TWI691754B - 液晶元件、偏向元件、液晶模組以及電子裝置 - Google Patents

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Abstract

液晶元件(100)使光折射而射出。液晶元件(100)具備：第1電極(1)，被施加第1電壓(V1)；第2電極(2)，被施加與第1電壓(V1)不同的第2電壓(V2)；絕緣層(21)，作為電絕緣體；高電阻層(22)；液晶層(23)，包含液晶；以及第3電極(3)，被施加第3電壓(V3)。絕緣層(21)配置在第1電極(1)、第2電極(2)與高電阻層(22)之間，使第1電極(1)、第2電極(2)和高電阻層(22)彼此絕緣。高電阻層(22)的電阻率大於各該第1電極(1)的電阻率和第2電極2(2)的電阻率，而小於絕緣層(21)的電阻率。高電阻層(22)和液晶層(23)配置在絕緣層(21)和第3電極(3)之間。高電阻層(22)配置在絕緣層(21)和液晶層(23)之間。

Description

液晶元件、偏向元件、液晶模組以及電子裝置
本發明係關於液晶元件、偏向元件、液晶模組以及電子裝置。
在專利文獻1中記載的偏向元件，具備片狀的第1透明電極、液晶層以及片狀的第2透明電極。在第1透明電極的上下方向的兩側邊緣形成有一對第1端子。在第2透明電極的左右方向的兩側邊緣形成有一對第2端子。
在使光向下方偏向的情況下，在一對第1端子中的一邊的第1端子上施加第1電壓，同時在另一邊的第1端子上施加與第1電壓不同的第2電壓時，由於第1透明電極是高電阻膜，因此，在第1透明電極上形成有從一邊的第1端子朝向另一邊的第1端子呈直線狀變化的電位梯度。由此，在液晶層上形成有對應於第1透明電極之電位梯度的折射率分布。結果，使光往下方偏向而射出。
【專利文獻1】日本特開2006-313238號公報
然而，在專利文獻1中記載的偏向元件，由於電流從一邊的第1端子朝向另一邊的第1端子流過第1透明電極，因此，造成電力損失的增加。
本發明係鑒於上述課題而完成者，其目的在於提供一種液晶元件、偏向元件、液晶模組以及電子裝置，能夠一邊抑制電力損失一邊使光折射。
根據本發明的第1觀點，液晶元件使光折射而射出。液晶元件具備：第1電極，被施加第1電壓；第2電極，被施加與該第1電壓不同的第2電壓；絕緣層，作為電絕緣體；電阻層；液晶層，包含液晶；以及第3電極，被施加第3電壓。該絕緣層配置在該第1電極、該第2電極與該電阻層之間， 使該第1電極、該第2電極與該電阻層彼此絕緣。該電阻層的電阻率大於各該第1電極的電阻率和該第2電極的電阻率，且小於該絕緣層的電阻率。該電阻層和該液晶層配置在該絕緣層與該第3電極之間。該電阻層配置在該絕緣層與該液晶層之間。
較佳地，本發明的液晶元件進一步具備：第1邊界層和第2邊界層，該第1邊界層作為電絕緣體。第2層係具有比該電阻層的該電阻率高的電阻率之阻抗體或電絕緣體。較佳地，該第1電極和該第2電極構成單位電極，且設置複數個該單位電極。較佳地，彼此相鄰的單位電極中的一邊的單位電極之該第2電極和另一邊的單位電極之該第1電極彼此相鄰，且該第1邊界層配置在彼此相鄰的第2電極與第1電極之間。較佳地，設有複數個該電阻層來對應該複數個單位電極，且該第2邊界層配置在彼此相鄰的該電阻層之間。
較佳地，本發明的液晶元件進一步具備：被施加與該第1電壓和該第2電壓不同之第4電壓的邊界電極。較佳地，該第4電壓的大小比該第1電壓和該第2電壓中的較大的電壓小。較佳地，該第1電極和該第2電極構成單位電極，且設有複數個該單位電極。較佳地，彼此相鄰的該單位電極中的一邊的單位電極的該第2電極和另一邊的單位電極的該第1電極彼此相鄰，且該邊界電極配置在彼此相鄰的第2電極和第1電極之間。
較佳地，本發明的液晶元件中，該第1電壓、該第2電壓和該第4電壓都為交流電壓，該第4電壓的頻率高於各該第1電壓的頻率和該第2電壓的頻率。
較佳地，在本發明的液晶元件中，該第1電極和該第2電極係排列延伸的直線狀。
較佳地，在本發明的液晶元件中，該液晶層對於從該第1電極朝向該第2電極之方向具有直線狀的電位梯度。
較佳地，本發明的液晶元件進一步具備圓環狀的中心電極。較佳地，該第1電極和該第2電極構成單位電極，且該中心電極和該單位電極配置成以該中心電極為中心的同心圓狀。較佳地，該單位電極的寬度表示該第1電極和該第2電極之間的距離，且該第2電極的半徑大於該第1電極的半徑。
較佳地，本發明液晶元件中設有複數個該單位電極。較佳地，該中心電極和該複數個單位電極配置成以該中心電極為中心的同心圓狀。較佳地，彼此相鄰的該單位電極中之半徑大的單位電極的寬度比該彼此相鄰的單位電極中之該半徑小的單位電極的寬度小。較佳地，在各該單位電極中，該單位電極的該寬度表示該第1電極與該第2電極之間的距離，該第2電極的半徑大於該第1電極的半徑，而由該第2電極的該半徑來表示該單位電極的該半徑。
較佳地，本發明的液晶元件中，將該單位電極的該半徑設為Rn時，則Rn由以下的算式來表示。n係1以上N以下的整數，在該複數個單位電極中，從該半徑最小的單位電極朝向該半徑最大的單位電極按照遞增順序將1以上N以下的整數分配到各該單位電極。N係該單位電極的個數，而Rc係該中心電極的半徑。
【數1】Rn=(n+1)1/2×Rc
較佳地，本發明的液晶元件進一步具備：第1引線、第2引線、第3邊界層和相對層。較佳地，在第1引線上施加該第1電壓。較佳地，在第2引線上施加該第2電壓。較佳地，第3邊界層配置在該第1引線與該第2引線之間，且作為電絕緣體。較佳地，相對層係具有比該電阻層的該電阻率高的電阻率的阻抗體或者電絕緣體。較佳地，該第1電極和該第2電極都為開口曲線狀。較佳地，該第1電極的兩端部中的一個端部連接在該第1引線，而該第1電極的該兩端部中的另一個端部與該第2引線相對。較佳地，該第2電極的兩端部中的一個端部連接在該第2引線，該第2電極的該兩端部中的另一個端部與該第1引線相對。較佳地，該相對層隔著該絕緣層與該第1引線、該第3邊界層及該第2引線相對。
較佳地，本發明的液晶元件中，該第1電極和該第2電極構成單位電極。較佳地，在該單位電極中，該第1電極與該第2電極之間的間隔大於該第1電極的寬度，且大於該第2電極的寬度。
根據本發明的第2觀點，偏向元件使光偏向而射出。偏向元件具備兩個根據該第1觀點得到的液晶元件。在該兩個液晶元件的一個液晶元件 中，該第1電極和該第2電極都沿著第1方向延伸。在該兩個液晶元件的另一個液晶元件中，該第1電極和該第2電極都沿著與第1方向正交的第2方向延伸。該一個液晶元件和該另一個液晶元件以層疊的方式而配置。
根據本發明的第3觀點，液晶模組具備：根據該第1觀點得到的液晶元件和覆蓋攝像元件的覆蓋部件。該液晶元件以與該攝像元件的成像面相對的方式，被安裝在該覆蓋部件的外側面部。
根據本發明的第4觀點，電子裝置具備：根據該第1觀點得到的液晶元件；攝像元件；覆蓋該攝像元件的覆蓋部件；以及筐體。該筐體收納該液晶元件、該攝像元件和該覆蓋部件。該液晶元件以與該攝像元件的成像面相對的方式，被安裝在該筐體的內側面部。
根據本發明的第5觀點，電子裝置具備：根據該第1觀點得到的液晶元件；隔著該液晶元件拍攝被攝體的攝像元件；檢測手晃動而引起的振動的振動感應器；以及控制器。控制器根據該振動感應器所檢測的振動，以使經過該液晶元件並入射到該攝像元件的光發生折射的方式，控制該第1電壓及/或該第2電壓。
根據本發明，能夠一邊抑制電力損失，一邊使光折射。
1‧‧‧第1電極
2‧‧‧第2電極
3‧‧‧第3電極
10‧‧‧單位電極
21‧‧‧絕緣層
22‧‧‧高電阻層(電阻層)
23‧‧‧液晶層
40‧‧‧控制器
50‧‧‧振動感測器
51‧‧‧第1邊界層
52‧‧‧第2邊界層
61‧‧‧邊界電極
71‧‧‧第1引線
72‧‧‧第2引線
73‧‧‧第3邊界層
74‧‧‧相對層
100‧‧‧液晶元件
100A‧‧‧液晶元件
100B‧‧‧液晶元件
250‧‧‧偏向元件
300‧‧‧液晶模組
310‧‧‧覆蓋部件
320‧‧‧攝像元件
400‧‧‧電子裝置
401‧‧‧筐體
rc‧‧‧中心電極
r1~r5(rn)‧‧‧單位電極
W1‧‧‧間隔
D1‧‧‧方向
K1‧‧‧寬度
K2‧‧‧寬度
V1‧‧‧第1電壓
V2‧‧‧第2電壓
V3‧‧‧第3電壓
t‧‧‧厚度
IB-IB‧‧‧線
第1圖(a)為表示本發明實施方式1之液晶元件的俯視圖；第1圖(b)為表示本發明實施方式1之液晶元件的剖面圖；第2圖(a)為表示本發明實施方式1之液晶元件的詳細的剖面圖；第2圖(b)為表示在本發明實施方式1之液晶元件的第1電極上所施加的第1電壓之波形圖；第2圖(c)為表示在本發明實施方式1之液晶元件的第2電極上所施加的第2電壓之波形圖；第3圖(a)為表示本發明實施方式1之液晶元件的剖面圖；第3圖(b)為表示在本發明實施方式1之液晶元件上所形成的電位梯度的圖；第3圖(c)為表示在本發明實施方式1之液晶元件上所形成的折射率梯度的圖；第4圖為表示入射到本發明實施方式1之液晶元件的入射光和從液晶元件射出的出射光的圖；第5圖(a)為表示本發明實施方式2之液晶元件的俯視圖；第5圖(b)為表 示本發明實施方式2之液晶元件的剖面圖；第6圖(a)為表示本發明實施方式2之液晶元件的剖面圖；第6圖(b)為表示在本發明實施方式2之液晶元件上所形成的電位梯度的圖；第6圖(c)為表示在本發明實施方式2之液晶元件上所形成的折射率梯度的圖；第7圖為表示入射到本發明實施方式2之液晶元件的入射光和從液晶元件射出的出射光的圖；第8圖(a)為表示本發明實施方式3之液晶元件的俯視圖；第8圖(b)為表示本發明實施方式3之液晶元件的剖面圖；第9圖(a)為表示本發明實施方式3之液晶元件的詳細的剖面圖；第9圖(b)為表示在本發明實施方式3之液晶元件的第1電極上所施加的第1電壓之波形圖；第9圖(c)為表示在本發明實施方式3之液晶元件的第2電極上所施加的第2電壓的波形圖；第9圖(d)為表示本發明實施方式3之液晶元件的邊界電極上所施加的邊界電壓之波形圖；第10圖為表示本發明實施方式4之液晶元件的俯視圖；第11圖為表示放大本發明實施方式4之液晶元件的一部分的俯視圖；第12圖為表示本發明實施方式4之液晶元件的一部分的剖面圖；第13圖(a)為表示本發明實施方式4之液晶元件的俯視圖；第13圖(b)為表示在本發明實施方式4之液晶元件上所形成的電位梯度的圖；第14圖為表示本發明實施方式5之液晶元件的俯視圖；第15圖為表示放大本發明實施方式5之液晶元件的一部分的俯視圖；第16圖(a)為表示本發明實施方式5之液晶元件的一部分的剖面圖；第16圖(b)為表示本發明實施方式5之液晶元件的一部分的俯視圖；第17圖為表示本發明實施方式5的變化例之液晶元件的一部分的俯視圖；第18圖為表示本發明實施方式6之偏向元件的爆炸立體圖；第19圖(a)為表示本發明實施方式7之液晶模組的立體圖；第19圖(b)為表示本發明實施方式7之液晶模組的剖面圖；第20圖(a)為表示本發明實施方式8之電子裝置的俯視圖；第20圖(b)為表示本發明實施方式8之電子裝置的剖面圖；第20圖(c)為表示放大本發明實施方式8之電子裝置的一部分的剖面圖； 第21圖為表示在本發明實施例1之液晶元件上所形成的電位梯度的圖；第22圖為表示在本發明實施例2之液晶元件上所形成的電位梯度的圖；第23圖為表示在本發明實施例3之液晶元件上所形成的電位梯度的圖；第24圖為表示對應於本發明實施例4之液晶元件上所形成的電位梯度之干涉條紋的圖；以及第25圖為表示對應於本發明實施例5之液晶元件上所形成的電位梯度之干涉條紋的圖。
以下，参照圖示對本發明的實施方式進行說明。此外，對於圖中相同或相當的部分附上相同的圖示編號，而不再重複說明。還有，為了圖示的簡略化，適當地省略表示剖面的斜線。進一步，在本發明實施方式的說明中，可以將光的折射記載為光的偏向，而將光的折射角記載為光的偏向角，也可以將光的偏向記載為光的折射，而將光的偏向角記載為光的折射角。
(實施方式1)
第1圖(a)為表示本發明的實施方式1之液晶元件100的俯視圖。第1圖(b)係沿著第1圖(a)的IB-IB線的剖面圖。液晶元件100使光折射而射出。因此，例如，液晶元件100可以作為使光偏向而射出的偏向元件，或者作為使光收斂或發散的透鏡來使用。
如第1圖(a)和第1圖(b)所示，液晶元件100具備第1電極1、第2電極2、絕緣層21、高電阻層22(電阻層)、液晶層23以及第3電極3。
在第1電極1上施加第1電壓V1。第1電極1隔著絕緣層21、高電阻層22以及液晶層23，與第3電極3的一對邊緣區域中的一邊的邊緣區域相對。例如，第1電極1的顏色係透明色，且第1電極1由ITO(銦錫氧化物：Indium Tin Oxide)所構成。
