(57)【要約】      （修正有）【課題】より適切なロービーム用配光パターン、より適切なハイビーム用配光パターンを形成することが可能な車両用灯具及び当該車両用灯具に用いられる液晶素子を提供する。【解決手段】透明電極及びラビング方向が互いにアンチパラレルの関係となるようにラビング処理された水平配向膜が積層された二枚のガラス基板と、二枚のガラス基板の間に形成された液晶層と、前記液晶層中に形成されたポリマーネットワークと、を備えており、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１となる液晶層であり、前記ポリマーネットワークは、前記ラビング方向の屈折率がｎｏ２（但し、ｎＯ２≒ｎＯ１）、前記ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ２となるポリマーネットワークであることを特徴とする液晶素子。【選択図】図３
2010191291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極及びラビング方向が互いにアンチパラレルの関係となるようにラビング処理された水平配向膜が積層された二枚のガラス基板と、
前記二枚のガラス基板の間に棒状で液晶性の紫外線硬化型モノマーが添加された誘電率異方性が正の棒状の液晶分子を注入することにより、当該二枚のガラス基板の間に形成された液晶層と、
前記液晶分子及び前記紫外線硬化型モノマーが垂直配向となった状態の前記液晶層に対して紫外線を照射し、前記液晶分子を拘束しない程度に前記紫外線硬化型モノマーを紫外線硬化させることにより、前記液晶層中に形成されたポリマーネットワークと、
を備えており、
前記液晶層は、当該液晶層に含まれる棒状の液晶分子が水平配向の状態で、前記ラビング方向の屈折率がｎｅ１、前記ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１（但し、ｎｅ１＞ｎＯ１）となり、当該液晶層に含まれる液晶分子が垂直配向の状態で、前記ラビング方向の屈折率がｎｏ１、前記ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１となる液晶層であり、
前記ポリマーネットワークは、前記ラビング方向の屈折率がｎｏ２（但し、ｎＯ２≒ｎＯ１）、前記ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ２となるポリマーネットワークであることを特徴とする液晶素子。
【請求項２】
透明電極及びラビング方向が互いにアンチパラレルの関係となるようにラビング処理された配向膜が積層された二枚のガラス基板と、
前記二枚のガラス基板の間に棒状で液晶性の紫外線硬化型モノマーが添加された誘電率異方性が正の棒状の液晶分子を注入することにより、当該二枚のガラス基板の間に形成された液晶層と、
前記液晶分子及び前記紫外線硬化型モノマーが水平配向となった状態の前記液晶層に対して紫外線を照射し、前記液晶分子を拘束しない程度に前記紫外線硬化型モノマーを紫外線硬化させることにより、前記液晶層中に形成されたポリマーネットワークと、
を備えており、
前記液晶層は、当該液晶層に含まれる棒状の液晶分子が水平配向の状態で、前記ラビング方向の屈折率がｎｅ１、前記ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１（但し、ｎｅ１＞ｎＯ１）となり、当該液晶層に含まれる液晶分子が垂直配向の状態で、前記ラビング方向の屈折率がｎｏ１、前記ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１となる液晶層であり、
前記ポリマーネットワークは、前記ラビング方向の屈折率がｎｅ２、前記ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎＯ２（但し、ｎＯ２≒ｎＯ１）となるポリマーネットワークであることを特徴とする液晶素子。
【請求項３】
投影レンズと、
光源を含んでおり、当該光源からの照射光又は反射光を用いて前記投影レンズの焦点面に当該投影レンズにより反転、拡大投影される照度分布を形成するための光学系と、
前記投影レンズと前記光学系との間に配置され、前記光学系からの照射光又は反射光の一部を遮光する遮光位置又は前記光学系からの照射光又は反射光を遮光することなく通過させる開放位置のいずれかに位置させられる可動シェードと、
前記可動シェードと前記光学系との間に、前記光学系からの照射光又は反射光が前記液晶層を透過するように配置された請求項１又は２に記載の液晶素子と、
を備えており、
前記液晶素子は、前記ラビング方向が鉛直方向に一致する姿勢で配置されていることを特徴とする車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用灯具に係り、特により適切なロービーム用配光パターン、より適切なハイビーム用配光パターンを形成することが可能な車両用灯具及び当該車両用灯具に用いられる液晶素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可動シェードを用い、ロービームとハイビームとを切り替えるヘッドランプが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図２５は、特許文献１に記載の車両用灯具２００を説明するための図である。
【０００４】
図２５に示すように、特許文献１に記載の車両用灯具２００は、投影レンズ２１０、光源２２０、光源２２０からの照射光を反射するリフレクタ２３０、リフレクタ２３０からの反射光の一部を遮光する可動シェード２４０、可動シェード２４０に連結され、当該可動シェード２４０を可動させるアクチュエータ２５０等を備えている。
【０００５】
特許文献１に記載の車両用灯具２００においては、シェード２４０は、アクチュエータ２５０からの駆動力により回転軸２４１を中心に回転し、遮光位置Ｐ１又は開放位置Ｐ２のいずれかに位置させられる。これにより、ロービーム又はハイビームのいずれかに切り替えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３４１６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の車両用灯具２００においては、ロービーム時であるかハイビーム時であるかにかかわらず、常に同一の光学系からの照射光を用いる構成であるため、より適切なロービーム用配光パターン、より適切なハイビーム用配光パターンを形成するのが困難である、という問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、より適切なロービーム用配光パターン、より適切なハイビーム用配光パターンを形成することが可能な車両用灯具及び当該車両用灯具に用いられる液晶素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、透明電極及びラビング方向が互いにアンチパラレルの関係となるようにラビング処理された水平配向膜が積層された二枚のガラス基板と、前記二枚のガラス基板の間に棒状で液晶性の紫外線硬化型モノマーが添加された誘電率異方性が正の棒状の液晶分子を注入することにより、当該二枚のガラス基板の間に形成された液晶層と、前記液晶分子及び前記紫外線硬化型モノマーが垂直配向となった状態の前記液晶層に対して紫外線を照射し、前記液晶分子を拘束しない程度に前記紫外線硬化型モノマーを紫外線硬化させることにより、前記液晶層中に形成されたポリマーネットワークと、を備えており、前記液晶層は、当該液晶層に含まれる棒状の液晶分子が水平配向の状態で、前記ラビング方向の屈折率がｎｅ１、前記ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１（但し、ｎｅ１＞ｎＯ１）となり、当該液晶層に含まれる液晶分子が垂直配向の状態で、前記ラビング方向の屈折率がｎｏ１、前記ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１となる液晶層であり、前記ポリマーネットワークは、前記ラビング方向の屈折率がｎｏ２（但し、ｎＯ２≒ｎＯ１）、前記ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ２となるポリマーネットワークであることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、液晶分子はポリマーネットワークに拘束されていないため、透明電極間に電圧を印加した場合には、液晶層中の液晶分子は、垂直配向（ガラス基板に対し、垂直の姿勢）となる。