CN117413219A - 光学元件 - Google Patents

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小糸健夫
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Abstract

本发明提供光学元件，所述光学元件包括依次层叠的第一至第四液晶单元，第一至第四液晶单元分别包括配置有第一对梳齿状透明电极的第一基板、以及配置有第二对梳齿状透明电极的第二基板，第一对梳齿状透明电极的延伸方向与第二对梳齿状透明电极的延伸方向交叉，在第一至第四液晶单元的不同的两个液晶单元之间，一个液晶单元的第一对梳齿状透明电极中的一个与另一个液晶单元的第二对梳齿状透明电极中的一个电连接。

Description

光学元件
技术领域
本发明的一实施方式涉及控制从光源射出的光的配光的光学元件。
背景技术
以往，已知有利用调整对液晶施加的电压而使液晶的折射率发生变化这一点的光学元件、所谓的液晶透镜(例如，参照专利文献1、专利文献2或专利文献3)。例如，专利文献1及专利文献2中记载的照明装置利用液晶透镜，将来自光源的光配光成圆形状。另外，在专利文献3中记载的光束成型器件中，改变对液晶施加的电极的图案，使光的配光的形状发生变化。
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
期望在光的配光的形状中，不仅能够控制各向同性的形状，也能够控制各向异性的形状，特别是期望具有椭圆形状的配光的控制。
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进行具有各向异性的形状的配光的控制的光学元件。
用于解决技术问题的方案
本发明的一实施方式所涉及的光学元件包括：第一液晶单元；第二液晶单元，位于第一液晶单元之上；第三液晶单元，位于第二液晶单元之上；以及第四液晶单元，位于第三液晶单元之上，第一液晶单元包括：第一基板，在第一方向上，第一透明电极和第二透明电极交替地配置成梳齿状；以及第二基板，在与第一方向交叉的第二方向上，第三透明电极和第四透明电极交替地配置成梳齿状，第二液晶单元包括：第三基板，与第二基板相邻，在第一方向上，第五透明电极和第六透明电极交替地配置成梳齿状；以及第四基板，在第二方向上，第七透明电极和第八透明电极交替地配置成梳齿状，第三液晶单元包括：第五基板，与第四基板相邻，在第二方向上，第九透明电极和第十透明电极交替地配置成梳齿状，以及第六基板，在第一方向上，第十一透明电极和第十二透明电极交替地配置成梳齿状，第四液晶单元包括：第七基板，与第六基板相邻，在第二方向上，第十三透明电极和第十四透明电极交替地配置成梳齿状；以及第八基板，在第一方向上，第十五透明电极和第十六透明电极交替地配置成梳齿状，第一透明电极与第十五透明电极相互电连接，第二透明电极与第十六透明电极相互电连接，第三透明电极与第十三透明电极相互电连接，第四透明电极与第十四透明电极相互电连接，第五透明电极与第十一透明电极相互电连接，第六透明电极与第十二透明电极相互电连接，第七透明电极与第九透明电极相互电连接，第八透明电极与第十透明电极相互电连接。
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面图。
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面图。
图3A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的控制的示意性剖面图。
图3B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的控制的示意性剖面图。
图4是说明本发明的一实施方式所涉及的光学元件的透明电极的连接的示意图。
图5A是示出供给到本发明的一实施方式所涉及的光学元件的透明电极的电位的时序图。
图5B是示出供给到本发明的一实施方式所涉及的光学元件的透明电极的电位的时序图。
图5C是测定透射本发明的一实施方式所涉及的光学元件的光的方位角的测定结果。
图6A是示出供给到本发明的一实施方式所涉及的光学元件的透明电极的电位的时序图。
图6B是测定透射本发明的一实施方式所涉及的光学元件的光的方位角的测定结果。
图7A是示出供给到本发明的一实施方式所涉及的光学元件的透明电极的电位的时序图。
图7B是示出供给到本发明的一实施方式所涉及的光学元件的透明电极的电位的时序图。
图7C是测定透射本发明的一实施方式所涉及的光学元件的光的方位角的测定结果。
图8A是示出供给到本发明的一实施方式所涉及的光学元件的透明电极的电位的时序图。
图8B是测定透射本发明的一实施方式所涉及的光学元件的光的方位角的测定结果。
图9A是示出供给到本发明的一实施方式所涉及的光学元件的透明电极的电位的时序图。
图9B是示出供给到本发明的一实施方式所涉及的光学元件的透明电极的电位的时序图。
图9C是示出在本发明的一实施方式所涉及的光学元件中，向透明电极供给了图9A或图9B所示的时序图的电位时的配光的形状的示意图。
图10A是示出供给到本发明的一实施方式所涉及的光学元件的透明电极的电位的时序图。
图10B是示出供给到本发明的一实施方式所涉及的光学元件的透明电极的电位的时序图。
图10C是示出在本发明的一实施方式所涉及的光学元件中，向透明电极供给了图10A或图10B所示的时序图的电位时的配光的形状的示意图。
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。但是，本发明在不脱离其技术思想的主旨的范围内能够以各种方式实施，并不限定于以下例示的实施方式的记载内容来解释。
为了使说明更明确，与实际的方式相比，附图有时会示意性地表示各部分的宽度、厚度、形状等，但只不过是一例而已，图示的形状本身并不限定本发明的解释。另外，在附图中，对于与说明书中关于已经出现的图说明过的要素具备相同功能的要素，即使是其他图，有时也标注相同的附图标记，并省略重复的说明。
在对某个膜进行加工而形成多个结构体的情况下，有时各个结构体具有不同的功能、作用，另外，有时形成各个结构体的基底不同。然而，这些多个结构体来源于在同一工序中作为同一层形成的膜，具有相同的材料。因此，这些多个膜定义为存在于同一层。
在表现在某个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，则包括与某个结构体相接而在正上方配置其他结构体的情况、以及在某个结构体的上方进一步经由又一结构体而配置其他结构体的情况这两者。
参照图1～图8B，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110-1、第二液晶单元110-2、第三液晶单元110-3及第四液晶单元110-4。第一液晶单元110-1、第二液晶单元110-2、第三液晶单元110-3及第四液晶单元110-4层叠在z轴方向上。第二液晶单元110-2设置于第一液晶单元110-1上。第三液晶单元110-3设置于第二液晶单元110-2上。第四液晶单元110-4设置于第三液晶单元110-3上。虽然未图示，但光源配置于第一液晶单元110-1的下方。因此，从光源射出的光依次透射第一液晶单元110-1、第二液晶单元110-2、第三液晶单元110-3及第四液晶单元110-4。