在第2電極2上施加與第1電壓V1不同的第2電壓V2。第2電極2隔著絕緣層21、高電阻層22以及液晶層23，與第3電極3的一對邊緣區域中 的另一邊的邊緣區域相對。例如，第2電極2的顏色係透明色，且第2電極2由ITO所形成。
第1電極1和第2電極2配置在同一層上，隔著絕緣層21彼此相對。第1電極1和第2電極2構成單位電極10，並隔著間隔W1呈直線狀排列延伸。單位電極10中，第1電極1和第2電極2之間的間隔W1大於第1電極1的寬度K1，且大於第2電極2的寬度K2。但是，間隔W1可以設定為任意大小。間隔W1表示第1電極1的內緣和第2電極2的內緣之間的距離。有時將間隔W1記載為單位電極10的寬度W1。還有，有時將間隔W1記載為液晶層23的寬度W1。另外，第1電極1和第2電極2的長度可以任意設定。進一步，寬度K1表示沿著第1電極1的短邊方向的寬度。換言之，寬度K1表示沿著第1電極1的方向D1的寬度。寬度K2表示沿著第2電極2的短邊方向的寬度。換言之，寬度K2表示沿著第2電極2的方向D1的寬度。
絕緣層21作為電絕緣體。絕緣層21配置在第1電極1、第2電極2與高電阻層22之間，使第1電極1、第2電極2和高電阻層22彼此電絕緣。例如，絕緣層21的顏色係透明色，絕緣層21由二氧化矽(SiO2)所形成。
高電阻層22係片狀，且作為單一層配置在絕緣層21與液晶層23之間。高電阻層22隔著絕緣層21與單位電極10相對。高電阻層22的電阻率大於各該第1電極1的電阻率和該第2電極2的電阻率，而小於絕緣層21的電阻率。例如，高電阻層22的表面電阻率大於各該第1電極1的表面電阻率和該第2電極2的表面電阻率，而小於絕緣層21的表面電阻率。物質的表面電阻率係將物質的電阻率除以物質的厚度而得到的值。
例如，高電阻層22的表面電阻率在於5×103Ω/□以上5×109Ω/□以下，第1電極1的表面電阻率和第2電極2的表面電阻率在於5×10-1Ω/□以上5×102Ω/□以下，絕緣層21的表面電阻率在於1×1011Ω/□以上1×1015Ω/□以下。例如，也可以高電阻層22的表面電阻率在於1×102Ω/□以上1×1011Ω/□以下，第1電極1的表面電阻率和第2電極2的表面電阻率在於1×10-2Ω/□以上1×102Ω/□以下，絕緣層21的表面電阻率在於1×1011Ω/□以上1×1016Ω/□以下。例如，高電阻層22的顏色係透明色，且高電阻層22由氧化鋅(ZnO)所形成。
液晶層23包含液晶。液晶層23配置在高電阻層22與第3電極3之間。液晶層23具有厚度t。例如，液晶係向列型液晶，在未施加第1電壓 V1和第2電壓V2的無電場的環境下，液晶的配向係均勻配向，且液晶的顏色係透明色。例如，液晶層23的厚度t在於5μm以上100μm以下。
在第3電極3上施加第3電壓V3。實施方式1中，第3電極3係接地的，而第3電壓V3被設定為接地電位(0V)。第3電極3係片狀，且形成為單一層。例如，第3電極3的顏色係透明色，且第3電極3由ITO所形成。例如，第1電極1、第2電極2和第3電極3的電阻率(例如，表面電阻率)為大致相同。
以上，根據實施方式1，能夠一邊抑制電力損失一邊使光折射。即，由於第1電極1和第2電極2被絕緣層21絕緣，故第1電極1和第2電極2之間沒有電流。因此，能夠抑制液晶元件100的電力損失。另外，在第1電極1上施加第1電壓V1，且在第2電極2上施加第2電壓V2時，由於設有高電阻層22，故在液晶層23上形成電位梯度。其結果，能夠以對應電位梯度的折射角，使入射到液晶元件100的光進行折射。
參照第2圖，對液晶元件100進行詳細說明。第2圖(a)為表示液晶元件100之詳細的剖面圖。第2圖(b)為表示施加在第1電極1上之第1電壓V1的波形圖。第2圖(c)為表示施加在第2電極2上之第2電壓V2的波形圖。
如第2圖(a)所示，液晶元件100進一步具備第1基板31和第2基板32。第1基板31上形成有第1電極1、第2電極2和絕緣層21。還有，第1基板31上，隔著絕緣層21形成有高電阻層22。另一方面，第2基板32上形成有第3電極3。然後，第1基板31和第2基板32以挾住液晶層23的方式，利用隔片配置成隔著一定間隔。例如，第1基板31和第2基板32的顏色都為透明色，且第1基板31和第2基板32均由玻璃所形成。
液晶元件100包含在液晶装置200中。液晶装置200進一步包含如電腦的控制器40、第1電源電路41和第2電源電路42。控制器40對第1電源電路41和第2電源電路42進行控制。
如第2圖(a)和第2圖(b)所示，第1電源電路41藉由控制器40的控制產生第1電壓V1。第1電源電路41連接在第1電極1，將第1電壓V1施加到第1電極1。第1電壓V1係交流電壓，具有頻率f1。第1電壓V1係矩形波，具有最大振幅V1m。例如，最大振幅V1m在於0V以上50V以下，頻率f1在於100Hz以上10kHz以下。
如第2圖(a)和第2圖(c)所示，第2電源電路42藉由控制器40的 控制產生第2電壓V2。第2電源電路42連接在第2電極2，將第2電壓V2施加到第2電極2。第2電壓V2係交流電壓，具有頻率f2。頻率f1和頻率f2為相同的值。第2電壓V2係矩形波，具有最大振幅V2m。例如，最大振幅V2m在於2V以上100V以下。但是，最大振幅V2m大於最大振幅V1m。在實施方式1中，最大振幅V2m係最大振幅V1m的兩倍。第2電壓V2的相位與第1電壓V1的相位對齊。但是，也可以第2電壓V2的相位與第1電壓V1的相位沒有對齊。
參照第3圖和第4圖，對液晶元件100使光折射的結構進行說明。第3圖(a)為表示液晶元件100的剖面圖，第3圖(b)為表示形成在液晶元件100的電位梯度G1的圖，第3圖(c)為表示形成在液晶元件100的折射率梯度g1的圖。在第3圖(a)~第3圖(c)中，位置P1和位置P2表示沿著液晶層23的方向D1的位置。第4圖為表示入射到液晶元件100的入射光B1和從液晶元件100射出的出射光B2的圖。
如第3圖(a)所示，液晶層23包含大量的液晶分子24(複數個液晶分子)，並具有以下特性。即，液晶分子24的站立角度表示液晶分子24對於方向D1的傾斜角度，而施加在液晶分子24的電場越大，傾斜角度越大。方向D1係從第1電極1朝向第2電極2的方向，並與第1電極1和第2電極2的各長邊方向大致正交(第1圖(a))，而大致平行於液晶層23。液晶分子24的站立角度越大，液晶層23的折射率越小。
根據該液晶層23的特性，繼續進行說明。如第3圖(a)和第3圖(b)所示，在第1電極1上施加第1電壓V1，而在第2電極2上施加第2電壓V2，則藉由高電阻層22的作用，在液晶層23上形成電位梯度G1，該電位梯度G1對方向D1呈平滑的直線狀。平滑的電位梯度G1表示不係階梯狀的電位梯度。由於第2電壓V2的最大振幅V2m大於第1電壓V1的最大振幅V1m，因此電位梯度G1以沿著方向D1電位變高的方式被形成。電位梯度G1從第1電極1的下方到第2電極2的下方，不具有極值(極小值和極大值)而連續地變化。
以梯度角α1來表示對方向D1的電位梯度G1。梯度角α1可以藉由改變第2電壓V2的最大振幅V2m和第1電壓V1的最大振幅V1m之差(V2m-V1m)來變更。例如，如第2圖(a)所示，控制器40以將第1電壓V1的最大振幅V1m保持在一定的方式控制第1電源電路41，並以變更第2電壓V2的最大振幅V2m的方式控制第2電源電路42。結果，差(V2m-V1m)被改變，可 以變更梯度角α1。
另外，控制器40也可以藉由以最大振幅V2m保持在一定的方式控制第2電源電路42，並以變更最大振幅V1m的方式控制第1電源電路41，變更差(V2m-V1m)和梯度角α1。
此外，電位梯度G1的形狀基於頻率f1和頻率f2、以及高電阻層22的電阻率(例如，表面電阻率)來決定。在實施方式1中，規定頻率f1和頻率f2、以及高電阻層22的電阻率，以使電位梯度G1的形狀成為直線狀。
如第3圖(b)和第3圖(c)所示，由於在液晶層23上形成直線狀的電位梯度G1，因此，在液晶層23上形成對方向D2呈直線狀的折射率梯度g1。方向D2係與方向D1方向相反。由於液晶層23的電位沿著方向D1變高，故液晶分子24的站立角度沿著方向D2逐漸變小。因此，折射率梯度g1以折射率沿著方向D2變高的方式而形成。液晶層23在位置P1的折射率係n1，而液晶層23在位置P2的折射率係比n1小的n2。折射率梯度g1從第1電極1的下方到第2電極2的下方，不具有極值(極小值和極大值)而連續地變化。
以梯度角β1表示對方向D2的折射率梯度g1。梯度角β1根據算式(1)來表示。梯度角β1與梯度角α1大致成比例。在實施方式1中，梯度角β1與梯度角α1大致相同。
β1=arc tan((n1-n2)t/W1)...(1)
如第3圖(a)~第3圖(c)和第4圖所示，在液晶層23上形成有對應電位梯度G1的折射率梯度g1。因此，以大致正交的方式入射到液晶層23的入射光B1，以對應梯度角α1和梯度角β1的折射角γ1折射，作為出射光B2而射出。折射角γ1係出射光B2的進行方向相對於入射光B1的進行方向所形成的角度。在實施方式1中，折射角γ1與梯度角α1和梯度角β1大致相同。此外，由於電位梯度G1被形成為直線狀，故折射率梯度g1也被形成為直線狀。因此，出射光B2的波面F2大致呈一直線。還有，入射光B1的波面F1大致平行於液晶層23。
另外，一般而言，由於光折射到折射率較大的一側，故入射光B1折射到第1電極1側。但是，如下所述，也能夠使入射光B1折射到第2電極2側。即，如第2圖(a)所示，控制器40對第1電源電路41和第2電源電路42進行控制，使第1電壓V1的最大振幅V1m大於第2電壓V2的最大振幅 V2m，並以沿著方向D2電位變高的方式來形成電位梯度G1。因此，以沿著方向D1折射率變高的方式來形成折射率梯度g1。結果，能夠將入射光B1折射到第2電極2側。
以上，如參照第3圖(a)~第3圖(c)和第4圖進行的說明，根據實施方式1，能夠藉由設置絕緣層21來抑制電力損失。另外，由於設有高電阻層22，藉由對第1電極1和第2電極2分別施加第1電壓V1和第2電壓V2，能夠形成電位梯度G1和折射率梯度g1。結果，能夠對應電位梯度G1來折射入射光B1。
此外，根據實施方式1，使用配置在同一層的第1電極1和第2電極2，將電位梯度G1形成在液晶層23上。因此，與使用配置在同一層的複數個(3以上)電極來形成電位梯度的情況相比，能夠以簡單結構形成液晶元件100。結果，能夠降低液晶元件100的製造成本，並提高製造液晶元件100時的良率。
進一步，根據實施方式1，藉由形成直線狀的電位梯度G1，能夠以與梯度角α1大致相同的折射角γ1來折射入射光B1。還有，由於能夠藉由高電阻層22的作用來形成直線狀的平滑電位梯度G1，故出射光B2的波面F2大致呈一直線。結果，與使用配置在同一層的複數個(3以上)電極形成階梯狀的電位梯度的情況相比，能夠抑制出射光B2的波面像差。另外，如果電位梯度為階梯狀，則出射光的波面也成為階梯狀，且發生波面像差。進一步，由於電位梯度G1不具有極值，因此，能夠進一步將出射光B2波面F2對齊呈一直線，並能夠有效地以液晶元件100作為光之偏向元件發揮功能。
進一步，根據實施方式1，第1電極1與第2電極2之間的間隔W1大於各該第1電極1的寬度K1和該第2電極2的寬度K2。因此，在入射到液晶元件100的光的全光量中，能夠容易將折射角γ1折射和射出的光量之比例大於直進而射出的光量之比例。結果，能夠更有效地發揮液晶元件100作為光之偏向元件的功能。
此外，較佳地，第1電極1與第2電極2之間的間隔W1係第1電極1的寬度K1的2倍以上，且為第2電極2的寬度K2的2倍以上。結果，能夠更有效地發揮液晶元件100作為光之偏向元件的功能。例如，較佳地，間 隔W1係寬度K1的5倍，且係寬度K2的5倍。
進一步，根據實施方式1，將第1電極1與第2電極2之間的間隔W1設為大於各該第1電極1的寬度K1和該第2電極2的寬度K2。接著，從第1電極1的下方到第2電極2的下方的大範圍(即，間隔W1的大範圍)上配置有高電阻層22。因此，藉由適當地設定最大振幅V1m、最大振幅V2m、频率f1、频率f2和高電阻層22的電阻值，能夠從第1電極1的下方到第2電極2的下方，容易形成不具有極值的電位梯度G1。結果，能夠進一步將出射光B2的波面F2對齊呈一直線，並能夠更有效地發揮液晶元件100作為光之偏向元件的功能。
