(57)【要約】【課題】  高品質の液晶素子を提供する。【解決手段】  略平行に対向配置された第１基板、第２基板であって、対向面に電極及び垂直配向膜が配置された第１基板、第２基板と、第１基板と第２基板の間に配置され、誘電率異方性が負の液晶材料を用いて形成された液晶層とを有し、第１基板の電極と第２基板の電極の間に電圧を印加したときの液晶層のねじれ角は７０°〜１２０°である液晶素子を提供する。【選択図】  図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平行に対向配置された第１基板、第２基板であって、対向面に電極及び垂直配向膜が配置された第１基板、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、誘電率異方性が負の液晶材料を用いて形成された液晶層と
を有し、
前記第１基板の電極と前記第２基板の電極の間に電圧を印加したときの前記液晶層のねじれ角は７０°〜１２０°である液晶素子。
【請求項２】
略平行に対向配置された第１基板、第２基板であって、対向面に電極及び垂直配向膜が配置された第１基板、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、誘電率異方性が負の液晶材料を用いて形成された液晶層と
を有し、
前記液晶層には、前記液晶層の厚さをｄ、カイラルピッチをｐとするとき、ｄ／ｐが０．２５以上０．４以下となるようにカイラル剤が添加されている液晶素子。
【請求項３】
前記第１、第２基板には、前記液晶層がアンチパラレル配向となるように配向処理が施されている請求項１または２に記載の液晶素子。
【請求項４】
前記第１、第２基板には、前記液晶層のツイスト角が９０°または１８０°となるように配向処理が施されている請求項１または２に記載の液晶素子。
【請求項５】
前記液晶層のリターデーションは、５１０ｎｍ以上８００ｎｍ以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶素子。
【請求項６】
前記液晶層のリターデーションは、６２０ｎｍ以上８００ｎｍ以下である請求項５に記載の液晶素子。
【請求項７】
スタティック駆動される請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶素子。
【請求項８】
光を出射する光源と、
前記光源を出射した光の光路上に配置された、請求項１〜７に記載の液晶素子と、
前記液晶素子を出射した光が入射するレンズであって、前記液晶素子の配置位置近傍が焦点位置となるレンズと
を有する照明装置。
【請求項９】
前記光源は、ＬＥＤ素子を含んで構成される請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記液晶素子には、前記液晶素子の法線方向に対し３０°以上傾いた方向から光が入射する請求項８または９に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶素子、及び、液晶素子を用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明領域を制御することのできる車両用前照灯が知られている。
【０００３】
たとえば近年、車両用前照灯において、前方の状況、すなわち対向車や前走車等の有無及びそれらの位置に応じ、リアルタイムで配光形状を制御する配光可変ヘッドランプ(adaptive driving beam; ADB)が注目されている。配光可変ヘッドランプによれば、たとえばハイビームで走行中、対向車を検出した場合に、ヘッドランプで光が照射される領域のうち、検出された対向車の領域に向かう光のみをリアルタイムで低減することが可能となる。運転者に対してはハイビームが照射される状況に近い視野を与える一方、対向車に対しては眩惑光（グレア）を与えることを防止することができる。
【０００４】
また、ハンドルの舵角に応じて進行方向の配光を調整する前照灯システム(adaptive front-lighting system; AFS)が一般化されつつある。ハンドルの舵角に合わせて配光形状を左右方向に移動させ、進行方向の視野を広げることができる。
【０００５】
照明領域を制御可能な車両用前照灯は、たとえばアレイ状に配置された多数のＬＥＤ(light emitting diode)素子を含む発光部と、発光部から出射された光の光路上に配置された投影レンズを備える。各ＬＥＤ素子は独立に制御される。具体的には、各ＬＥＤ素子の導通／非導通（オン／オフ）及び導通時の投入電流等がリアルタイムで制御され、ＬＥＤ素子の点灯パターン（発光部の出射光パターン）が形成される。これにより車両前方に所定の配光パターンが形成される。
【０００６】
発光部と投影レンズの間の光路上に、調光部を備える車両用前照灯が知られている（たとえば特許文献１参照）。
【０００７】
特許文献１に記載される車両用前照灯においては、ＬＥＤ素子を用いて構成される発光部で発光された光が、調光機能を備える電気光学素子、たとえばＴＮ(twisted nematic)型の液晶素子(liquid crystal display; LCD)を用いて構成される遮光部に入射する。遮光部では電気光学素子が調光制御され、具体的には液晶素子の透過率が位置によって（部分的に）制御され、配光制御が行われる。透光／遮光位置を変更することにより、配光パターンの形状が変化する。たとえばカットオフパターンが形成される。
【０００８】
しかし灯体の中の配光状態は広角であり、たとえば液晶素子には、液晶素子の法線方向（基板法線方向）に対し３０°程度傾いた方向から光が入射する。ＴＮ型の液晶素子は視角に対する性能がよくないため、コントラスト比が著しく低くなる。
【０００９】
垂直配向型の液晶素子を用いることにより、視角特性を改善することができる。しかし、通常使用される条件で作製された液晶素子を用いると、透過光が黄色に着色しやすい。液晶素子においては、電圧印加条件により、透過光が黄変することがある。また、視角により黄変することもある。液晶層を透過する光にとって、実質的なリターデーションが異なるため、一般に、液晶素子の法線方向（基板法線方向）から入射する光は黄変しにくく、斜め方向から入射する光は黄変しやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１８３３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、高品質の液晶素子及び照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一観点によると、略平行に対向配置された第１基板、第２基板であって、対向面に電極及び垂直配向膜が配置された第１基板、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、誘電率異方性が負の液晶材料を用いて形成された液晶層とを有し、前記第１基板の電極と前記第２基板の電極の間に電圧を印加したときの前記液晶層のねじれ角は７０°〜１２０°である液晶素子が提供される。