液晶分子は棒状の分子であるため、当該液晶分子が垂直配向となった場合には、液晶層は、平面視において、ラビング方向の屈折率がｎｏ１、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１となる。一方、ポリマーネットワークは、例えば、棒状で液晶性の紫外線硬化型モノマーが垂直配向の状態で紫外線硬化して形成されたものであるため、電圧の印加、無印加にかかわらず、平面視において、ラビング方向の屈折率がｎｏ２、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ２となる。
【００１１】
この場合、ラビング方向に直交する方向に着目すると、液晶層のラビング方向に直交する方向の屈折率ｎｏ１は、ポリマーネットワークのラビング方向に直交する方向の屈折率ｎｏ２との関係が光学特性に影響を及ぼすことになる。一方、ラビング方向に着目すると、液晶層のラビング方向の屈折率ｎｏ１は、ポリマーネットワークＮのラビング方向の屈折率ｎｏ２との関係が光学特性に影響を及ぼすことになる。
【００１２】
ここで、液晶層を構成する液晶分子のｎｏ１とポリマーネットワークの出発材料である紫外線硬化型液晶モノマーのｎｏ２が実質的に等しくなるよう適切な材料選択を行うことにより、液晶分子とポリマーネットワーク界面での屈折率差が実質的に生じない。
【００１３】
このため、電圧を印加した状態（液晶分子が垂直配向）の液晶素子に到達した光源からの照射光は、液晶分子（液晶層）とポリマーネットワークとの界面においてほとんど屈折（散乱）することなく（すなわち、ラビング方向及びラビング方向に直交する方向にほとんど散乱することなく）液晶素子（液晶層）を透過する。
【００１４】
一方、透明電極間に電圧を印加しない場合には、液晶分子はポリマーネットワークに拘束されていないため、液晶層中の液晶分子は、水平配向（ガラス基板に対し、水平、かつ、ラビング方向に沿って並んだ状態）となる。液晶分子は棒状の分子であるため、当該液晶分子が水平配向となった場合には、液晶層は、平面視において、ラビング方向の屈折率がｎｅ１、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１となる。一方、ポリマーネットワークは、例えば、棒状で液晶性の紫外線硬化型モノマーが垂直配向の状態で紫外線硬化して形成されたものであるため、電圧の印加、無印加にかかわらず、平面視において、ラビング方向の屈折率がｎｏ２、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ２となる。
【００１５】
前記の例と同様に液晶層を構成する液晶分子のｎｏ１とポリマーネットワークの出発材料である紫外線硬化型液晶モノマーのｎｏ２が実質的に等しくなるよう適切な材料選択が行われていた場合、ラビング方向に直交する方向に着目すると、液晶層のラビング方向に直交する方向の屈折率ｎｏ１は、ポリマーネットワークのラビング方向に直交する方向の屈折率ｎｏ２とが実質的に等しくなる。
【００１６】
このため、ラビング方向に直交する方向に着目すると、電圧を印加しない状態（液晶分子が水平配向）の液晶素子に到達した光源からの照射光は、液晶分子（液晶層）とポリマーネットワークとの界面においてほとんど屈折（散乱）することなく液晶素子（液晶層）を透過する。
【００１７】
一方、ラビング方向に着目すると、液晶層のラビング方向の屈折率ｎｅ１は、ポリマーネットワークのラビング方向の屈折率ｎｏ２と一致しなくなる。
【００１８】
この屈折率差に起因して、電圧を印加しない状態（液晶分子が水平配向）の液晶素子に到達した光源からの照射光は、液晶分子（液晶層）とポリマーネットワークとの界面において主にラビング方向に直交する方向に屈折（散乱）して液晶素子（液晶層）を透過する。
【００１９】
以上のように、液晶層は、当該液晶層に含まれる棒状の液晶分子が水平配向の状態で、ラビング方向の屈折率がｎｅ１、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１となり、一方、液晶分子が垂直配向の状態で、ラビング方向の屈折率がｎｏ１、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１となる液晶層である。そして、ポリマーネットワークＮは、ラビング方向の屈折率がｎｏ２、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ２となるポリマーネットワークであり、液晶分子は当該ポリマーネットワークに拘束されていない。
【００２０】
このため、液晶分子のｎｏ１とポリマーネットワークの出発材料である紫外線硬化型液晶モノマーのｎｏ２が実質的に等しくなるよう適切な材料選択を行い、当該液晶素子を用いて車両用灯具を構成すれば、当該液晶素子（透明電極間）に電圧を印加した場合には、光源からの照射光はラビング方向及びラビング方向に直交する方向にほとんど散乱しないため、ハイビーム用配光パターンに適したスポット部を含む配光パターンを形成することが可能となり、一方、当該液晶素子（透明電極間）に電圧を印加しない場合には、光源からの照射光はラビング方向に直交する方向により強く散乱（異方性の散乱）するため、ロービーム用配光パターンに適したラビング方向にワイドな配光パターンを形成することが可能となる。
【００２１】
すなわち、請求項１に記載の発明によれば、従来のように常に同一の光学系からの照射光を用いるのではなく、ハイビーム時（透明電極間に電圧を印加した場合）には、ハイビーム用配光パターンに適した光（散乱することなく透過する透過光）を用い、ロービーム時（透明電極間に電圧を印加しない場合）には、ロービーム用配光パターンに適した光（ラビング方向に直交する方向により強く散乱する散乱光）を用いることが可能となる。
【００２２】
このため、請求項１に記載の発明によれば、より適切なハイビーム用配光パターン、より適切なロービーム用配光パターンを形成することが可能な車両用灯具に用いられる液晶素子を提供することが可能となる。
【００２３】