進一步，如第1圖(a)和第3圖(b)所示，根據實施方式1，使用直線狀的第1電極1和第2電極2，將電位梯度G1形成在液晶層23上。因此，在液晶層23上，沿著第1電極1和第2電極2的長邊方向形成電位梯度面。電位梯度面係由沿著第1電極1和第2電極2的長邊方向連續的電位梯度G1所形成的面。因此，在第1電極1和第2電極2的長邊方向上，以折射角γ1大致相同的方式，使入射光B1折射而射出。在此情況下，將液晶元件100作為偏向元件來使用時特別有效。
進一步，如參照第2圖(a)和第3圖(b)進行的說明，根據實施方式1，對一個液晶元件100只要變更第1電壓V1的最大振幅V1m或第2電壓V2的最大振幅V2m，就能夠將液晶層23的厚度t保持為一定，可以容易地變更梯度角α1，進而可以容易地變更折射角γ1。另外，只要變更第1電壓V1的最大振幅V1m與第2電壓V2的最大振幅V2m之間的大小關係，就能夠將入射光B1折射到第1電極1側，或折射到第2電極2側。
(實施方式2)
參照第5圖，對本發明實施方式2之液晶元件100進行說明。實施方式2之液晶元件100與實施方式1之液晶元件100的不同之處在於：實施方式2之液晶元件100藉由具備兩個單位電極10而在液晶層23上形成鋸齒狀的電位梯度。以下，主要對實施方式2與實施方式1的不同之處進行說明。
第5圖(a)為表示實施方式2之液晶元件100的俯視圖。第5圖(b)為沿著第5圖(a)的VB-VB線的剖面圖。如第5圖(a)和第5圖(b)所示，液晶元件100具備兩個單位電極10和對應兩個單位電極10而設置的兩個高電阻 層22(兩個電阻層)。還有，液晶元件100除了實施方式1之液晶元件100的結構之外，還具備第1邊界層51和第2邊界層52。
兩個單位電極10配置在同一層上。在彼此相鄰的單位電極10中，一邊的單位電極10之第2電極2和另一邊的單位電極10之第1電極1彼此相鄰。在各單位電極10中，第1電極1和第2電極2係隔著間隔W2排列延伸的直線狀。在各單位電極10中，第1電極1與第2電極2之間的間隔W2大於第1電極1的寬度K1，且大於第2電極2的寬度K2。但是，間隔W2可以設定為任意大小。間隔W2為表示構成單位電極10的第1電極1之內緣和第2電極2之內緣之間的距離。有時將間隔W2記載為單位電極10的寬度W2。第1電極1和第2電極2的長度可任意設定。各第1電極1上施加第1電壓V1，並各第2電極2上施加第2電壓V2。配置成彼此離開最遠的第1電極1和第2電極2之間的間隔W1，與實施方式1之第1電極1和第2電極2之間的間隔W1大致相同。間隔W1為表示配置成彼此離開最遠的第1電極1之內緣和第2電極2之內緣之間的距離。另外，也有將間隔W1記載為液晶層23的寬度W1的情況。
此外，將兩個第1電極1的寬度統一記載為「寬度K1」，兩個第2電極2的寬度統一記載為「寬度K2」。接著，與實施方式1相同，寬度K1表示第1電極1沿著短邊方向的寬度。換言之，寬度K1表示第1電極1沿著方向D1的寬度。寬度K2表示第2電極2沿著短邊方向的寬度。換言之，寬度K2表示第2電極2沿著方向D1的寬度。
兩個高電阻層22配置在同一層。兩個高電阻層22中的一邊的高電阻層22，隔著絕緣層21與兩個單位電極10中的一邊的單位電極10相對。另一邊的高電阻層22，隔著絕緣層21與另一邊的單位電極10相對。具體而言，第1電極1隔著絕緣層21，與所對應的高電阻層22之一對邊緣區域中的一邊邊緣區域相對。第2電極2隔著絕緣層21，與所對應的高電阻層22之一對邊緣區域中的另一邊的邊緣區域相對。
第1邊界層51與絕緣層21同樣地含有電絕緣體，且由與絕緣層21相同的材料形成。因此，第1邊界層51被形成為絕緣層21的一部分。此外，第1邊界層51配置在彼此相鄰的第2電極2和第1電極1之間。因此，第1邊界層51對彼此相鄰的第2電極2和第1電極1進行電性絕緣。第1邊界層51係沿著彼此相鄰的第2電極2和第1電極1延伸的直線狀。
第2邊界層52係與絕緣層21相同的電絕緣體，且由與絕緣層21相同的材料所形成。因此，本實施方式2中，第2邊界層52被形成為絕緣層21的一部分。但是，第2邊界層52也可以係與絕緣層21不同的電絕緣體，例如，也可以由用作為液晶層23的配向材料的聚醯亞胺等電絕緣體所形成。
此外，第2邊界層52隔著絕緣層21，與第1邊界層51相對。第2邊界層52的寬度與第1邊界層51的寬度大致相同。第2邊界層52的寬度表示第2邊界層52的短邊方向的寬度。換言之，第2邊界層52的寬度表示第2邊界層52沿著方向D1的寬度。第1邊界層51的寬度表示第1邊界層51的短邊方向的寬度。換言之，第1邊界層51的寬度表示第1邊界層51沿著方向D1的寬度。第2邊界層52配置在彼此相鄰的高電阻層22之間。因此，第2邊界層52對彼此相鄰的高電阻層22進行電性絕緣。第2邊界層52沿著彼此相鄰的高電阻層22，呈直線狀延伸。
此外，液晶層23配置在同一層的高電阻層22和第2邊界層52與第3電極3之間。液晶層23包含兩個單位電極10中的一邊的單位電極10所對應的區域A1和另一邊的單位電極10所對應的區域A2。液晶層23的厚度t與實施方式1之液晶層23的厚度t大致相同。另外、第3電極3係片狀，並隔著絕緣層21、高電阻層22以及液晶層23，與兩個單位電極10相對。
還有，如第2圖(a)所示，與實施方式1相同，液晶元件100進一步具備第1基板31和第2基板32。在第1基板31上形成第1電極1、第2電極2、絕緣層21以及第1邊界層51。進一步，在第1基板31上，隔著絕緣層21，形成高電阻層22和第2邊界層52。然後，將第1基板31和第2基板32以挾住液晶層23的方式，使用隔片配置成隔著一定間隔。還有，與實施方式1相同，液晶元件100包含在液晶装置200中。然後，如第2圖(b)和第2圖(c)所示，藉由第1電源電路41在各第1電極1上施加第1電壓V1，同時藉由第2電源電路42在各第2電極2上施加第2電壓V2。
參照第6圖和第7圖，對液晶元件100使光折射的結構進行說明。第6圖(a)為表示液晶元件100的剖面圖，第6圖(b)為表示液晶元件100上所形成的電位梯度G3的圖，第6圖(c)為表示形成在液晶元件100上的折射率梯度g3的圖。第6圖(a)~第6圖(c)中，位置P1~位置P4為表示在液晶層23上沿著方向D1的位置。第7圖為表示入射到液晶元件100的入射光B1和從液晶 元件100射出的出射光B2。
如第6圖(a)和第6圖(b)所示，在各第1電極1上施加第1電壓V1，同時在各第2電極2上施加第2電壓V2，則由於設有高電阻層22、第1邊界層51以及第2邊界層52，故在液晶層23上形成鋸齒狀的電位梯度G3。
電位梯度G3包含兩個電位梯度G2。即，液晶層23的區域A1和區域A2中均形成沿著方向D1呈直線狀的平滑電位梯度G2。與第3圖(b)所示的電位梯度G1相同，各電位梯度G2均以沿著方向D1電位變高的方式而形成。各電位梯度G2從第1電極1的下方到第2電極2的下方，均不具有極值(極小值和極大值)而連續地變化。另外，在液晶層23中，在與第2邊界層52相對的區域，其電位急劇地下降。其原因在於：藉由設置第1邊界層51和第2邊界層52，使該區域不受高電阻層22的作用之影響。
以梯度角α2表示對方向D1的電位梯度G2。區域A1的梯度角α2與區域A2的梯度角α2大致相同。
與實施方式1相同，梯度角α2可以藉由變更第1電壓V1的最大振幅V1m或第2電壓V2的最大振幅V2m而變更。此外，與實施方式1相同，電位梯度G2的形狀基於頻率f1和頻率f2、以及高電阻層22的電阻率而定。
如第6圖(b)和第6圖(c)所示，由於在液晶層23上形成鋸齒狀的電位梯度G3，因此，在液晶層23上形成鋸齒狀的折射率梯度g3。折射率梯度g3包含兩個折射率梯度g2。即，液晶層23的區域A1和區域A2中均形成沿著方向D2呈直線狀的折射率梯度g2。與第3圖(c)所示的折射率梯度g1相同，各折射率梯度g2均以沿著方向D2折射率變高的方式而形成。各折射率梯度g2從第1電極1的下方到第2電極2的下方，均不具有極值(極小值和極大值)而連續地變化。還有，在液晶層23中，被挾在第1邊界層51和第2邊界層52的區域，其折射率急劇地上昇。在液晶層23的位置P1和位置P3的折射率都為n1，而在液晶層23的位置P2和位置P4的折射率都為比n1小的n2。
以梯度角β2表示對方向D2的折射率梯度g2。梯度角β2根據算式(2)來表示。梯度角β2與梯度角α2大致成比例。在實施方式2中，梯度角β2與梯度角α2大致相同。
β2=arc tan((n1-n2)t/W2)...(2)
如第6圖(a)~第6圖(c)以及第7圖所示，在液晶層23上，對應 鋸齒狀之電位梯度G3而形成鋸齒狀之折射率梯度g3。因此，入射光B1以大致正交的方式入射到液晶層23之後，以對應於梯度角α2和梯度角β2的折射角γ2來折射，作為出射光B2而射出。折射角γ2係出射光B2的進行方向相對於入射光B1的進行方向所形成的角度。實施方式2中，折射角γ2與梯度角α2和梯度角β2大致相同。
具體而言，入射光B1中的入射光B1a以大致正交於區域A1的方式而入射，且以折射角γ2折射，作為出射光B2中的出射光B2a來射出。入射光B1中的入射光B1b以大致正交於區域A2的方式而入射，且以折射角γ2折射，作為出射光B2中的出射光B2b來射出。此外，區域A1的梯度角α2與區域A2的梯度角α2為大致相同(即，區域A1的梯度角β2與區域A2的梯度角β2為大致相同)，加上，對應於電位梯度G2，各折射率梯度g2均被形成為直線狀。因此，出射光B2a的波面與出射光B2b的波面大致呈一直線來構成波面F2。結果，能夠抑制出射光B2的波面像差。另外，入射光B1a的波面和入射光B1b的波面呈大致一直線，構成波面F1，且與液晶層23大致平行。
此外，與實施方式1相同，入射光B1a折射到對應於區域A1的單位電極10的第1電極1側，同時入射光B1b折射到對應於區域A2的單位電極10的第1電極1側。但是，與實施方式1相同，藉由使第1電壓V1的最大振幅V1m大於第2電壓V2的最大振幅V2m，能夠將入射光B1a折射到對應於區域A1的單位電極10的第2電極2側，同時能夠將入射光B1b折射到對應於區域A2的單位電極10的第2電極2側。
參照第7圖和第4圖，比較實施方式2之折射角γ2與實施方式1之折射角γ1。實施方式2和實施方式1的液晶層23之寬度W1大致相同，液晶層23的厚度t大致相同。然而，實施方式2中，藉由一邊保持寬度W1為一定一邊設定兩個單位電極10，可不需增加厚度t，使梯度角α2大於實施方式1的梯度角α1，同時使梯度角β2大於實施方式1的梯度角β1。如算式(1)和算式(2)所示，由於寬度W2比寬度W1小，因此，梯度角β2大於梯度角β1。
因此，實施方式2中，能夠抑制液晶層23的厚度t之增加而抑制液晶分子24的嚮應速度的降低，同時使折射角γ2大於實施方式1的折射角γ1。換言之，能夠實現液晶元件100所要求的折射角γ2，同時減少液晶層23的厚度t而加速液晶分子24的嚮應速度。
以上，如參照第6圖(a)~第6圖(c)和第7圖進行的說明，根據實施方式2，由於設有絕緣層21和高電阻層22，因此，與實施方式1相同，能夠一邊抑制電力損失，一邊形成電位梯度G3和折射率梯度g3來使光折射。
此外，根據實施方式2，與實施方式1相同，使用第1電極1和第2電極2來形成各電位梯度G2。因此，與實施方式1相同，可以由簡單的結構來形成液晶元件100。結果，能夠降低液晶元件100的製造成本，同時提高製造液晶元件100時的良率。
進一步，根據實施方式2，與實施方式1相同，藉由高電阻層22的作用來形成直線狀的平滑電位梯度G2。因此，與實施方式1相同，能夠以與電位梯度G2的梯度角α2大致相同的折射角γ2來折射入射光B1，同時與形成階梯狀之電位梯度的情況相比，能夠抑制波面像差。還有，由於電位梯度G2不具有極值，故能夠進一步將出射光B2的波面F2對齊呈一直線，並能夠更有效地發揮液晶元件100作為光之偏向元件的功能。
進一步，根據實施方式2，與實施方式1相同，第1電極1與第2電極2之間的間隔W2大於各該第1電極1的寬度K1和該第2電極2的寬度K2。因此，在入射到液晶元件100的光的全光量中，能夠易於使折射角γ2折射和射出的光量的比例大於直進而射出的光量的比例。結果，能夠更有效地發揮液晶元件100作為光之偏向元件的功能。
此外，較佳地，第1電極1與第2電極2之間的間隔W2係第1電極1之寬度K1的2倍以上，同時係第2電極2的寬度K2的2倍以上。結果，能夠更有效地發揮液晶元件100作為光之偏向元件的功能。