【００１３】
また、本発明の他の観点によると、略平行に対向配置された第１基板、第２基板であって、対向面に電極及び垂直配向膜が配置された第１基板、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、誘電率異方性が負の液晶材料を用いて形成された液晶層とを有し、前記液晶層には、前記液晶層の厚さをｄ、カイラルピッチをｐとするとき、ｄ／ｐが０．２５以上０．４以下となるようにカイラル剤が添加されている液晶素子が提供される。
【００１４】
更に、本発明の他の観点によると、光を出射する光源と、前記光源を出射した光の光路上に配置された、上述の液晶素子と、前記液晶素子を出射した光が入射するレンズであって、前記液晶素子の配置位置近傍が焦点位置となるレンズとを有する照明装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高品質の液晶素子及び照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、液晶素子を用いた配光可変ヘッドランプの基本構成を示す概略図である。
【図２】図２Ａ、図２Ｂは、それぞれカイラル剤を添加した液晶素子、カイラル剤を添加しない液晶素子について、駆動電圧に対するスペクトル変化を示すグラフである。
【図３】図３Ａ、図３Ｂは、カイラル剤を添加した液晶素子、カイラル剤を添加しない液晶素子について、温度変化に対するレスポンスの変化、最大透過率の変化を示すグラフである。
【図４】図４Ａ、図４Ｂは、カイラル剤を添加した液晶素子、カイラル剤を添加しない液晶素子について、温度変化に対する印加電圧−透過率特性の変化を示すグラフである。
【図５】図５Ａ、図５Ｂは、カイラル剤を添加した液晶素子の配向修正前後の印加電圧−透過率特性を示すグラフである。
【図６】図６は、作製した液晶素子のそれぞれについて、印加電圧−透過率特性を示すグラフである。
【図７−１】図７Ａ、図７Ｂは、それぞれカイラル剤を添加しない液晶素子（セル厚６μｍ）、カイラル剤を添加した液晶素子（セル厚６μｍ）について、印加電圧に対する色度変化を示す色度図である。
【図７−２】図７Ｃ、図７Ｄは、それぞれカイラル剤を添加しない液晶素子（セル厚６μｍ）、カイラル剤を添加した液晶素子（セル厚６μｍ）について、印加電圧に対するスペクトル変化を示すグラフである。
【図７−３】図７Ｅ、図７Ｆは、それぞれカイラル剤を添加しないセル厚３μｍの液晶素子、セル厚４μｍの液晶素子について、印加電圧に対する色度変化を示す色度図である。
【図７−４】図７Ｇは、カイラル剤を添加しないセル厚６μｍの液晶素子について、印加電圧−透過率特性を示すグラフであり、図７Ｈは、図７Ｇのグラフを平均化して示すグラフである。
【図７−５】図７Ｉは、カイラル剤を添加した液晶素子（セル厚６μｍ）について、印加電圧−透過率特性を示すグラフであり、図７Ｊは、図７Ｉのグラフを平均化して示すグラフである。
【図７−６】図７Ｋは、カイラル剤を添加しないセル厚３μｍの液晶素子について、印加電圧−透過率特性を示すグラフであり、図７Ｌは、図７Ｋのグラフを平均化して示すグラフである。
【図７−７】図７Ｍは、カイラル剤を添加しないセル厚４μｍの液晶素子について、印加電圧−透過率特性を示すグラフであり、図７Ｎは、図７Ｍのグラフを平均化して示すグラフである。
【図７−８】図７Ｏは、図７Ｈ、図７Ｊ、図７Ｌ、図７Ｎのグラフをまとめて示すグラフである。
【図８】図８は、シミュレーションの対象とした垂直配向型の液晶素子の基本構成を示す図である。
【図９】図９Ａは、リターデーション−透過率特性を示すグラフであり、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄは、ｄ／ｐを０、０．２５、０．４としたときの駆動電圧−透過率特性を示すグラフである。
【図１０−１】図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃ、図１０Ｄは、それぞれｄ／ｐが、０、０．２５、０．３２５、０．４のときの着色状態を表す図である。
【図１０−２】図１０Ｅ、図１０Ｆ、図１０Ｇ、図１０Ｈは、それぞれｄ／ｐが、０、０．２５、０．３２５、０．４のときの着色状態を表す図である。
【図１１】図１１Ａ〜図１１Ｄは、液晶素子のツイスト角を変えた場合のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１２】図１２は、実施例による液晶素子２０を示す概略的な断面図である。
【図１３】図１３は、実施例による配光可変ヘッドランプを示す概略的な断面図である。
【図１４】図１４は、実施例による配光可変ヘッドランプの投影像の例を示す写真である。
【図１５】図１５は、前照灯システムの概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に、液晶素子を用いた配光可変ヘッドランプ（ＬＣＤ−ＡＤＢ）の基本構成を示す。
【００１８】
図１に示すヘッドランプは、（ｉ）たとえば白色光を出射する光源１１、（ｉｉ）光源１１を出射した光の光路上に配置され、調光機能を有する調光部１２、（ｉｉｉ）調光部１２を出射した光を投影するレンズ（投射レンズ）１３、及び、（ｉｖ）光源１１の発光と調光部１２における調光を制御する制御装置１４を含む。
【００１９】
光源１１は、たとえばＬＥＤ素子を用いて構成される。
【００２０】
調光部１２は、たとえば液晶素子（液晶セル）１２ａ、及び、液晶素子１２ａの前方基板面、後方基板面に、クロスニコルに配置された偏光板１２ｂ、１２ｃを含む。液晶素子１２ａは、レンズ１３の焦点近傍に配置される。
【００２１】
液晶素子１２ａは、液晶分子配列状態を独立に変化させることのできる複数の領域を備え、制御装置１４は、液晶素子１２ａの当該領域ごとに透過率、たとえば透光／遮光を制御する。透光／遮光領域が制御され、調光部１２を出射した光は、レンズ１３によって車両前方に投影される。なお、ヘッドランプは、更に、光源１１を出射した光を液晶素子１２ａの所定部分に集光する光学部材（リフレクタ（反射板）、レンズ等）を備えてもよい。
【００２２】
ＬＥＤ素子は、出射光が広角に広がる発光素子である。ヘッドランプにおいては、リフレクタやレンズを用いて光学系を構成し、狭角で液晶素子１２ａに集光されるように工夫しても、液晶素子１２ａには±３０°以上の角度で光が入射することが一般的である。