また、請求項１に記載の発明によれば、透明電極間に印加する電圧を外部より接続した駆動回路により調整することにより、ラビング方向に直交する方向の散乱の程度を調整し、所望の配光パターンを形成することが可能な液晶素子を提供することが可能となる。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、透明電極及びラビング方向が互いにアンチパラレルの関係となるようにラビング処理された配向膜が積層された二枚のガラス基板と、前記二枚のガラス基板の間に棒状で液晶性の紫外線硬化型モノマーが添加された誘電率異方性が正の棒状の液晶分子を注入することにより、当該二枚のガラス基板の間に形成された液晶層と、前記液晶分子及び前記紫外線硬化型モノマーが水平配向となった状態の前記液晶層に対して紫外線を照射し、前記液晶分子を拘束しない程度に前記紫外線硬化型モノマーを紫外線硬化させることにより、前記液晶層中に形成されたポリマーネットワークと、を備えており、前記液晶層は、当該液晶層に含まれる棒状の液晶分子が水平配向の状態で、前記ラビング方向の屈折率がｎｅ１、前記ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１（但し、ｎｅ１＞ｎＯ１）となり、当該液晶層に含まれる液晶分子が垂直配向の状態で、前記ラビング方向の屈折率がｎｏ１、前記ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１となる液晶層であり、前記ポリマーネットワークは、前記ラビング方向の屈折率がｎｅ２、前記ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎＯ２（但し、ｎＯ２≒ｎＯ１）となるポリマーネットワークであることを特徴とする。
【００２５】
請求項２に記載の発明によれば、液晶分子はポリマーネットワークに拘束されていないため、透明電極間に電圧を印加しない場合には、液晶層中の液晶分子は、水平配向（ガラス基板に対し、水平、かつ、ラビング方向に沿って並んだ状態）となる。液晶分子は棒状の分子であるため、当該液晶分子が水平配向となった場合には、液晶層は、平面視において、ラビング方向の屈折率がｎｅ１、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１となる。一方、ポリマーネットワークは、例えば、棒状で液晶性の紫外線硬化型モノマーが水平配向の状態で紫外線硬化して形成されたものであるため、電圧の印加、無印加にかかわらず、平面視において、ラビング方向の屈折率がｎｅ２、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎＯ２となる。
【００２６】
ここで、液晶層を構成する液晶分子のｎｏ１と、ポリマーネットワークの出発材料である紫外線硬化型液晶モノマーのｎｏ２が実質的に等しくなるよう適切な材料選択を行った場合、ラビング方向に直交する方向に着目すると、液晶層のラビング方向に直交する方向の屈折率ｎｏ１は、ポリマーネットワークのラビング方向に直交する方向の屈折率ｎｏ２と実質的に等しくなる。一方、ラビング方向に着目すると、液晶層のラビング方向の屈折率ｎ１は、ポリマーネットワークのラビング方向の屈折率ｎ１と等しくなる。
【００２７】
このため、電圧を印加しない状態（液晶分子が垂直配向）の液晶素子に到達した光源からの照射光は、液晶分子（液晶層）とポリマーネットワークとの界面においてほとんど屈折（散乱）することなく（すなわち、ラビング方向及びラビング方向に直交する方向にほとんど散乱することなく）液晶素子（液晶層）を透過する。
【００２８】
一方、透明電極間に電圧を印加した場合には、液晶分子はポリマーネットワークに拘束されていないため、液晶層中の液晶分子は、垂直配向（ガラス基板に対し、垂直の姿勢）となる。液晶分子は棒状の分子であるため、当該液晶分子が垂直配向となった場合には、液晶層は、平面視において、ラビング方向の屈折率がｎｏ１、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１となる。一方、ポリマーネットワークは、例えば、棒状の紫外線硬化型モノマーが水平配向の状態で紫外線硬化して形成されたものであるため、電圧の印加、無印加にかかわらず、平面視において、ラビング方向の屈折率がｎｅ２、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ２となる。
【００２９】
ここで、液晶層を構成する液晶分子のｎｏ１と、ポリマーネットワークの出発材料である紫外線硬化型液晶モノマーのｎｏ２が実質的に等しくなるよう適切な材料選択を行った場合、ラビング方向に直交する方向に着目すると、液晶層のラビング方向に直交する方向の屈折率ｎｏ１は、ポリマーネットワークＮのラビング方向に直交する方向の屈折率ｎｏ２と実質的に等しくなる。
【００３０】
このため、ラビング方向に直交する方向に着目すると、電圧を印加した状態（液晶分子が垂直配向）の液晶素子に到達した光源からの照射光は、液晶分子（液晶層）とポリマーネットワークとの界面においてほとんど屈折（散乱）することなく液晶素子（液晶層）を透過する。
【００３１】
一方、ラビング方向に着目すると、液晶層のラビング方向の屈折率ｎｏ１は、ポリマーネットワークのラビング方向の屈折率ｎｅ２と一致しなくなる。
【００３２】
この屈折率差に起因して、電圧を印加した状態（液晶分子が垂直配向）の液晶素子に到達した光源からの照射光は、液晶分子（液晶層）とポリマーネットワークとの界面において主にラビング方向に直交する方向に屈折（散乱）して液晶素子を透過する。
【００３３】
以上のように、請求項２記載の発明によれば、液晶層は、当該液晶層に含まれる棒状の液晶分子が水平配向の状態で、ラビング方向の屈折率がｎｅ１、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１となり、一方、液晶分子Ｃが垂直配向の状態で、ラビング方向の屈折率がｎｏ１、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１となる液晶層である。そして、ポリマーネットワークＮは、ラビング方向の屈折率がｎｅ２、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ２となるポリマーネットワークであり、液晶分子Ｃは当該ポリマーネットワークＮに拘束されていない。
【００３４】
このため、当該液晶素子を用いて車両用灯具を構成すれば、当該液晶素子（透明電極間）に電圧を印加しない場合には、光源からの照射光はラビング方向及びラビング方向に直交する方向にほとんど散乱しないため、ハイビーム用配光パターンに適したスポット部を含む配光パターンを形成することが可能となり、一方、当該液晶素子（透明電極間）に電圧を印加した場合には、光源からの照射光はラビング方向に直交する方向により強く散乱（異方性の散乱）するため、ロービーム用配光パターンに適したラビング方向にワイドな配光パターンを形成することが可能となる。
【００３５】
すなわち、請求項２に記載の発明によれば、従来のように常に同一の光学系からの照射光を用いるのではなく、ハイビーム時（透明電極間に電圧を印加しない場合）には、ハイビーム用配光パターンに適した光（散乱することなく透過する透過光）を用い、ロービーム時（透明電極間に電圧を印加した場合）には、ロービーム用配光パターンに適した光（ラビング方向に直交する方向により強く散乱する散乱光）を用いることが可能となる。
【００３６】
このため、請求項２に記載の発明によれば、より適切なハイビーム用配光パターン、より適切なロービーム用配光パターンを形成することが可能な車両用灯具に用いられる液晶素子を提供することが可能となる。
【００３７】
また、請求項１に記載の発明によれば、透明電極間に印加する電圧を調整することにより、ラビング方向に直交する方向の散乱の程度を調整し、所望の配光パターンを形成することが可能な液晶素子を提供することが可能となる。
【００３８】