進一步，根據實施方式2，與實施方式1相同，將第1電極1與第2電極2之間的間隔W2設為大於各該第1電極1的寬度K1和該第2電極2的寬度K2。接著，從第1電極1的下方到第2電極2的下方的大範圍(即，間隔W2的大範圍)中配置高電阻層22。因此，藉由適當地設定最大振幅V1m、最大振幅V2m、频率f1、频率f2和高電阻層22的電阻值，能夠從第1電極1的下方到第2電極2的下方形成不具有極值的電位梯度G2。結果，能夠進一步將出射光B2的波面F2對齊呈一直線，並能夠更有效地發揮液晶元件100作為光之偏向元件的功能。
進一步，如第5圖(a)和第6圖(b)所示，根據實施方式2，與實 施方式1相同，在液晶層23上，沿著第1電極1和第2電極2的長邊方向形成電位梯度面。電位梯度面係藉由沿著第1電極1和第2電極2之長邊方向連續的電位梯度G3所形成的面。因此，在第1電極1和第2電極2的長邊方向上，能夠以與折射角γ2大致相同的方式來使入射光B1折射而射出。在此情況下，將液晶元件100作為偏向元件來使用時特別有效。
進一步，如參照第2圖(a)和第6圖(b)進行的說明，根據實施方式2，與實施方式1相同，只要控制第1電壓V1的最大振幅V1m和/或第2電壓V2的最大振幅V2m，就能夠將液晶層23的厚度t保持為一定，同時，可以容易地變更梯度角α2，進而可以容易地變更折射角γ2，還有，能夠將入射光B1折射到第1電極1側，或折射到第2電極2側。
(實施方式3)
參照第8圖，對本發明的實施方式3之液晶元件100進行說明。實施方式3的液晶元件100與實施方式2的液晶元件100不同之處在於：實施方式3的液晶元件100具備邊界電極61來代替實施方式2之第1邊界層51，而不具備實施方式2的第2邊界層52。以下，主要對實施方式3與實施方式2的不同之處進行說明。
第8圖(a)係表示實施方式3之液晶元件100的俯視圖。第8圖(b)係沿著第8圖(a)的VIIIB-VIIIB線的剖面圖。如第8圖(a)和第8圖(b)所示，液晶元件100具備邊界電極61來代替實施方式2之第1邊界層51。邊界電極61上施加與第1電壓V1和第2電壓V2不同的邊界電壓Vb(第4電壓)。邊界電壓Vb的大小比第1電壓V1和第2電壓V2中的較大的電壓小。實施方式2中，邊界電壓Vb的大小與第1電壓V1的大小大致相同。
邊界電極61配置在彼此相鄰的第2電極2與第1電極1之間。在此情況下，邊界電極61被第2電極2和第1電極1電性絕緣。例如，邊界電極61與第2電極2之間形成絕緣膜，邊界電極61與第1電極1之間形成絕緣膜。邊界電極61沿著彼此相鄰的第2電極2和第1電極1，呈直線狀延伸。例如，邊界電極61的顏色係透明色，且邊界電極61由ITO所形成。邊界電極61和兩個單位電極10配置在同一層，隔著絕緣層21與高電阻層22(電阻層)相對。高電阻層22係片狀，且被形成為單一層。
此外，液晶層23配置在高電阻層22與第3電極3之間。液晶層 23包含對應於兩個單位電極10中一邊的單位電極10的區域A1以及對應於另一邊的單位電極10的區域A2。液晶層23的厚度t與實施方式1之液晶層23的厚度t大致相同。還有，第3電極3係片狀，並隔著絕緣層21、高電阻層22和液晶層23，與兩個單位電極10和邊界電極61相對。
參照第9圖，對液晶元件100進行詳細說明。第9圖(a)為表示液晶元件100之詳細的剖面圖。第9圖(b)為表示在第1電極1上所施加之第1電壓V1的波形圖。第9圖(c)為表示在第2電極2上所施加之第2電壓V2的波形圖。第9圖(d)為表示在邊界電極61上所施加之邊界電壓Vb的波形圖。
如第9圖(a)所示，液晶元件100進一步具備與實施方式1相同的第1基板31和第2基板32。在第1基板31上形成第1電極1、第2電極2、絕緣層21和邊界電極61。還有，在第1基板31上隔著絕緣層21形成高電阻層22。另一方面，在第2基板32上形成第3電極3。然後，將第1基板31和第2基板32以包挾液晶層23的方式，使用隔片配置成隔著一定間隔。
液晶元件100包含在液晶装置200中。液晶装置200進一步具備：控制器40、第1電源電路41、第2電源電路42和第3電源電路43。控制器40控制第1電源電路41、第2電源電路42和第3電源電路43。
如第9圖(a)和第9圖(b)所示，第1電源電路41具有與實施方式1之第1電源電路41相同的結構，且連接在各第1電極1上，並將第1電壓V1施加在各第1電極1上。如第9圖(a)和第9圖(c)所示，第2電源電路42具有與實施方式1之第2電源電路42相同的結構，且連接在各第2電極2上，並將第2電壓V2施加在各第2電極2上。
如第9圖(a)和第9圖(d)所示，第3電源電路43藉由控制器40的控制來生成邊界電壓Vb。第3電源電路43連接在邊界電極61，將邊界電壓Vb施加在邊界電極61上。邊界電壓Vb係交流電壓，並具有頻率fb。頻率fb大於各該第1電壓V1的頻率f1和該第2電壓V2的頻率f2。例如，頻率fb係頻率f1的10倍~10000倍，而在於1kHz以上1MHz以下。頻率fb的上限在於液晶分子24可嚮應的頻率。
邊界電壓Vb係為矩形波，具有最大振幅Vbm。邊界電壓Vb的最大振幅Vbm比第1電壓V1的最大振幅V1m和第2電壓V2的最大振幅V2m中的較大的最大振幅小。在實施方式3中，最大振幅Vbm與最大振幅 V1m大致相同。較佳地，邊界電壓Vb的相位與第1電壓V1和第2電壓V2的相位對齊，但也可以與第1電壓V1和第2電壓V2的相位錯開。
藉由在邊界電極61上施加高頻率的邊界電壓Vb，能夠在液晶層23上形成與第6圖(b)所示之電位梯度G3相同的鋸齒狀的電位梯度。即，如果施加高頻率的邊界電壓Vb，則在高電阻層22中，與邊界電極61相對的區域減弱高電阻層22的作用。因此，在液晶層23上形成有與實施方式2之設有第1邊界層51和第2邊界層52的情況相等的環境。結果，形成與第6圖(b)所示之電位梯度G3相同的電位梯度。由於形成與電位梯度G3相同的電位梯度，因此，在液晶層23上形成與第6圖(c)所示之折射率梯度g3相同的鋸齒狀的折射率梯度。結果，如第7圖所示，與實施方式2相同，實施方式3之液晶元件100能夠以與梯度角α2大致相同的折射角γ2使入射光B1折射。
此外，形成在液晶層23上之電位梯度的形狀，基於頻率f1和頻率f2、邊界電壓Vb的頻率fb以及高電阻層22的電阻率(例如，表面電阻率)而定。實施方式3中，以電位梯度的形狀成為鋸齒狀的方式來定頻率f1、頻率f2、頻率fb和高電阻層22的電阻率。
以上，如參照第6圖~第9圖進行的說明，實施方式3的液晶元件100除了具有邊界電極61而不具有第1邊界層51和第2邊界層52之外，具有與實施方式2之液晶元件100相同的結構，並能夠在液晶層23上形成與實施方式2相同的電位梯度和折射率梯度。因此，實施方式3的液晶元件100具有與實施方式2的液晶元件100相同的效果。
另外，根據實施方式3，由於形成單一的高電阻層22，因此，與形成兩個高電阻層22且設有第2邊界層52的實施方式2相比，能夠容易形成高電阻層22。
進一步，根據實施方式3，藉由使邊界電壓Vb的頻率fb高於各該第1電壓V1的頻率f1和該第2電壓V2的頻率f2，能夠減弱高電阻層22的作用而容易在液晶層23上形成鋸齒狀的電位梯度。還有，藉由將邊界電壓Vb的頻率fb調整為高於各該頻率f1和該頻率f2，能夠易於使出射光B2a的波面和出射光B2b的波面大致呈一直線。結果，能夠抑制出射光B2的波面像差。
進一步，根據實施方式3，與實施方式2相同，只要控制第1電壓V1的最大振幅V1m和/或第2電壓V2的最大振幅V2m，就能夠將液晶層 23的厚度t保持為一定，同時，可以容易地變更梯度角α2，進而可以容易地變更折射角γ2，還有，能夠將入射光B1折射到第1電極1側或折射到第2電極2側。在此情況下，控制器40將邊界電壓Vb的頻率fb保持一定。另外，控制器40對第3電源電路43進行控制，以使邊界電壓Vb的最大振幅Vbm與最大振幅V1m和最大振幅V2m中小的最大振幅大致相同。
(實施方式4)
參照第10圖~第12圖，對本發明實施方式4的液晶元件100進行說明。實施方式4中，應用實施方式2的液晶元件100，將液晶元件100作為菲涅爾透鏡發揮作用。以下，主要對實施方式4與實施方式2的不同之處進行說明。
第10圖為表示實施方式4之液晶元件100的俯視圖。第11圖為表示放大液晶元件100之一部分的俯視圖。第12圖為表示沿著第11圖之XII-XII線的剖面圖。
如第10圖和第11圖所示，液晶元件100具備中心電極rc、單位電極r1~單位電極r5、絕緣層21和複數個第1邊界層51。中心電極rc和單位電極r1~單位電極r5配置成以中心電極rc為中心的同心圓狀。在中心電極rc與單位電極r1之間配置圓環狀的第1邊界層51。單位電極r1與單位電極r2之間、單位電極r2與單位電極r3之間、單位電極r3與單位電極r4之間以及單位電極r4與單位電極r5之間，分別配置圓環狀的第1邊界層51。
液晶元件100的中心電極rc係圓環狀。中心電極rc具有半徑Rc。半徑Rc表示中心電極rc的外半徑。單位電極r1~單位電極r5均包含第1電極1和第2電極2。各第1電極1係圓環狀，而各第2電極2係圓環狀。單位電極r1~單位電極r5分別具有半徑R1~半徑R5(R5>R4>R3>R2>R1)。半徑Rc小於各該等半徑R1~半徑R5。單位電極r1~單位電極r5分別具有寬度d1~寬度d5(d5<d4<d3<d2<d1)。中心電極rc可以設定為任意大小，但是為了提高光的利用效率，較佳地，半徑Rc大於各該等寬度d1~寬度d5。
在此，有時將單位電極r1~單位電極r5統一記載為單位電極rn，將半徑R1~半徑R5中的單位電極rn之半徑記載為半徑Rn，而將寬度d1~寬度d5中之單位電極rn的寬度記載為寬度dn。其中下標n係1以上N以下的整數，在複數個單位電極中，從半徑最小的單位電極朝向半徑最大的單位電極按照遞增順序將1以上N以下的整數分配到各複數個單位電極。其中N 係複數個單位電極的個數，且在實施方式4中係「5」。
參照第11圖，接著對液晶元件100進行說明。各單位電極rn中，寬度dn大於各該第1電極1的寬度K1和該第2電極2的寬度K2。寬度dn在各單位電極rn中表示第1電極1與第2電極2之間的間隔。寬度K1表示第1電極1沿著徑方向的寬度，而寬度K2表示第2電極2沿著徑方向的寬度。
單位電極rn的半徑Rn由構成單位電極rn的第2電極2之半徑來表示。第2電極2的半徑表示第2電極2的外半徑，第1電極1的半徑表示第1電極1的外半徑。構成單位電極rn的第2電極2的半徑大於構成單位電極rn的第1電極1的半徑。
單位電極rn的半徑Rn根據算式(3)來表示。
【數2】Rn=(n+1)1/2×Rc．．．(3)
單位電極rn的寬度dn，藉由構成單位電極rn的第1電極1之外緣與第2電極2之內緣之間的距離來表示。然後，彼此相鄰的單位電極rn中之半徑Rn較大的單位電極rn的寬度dn比彼此相鄰的單位電極rn中之半徑Rn較小的單位電極rn的寬度dn小。
參照第12圖，接著對液晶元件100進行說明。液晶元件100除了中心電極rc、單位電極r1~單位電極r5、絕緣層21和5個第1邊界層51之外，還具備6個高電阻層22(6個電阻層)、5個第2邊界層52、液晶層23和第3電極3。
中心電極rc、單位電極r1~單位電極r5和第1邊界層51配置在同一層。中心電極rc和單位電極r1的第2電極2隔著第1邊界層51彼此相鄰。在中心電極rc上施加第2電壓V2。在彼此相鄰的單位電極rn中，一邊的單位電極rn的第2電極2和另一邊的單位電極rn的第1電極1隔著第1邊界層51彼此相鄰。例如，單位電極r1的第2電極2和單位電極r2的第1電極1隔著第1邊界層51彼此相鄰。
在各第1電極1上施加第1電压V1，同時在各第2電極2上施加第2電压V2。具體而言，第1基板31(第2圖)上形成第1電極1用的通孔來對應各第1電極1，同時形成第2電極2用的通孔來對應各第2電極2。接著，在第1 電極1用的通孔形成第1引線，並從第1引線供給第1電压V1到第1電極1上。另外，在第2電極2用的通孔形成第2引線，並從第2引線供給第2電压V2到第2電極2上。
6個高電阻層22和第2邊界層52配置在同一層。最內側的高電阻層22與中心電極rc相對，且係圓形的片狀(即，圓板狀)。具體而言，中心電極rc隔著絕緣層21，與沿著所對應的高電阻層22之外緣的環狀邊緣區域相對。其他5個高電阻層22分別與單位電極r1~單位電極r5相對，且係圓形的帶狀。具體而言，第1電極1隔著絕緣層21，與沿著所對應的高電阻層22之內緣的環狀邊緣區域相對。第2電極2隔著絕緣層21，與沿著所對應的高電阻層22之外緣的環狀邊緣區域相對。