第一光学弹性树脂层170-1将第一液晶单元110-1与第二液晶单元110-2接合并固定。第二光学弹性树脂层170-2将第二液晶单元110-2与第三液晶单元110-3接合并固定。第三光学弹性树脂层170-3将第三液晶单元110-3与第四液晶单元110-4接合并固定。作为第一光学弹性树脂层170-1、第二光学弹性树脂层170-2及第三光学弹性树脂层170-3的每一个，能够使用包含具有透光性的丙烯酸树脂或环氧树脂等的接合剂。
图2A及图2B是本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的示意性剖面图。具体而言，图2A是沿图1所示的A1-A2线切断的zx面内的示意性剖面图，图2B是沿图1所示的B1-B2线切断的yz面内的示意性剖面图。需要说明的是，以下，有时将x轴方向及y轴方向分别记载为第一方向及第二方向。
第一液晶单元110-1包括形成有第一透明电极130-1及第二透明电极130-2的第一基板120-1、以及形成有第三透明电极130-3及第四透明电极130-4的第二基板120-2。在第一基板120-1上形成有覆盖第一透明电极130-1及第二透明电极130-2的第一取向膜140-1。另外，在第二基板120-2上形成有覆盖第三透明电极130-3及第四透明电极130-4的第二取向膜140-2。第一基板120-1与第二基板120-2以使第一基板120-1上的第一透明电极130-1及第二透明电极130-2与第二基板120-2上的第三透明电极130-3及第四透明电极130-4相对的方式配置。另外，在第一基板120-1及第二基板120-2各自的周边部形成有第一密封材料150-1。即，第一基板120-1与第二基板120-2经由第一密封材料150-1接合。另外，在由第一基板120-1(更具体而言，是第一取向膜140-1)、第二基板120-2(更具体而言，是第二取向膜140-2)及第一密封材料150-1包围的空间中封入液晶，形成第一液晶层160-1。
第二液晶单元110-2包括形成有第五透明电极130-5及第六透明电极130-6的第三基板120-3、以及形成有第七透明电极130-7及第八透明电极130-8的第四基板120-4。在第三基板120-3上形成有覆盖第五透明电极130-5及第六透明电极130-6的第三取向膜140-3。另外，在第四基板120-4上形成有覆盖第七透明电极130-7及第八透明电极130-8的第四取向膜140-4。第三基板120-3与第四基板120-4以使第三基板120-3上的第五透明电极130-5及第六透明电极130-6与第四基板120-4上的第七透明电极130-7及第八透明电极130-8相对的方式配置。另外，在第三基板120-3及第四基板120-4各自的周边部形成有第二密封材料150-2。即，第三基板120-3与第四基板120-4经由第二密封材料150-2接合。另外，在由第三基板120-3(更具体而言，是第三取向膜140-3)、第四基板120-4(更具体而言，是第四取向膜140-4)及第二密封材料150-2包围的空间中封入液晶，形成第二液晶层160-2。
第三液晶单元110-3包括形成有第九透明电极130-9及第十透明电极130-10的第五基板120-5、以及形成有第十一透明电极130-11及第十二透明电极130-12的第六基板120-6。在第五基板120-5上形成有覆盖第九透明电极130-9及第十透明电极130-10的第五取向膜140-5。另外，在第六基板120-6上形成有覆盖第十一透明电极130-11及第十二透明电极130-12的第六取向膜140-6。第五基板120-5与第六基板120-6以使第五基板120-5上的第九透明电极130-9及第十透明电极130-10与第六基板120-6上的第十一透明电极130-11及第十二透明电极130-12相对的方式配置。另外，在第五基板120-5及第六基板120-6各自的周边部形成有第三密封材料150-3。即，第五基板120-5与第六基板120-6经由第三密封材料150-3接合。另外，在由第五基板120-5(更具体而言，是第五取向膜140-5)、第六基板120-6(更具体而言，是第六取向膜140-6)及第三密封材料150-3包围的空间中封入液晶，形成第三液晶层160-3。
第四液晶单元110-4包括形成有第十三透明电极130-13及第十四透明电极130-14的第七基板120-7、以及形成有第十五透明电极130-15及第十六透明电极130-16的第八基板120-8。在第七基板120-7上形成有覆盖第十三透明电极130-13及第十四透明电极130-14的第七取向膜140-7。另外，在第八基板120-8上形成有覆盖第十五透明电极130-15及第十六透明电极130-16的第八取向膜140-8。第七基板120-7与第八基板120-8以使第七基板120-7上的第十三透明电极130-13及第十四透明电极130-14与第八基板120-8上的第十五透明电极130-15及第十六透明电极130-16相对的方式配置。另外，在第七基板120-7及第八基板120-8各自的周边部形成有第四密封材料150-4。即，第七基板120-7与第八基板120-8经由第四密封材料150-4接合。另外，在由第七基板120-7(更具体而言，是第七取向膜140-7)、第八基板120-8(更具体而言，是第八取向膜140-8)及第四密封材料150-4包围的空间中封入液晶，形成第四液晶层160-4。
第一液晶单元110-1、第二液晶单元110-2、第三液晶单元110-3及第四液晶单元110-4的基本的构成相同。但是，透明电极130的配置不同。
在第一液晶单元110-1中，第一透明电极130-1及第二透明电极130-2在y轴方向上延伸，第三透明电极130-3及第四透明电极130-4在x轴方向上延伸。另外，第一透明电极130-1和第二透明电极130-2在x轴方向上交替地配置成梳齿状，第三透明电极130-3和第四透明电极130-4在y轴方向上交替地配置成梳齿状。在俯视观察时，第一透明电极130-1及第二透明电极130-2的延伸方向(y轴方向)与第三透明电极130-3及第四透明电极130-4的延伸方向(x轴方向)正交，但也可以稍微错开而交叉。
在第二液晶单元110-2中，第五透明电极130-5及第六透明电极130-6在y轴方向上延伸，第七透明电极130-7及第八透明电极130-8在x轴方向上延伸。另外，第五透明电极130-5和第六透明电极130-6在x轴方向上交替地配置成梳齿状，第七透明电极130-7和第八透明电极130-8在y轴方向上交替地配置成梳齿状。在俯视观察时，第五透明电极130-5及第六透明电极130-6的延伸方向(y轴方向)与第七透明电极130-7及第八透明电极130-8的延伸方向(x轴方向)正交，但也可以稍微错开而交叉。
在第三液晶单元110-3中，第九透明电极130-9及第十透明电极130-10在x轴方向上延伸，第十一透明电极130-11及第十二透明电极130-12在y轴方向上延伸。另外，第九透明电极130-9和第十透明电极130-10在y轴方向上交替地配置成梳齿状，第十一透明电极130-11和第十二透明电极130-12在x轴方向上交替地配置成梳齿状。在俯视观察时，第九透明电极130-9及第十透明电极130-10的延伸方向(x轴方向)与第十一透明电极130-11及第十二透明电极130-12的延伸方向(y轴方向)正交，但也可以稍微错开而交叉。