請求項３に記載の発明は、投影レンズと、光源を含んでおり、当該光源からの照射光又は反射光を用いて前記投影レンズの焦点面に当該投影レンズにより反転、拡大投影される照度分布を形成するための光学系と、前記投影レンズと前記光学系との間に配置され、前記光学系からの照射光又は反射光の一部を遮光する遮光位置又は前記光学系からの照射光又は反射光を遮光することなく通過させる開放位置のいずれかに位置させられる可動シェードと、前記可動シェードと前記光学系との間に、前記光学系からの照射光又は反射光が前記液晶層を透過するように配置された請求項１又は２に記載の液晶素子と、を備えており、前記液晶素子は、前記ラビング方向が鉛直方向に一致する姿勢で配置されていることを特徴とする。
【００３９】
請求項３に記載の発明によれば、より適切なハイビーム用配光パターン、より適切なロービーム用配光パターンを形成することが可能な車両用灯具を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、より適切なハイビーム用配光パターン、より適切なロービーム用配光パターンを形成することが可能な車両用灯具及び当該車両用灯具に用いられる液晶素子を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態である車両用灯具１００の構成、当該車両用灯具１００に用いられる液晶素子１０及び光源２０からの照射光の光路（ロービーム時）を説明するための図である。
【図２】液晶層１１ｇ中の液晶分子Ｃ及び紫外線硬化型液晶モノマーＭ（液晶等注入直後、水平配向時）を模式的に表した断面図である。
【図３】液晶層１１ｇ中の液晶分子Ｃ及び紫外線硬化型液晶モノマーＭ（電圧印加、垂直配向、紫外線照射時）を模式的に表した断面図である。
【図４】液晶層１１ｇ中の液晶分子Ｃ、紫外線硬化型液晶モノマーＭ及びポリマーネットワークＮ（電圧印加時）を模式的に表した断面図である。
【図５】図４に示した液晶素子１０を模式的に表した平面図である。
【図６】液晶層１１ｇ中の液晶分子Ｃ、紫外線硬化型液晶モノマーＭ及びポリマーネットワークＮ（電圧無印加時）を模式的に表した断面図である。
【図７】図６に示した液晶素子１０を模式的に表した平面図である。
【図８】電圧印加により、液晶素子１０の透過率が向上することを説明するための図である。
【図９】電圧無印加により、液晶素子１０の透過率が低下することを説明するための図である。
【図１０】電圧印加により、液晶素子１０を透過する光源からの照射光によってハイビーム用配光パターンに適したスポット的な配光パターンが形成されることを説明するための図である。
【図１１】電圧無印加により、液晶素子１０を透過する光源からの照射光によってロービーム用配光パターンに適したラビング方向にワイドな配光パターンが形成されることを説明するための図である。
【図１２】電圧を印加しない状態の液晶素子１０で散乱が起こる様子を模式的に表した図である。
【図１３】投影レンズ５０の焦点面に形成される照度分布を説明するためのグラフである。
【図１４】（ａ）は、車両用灯具１００により形成されるロービーム用配光パターンの例、（ｂ）は、反射面３０の上側部分で反射された反射光により形成されるロービーム用配光パターンの例、（ｃ）は、反射面３０の下側部分で反射された反射光により形成されるロービーム用配光パターンの例である。
【図１５】車両用灯具１００により形成されるロービーム用配光パターンの例である。
【図１６】主に、本発明の第１実施形態である車両用灯具１００の光源２０からの照射光の光路（ハイビーム時）を説明するための図である。
【図１７】（ａ）は、車両用灯具１００により形成されるハイビーム用配光パターンの例、（ｂ）は、反射面３０の上側部分で反射された反射光により形成されるハイビーム用配光パターンの例、（ｃ）は、反射面３０の下側部分で反射された反射光により形成されるハイビーム用配光パターンの例である。
【図１８】車両用灯具１００により形成されるハイビーム用配光パターンの例である。
【図１９】車両用灯具１００（可動シェード４０無し）により形成される配光パターンの例である。
【図２０】液晶素子１０の製造工程を説明するためのフローチャートである。
【図２１】液晶層６１ｇ中の液晶分子Ｃ、紫外線硬化型液晶モノマーＭ及びポリマーネットワークＮ（電圧無印加、水平配向時）を模式的に表した断面図である。
【図２２】図２１に示した液晶素子６０を模式的に表した平面図である。
【図２３】液晶層６１ｇ中の液晶分子Ｃ、紫外線硬化型液晶モノマーＭ及びポリマーネットワークＮ（電圧印加、垂直配向時）を模式的に表した断面図である。
【図２４】図２３に示した液晶素子６０を模式的に表した平面図である。
【図２５】特許文献１に記載の車両用灯具２００を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の第１実施形態である液晶素子１０及び当該液晶素子１０を用いた車両用灯具１００について図面を参照しながら説明する。
【００４３】
本実施形態の液晶素子１０は、ポリマーネットワーク型の液晶素子であり、例えば、図１に示すような車両用灯具１００に用いられる。液晶素子１０は、図２、図３等に示すように、透明電極１１ｃ、１１ｄ及びラビング方向が互いにアンチパラレルの関係となるようにラビング処理された水平配向膜１１ｅ、１１ｆが積層された二枚のガラス基板１１ａ、１１ｂを備えている。この二枚のガラス基板１１ａ、１１ｂの間には、後述のように、棒状で液晶性の紫外線硬化型液晶モノマーＭが添加された棒状の誘電率異方性が正の液晶分子Ｃを注入することにより、液晶層１１ｇが形成されている。この液晶層１１ｇ中には、液晶分子Ｃを拘束しない程度に紫外線硬化型液晶モノマーＭを紫外線硬化することにより、多孔質（スポンジ状）のポリマーネットワークＮがそのほぼ全域に渡って形成されている（図４参照）。
【００４４】
次に、図２０等を参照しながら液晶素子１０の製造工程（実施例）について説明する。
【００４５】
まず、二枚のガラス基板１１ａ、１１ｂ（ＩＴＯの厚さ：２０００Å、ガラス板厚：０．７ｍｍｔ、ガラス材質：青板ガラス）上に透明電極１１ｃ、１１ｄとしてのＩＴＯを蒸着、スパッタなどにより形成し（図２参照）、フォトリソ工程にて所望のＩＴＯパターンを形成した（ステップＳ１０）。
【００４６】
次に、ＩＴＯ１１ｃ、１１ｄの表面に水平配向膜１１ｅ、１１ｆを形成し（ステップＳ１１）、当該水平配向膜１１ｅ、１１ｆに対し、ラビング等による配向処理を二枚のガラス基板１１ａ、１１ｂ間の配向方向がアンチパラレルになるように行った（ステップＳ１２）。本実施例では、光制御部分（ディスプレイでいえば画素部分）の透明電極としてパターニングされたＩＴＯを用いた。
【００４７】
次に、スクリーン印刷もしくはディスペンサーにより、一方のガラス基板１１ａ上にギャップコントロール剤を２〜５ｗｔ％含んだメインシール剤を形成した（ステップＳ１３）。実施例では、液晶層１１ｇの厚みが１５μｍであるため、ギャップコントロール剤としてグラスフアィバー（径：１５μｍ）を用いた。このグラスファイバーを三井化学製シール剤ＥＳ−７５００に３ｗｔ％添加し、メインシール剤とした。次に、他方のガラス基板上１１ｂに、ギャップコントロール剤を散布した。本実施例では、ギャップコントロール剤として１５μｍのプラスチックボールを乾式のギャップ散布機を用いて散布した。
【００４８】
次に、二枚のガラス基板１１ａ、１１ｂの重ね合わせを行い、プレス機などで圧力を一定に加えた状態で熱処理を行い、メインシール剤を硬化させた（ステップＳ１４）。本実施例では、１５０℃で３時間熱処理を行った。これにより、１５μｍのセル厚を有する空セルを作製した。
【００４９】