在彼此相鄰的高電阻層22之間，配置圓環狀的第2邊界層52。第2邊界層52隔著絕緣層21，與第1邊界層51相對。此外，第1邊界層51和第2邊界層52由與絕緣層21相同的材料所形成，作為絕緣層21的一部分。但是，第2邊界層52也可以係與絕緣層21不同的電絕緣體，例如，也可以由用作為液晶層23的配向材料的聚醯亞胺等電絕緣體所形成。另外，絕緣層21使中心電極rc、第1電極1、第2電極2和高電阻層22互相電性絕緣。
第2邊界層52的寬度與第1邊界層51的寬度大致相同。第2邊界層52的寬度表示第2邊界層52的短邊方向的寬度。換言之，第2邊界層52的寬度表示第2邊界層52沿著徑方向的寬度。第1邊界層51的寬度表示第1邊界層51的短邊方向的寬度。換言之，第1邊界層51的寬度表示第1邊界層51沿著徑方向的寬度。
此外，液晶層23配置在同一層的高電阻層22和第2邊界層52與第3電極3之間。還有，第3電極3係片狀，並隔著絕緣層21、高電阻層22和液晶層23，與中心電極rc和單位電極r1~單位電極r5相對。還有，液晶元件100的結構對稱於液晶元件100的中心線C。
此外，如第2圖(a)所示，與實施方式2相同，液晶元件100還具備第1基板31和第2基板32。第1基板31上形成中心電極rc、第1電極1、第2電極2、絕緣層21和第1邊界層51。進一步，在第1基板31上，隔著絕緣層21形成高電阻層22和第2邊界層52。然後，第1基板31和第2基板32以挾住液晶層23的方式，使用隔片配置成隔著一定間隔。進一步，與實施方式2相同， 液晶元件100包含在液晶装置200中。然後，如第2圖(b)和第2圖(c)所示，藉由第1電源電路41在各第1電極1上施加第1電壓V1，同時藉由第2電源電路42在各第2電極2上施加第2電壓V2。還有，第2電源電路42連接在中心電極rc，並在中心電極rc上施加第2電壓V2。
參照第12圖和第13圖，對在液晶元件100上所形成的電位梯度GF進行說明。第13圖(a)為表示液晶元件100的俯視圖。第13圖(b)為表示形成在液晶元件100的電位梯度GF的圖。第13圖(b)為表示沿著第13圖(a)之A-A線的剖面上所顯現的電位梯度GF。
如第12圖、第13圖(a)和第13圖(b)所示，如果在中心電極rc上施加第2電壓V2，在單位電極r1~單位電極r5的各第1電極1上施加第1電壓V1，而在單位電極r1~單位電極r5的各第2電極2上施加第2電壓V2，則由於設有高電阻層22、第1邊界層51和第2邊界層52，故在液晶層23上形成對稱於液晶元件100的中心線C的鋸齒狀之電位梯度GF。換言之，在從俯視看液晶元件100的情況下(即，在從中心線C延伸的方向觀察液晶元件100的情況下)，電位梯度GF被形成為同心圓狀。
電位梯度GF包含：對應於中心電極rc形成的電位梯度GFc、對應於單位電極r1形成的電位梯度GF2、對應於單位電極r2形成的電位梯度GF2、對應於單位電極r3形成的電位梯度GF3、對應於單位電極r4形成的電位梯度GF4以及對應於單位電極r5形成的電位梯度GF5。電位梯度GFc和電位梯度GF1~電位梯度GF5都為液晶元件100之徑方向RD的電位梯度。
電位梯度GF1~電位梯度GF5都為平滑的曲線狀，且不具有高低差和極值(極小值和極大值)。還有，電位梯度GFc係平滑的曲線狀，且不具有高低差。進一步，電位梯度GFc從中心電極rc到中心線C不具有極值(極小值和極大值)。例如，電位梯度GFc藉由二次曲線來表示。藉由將頻率f1和頻率f2設定為高於形成直線狀的電位梯度的情況，能夠使電位梯度GFc和電位梯度GF1~電位梯度GF5都成為曲線狀。電位梯度GFc和電位梯度GF1~電位梯度GF5都以從中心線C向液晶元件100的徑方向RD電位變高的方式來形成。另外，對於電位梯度GFc和電位梯度GF1~電位梯度GF5，越離開中心線C的電位梯度傾斜越陡。
當液晶層23上形成電位梯度GF時，則在液晶層23上形成對應 於電位梯度GF的折射率梯度。結果，入射到液晶層23的入射光以對應於電位梯度GFc和各該等電位梯度GF1~電位梯度GF5的折射角折射，作為出射光從液晶層23射出。由於電位梯度的傾斜越離開中心線C越陡，因此，越離開中心線C，折射角則越大，且出射光被聚光到中心線C。結果，能夠以液晶元件100作為菲涅爾透鏡發揮作用。
此外，對應於電位梯度GF1的折射率梯度、對應於電位梯度GF2的折射率梯度、對應於電位梯度GF3的折射率梯度、對應於電位梯度GF4的折射率梯度和對應於電位梯度GF5的折射率梯度都為平滑的曲線狀，且不具有高低差和極值(極小值和極大值)。對應於電位梯度GFc的折射率梯度係平滑的曲線狀，不具有高低差。對應於電位梯度GFc的折射率梯度，從中心電極rc到中心線C不具有極值(極小值和極大值)。
以上，如參照第10圖~第13圖進行的說明，根據實施方式4，將中心電極rc和複數個單位電極rn設成同心圓狀，並使中心電極rc的半徑Rc大於各單位電極rn的寬度dn，以及使半徑Rn大的單位電極rn的寬度dn小於半徑Rn小的單位電極rn的寬度。再者，設有複數個高電阻層22來對應複數個單位電極rn。因此，如果施加第1電壓V1和第2電壓V2，則形成如第13圖(b)所示的對稱於中心線C的鋸齒狀之電位梯度GF。結果，不用增加液晶層23的厚度，越離開中心線C，折射角越大，並能夠以液晶元件100作為菲涅爾透鏡發揮作用。
另外，根據實施方式4，由於設置對應於複數個單位電極rn的複數個高電阻層22，因此，電位梯度GFc和電位梯度GF1~電位梯度GF5都成為平滑的曲線狀，且不具有高低差。由此，能夠抑制出射光的波面像差。進一步，電位梯度GFc從中心電極rc到中心線C不具有極值。再者，電位梯度GF1~電位梯度GF5都不具有極值。因此，能夠精確地將入射光折射，從而能夠藉由液晶元件100形成精度高的菲涅爾透鏡。
進一步，根據實施方式4，與實施方式2相同，寬度dn(第1電極1與第2電極2之間的間隔)大於各該第1電極1的寬度K1和該第2電極2的寬度K2。因此，在入射到液晶元件100的光之全光量中，能夠易於使光折射而射出的光量之比例大於直進而射出的光量之比例。結果，能夠有效地以液晶元件100作為菲涅爾透鏡發揮作用。
此外，較佳地，寬度dn係第1電極1的寬度K1的2倍以上，且係第2電極2之寬度K2的2倍以上。結果，能夠更有效地以液晶元件100作為菲涅爾透鏡發揮作用。
進一步，根據實施方式4，與實施方式2相同，將寬度dn設為大於各該第1電極1的寬度K1和該第2電極2的寬度K2。接著，在從第1電極1的下方到第2電極2的下方的大範圍(即，寬度dn的大範圍)上配置高電阻層22。因此，藉由適當地設定最大振幅V1m、最大振幅V2m、频率f1、频率f2和高電阻層22的電阻值，能夠在從第1電極1的下方到第2電極2的下方，容易形成不具有極值的電位梯度GF1~電位梯度GF5。結果，能夠藉由液晶元件100形成精度更高的菲涅爾透鏡。
進一步，根據實施方式4，以滿足算式(3)的方式，只要藉由形成中心電極rc和單位電極rn來控制第1電壓V1和第2電壓V2這兩個電壓，就能夠有效地形成折射角大的菲涅爾透鏡。即，能夠不控制3以上的複數個電壓就形成菲涅爾透鏡。
進一步，根據實施方式4，與實施方式2相同，只要控制第1電壓V1的最大振幅V1m或第2電壓V2的最大振幅V2m，就能夠將液晶層23的厚度保持為一定，同時，可以容易地變更電位梯度GFc和電位梯度GF1~電位梯度GF5的各梯度角，進而可以容易地變更折射角。換言之，只要控制第1電壓V1的最大振幅V1m或第2電壓V2的最大振幅V2m，就能夠在正負的極性中變更菲涅爾透鏡的焦点距離。這樣，可以在一個液晶元件100中執行工作範圍廣泛的焦点控制。
進一步，根據實施方式4，第2電壓V2的最大振幅V2m大於第1電壓V1的最大振幅V1m。結果，能夠藉由液晶元件100形成凸型菲涅爾透鏡。但是，也可以使最大振幅V2m小於最大振幅V1m。結果，能夠形成凹型菲涅爾透鏡。根據實施方式4，藉由控制最大振幅V1m和最大振幅V2m，能夠用一個液晶元件100來簡單形成凸型菲涅爾透鏡和凹型菲涅爾透鏡。
進一步，根據實施方式4，與實施方式2相同，能夠一邊抑制電力損失一邊形成電位梯度GF和折射率梯度來使光折射。另外，與實施方式2相同，能夠以簡單的結構形成液晶元件100，並實現液晶元件100之製造成本的降低和良率的提高。
(實施方式5)
參照和第14~16圖，對本發明實施方式5的液晶元件100進行說明。實施方式5的液晶元件100與實施方式4的液晶元件100不同之處在於：如第14圖所示，實施方式5的液晶元件100具有第1引線71和第2引線72，如第15圖所示，實施方式的之液晶元件100具有第3邊界層73和相對層74。此外，實施方式5中，第1電極1和第2電極2具有一部分被切斷的圓環狀形狀，與第1電極1和第2電極2具備沒有被切斷的圓環狀形狀的實施方式4不同。以下，主要對實施方式5和實施方式4的不同之處進行說明。
第14圖為表示實施方式5之液晶元件100的俯視圖。第15圖為表示放大液晶元件100之一部分的俯視圖。
如第14圖和第15圖所示，液晶元件100除了實施方式4之液晶元件的結構以外，還具備第1引線71、第2引線72和第3邊界層73。
第1引線71不與複數個第2電極2接觸，且從複數個第1電極1中半徑最小的第1電極1朝向半徑最大的第1電極1延伸設置。即，第1引線71不與複數個第2電極2接蝕，朝向液晶元件100之徑方向的外側延伸設置。第1引線71係直線狀。在第1引線71施加第1電壓V1。第1引線71與第1電極1由相同的材料所形成。
第2引線72不與複數個第1電極1接蝕，從中心電極rc朝向複數個第2電極2中的半徑最大的第2電極2延伸設置。即，第2引線72不與複數個第1電極1接蝕，朝向液晶元件100的徑方向之外側延伸設置。第2引線72係直線狀。在第2引線72施加第2電壓V2。第2引線72與第2電極2由相同的材料所形成。
第3邊界層73，包含與絕緣層21相同的電絕緣體，並由與絕緣層21相同的材料所形成。因此，第3邊界層73被形成為絕緣層21的一部分。還有，第3邊界層73配置在第1引線71與第2引線72之間。因此，第3邊界層73使第1引線71與第2引線72進行電絕緣。第3邊界層73係沿著第1引線71與第2引線72延伸的直線狀。
各第1電極1具有一部分被切斷的圓環形狀。具體而言，各第1電極1係開口曲線狀，並具有C字形狀。各第1電極1的兩端部中的一邊端部81連接在第1引線71。因此，由第1引線71供給第1電壓V1到各第1電極1上。 各第1電極1的兩端部中的另一個端部82，隔著絕緣層21與第2引線72相對。
各第2電極2具有一部分被切斷的圓環形狀。具體而言，各第2電極2分別係開口曲線狀，並具有C字形狀。各第2電極2的兩端部中的一個端部91連接在第2引線72。因此，由第2引線72供給第2電壓V2到各第2電極2上。各第2電極2的兩端部中的另一個端部92，隔著絕緣層21與第1引線71相對。
各第1邊界層51具有一部分被切斷的圓環狀形狀。具體而言，各第1邊界層51係開口曲線狀，並具有C字形狀。另外，第2邊界層52(第12圖)對應於第1邊界層51，並具有一部分被切斷的圓環狀形狀。具體而言，第2邊界層52係開口曲線狀，並具有C字形狀。但是，第2邊界層52被切斷的部分連接在相對層74。
中心電極rc連接在第2引線72。中心電極rc、複數個第1電極1、複數個第2電極2、複數個第1邊界層51、第1引線71、第2引線72以及第3邊界層73配置在同一層上。
參照第15圖和第16圖，接著對液晶元件100進行說明。如第15圖所示，液晶元件100進一步具備相對層74。相對層74對應於第1引線71、第3邊界層73和第2引線72，呈直線狀延伸設置。相對層74的寬度WD與間隔SP1大致相同。間隔SP1表示通過複數個端部82的直線與通過複數個端部92的直線之間的間隔。相對層74的寬度WD表示沿著液晶元件100之圓周方向的寬度。
第16圖(a)為沿著第15圖的XVIA-XVIA線的剖面圖。如第16圖(a)所示，相對層74隔著絕緣層21，與第1引線71、第3邊界層73和第2引線72相對。相對層74的寬度WD大於間隔SP2。間隔SP2表示從第1引線71的外緣到第2引線72的外緣的距離。其中，相對層74的寬度WD也可以在間隔SP2以上間隔SP1以下。