在第四液晶单元110-4中，第十三透明电极130-13及第十四透明电极130-14在x轴方向上延伸，第十五透明电极130-15及第十六透明电极130-16在y轴方向上延伸。另外，第十三透明电极130-13和第十四透明电极130-14在y轴方向上交替地配置成梳齿状，第十五透明电极130-15和第十六透明电极130-16在x轴方向上交替地配置成梳齿状。在俯视观察时，第十三透明电极130-13及第十四透明电极130-14的延伸方向(x轴方向)与第十五透明电极130-15及第十六透明电极130-16的延伸方向(y轴方向)正交，但也可以稍微错开而交叉。
在俯视观察时，第一液晶单元110-1的第一透明电极130-1、第二液晶单元110-2的第五透明电极130-5、第三液晶单元110-3的第十一透明电极130-11及第四液晶单元110-4的第十五透明电极130-15以延伸方向(y轴方向)相互大致一致的方式重叠。但是，也可以以使第一透明电极130-1、第五透明电极130-5、第十一透明电极130-11及第十五透明电极130-15稍微错开而重叠的方式配置第一液晶单元110-1～第四液晶单元110-4。
作为第一基板120-1～第八基板120-8的每一个，例如使用玻璃基板、石英基板或蓝宝石基板等具有透光性的刚性基板。另外，作为第一基板120-1～第八基板120-8的每一个，例如能够使用聚酰亚胺树脂基板、丙烯酸树脂基板、硅氧烷树脂基板或氟树脂基板等具有透光性的挠性基板。
第一透明电极130-1～第十六透明电极130-16分别作为用于在液晶层160上形成电场的电极发挥功能。作为第一透明电极130-1～第十六透明电极130-16的每一个，例如使用氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)等透明导电材料。
第一液晶层160-1～第四液晶层160-4能够分别根据液晶分子的取向状态，折射所透射的光或者使所透射的光的偏振状态发生变化。作为第一液晶层160-1～第四液晶层160-4各自的液晶，使用向列相液晶等。本实施方式中说明的液晶为正性，但也可以是通过变更液晶分子的初始的取向方向等来应用负性的构成。另外，液晶优选包括对液晶分子赋予扭曲的手性剂。
第一取向膜140-1～第八取向膜140-8分别将液晶层160内的液晶分子在规定的方向上排列。作为第一取向膜140-1～第八取向膜140-8的每一个，使用聚酰亚胺树脂等。需要说明的是，第一取向膜140-1～第八取向膜140-8分别也可以通过摩擦法或光取向法等取向处理而被赋予取向特性。摩擦法是沿一个方向对取向膜的表面进行摩擦的方法。另外，光取向法是向取向膜照射直线偏振光的紫外线的方法。
作为第一密封材料150-1～第四密封材料150-4的每一个，使用包含环氧树脂或丙烯酸树脂的接合材料等。需要说明的是，接合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(例如第一液晶单元110-1及第二液晶单元110-2)，能够控制非偏振光的配光。因此，无需在第一液晶单元110-1的第一基板120-1及第四液晶单元110-4的第八基板120-8的各表面设置例如如设置于液晶显示元件的表面及里面那样的一对偏光板。
[2.光学元件10对光的配光的控制]
图3A及图3B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面图。在图3A及图3B中示出了图2A所示的第一液晶单元110-1及第二液晶单元110-2的剖面图的一部分。在图3A中示出了未向透明电极130供给电位的状态的光学元件10，在图3B中示出了向透明电极130供给了电位的状态的光学元件10。
第一取向膜140-1在x轴方向上进行取向处理。因此，如图3A所示，第一液晶层160-1的第一基板120-1侧的液晶分子的长轴沿x轴方向取向。即，第一基板120-1侧的液晶分子的取向方向相对于第一透明电极130-1及第二透明电极130-2的延伸方向(y轴方向)正交。另外，第二取向膜140-2在y轴方向上进行取向处理。因此，如图3A所示，第一液晶层160-1的第二基板120-2侧的液晶分子的长轴沿y轴方向取向。即，第二基板120-2侧的液晶分子的取向方向相对于第三透明电极130-3及第四透明电极130-4的延伸方向(x轴方向)正交。因此，第一液晶层160-1的液晶分子随着从第一基板120-1朝向第二基板120-2而使长轴的方向逐渐从x轴方向变化为y轴方向，以扭曲90度的状态取向。
第二液晶层160-2的液晶分子也与第一液晶层160-1的液晶分子相同，因此这里省略说明。
若向透明电极130供给电位，则如图3B所示，液晶分子的取向发生变化。这里，以向第一透明电极130-1、第三透明电极130-3、第五透明电极130-5及第七透明电极130-7供给低(Low)电位，向第二透明电极130-2、第四透明电极130-4、第六透明电极130-6及第八透明电极130-8供给高(High)电位来进行说明。需要说明的是，在图3B中，为了方便起见，分别使用“-”及“+”标记对低电位及高电位进行了图示。需要说明的是，以下有时将在相邻的透明电极间产生的电场称为横向电场。
如图3B所示，由于第一透明电极130-1与第二透明电极130-2之间的横向电场的影响，第一基板120-1侧的液晶分子整体上相对于第一基板120-1沿x轴方向取向为凸圆弧状。同样地，由于第三透明电极130-3与第四透明电极130-4之间的横向电场的影响，第二基板120-2侧的液晶分子整体上相对于第二基板120-2沿y轴方向取向为凸圆弧状。位于第一透明电极130-1与第二透明电极130-2之间的大致中央的液晶分子的取向几乎不会因任一种横向电场而变化。因此，入射到第一液晶层160-1的光按照第一基板120-1侧的沿x轴方向取向为凸圆弧状的液晶分子的折射率分布而在x轴方向上扩散，按照第二基板120-2侧的沿y轴方向取向为凸圆弧状的液晶分子的折射率分布而在y轴方向上扩散。
需要说明的是，由于第一基板120-1与第二基板120-2具有充分分离的基板间距离，因此，第一基板120-1的第一透明电极130-1与第二透明电极130-2之间的横向电场不会对第二基板120-2侧的液晶分子的取向造成影响，或者小到能够忽略的程度。同样地，第二基板120-2的第三透明电极130-3与第四透明电极130-4之间的横向电场不会对第一基板120-1侧的液晶分子的取向造成影响，或者小到能够忽略的程度。
向第五透明电极130-5～第八透明电极130-8供给电位的情况下的第二液晶层160-2的液晶分子也与第一液晶层160-1的液晶分子相同，因此这里省略说明。
接着，对透射光学元件10的光的配光进行说明。从光源射出的光具有x轴方向的偏振光分量(P偏振光分量)及y轴方向的偏振光分量(S偏振光分量)，但以下为了方便起见，将光分为相互正交的P偏振光分量和S偏振光分量进行说明。即，从光源射出的光(参照图3A及图3B中的(1))包括具有P偏振光分量的第一偏振光310及具有S偏振光分量的第二偏振光320。需要说明的是，图3A及图3B中的箭头标记及在圆形中附加了叉号的标记分别表示P偏振光分量及S偏振光分量。
第一偏振光310在入射到第一基板120-1之后，随着朝向第二基板120-2，按照液晶分子的取向的扭曲而从P偏振光分量变化为S偏振光分量(参照图3A及图3B中的(2)～(4))。更具体而言，第一偏振光310在第一基板120-1侧在x轴方向上具有偏振轴，但在穿过第一液晶层160-1的厚度方向的过程中使其偏振轴逐渐变化，在第二基板120-2侧在y轴方向上具有偏振轴，然后从第二基板120-2侧射出(参照图3A及图3B中的(5))。
