置されており、
前記複数の第１電極部の各々は、複数の電極枝を有する第１画素電極と、当該第１画素電極に対向配置された第１対向電極と、前記第１画素電極と前記第１対向電極の間に介在する第１絶縁膜とを有しており、
前記複数の第２電極部の各々は、複数の電極枝を有する第２画素電極と、当該第２画素電極に対向配置された第２対向電極と、前記第２画素電極と前記第２対向電極の間に介在する第２絶縁膜とを有している、
液晶素子。 a first substrate and a second substrate arranged to face each other;
a liquid crystal layer disposed between the first substrate and the second substrate;
a plurality of first electrode portions provided on the first substrate;
a plurality of second electrode portions provided on the second substrate;
including
A plurality of first pixel regions are defined as regions in which light modulation is caused by an electric field applied by each of the plurality of first electrode portions,
A plurality of second pixel regions are defined as regions in which light modulation is caused by an electric field applied by each of the plurality of second electrode units,
The plurality of first pixel regions and the plurality of second pixel regions are arranged without a gap therebetween in plan view,
Each of the plurality of first electrode portions includes a first pixel electrode having a plurality of electrode branches, a first counter electrode disposed opposite to the first pixel electrode, and the first pixel electrode and the first counter electrode. and a first insulating film interposed between
Each of the plurality of second electrode portions includes a second pixel electrode having a plurality of electrode branches, a second counter electrode disposed opposite to the second pixel electrode, the second pixel electrode and the second counter electrode. and a second insulating film interposed between
liquid crystal element.
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基板に設けられた複数の第１電極部と、
前記第２基板に設けられた複数の第２電極部と、
を含み、
前記複数の第１電極部の各々による印加電界によって光変調を生じる領域として複数の第１画素領域が画定されており、
前記複数の第２電極部の各々による印加電界によって光変調を生じる領域として複数の第２画素領域が画定されており、
前記複数の第１画素領域と前記複数の第２画素領域は、平面視において、相互間に隙間を設けることなく配置されており、
前記複数の第１画素領域と前記複数の第２画素領域は、少なくとも第１方向において１つずつ交互に配置されており、
前記複数の第１電極部のうち前記第１方向と交差する第２方向に並んだ２つ以上の第１電極部の各々の前記第１対向電極が一体に構成されており、
前記複数の第２電極部のうち前記第２方向に並んだ２つ以上の第２電極部の各々の前記第２対向電極が一体に構成されている、
液晶素子。 a first substrate and a second substrate arranged to face each other;
a liquid crystal layer disposed between the first substrate and the second substrate;
a plurality of first electrode portions provided on the first substrate;
a plurality of second electrode portions provided on the second substrate;
including
A plurality of first pixel regions are defined as regions in which light modulation is caused by an electric field applied by each of the plurality of first electrode portions,
A plurality of second pixel regions are defined as regions in which light modulation is caused by an electric field applied by each of the plurality of second electrode units,
The plurality of first pixel regions and the plurality of second pixel regions are arranged without a gap therebetween in plan view,
the plurality of first pixel regions and the plurality of second pixel regions are arranged alternately one by one in at least a first direction ;
the first opposing electrodes of each of two or more first electrode portions arranged in a second direction intersecting the first direction among the plurality of first electrode portions are integrally formed;
The second opposing electrodes of each of two or more second electrode portions arranged in the second direction among the plurality of second electrode portions are integrally configured,
liquid crystal element.
前記第２基板に設けられており、前記複数の第２電極部の何れかと接続された複数の第２配線部と、
を更に含み、
前記複数の第１配線部は、各々、前記複数の第２電極部の何れかと平面視において重なる位置に配置されており、
前記複数の第２配線部は、各々、前記複数の第１電極部の何れかと平面視において重なる位置に配置されている、
請求項１又は２に記載の液晶素子。 a plurality of first wiring portions provided on the first substrate and connected to any one of the plurality of first electrode portions;
a plurality of second wiring portions provided on the second substrate and connected to any one of the plurality of second electrode portions;
further comprising
each of the plurality of first wiring portions is arranged at a position overlapping one of the plurality of second electrode portions in plan view,
Each of the plurality of second wiring portions is arranged at a position overlapping one of the plurality of first electrode portions in a plan view,
3. The liquid crystal device according to claim 1 or 2 .
光源と、 a light source;
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、 a liquid crystal element that forms an image corresponding to the light distribution pattern using light from the light source;
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、 an optical system for projecting the image formed by the liquid crystal element;
を含み、including
前記液晶素子として請求項１～３の何れかに記載の液晶素子を用いる、 Using the liquid crystal element according to any one of claims 1 to 3 as the liquid crystal element,
照明装置。 lighting device.
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、
前記液晶素子は、
第１基板と第２基板の間に液晶層を介在させてなるものであって、
前記第１基板に設けられた複数の第１電極部によってフリンジフィールドスイッチングモード又はインプレーンスイッチングモードにて動作する複数の第１画素領域と、
前記第２基板に設けられた複数の第２電極部によってフリンジフィールドスイッチングモード又はインプレーンスイッチングモードにて動作する複数の第２画素領域と、
を含み、
前記複数の第１画素領域と前記複数の第２画素領域は、平面視において、相互間に隙間を設けることなく配置されている、
照明装置。
A lighting device capable of variably setting a light distribution pattern,
a light source;
a liquid crystal element that forms an image corresponding to the light distribution pattern using light from the light source;
an optical system for projecting the image formed by the liquid crystal element;
including
The liquid crystal element
A liquid crystal layer is interposed between the first substrate and the second substrate,
a plurality of first pixel regions operating in a fringe field switching mode or an in-plane switching mode by a plurality of first electrode portions provided on the first substrate;
a plurality of second pixel regions operating in a fringe field switching mode or an in-plane switching mode by a plurality of second electrode portions provided on the second substrate;
including
The plurality of first pixel regions and the plurality of second pixel regions are arranged without a gap therebetween in plan view.
lighting device.
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