CN116830029A - 光学元件 - Google Patents

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Abstract

提供能够减少莫尔条纹且良好地控制配光的光学元件。光学元件(10)包括层叠的至少两个液晶单元(110、120)，至少两个液晶单元各自包括：第一基板(111‑1、121‑1)，在第一方向上交替地配置有第一透明电极(112‑1、122‑1)和第二透明电极(112‑2、122‑2)；第二基板(111‑2、121‑2)，在与第一方向交叉的第二方向上交替地配置有第三透明电极(112‑3、122‑3)和第四透明电极；以及第一基板与第二基板之间的液晶层(113、123)，第二透明电极包括向第一方向屈曲的第一屈曲部，第四透明电极包括向所述第二方向屈曲的第二屈曲部。

Description

光学元件
技术领域
本发明的一实施方式涉及利用液晶的光学元件。
背景技术
以往，已知一种调整施加到液晶的电压来利用液晶的折射率变化的光学元件、所谓的液晶透镜。另外，正在推进使用光源和液晶透镜的照明装置的开发(例如，参照专利文献1、专利文献2、或专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-317879号公报
专利文献2：日本特开2010-230887号公报
专利文献3：日本特开2014-160277号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
但是，在将构成液晶透镜的液晶单元层叠的情况下，如果对液晶施加电压的电极的形状和配置相同，则光进行折射的方向的分布变得相同，其结果是，根据液晶单元的层叠方式，有时会产生光的干涉所致的莫尔条纹或者折射率的波长依赖性所致的着色。虽然也提出了在平行设置的直线形状的电极的情况下以电极间距离不同的方式形成电极的构成，但是如果电极间距离过大，则液晶单元的液晶变得难以取向，因此，光的扩散性能(即，光的配光)有可能下降。
本发明的一实施方式鉴于上述问题，其目的之一在于提供能够一面减少莫尔条纹一面良好地控制配光的光学元件。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的一实施方式所涉及的光学元件包括层叠的至少两个液晶单元，至少两个液晶单元各自包括：第一基板，在第一方向上交替地配置有第一透明电极和第二透明电极；第二基板，在与第一方向交叉的第二方向上交替地配置有第三透明电极和第四透明电极；以及第一基板与第二基板之间的液晶层，第二透明电极包括向第一方向屈曲的第一屈曲部，第四透明电极包括向所述第二方向屈曲的第二屈曲部。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的光学元件的示意性立体图。
图2A是本发明的一实施方式所涉及的光学元件的示意性剖视图。
图2B是本发明的一实施方式所涉及的光学元件的示意性剖视图。
图3A是示出在本发明的一实施方式所涉及的光学元件中液晶层的液晶的取向的示意性剖视图。
图3B是示出在本发明的一实施方式所涉及的光学元件中液晶层的液晶的取向的示意性剖视图。
图4A是示出在本发明的一实施方式所涉及的光学元件中施加了电压时液晶层的液晶分子的取向的示意性剖视图。
图4B是示出在本发明的一实施方式所涉及的光学元件中施加了电压时液晶层的液晶分子的取向的示意性剖视图。
图5A是说明本发明的一实施方式所涉及的光学元件对光的配光进行控制的示意性剖视图。
图5B是说明本发明的一实施方式所涉及的光学元件对光的配光进行控制的示意性剖视图。
图6是示出对本发明的一实施方式所涉及的光学元件中包含的各透明电极施加的电位的时序图。
图7是示出在本发明的一实施方式所涉及的光学元件的液晶单元中相对于d/p的正面相对亮度的图表。
图8是说明本发明的一实施方式所涉及的光学元件的第一液晶单元的第一透明电极和第二透明电极的形状和配置的示意图。
图9是说明本发明的一实施方式所涉及的光学元件的第一液晶单元的第一透明电极、第二透明电极、第三透明电极以及第四透明电极的形状和配置的示意图。
图10是说明本发明的一实施方式所涉及的光学元件的第一液晶单元的第一透明电极和第二透明电极的形状和配置的示意图。
图11是说明本发明的一实施方式所涉及的光学元件的第一液晶单元的第一透明电极和第二透明电极的形状和配置的示意图。
图12是说明本发明的一实施方式所涉及的光学元件的第一液晶单元的第一透明电极和第二透明电极的形状和配置的示意图。
图13是说明本发明的一实施方式所涉及的光学元件的第一液晶单元的第一透明电极和第二透明电极的形状和配置的示意图。
图14是说明本发明的一实施方式所涉及的光学元件的第一液晶单元的第一透明电极和第二透明电极与第二液晶单元的第一透明电极和第二透明电极的层叠中的配置的示意图。
具体实施方式
以下，在本发明的各实施方式中，参照附图等进行说明。不过，本发明可以在不脱离其技术思想的主旨的范围内以各种方式实施，并不被限定性地解释为以下例示的实施方式的记载内容。
为了使说明更清楚，附图与实际的方式相比，有时对各部的宽度、厚度、形状等进行示意性地表示，但仅是一个例子，图示的形状本身并不限定本发明的解释。另外，在附图中，对于说明书中与就已出现的图进行过说明的要素具有同样功能的要素，即使是在其他附图中，也对其标注相同的附图标记，有时省略重复的说明。
在对某一个膜进行加工而形成了多个结构体的情况下，各个结构体有时具有不同的功能、作用，另外，各个结构体的供其形成的基底有时不同。但是，这多个结构体源自在同一工序中作为同一层形成的膜，并具有相同的材料。因而，将这多个膜定义为存在于同一层的膜。
当表达在某结构体之上配置其他结构体的方式时，在仅表述为“上”的情况下，只要没有特别说明，则就包括与某结构体接触地在正上方配置其他结构体的情况和在某结构体的上方进一步隔着另外的结构体配置其他结构体的情况这两者。
＜第一实施方式＞
参照图1～图7对本发明的一实施方式所涉及的光学元件10进行说明。
[1.光学元件的构成]
图1是本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的示意性立体图。如图1所示，光学元件10包括第一液晶单元110、第二液晶单元120以及光学弹性树脂层130。光学弹性树脂层130设置在第一液晶单元110与第二液晶单元120之间。即，第一液晶单元110和第二液晶单元120以将光学弹性树脂层130夹在之间的方式在z轴方向上层叠。
光学弹性树脂层130能够将第一液晶单元110和第二液晶单元120粘接、固定。作为光学弹性树脂层130，能够使用光学弹性树脂、例如包括具有透光性的丙烯酸树脂的粘接材料。
图2A和图2B是本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的示意性剖视图。具体地说，图2A是沿着图1所示的A1-A2线切断后的zx面内的示意性剖视图，图2B是沿着图1所示的B1-B2线切断后的yz面内的示意性剖视图。需要说明的是，以下，有时会将x轴方向和y轴方向分别记载为第一方向和第二方向。
第一液晶单元110包括第一基板111-1、第二基板111-2、第一透明电极112-1、第二透明电极112-2、第三透明电极112-3、第四透明电极112-4、液晶层113、第一取向膜114-1、第二取向膜114-2以及密封材料115。第二液晶单元120包括第一基板121-1、第二基板121-2、第一透明电极122-1、第二透明电极122-2、第三透明电极122-3、第四透明电极122-4、液晶层123、第一取向膜124-1、第二取向膜124-2以及密封材料125。