【００２３】
このため、液晶素子１２ａとしてＴＮ型の液晶素子を用いると、良好なコントラストを得ることが難しい。
【００２４】
一方、垂直配向型の液晶素子は、黒レベルが高く、広角光学系に対し高コントラストを得やすいが、液晶層のリターデーション（Δｎ・ｄ（Δｎは液晶材料の屈折率異方性、ｄはセル厚（液晶層の厚さ）））が大きくなると、透過光が黄色に着色しやすい（ＥＣＢ効果）。また、広角光学系で垂直配向型の液晶素子に斜めから光が入射すると、見かけ上のセル厚ｄが増加し、リターデーション（Δｎ・ｄ）が大きくなって透過光が黄色く着色しやすい。特に、ヘッドランプの光学系（広角灯体光学系）では、たとえばリフレクタやレンズで最も集光される部分（液晶素子の中央領域）が最も広角の条件となることから、正面部の照明光が黄色く着色して目立つという問題が生じる。
【００２５】
本願発明者らは、広角の光学系に対し、高コントラスト比や、透過光の黄変防止性等の高品質（高性能）を示す液晶素子について鋭意研究を行った。高品質の液晶素子は、たとえば図１に基本構成を示す配光可変ヘッドランプに好適に用いられる。
【００２６】
特性評価に用いた液晶素子（液晶セル）の製造方法を説明する。以下の製造方法は、たとえば実施例による液晶素子の製造にも適用される。
【００２７】
一対の透明基板、たとえばガラス基板を準備し、透明基板上に透明導電膜、たとえばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜を形成する。形成方法として、スパッタ、真空蒸着等を用いることができる。ここでは、ＩＴＯ膜付きガラス基板を使用した。
【００２８】
ＩＴＯ膜をパターニングし、一対の透明基板の一方上にセグメント電極（透明電極）、他方上にコモン電極（透明電極）を形成する。ここでは、複数の電極領域（画素領域）に分割されたセグメント電極とベタパターンのコモン電極とした。
【００２９】
セグメント電極が形成された一方基板（セグメント基板）とコモン電極が形成された他方基板（コモン基板）を用いて液晶素子化（セル化）を行う。
【００３０】
まず、セグメント基板、コモン基板の各々上に、電極を覆う配向膜を形成する。配向膜の形成方法として、フレキソ印刷、インクジェット法等を使用することができる。ここでは、印刷性、密着性に優れ、側鎖に剛直な骨格（液晶性のもの等）を有するタイプの垂直配向膜（有機配向膜（ポリイミド））を、フレキソ印刷を用いて適当な膜厚（たとえば５００Å〜８００Å程度）にパターン形成し、熱処理（たとえば１６０℃〜２５０℃で１時間〜１．５時間の焼成）を行った。無機配向膜（主鎖骨格がシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合）で形成されているもの等）を用いてもよい。熱処理後、配向処理を行う。ここでは、押し込み量を０．３ｍｍ〜０．８ｍｍとしてラビング処理を行った。ラビング方向は、セグメント基板とコモン基板を重ね合わせたとき、液晶分子のプレティルト角が平行となるように設定した（アンチパラレル配向）。なお、ラビングは矩形状の液晶素子の辺に対して４５°をなす方向に行った。必ずしもアンチパラレル配向とする必要はない。
【００３１】
次に、シールパターンを形成した。たとえば耐熱性の高いシール剤（エポキシ、アクリル等）を用い、一方の基板（たとえばセグメント基板）上に、ギャップコントロール剤を適量（たとえば２ｗｔ％〜５ｗｔ％）含んだメインシールパターンを、スクリーン印刷またはディスペンサー印刷等により形成する。ギャップコントロール剤の径は、たとえば液晶層の厚さが３μｍ〜６μｍ程度となるようにした。液晶層の厚さはこれに限られない。他方の基板（たとえばコモン基板）上にギャップコントロール剤を散布する、もしくは、リブ材を配置してギャップコントロールを行ってもよい。具体的には、たとえば粒径３μｍ〜６μｍのプラスチックボールを乾式のギャップ散布機によって散布する、もしくは、高さ３μｍ〜６μｍのリブ材による柱を形成する。
【００３２】
セグメント基板とコモン基板を、電極形成面が向かい合うように配置して重ね合わせ、プレス機等により一定圧力を加えた状態で、熱処理または紫外線照射を行い、メインシール剤を硬化させる。ここでは、熱硬化性シール剤を使用し、１５０℃で硬化処理を実施した。
【００３３】
セグメント基板とコモン基板の間隙に液晶材料を充填し、液晶層を形成する。ここでは真空注入法により液晶材料を注入し、誘電率異方性Δεが負の液晶材料（屈折率異方性Δｎは０．１２９）を充填した。充填した液晶材料は、液晶分子のネマチック相−等方相転移温度（Ｔｎｉ）が１３０℃以上の高Ｔｎｉ液晶材料である。なお、ＯＤＦ(one drop filling)方式で液晶層を形成してもよく、他の液晶材料を用いてもよい。液晶材料には、旋光性を示すカイラル剤を添加した。カイラル剤を添加しない液晶材料を充填した液晶素子も作製した。
【００３４】
液晶材料を注入した後、注入口にエンドシール剤を塗布して封止する。ここでは、紫外線硬化性樹脂をエンドシール剤として用いた。
【００３５】
こうして垂直配向型の液晶素子（液晶セル）を作製した。液晶素子の片側面または両側面に、Ｃプレート等の光学補償板を配置してもよい。
【００３６】
図２Ａ〜図５Ｂを参照し、第１の液晶素子特性評価について説明する。第１の液晶素子特性評価は、高Ｔｎｉ液晶材料（Ｔｎｉ：１３０℃以上、Δｎ：０．１２９）にメルク株式会社製のカイラル剤Ｓ−８１１を、ｄ／ｐ（ｄはセル厚［μｍ］、ｐはカイラルピッチ［μｍ］）が０．３５〜０．４程度となるように添加して作製した液晶素子、及び、高Ｔｎｉ液晶材料（Ｔｎｉ：１３０℃以上、Δｎ：０．１２９）にカイラル剤を添加せずに作製した液晶素子を用いて行った。液晶素子のセル厚は、４．２μｍとした。
【００３７】
図２Ａ、図２Ｂは、それぞれカイラル剤を添加した液晶素子、カイラル剤を添加しない液晶素子について、駆動電圧に対するスペクトル変化を示すグラフである。両図のグラフの横軸は、波長を単位「ｎｍ」で示し、縦軸は、透過率を「％」で示す。測定は、ガラスに貼った偏光板を、液晶素子の両面側にクロスニコル（偏光軸方向とラビング方向のなす角度は４５°）に配置して行った。両図に示す透過率は、偏光板を１枚配置したときの透過率を１００％としたときの透過率である。カイラル剤を添加した液晶素子とカイラル剤を添加しない液晶素子の各々を、様々な電圧値の電圧を印加して駆動し、波長−透過率特性を調べた。
【００３８】
図２Ａを参照すると、カイラル剤を添加した液晶素子においては、駆動電圧によらずスペクトル形状の変化が少なく、常に白状態が得られていることがわかる。
【００３９】
