JP2019144417A - Optical device - Google Patents

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絵美 小林
Emi Kobayashi
絵美 小林
太田 益幸
Masuyuki Ota
益幸 太田
伊藤 宜弘
Nobuhiro Ito
宜弘 伊藤
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Abstract

To provide an optical device which offers superior optical performance.SOLUTION: An optical device comprises: a light-transmissive first substrate 10; a light-transmissive second substrate 20 disposed facing the first substrate 10; a first electrode 30 disposed on the second substrate 20 side of the first substrate 10; an uneven structure 50 disposed on the second substrate 20 side of the first substrate 10; a second electrode 40 disposed on the first substrate 10 side of the second substrate 20; and a variable refractive index layer 60 disposed between the uneven structure 50 and the second electrode 40, the variable refractive index layer having a refractive index that varies with a voltage applied between the first electrode 30 and the second electrode 40. The variable refractive index layer 60 contains an insulative liquid 61 and nanoparticles 62 dispersed in the insulative liquid 61, the nanoparticles 62 having a refractive index greater than that of the insulative liquid 61. At least either of the first electrode 30 and the second electrode 40 is made of a metal having less ionization tendency than hydrogen.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、光学デバイスに関する。   The present invention relates to an optical device.

従来、光学デバイスとして、入射する光を配光することができる配光デバイスが提案されている。このような光学デバイスは、建物又は車等の窓等に用いられる。例えば、光学デバイスを建物の窓に設置することで、室外から入射する太陽光等の外光の進行方向を変更して当該外光を室内の天井に向けて導入することができる。   Conventionally, a light distribution device capable of distributing incident light has been proposed as an optical device. Such an optical device is used for a window of a building or a car. For example, by installing an optical device on a window of a building, the traveling direction of outside light such as sunlight entering from outside the room can be changed and the outside light can be introduced toward the ceiling in the room.

この種の配光デバイスとして、液晶を用いたものが知られている。例えば、特許文献1には、一対の透明基板と、一対の透明基板の内側に配置された一対の透明電極層と、一対の透明電極の間に配置された液晶層とを備える液晶光学素子が開示されている。   As this type of light distribution device, one using liquid crystal is known. For example, Patent Document 1 discloses a liquid crystal optical element that includes a pair of transparent substrates, a pair of transparent electrode layers disposed inside the pair of transparent substrates, and a liquid crystal layer disposed between the pair of transparent electrodes. It is disclosed.

特開2015−41006号公報JP2015-41006A

本発明は、優れた光学性能を有する光学デバイスを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an optical device having excellent optical performance.

上記目的を達成するために、本発明に係る光学デバイスの一態様は、光透過性を有する第一基板と、前記第一基板に対向して配置された光透過性を有する第二基板と、前記第一基板の前記第二基板側に配置された第一電極と、前記第一基板の前記第二基板側に配置された凹凸構造と、前記第二基板の前記第一基板側に配置された第二電極と、前記凹凸構造と前記第二電極との間に配置され、前記第一電極と前記第二電極との間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層とを備え、前記屈折率可変層は、絶縁性液体と、前記絶縁性液体に分散されたナノ粒子とを有し、前記ナノ粒子の屈折率は、前記絶縁性液体の屈折率よりも高く、前記第一電極及び前記第二電極の少なくとも一つは、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成されている。   In order to achieve the above object, an aspect of the optical device according to the present invention includes a first substrate having light transmittance, a second substrate having light transmittance disposed to face the first substrate, A first electrode disposed on the second substrate side of the first substrate; a concavo-convex structure disposed on the second substrate side of the first substrate; and a first substrate side of the second substrate. The second electrode, a refractive index variable layer that is disposed between the concavo-convex structure and the second electrode, and whose refractive index changes according to a voltage applied between the first electrode and the second electrode. The refractive index variable layer includes an insulating liquid and nanoparticles dispersed in the insulating liquid, and the refractive index of the nanoparticles is higher than the refractive index of the insulating liquid, At least one of the first electrode and the second electrode is made of a metal having a smaller ionization tendency than hydrogen. It is configured Te.