在图1中，示出了包括两个液晶单元(第一液晶单元110和第二液晶单元120)的光学元件10，但光学元件10中包含的液晶单元的数量不限于两个。光学元件10只要包括至少两个液晶单元即可。另外，光学元件10无需多个液晶单元一定具有相同的结构并在相同的方向上层叠，但以下为了方便，假设第一液晶单元110和第二液晶单元120具有相同的结构并在相同的方向上层叠来进行说明。因此，以下，仅说明第一液晶单元110的构成，为了方便，有时会省略第二液晶单元120的构成的说明。
在第一基板111-1上设置有第一透明电极112-1和第二透明电极112-2。第一透明电极112-1和第二透明电极112-2各自在y轴方向上延伸，第一透明电极112-1和第二透明电极112-2在x轴方向上交替配置。换言之，第一透明电极112-1和第二透明电极112-2在第一基板111-1上形成为梳齿形状。另外，以覆盖第一透明电极112-1和第二透明电极112-2的方式在第一基板111-1上设置有第一取向膜114-1。
在第二基板111-2上设置有第三透明电极112-3和第四透明电极112-4。第三透明电极112-3和第四透明电极112-4各自在x轴方向上延伸，第三透明电极112-3和第四透明电极112-4在y轴方向上交替配置。换言之，第三透明电极112-3和第四透明电极112-4在第二基板111-2上形成为梳齿形状。另外，以覆盖第三透明电极112-3和第四透明电极112-4的方式在第二基板111-2上设置有第二取向膜114-2。
第一基板111-1与第二基板111-2配置成第一基板111-1上的第一透明电极112-1和第二透明电极112-2与第二基板111-2上的第三透明电极112-3和第四透明电极112-4相对。因而，第一透明电极112-1和第二透明电极112-2的延伸方向与第三透明电极112-3和第四透明电极112-4的延伸方向交叉。需要说明的是，第一透明电极112-1和第二透明电极112-2的延伸方向与第三透明电极112-3和第四透明电极112-4的延伸方向也可以正交。另外，在第一基板111-1和第二基板111-2各自的周边部配置有密封材料115。即，第一基板111-1与第二基板111-2经由密封材料115粘接。另外，在由第一基板111-1(更具体地说，第一取向膜114-1)、第二基板111-2(更具体地说，第二取向膜114-2)以及密封材料115包围的空间内封入液晶，形成液晶层113。需要说明的是，也可以在第一基板111-1或第二基板111-2上散布间隔物或者形成光间隔物(photospacer)，并将第一基板111-1与第二基板111-2贴合。在这种情况下，能够通过光间隔物来保持液晶层113的间隙。
作为各个第一基板111-1和第二基板111-2，例如使用玻璃基板、石英基板、或者蓝宝石基板等具有透光性的刚性基板。另外，作为各个第一基板111-1和第二基板111-2，例如也可以采用使用聚酰亚胺树脂基板、丙烯酸树脂基板、硅氧烷树脂基板、或者氟树脂基板等具有透光性的挠性基板的构成。
第一透明电极112-1、第二透明电极112-2、第三透明电极112-3以及第四透明电极112-4各自作为用于在液晶层113形成电场的电极发挥功能。作为各个第一透明电极112-1、第二透明电极112-2、第三透明电极112-3以及第四透明电极112-4，例如使用铟锡氧化物(ITO)或者铟锌氧化物(IZO)等透明导电材料。
液晶层113能够根据液晶分子的取向状态使透过的光折射或者使透过的光的偏振状态改变。作为液晶层113的液晶，例如能够使用向列型液晶等。液晶在本实施方式中采用了正型，但也可以是通过变更液晶分子的初始的取向方向等而采用负型的构成。另外，优选液晶包含有对液晶分子赋予扭转的手性剂。
第一取向膜114-1和第二取向膜114-2各自在规定的方向上排列液晶层113内的液晶分子。第一取向膜114-1和第二取向膜114-2各自例如能够使用聚酰亚胺树脂等。需要说明的是，第一取向膜114-1和第二取向膜114-2各自也可以通过摩擦法或光取向法等取向处理被赋予取向特性。摩擦法是向一个方向摩擦取向膜的表面的方法。另外，光取向法是对取向膜照射直线偏振光的紫外线的方法。
密封材料115将第一基板111-1与第二基板111-2粘接、固定。作为密封材料115，例如能够使用环氧树脂粘接材料或丙烯酸树脂粘接材料等。粘接材料可以是紫外线固化型，也可以是热固化型。
光学元件10通过包括至少两个液晶单元(第一液晶单元110和第二液晶单元120)，能够控制非偏振的光的配光。因此，无需在各基板的外侧表面设置例如设于液晶显示元件的表背面这样的一对偏振板。另外，在第一液晶单元110中，分别对第一透明电极112-1、第二透明电极112-2、第三透明电极112-3以及第四透明电极112-4施加不同的电压，从而能够控制液晶层113的液晶的取向。第二液晶单元120也是同样的。
[2.液晶的取向的控制]
参照图3A和图3B对液晶层113的液晶的取向进行详细说明。
图3A和图3B是示出本发明的一实施方式所涉及的光学元件10中液晶层113的液晶分子的取向的示意性剖视图。图3A和图3B分别与图2A和图2B所示的第一液晶单元110的剖视图的一部分对应。
如图3A和图3B所示，第一基板111-1与第二基板111-2以具有基板间距离d的方式相贴合。另外，第一基板111-1的第一取向膜114-1和第二基板111-2的第二取向膜114-2分别在x轴方向和y轴方向上被进行取向处理。因此，在液晶层113中，第一基板111-1侧的液晶分子在未对透明电极施加电压的状态下长轴沿着x轴方向取向(在图3A和图3B中，为了方便，使用箭头符号指示在纸面左右方向上取向的液晶分子的取向方向。)。即，第一基板111-1侧的液晶分子的取向方向与第一透明电极112-1和第二透明电极112-2的延伸方向正交。另外，第二基板111-2侧的液晶分子在未对透明电极施加电压的状态下，长轴沿着y轴方向取向(在图3A和图3B中，为了方便，使用圆圈中带有叉号的符号指示在纸面法线方向上取向的液晶分子的取向方向。)。即，第二基板111-2侧的液晶分子的取向方向与第三透明电极112-3和第四透明电极112-4的延伸方向正交。因而，液晶层113的液晶分子以随着在z轴方向上从第一基板111-1朝向第二基板111-2而扭转90度的状态取向。更具体地说，在图4A中，第一基板111-1侧的液晶分子以沿着第一取向膜114-1的取向方向使长轴朝向x轴方向(纸面左右方向)的状态取向。另外，第二基板111-2侧的液晶分子以沿着第二取向膜114-2的取向方向使长轴朝向y轴方向(纸面法线方向)的状态取向。另外，位于它们之间的液晶分子随着从第一基板111-1朝向第二基板111-2而使长轴的朝向逐渐从x轴方向变化为y轴方向。
接着，参照图4A和图4B对施加了电压时液晶层113的液晶的取向进行详细说明。
图4A和图4B是示出在本发明的一实施方式所涉及的光学元件10中施加了电压时液晶层113的液晶分子的取向的示意性剖视图。另外，在图4A和图4B中，与图3A和图3B同样地使用箭头或者圆圈中带有叉号的符号图示出第一取向膜114-1和第二取向膜114-2的取向方向。