図２Ｂを参照する。カイラル剤を添加しない液晶素子においては、駆動電圧とともにスペクトルのフラット性が悪くなることがわかった。特に、高電圧印加により透過光が黄変することがわかった。
【００４０】
次に、カイラル剤を添加した液晶素子、カイラル剤を添加しない液晶素子について、温度依存性を比較した。
【００４１】
図３Ａ、図３Ｂは、カイラル剤を添加した液晶素子、カイラル剤を添加しない液晶素子について、温度変化に対するレスポンスの変化、最大透過率の変化を示すグラフである。両図のグラフの横軸は、温度を単位「℃」で示す。また、図３Ａのグラフの縦軸は、応答速度を単位「ｍｓｅｃ」で示し、図３Ｂのグラフの縦軸は、透過率を「％」で示す。測定は、ガラスに貼った偏光板を、液晶素子の両面側にクロスニコル（偏光軸方向とラビング方向のなす角度は４５°）に配置して行った。なお、図３Ｂに示す透過率は、空気の透過率を１００％としたときの透過率である。
【００４２】
図３Ａを参照すると、カイラル剤を添加した液晶素子とカイラル剤を添加しない液晶素子の間で、大きなレスポンスの差は見られない。
【００４３】
図３Ｂを参照すると、カイラル剤を添加した液晶素子の方が、広い温度範囲で高い最大透過率を示している。
【００４４】
図４Ａ、図４Ｂは、カイラル剤を添加した液晶素子、カイラル剤を添加しない液晶素子について、温度変化に対する印加電圧−透過率特性の変化を示すグラフである。両図のグラフの横軸は、印加電圧を単位「Ｖ」で示し、縦軸は、透過率を「％」で示す。測定は、ガラスに貼った偏光板を、液晶素子の両面側にクロスニコル（偏光軸方向とラビング方向のなす角度は４５°）に配置して行った。両図に示す透過率は、空気の透過率を１００％としたときの透過率である。
【００４５】
両図に示すグラフを比較すると、−３０℃〜９０℃の温度範囲で、カイラル剤を添加しない液晶素子においては、高い透過率が得られる電圧範囲が限られている（閾値電圧の１．６倍〜１．８倍の電圧範囲で透過率が最大となり、その電圧範囲を超えると透過率は低くなる）が、カイラル剤を添加した液晶素子においては、高い透過率を示す電圧範囲が広い（閾値電圧の概ね２倍以上の電圧範囲で安定して透過率が高い）ことがわかる。なお、カイラル剤を添加した液晶素子においては、色調の変化も見られなかった。
【００４６】
カイラル剤を添加した液晶素子では、初期状態において、微細なディスクリネーションラインが観察され、電圧を印加しても消去されなかった。しかし液晶セル表面をこする処理（配向修正）を行うことで、ディスクリネーションラインの消去が確認された。
【００４７】
ディスクリネーションライン消去前後の印加電圧−透過率特性を調べた。
【００４８】
図５Ａ、図５Ｂは、カイラル剤を添加した液晶素子の配向修正前後の印加電圧−透過率特性を示すグラフである。両図のグラフの横軸は、印加電圧を単位「Ｖ」で示し、縦軸は、透過率を「％」で示す。測定は、ガラスに貼った偏光板を、液晶素子の両面側にクロスニコル（偏光軸方向とラビング方向のなす角度は４５°）に配置して行った。両図に示す透過率は、偏光板を１枚配置したときの透過率を１００％としたときの透過率である。なお、図５Ｂのグラフは、図５Ａのグラフの一部を詳細に示すグラフである。
【００４９】
図５Ａを参照すると、配向修正により、閾値電圧が低くなり、最大透過率が高くなることがわかる。
【００５０】
図５Ｂを参照すると、配向修正により、オフレベルが改善される（オフ電圧印加時（電圧無印加時）の透過率が低くなる）ことがわかる。
【００５１】
なお、図２Ａ、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａに特性を示した、カイラル剤を添加した液晶素子は、配向修正を行った素子である。
【００５２】
図２Ａ〜図５Ｂを参照して説明した第１の液晶素子特性評価から、カイラル剤の添加により、高透過率、及び、白レベルの高い透過光が実現されること、透過率は広い温度範囲で高く、高い透過率を示す電圧範囲が広いこと、白レベルは電圧によらず高いこと等がわかった。カイラル剤を添加した液晶素子は、初期の配向状態に課題が見られたが、配向修正により、閾値電圧が低くなり、最大透過率が高くなること、オフレベルが改善されること等もわかった。
【００５３】
図６〜図７Ｏを参照し、第２の液晶素子特性評価について説明する。第２の液晶素子特性評価は、高Ｔｎｉ液晶材料（Ｔｎｉ：１３０℃以上、Δｎ：０．１２９）にメルク株式会社製のカイラル剤Ｓ−８１１を、ｄ／ｐが０．３５〜０．４程度となるように添加して作製した液晶素子、及び、高Ｔｎｉ液晶材料（Ｔｎｉ：１３０℃以上、Δｎ：０．１２９）にカイラル剤を添加せずに作製した液晶素子を用いて行った。カイラル剤を添加した液晶素子のセル厚は、６μｍとした。カイラル剤を添加しない場合は、セル厚６μｍの素子の他、セル厚３μｍ及び４μｍの素子を作製した。
【００５４】
カイラル剤を添加した液晶素子は、セル厚を６μｍとした場合も、セル厚４．２μｍの場合と同様に、初期状態において、微細なディスクリネーションラインが観察され、電圧を印加しても消去されなかった。しかし液晶セル表面をこする処理（配向修正）を行うことで、ディスクリネーションラインの消去が確認された。
【００５５】
図６は、作製した液晶素子のそれぞれについて、印加電圧−透過率特性を示すグラフである。グラフの横軸は、印加電圧を単位「Ｖ」で示し、縦軸は、透過率を「％」で示す。測定は、ガラスに貼った偏光板を、液晶素子の両面側にクロスニコル（偏光軸方向とラビング方向のなす角度は４５°）に配置して行った。本図に示す透過率は、空気の透過率を１００％としたときの透過率である。また、液晶素子の法線方向（基板法線方向）に関する透過率である。なお、カイラル剤を添加した液晶素子については、こすり処理（配向修正）前後の印加電圧−透過率特性を示した。
【００５６】
液晶素子の法線方向からの測定では、カイラル剤添加の有無やセル厚の相違によるオフレベル（オフ電圧印加時（電圧無印加時）の透過率）の違いは見られない。また、最大透過率もほぼ等しい。カイラル剤を添加した液晶素子においては、こすり処理（配向修正）により最大透過率が高くなる。
【００５７】
セル厚が６μｍである液晶素子を比較すると、カイラル剤を添加しない液晶素子においては、高い透過率が得られる電圧範囲が限られているが、カイラル剤を添加した液晶素子においては、高い透過率を示す電圧範囲が広い。
【００５８】