这里，若在第一透明电极130-1与第二透明电极130-2之间产生横向电场，则由于该横向电场的影响，第一基板120-1侧的液晶分子沿x轴方向取向为凸圆弧状，折射率分布发生变化。因此，第一偏振光310按照该液晶分子的折射率分布而在x轴方向上扩散。另外，若在第三透明电极130-3与第四透明电极130-4之间产生横向电场，则由于该横向电场的影响，第二基板120-2侧的液晶分子沿y轴方向取向为凸圆弧状，折射率分布发生变化。因此，第一偏振光310按照该液晶分子的折射率分布的变化而在y轴方向上扩散。
因此，在未产生横向电场的情况下(参照图3A)，透射第一液晶单元110-1的第一偏振光310的偏振光分量从P偏振光分量变化为S偏振光分量。另一方面，在产生横向电场的情况下(参照图3B)，透射第一液晶单元的第一偏振光310的偏振光分量从P偏振光分量变化为S偏振光分量，并且在x轴方向及y轴方向上扩散。
第二偏振光320在入射到第一基板120-1后，随着朝向第二基板120-2，按照液晶分子的取向的扭曲而从S偏振光分量变化为P偏振光分量(参照图3A及图3B中的(2)～(4))。更具体而言，第二偏振光320在第一基板120-1侧在y轴方向上具有偏振轴，但在穿过第一液晶层160-1的厚度方向的过程中使其偏振轴逐渐变化，在第二基板120-2侧在x轴方向上具有偏振轴，然后从第二基板120-2侧射出(参照图3A及图3B中的(5))。
这里，若在第一透明电极130-1与第二透明电极130-2之间产生横向电场，则由于该横向电场的影响，第一基板120-1侧的液晶分子沿x轴方向取向为凸圆弧状，折射率分布发生变化。然而，由于第二偏振光320的偏振轴与第一基板120-1侧的液晶分子的取向正交，因此不受该液晶分子的折射率分布的影响，不扩散而直接穿过。另外，若在第三透明电极130-3与第四透明电极130-4之间产生横向电场，则由于该横向电场的影响，第二基板120-2侧的液晶分子沿y轴方向取向为凸圆弧状，折射率分布发生变化。然而，由于第二偏振光320的偏振轴与第二基板120-2侧的液晶分子的取向正交，因此不受该液晶分子的折射率分布的影响，不扩散而直接穿过。
因此，不仅在未产生横向电场的情况下(参照图3A)，在产生横向电场的情况下(参照图3B)，透射第一液晶单元110-1的第二偏振光320的偏振光分量也从S偏振光分量变化为P偏振光分量，但不扩散。
第二液晶单元110-2的第二液晶层160-2的液晶分子也具有与第一液晶单元110-1的第一液晶层160-1的液晶分子同样的折射率分布。但是，由于第一偏振光310及第二偏振光320透射第一液晶单元110-1，偏振轴发生变化，因此受到第二液晶层160-2的液晶分子的折射率分布的影响的偏振光相反。即，不仅在未产生横向电场的情况下(参照图3A)，在产生横向电场的情况下(参照图3B)，透射第二液晶单元110-2的第一偏振光310的偏振光分量也从S偏振光分量变化为P偏振光分量，但不扩散(参照图3A及图3B中的(6)～(8))。另一方面，在未产生横向电场的情况下(参照图3A)，透射第二液晶单元110-2的第二偏振光320仅偏振光分量从P偏振光分量变化为S偏振光分量，但在产生横向电场的情况下(参照图3B)，透射第二液晶单元110-2的第二偏振光320的偏振光分量从P偏振光分量变化为S偏振光分量，并且在x轴方向及y轴方向上扩散。
由以上可知，在光学元件10中，通过使具有相同结构的两个液晶单元110层叠，从而使入射到光学元件10的光的偏振光分量变化两次，其结果，能够使入射前和入射后的偏振光分量不变(参照图3A及图3B中的(1)及(9))。另一方面，光学元件10向透明电极130供给电位，使液晶单元110的液晶层160的液晶分子所具有的折射率分布发生变化，能够使透射液晶单元110的光折射。更具体而言，第一液晶单元110-1能够使第一偏振光310(P偏振光分量)的光在x轴方向、y轴方向、或x轴及y轴这两个轴方向上扩散，第二液晶单元110-2能够使第二偏振光320(S偏振光分量)的光在x轴方向、y轴方向、或x轴及y轴这两个轴方向上扩散。
在图3A及图3B中仅图示了第一液晶单元110-1及第二液晶单元110-2，并对透射第一液晶单元110-1及第二液晶单元110-2的光的配光进行了说明，但透射第三液晶单元110-3及第四液晶单元110-4的光的配光也同样。但是，第三液晶单元110-3及第四液晶单元110-4在相对于第一液晶单元110-1及第二液晶单元110-2旋转90度的状态下层叠，其结果，所作用的偏振光分量替换。即，第三液晶单元110-3能够使第二偏振光320(S偏振光分量)的光在x轴方向、y轴方向、或x轴及y轴这两个轴方向上扩散，第四液晶单元110-4能够使第一偏振光310(P偏振光分量)的光在x轴方向、y轴方向、或x轴及y轴这两个轴方向上扩散。
[3.光学元件10向透明电极的电位的供给]
图4是说明本发明一实施方式所涉及的光学元件10的透明电极130的连接的示意图。
第一透明电极130-1及第十五透明电极130-15与供给第一电位V1的第一电位供给线200-1连接。即，第一透明电极130-1与第十五透明电极130-15相互电连接。
第二透明电极130-2及第十六透明电极130-16与供给第二电位V2的第二电位供给线200-2连接。即，第二透明电极130-2与第十六透明电极130-16相互电连接。
第三透明电极130-3及第十三透明电极130-13与供给第三电位V3的第三电位供给线200-3连接。即，第三透明电极130-3与第十三透明电极130-13相互电连接。
第四透明电极130-4及第十四透明电极130-14与供给第四电位V4的第四电位供给线200-4连接。即，第四透明电极130-4与第十四透明电极130-14相互电连接。
第五透明电极130-5及第十一透明电极130-11与供给第五电位V5的第五电位供给线200-5连接。即，第五透明电极130-5与第十一透明电极130-11相互电连接。
第六透明电极130-6及第十二透明电极130-12与供给第六电位V6的第六电位供给线200-6连接。即，第六透明电极130-6与第十二透明电极130-12相互电连接。
第七透明电极130-7及第九透明电极130-9与供给第七电位V7的第七电位供给线200-7连接。即，第七透明电极130-7与第九透明电极130-9相互电连接。
第八透明电极130-8及第十透明电极130-10与供给第八电位V8的第八电位供给线200-8连接。即，第八透明电极130-8与第十透明电极130-10相互电连接。
第一电位V1～第八电位V8可以是固定电位，也可以是变动电位。不仅向第一电位供给线200-1～第八电位供给线200-8供给低电位及高电位，也供给低电位与高电位之间的中间电位。即，在第一电位V1～第八电位中包括绝对值不同的三个电位。由此，光学元件10能够使从光源射出的光以调整了短轴及长轴的椭圆形状扩散。以下，对椭圆形状的例子进行说明。
[具体例1.在y轴上具有焦点的椭圆形状1]
参照图5A～图5C，对在y轴上具有焦点、即在x轴方向上具有短轴、在y轴方向上具有长轴的椭圆形状的配光进行说明。需要说明的是，以下，为了方便起见，以低电位及高电位分别为-5V及5V来进行说明，但并不限于此。
图5A是示出供给到本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的透明电极130的电位的时序图。
第一电位V1及第二电位V2是中间电位被反转驱动的变动电位。即，第一电位V1及第二电位V2是重复-2V和+2V的电位。但是，第一电位V1与第二电位V2的相位反转。因此，第一电位V1与第二电位V2的电位差的绝对值为4V。
第三电位V3及第四电位V4是低电位和高电位被反转驱动的变动电位。即，第三电位V3及第四电位V4是重复-5V和+5V的电位。但是，第三电位V3与第四电位V4的相位反转。因此，第三电位V3与第四电位V4的电位差的绝对值为10V。