在图4A和图4B中，对第一透明电极112-1和第三透明电极112-3施加了低(Low)电位，对第二透明电极112-2和第四透明电极112-4施加了高(High)电位(在图4A和图4B中，为了方便，分别使用“-”和“+”的符号图示出低(Low)电位和高(High)电位。)。即，在第一透明电极112-1与第二透明电极112-2之间和第三透明电极112-3与第四透明电极112-4之间产生了电位差。在这种情况下，第一基板111-1侧的液晶分子按照在第一透明电极112-1与第二透明电极112-2之间产生的电场(电位分布)进行取向。即，第一基板111-1侧的液晶分子的长轴沿着从第一透明电极112-1朝向第二透明电极112-2的方向进行取向。同样地，第二基板111-2侧的液晶分子沿着从第三透明电极112-3朝向第四透明电极112-4的方向进行取向。需要说明的是，以下，有时会将在同一基板上相邻的透明电极间产生的电场称为横向电场。
进而，对液晶分子的取向进行详细说明。第一基板111-1侧的液晶分子在无电场状态下在x轴方向上进行取向，但该液晶分子的取向与第一透明电极112-1与第二透明电极112-2之间的横向电场的朝向相同。因此，俯视观察时位于第一透明电极112-1与第二透明电极112-2之间的大致中央的液晶分子即使在该横向电场的作用下取向也几乎不变。另外，比中央离第一透明电极112-1或第二透明电极112-2更近的液晶分子与横向电场对应地在z轴方向上具有倾斜度(tilt)地进行取向。因此，如图4A所示，由于第一透明电极112-1与第二透明电极112-2之间的横向电场的影响，第一基板111-1侧的液晶分子整体上在每个相邻的透明电极之间从第一基板111-1来看时呈从第一透明电极112-1朝向第二透明电极112-2的凸起的圆弧状进行取向。同样地，第二基板111-2侧的液晶分子在y轴方向上进行取向，但该液晶分子的取向与第三透明电极112-3与第四透明电极112-4之间的横向电场的朝向相同。因此，位于第三透明电极112-3与第四透明电极112-4之间的大致中央的液晶分子即使在该横向电场的作用下取向也几乎不变。另外，比中央离第三透明电极112-3或第四透明电极112-4更近的液晶分子在z轴方向上具有倾斜度(tilt)地进行取向。因此，如图4B所示，由于第三透明电极112-3与第四透明电极112-4之间的横向电场的影响，第二基板111-2侧的液晶分子整体上在每个相邻的透明电极之间从第二基板111-2来看时呈从第三透明电极112-3朝向第四透明电极112-4的凸起的圆弧状进行取向。因而，射入液晶层113的光按照第一基板111-1侧或第二基板111-2侧的呈凸起的圆弧状取向的液晶分子的折射率分布而被扩散。
第一基板111-1和第二基板111-2具有充分分开的基板间距离d，因此，第一基板111-1的第一透明电极112-1与第二透明电极112-2之间的横向电场不会对第二基板111-2侧的液晶分子的取向带来影响，或者影响小到可以忽略。同样地，第二基板111-2的第三透明电极112-3与第四透明电极112-4之间的横向电场不会对第一基板111-1侧的液晶分子的取向带来影响，或者影响小到可以忽略。
需要说明的是，在本说明书中，第一基板111-1侧的液晶层113(或液晶分子)是指从第一基板111-1的表面到d/2为止的液晶层(或液晶分子)。同样地，第二基板111-2侧的液晶层113(或液晶分子)是指从第二基板111-2的表面到d/2为止的液晶层(或液晶分子)。
在第一液晶单元110中，通过控制分别对第一透明电极112-1、第二透明电极112-2、第三透明电极112-3以及第四透明电极施加的电压，能够改变液晶层113的液晶分子的取向。随着液晶分子的取向的变化，液晶层113的折射率分布发生变化。因此，第一液晶单元110能够将透过的光扩散。光学元件10能够利用第一液晶单元110的液晶层113和第二液晶单元120的液晶层123的折射率分布的变化来控制透过光学元件10的光的配光。
[3.光学元件对配光的控制]
参照图5A和图5B详细说明光学元件10对光的配光的控制。
图5A和图5B是说明本发明的一实施方式所涉及的光学元件10对光的配光的控制的示意性剖视图。图5A和图5B所示的光学元件10与图2A所示的第一液晶单元110和第二液晶单元120的剖视图的一部分对应。在图5A所示的光学元件10中，没有对任何透明电极施加电位。另外，在图5B所示的光学元件10中，对第一液晶单元110的第一透明电极112-1和第三透明电极112-3施加了低电位，对第二透明电极112-2和第四透明电极112-4施加了高电位。同样地，对第二液晶单元120的第一透明电极122-1和第三透明电极122-3施加了低电位，对第二透明电极122-2和第四透明电极122-4施加了高电位。需要说明的是，在图7B中，为了方便，分别使用“-”和“+”的符号图示出低电位和高电位。
在图5A和图5B所示的光学元件10中，第一液晶单元110的第一取向膜114-1和第二液晶单元120的第一取向膜124-1在x轴方向上进行了取向处理。另一方面，第一液晶单元110的第二取向膜114-2和第二液晶单元120的第二取向膜124-2在y轴方向上进行了取向处理。因而，在第一液晶单元110中，第一取向膜114-1的取向方向是x轴方向，第二取向膜114-2的取向方向是y轴方向。同样地，在第二液晶单元120中，第一取向膜124-1的取向方向是x轴方向，第二取向膜124-2的取向方向是y轴方向。
在图5A和图5B中，光从与第一液晶单元110的第一基板111-1垂直的方向射入，并从第二液晶单元120的第二基板121-2射出。射入第一液晶单元110的第一基板111-1的光具有x轴方向的偏振(P偏振成分)和y轴方向的偏振(S偏振成分)。因此，以下为了方便，将从光源发出的光中的x轴方向的偏振成分设为第一偏振成分310，另外，将y轴方向的偏振成分设为第二偏振成分320来说明这些偏振成分透过图5B的光学元件10的过程。
第一偏振成分310和第二偏振成分320分别与从光源射出的光的P偏振成分和S偏振成分对应(参照图5B中的(1))。需要说明的是，在图5A和图5B中，P偏振成分使用箭头(指示纸面水平方向的箭头)图示，S偏振成分使用圆圈中带有叉号的符号(指示纸面法线方向的箭头)图示。
第一液晶单元110的第一基板111-1侧的液晶层113的液晶分子其长轴沿着x轴方向进行了取向，因此如图5B所示，当在第一透明电极112-1与第二透明电极112-2之间产生横向电场时，该液晶分子在x轴方向上具有折射率分布。另外，第一液晶单元110的第二基板111-2侧的液晶层113的液晶分子其长轴沿着y轴方向进行了取向，因此当在第三透明电极112-3与第四透明电极112-4之间产生横向电场时，该液晶分子在y轴方向上具有折射率分布。
因此，射入光学元件10(更具体地说，第一液晶单元110)的第一偏振成分310在射入第一基板111-1后，随着去往第二基板111-2，其偏振成分按照液晶取向的扭转变化为S偏振成分(参照图5B中的(2)～(4))。更具体地说，第一偏振成分310在第一基板111-1侧于x轴方向上具有偏振轴，但在液晶层113的厚度方向上通过的过程中其偏振轴逐渐发生变化，成为在第二基板111-2侧于y轴方向上具有偏振轴，之后，从第二基板111-2侧射出(参照图5B中的(5))。在此，如图5B所示，当在第一透明电极112-1与第二透明电极112-2之间产生横向电场时，由于该横向电场的影响，液晶分子的取向状态如图4A那样变化，折射率分布发生变化。另外，第一偏振成分310在第一基板111-1侧其偏振轴与该第一基板111-1侧的液晶层113的液晶分子的取向方向平行，因此根据该液晶分子的折射率分布的变化而在x轴方向上扩散。另外，第一偏振成分310由于在液晶层113内其偏振轴从x轴方向变化为y轴方向，从而在第二基板111-2侧，其偏振轴与该第二基板111-2侧的液晶层113的液晶分子的取向方向平行。在此，如图5B所示，当在第三透明电极112-3与第四透明电极112-4之间产生横向电场时，由于该横向电场的影响，液晶分子的取向状态如图4B那样变化，折射率分布发生变化。因此，第一偏振成分310根据该液晶分子的折射率分布的变化而在y轴方向上扩散。