次に、空セルに、液晶（棒状の液晶分子Ｃ）、カイラル剤、モノマー（液晶性の紫外線硬化型液晶モノマーＭ：ＤＩＣ社製ＵＣＬ−００１：ｎｏ＝１．５１１、ｎｅ＝１．６６３）、光重合反応開始剤を混合したものを真空注入した（図２参照。ステップＳ１５）。本実施形態では、液晶として△εが正の液晶（ｎｏ＝１．５２５、ｎｅ＝１．８２３、△ｎ＝０．２９８、Ｔｎｉ＝１２８℃：大日本インキ化学工業製）を用いた。この液晶にアクリレート系のモノマーを０．５〜４０ｗｔ％添加した。なお、使用材料にもよるが、モノマーＭの添加量は、４ｗｔ％以下では、ポリマーネットワークＮが形成されない傾向があり、１５ｗｔ％以上では、電圧による液晶の応答性が悪くなる傾向がある。このため、モノマーＭの添加量は、概ね４〜１５ｗｔ％程度が望ましい。本実施例では、モノマーＭを１０ｗｔ％添加した。さらに、光重合反応開始剤をモノマーＭに対し、０．１〜０．５ｗｔ％添加した。光重合反応開始剤としては特に限定はなく、紫外線（３６５ｎｍ付近）に感度を持つ材料であればよい。本実施例では、光重合反応開始剤としてチバケミカルズ製のイルガキュアを用いた。
【００５０】
次に、液晶セルの注入口に対し、エンドシール剤を塗布し、これを封止した（ステップ１６）。エンドシール剤として光硬化性エンドシールを用いるのであれば、液晶セルに直接紫外線が照射されないよう、遮光マスクを用いるのが好ましい。なお、光硬化性エンドシールに代えて、熱硬化性のエンドシール剤や２液混合タイプのエンドシール剤を用いてもよい。
【００５１】
次に、透明電極１１ｃ、１１ｄ間に電圧を印加し、液晶分子Ｃ及び紫外線硬化型液晶モノマーＭが垂直配向となった状態（図３参照）の液晶層１１ｇに対してフォトマスクを介して紫外線を照射し、液晶分子Ｃを拘束しない程度にモノマーＭを紫外線硬化させることにより、ポリマーネットワークＮを形成した（図４参照。ステップ１７、Ｓ１８）。本実施例では、メジロプレジション製の光配向装置を用いた。この装置の光源は、高圧水銀ランプであるが、これに代えて、キセノンランプ、メタルハライドランプ、低圧水銀ランプ等を用いてもよい。紫外線の照射強度は８０ｍｗ／ｃｍ２（３５０ｎｍ）であり、３０秒間照射した（照射量は２．５Ｊ／ｃｍ２）。透明電極１１ｃ、１１ｄ間に印加する電圧は、ＬＣＤでいう飽和閾値電圧Ｖ９０以上が望ましい。本実施形態では、１０Ｖの交流電圧（周波数１５０Ｈｚ）を印加した。なお、透明電極１１ｃ、１１ｄ間に印加する電圧が１０Ｖ以上であれば、ほぼ同程度の散乱性能を得ることが可能なことを確認した。
【００５２】
なお、紫外線の照射時間が３０秒の場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。なお、照射時間が短いと高い散乱性能が得られにくいこと、照射時間が３０秒以上であれば、ほぼ同程度の散乱性能を得ることが可能なことを確認した。
【００５３】
最後に、面取りと洗浄を行い（ステップＳ１９）、取り出し電極にピン端子を取り付けた（ステップＳ２０）。
【００５４】
以上の工程によりポリマーネットワーク型の液晶素子１０が完成する。
【００５５】
次に、液晶素子１０の光学特性について説明する。
【００５６】
本出願の発明者らは、液晶素子１０（透明電極１１ｅ、１１ｆ間）に電圧を印加すると、当該液晶素子１０に到達した光源からの照射光はほとんど散乱することなく透過すること（すなわち透過率が増加すること。図８参照）、一方、液晶素子１０に電圧を印加しないと、当該液晶素子１０に到達した光源からの照射光は散乱して透過すること（すなわち透過率が低下すること。図９参照）、及び、当該散乱は、等方性の散乱ではなく、ラビング方向に直交する方向により強く散乱する異方性の散乱であること、を見出した（図１０、図１１参照）。図１０は、電圧を印加した状態の液晶素子１０を透過する光源からの照射光により形成される配光パターンの例であり、ほとんど散乱していないことが分かる。図１１は、電圧を印加しない状態の液晶素子１０を透過する光源からの照射光により形成される配光パターンの例であり、ラビング方向に直交する方向により強く散乱（異方性の散乱）していることが分かる。
【００５７】
次に、液晶素子１０が上記光学特性を示す原理について説明する。
【００５８】
液晶分子ＣはポリマーネットワークＮに拘束されていないため、液晶素子１０（透明電極１１ｃ、１１ｄ間）に電圧を印加した場合には、図４に示すように、液晶層１１ｇ中の液晶分子Ｃは、垂直配向（ガラス基板１１ａ、１１ｂに対し、垂直の姿勢）となる。液晶分子Ｃは棒状の分子であるため、当該液晶分子Ｃが垂直配向となった場合には、液晶層１１ｇは、図５に示すように、平面視において、ラビング方向（図５中上下方向）の屈折率がｎｏ１、ラビング方向に直交する方向（図５中左右方向）の屈折率がｎｏ１となる。一方、ポリマーネットワークＮは、棒状で液晶性の紫外線硬化型液晶モノマーＭが垂直配向の状態で紫外線硬化して形成されたものであるため（図４参照）、電圧の印加、無印加にかかわらず、平面視において、ラビング方向の屈折率がｎｏ２（但し、ｎＯ２≒ｎＯ１）、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ２となる。
【００５９】
この場合、ラビング方向に直交する方向（図５中左右方向）に着目すると、液晶層１１ｇのラビング方向に直交する方向の屈折率ｎｏ１は、ポリマーネットワークＮのラビング方向に直交する方向の屈折率ｎｏ２との関係が光学特性に影響を及ぼすことになる（ほぼ等しくなる）。一方、ラビング方向（図５中上下方向）に着目すると、液晶層１１ｇのラビング方向の屈折率ｎｏ１は、ポリマーネットワークＮのラビング方向の屈折率ｎｏ２との関係が光学特性に影響を及ぼすことになる（ほぼ等しくなる）。
【００６０】
ここで、液晶層１１ｇを構成する液晶分子Ｃのｎｏ１とポリマーネットワークＮの出発材料である紫外線硬化型液晶モノマーＭのｎｏ２が実質的に等しくなるよう適切な材料選択を行うことにより、液晶分子ＣとポリマーネットワークＮ界面での屈折率差が実質的に生じない。
【００６１】
このため、電圧を印加した状態（液晶分子Ｃが垂直配向）の液晶素子１０に到達した光源からの照射光は、液晶分子Ｃ（液晶層１１ｇ）とポリマーネットワークＮとの界面ｆ１、ｆ２においてほとんど屈折（散乱）することなく（すなわち、ラビング方向及びラビング方向に直交する方向にほとんど散乱することなく）液晶素子１０（液晶層１１ｇ）を透過する（図８参照）。
【００６２】
一方、液晶素子１０（透明電極１１ｃ、１１ｄ間）に電圧を印加しない場合には、液晶分子ＣはポリマーネットワークＮに拘束されていないため、図６に示すように、液晶層１１ｇ中の液晶分子Ｃは、水平配向（ガラス基板１１ａ、１１ｂに対し、水平、かつ、ラビング方向に沿って並んだ状態）となる。液晶分子Ｃは棒状の分子であるため、当該液晶分子Ｃが水平配向となった場合には、液晶層１１ｇは、図７に示すように、平面視において、ラビング方向（図７中上下方向）の屈折率がｎｅ１、ラビング方向に直交する方向（図７中左右方向）の屈折率がｎｏ１（但し、ｎｅ１＞ｎＯ１）となる。一方、ポリマーネットワークＮは、棒状で液晶性の紫外線硬化型液晶モノマーＭが垂直配向の状態で紫外線硬化して形成されたものであるため（図４参照）、電圧の印加、無印加にかかわらず、平面視において、ラビング方向の屈折率がｎｏ２、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ２となる。
【００６３】
前記の例と同様に液晶層１１ｇを構成する液晶分子のｎｏ１とポリマーネットワークＮの出発材料である紫外線硬化型液晶モノマーＭのｎｏ２が実質的に等しくなるよう適切な材料選択が行われていた場合、ラビング方向に直交する方向（図７中左右方向）に着目すると、液晶層１１ｇのラビング方向に直交する方向の屈折率ｎｏ１は、ポリマーネットワークＮのラビング方向に直交する方向の屈折率ｎｏ２とが実質的に（ほぼ）等しくなる。
【００６４】