第五电位V5及第六电位V6是中间固定电位。即，第五电位V5及第六电位V6为0V。
第七电位V7及第八电位V8是低电位和高电位被反转驱动的变动电位。即，第七电位V7及第八电位V8是重复-5V和+5V的电位。但是，第七电位V7与第八电位V8的相位反转。因此，第七电位V7与第八电位V8的电位差的绝对值为10V。
通过向透明电极130供给上述电位，液晶层160的液晶分子的取向状态根据电位差而变化。入射到光学元件10的具有x轴方向的偏振光的光(例如P偏振光分量)由于第一透明电极130-1与第二透明电极130-2的电位差(4V)以及第十五透明电极130-15与第十六透明电极130-16的电位差(4V)而在x轴方向上扩散。另外，入射到光学元件10的具有x轴方向的偏振光的光由于第三透明电极130-3与第四透明电极130-4的电位差(10V)以及第十三透明电极130-13与第十四透明电极130-14的电位差(10V)而在y轴方向上扩散。另外，入射到光学元件10的具有y轴方向的偏振光的光(例如S偏振光分量)由于第七透明电极130-7与第八透明电极130-8的电位差(10V)以及第九透明电极130-9与第十透明电极130-10的电位差(10V)而在y轴方向上扩散。因此，入射到光学元件10的光中的具有x轴方向的偏振光的光的一部分在x轴方向上扩散，剩余的光在y轴方向上扩散。因此，透射光学元件10的光成为在x轴方向上具有短轴、在y轴方向上具有长轴的椭圆形状的配光。
在图5A所示的时序图中，使具有x轴方向的偏振光的光在x轴方向上扩散，但也能够使具有y轴方向的偏振光的光在x轴方向上扩散。以下，对此进行说明。
图5B是示出供给到本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的透明电极130的电位的时序图。
第一电位V1及第二电位V2是中间固定电位。即，第一电位V1及第二电位V2为0V。
第三电位V3及第四电位V4是低电位和高电位被反转驱动的变动电位。即，第三电位V3及第四电位V4是重复-5V和+5V的电位。但是，第三电位V3与第四电位V4的相位反转。因此，第三电位V3与第四电位V4的电位差的绝对值为10V。
第五电位V5及第六电位V6是中间电位被反转驱动的变动电位。即，第五电位V5及第六电位V6是重复-2V和+2V的电位。但是，第五电位V5与第六电位V6的相位反转。因此，第五电位V5与第六电位V6的电位差的绝对值为4V。
第七电位V7及第八电位V8是低电位和高电位被反转驱动的变动电位。即，第七电位V7及第八电位V8是重复-5V和+5V的电位。但是，第七电位V7与第八电位V8的相位反转。因此，第七电位V7与第八电位V8的电位差的绝对值为10V。
通过向透明电极130供给上述电位，液晶层160的液晶分子的取向状态根据电位差而变化。入射到光学元件10的具有y轴方向的偏振光的光由于第五透明电极130-5与第六透明电极130-6的电位差(4V)以及第十一透明电极130-11与第十二透明电极130-12的电位差(4V)而在x轴方向上扩散。另外，入射到光学元件10的具有y轴方向的偏振光的光由于第七透明电极130-7与第八透明电极130-8的电位差(10V)以及第九透明电极130-9与第十透明电极130-10的电位差(10V)而在y轴方向上扩散。另外，入射到光学元件10的具有x轴方向的偏振光的光由于第三透明电极130-3与第四透明电极130-4的电位差(10V)以及第十三透明电极130-13与第十四透明电极130-14的电位差(10V)而在y轴方向上扩散。因此，入射到光学元件10的光中的具有y轴方向的偏振光的光的一部分在x轴方向上扩散，剩余的光在y轴方向上扩散。因此，透射光学元件10的光成为在x轴方向上具有短轴、在y轴方向上具有长轴的椭圆形状的配光。
图5C是测定透射本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的光的方位角的测定结果。当向所制作的光学元件10供给图5A所示的时序图的电位时，测定出了图5C所示的椭圆形状的配光。
[具体例2.在y轴上具有焦点的椭圆形状2]
参照图6A及图6B，对在y轴上具有焦点、即在x轴方向上具有短轴、在y轴方向上具有长轴的椭圆形状的配光进行说明。需要说明的是，椭圆形状2是比椭圆形状1更接近圆形的椭圆形。
图6A是示出供给到本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的透明电极130的电位的时序图。
第一电位V1及第二电位V2是中间电位被反转驱动的变动电位。即，第一电位V1及第二电位V2是重复-1V和+1V的电位。但是，第一电位V1与第二电位V2的相位反转。因此，第一电位V1与第二电位V2的电位差的绝对值为2V。
第三电位V3及第四电位V4是低电位和高电位被反转驱动的变动电位。即，第三电位V3及第四电位V4是重复-5V和+5V的电位。但是，第三电位V3与第四电位V4的相位反转。因此，第三电位V3与第四电位V4的电位差的绝对值为10V。
第五电位V5及第六电位V6是中间电位被反转驱动的变动电位。即，第五电位V5及第六电位V6是重复-1V和+1V的电位。但是，第五电位V5与第六电位V6的相位反转。因此，第五电位V5与第六电位V6的电位差的绝对值为2V。
第七电位V7及第八电位V8是低电位和高电位被反转驱动的变动电位。即，第七电位V7及第八电位V8是重复-5V和+5V的电位。但是，第七电位V7与第八电位V8的相位反转。因此，第七电位V7与第八电位V8的电位差的绝对值为10V。
通过向透明电极130供给上述电位，液晶层160的液晶分子的取向状态根据电位差而变化。入射到光学元件10的具有x轴方向的偏振光的光(例如P偏振光分量)由于第一透明电极130-1与第二透明电极130-2的电位差(2V)以及第十五透明电极130-15与第十六透明电极130-16的电位差(2V)而在x轴方向上稍微扩散。另外，入射到光学元件10的具有x轴方向的偏振光的光由于第三透明电极130-3与第四透明电极130-4的电位差(10V)以及第十三透明电极130-13与第十四透明电极130-14的电位差(10V)而在y轴方向上扩散。另外，入射到光学元件10的具有y轴方向的偏振光的光(例如S偏振光分量)由于第五透明电极130-5与第六透明电极130-6的电位差(2V)以及第十一透明电极130-11与第十二透明电极130-12的电位差(2V)而在x轴方向上稍微扩散。另外，由于第七透明电极130-7与第八透明电极130-8的电位差(10V)以及第九透明电极130-9与第十透明电极130-10的电位差(10V)而在y轴方向上扩散。因此，入射到光学元件10的光中的具有x轴方向的偏振光的光的一部分以及具有y轴方向的偏振光的光的一部分在x轴方向上扩散，剩余的光在y轴方向上扩散。由此，在具体例2中，与具体例1的椭圆形状1相比，在x轴方向上扩散的光的亮度增加。另外，在比较x轴方向与y轴方向上的光的亮度的情况下，x轴方向及y轴方向的相对亮度差变小。因此，透射光学元件10的光成为在x轴方向上具有短轴、在y轴方向上具有长轴的接近圆形的椭圆形状的配光。
图6B是测定透射本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的光的方位角的测定结果。当向所制作的光学元件10供给图6A所示的时序图的电位时，测定出了图6B所示的椭圆形状的配光。如上所述，在本具体例2中，与具体例1相比，向x轴方向的扩散程度提高。更具体而言，不仅具有x轴方向的偏振光的光的一部分，具有y轴方向的偏振光的光的一部分也在x轴方向上扩散。因此，图6B所示的本具体例2的配光状态成为比图5C所示的具体例1的配光状态更接近圆形的椭圆形状的配光。