図７Ａ、図７Ｂは、それぞれカイラル剤を添加しない液晶素子（セル厚６μｍ）、カイラル剤を添加した液晶素子（セル厚６μｍ）について、印加電圧に対する色度変化を示す色度図である。また、図７Ｃ、図７Ｄは、それぞれカイラル剤を添加しない液晶素子（セル厚６μｍ）、カイラル剤を添加した液晶素子（セル厚６μｍ）について、印加電圧に対するスペクトル変化（様々な電圧値の電圧を印加して測定した波長−透過率特性）を示すグラフである。図７Ｃ、図７Ｄのグラフの横軸は、波長を単位「ｎｍ」で示し、縦軸は、透過率を「％」で示す。測定は、ガラスに貼った偏光板を、液晶素子の両面側にクロスニコル（偏光軸方向とラビング方向のなす角度は４５°）に配置して行った。なお、図７Ｃ、図７Ｄに示す透過率は、偏光板を１枚配置したときの透過率を１００％としたときの透過率である。
【００５９】
図７Ａ、図７Ｃには、カイラル剤を添加しない液晶素子（セル厚６μｍ）においては、印加電圧にしたがって色度、スペクトルが大きく変化して着色することが示されている。
【００６０】
図７Ｂ、図７Ｄには、カイラル剤を添加した液晶素子（セル厚６μｍ）においては、印加電圧が高い領域では、印加電圧による色度変化、スペクトル形状の変化が少なく、常に白状態が得られることが示されている。
【００６１】
図７Ｅ、図７Ｆは、それぞれカイラル剤を添加しないセル厚３μｍの液晶素子、セル厚４μｍの液晶素子について、印加電圧に対する色度変化を示す色度図である。
【００６２】
図７Ｅには、カイラル剤を添加しないセル厚３μｍの液晶素子においては、印加電圧による色度変化は小さめだが、印加電圧の増加とともに黄変が見られることが示されている。
【００６３】
図７Ｆを参照すると、カイラル剤を添加しないセル厚４μｍの液晶素子は、カイラル剤を添加しないセル厚３μｍの液晶素子よりも、印加電圧による色度変化が大きいことがわかる。
【００６４】
なお、図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｅ、図７Ｆに示したのは、液晶素子の法線方向（基板法線方向）に関する色度である。
【００６５】
たとえばヘッドランプの投影光の色温度は３５００Ｋ〜６０００Ｋと定められている。したがって青色側の光は許容されにくいが、黄色側の光は多少許容される。
【００６６】
たとえばカイラル剤を添加しない条件で作製した液晶素子を、図１に示す配光可変ヘッドランプの液晶素子１２ａとして用いようとする場合、セル厚が３μｍの素子は、かろうじて許容範囲内となる投影光を出射するが、それを超えるセル厚（４μｍ、６μｍ）の素子からは色温度が３５００Ｋ未満の投影光が出射されることになる。また、セル厚が３μｍの素子であっても、斜め方向から入射した光は黄変する傾向があることから、印加電圧を高くしたとき、色温度が３５００Ｋ未満の投影光が出射される懸念がある。
【００６７】
これに対し、カイラル剤を添加して作製した液晶素子（セル厚６μｍ）の出射光は、色温度６０００Ｋ付近で安定しており、たとえば配光可変ヘッドランプの照明光に好適に用いられる。
【００６８】
図７Ｇ〜図７Ｏに、最も視角依存性が大きい方向（偏光軸方向と４５°をなす方向）における透過率を示す。
【００６９】
図７Ｇは、カイラル剤を添加しないセル厚６μｍの液晶素子について、印加電圧−透過率特性を示すグラフである。グラフの横軸は、印加電圧を単位「Ｖ」で示し、縦軸は、透過率を「％」で示す。測定は、ガラスに貼った偏光板を、液晶素子の両面側にクロスニコル（偏光軸方向とラビング方向のなす角度は４５°）に配置し、最も視角依存性が大きい方位角方向（偏光軸方向と４５°をなす方向）において、視角方向を液晶素子の法線方向（基板法線方向）に対し、極角方向に−３０°〜＋３０°の範囲で傾けて行った。なお、透過率は、偏光板を１枚配置したときの透過率を１００％としたときの透過率である。また、図７Ｈは、図７Ｇのグラフを平均化して示すグラフである。
【００７０】
図７Ｇを参照すると、印加電圧−透過率特性は、視角により大きくばらつくことがわかる。
【００７１】
図７Ｈを参照する。視角方向を傾けると、コントラストと最大透過率が、ともに低くなることがわかる。
【００７２】
図７Ｉは、カイラル剤を添加した液晶素子（セル厚６μｍ）について、印加電圧−透過率特性を示すグラフである。グラフの横軸は、印加電圧を単位「Ｖ」で示し、縦軸は、透過率を「％」で示す。測定は、ガラスに貼った偏光板を、液晶素子の両面側にクロスニコル（偏光軸方向とラビング方向のなす角度は４５°）に配置し、最も視角依存性が大きい方位角方向（偏光軸方向と４５°をなす方向）において、視角方向を液晶素子の法線方向（基板法線方向）に対し、極角方向に−３０°〜＋３０°の範囲で傾けて行った。なお、透過率は、偏光板を１枚配置したときの透過率を１００％としたときの透過率である。また、図７Ｊは、図７Ｉのグラフを平均化して示すグラフである。
【００７３】
図７Ｉを参照すると、印加電圧−透過率特性の視角によるばらつきは、カイラル剤を添加しないセル厚６μｍの液晶素子（図７Ｇ参照）に比べ小さいことがわかる。
【００７４】
図７Ｊを参照すると、高い電圧駆動条件により、傾いた視角方向に対しても最大透過率を高くできることがわかる。ただし、視角によるオフ電圧印加時（電圧無印加時）の光抜けがあるため、コントラストは低下する。尤も、一般的な垂直配向型の液晶素子と比べると、視角によるコントラストの低下は少ない。
【００７５】
図７Ｋは、カイラル剤を添加しないセル厚３μｍの液晶素子について、印加電圧−透過率特性を示すグラフである。グラフの横軸は、印加電圧を単位「Ｖ」で示し、縦軸は、透過率を「％」で示す。測定は、ガラスに貼った偏光板を、液晶素子の両面側にクロスニコル（偏光軸方向とラビング方向のなす角度は４５°）に配置し、最も視角依存性が大きい方位角方向（偏光軸方向と４５°をなす方向）において、視角方向を液晶素子の法線方向（基板法線方向）に対し、極角方向に−３０°〜＋３０°の範囲で傾けて行った。なお、透過率は、偏光板を１枚配置したときの透過率を１００％としたときの透過率である。また、図７Ｌは、図７Ｋのグラフを平均化して示すグラフである。
【００７６】
図７Ｋを参照すると、カイラル剤を添加しないセル厚３μｍの液晶素子における印加電圧−透過率特性の視角によるばらつきは、カイラル剤を添加しないセル厚６μｍの液晶素子（図７Ｇ参照）に比べ小さいことがわかる。
【００７７】
図７Ｌを参照すると、高い電圧駆動条件により、傾いた視角方向に対しても最大透過率を高くできるが、その場合でも、最大透過率は、カイラル剤を添加したセル厚６μｍの液晶素子の最大透過率（図７Ｊ参照）より低いことがわかる。ただ、カイラル剤を添加しないセル厚３μｍの液晶素子においては、視角によるオフ電圧印加時（電圧無印加時）の光抜けが少なく、コントラストは他の条件よりも高い。
【００７８】
図７Ｍは、カイラル剤を添加しないセル厚４μｍの液晶素子について、印加電圧−透過率特性を示すグラフである。グラフの横軸は、印加電圧を単位「Ｖ」で示し、縦軸は、透過率を「％」で示す。測定は、ガラスに貼った偏光板を、液晶素子の両面側にクロスニコル（偏光軸方向とラビング方向のなす角度は４５°）に配置し、最も視角依存性が大きい方位角方向（偏光軸方向と４５°をなす方向）において、視角方向を液晶素子の法線方向（基板法線方向）に対し、極角方向に−３０°〜＋３０°の範囲で傾けて行った。なお、透過率は、偏光板を１枚配置したときの透過率を１００％としたときの透過率である。また、図７Ｎは、図７Ｍのグラフを平均化して示すグラフである。