相對層74係與絕緣層21相同的電絕緣體，且由與絕緣層21相同的材料所形成。因此，在實施方式5中，相對層74被形成為絕緣層21的一部分。但是，相對層74也可以係與絕緣層21不同的電絕緣體，例如，也可以由用作為液晶層23的配向材料的聚醯亞胺等電絕緣體所形成。相對層74和各高電阻層22配置在同一層上。此外，由於設有相對層74，因此，與單 位電極rn相對的高電阻層22(第12圖)具有一部分被切斷的圓形形狀，且呈帶狀。即，由於相對層74橫切與單位電極rn相對的各高電阻層22，因此，與單位電極rn相對的各高電阻層22都被切斷一部分。
第16圖(b)為表示位於與第15圖的區域AR1相對的區域之相對層74和第2邊界層52的俯視圖。第16圖(b)中，為了圖示的簡略化，表示位於與一個區域AR1相對的區域之相對層74和第2邊界層52。複數個區域AR1各表示第1邊界層51被第1引線71、第3邊界層73與第2引線72切斷的區域。各區域AR1中，第1電極1也被切斷，而區域AR1包含第1電極1的端部82。另外，各區域AR1中，第2電極2也被切斷，而區域AR1包含第2電極2的端部92。
如第16圖(b)所示，在與區域AR1相對的區域中，相對層74連接在第2邊界層52。同樣地，在與第15圖的區域AR2相對的區域中，相對層74連接在第2邊界層52。區域AR2表示第1邊界層51被第1引線71、第3邊界層73與第2引線72切斷的區域。區域AR2中，第1電極1也被切斷，而區域AR2包含第1電極1的端部82。區域AR2不包含第2電極2的端部92。
此外，在實施方式5中，第2圖(a)所示的第1電源電路41在第1引線71上施加第1電壓V1。結果，從第1引線71供給第2圖(b)所示的第1電壓V1到各第1電極1。此外，第2圖(a)所示的第2電源電路42在第2引線72上施加第2電壓V2。結果，從第2引線72供給第2圖(c)所示的第2電壓V2到中心電極rc和各第2電極2。
以上，參照第14圖~第16圖進行說明之實施方式5的液晶元件100，具有與實施方式4之液晶元件100相同的結構。因此，實施方式5中，與實施方式4相同，能夠形成相對於液晶元件100的中心線C對稱的鋸齒狀的電位梯度GF(第13圖(b))。即，在俯視看液晶元件100的情況下，能夠形成同心圓狀的電位梯度GF。結果，與實施方式4相同，能夠藉由液晶元件100形成精度高的菲涅爾透鏡。另外，實施方式5具有與實施方式4相同的效果。
此外，實施方式5之液晶元件100具備相對層74。然後，相對層74作為電絕緣體。因此，與在相對層74的位置上配置高電阻層22來代替相對層74的情況相比，能夠抑制由第1電極1的端部82和端部82附近之第1電壓V1的電位以及第2引線72之第2電壓V2的電位所引起的干擾。進一步，能夠抑制由第2電極2的端部92和端部92附近之第2電壓V2的電位以及第1引線 71之第1電壓V1的電位所引起的干擾。結果，在俯視看液晶元件100的情況下，能夠形成抑制歪曲之同心圓狀的電位梯度GF，並形成精度更高的菲涅爾透鏡。
能夠抑制干擾的理由為如下。即，相對層74的電阻率大於高電阻層22的電氣效率。因此，與配置高電阻層22來代替相對層74的情況相比，端部82的第1電壓V1所引起的電位在第1電極1的端部82與第2引線72之間急劇下降，同時第2引線72之第2電壓V2所引起的電位也急劇下降。結果，與配置高電阻層22來代替相對層74的情況相比，較能夠抑制由端部82之第1電壓V1的電位和第2引線72之第2電壓V2所引起的電位的干擾。同樣地，在端部82附近與第2引線72之間的電位也急劇下降，而能夠抑制干擾。
同樣地，藉由設置相對層74，與代替相對層74而配置高電阻層22的情況相比，在第2電極2的端部92與第1引線71之間，端部92的第2電壓V2所引起的電位急劇下降，同時第1引線71的第1電壓V1所引起的電位也急劇下降。結果，與配置高電阻層22來代替相對層74的情況下相比，能夠抑制由端部92之第2電壓V2的電位和第1引線71之第1電壓V1的電位所引起的干擾。同樣地，在端部92附近與第1引線71之間的電位也急劇下降，而能夠抑制干擾。
進一步，根據實施方式5，在與區域AR1和區域AR2相對的區域中，藉由將相對層74連接到第2邊界層52，端部82之第1電壓V1所引起的電位在第1電極1的端部82與第2引線72之間更加急劇下降，同時第2引線72之第2電壓V2所引起的電位更加急劇下降。結果，能夠進一步抑制由端部82之第1電壓V1的電位和第2引線72之第2電壓V2所引起的電位的干擾。同樣地，在端部82附近與第2引線72之間的電位也更加急劇下降，而能夠進一步抑制干擾。
在與區域AR1和區域AR2相對的區域中，同樣地，藉由連接相對層74與第2邊界層52，端部92之第2電壓V2所引起的電位在第2電極2的端部92與第1引線71之間更加急劇下降，同時第1引線71之第1電壓V1所引起的電位更加急劇下降。結果，能夠進一步抑制由端部92之第2電壓V2的電位和第1引線71之第1電壓V1所引起的電位的干擾。同樣地，在端部92附近與第1引線71之間的電位也更加急劇下降，而能夠進一步抑制干擾。
進一步，根據實施方式5，將第1引線71和第2引線72形成在與第1電極1和第2電極2相同的層上，並向液晶元件100的徑方向之外側拉出。結果，與在第1基板31(第2圖(a))上形成第1電極1用的通孔和第2電極2用的通孔的情況(實施方式4)相比，較能夠降低製造成本。
進一步，根據實施方式5，第2電壓V2的最大振幅V2m大於第1電壓V1的最大振幅V1m。結果，能夠藉由液晶元件100形成凸型菲涅爾透鏡。
(變化例)
參照第17圖，對本發明實施方式5的變化例之液晶元件100進行說明。變化例之液晶元件100與第15圖所示的實施方式5之液晶元件100的不同之處在於：如第17圖所示，變化例之液晶元件100具有核心電極75。以下，主要對變化例與實施方式5的不同之處進行說明。
第17圖為表示變化例之液晶元件100的一部分的俯視圖。如第17圖所示，變化例之液晶元件100除了第15圖所示的實施方式5之液晶元件100的結構以外，進一步具備核心電極75。核心電極75係圓形的面狀(即，圓板狀)，配置在中心線C上。核心電極75連接在第1引線71。核心電極75與第1電極1由相同的材料所形成。核心電極75、中心電極rc、複數個第1電極1、複數個第2電極2、複數個第1邊界層51、第1引線71、第2引線72和第3邊界層73配置在同一層。
第1引線71不與複數個第2電極2接蝕，從核心電極75朝向半徑最大的第1電極1延伸設置。第1電壓V1施加在第1引線71上。因此，從第1引線71供給第1電壓V1到核心電極75和各第1電極1上。
核心電極75與中心電極rc被絕緣層21絕緣。中心電極rc具有一部分被切斷的圓環形狀。具體而言，中心電極rc係開口曲線狀，且呈C字形狀。中心電極rc的兩端部中的一個端部93連接到第2引線72。中心電極rc的兩端部中的另一個端部94隔著絕緣層21與第1引線71相對。
以上，如參照第17圖進行的說明，根據變化例，液晶元件100具備核心電極75。因此，可以形成凹型菲涅爾透鏡。即，使第2電壓V2的最大振幅V2m小於第1電壓V1的最大振幅V1m。然後，第1電壓V1被施加到核心電極75。因此，對應於凹型菲涅爾透鏡的鋸齒狀之電位梯度被形成在液 晶元件100上。結果，可以形成凹型菲涅爾透鏡。此外，鋸齒狀的電位梯度相對於液晶元件100的中心線C成對稱。
此外，根據變化例，能夠使第2電壓V2的最大振幅V2m大於第1電壓V1的最大振幅V1m。結果，可以形成凸型菲涅爾透鏡。根據變化例，藉由控制最大振幅V1m和最大振幅V2m，能夠由一個液晶元件100容易形成凸型菲涅爾透鏡和凹型菲涅爾透鏡。
(實施方式6)
參照第2圖和第18圖，對本發明實施方式6的偏向元件250進行說明。實施方式6的偏向元件250使用兩個參照第2圖所說明之實施方式1的液晶元件100，使光偏向。以下，主要對實施方式6與實施方式1的不同之處進行說明。
第18圖為表示實施方式6之偏向元件250的立體分解圖。偏向元件250具備：第3基板33、液晶元件100A、第4基板34、液晶元件100B和第5基板35。液晶元件100A和液晶元件100B的各結構與實施方式1之液晶元件100相同。但是，液晶元件100A和液晶元件100B都不具備第1基板31和第2基板32。
在實施方式2中，以第3基板33作為液晶元件100A的第1基板31發揮作用，而以第4基板34作為液晶元件100A的第2基板32發揮作用。另外，以第4基板34作為液晶元件100B的第1基板31發揮作用，而以第5基板35作為液晶元件100B的第2基板32發揮作用。在此情況下，第4基板34的一對主表面中的一邊的主表面上形成液晶元件100A的第3電極3，另一邊的主表面上形成液晶元件100B的第1電極1、第2電極2、絕緣層21和高電阻層22。例如，第3基板33~第5基板35的顏色都為透明色，且第3基板33~第5基板35都由玻璃所形成。
液晶元件100A的第1電極1和第2電極2都沿著第1方向FD延伸。第1方向FD大致正交於液晶元件100A上的方向DA。方向DA被定義為與實施方式1之方向D1相同。液晶元件100B的第1電極1和第2電極2都沿著與第1方向FD正交的第2方向SD延伸。第2方向SD大致正交於液晶元件100B上的方向DB。方向DB被定義為與實施方式1的方向D1相同。液晶元件100A和液晶元件100B隔著第4基板34以層疊的方式來配置。
此外，第2圖(a)所示的第1電源電路41針對液晶元件100A和液 晶元件100B而準備。因此，一邊的第1電源電路41對液晶元件100A的第1電極1上施加第1電壓V1，而另一邊的第1電源電路41對液晶元件100B的第1電極1上施加第1電壓V1。第2電源電路42針對液晶元件100A和液晶元件100B而準備。因此，一邊的第2電源電路42對液晶元件100A的第2電極2上施加第2電壓V2，而另一邊的第2電源電路42對液晶元件100B的第2電極2上施加第2電壓V2。
控制器40分別控制相對於液晶元件100A的第1電源電路41和第2電源電路42、以及相對於液晶元件100B的第1電源電路41和第2電源電路42。結果，能夠相對於液晶元件100A和液晶元件100B都形成電位梯度G1和折射率梯度g1。
入射到偏向元件250的入射光向對應於藉由施加在液晶元件100A的第1電壓V1和第2電壓V2而定的電位梯度G1和折射率梯度g1、以及藉由施加在液晶元件100B的第1電壓V1和第2電壓V2而定的電位梯度G1和折射率梯度g1的方向進行偏向，作為出射光而射出。即，藉由控制施加在液晶元件100A的第1電壓V1和/或第2電壓V2、以及施加在液晶元件100B的第1電壓V1和/或第2電壓V2，能夠使入射光偏向到任意方向。
以上，如參照第2圖和第18圖進行的說明，根據實施方式6，液晶元件100A和液晶元件100B以彼此的單位電極10大致正交的方式來配置。因此，與實施方式1的液晶元件100相比，能夠將入射光偏向到更多的方向。此外，實施方式6的偏向元件250與實施方式1的液晶元件100具有同樣的效果。例如，可以不增加偏向元件250的厚度而使偏向角(折射角)變大。
(實施方式7)
參照第19圖，對本發明實施方式7的液晶模組300進行說明。實施方式7的液晶模組300具備實施方式6的偏向元件250。以下，主要對實施方式7與實施方式6的不同之處進行說明。
第19圖(a)為表示實施方式7之液晶模組300的立體圖。第19圖(b)為表示液晶模組300的剖面圖。此外，為了圖示的簡略化，省略了偏向元件250的剖面之圖示。如第19圖(a)和第19圖(b)所示，液晶模組300裝載在電子裝置400上。例如，電子裝置400係相機或便携式終端(例如，智慧手機、手機或者平板電腦)。電子裝置400包含攝像元件320和安裝攝像元件320的基 板330。例如，攝像元件320係CCD(Charge Coupled Device)影像感測器或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)影像感測器。
液晶模組300包含偏向元件250、覆蓋部件310和複數個透鏡311~透鏡313。覆蓋部件310的底部為開放式，覆蓋部件310以覆蓋攝像元件320的方式被安裝在基板330上。覆蓋部件310包含上表面部310a(外側面部)，並具有形成在上表面部310a的開口310b和孔穴310c。覆蓋部件310的孔穴310c中，安裝有透鏡311、透鏡312和透鏡313。透鏡311~透鏡313的光轴通過開口310b的中心並呈一直線。
偏向元件250覆蓋開口310b，並以隔著透鏡311~透鏡313與攝像元件320的成像面相對的方式，被安裝在覆蓋部件310的上表面部310a上。因此，攝像元件320隔著偏向元件250來拍攝被攝體。