另外，如图5B所示，在射入光学元件10(更具体地说，第一液晶单元110)之前为S偏振成分的第二偏振成分320在射入第一基板111-1后，随着去往第二基板111-2，其偏振成分按照液晶取向的扭转而变化为P偏振成分(参照图5B中的(2)～(4))。更具体地说，第二偏振成分320在第一基板111-1侧于y轴方向上具有偏振轴，但在液晶层113的厚度方向上通过的过程中其偏振轴逐渐变化，成为在第二基板111-2侧于x轴方向上具有偏振轴，之后，从第二基板111-2侧射出(参照图5B中的(5))。在此，即使在第一透明电极112-1与第二透明电极112-2之间产生横向电场，第二偏振成分320也是在第一基板111-1侧其偏振轴与该第一基板111-1侧的液晶层113的液晶分子的取向方向正交，因此不受该液晶分子的折射率分布的影响，原样未扩散地通过。另外，第二偏振成分320由于在液晶层113内其偏振轴从y轴方向变化为x轴方向，从而在第二基板111-2侧其偏振轴也与该第二基板111-2侧的液晶分子的取向方向正交，因此不受该液晶分子的折射率分布的影响，原样未扩散地通过。
即，射入光学元件10之前为S偏振成分的第二偏振成分320虽然在第一液晶单元110内通过的过程中其偏振轴从y轴方向变化为x轴方向而成为P偏振成分，但是不会产生如第一偏振成分310那样的扩散。
第二液晶单元120的液晶层123的液晶分子也具有与第一液晶单元110的液晶层113的液晶分子同样的折射率分布。因此，在第二液晶单元120内，基本上也产生与第一液晶单元110内同样的现象。另一方面，第一偏振成分310和第二偏振成分320随着在第一液晶单元110内通过，其偏振轴调换，因此受到液晶层113的液晶分子的折射率分布的影响的偏振成分也被调换。即，如图5B所示，即使在第二液晶单元120的第一透明电极122-1与第二透明电极122-2之间和第三透明电极122-3与第四透明电极112-4之间产生横向电场，在第二液晶单元120内通过的第一偏振成分310其偏振轴从y轴方向再次变化为x轴方向(参照图5B中的(6)～(8))，但也不会产生扩散。另一方面，在第二液晶单元120内通过的第二偏振成分320其偏振轴从x轴方向再次变化为y轴方向(参照图5B中的(6)～(8))且受到液晶层123的液晶分子的折射率分布的影响而扩散。
由上可知，在光学元件10中，通过使两个液晶单元(第一液晶单元110和第二液晶单元120)层叠而使射入光学元件10的光的偏振方向变化两次，其结果是，能够使射入前和射入后的偏振方向不变(参照图5B中的(1)和(9))。另一方面，该光学元件10能够改变液晶单元的液晶层的液晶分子所具有的折射率分布，能够使透过的光折射。更具体地说，第一液晶单元110使第一偏振成分310(P偏振成分)的光向x轴方向、y轴方向、或x轴和y轴双向扩散，第二液晶单元120使第二偏振成分320(S偏振成分)的光向x轴方向、y轴方向、或x轴和y轴双向扩散。因而，在对于无偏振的光不改变光的偏振状态地使光扩散的情况下，优选光学元件10的层叠数是偶数。
另外，上面主要使用图5B说明了各个偏振成分在通过光学元件10的过程中扩散以及偏振轴发生变化的过程。图5A的光学元件10是不对各透明电极施加电位的状态(在相邻的透明电极间没有电位差的状态)，除了不使偏振成分扩散这一点以外，与图5B的光学元件同样地使偏振成分的偏振轴发生变化。为了避免说明的重复，关于通过图5A的光学元件的偏振成分的说明，标注与图5B的(1)～(9)相同的附图标记，并省略其说明。
需要说明的是，如图5A和图5B所示，在第一液晶单元110与第二液晶单元120之间设置有光学弹性树脂层130。光也在第一液晶单元110的第二基板111-2与光学弹性树脂层130的界面或者第二液晶单元120的第一基板121-1与光学弹性树脂层130的界面折射。因此，光学弹性树脂层130的光学弹性树脂的折射率优选接近于第一液晶单元110的第二基板111-2和第二液晶单元120的第一基板121-1的折射率。另外，光学元件10配置在离光源近的位置，由于来自光源的热，温度有时会上升。在这种情况下，为了能够缓和光学弹性树脂层130的光学弹性树脂的热膨胀的影响，光学弹性树脂层130的厚度优选比第一液晶单元110的第一基板111-1与第二基板111-2之间或者第二液晶单元120的第一基板121-1与第二基板121-2之间的基板间距离d大。
光学元件10能够通过对各透明电极施加的电位来控制透过的光的配光。即，光学元件10能够形成规定的配光图案。在此，作为一个例子，参照图6对使用具有两个液晶单元(第一液晶单元110和第二液晶单元120)的光学元件10形成在x轴方向上扩展的配光图案进行说明。
图6是示出对本发明的一实施方式所涉及的光学元件10中包含的各透明电极施加的电位的时序图。需要说明的是，图6所记载的电位的附图标记(V11等)如表1所示。
[表1]
另外，以下为了方便，将对各透明电极施加的电位设为第一电位(变动电位、例如低电位为0V和高电位为30V)、相位与第一电位反相的第二电位(变动电位、例如低电位为0V和高电位为30V)以及第三电位(中间电位、例如15V)进行说明。第三电位是低电位与高电位之间的电位，可以是固定电位，也可以是变动电位。需要说明的是，电压的值不限于图6所记载的0V、15V以及30V。
在第一液晶单元110中，对第一透明电极112-1和第二透明电极112-2分别施加第一电位和第二电位。另外，对第三透明电极112-3和第四透明电极112-4各自施加第三电位。对第一透明电极112-1施加的第一电位与对第二透明电极112-2施加的第二电位的相位反相。因此，在第一透明电极112-1与第二透明电极112-2之间产生电位差(例如，+30V或-30V)。相对于此，第二基板111-2侧的第三透明电极112-3与第四透明电极112-4之间成为无电位状态。另外，第二基板111-2侧的第三透明电极112-3和第四透明电极112-4无论在哪种状态下都与第一基板111-1侧的第一透明电极112-1之间或者与第二透明电极112-2之间产生+15V或-15V，在以绝对值来看的情况下，与第一基板111-1侧的一方的透明电极之间和与另一方的透明电极之间的电位差没有偏颇。
由此，第一基板111-1侧的液晶分子按照第一透明电极112-1与第二透明电极112-2之间的电位差改变取向状态(参照图4A和图4B等)。另一方面，由于在第三透明电极112-3与第四透明电极112-4之间未产生电位差，另外，第一基板111-1与第二基板111-2以不受第一基板111-1侧的电位的影响的程度充分地分离，因此第二基板111-2侧的液晶分子不使取向方向从初始取向方向发生变化。另外，对第三透明电极112-3和第四透明电极112-4施加的第三电位是第一电位与第二电位之间的中间电位，因此即使对第一透明电极112-1和第二透明电极112-2交替地施加低电位和高电位也不会蓄积电容，第二基板111-2侧的液晶分子的取向状态不会发生变化。