【００７９】
図７Ｍを参照すると、カイラル剤を添加しないセル厚４μｍの液晶素子における印加電圧−透過率特性の視角によるばらつきは、カイラル剤を添加しないセル厚３μｍの液晶素子（図７Ｋ参照）に比べ大きいことがわかる。
【００８０】
図７Ｎを参照する。視角方向を傾けると、最大透過率が低くなることがわかる。コントラストは比較的高い。
【００８１】
図７Ｏに、図７Ｈ、図７Ｊ、図７Ｌ、図７Ｎのグラフをまとめて示す。最も視角依存性が大きい方向（偏光軸方向と４５°をなす方向）で視角を振ったときの透過率は、カイラル剤を添加した液晶素子（セル厚６μｍ）が最も高く、高い透過率となる電圧範囲も広い。
【００８２】
図６〜図７Ｏを参照して説明した第２の液晶素子特性評価から、カイラル剤を添加した液晶素子においては、安定した白状態が得られること、傾いた視角方向に対しても透過率は高く、高い透過率となる電圧範囲も広いこと等がわかった。電圧印加時の液晶素子の液晶層のねじれ角を測定すると、７０°〜１２０°であり、この範囲のときに高い透過率を広い電圧範囲で保つことができることを確認した。
【００８３】
図８〜図１１Ｄを参照し、第３の液晶素子特性評価について説明する。第３の液晶素子特性評価は、シミュレーション解析により行った。シミュレーション解析には、シンテック株式会社製のＬＣＤ ＭＡＳＴＥＲ １次元解析ソフトを使用した。
【００８４】
図８に、シミュレーションの対象とした垂直配向型の液晶素子の基本構成を示す。誘電率異方性Δεが負の液晶材料を用いたプレティルト角８９．５°の液晶層の表側にＴＡＣフィルムと偏光板を配置し、裏側に視角補償板（ＣＯＰフィルム）と偏光板を配置した。偏光板には株式会社ポラテクノ製のＳＨＣ１３Ｕを用い、クロスニコルに配置した。
【００８５】
図９Ａ〜図１０Ｈは、液晶素子をアンチパラレル配向（偏光軸方向と配向方向のなす角度は４５°）とし、アンチパラレルのまま、液晶層に右ねじれカイラル剤を添加して、ｄ／ｐ設定を変えた場合のシミュレーション結果を示すグラフである。
【００８６】
図９Ａに、リターデーション−透過率特性を示す。グラフの横軸は、液晶層のリターデーションを単位「ｎｍ」で表し、縦軸は、５Ｖ印加時の透過率を「％」で表す。曲線ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅで、それぞれｄ／ｐを、０、０．２５、０．３２５、０．４、０．５としたときのリターデーション−透過率特性を示す。なお、透過率は、空気の透過率を１００％としたときの透過率である。
【００８７】
ｄ／ｐが大きくなると、５Ｖ印加時の透過率が最大となるリターデーションが大きくなることがわかる。また、特に、ｄ／ｐが、０．２５、０．３２５、０．４（０．２５≦ｄ／ｐ≦０．４）の液晶素子においては、透過率が高く、かつ、リターデーション変化に対する透過率変化が小さい（黄変が生じにくい）ことがわかる。ｄ／ｐは、０．２５以上０．４以下の範囲であることが好ましい。
【００８８】
図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄに、ｄ／ｐを０、０．２５、０．４としたときの駆動電圧−透過率特性を示す。グラフの横軸は、駆動電圧を単位「Ｖｒｍｓ」で表し、縦軸は、透過率を「％」で表す。駆動電圧−透過率特性は、複数のリターデーションで解析した。なお、透過率は、空気の透過率を１００％としたときの透過率である。
【００８９】
駆動電圧−透過率特性は、ｄ／ｐが０のとき、凸型のカーブを描き急峻だが、ｄ／ｐの値が増加するにしたがって、高電圧での透過率飽和効果が現れる。
【００９０】
図１０Ａ〜図１０Ｈに、透過光の着色状態を示す。図１０Ａ（図１０Ｅ）、図１０Ｂ（図１０Ｆ）、図１０Ｃ（図１０Ｇ）、図１０Ｄ（図１０Ｈ）は、それぞれｄ／ｐが、０、０．２５、０．３２５、０．４のときの着色状態を表す。図１０Ｅ〜図１０Ｈは、図１０Ａ〜図１０Ｄの着色状態を、「青」、「白」、「黄」の３色で言語的に表現したものである。
【００９１】
ｄ／ｐが０の液晶素子においては、リターデーションが同一の場合には、駆動電圧値が高くなるほど、また、駆動電圧値が同一の場合には、リターデーションが大きくなるほど、明状態における黄ばみが顕著になると考えられる。
【００９２】
ｄ／ｐが０．２５以上０．４以下の範囲においては、ｄ／ｐを大きくすると最適条件のリターデーションは大きくなるが、高電圧印加時にも黄ばみが観察されにくくなる。これは、電圧印加時におけるねじれ配向により、屈折率の波長分散が緩和されるためであろう。
【００９３】
図１１Ａ〜図１１Ｄに、液晶素子のツイスト角を変えた場合のシミュレーション結果を示す。シミュレーションにおいては、ｄ／ｐを０．４に固定したまま、ラビング方向を変えてツイスト角を変更した。
【００９４】
図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｄは、それぞれツイスト角を０°（アンチパラレル配向）、９０°、１２０°、１８０°としたときの駆動電圧−透過率特性を示すグラフである。グラフの横軸は、駆動電圧を単位「Ｖｒｍｓ」で表し、縦軸は、透過率を「％」で表す。駆動電圧−透過率特性は、複数のリターデーションで解析した。なお、透過率は、空気の透過率を１００％としたときの透過率である。
【００９５】
ツイスト角が１２０°の場合は、電気光学特性の急峻性が低下する現象が認められ、駆動電圧−透過率曲線の形状が明らかに他のツイスト角条件とは異なる。
【００９６】
ツイスト角が０°、９０°、１８０°の場合は、類似の形状の駆動電圧−透過率曲線が得られている。ツイスト角が０°の場合に、最も小さいリターデーションで高い透過率が得られることがわかる。ツイスト角は０°（アンチパラレル配向）が最も好ましく、９０°、１８０°の順で好ましい。
【００９７】
図８〜図１１Ｄを参照して説明した第３の液晶素子特性評価から、ｄ／ｐが０．２５以上０．４以下の範囲は、透過率が高く、かつ、リターデーション変化に対する透過率変化が小さい（黄変が生じにくい）ため好ましいこと、本条件においては、ｄ／ｐを大きくすると最適条件のリターデーションは大きくなるが、高電圧印加時にも黄ばみが観察されにくくなること、アンチパラレル配向が最も好ましく、ツイスト角が９０°、１８０°の場合も好ましいこと等がわかった。
【００９８】