このため、ラビング方向に直交する方向に着目すると、電圧を印加しない状態（液晶分子が水平配向）の液晶素子１０に到達した光源からの照射光は、液晶分子Ｃ（液晶層１１ｇ）とポリマーネットワークＮとの界面ｆ２においてほとんど屈折（散乱）することなく液晶素子１０（液晶層１１ｇ）を透過する。
【００６５】
一方、ラビング方向（図７中上下方向）に着目すると、液晶層１１ｇのラビング方向の屈折率ｎｅ１は、ポリマーネットワークＮのラビング方向の屈折率ｎｏ２と一致しなくなる。
【００６６】
この屈折率差に起因して、電圧を印加しない状態（液晶分子Ｃが水平配向）の液晶素子１０に到達した光源からの照射光は、液晶分子Ｃ（液晶層１１ｇ）とポリマーネットワークＮとの界面ｆ１において主にラビング方向に直交する方向（図７中左右方向）に屈折（散乱）して液晶素子１０（液晶層１１ｇ）を透過する。
【００６７】
本出願の発明者は、上記知見に基づきさらに検討を進めた結果、液晶素子１０を用いて車両用灯具を構成すれば、液晶素子１０（透明電極１１ｃ、１１ｄ間）に電圧を印加した場合には、光源からの照射光はラビング方向及びラビング方向に直交する方向にほとんど散乱しないため、ハイビーム用配光パターンに適したスポット部を含む配光パターンを形成することが可能となり、一方、当該液晶素子１０（透明電極１１ｃ、１１ｄ間）に電圧を印加しない場合には、光源からの照射光はラビング方向に直交する方向により強く散乱（異方性の散乱）するため、ロービーム用配光パターンに適したラビング方向に直交する方向にワイドな配光パターン（図１０参照）を形成することが可能となる、との着想を得て、これを図１０、図１１に示すように検証した。
【００６８】
図１０は、電圧を印加した状態の液晶素子１０を透過する光源からの照射光により形成される配光パターンの例である。図１０を参照すると、当該配光パターンは、ほとんど散乱しないスポット的な配光パターンであり、ハイビーム用配光パターンに適していることが分かる。図１１は、電圧を印加しない状態の液晶素子１０を透過する光源からの照射光により形成される配光パターンの例である。図１１を参照すると、当該配光パターンは、ラビング方向に直交する方向（図１１中左右方向）により強く散乱（異方性の散乱）する配光パターンであり、ロービーム用配光パターンに適していることが分かる。
【００６９】
次に、液晶素子１０を用いた車両用灯具１００について図１等を参照しながら説明する。
【００７０】
液晶素子１０を用いた車両用灯具１００は、普通乗用車、軽自動車、トラック、バス等の車両のヘッドランプに適用されるものであり、図１に示すように、液晶素子１０、光源２０、反射面３０、可動シェード４０、投影レンズ５０等を備えている。なお、光源２０、反射面３０が、本発明の光学系に相当する。
【００７１】
図１に示すように、液晶素子１０は、反射面３０からの反射光が透過するように、反射面３０とシェード４０の間に配置されている。液晶素子１０は、ガラス基板１１ａ、１１ｂが光軸ＡＸに対して直交し、かつ、ラビング方向が鉛直方向に一致する姿勢で配置されている。このように配置することにより、後述のように、ロービーム走行時の運転手にとって周囲を視認しやすい、ラビング方向に直交する方向（本実施形態では水平方向）にワイドな配光パターン（図１５参照）を形成することが可能となる。また、上記のように配置された液晶素子１０（液晶層１１ｇ）から出射するラビング方向に直交する方向により強く散乱した反射面３０からの反射光は、可動シェード４０で遮光されることなく投影レンズ５０に入射するため、光利用効率が向上する。
【００７２】
光源２０は、例えば、白熱電球、ハロゲンランプ、ＨＩＤ、ＬＥＤ等である。図１は、光源２０としてハロゲンランプを用いた例である。光源２０からの照射光は、当該光源２０を覆うように配置された反射面３０に到達する。
【００７３】
反射面３０は、当該反射面３０に到達した光源２０からの照射光を反射し、投影レンズ５０の焦点面に照度分布を形成するための反射面である。例えば、反射面３０は、第１焦点が光源２０近傍に設定され、第２焦点がシェード４０の上端縁近傍に設定された回転楕円系の反射面である。
【００７４】
可動シェード４０は、反射面３０からの反射光の下側半分を遮光するための遮光部材である。可動シェード４０は、これに連結されたアクチュエータ（図示せず）の作用により、反射面３０からの反射光を遮光する遮光位置（ロービーム時）又は当該反射面３０からの反射光を遮光することなく通過させる開放位置（ハイビーム時）のいずれかに位置する。可動シェード４０は、遮光位置に位置した場合に、上端縁が投影レンズ５０の焦点近傍に位置するように配置されている。
【００７５】
液晶素子１０に電圧を印加しない場合（ロービーム時）には、反射面３０からの反射光は、ラビング方向に直交する方向により強く散乱（異方性の散乱。図１、図１２参照）して当該電圧を印加しない状態の液晶素子１０を透過し、投影レンズ５０の焦点面に、例えば、図１３に細線で示すような照度分布を形成する。図１３中、細線は、液晶素子１０に電圧を印加しない場合（ロービーム時）の照度分布を表し、太線は、液晶素子１０に電圧を印加しない場合（ハイビーム時）の照度分布を表している。図１３を参照すると、ロービーム時の中央の光度がハイビーム時と比べ、約１／２となっていることが分かる。この少なくなった分が、ラビング方向に直交する方向に散乱される。
【００７６】
この照度分布は、投影レンズ５０により反転、拡大投影され、例えば、図１４（ａ）、図１５に示すような、明瞭なカットオフラインＣＬを有する、ロービーム用配光パターンに適したラビング方向に直交する方向（本実施形態では水平方向）にワイドな配光パターンを形成する。図１５を参照すると、当該配光パターンは、ハイビーム用配光パターン（図１８）と比べ、中央のＭＡＸ光度が低下し、ラビング方向に直交する方向に広がっており、ロービーム用配光パターンに適していることが分かる。なお、図１４（ｂ）は、反射面３０の上側部分で反射された反射光により形成されるロービーム用配光パターン例であり、図１４（ｃ）は、反射面３０の下側部分で反射された反射光により形成されるロービーム用配光パターン例である。なお、可動シェード４０を設けない場合には、図１９に示すように、明瞭なカットオフラインを有さないラビング方向に直交する方向にワイドな配光パターンが形成される。
【００７７】
一方、液晶素子１０に電圧を印加した場合（ハイビーム時）には、反射面３０からの反射光は、ほとんど散乱することなく当該電圧を印加した状態の液晶素子１０を透過し（図１６参照）、投影レンズ５０の焦点面に、例えば、図１３に太線で示すような照度分布を形成する。
【００７８】
この照度分布は、投影レンズ５０により反転、拡大投影され、例えば、図１７（ａ）、図１８に示すような、ハイビーム用配光パターンに適したスポット部を含む配光パターンを形成する。図１８を参照すると、ロービーム用配光パターン（図１５）と比べ、中央のＭＡＸ光度が高くなっており（すなわちスポット部が形成されており）、ハイビーム用配光パターンに適していることが分かる。なお、図１７（ｂ）は、反射面３０の上側部分で反射された反射光により形成されるハイビーム用配光パターン例であり、図１７（ｃ）は、反射面３０の下側部分で反射された反射光により形成されるハイビーム用配光パターン例である。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態によれば、液晶層１１ｇは、当該液晶層１１ｇに含まれる棒状の液晶分子Ｃが水平配向の状態で、ラビング方向の屈折率がｎｅ１、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１となり（図６、図７参照）、一方、当該液晶層１１ｇに含まれる液晶分子Ｃが垂直配向の状態で、ラビング方向の屈折率がｎｏ１、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１となる液晶層である。そして、ポリマーネットワークＮは、ラビング方向の屈折率がｎｏ２、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ２となるポリマーネットワークであり、液晶分子Ｃは当該ポリマーネットワークＮに拘束されていない。