在第二液晶单元120中，对第一透明电极122-1和第二透明电极122-2分别施加第一电位和第二电位。另外，对第三透明电极122-3和第四透明电极122-4各自施加第三电位。对第一透明电极122-1施加的第一电位和对第二透明电极122-2施加的第二电位的相位反相。因此，在第一透明电极122-1与第二透明电极122-2之间产生电位差(例如，+30V或-30V)。相对于此，第二基板121-2侧的第三透明电极122-3与第四透明电极122-4之间成为无电位状态。另外，第二基板121-2侧的第三透明电极122-3和第四透明电极122-4无论在哪种状态下都与第一基板121-1侧的第一透明电极122-1之间或者与第二透明电极122-2之间产生+15V或-15V，在以绝对值来看的情况下，与第一基板121-1侧的一方的透明电极之间和与另一方的透明电极之间的电位差没有偏颇。
由此，第一基板121-1侧的液晶分子按照第一透明电极122-1与第二透明电极122-2之间的电位差改变取向状态(参照图4A和图4B等)。另一方面，由于在第三透明电极122-3与第四透明电极122-4之间未产生电位差，另外，第一基板121-1与第二基板121-2以不受第一基板121-1侧的电位的影响的程度充分地分离，因此第二基板121-2侧的液晶分子不使取向方向从初始取向方向发生变化。另外，对第三透明电极122-3和第四透明电极122-4施加的第三电位是第一电位与第二电位之间的中间电位，因此即使对第一透明电极122-1和第二透明电极122-2交替地施加低电位和高电位也不会蓄积电容，第二基板121-2侧的液晶分子的取向状态不会发生变化。
另外，如图6所示，第一液晶单元110的第一透明电极112-1和第二透明电极112-2的电位变动分别与第二液晶单元120的第一透明电极122-1和第二透明电极122-2的电位变动同步。
在对各透明电极施加了上述这样的电位的情况下，第一液晶单元110的第一基板111-1侧的液晶层113的液晶分子能够使具有x轴方向的偏振的光向x轴方向折射。因此，第一液晶单元110能够将具有x轴方向的偏振的光向x轴方向扩散。
另外，第二液晶单元120的第一基板121-1侧的液晶层123的液晶分子也使具有x轴方向的偏振的光向x轴方向折射。因此，第二液晶单元120也将具有x轴方向的偏振的光向x轴方向扩散。
即，当各透明电极的电位为图6所示的电位时，在光学元件10中，如果从第一液晶单元110的第一基板111-1侧射入光(如图5A和图5B所示，意味着从第一液晶单元110的下方侧朝向第一基板111-1照射光。)，则在通过第一液晶单元110的过程中，具有x轴方向的偏振轴的第一偏振成分310边在第一基板111-1侧向x轴方向扩散，边使偏振轴向y轴方向变化。另一方面，具有y轴方向的偏振的第二偏振成分320不发生扩散地使偏振轴从y轴方向变化为x轴方向。然后，这些偏振成分就这样地射入第二液晶单元120。在第一液晶单元110内不发生扩散地使偏振轴从y轴方向变化为x轴方向的第二偏振成分320在通过第二液晶单元120的过程中向x轴方向扩散，之后，使偏振轴向y轴方向变化。另一方面，在第一液晶单元110内边扩散边使偏振轴从x轴方向变化为y轴方向的第一偏振成分310不发生扩散地使偏振轴从y轴方向变化为x轴方向。这样，射入光学元件10的光在通过第一液晶单元110或第二液晶单元120的过程中均向x轴方向扩散。因而，透过光学元件10的光能够形成向x轴方向扩展的配光图案。
指示光的配光的分布的配光角能够通过施加于透明电极的电压的大小来进行控制。例如，当提高了对透明电极施加的电压时，配光角变大，光被进一步扩散。另外，配光角例如也能够通过基板间距离d或相邻的透明电极间的节距p来进行控制。
[4.基板间距离与节距的相关关系]
参照图7对基板间距离d与节距p的相关关系进行详细说明。
图7是示出在本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的液晶单元中相对于d/p的正面相对亮度(0度时的相对亮度(辉度))的图表。如图3A～图4B所示，基板间距离d是第一液晶单元110的第一基板111-1与第二基板111-2之间的距离(或者第二液晶单元120的第一基板121-1与第二基板121-2之间的距离)。另外，节距p是第一基板111-1(或第一基板121-1)或者第二基板111-2(或第二基板121-2)上相邻的两个透明电极的中心间距离。另外，正面相对亮度是在从第一基板111-1(或第一基板121-1)射入并从第二基板111-2(或第二基板121-2)射出的光中从第二基板111-2的垂直方向(0度)射出的光的亮度。图7所示的图表将没有光学元件10时(只有光源时)的光的亮度标准化为1。因而，图7所示的图表的y轴也能够说成是将没有光学元件10时的亮度设为1的情况下的相对亮度比。
需要说明的是，获取到图7所示的图表的数据的液晶单元在第一基板111-1上形成有第一透明电极112-1和第二透明电极112-2，但在第二基板111-2上没有形成第三透明电极112-3和第四透明电极112-4。另外，当测定亮度时，对第一透明电极112-1施加了低电位(0V)，对第二透明电极112-2施加了高电位(30V)。
如图7所示，当d/p变大时，正面相对亮度下降，但在d/p＜1与d/p≥1之间，正面相对亮度的下降比例大不相同。在d/p＜1的情况下，虽然正面相对亮度随着接近于d/p＝1而大幅下降，但是正面亮度比测定出0.2～0.4左右的正面亮度。这虽然表明随着液晶单元对光的扩散而产生的亮度下降，但也表明该扩散还不充分。相对于此，在d/p≥1的情况下，正面相对亮度成为0.1以下，之后，即使增大d/p，正面相对亮度也稳定。这表明在d/p≥1的情况下液晶单元对光的扩散是充分的。即，在d/p≥1的情况下，能得到优异的光扩散。因而，在光学元件10中，优选基板间距离d和节距p满足d/p≥1，进一步优选满足d/p≥2。
另外，透明电极材料的折射率高，有时会对液晶单元的透射率带来影响。因此，优选透明电极的宽度小。即，相邻的两个透明电极间的电极间距离b优选是透明电极的宽度a以下。例如，如果用与节距p的关系来表示电极间距离b，则优选满足p/2≤b。
如以上所说明的，本实施方式所涉及的光学元件10通过控制对各透明电极施加的电压，能够控制透过光学元件10的光的配光。不过，在各透明电极单纯以直线状延伸的情况下，会产生光的干涉所致的莫尔条纹或折射率的波长依赖性所致的着色。因此，本实施方式所涉及的光学元件10具有能够减少莫尔条纹或着色的透明电极的形状和配置。
[5.透明电极的形状和配置]
图8是说明本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的第一液晶单元110的第一透明电极112-1和第二透明电极112-2的形状和配置的示意图。
如图8所示，第一液晶单元110的第一基板111-1上的第一透明电极112-1和第二透明电极112-2在x轴方向上交替配置，第一透明电极112-1和第二透明电极112-2各自以在y轴方向上延伸的方式而设置。第一透明电极112-1在y轴方向上设置为直线形状。相对于此，第二透明电极112-2设置为具有向x轴方向屈曲的第一屈曲部116-1的く字形状。即，第二透明电极112-2包括相对于第一透明电极112-1的延伸方向(y轴方向)具有规定角度的直线部以及连接直线部的第一屈曲部116-1。需要说明的是，规定的角度为0度以上且4度以下，非常小。因此，第一透明电极112-1的侧缘相对于第一取向膜114-1的取向方向(y轴方向)垂直，另一方面，第二透明电极112-2的侧缘相对于第一取向膜114-1的取向方向倾斜上述规定角度。另外，在相对于y轴方向具有角度而设置的第二透明电极112-2的直线部的宽度(长边间的距离)为a1的情况下，虽然第二透明电极112-2的x轴方向的长度比a1稍大，但是x轴方向上的直线部的长度可以视为a1。因而，以下为了方便，设x轴方向上的第二透明电极112-2的长度为a1来进行说明。