第１の液晶素子特性評価には、カイラル剤を添加して作製したセル厚４．２μｍの液晶素子（液晶材料の屈折率異方性Δｎは０．１２９）を用いた。この液晶素子の液晶層のリターデーションは、５４１．８ｎｍである。また、第２の液晶素子特性評価には、カイラル剤を添加して作製したセル厚６μｍの液晶素子（液晶材料の屈折率異方性Δｎは０．１２９）を用いた。この液晶素子の液晶層のリターデーションは、７７４ｎｍである。
【００９９】
本願発明者らは他の研究において、たとえば透過率の観点から液晶層のリターデーションは５１０ｎｍ以上が好ましく、６２０ｎｍ以上の場合に、特に高い透過率を実現可能である、という知見を得ている。ただし、リターデーションが大きすぎると液晶層（液晶分子）の応答速度が遅くなるという問題が生じるため、リターデーションの上限は８００ｎｍ程度とすることが好ましい。
【０１００】
図１２は、実施例による液晶素子２０（垂直配向型の液晶素子２０）を示す概略的な断面図である。
【０１０１】
実施例による液晶素子２０は、略平行に対向配置された上側基板２１、下側基板２２、及び、両基板２１、２２間に配置された液晶層２３を含んで構成される。
【０１０２】
上側基板２１は、上側透明基板２１ａ、上側透明基板２１ａ上に配置された上側透明電極２１ｂ、及び、上側透明電極２１ｂを覆うように上側透明基板２１ａ上に配置された上側配向膜２１ｃを含む。同様に、下側基板２２は、下側透明基板２２ａ、下側透明基板２２ａ上に配置された下側透明電極２２ｂ、及び、下側透明電極２２ｂを覆うように下側透明基板２２ａ上に配置された下側配向膜２２ｃを含む。上側、下側透明基板２１ａ、２２ａは、たとえばガラス基板であり、上側、下側透明電極２１ｂ、２２ｂは、たとえばＩＴＯで形成される。上側透明電極２１ｂは、相互に電気的に分離された複数の電極領域を有する。下側透明電極２２ｂは、ベタパターン電極である。上側、下側配向膜２１ｃ、２２ｃは、たとえばポリイミドで形成された垂直配向膜であり、相互に反対方向にラビング処理が施され、液晶層２３のアンチパラレル配向を実現する。
【０１０３】
液晶層２３は、誘電率異方性Δεが負の液晶材料を用いて形成され、上側、下側基板２１、２２間の、シール部２４の内側領域に配置される。液晶層２３のリターデーションは、５１０ｎｍ以上８００ｎｍ以下であり、より好ましくは、６２０ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。また、液晶層２３には、０．２５以上０．４以下となるように、カイラル剤が添加されている。液晶層２３は、上側、下側透明電極２１ｂ、２２ｂ間にオフ電圧が印加されているとき（電圧無印加時）、液晶分子が上側、下側基板２１、２２（上側、下側透明基板２１ａ、２２ａ）に対して略垂直に配向する垂直配向液晶層である。オフ電圧が印加されているとき（電圧無印加時）のツイスト角は０°であるが、カイラル剤のねじれ力により、印加電圧の増加とともにツイスト角が大きくなるように液晶分子の配列状態が変化する。ツイスト角は、最大で１２０°〜１５０°まで大きくなる。
【０１０４】
なお、アンチパラレル配向（ツイスト角０°）ではなく、ツイスト角が９０°または１８０°となるように、ラビング処理を行ってもよい。
【０１０５】
実施例による液晶素子２０は、たとえば平面視において矩形状である。上側透明電極２１ｂの相互に電気的に分離された複数の電極領域の各々と、下側透明電極２２ｂが、平面視上、重なる領域に画素が画定される。画素は、たとえば正方形状であり、液晶素子２０の矩形の辺に沿って行列状に配置される。なお、ラビング方向は、たとえば矩形状の液晶素子２０の辺に対して４５°をなす方向である。
【０１０６】
実施例による液晶素子２０においては、上側、下側透明電極２１ｂ、２２ｂ間（上側透明電極２１ｂの相互に電気的に分離された複数の電極領域の各々と、下側透明電極２２ｂの間）への電圧印加により、画素ごとに液晶分子配列状態を変化させ、画素ごとに透過率、たとえば透光／遮光を制御することができる。なお、実施例による液晶素子２０は、たとえばスタティック駆動される。
【０１０７】
実施例による液晶素子２０においては、たとえば高い透過率、及び、白レベルの高い（黄色等への着色が抑制された）透過光が実現される。透過率及び白レベルは、傾いた視角方向に対しても高い。更に、一般的な垂直配向型の液晶素子と比べると、視角によるコントラストの低下が少ない。液晶層２３（液晶分子）の応答速度も速い。実施例による液晶素子２０は、高品質の液晶素子である。
【０１０８】
このような特徴を有する（効果が奏される）ため、実施例による液晶素子２０は、たとえば広角灯体光学系に好適に用いられる。
【０１０９】
図１３は、実施例による照明装置（配光可変ヘッドランプ）を示す概略的な断面図である。
【０１１０】
実施例による配光可変ヘッドランプは、光源３０、セパレータ３１、リフレクタ３２、液晶素子２０、偏光板３３、３４、レンズ（投影レンズ）３６、及び、制御装置３７を含んで構成される。液晶素子２０は、上述した、実施例による液晶素子２０である。液晶素子２０、及び、液晶素子２０の前方基板面、後方基板面に、クロスニコルに配置された偏光板３３、３４が調光部３５を構成する。液晶素子２０はレンズ３６の焦点近傍に配置される。具体的には、液晶素子２０の電極パターン部分がレンズ３６の焦点位置に配置される。制御装置３７は、たとえば光源３０の発光と調光部３５における調光を制御する。
【０１１１】
光源３０は、たとえばアレイ状に配置された多数のＬＥＤ素子を含んで構成され、制御装置３７の制御により、白色光を出射する。光源３０を出射した白色光は一旦広がるが、光源３０を出射した光の光路上に配置されたセパレータ３１、リフレクタ３２で反射され、調光機能を有する調光部３５（液晶素子２０）に集光される。液晶素子２０には、液晶素子２０の法線方向（基板法線方向）に対したとえば３０°以上傾いた方向から光が入射する。
【０１１２】
制御装置３７は、液晶素子２０の上下電極間に電圧を印加し、画素ごとの透過率、たとえば透光／遮光を制御する。
【０１１３】
画素ごとに透光／遮光が制御された光は、調光部３５を出射し、再び広がりながらレンズ３６に入射し、レンズ３６によってたとえば部分的に遮光された配光が車両前方に投影される。
【０１１４】
図１４に、実施例による配光可変ヘッドランプの投影像の例（ハイビームを想定）を示す。中央付近でパターンが欠けて見える部分は調光部３５（液晶素子２０）のシャッター機能により遮光された領域である。それ以外の白っぽく見える部分は、液晶素子２０の透過光が投影された領域である。
【０１１５】
実施例による配光可変ヘッドランプの調光部３５は、実施例による液晶素子２０を用いて構成される。したがって、透過率の高い調光部３５とすることができる。また、車両前方には、白レベルの高い（黄色等への着色が抑制された）配光が投影される。透過率及び白レベルは、傾いた入射方向から液晶素子２０に入射する光についても高い。更に、コントラストの高い配光が実現される。実施例による配光可変ヘッドランプは、高品質の照明装置である。