[具体例3.在x轴上具有焦点的椭圆形状3]
参照图7A～图7C，对在x轴上具有焦点、即在x轴方向上具有长轴、在y轴方向上具有短轴的椭圆形状的配光进行说明。
图7A是示出供给到本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的透明电极130的电位的时序图。
第一电位V1及第二电位V2是低电位和高电位被反转驱动的变动电位。即，第一电位V1及第二电位V2是重复-5V和+5V的电位。但是，第一电位V1与第二电位V2的相位反转。因此，第一电位V1与第二电位V2的电位差的绝对值为10V。
第三电位V3及第四电位V4是中间电位被反转驱动的变动电位。即，第三电位V3及第四电位V4是重复-2V和+2V的电位。但是，第三电位V3与第四电位V4的相位反转。因此，第三电位V3与第四电位V4的电位差的绝对值为4V。
第五电位V5及第六电位V6是低电位和高电位被反转驱动的变动电位。即，第五电位V5及第六电位V6是重复-5V和+5V的电位。但是，第五电位V5与第六电位V6的相位反转。因此，第五电位V5与第六电位V6的电位差的绝对值为10V。
第七电位V7及第八电位V8是中间固定电位。即，第七电位V7及第八电位V8为0V。
通过向透明电极130供给上述电位，液晶层160的液晶分子的取向状态根据电位差而变化。入射到光学元件10的具有x轴方向的偏振光的光(例如P偏振光分量)由于第三透明电极130-3与第四透明电极130-4的电位差(4V)以及第十三透明电极130-13与第十四透明电极130-14的电位差(4V)而在y轴方向上扩散。另外，入射到光学元件10的具有x轴方向的偏振光的光由于第一透明电极130-1与第二透明电极130-2的电位差(10V)以及第十五透明电极130-15与第十六透明电极130-16的电位差(10V)而在x轴方向上扩散。另外，入射到光学元件10的具有y轴方向的偏振光的光(例如S偏振光分量)由于第五透明电极130-5与第六透明电极130-6的电位差(10V)以及第十一透明电极130-11与第十二透明电极130-12的电位差(10V)而在x轴方向上扩散。因此，入射到光学元件10的光中的具有x轴方向的偏振光的光的一部分在y轴方向上扩散，剩余的光在x轴方向上扩散。因此，透射光学元件10的光成为在x轴方向上具有长轴、在y轴方向上具有短轴的椭圆形状的配光。
在图7A所示的时序图中，使具有x轴方向的偏振光的光在y轴方向上扩散，但也能够使具有y轴方向的偏振光的光在y轴方向上扩散。以下，对此进行说明。
图7B是示出供给到本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的透明电极130的电位的时序图。
第一电位V1及第二电位V2是低电位和高电位被反转驱动的变动电位。即，第一电位V1及第二电位V2是重复-5V和+5V的电位。但是，第一电位V1与第二电位V2的相位反转。因此，第一电位V1与第二电位V2的电位差的绝对值为10V。
第三电位V3及第四电位V4是中间固定电位。即，第三电位V3及第四电位V4为0V。
第五电位V5及第六电位V6是低电位和高电位被反转驱动的变动电位。即，第五电位V5及第六电位V6是重复-5V和+5V的电位。但是，第五电位V5与第六电位V6的相位反转。因此，第五电位V5与第六电位V6的电位差的绝对值为10V。
第七电位V7及第八电位V8是中间电位被反转驱动的变动电位。即，第七电位V7及第八电位V8是重复-2V和+2V的电位。但是，第七电位V7与第八电位V8的相位反转。因此，第七电位V7与第八电位V8的电位差的绝对值为4V。
通过向透明电极130供给上述电位，液晶层160的液晶分子的取向状态根据电位差而变化。入射到光学元件10的具有y轴方向的偏振光的光由于第七透明电极130-7与第八透明电极130-8的电位差(4V)以及第九透明电极130-9与第十透明电极130-10的电位差(4V)而在y轴方向上扩散。另外，入射到光学元件10的具有y轴方向的偏振光的光由于第五透明电极130-5与第六透明电极130-6的电位差(10V)以及第十一透明电极130-11与第二透明电极130-12的电位差(10V)而在x轴方向上扩散。另外，入射到光学元件10的具有x轴方向的偏振光的光由于第一透明电极130-1与第二透明电极130-2的电位差(10V)以及第十五透明电极130-15与第十六透明电极130-16的电位差(10V)而在x轴方向上扩散。因此，入射到光学元件10的光中的具有y轴方向的偏振光的光的一部分在y轴方向上扩散，剩余的光在x轴方向上扩散。因此，透射光学元件10的光成为在x轴方向上具有长轴、在y轴方向上具有短轴的椭圆形状的配光。
图7C是测定透射本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的光的方位角的测定结果。当向所制作的光学元件10供给图7A所示的时序图的电位时，测定出了图7C所示的椭圆形状的配光。
[具体例4.在x轴上具有焦点的椭圆形状4]
参照图8A及图8B，对在x轴上具有焦点、即在x轴方向上具有长轴、在y轴方向上具有短轴的椭圆形状的配光进行说明。需要说明的是，椭圆形状4是比椭圆形状3更接近圆形的椭圆形。
图8A是示出供给到本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的透明电极130的电位的时序图。
第一电位V1及第二电位V2是低电位和高电位被反转驱动的变动电位。即，第一电位V1及第二电位V2是重复-5V和+5V的电位。但是，第一电位V1与第二电位V2的相位反转。因此，第一电位V1与第二电位V2的电位差的绝对值为10V。
第三电位V3及第四电位V4是中间电位被反转驱动的变动电位。即，第三电位V3及第四电位V4是重复-1V和+1V的电位。但是，第三电位V3与第四电位V4的相位反转。因此，第三电位V3与第四电位V4的电位差的绝对值为2V。
第五电位V5及第六电位V6是低电位和高电位被反转驱动的变动电位。即，第五电位V5及第六电位V6是重复-5V和+5V的电位。但是，第五电位V5与第六电位V6的相位反转。因此，第五电位V5与第六电位V6的电位差的绝对值为10V。
第七电位V7及第八电位V8是中间电位被反转驱动的变动电位。即，第七电位V7及第八电位V8是重复-1V和+1V的电位。但是，第七电位V7与第八电位V8的相位反转。因此，第七电位V7与第八电位V8的电位差的绝对值为2V。
通过向透明电极130供给上述电位，液晶层160的液晶分子的取向状态根据电位差而变化。入射到光学元件10的具有x轴方向的偏振光的光(例如P偏振光分量)由于第三透明电极130-3与第四透明电极130-4的电位差(2V)以及第十三透明电极130-13与第十四透明电极130-14的电位差(2V)而在y轴方向上稍微扩散。另外，入射到光学元件10的具有x轴方向的偏振光的光由于第一透明电极130-1与第二透明电极130-2的电位差(10V)以及第十五透明电极130-15与第十六透明电极130-16的电位差(10V)而在x轴方向上扩散。另外，入射到光学元件10的具有y轴方向的偏振光的光(例如S偏振光分量)由于第七透明电极130-7与第八透明电极130-8的电位差(2V)以及第九透明电极130-9与第十透明电极130-10的电位差(2V)而在y轴方向上稍微扩散。另外，由于第五透明电极130-5与第六透明电极130-6的电位差(10V)以及第十一透明电极130-11与第十二透明电极130-12的电位差(10V)而在x轴方向上扩散。因此，入射到光学元件10的光中的具有x轴方向的偏振光的一部分以及具有y轴方向的偏振光的一部分在y轴方向上扩散，剩余的光在x轴方向上扩散。由此，在具体例4中，与具体例3的椭圆形状3相比，在y轴方向上扩散的光的亮度增加。另外，在比较x轴方向与y轴方向上的光的亮度的情况下，x轴方向及y轴方向的相对亮度差变小。因此，透射光学元件10的光成为在x轴方向上具有长轴、在y轴方向上具有短轴的椭圆形状的配光。