另外，以下，电极的延伸方向是指与直线地延伸的电极的延伸方向平行的方向，更具体地说，在第一基板111-1侧表示y轴方向，在第二基板111-2侧表示x轴方向。
与第一透明电极112-1相邻的两个第二透明电极112-2以第一透明电极112-1的延伸方向为轴线对称地设置。因此，如图8所示，左侧的第二透明电极112-2和中间的第二透明电极112-2在从中间的第一透明电极112-1来看的情况下相互的第一屈曲部116-1位于最远的位置。另外，中间的第二透明电极112-2和右侧的第二透明电极112-2在从右侧的第一透明电极112-1来看的情况下相互的第一屈曲部116-1位于最近的位置。在图8所示的透明电极的形状和配置中，第一透明电极112-1与第二透明电极112-2的节距和第一透明电极112-1与第二透明电极之间的电极间距离在y轴方向上逐渐变化，并且由于第二透明电极112-2相对于y轴方向倾斜而形成在相邻的第一透明电极112-1与第二透明电极112-2之间的电场也在y轴方向上微妙地变化。因此，能够降低光的干涉所致的莫尔条纹和波长依赖性所致的着色。
第一透明电极112-1和第二透明电极112-2在第一屈曲部116-1处具有第一最大节距p1和第一最大电极间距离b1。即，满足p1＝a1+b1。如上所述，光的取向、即配光角也能够通过基板间距离d和节距p来控制。在图8所示的透明电极的形状和配置中，优选满足d/p1≥1，进一步优选满足d/p1≥2。另外，在第一最大节距p1与第一最大电极间距离b1的关系中，优选满足p1/2≤b1。通过满足这些条件，第一液晶单元110能够控制对第一透明电极112-1和第二透明电极112-2施加的电压，使透过的光充分地扩散。
需要说明的是，在图8中，第一屈曲部116-1是在第二透明电极112-2的长度方向(y轴方向)上仅设置于1处的构成，但也能采用该第一屈曲部116-1在长度方向上设置多个的构成。
图9是说明本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的第一液晶单元110的第一透明电极112-1、第二透明电极112-2、第三透明电极112-3以及第四透明电极的形状和配置的示意图。
第一液晶单元110的第二基板111-2上的第三透明电极112-3和第四透明电极112-4具有与旋转90度后的第一透明电极112-1和第二透明电极112-2同样的形状和配置。即，第三透明电极112-3和第四透明电极112-4在y轴方向上交替地配置，第三透明电极112-3和第四透明电极112-4各自以在x轴方向上延伸的方式而设置。第三透明电极112-3在x轴方向上设置为直线形状。相对于此，第四透明电极112-4设置为具有向y轴方向屈曲的第二屈曲部116-2的く字形状。另外，与第三透明电极112-3相邻的两个第四透明电极112-4以第三透明电极112-3的延伸方向为轴线对称地设置。因此，在本实施方式所涉及的光学元件10中，也是各透明电极中的节距和电极间距离发生变化，因此能够减少莫尔条纹和着色的发生。
第三透明电极112-3和第四透明电极112-4在第二屈曲部116-2处具有第二最大节距p2和第二最大电极间距离b2。第三透明电极112-3和第四透明电极112-4各自的宽度是a2，满足p2＝a2+b2。在图9所示的透明电极的形状和配置中，也优选满足d/p2≥1，进一步优选满足d/p2≥2。另外，在第二最大节距p2与第二最大电极间距离b2的关系中，优选满足p2/2≤b2。通过满足这些条件，第一液晶单元110能够控制对第三透明电极112-3和第四透明电极112-4施加的电压，使透过的光充分地扩散。
如以上所说明的，本实施方式所涉及的光学元件10能够控制对各透明电极施加的电压并控制透过的光的配光。另外，在本实施方式所涉及的光学元件10中，由于各透明电极中的节距和电极间距离发生变化，因此能够减少莫尔条纹和着色。
＜第二实施方式＞
参照图10对与第一实施方式中说明过的第一透明电极112-1和第二透明电极112-2的形状和配置不同的第一透明电极112A-1和第二透明电极112A-2的形状和配置进行说明。
图10是说明本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的第一液晶单元110的第一透明电极112A-1和第二透明电极112A-2的形状和配置的示意图。需要说明的是，以下，当第一透明电极112A-1和第二透明电极112A-2的构成与第一实施方式中说明过的第一透明电极112-1和第二透明电极112-2的构成相同时，有时会省略其说明。
如图10所示，第一透明电极112A-1和第二透明电极112A-2在x轴方向上交替配置，第一透明电极112A-1和第二透明电极112A-2各自以在y轴方向上延伸的方式而设置。第一透明电极112A-1在y轴方向上设置为直线形状。相对于此，第二透明电极112A-2设置为在x轴方向上具有屈曲的曲线形状。即，第二透明电极112A-2包括相对于第一透明电极112A-1的延伸方向(y轴方向)弯曲的曲线部以及x轴方向上的曲线部的朝向变化的第一顶部116A-1。需要说明的是，与第一透明电极112A-1相邻的两个第二透明电极112A-2以第一透明电极112A-1的延伸方向为轴线对称地设置。因此，第一透明电极112A-1的侧缘相对于第一取向膜114-1的取向方向(y轴方向)垂直，另一方面，第二透明电极112-2的侧缘相对于第一取向膜114-1的取向方向弯曲。
第一透明电极112A-1和第二透明电极112A-2在第一顶部116A-1处具有第一最大节距p1和第一最大电极间距离b1。第一透明电极112A-1和第二透明电极112A-2各自的宽度是a1，满足p1＝a1+b2。在图10所示的透明电极的形状和配置中，也优选满足d/p1≥1，进一步优选满足d/p1≥2。另外，在第一最大节距p1与第一最大电极间距离b1的关系中，优选满足p1/2≤b1。通过满足这些条件，第一液晶单元110能够控制对第一透明电极112A-1和第二透明电极112A-2施加的电压，使透过的光充分地扩散。
如以上所说明的，本实施方式所涉及的光学元件10能够控制对各透明电极施加的电压并控制透过的光的配光。另外，在本实施方式所涉及的光学元件10中，各透明电极中的节距和电极间距离在y轴方向上逐渐变化，并且由于第二透明电极112-2相对于y轴方向弯曲而形成在相邻的第一透明电极112-1与第二透明电极112-2之间的电场也在y轴方向上微妙地变化。因此，能够减少莫尔条纹和着色的发生。
＜第三实施方式＞
参照图11对与第一实施方式和第二实施方式中说明过的透明电极的形状和配置不同的第一透明电极112B-1和第二透明电极112B-2的形状和配置进行说明。
图11是说明本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的第一液晶单元110的第一透明电极112B-1和第二透明电极112B-2的形状和配置的示意图。需要说明的是，以下，当第一透明电极112B-1和第二透明电极112B-2的构成与第一实施方式中说明过的第一透明电极112-1和第二透明电极112-2的构成相同时，有时会省略其说明。
如图11所示，第一透明电极112B-1和第二透明电极112B-2在x轴方向上交替地配置，第一透明电极112B-1和第二透明电极112B-2各自以在y轴方向上延伸的方式而设置。第一透明电极112B-1在y轴方向上设置为直线形状。相对于此，第二透明电极112B-2设置为具有向x轴方向屈曲的第一屈曲部116B-1的く字形状。因此，在本实施方式所涉及的光学元件10中，也是各透明电极中的节距和电极间距离发生变化，因此能够减少莫尔条纹和着色的发生。