以上，如參照第19圖進行的說明，根據實施方式7，可將偏向元件250提供作為包含覆蓋部件310的液晶模組300，因此，與單獨提供偏向元件250的情況相比，較容易製造電子裝置400。
此外，根據實施方式7，能夠藉由控制對偏向元件250的液晶元件100A所施加的第1電壓V1和/或第2電壓V2，以及對液晶元件100B所施加的第1電壓V1和/或第2電壓V2(第2圖(a))，使入射到攝像元件320的光容易偏向(折射)到期望的方向。因此，能夠不使用複雜的可動部分就以簡單的結構來執行影像穩定。影像穩定係減輕由振動所引起的影像模糊的處理。由於不使用複雜的可動部分，因此，能夠降低電子裝置400的製造成本，同時能夠提高電子裝置400的可靠性。
此外，實施方式7之電子裝置400具有與實施方式6之偏向元件250相同的效果。例如，由於能夠不增加偏向元件250的厚度就使偏向角(折射角)變大，因此，能夠使液晶模組300的厚度變薄，進而可以使電子裝置400的厚度變薄。換言之，即使係厚度薄的電子裝置400，也能夠確保所要求的偏向角(折射角)，並將液晶模組300裝載在電子裝置400中。
(實施方式8)
參照第20圖，對本發明實施方式8的電子裝置400進行說明。實施方式8的電子裝置400與實施方式7的電子裝置400的不同之處在於：實施方式8的電子裝置400中，偏向元件250被安裝在筐體401上，而不在覆蓋部件310上。 以下，主要對實施方式8與實施方式7的不同之處進行說明。
第20圖(a)為表示實施方式7之電子裝置400的俯視圖。第20圖(b)為沿著第20圖(a)的XXB-XXB線的剖面圖。第20圖(c)為表示放大第20圖(b)之區域L的剖面圖。此外，為了圖示的簡略化，省略了偏向元件250之剖面的圖示。
如第20圖(a)所示，電子裝置400具備：筐體401、兩個第1電源電路41、兩個第2電源電路42、控制器40和振動感測器50。在筐體401上形成有圓形的開口402。筐體401收納兩個第1電源電路41、兩個第2電源電路42、控制器40和振動感測器50。兩個第1電源電路41、兩個第2電源電路42和控制器40分別與實施方式6之兩個第1電源電路41、兩個第2電源電路42和控制器40相同。
以下，將對偏向元件250的液晶元件100A(第18圖)施加第1電壓V1的第1電源電路41記載為第1電源電路41a，而將對液晶元件100A施加第2電壓V2的第2電源電路42記載為第2電源電路42a。還有，將對偏向元件250的液晶元件100B(第18圖)施加第1電壓V1的第1電源電路41記載為第1電源電路41b，而將對液晶元件100B施加第2電壓V2的第2電源電路42記載為第2電源電路42b。
如第20圖(b)所示，電子裝置400進一步具備偏向元件250和覆蓋部件310。如第20圖(c)所示，電子裝置400進一步具備複數個透鏡311~透鏡313、攝像元件320和基板330。
筐體401收納偏向元件250、覆蓋部件310、攝像元件320和基板330。偏向元件250配置在覆蓋部件310的上方。偏向元件250覆蓋開口402，以隔著透鏡311~透鏡313與攝像元件320之成像面相對的方式，被安裝在筐體401的內側面部401a上。因此，攝像元件320隔著偏向元件250拍攝被攝體。
如第20圖(a)~第20圖(c)所示，振動感測器50對手晃動而引起的電子裝置400的振動進行檢測。例如，振動感測器50係振動型陀螺儀。控制器40根據振動感測器50所檢測的振動，控制第1電源電路41a及/或第2電源電路42a、以及對第1電源電路41b和/或第2電源電路42b，使入射到攝像元件320的光進行偏向而執行影像穩定。
以上，如參照第20圖進行的說明，根據實施方式8，控制器40根據振動感測器50所檢測的振動，以使經過液晶元件100A和液晶元件100B並入射到攝像元件320的光進行偏向(折射)的方式，控制對液晶元件100A和/或液晶元件100B所施加的第1電壓V1和/或第2電壓V2而執行影像穩定。因此，能夠使入射到攝像元件320的光容易偏向(折射)到期望的方向，同時能夠不使用複雜的可動部分就以簡單的結構執行影像穩定。另外，實施方式8的電子裝置400與實施方式7的電子裝置400具有同樣的效果。
接著，根據實施例對本發明進行具體的說明，但本發明並不侷限於以下的實施例。
【實施例】
(實施例1)
參照第21圖，對本發明實施例1的液晶元件100進行說明。實施例1中，在以下的條件下，經過仿真算出形成在實施方式1之液晶元件100上的電位梯度G1、折射率梯度g1和折射角γ1。第1電極1與第2電極2之間的間隔W1係2mm。高電阻層22的表面電阻率係1×1010Ω/□。第1電極1、第2電極2和第3電極3的材料係ITO。絕緣層21的材料係二氧化矽(SiO2)。高電阻層22的材料係將氧化鋅(ZnO)作為主要成分的化合物。液晶層23的液晶由向列型液晶所構成。液晶層23的厚度t係30μm。第1電壓V1的最大振幅V1m係1V，而第2電壓V2的最大振幅V2m係2V。第1電壓V1的頻率f1和第2電壓V2的頻率f2係100Hz。
第21圖為表示形成在實施例1之液晶元件100上的電位梯度G1的圖。確認了在液晶層23上形成有電位梯度G1。電位梯度G1係沒有高低差的平滑的直線狀。還有，電位梯度G1不具有極值。對應於電位梯度G1的折射率梯度g1之梯度角β1係0.172度，而折射角γ1係0.17度。
(實施例2)
參照第22圖，對本發明實施例2的液晶元件100進行說明。實施例2中，在以下的條件下，經過仿真算出形成在實施方式2之液晶元件100上的電位梯度G3、折射率梯度g3和折射角γ2。彼此離開最遠的第1電極1與第2電極2之間的間隔W1係2mm。高電阻層22的表面電阻率係1×1010Ω/□。第1電壓V1的最大振幅V1m係1V，而第2電壓V2的最大振幅V2m係2V。第1電壓V1的頻 率f1和第2電壓V2的頻率f2係100Hz。其中，第1電極1、第2電極2、第3電極3、絕緣層21和高電阻層22的材料、以及液晶層23與實施例1相同。還有，第1邊界層51和第2邊界層52的材料與絕緣層21的材料相同。
第22圖為表示形成在實施例2之液晶元件100上的電位梯度G3的圖。在液晶層23上確認了形成有鋸齒狀的電位梯度G3。此外，確認了電位梯度G3所包含的各電位梯度G2係沒有高低差的平滑的直線狀。還有，各電位梯度G2都不具有極值。對應於電位梯度G2的折射率梯度g2的梯度角β2係約0.6度，而折射角γ2係約0.6度。實施例2中，雖然液晶層23的厚度t與實施例1相同，但實現了比實施例1大的梯度角α2、梯度角β2和折射角γ2。此外，折射角γ2係約0.6度，其能夠實現針對電子裝置400的影像穩定所要求的折射角。
(實施例3)
參照第23圖，對本發明的實施例3之液晶元件100進行說明。實施例3中，在以下的條件下，經過仿真算出形成在實施方式3之液晶元件100上的電位梯度G3、折射率梯度g3和折射角γ2。彼此離開最遠的第1電極1與第2電極2之間的間隔W1係2mm。高電阻層22的表面電阻率係5×109Ω/□。邊界電極61的材料係ITO。第1電壓V1的最大振幅V1m係1V，第2電壓V2的最大振幅V2m係2V，而邊界電壓Vb的最大振幅Vbm係1V。第1電壓V1的頻率f1和第2電壓V2的頻率f2係100Hz，而邊界電壓Vb的頻率fb係10kHz。其中，第1電極1、第2電極2、第3電極3、絕緣層21和高電阻層22的材料、以及液晶層23與實施例1相同。
第23圖為表示形成在實施例3之液晶元件100上的電位梯度G3的圖。確認了在液晶層23形成有與實施例2同樣的鋸齒狀的電位梯度G3。此外，與實施例2相同，確認了電位梯度G3所包含的各電位梯度G2係沒有高低差的平滑的直線狀。還有，各電位梯度G2都不具有極值。對應於電位梯度G2的折射率梯度g2的梯度角β2係約0.6度，折射角γ2係約0.6度，可以實現與實施例2相同的梯度角α2、梯度角β2和折射角γ2。實施例3中，與實施例2相同，雖然液晶層23的厚度t與實施例1相同，但實現了比實施例1大的梯度角α2、梯度角β2和折射角γ2。還有，折射角γ2係約0.6度，其能夠實現針對電子裝置400的影像穩定所要求的折射角。
(實施例4)
參照第24圖，對本發明實施例4的液晶元件100進行說明。實施例4之液晶元件100中，在參照第17圖進行說明之實施方式5的變化例的液晶元件100中配置高電阻層22來代替相對層74。接著，藉由將偏光板配置成正交偏光的偏光顯微鏡，觀測到對應於在液晶元件100上所形成的電位梯度的干涉條紋。
第24圖為表示對應於在實施例4之液晶元件100上所形成的電位梯度的干涉條紋的圖。如第24圖所示，可以觀測到同心圓狀的干涉條紋。同心圓狀的干涉條紋表示了在液晶元件100上形成有同心圓狀的電位梯度(即，相對於中心線C對稱的鋸齒狀的電位梯度)。因此，根據實施例4，確認了能夠形成菲涅爾透鏡。
此外，第1電極1、第2電極2、第3電極3、第1引線71和第2引線72的材料係ITO。絕緣層21、第1邊界層51和第3邊界層73的材料係二氧化矽(SiO2)。高電阻層22的材料係將氧化鋅(ZnO)作為主要成分的化合物。液晶層23的液晶由向列型液晶所構成。第1電壓V1的最大振幅V1m為0.7Vr.m.s.，而第2電壓V2的最大振幅V2m為3.5Vr.m.s.。第1電壓V1的頻率f1和第2電壓V2的頻率f2為10kHz。
(實施例5)
參照第25圖，對本發明實施例5的液晶元件100進行說明。作為實施例5的液晶元件100，使用了參照第17圖所說明之實施方式5的變化例的液晶元件100。然後，藉由將偏光板配置成正交偏光的偏光顯微鏡，觀測到對應於在液晶元件100上所形成的電位梯度的干涉條紋。
第25圖為表示對應於在實施例5之液晶元件100上所形成的電位梯度的干涉條紋的圖。如第25圖所示，可以觀測到同心圓狀的干涉條紋。同心圓狀的干涉條紋表示在液晶元件100上形成有同心圓狀的電位梯度(即，相對於中心線C對稱的鋸齒狀的電位梯度)。因此，根據實施例5，確認了能夠形成菲涅爾透鏡。
比較實施例4與實施例5。如第24圖和第25圖所示，實施例5的干涉條紋係比實施例4的干涉條紋歪斜小的同心圓狀。因此，在實施例5中，確認了能夠形成比實施例4精度更高的同心圓狀之電位梯度。結果，在 實施例5中，確認了能夠形成比實施例4精度更高的菲涅爾透鏡。即，在實施例5中，確認了設置相對層74的有效性。
此外，如第24圖所示，實施例4中，觀測到箭頭AW1所示的帶狀的干涉條紋。帶狀的干涉條紋被觀測到在對應於第1引線71、第3邊界層73和第2引線72的位置。另一方面，如第25圖所示，實施例5中觀測到箭頭AW2所示的帶狀的干涉條紋。帶狀的干涉條紋被觀測到在對應於第1引線71、第3邊界層73和第2引線72的位置。
實施例5的帶狀的干涉條紋的寬度比實施例4的帶狀的干涉條紋的寬度狹小。帶狀的干涉條紋的寬度狹小表示能夠減輕第1引線71和第2引線72的影響。第1引線71和第2引線72的影響係指第1引線71和第2引線72對液晶元件100的電位梯度所造成的影響。即，實施例5中，確認了藉由設置相對層74能夠減輕第1引線71和第2引線72對電位梯度造成的影響。
此外，除了設置相對層74以外，實施例5之液晶元件100的條件與實施例4之液晶元件100的條件相同。相對層74的材料與絕緣層21的材料相同。
以上，參照圖示(第1圖~第25圖)，對本發明的實施方式和實施例進行了說明。但是，本發明並不侷限於上述的實施方式和實施例，可以在不脫離其要旨範圍內實施各種改變(例如，如下所示的(1)~(12))。為了方便理解，主要示意性地表示各結構要素，為了方便做圖，圖示中的各結構要素的厚度、長度、個數等可能與實際有出入。另外，上述實施方式所示的各結構要素的形狀、尺寸等只是一個例子，不是特別限定，可以在實質上不脫離本發明之效果的範圍內進行各種改變。
(1)實施方式2中，第2邊界層52作為電絕緣體，但也可以係具有比高電阻層22的電阻率(例如，表面電阻率)高的電阻率(例如，表面電阻率)的阻抗體。另外，實施方式5和變化例中，雖然相對層74作為電絕緣體，但也可以係具有比高電阻層22的電阻率高的電阻率的阻抗體。
(2)在實施方式2和實施方式3中，設有二個單位電極10，但也可以設有三個以上的單位電極10。在此情況下，實施方式2中，彼此相鄰的單位電極10之間設置第1邊界層51，並將第2邊界層52設置成與第1邊界層51相對。還有，實施方式3中，彼此相鄰的單位電極10之間設置邊界電極61。 其中，在設置複數個單位電極10的情況下，能夠對每一個單位電極10控制第1電壓V1的最大振幅V1m和頻率f1，以及第2電壓V2的最大振幅V2m和頻率f2，也能夠對每一個邊界電極61控制邊界電壓Vb的最大振幅Vbm和頻率fb。如實施方式4，與設有複數個單位電極rn的情況相同，可以任意控制最大振幅V1m、頻率f1、最大振幅V2m、頻率f2、最大振幅Vbm和頻率fb。