图8B是测定透射本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的光的方位角的测定结果。当向所制作的光学元件10供给图8A所示的时序图的电位时，测定出了图8B所示的椭圆形状的配光。如上所述，在本具体例4中，与具体例3相比，向y轴方向的扩散程度提高。更具体而言，不仅具有y轴方向的偏振光的光的一部分，具有x轴方向的偏振光的光的一部分也在y轴方向上扩散。因此，图8B所示的本具体例4的配光状态成为比图7C所示的具体例1的配光状态更接近圆形的椭圆形状的配光。
以上，根据本发明的一实施方式所涉及的光学元件10，在具有作为各向异性的形状之一的椭圆形状的配光中，能够控制短轴及长轴的长度。
<第二实施方式>
在光学元件10中，也能够进行椭圆形状以外的配光。因此，以下，作为椭圆形状以外的配光的一例，对x轴方向的长度与y轴方向的长度不同的十字形状的配光进行说明。需要说明的是，在本实施方式的构成与第一实施方式的构成相同时，有时省略其构成的说明。
[具体例1.y轴方向的长度比x轴方向的长度长的十字形状1]
参照图9A～图9C，对y轴方向的长度比x轴方向的长度长的十字形状的配光进行说明。
图9A是示出供给到本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的透明电极130的电位的时序图。
第一电位V1及第二电位V2是中间电位被反转驱动的变动电位。即，第一电位V1及第二电位V2是重复-2V和+2V的电位。但是，第一电位V1与第二电位V2的相位反转。因此，第一电位V1与第二电位V2的电位差的绝对值为4V。
第三电位V3及第四电位V4是中间固定电位。即，第三电位V3及第四电位V4为0V。
第五电位V5及第六电位V6是中间固定电位。即，第五电位V5及第六电位V6为0V。
第七电位V7及第八电位V8是低电位和高电位被反转驱动的变动电位。即，第七电位V7及第八电位V8是重复-5V和+5V的电位。但是，第七电位V7与第八电位V8的相位反转。因此，第七电位V7与第八电位V8的电位差的绝对值为10V。
通过向透明电极130供给上述电位，液晶层160的液晶分子的取向状态根据电位差而变化。入射到光学元件10的具有x轴方向的偏振光的光(例如P偏振光分量)由于第一透明电极130-1与第二透明电极130-2的电位差(4V)以及第十五透明电极130-15与第十六透明电极130-16的电位差(4V)而在x轴方向上扩散。另外，入射到光学元件10的具有y轴方向的偏振光的光(例如S偏振光分量)由于第七透明电极130-7与第八透明电极130-8的电位差(10V)以及第九透明电极130-9与第十透明电极130-10的电位差(10V)而在y轴方向上扩散。因此，入射到光学元件10的光中的具有x轴方向的偏振光的光的一部分在x轴方向上扩散，具有y轴方向的偏振光的光在y轴方向上扩散。像这样，通过使一方的偏振光分量仅在x轴方向上扩散，使另一方的偏振光分量仅在y轴方向上扩散，从而实现十字形状的配光。另外，通过调整各电极的电位差，来调整十字形状的配光的各方向的配光长度。
在图9A所示的时序图中，使具有x轴方向的偏振光的光在x轴方向上扩散，但也能够使具有y轴方向的偏振光的光在x轴方向上扩散。以下，对此进行说明。
图9B是示出供给到本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的透明电极130的电位的时序图。
第一电位V1及第二电位V2是中间固定电位。即，第一电位V1及第二电位V2为0V。
第三电位V3及第四电位V4是低电位和高电位被反转驱动的变动电位。即，第三电位V3及第四电位V4是重复-5V和+5V的电位。但是，第三电位V3与第四电位V4的相位反转。因此，第三电位V3与第四电位V4的电位差的绝对值为10V。
第五电位V5及第六电位V6是中间电位被反转驱动的变动电位。即，第五电位V5及第六电位V6是重复-2V和+2V的电位。但是，第五电位V5与第六电位V6的相位反转。因此，第五电位V5与第六电位V6的电位差的绝对值为4V。
第七电位V7及第八电位V8是中间固定电位。即，第七电位V7及第八电位V8为0V。
通过向透明电极130供给上述电位，液晶层160的液晶分子的取向状态根据电位差而变化。入射到光学元件10的具有y轴方向的偏振光的光由于第五透明电极130-5与第六透明电极130-6的电位差(4V)以及第十一透明电极130-11与第十二透明电极130-12的电位差(4V)而在x轴方向上扩散。另外，入射到光学元件10的具有x轴方向的偏振光的光由于第三透明电极130-3与第四透明电极130-4的电位差(10V)以及第十三透明电极130-13与第十四透明电极130-14的电位差(10V)而在y轴方向上扩散。因此，入射到光学元件10的光中的具有x轴方向的偏振光的光在y轴方向上扩散，具有y轴方向的偏振光的光的一部分在x轴方向上扩散。
图9C是示出向本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的透明电极130供给了图9A或图9B所示的时序图的电位时的配光的形状的示意图。透射光学元件10的光成为图9C所示的y轴方向的长度比x轴方向的长度长的十字形状的配光。
[具体例2.y轴方向的长度比x轴方向的长度短的十字形状2]
参照图10A～图10C，对y轴方向的长度比x轴方向的长度短的十字形状的配光进行说明。
图10A是示出供给到本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的透明电极130的电位的时序图。
第一电位V1及第二电位V2是中间固定电位。即，第一电位V1及第二电位V2为0V。
第三电位V3及第四电位V4是中间电位被反转驱动的变动电位。即，第三电位V3及第四电位V4是重复-2V和+2V的电位。但是，第三电位V3与第四电位V4的相位反转。因此，第三电位V3与第四电位V4的电位差的绝对值为4V。
第五电位V5及第六电位V6是低电位和高电位被反转驱动的变动电位。即，第五电位V5及第六电位V6是重复-5V和+5V的电位。但是，第五电位V5与第六电位V6的相位反转。因此，第五电位V5与第六电位V6的电位差的绝对值为10V。
第七电位V7及第八电位V8是中间固定电位。即，第七电位V7及第八电位V8为0V。
通过向透明电极130供给上述电位，液晶层160的液晶分子的取向状态根据电位差而变化。入射到光学元件10的具有x轴方向的偏振光的光(例如P偏振光分量)由于第三透明电极130-3与第四透明电极130-4的电位差(4V)以及第十三透明电极130-13与第十四透明电极130-14的电位差(4V)而在y轴方向上扩散。另外，入射到光学元件10的具有y轴方向的偏振光的光(例如S偏振光分量)由于第五透明电极130-5与第六透明电极130-6的电位差(10V)以及第十一透明电极130-11与第十二透明电极130-12的电位差(10V)而在x轴方向上扩散。因此，入射到光学元件10的光中的具有x轴方向的偏振光的光的一部分在y轴方向上扩散，具有y轴方向的偏振光的光在x轴方向上扩散。