【００８０】
このため、液晶分子Ｃのｎｏ１とポリマーネットワークＮの出発材料である紫外線硬化型液晶モノマーのｎｏ２が実質的に等しくなるよう適切な材料選択を行い、本実施形態の液晶素子１０を用いて車両用灯具１００等を構成すれば、当該液晶素子１０（透明電極１１ｃ、１１ｄ間）に電圧を印加した場合には、光源２０からの照射光はラビング方向及びラビング方向に直交する方向にほとんど散乱しないため、ハイビーム用配光パターンに適したスポット部を含む配光パターンを形成することが可能となり、一方、当該液晶素子１０（透明電極１１ｃ、１１ｄ間）に電圧を印加しない場合には、光源２０からの照射光はラビング方向に直交する方向により強く散乱（異方性の散乱）するため、ロービーム用配光パターンに適しラビング方向に直交する方向にワイドな配光パターンを形成することが可能となる。
【００８１】
すなわち、本実施形態によれば、従来のように常に同一の光学系からの照射光を用いるのではなく、ハイビーム時（透明電極１１ｃ、１１ｄ間に電圧を印加した場合）には、ハイビーム用配光パターンに適した光（散乱することなく液晶素子１０を透過する透過光）を用い、ロービーム時（透明電極１１ｃ、１１ｄ間に電圧を印加しない場合）には、ロービーム用配光パターンに適した光（液晶素子１０から出射するラビング方向に直交する方向により強く散乱する散乱光）を用いることが可能となる。
【００８２】
このため、本実施形態によれば、より適切なハイビーム用配光パターン、より適切なロービーム用配光パターンを電気的に切り替え可能な車両用灯具１００及び当該車両用灯具１００に用いられる液晶素子１０を提供することが可能となる。
【００８３】
また、本実施形態によれば、液晶素子１０（透明電極１１ｃ、１１ｄ間）に印加する電圧を外部より接続した駆動回路（図示せず）により調整することにより、ラビング方向に直交する方向の散乱の程度を調整し、所望の配光パターンを形成することが可能となる。
【００８４】
また、本実施形態によれば、例えば、液晶素子１０を用いた車両用灯具１００を搭載した車両で、直線道路を高速走行する場合には、当該液晶素子１０、６０に対して電圧を印加して透明状態にし、ＭＡＸ光度が高く、遠方視認性が優れたハイビーム用配光パターンを形成し、一方、山間部等のコーナーが連続する道路を走行する場合には、液晶素子１０に電圧を印加せず散乱状態にし、ＭＡＸ光度は低いが広範囲を照射可能なロービーム用配光パターンを形成することが可能である。
【００８５】
なお、可動シェード４０は、故障時に、当該可動シェード４０が遮光位置に戻り、かつ、液晶素子１０への電圧がオフとなるように構成するのがフェールセーフ上、好ましい。
【００８６】
次に、本発明の第２実施形態である液晶素子６０について図面を参照しながら説明する。
【００８７】
本実施形態の液晶素子６０は、ポリマーネットワーク型の液晶素子であり、例えば、図１に示すような、車両用灯具１００に用いられる。液晶素子６０は、図２１等に示すように、透明電極６１ｃ、６１ｄ及びラビング方向が互いにアンチパラレルの関係となるようにラビング処理された配向膜６１ｅ、６１ｆが積層された二枚のガラス基板６１ａ、６１ｂを備えている。この二枚のガラス基板６１ａ、６１ｂの間には、後述のように、棒状で液晶性の紫外線硬化型液晶モノマーＭが添加された棒状の誘電率異方性が正の液晶分子Ｃを注入することにより、液晶層６１ｇが形成されている。この液晶層６１ｇ中には、液晶分子Ｃを拘束しない程度に紫外線硬化型液晶モノマーＭを紫外線硬化することにより、多孔質（スポンジ状）のポリマーネットワークＮがそのほぼ全域に渡って形成されている（図２１参照）。
【００８８】
次に、液晶素子６０の製造工程（実施例）について説明する。
【００８９】
液晶素子６０は、上記第１実施形態において図２０を用いて説明した製造工程（実施例）のうち、ステップＳ１７を省略したステップＳ１０〜Ｓ２０の工程で、製造することが可能である。ステップＳ１７を省略する以外は、既に説明したステップＳ１０〜Ｓ２０の工程と同じであるため、その説明を省略する。
【００９０】
次に、液晶素子６０の光学特性について説明する。
【００９１】
本出願の発明者らは、液晶素子６０は第１実施形態の液晶素子１０とは逆の動作をすること、すなわち、液晶素子６０（透明電極６１ｃ、６１ｄ間）に電圧を印加しないと、当該液晶素子６０に到達した光源からの照射光はほとんど散乱することなく透過すること（すなわち透過率が増加すること。図８参照）、一方、液晶素子６０に電圧を印加すると、当該液晶素子６０に到達した光源からの照射光は散乱して透過すること（すなわち透過率が低下すること。図９参照）、及び、当該散乱は、等方性の散乱ではなく、ラビング方向に直交する方向により強く散乱する異方性の散乱であること、を見出した。
【００９２】
次に、液晶素子６０が上記光学特性を示す原理について説明する。
【００９３】
液晶分子ＣはポリマーネットワークＮに拘束されていないため、液晶素子６０（透明電極６１ｃ、６１ｄ間）に電圧を印加しない場合には、図２１に示すように、液晶層６１ｇ中の液晶分子Ｃは、水平配向（ガラス基板１１ａ、１１ｂに対し、水平、かつ、ラビング方向に沿って並んだ状態）となる。液晶分子Ｃは棒状の分子であるため、当該液晶分子Ｃが水平配向となった場合には、液晶層６１ｇは、図２２に示すように、平面視において、ラビング方向（図２２中上下方向）の屈折率がｎｅ１、ラビング方向に直交する方向（図２２中左右方向）の屈折率がｎｏ１（但し、ｎｅ１＞ｎＯ１）となる。一方、ポリマーネットワークＮは、棒状で液晶性の紫外線硬化型液晶モノマーＭが水平配向の状態で紫外線硬化して形成されたものであるため（図２１参照）、電圧の印加、無印加にかかわらず、平面視において、ラビング方向の屈折率がｎｅ２、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ２（但し、ｎＯ２≒ｎＯ１）となる。
【００９４】
ここで、液晶層６１ｇを構成する液晶分子Ｃのｎｏ１と、ポリマーネットワークＮの出発材料である紫外線硬化型液晶モノマーＣのｎｏ２が実質的に等しくなるよう適切な材料選択を行った場合、ラビング方向に直交する方向（図２２中左右方向）に着目すると、液晶層６１ｇのラビング方向に直交する方向の屈折率ｎｏ１は、ポリマーネットワークＮのラビング方向に直交する方向の屈折率ｎｏ２と実質的に（概ね）等しくなる。
【００９５】
このため、電圧を印加しない状態（液晶分子Ｃが水平配向）の液晶素子６０に到達した光源からの照射光は、液晶分子Ｃ（液晶層６１ｇ）とポリマーネットワークＮとの界面ｆ１、ｆ２においてほとんど屈折（散乱）することなく（すなわち、ラビング方向及びラビング方向に直交する方向にほとんど散乱することなく）液晶素子６０（液晶層１１ｇ）を透過する（図８参照）。
【００９６】
一方、液晶素子６０（透明電極６１ｃ、６１ｄ間）に電圧を印加した場合には、液晶分子ＣはポリマーネットワークＮに拘束されていないため、図２３に示すように、液晶層１１ｇ中の液晶分子Ｃは、垂直配向（ガラス基板１１ａ、１１ｂに対し、垂直の姿勢）となる。液晶分子Ｃは棒状の分子であるため、当該液晶分子Ｃが垂直配向となった場合には、液晶層６１ｇは、図２４に示すように、平面視において、ラビング方向（図２４中上下方向）の屈折率がｎｏ１、ラビング方向に直交する方向（図２４中左右方向）の屈折率がｎｏ１となる。一方、ポリマーネットワークＮは、棒状で液晶性の紫外線硬化型液晶モノマーＭが水平配向の状態で紫外線硬化して形成されたものであるため（図２１参照）、電圧の印加、無印加にかかわらず、平面視において、ラビング方向の屈折率がｎｅ２、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ２となる。