另外，在图11所示的透明电极的形状和配置中，与第一透明电极112B-1相邻的两个第二透明电极112B-2以第一透明电极112B-1的延伸方向为轴非对称地设置。具体地说，与第一透明电极112B-1相邻的两个第二透明电极112B-2各自的第一屈曲部116B-1设置在不同的位置。因此，能够降低透明电极的配置的对称性，因此，能够进一步减少莫尔条纹或着色的发生。
第一透明电极112B-1和第二透明电极112B-2在第一屈曲部116B-1处具有第一最大节距p1和第一最大电极间距离b1。第一透明电极112B-1和第二透明电极112B-2各自的宽度是a1，满足p1＝a1+b2。在图11所示的透明电极的形状和配置中，也优选满足d/p1≥1，进一步优选满足d/p1≥2。另外，在第一最大节距p1与第一最大电极间距离b1的关系中，优选满足p1/2≤b1。通过满足这些条件，本实施方式所涉及的光学元件10的第一液晶单元110能够控制对第一透明电极112B-1和第二透明电极112B-2施加的电压，使透过的光充分地扩散。
如以上所说明的，本实施方式所涉及的光学元件10能够控制对各透明电极施加的电压并控制透过的光的配光。另外，在本实施方式所涉及的光学元件10中，由于各透明电极中的节距和电极间距离发生变化，因此能够减少莫尔条纹和着色的发生。
＜第四实施方式＞
参照图12对与第一实施方式～第三实施方式中说明过的透明电极的形状和配置不同的第一透明电极112C-1和第二透明电极112C-2的形状和配置进行说明。
图12是说明本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的第一液晶单元110的第一透明电极112C-1和第二透明电极112C-2的形状和配置的示意图。需要说明的是，以下，当第一透明电极112C-1和第二透明电极112C-2的构成与第一实施方式中说明过的第一透明电极112-1和第二透明电极112-2的构成相同时，有时会省略其说明。
如图12所示，第一透明电极112C-1和第二透明电极112C-2在x轴方向上交替地配置，第一透明电极112C-1和第二透明电极112C-2各自以在y轴方向上延伸的方式而设置。第一透明电极112C-1在y轴方向上设置为直线形状。相对于此，第二透明电极112C-2设置为包括向x轴方向屈曲的多个第一屈曲部116C-1的之字形形状。因此，在本实施方式所涉及的光学元件10中，也是各透明电极中的节距和电极间距离发生变化，因此能够减少莫尔条纹和着色的发生。
另外，在图12所示的透明电极的形状和配置中，与第一透明电极112C-1相邻的两个第二透明电极112C-2以第一透明电极112C-1的延伸方向为轴非对称地设置。具体地说，与第一透明电极112C-1相邻的两个第二透明电极112C-2各自具有的第一屈曲部116C-1的数量不同。因此，能够降低透明电极的配置的对称性，因而能够进一步减少莫尔条纹或着色的发生。
第一透明电极112C-1和第二透明电极112C-2在多个第一屈曲部116C-1中的一个第一屈曲部116C-1处具有第一最大节距p1和第一最大电极间距离b1。第一透明电极112C-1和第二透明电极112C-2各自的宽度是a1，满足p1＝a1+b1。在图12所示的透明电极的形状和配置中，也优选满足d/p1≥1，进一步优选满足d/p1≥2。另外，在第一最大节距p1和第一最大电极间距离b1的关系中，优选满足p1/2≤b1。通过满足这些条件，本实施方式所涉及的光学元件10的第一液晶单元110能够控制对第一透明电极112B-1和第二透明电极112B-2施加的电压，使透过的光充分地扩散。
如以上所说明的，本实施方式所涉及的光学元件10能够控制对各透明电极施加的电压并控制透过的光的配光。另外，在本实施方式所涉及的光学元件10中，由于各透明电极中的节距和电极间距离发生变化，因此能够减少莫尔条纹和着色的发生。
＜第五实施方式＞
参照图13对与第一实施方式～第四实施方式中说明过的透明电极的形状和配置不同的第一透明电极112D-1和第二透明电极112D-2的形状和配置进行说明。
图13是说明本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的第一液晶单元110的第一透明电极112D-1和第二透明电极112D-2的形状和配置的示意图。需要说明的是，以下，当第一透明电极112D-1和第二透明电极112D-2的构成与第一实施方式中说明过的第一透明电极112-1和第二透明电极112-2的构成相同时，有时会省略其说明。
如图13所示，第一透明电极112D-1和第二透明电极112D-2在x轴方向上交替地配置，第一透明电极112D-1和第二透明电极112D-2各自以在y轴方向上延伸的方式而设置。第一透明电极112D-1在y轴方向上设置为直线形状。相对于此，第二透明电极112D-2设置为包括向x轴方向屈曲的多个第一屈曲部116D-1的之字形形状。因此，在本实施方式所涉及的光学元件10中，也是各透明电极中的节距和电极间距离发生变化，因此能够减少莫尔条纹和着色的发生。
另外，在图13所示的透明电极的形状和配置中，与第一透明电极112D-1相邻的两个第二透明电极112D-2以第一透明电极112D-1的延伸方向为轴非对称地设置。具体地说，第二透明电极112D-2的第一屈曲部116D-1的位置随机地设置。因此，能够降低透明电极的配置的对称性，因而能够进一步减少莫尔条纹或着色的发生。在此，第二透明电极112D-2中的第一屈曲部116D-1的位置随机是指，在每个第二透明电极112D-2中，第一屈曲部116D-1的数量、位置以及第一屈曲部116D-1和与其相邻的第一透明电极112D-1之间的位置不同，直截了当地说，是指每个第二透明电极112D-2的形状不同。需要说明的是，在这种情况下，优选第一基板111-1上的多个第二透明电极112D-2的形状全部不同，但也可以是在彼此相邻的多条中形状不同的组反复排列。第四透明电极112D-4也是同样的。
在随机形成第一屈曲部116D-1的情况下，第一透明电极112D-1与第二透明电极112D-2之间的最小电极间距离bs能够设为规定的设定值。例如，最小电极间距离bs可以是由用户设定的值，也可以是根据光刻等的精度而确定的值。
第一透明电极112D-1和第二透明电极112D-2在多个第一屈曲部116D-1中的一个第一屈曲部116D-1处具有第一最大节距p1和第一最大电极间距离b1。第一透明电极112D-1和第二透明电极112D-2各自的宽度是a1，满足p1＝a1+b1。在图13所示的透明电极的形状和配置中，也优选满足d/p1≥1，进一步优选满足d/p1≥2。不过，在图13所示的透明电极的形状和配置中，设定有最小电极间距离bs，需要满足p1＞a1+bs。因此，在图13所示的透明电极的形状和配置中，优选满足a1+bs＜p1≤d，进一步优选满足a1+bs＜p1≤d/2。
另外，在第一最大节距p1和第一最大电极间距离b1的关系中，优选满足p1/2≤b1。通过满足这些条件，本实施方式所涉及的光学元件10的第一液晶单元110能够控制对第一透明电极112D-1和第二透明电极112D-2施加的电压，使透过的光充分地扩散。
如以上所说明的，本实施方式所涉及的光学元件10能够控制对各透明电极施加的电压并控制透过的光的配光。另外，在本实施方式所涉及的光学元件10中，由于各透明电极中的节距和电极间距离发生变化，因此能够减少莫尔条纹和着色的发生。
＜第六实施方式＞
参照图14对第一液晶单元110和第二液晶单元120的层叠中的透明电极的配置进行说明。