在图10A所示的时序图中，使具有x轴方向的偏振光的光在y轴方向上扩散，但也能够使具有y轴方向的偏振光的光在y轴方向上扩散。以下，对此进行说明。
图10B是示出供给到本发明的一实施方式所涉及的光学元件10的透明电极130的电位的时序图。
第一电位V1及第二电位V2是低电位和高电位被反转驱动的变动电位。即，第一电位V1及第二电位V2是重复-5V和+5V的电位。但是，第一电位V1与第二电位V2的相位反转。因此，第一电位V1与第二电位V2的电位差的绝对值为10V。
第三电位V3及第四电位V4是中间固定电位。即，第三电位V3及第四电位V4为0V。
第五电位V5及第六电位V6是中间固定电位。即，第五电位V5及第六电位V6为0V。
第七电位V7及第八电位V8是中间电位被反转驱动的变动电位。即，第七电位V7及第八电位V8是重复-2V和+2V的电位。但是，第七电位V7与第八电位V8的相位反转。因此，第七电位V7与第八电位V8的电位差的绝对值为4V。
通过向透明电极130供给上述电位，液晶层160的液晶分子的取向状态根据电位差而变化。入射到光学元件10的具有y轴方向的偏振光的光由于第七透明电极130-7与第八透明电极130-8的电位差(4V)以及第九透明电极130-9与第十透明电极130-10的电位差(4V)而在y轴方向上扩散。另外，入射到光学元件10的具有x轴方向的偏振光的光由于第一透明电极130-1与第二透明电极130-2的电位差(10V)以及第十五透明电极130-15与第十六透明电极130-16的电位差(10V)而在x轴方向上扩散。因此，入射到光学元件10的光中的具有y轴方向的偏振光的光的一部分在y轴方向上扩散，具有x轴方向的偏振光的光在x轴方向上扩散。
图10C是示出在本发明的一实施方式所涉及的光学元件10中，向透明电极130供给了图10A或图10B所示的时序图的电位时的取向的形状的示意图。透射光学元件10的光成为图10C所示的y轴方向的长度比x轴方向的长度短的十字形状的配光。
以上，根据本发明的一实施方式所涉及的光学元件10，在具有作为各向异性的形状之一的十字形状的配光中，能够控制第一方向及第二方向的长度。
以上，例示了几个具有各向异性的形状的配光，但第一方向的长度和第二方向的长度能够通过供给到透明电极130的中间电位的大小来控制。例如，若提高供给到透明电极130的电位，则光进一步扩散，长度变长。另外，配光的形状例如也可以通过基板120间的距离或透明电极130间的间距来控制。
在本发明的思想的范畴内，凡本领域技术人员理解为能够相当于各种变更例及修正例，则关于这些变更例及修正例，也属于本发明的范围。例如，对于上述的各实施方式，本领域技术人员适当地进行构成要素的追加、删除或设计变更，或者进行工序的追加、省略或条件变更，只要具备本发明的主旨，则均包括在本发明的范围内。
另外，在本实施方式中，对于由方式带来的其他作用效果，根据本说明书的记载明确的、或者本领域技术人员容易想到的作用效果，当然理解为由本发明带来的。
附图标记说明
10：光学元件
110：液晶单元
120：基板
130：透明电极
140：取向膜
150：密封材料
160：液晶层
170：光学弹性树脂层
200：电位供给线
310：第一偏振光
320：第二偏振光。

Claims (14)

1.一种光学元件，包括：
第一液晶单元；
第二液晶单元，位于所述第一液晶单元之上；
第三液晶单元，位于所述第二液晶单元之上；以及
第四液晶单元，位于所述第三液晶单元之上，
所述第一液晶单元包括：
第一基板，在第一方向上，第一透明电极和第二透明电极交替地配置成梳齿状；以及
第二基板，在与所述第一方向交叉的第二方向上，第三透明电极和第四透明电极交替地配置成梳齿状，
所述第二液晶单元包括：
第三基板，与所述第二基板相邻，在所述第一方向上，第五透明电极和第六透明电极交替地配置成梳齿状；以及
第四基板，在所述第二方向上，第七透明电极和第八透明电极交替地配置成梳齿状，
所述第三液晶单元包括：
第五基板，与所述第四基板相邻，在所述第二方向上，第九透明电极和第十透明电极交替地配置成梳齿状，以及
第六基板，在所述第一方向上，第十一透明电极和第十二透明电极交替地配置成梳齿状，
所述第四液晶单元包括：
第七基板，与所述第六基板相邻，在第二方向上，第十三透明电极和第十四透明电极交替地配置成梳齿状；以及
第八基板，在所述第一方向上，第十五透明电极和第十六透明电极交替地配置成梳齿状，
所述第一透明电极与所述第十五透明电极相互电连接，
所述第二透明电极与所述第十六透明电极相互电连接，
所述第三透明电极与所述第十三透明电极相互电连接，
所述第四透明电极与所述第十四透明电极相互电连接，
所述第五透明电极与所述第十一透明电极相互电连接，
所述第六透明电极与所述第十二透明电极相互电连接，
所述第七透明电极与所述第九透明电极相互电连接，
所述第八透明电极与所述第十透明电极相互电连接。
2.根据权利要求1所述的光学元件，其中，
向所述第一透明电极及所述第十五透明电极供给第一电位，
向所述第二透明电极及所述第十六透明电极供给第二电位，
向所述第三透明电极及所述第十三透明电极供给第三电位，
向所述第四透明电极及所述第十四透明电极供给第四电位，
向所述第五透明电极及所述第十一透明电极供给第五电位，
向所述第六透明电极及所述第十二透明电极供给第六电位，
向所述第七透明电极及所述第九透明电极供给第七电位，
向所述第八透明电极及所述第十透明电极供给第八电位，
在所述第一电位至所述第八电位中包括绝对值不同的三个电位。
3.根据权利要求2所述的光学元件，其中，
所述第一电位与所述第二电位的电位差的绝对值比所述第三电位与所述第四电位的电位差的绝对值以及所述第七电位与所述第八电位的电位差的绝对值小。
4.根据权利要求3所述的光学元件，其中，
所述第五电位及所述第六电位为0V。
5.根据权利要求2所述的光学元件，其中，
所述第五电位与所述第六电位的电位差的绝对值比所述第三电位与所述第四电位的电位差的绝对值以及所述第七电位与所述第八电位的电位差的绝对值小。
6.根据权利要求5所述的光学元件，其中，
所述第一电位及所述第二电位为0V。
7.根据权利要求3或5所述的光学元件，其中，
所述第三电位与所述第七电位相等，
所述第四电位与所述第八电位相等。
8.根据权利要求7所述的光学元件，其中，
所述第一电位与所述第五电位相等，
所述第二电位与所述第六电位相等。
9.根据权利要求2所述的光学元件，其中，
所述第三电位与所述第四电位的电位差的绝对值比所述第一电位与所述第二电位的电位差的绝对值以及所述第五电位与所述第六电位的电位差的绝对值小。
10.根据权利要求9所述的光学元件，其中，
所述第七电位及所述第八电位为0V。
11.根据权利要求2所述的光学元件，其中，
所述第七电位与所述第八电位的电位差的绝对值比所述第一电位与所述第二电位的电位差的绝对值以及所述第五电位与所述第六电位的电位差的绝对值小。
12.根据权利要求11所述的光学元件，其中，
所述第三电位及所述第四电位为0V。
13.根据权利要求9或11所述的光学元件，其中，
所述第一电位与所述第五电位相等，
所述第二电位与所述第六电位相等。
14.根据权利要求13所述的光学元件，其中，
所述第三电位与所述第七电位相等，
所述第四电位与所述第八电位相等。
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