【０１１６】
なお、図１に基本構成を示す配光可変ヘッドランプの液晶素子１２ａとして、実施例による液晶素子２０を使用することもできる。
【０１１７】
図１５は、前照灯システムの概略構成を示すブロック図である。前照灯システム２００は、左右それぞれの車両用前照灯１００、配光制御ユニット１０２、前方監視ユニット１０４等を備える。車両用前照灯１００は、多数のＬＥＤ素子がマトリクス状に配置されたＬＥＤ素子アレイを含む光源、前後基板面に偏光板を備える液晶素子、投影レンズ、及び、それらを収容する灯体を有する。
【０１１８】
車載カメラ１０８、レーダ１１０、車速センサ１１２等の各種センサが接続される前方監視ユニット１０４は、センサから取得した撮像データを画像処理し、前方車両（対向車、先行車）やその他の路上光輝物体、区画線（レーンマーク）等を検出し、それらの属性や位置等配光制御に必要なデータを算出する。算出されたデータは車内ＬＡＮ等を介して配光制御ユニット１０２や各種車載機器に発信される。
【０１１９】
車速センサ１１２、舵角センサ１１４、ＧＰＳナビゲーション１１６、ハイビーム／ロービームスイッチ１１８等が接続される配光制御ユニット１０２は、前方監視ユニット１０４から送出される路上光輝物体の属性（対向車、先行車、反射器、道路照明）、その位置（前方、側方）と車速に基づいて、走行場面に対応した配光パターンを決定する。また、配光パターンを実現するために必要な配光可変前照灯の制御内容（ＬＥＤ素子アレイの点消灯や液晶素子の透光／遮光パターン）を決定する。
【０１２０】
ドライバ１２０は、配光制御ユニット１０２から送られる制御内容（制御量）の情報を、ＬＥＤ素子アレイや液晶素子の動作に対応した命令に変換するとともにそれらを駆動する。
【０１２１】
車両用前照灯１００として、実施例による実施例による配光可変ヘッドランプを用いることができる。
【０１２２】
図１５に示す前照灯システムにおいて、実施例による配光可変ヘッドランプを用い、メカレスで、ＡＤＢ配光、ハイ／ロー切り替え等の配光制御を行うことができる。対向車への眩惑防止、運転者に対する安心・安全が提供され、たとえば夜間事故の低減が可能である。可動部がないので信頼性が高い。小型化も実現される。実施例による液晶素子を従来の灯体に挿入するだけで求められる配光を得ることが可能である。液晶素子のシャッター機能を利用するため、光源（ＬＥＤ素子）の点灯パターンを形成する必要はない。光源消灯（ＬＥＤ素子消灯）時に蛍光体が黄色く見えるという不具合も防止される。液晶素子の電極パターンを変更することで、所望の遮光パターン（配光パターン）を形成可能である。液晶素子は、画素分割数が増加しても駆動回路が複雑にならない。解像度の増大にともなうコストアップが少ない。ソフトを変更するだけで通行帯の切り替えも行うことができる。反射光学系は光学設計が複雑だが、液晶素子を用いる場合、光学設計が容易である。実施例による液晶素子を用い、たとえば白レベルの高い配光とすることができる。液晶素子の前方基板面、後方基板面に配置する偏光板で、出射光を直線偏光（路面に対し垂直な偏光状態（ｐ偏光））とし、水面等における表面反射を抑制し、たとえば雨天時の対向車への眩惑を防止することができる。
【０１２３】
以上、実施例等に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１２４】
たとえば実施例による配光可変ヘッドランプにおいては、液晶素子２０の前方、後方に、１枚ずつの偏光板３３、３４を配置したが、液晶素子２０の前方、後方には、少なくとも１枚ずつの偏光板を配置することができる。偏光板の代わりに偏光ビームスプリッタを用いてもよい。
【０１２５】
また、実施例による配光可変ヘッドランプにおいては、リフレクタ３２を用いた光学系を使用して液晶素子に集光したが、リフレクタ３２の代わりに、たとえばコリメートレンズ等を用いたレンズ光学系を用いて集光を行ってもよい。
【０１２６】
その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
たとえば車両用前照灯、フォグランプ、テープランプ、リアコンビランプ等に適用することができる。ＡＤＢ配光、ＡＦＳ配光、オートレベリング、ハイ／ロー切り替え等の機能を有する車両用照明装置に使用可能であり、特に、ハイ／ロー１灯式の前照灯ユニットに好適に利用することができる。更に、各種照明装置に用いることが可能である。
【符号の説明】
【０１２８】
１１  光源
１２  調光部
１２ａ  液晶素子
１２ｂ、１２ｃ  偏光板
１３  レンズ
１４  制御装置
２０  液晶素子
２１  上側基板
２１ａ  上側透明基板
２１ｂ  上側透明電極
２１ｃ  上側配向膜
２２  下側基板
２２ａ  下側透明基板
２２ｂ  下側透明電極
２２ｃ  下側配向膜
２３  液晶層
２４  シール部
３０  光源
３１  セパレータ
３２  リフレクタ
３３、３４  偏光板
３５  調光部
３６  レンズ
３７  制御装置
【図１】
2019128449.tif 000003
【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７−１】
2019128449.tif 000009
【図７−２】
2019128449.tif 000010
【図７−３】
2019128449.tif 000011
【図７−４】
2019128449.tif 000012
【図７−５】
2019128449.tif 000013
【図７−６】
2019128449.tif 000014
【図７−７】
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【図７−８】
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【図８】
2019128449.tif 000017
【図９】
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【図１０−１】
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【図１０−２】
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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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