图14是说明本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的第一液晶单元110的第一透明电极112-1和第二透明电极112-2与第二液晶单元120的第一透明电极122-1和第二透明电极122-2的层叠中的配置的示意图。
在图14中，第一液晶单元110和第二液晶单元120未层叠为俯视观察时的透明电极的位置一致。即，第一液晶单元110和第二液晶单元120以具有第一液晶单元110的第一透明电极112-1的延伸方向与第二液晶单元120的第一透明电极122-1的延伸方向所成的角α的方式相层叠。角度α例如是0度以上且4度以下。通过将第一液晶单元110的透明电极的延伸方向与第二液晶单元120的透明电极的延伸方向错开，在液晶单元间也能够降低对称性。因此，能够减少莫尔条纹和着色的发生。需要说明的是，优选第一液晶单元110的第一透明电极112-1的第一曲折部与第二液晶单元120的第一透明电极112-1的第一曲折部未重叠。第二曲折部也是同样。能够进一步降低液晶单元间的对称性，能够进一步减少莫尔条纹和着色的发生。
如以上所说明的，本实施方式所涉及的光学元件10能够控制对各透明电极施加的电压并控制透过的光的配光。另外，在本实施方式所涉及的光学元件10中，在液晶单元的层叠方向上也是各透明电极中的节距和电极间距离发生变化，因此，能够进一步减少莫尔条纹和着色。
在本发明的思想范畴中本领域技术人员可以得出各种变更例和修改例，应当可以理解，这些变更例和修改例也属于本发明的范围之内。例如，对于上述各实施方式，本领域技术人员适当地进行构成要素的添加、删除或设计变更而得到的方案，或进行工序的添加、省略或条件变更而得到的方案，只要具备本发明的主旨，就也包含于本发明的范围之内。
另外，关于在本实施方式中由方案带来的其他作用效果，可以解释为从本说明书的记载明确的作用效果、或者本领域技术人员能适当想到的作用效果当然是由本发明所带来的。
附图标记说明
10：光学元件，110：第一液晶单元，111-1：第一基板，111-2：第二基板，112-1、112A-1、112B-1、112C-1、112D-1：第一透明电极，112-2、112A-2、112B-2、112C-2、112D-2：第二透明电极，112-3：第三透明电极，112-4：第四透明电极，113：液晶层，114-1：第一取向膜，114-2：第二取向膜，115：密封材料，116-1、116B-1、116C-1、116D-1：第一屈曲部，116A-1：第一顶部，116-2：第二屈曲部，120：第二液晶单元，121-1：第一基板，121-2：第二基板，122-1：第一透明电极，122-2：第二透明电极，122-3：第三透明电极，122-4：第四透明电极，123：液晶层，124-1：第一取向膜，124-2：第二取向膜，125：密封材料，130：光学弹性树脂层，310：第一偏振成分，320：第二偏振成分。

Claims (20)

1.一种光学元件，包括层叠的至少两个液晶单元，
所述至少两个液晶单元各自包括：
第一基板，在第一方向上交替地配置有第一透明电极和第二透明电极；
第二基板，在与所述第一方向交叉的第二方向上交替地配置有第三透明电极和第四透明电极；以及
所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层，
所述第二透明电极包括向所述第一方向屈曲的第一屈曲部，
所述第四透明电极包括向所述第二方向屈曲的第二屈曲部。
2.根据权利要求1所述的光学元件，其中，
所述第二方向与所述第一方向正交。
3.根据权利要求1或2所述的光学元件，其中，
所述第二透明电极具有く字形状。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学元件，其中，
隔着所述第一透明电极相邻的一对所述第二透明电极以所述第一透明电极的延伸方向为轴线对称地设置。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的光学元件，其中，
隔着所述第一透明电极相邻的一对所述第二透明电极以所述第一透明电极的延伸方向为轴非对称地设置。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的光学元件，其中，
隔着所述第一透明电极相邻的一对所述第二透明电极的所述第一屈曲部的数量不同。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学元件，其中，
所述第一基板与所述第二基板之间的基板间距离d和所述第一透明电极与所述第二透明电极的第一最大节距p1满足d/p1≥1。
8.根据权利要求7所述的光学元件，其中，
所述光学元件满足d/p1≥2。
9.根据权利要求7或8所述的光学元件，其中，
所述第一最大节距p1和所述第一透明电极与所述第二透明电极之间的第一最大电极间距离b1满足p1/2≤b1。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的光学元件，其中，
所述基板间距离d和所述第三透明电极与所述第四透明电极的第二最大节距p2满足d/p2≥1。
11.根据权利要求10所述的光学元件，其中，
所述光学元件满足d/p2≥2。
12.根据权利要求10或11所述的光学元件，其中，
所述第二最大节距p2和所述第三透明电极与所述第四透明电极之间的第二最大电极间距离b2满足p2/2≤b2。
13.根据权利要求1或2所述的光学元件，其中，
多个所述第二透明电极的形状互不相同，
所述第一透明电极与所述第二透明电极的第一最大节距p1、所述第一基板与所述第二基板之间的基板间距离d、所述第一透明电极和所述第二透明电极各自的宽度a1以及规定的设定值bs满足a1+bs＜p1≤d。
14.根据权利要求13所述的光学元件，其中，
所述光学元件满足a1+bs＜p1≤d/2。
15.根据权利要求13或14所述的光学元件，其中，
所述第一最大节距p1和所述第一透明电极与所述第二透明电极之间的第一最大电极间距离b1满足p1/2≤b1。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的光学元件，其中，
多个所述第四透明电极的形状互不相同，
所述第三透明电极与所述第四透明电极的第二最大节距p2、所述基板间距离d、所述第三透明电极和所述第四透明电极各自的宽度a2以及所述规定的设定值bs满足a2+bs＜p2≤d。
17.根据权利要求16所述的光学元件，其中，
所述光学元件满足a2+bs＜p2≤d/2。
18.根据权利要求16或17所述的光学元件，其中，
所述第二最大节距p2和所述第三透明电极与所述第四透明电极之间的第二最大电极间距离b2满足p2/2≤b2。
19.根据权利要求1所述的光学元件，其中，
所述至少两个液晶单元包括第一液晶单元和第二液晶单元，
所述第一液晶单元的所述第一屈曲部不与所述第二液晶单元的所述第一屈曲部重叠，
所述第一液晶单元的所述第二屈曲部不与所述第二液晶单元的所述第二屈曲部重叠。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的光学元件，其中，
所述至少两个液晶单元包括第一液晶单元和第二液晶单元，
所述第一液晶单元的所述第一透明电极的延伸方向与所述第二液晶单元的所述第一透明电极的延伸方向所成的角α大于0度且为4度以下。
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