【００９７】
ここで、液晶層６１ｇを構成する液晶分子Ｃのｎｏ１と、ポリマーネットワークＮの出発材料である紫外線硬化型液晶モノマーのｎｏ２が実質的に等しくなるよう適切な材料選択を行った場合、ラビング方向に直交する方向（図２４中左右方向）に着目すると、液晶層６１ｇのラビング方向に直交する方向の屈折率ｎｏ１は、ポリマーネットワークＮのラビング方向に直交する方向の屈折率ｎｏ２と等しくなる。
【００９８】
このため、ラビング方向に直交する方向に着目すると、電圧を印加した状態（液晶分子が垂直配向）の液晶素子６０に到達した光源からの照射光は、液晶分子Ｃ（液晶層６１ｇ）とポリマーネットワークＮとの界面ｆ２においてほとんど屈折（散乱）することなく液晶素子６０（液晶層１１ｇ）を透過する。
【００９９】
一方、ラビング方向（図２４中上下方向）に着目すると、液晶層６１ｇのラビング方向の屈折率ｎｏ１は、ポリマーネットワークＮのラビング方向の屈折率ｎｅ２と一致しなくなる。
【０１００】
この屈折率差に起因して、電圧を印加した状態（液晶分子Ｃが垂直配向）の液晶素子１０に到達した光源からの照射光は、液晶分子Ｃ（液晶層６１ｇ）とポリマーネットワークＮとの界面ｆ１において主にラビング方向に直交する方向（図２４中左右方向）に屈折（散乱）して液晶素子１０（液晶層１１ｇ）を透過する。
【０１０１】
本出願の発明者は、上記知見に基づきさらに検討を進めた結果、上記第１実施形態と同様、液晶素子６０を用いて車両用灯具を構成すれば、液晶素子６０（透明電極６１ｃ、６１ｄ間）に電圧を印加しない場合には、光源からの照射光はラビング方向及びラビング方向に直交する方向にほとんど散乱しないため、ハイビーム用配光パターンに適したスポット部を含む配光パターンを形成することが可能となり、一方、当該液晶素子６０（透明電極６１ｃ、６１ｄ間）に電圧を印加した場合には、光源からの照射光はラビング方向に直交する方向により強く散乱（異方性の散乱）するため、ロービーム用配光パターンに適したラビング方向に直交する方向にワイドな配光パターンを形成することが可能となる、との着想を得て、これを図１０、図１１に示したのと同様に検証した。液晶素子６０を用いた灯具については、図１等と同様の構成であるため、説明を省略する。
【０１０２】
以上説明したように、本実施形態によれば、液晶層６１ｇは、当該液晶層６１に含まれる棒状の液晶分子Ｃが水平配向の状態で、ラビング方向の屈折率がｎｅ１、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１となり（図２１、図２２参照）、一方、液晶分子Ｃが垂直配向の状態で、ラビング方向の屈折率がｎｏ１、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ１となる（図２３、図２４参照）液晶層である。そして、ポリマーネットワークＮは、ラビング方向の屈折率がｎｅ２、ラビング方向に直交する方向の屈折率がｎｏ２となるポリマーネットワーク（図２１〜図２４参照）であり、液晶分子Ｃは当該ポリマーネットワークＮに拘束されていない。
【０１０３】
このため、本実施形態の液晶素子６０を用いて車両用灯具１００等を構成すれば、当該液晶素子６０（透明電極６１ｃ、６１ｄ間）に電圧を印加しない場合には、光源２０からの照射光はラビング方向及びラビング方向に直交する方向にほとんど散乱しないため、ハイビーム用配光パターンに適したスポット部を含む配光パターンを形成することが可能となり、一方、当該液晶素子６０（透明電極６１ｃ、６１ｄ間）に電圧を印加した場合には、光源２０からの照射光はラビング方向に直交する方向により強く散乱（異方性の散乱）するため、ロービーム用配光パターンに適したラビング方向にワイドな配光パターンを形成することが可能となる。
【０１０４】
すなわち、本実施形態によれば、従来のように常に同一の光学系からの照射光を用いるのではなく、ハイビーム時（透明電極６１ｃ、６１ｄ間に電圧を印加しない場合）には、ハイビーム用配光パターンに適した光（散乱することなく液晶素子６０を透過する透過光）を用い、ロービーム時（透明電極６１ｃ、６１ｄ間に電圧を印加した場合）には、ロービーム用配光パターンに適した光（液晶素子１０から出射するラビング方向に直交する方向により強く散乱する散乱光）を用いることが可能となる。
【０１０５】
このため、本実施形態によれば、より適切なハイビーム用配光パターン、より適切なロービーム用配光パターンを電気的に切り替え可能な車両用灯具１００及び当該車両用灯具１００に用いられる液晶素子６０を提供することが可能となる。
【０１０６】
また、本実施形態によれば、液晶素子１０（透明電極１１ｃ、１１ｄ間）に印加する電圧を外部より接続した駆動回路（図示せず）により調整することにより、ラビング方向に直交する方向の散乱の程度を調整し、所望の配光パターンを形成することが可能となる。
【０１０７】
また、本実施形態によれば、例えば、液晶素子１０を用いた車両用灯具１００を搭載した車両で、直線道路を高速走行する場合には、当該液晶素子１０、６０に対して電圧を印加して透明状態にし、ＭＡＸ光度が高く、遠方視認性が優れたハイビーム用配光パターンを形成し、一方、山間部等のコーナーが連続する道路を走行する場合には、液晶素子１０に電圧を印加せず散乱状態にし、ＭＡＸ光度は低いが広範囲を照射可能なロービーム用配光パターンを形成することが可能である。
【０１０８】
次に、変形例について説明する。
【０１０９】
上記各実施形態では、液晶素子１０（液晶素子６０も同様）は、ラビング方向に直交する方向が水平方向に一致する姿勢で配置されているように説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、液晶素子１０（液晶素子６０も同様）は、ラビング方向に直交する方向が水平方向から１０°程度ずれた姿勢で配置してもよい。
【０１１０】
このように配置したとしても、ロービーム走行時の運転手にとって周囲を視認しやすい、ラビング方向に直交する方向（本実施形態では水平方向）にワイドな配光パターン（図１５参照）を形成することが可能となる。また、上記のように配置された液晶素子１０（液晶層１１ｇ）から出射するラビング方向に直交する方向により強く散乱した反射面３０からの反射光は、可動シェード４０で遮光されることなく投影レンズ５０に入射するため、光利用効率が向上する。
【０１１１】
また、例えば、液晶素子１０（液晶素子６０も同様）は、ラビング方向が水平方向に一致する姿勢で配置してもよい。このように配置したとしても、ハイビーム用配光パターン（図１８）と比べ、中央のＭＡＸ光度を低下させることが可能となる。
【０１１２】
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１００…車両用灯具、１０（６０）…液晶素子、１１ａ、１１ｂ（６１ａ、６１ｂ）…ガラス基板、１１ｃ、１１ｄ（６１ｃ、６１ｄ）…透明電極、１１ｅ、１１ｆ（６１ｅ、６１ｆ）…配向膜、１１ｇ（６１ｇ）…液晶層、２０…光源、３０…反射面、４０…可動シェード、５０…投影レンズ、Ｃ…液晶分子、Ｍ…紫外線硬化型液晶モノマー、Ｎ…ポリマーネットワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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