在彼此離開最遠的第1電極1與第2電極2之間的間隔保持在一定之下越增加單位電極10，越能夠使梯度角α2、梯度角β2和折射角γ2變大。在此情況下，能夠一邊抑制液晶層23的厚度t之增加或者保持厚度t為一定，一邊使梯度角α2、梯度角β2和折射角γ2變大。
(3)實施方式4中、以及在實施方式5與變化例中，設有5個單位電極rn，但並不侷限於此，也可以設有1個以上的單位電極rn。實施方式4中，採用了與實施方式2的液晶元件100相同的結構，但也可以採用與實施方式3之液晶元件100相同的結構。
(4)實施方式6中，採用了實施方式1的液晶元件100作為液晶元件100A和液晶元件100B，但也可以採用實施方式2或實施方式3的液晶元件100。此外，能夠在保持第1電極1和第2電極2的前後位置關係的狀態下，使液晶元件100B成為上下反轉的結構。
(5)實施方式7和實施方式8中，採用了實施方式6的偏向元件250，但也可以採用實施方式1、實施方式2、實施方式3或實施方式4或實施方式5(包含變化例)之液晶元件100來代替偏向元件250。例如，在實施方式7和實施方式8中，在採用實施方式4的液晶元件100代替偏向元件250的情況下，能夠在電子裝置400上執行工作範圍廣泛的焦點控制。
(6)實施方式1~實施方式8中，第1電壓V1、第2電壓V2和邊界電壓Vb係矩形波，但是，例如，也可以係三角波、正弦波或鋸齒狀波。
(7)實施方式1中，第1電極1、第2電極2和/或第3電極3的顏色也可以不係透明色。實施方式2~實施方式8中，第3電極3的顏色也可以不係透明色。實施方式1~實施方式8中，第1電極1、第2電極2、第3電極3、第1邊界層51、第2邊界層52、邊界電極61、絕緣層21、第1引線71、第2引線72、第3邊界層73、相對層74和/或核心電極75的顏色也可以係半透明色。
(8)實施方式1~實施方式3中，將液晶元件100作為穿透型的 液晶元件來使用，但也可以將液晶元件100作為反射型的液晶元件(例如，LCOS：Liquid crystal on silicon)來使用。在此情況下，例如，第3電極3由矽所形成。此外，也能夠將實施方式1~實施方式5(包含變化例)之液晶元件100配置成直線狀或格子狀，也能夠將實施方式6之偏向元件250配置成直線狀或格子狀。
(9)實施方式1~實施方式8中，控制了第1電壓V1的最大振幅V1m、第2電壓V2的最大振幅V2m和邊界電壓Vb的最大振幅Vbm，也可以控制第1電壓V1、第2電壓V2和邊界電壓Vb的有效值。
(10)在實施方式1~實施方式8中，例如，作為第1電極1、第2電極2、第3電極3、邊界電極61、中心電極rc、第1引線71、第2引線72和核心電極75的材料，可以使用銦錫氧化物或具有與銦錫氧化物同等的電阻率和光透射率的材料，並可以在光利用效率不受阻礙的範圍內使用鋁、鉻或其他導電率高的金屬材料。作為絕緣層21、第1邊界層51和第3邊界層73的材料，例如，可以使用二氧化矽、二氧化矽的低級氧化物、硫化鋅、氮化矽、矽-鋁-氧-氮化合物或與這些等同的透明材料。作為第2邊界層52和相對層74的材料，例如，除了與第1邊界層51相同的材料之外，可以使用用作液晶材料的配向材料的聚醯亞胺或者與聚醯亞胺等同之透明材料。
作為高電阻層22的材料，例如，可以使用氧化鋅-氧化鋁-氧化鎂化合物，另外，可以使用對氧化鋅添加氧化銅和/或氧化鍺等之化合物或者具有導電率與半導體相當的透明材料。其中，如果高電阻層22由聚醯亞胺等電絕緣體所構成，則難以形成電位梯度G1、電位梯度G3和電位梯度GF。作為液晶層23的液晶，例如，可以使用向列型液晶、膽固醇型液晶、層列型液晶或者複合這些液晶中的液晶材料和高分子化合物的材料。
(11)在實施方式4的液晶元件100上，也可以設置實施方式5的變化例之核心電極75。在此情況下，能夠使第2電壓V2的最大振幅V2m大於第1電壓V1的最大振幅V1m而形成凸型菲涅爾透鏡。另一方面，能夠使第2電壓V2的最大振幅V2m小於第1電壓V1的最大振幅V1m而形成凹型菲涅爾透鏡。藉由控制最大振幅V1m和最大振幅V2m，能夠簡單地由一個液晶元件100形成凸型菲涅爾透鏡和凹型菲涅爾透鏡。
(12)在本說明書和申請專利範圍內，直線狀除了嚴密的直線 狀之外，還包含大致直線狀。圓環狀除了嚴密的圓環狀之外，還包含大致圓環狀。還有，圓環形狀包含一部分被切斷的圓環形狀。同心圓狀除了嚴密的同心圓狀之外，還包含大致同心圓狀。片狀除了嚴密的片狀之外，還包含大致片狀。鋸齒狀除了嚴密的鋸齒狀之外，還包含大致鋸齒狀。環狀除了嚴密的環狀之外，還包含大致環狀。帶狀除了嚴密的帶狀之外，還包含大致帶狀。曲線狀除了嚴密的曲線狀之外，還包含大致曲線狀。格子狀除了嚴密的格子狀之外，還包含大致格子狀。
本發明提供一種液晶元件、偏向元件、液晶模組以及電子裝置，具有產業利用性。
1‧‧‧第1電極
2‧‧‧第2電極
3‧‧‧第3電極
10‧‧‧單位電極
21‧‧‧絕緣層
22‧‧‧高電阻層(電阻層)
23‧‧‧液晶層
100‧‧‧液晶元件
W1‧‧‧間隔
D1‧‧‧方向
K1‧‧‧寬度
K2‧‧‧寬度
V1‧‧‧第1電壓
V2‧‧‧第2電壓
V3‧‧‧第3電壓
t‧‧‧厚度
IB-IB‧‧‧線

Claims (12)

  1. 一種液晶元件，使光折射而射出，具備：第1電極，被施加第1電壓；第2電極，被施加與該第1電壓不同的第2電壓；絕緣層，作為電絕緣體；電阻層；液晶層，包含液晶；第3電極，被施加第3電壓；第1邊界層，作為電絕緣體；以及第2邊界層，其隔著該絕緣層與該第1邊界層相對，該絕緣層配置在該第1電極、該第2電極與該電阻層之間，使該第1電極、該第2電極和該電阻層彼此絕緣，該電阻層的電阻率大於各該第1電極的電阻率和該第2電極的電阻率，且小於該絕緣層的電阻率，該電阻層和該液晶層配置在該絕緣層與該第3電極之間，該電阻層配置在該絕緣層與該液晶層之間，該第2邊界層為具有比該電阻層的該電阻率高的電阻率之阻抗體或者電絕緣體，該第1電極和該第2電極構成單位電極，該單位電極設有複數個，彼此相鄰的該單位電極中的一邊的單位電極的該第2電極和另一邊的單位電極的該第1電極彼此相鄰，該第1邊界層配置在該相鄰的第2電極與第1電極之間，設置複數個該電阻層來對應該複數個單位電極，該第2邊界層配置在彼此相鄰的該電阻層之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶元件，其中該第1電極和該第2電極係排列延伸的直線狀。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之液晶元件，其中該液晶層，對每一個該單位電極，相對於從該第1電極朝向該第2 電極的方向具有直線狀的電位梯度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶元件，其中還具備圓環狀的中心電極，該中心電極和該複數個單位電極配置成以該中心電極為中心的同心圓狀，在各該單位電極中，該單位電極的寬度表示該第1電極和該第2電極之間的距離，在各該單位電極中，該第2電極的半徑大於該第1電極的半徑。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之液晶元件，其中彼此相鄰的該單位電極中之半徑大的單位電極的寬度小於該彼此相鄰的單位電極中之該半徑小的單位電極的寬度，在各該單位電極中，該單位電極的該半徑由該第2電極的該半徑來表示。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之液晶元件，其中將該單位電極的該半徑設為Rn時，Rn由下面的算式來表示，n係1以上N以下的整數，在該複數個單位電極中，從該半徑最小的單位電極朝向該半徑最大的單位電極按照遞增順序將1以上N以下的整數分配到各該單位電極，N係該單位電極的個數，Rc係該中心電極的半徑，Rn=(n+1)1/2×Rc。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之液晶元件，其中還具備：第1引線，被施加該第1電壓；第2引線，被施加該第2電壓；第3邊界層，作為電絕緣體，其配置在該第1引線與該第2引線之間；以及相對層，其係具有比該電阻層的該電阻率高的電阻率的阻抗體或者電絕緣體，其中，該第1電極和該第2電極都為開口曲線狀， 該第1電極的兩端部中的一個端部連接在該第1引線，該第1電極的該兩端部中的另一個端部與該第2引線相對，該第2電極的兩端部中的一個端部連接在該第2引線，該第2電極的該兩端部中的另一個端部與該第1引線相對，該相對層隔著該絕緣層與該第1引線、該第3邊界層及該第2引線相對。
  8. 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之液晶元件，其中在該單位電極中，該第1電極和該第2電極的間隔大於該第1電極的寬度，且大於該第2電極的寬度。
  9. 一種偏向元件，使光偏向而射出，具備：使光折射而射出的兩個液晶元件，該兩個液晶元件分別具備：第1電極，被施加第1電壓；第2電極，被施加與該第1電壓不同的第2電壓；絕緣層，作為電絕緣體；電阻層；液晶層，包含液晶；以及第3電極，被施加第3電壓，該絕緣層配置在該第1電極、該第2電極與該電阻層之間，使該第1電極、該第2電極和該電阻層彼此絕緣，該電阻層的電阻率大於各該第1電極的電阻率和該第2電極的電阻率，且小於該絕緣層的電阻率，該電阻層和該液晶層配置在該絕緣層與該第3電極之間，該電阻層配置在該絕緣層與該液晶層之間，在該兩個液晶元件的一個的液晶元件中，該第1電極和該第2電極都沿著第1方向延伸，在該兩個液晶元件的另一個的液晶元件中，該第1電極和該第2電極都沿著與該第1方向正交的第2方向延伸，該一個的液晶元件和該另一個的液晶元件以層疊的方式配置。
  10. 一種液晶模組，具備： 使光折射而射出的液晶元件；以及覆蓋攝像元件的覆蓋部件，該液晶元件以與該攝像元件的成像面相對的方式，被安裝在該覆蓋部件的外側面部，該液晶元件具備：第1電極，被施加第1電壓；第2電極，被施加與該第1電壓不同的第2電壓；絕緣層，作為電絕緣體；電阻層；液晶層，包含液晶；以及第3電極，被施加第3電壓，該絕緣層配置在該第1電極、該第2電極與該電阻層之間，使該第1電極、該第2電極和該電阻層彼此絕緣，該電阻層的電阻率大於各該第1電極的電阻率和該第2電極的電阻率，且小於該絕緣層的電阻率，該電阻層和該液晶層配置在該絕緣層與該第3電極之間，該電阻層配置在該絕緣層與該液晶層之間。
  11. 一種電子裝置，具備：使光折射而射出的液晶元件；攝像元件；覆蓋該攝像元件的覆蓋部件；以及筐體，其收納該液晶元件、該攝像元件和該覆蓋部件，該液晶元件以與該攝像元件的成像面相對的方式，被安裝在該筐體的內側面部，該液晶元件具備：第1電極，被施加第1電壓；第2電極，被施加與該第1電壓不同的第2電壓；絕緣層，作為電絕緣體；電阻層；液晶層，包含液晶；以及 第3電極，被施加第3電壓，該絕緣層配置在該第1電極、該第2電極與該電阻層之間，使該第1電極、該第2電極和該電阻層彼此絕緣，該電阻層的電阻率大於各該第1電極的電阻率和該第2電極的電阻率，且小於該絕緣層的電阻率，該電阻層和該液晶層配置在該絕緣層與該第3電極之間，該電阻層配置在該絕緣層與該液晶層之間。
  12. 一種電子裝置，具備：使光折射而射出的液晶元件；攝像元件，其隔著該液晶元件拍攝被攝體；振動感應器，其檢測手晃動而引起的振動；以及控制器，該液晶元件具備：第1電極，被施加第1電壓；第2電極，被施加與該第1電壓不同的第2電壓；絕緣層，作為電絕緣體；電阻層；液晶層，包含液晶；以及第3電極，被施加第3電壓，該絕緣層配置在該第1電極、該第2電極與該電阻層之間，使該第1電極、該第2電極和該電阻層彼此絕緣，該電阻層的電阻率大於各該第1電極的電阻率和該第2電極的電阻率，且小於該絕緣層的電阻率，該電阻層和該液晶層配置在該絕緣層與該第3電極之間，該電阻層配置在該絕緣層與該液晶層之間，該控制器根據該振動感應器所檢測的振動，以使經過該液晶元件並入射到該攝像元件的光發生折射的方式，控制該第1電壓及/或該第2電壓。
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