本発明によれば、優れた光学性能を有する光学デバイスを実現できる。   According to the present invention, an optical device having excellent optical performance can be realized.

実施の形態に係る光学デバイスを模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the optical device which concerns on embodiment. 実施の形態に係る光学デバイスの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the optical device which concerns on embodiment. 実施の形態に係る光学デバイスの第一光学作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 1st optical effect | action of the optical device which concerns on embodiment. 実施の形態に係る光学デバイスの第二光学作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 2nd optical effect | action of the optical device which concerns on embodiment. 実施の形態に係る光学デバイスの第三光学作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 3rd optical effect | action of the optical device which concerns on embodiment. 変形例に係る光学デバイスを模式的に示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing an optical device concerning a modification typically. 実験で用いた光学デバイス(電圧印加前)の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the optical device (before voltage application) used in experiment. 実験で用いた光学デバイス(電圧印加時)の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the optical device (at the time of voltage application) used in experiment.

(本発明の一態様を得るに至った経緯)
本発明の実施の形態の説明に先立ち、本発明の一態様を得るに至った経緯を説明する。
(Background to obtaining one embodiment of the present invention)
Prior to the description of the embodiments of the present invention, the background of obtaining one aspect of the present invention will be described.

液晶層を備えた配光デバイスでは、液晶層を挟む一対の透明電極に印加する電圧を変化させることで、液晶層の液晶分子の配向状態を変化させている。これにより、液晶層の屈折率を変化させることができるので、入射する光の進行方向を変化させることができる配光デバイスを実現することができる。   In a light distribution device including a liquid crystal layer, the alignment state of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer is changed by changing a voltage applied to a pair of transparent electrodes sandwiching the liquid crystal layer. Thereby, since the refractive index of a liquid crystal layer can be changed, the light distribution device which can change the advancing direction of the incident light is realizable.

近年、液晶層に代えて、帯電したナノ粒子(荷電粒子)が溶媒に分散されたナノ粒子分散層を用いた配光デバイスが検討されている。ナノ粒子分散層は、例えば、高屈折率材料からなる帯電したナノ粒子と、ナノ粒子が分散された絶縁性液体(分散液)とによって構成される。   In recent years, instead of a liquid crystal layer, a light distribution device using a nanoparticle dispersion layer in which charged nanoparticles (charged particles) are dispersed in a solvent has been studied. The nanoparticle dispersion layer is composed of, for example, charged nanoparticles made of a high refractive index material and an insulating liquid (dispersion) in which the nanoparticles are dispersed.

このようなナノ粒子分散層を備える配光デバイスでは、ナノ粒子分散層を挟む一対の透明電極に印加する電圧を変化させることで、ナノ粒子分散層のナノ粒子を電気泳動させて絶縁性液体内に偏在させることができる。これにより、ナノ粒子分散層内の屈折率分布を変化させることができるので、入射する光の進行方向を変化させることができる配光デバイスを実現することができる。   In such a light distribution device including a nanoparticle dispersion layer, by changing the voltage applied to a pair of transparent electrodes sandwiching the nanoparticle dispersion layer, the nanoparticles in the nanoparticle dispersion layer are electrophoresed to generate an in-insulating liquid. Can be unevenly distributed. Thereby, since the refractive index distribution in a nanoparticle dispersion layer can be changed, the light distribution device which can change the advancing direction of the incident light is realizable.

しかしながら、ナノ粒子分散層を備える配光デバイスを実際に作製したみたところ、透明電極が色付いて着色することが判明した。この原因について、本発明者らが実験を行って鋭意検討したところ、透明電極を構成する金属材料が溶媒中に溶け出して透明電極の表面に析出することが原因であることを突き止めた。この実験と検討結果について、図5A及び図5Bを用いて説明する。図5A及び図5Bは、本実験で用いた光学デバイスの構成を示す模式図であり、図5Aは、電圧印加前の状態を示し、図5Bは、電圧印加時の状態を示している。   However, when a light distribution device including a nanoparticle dispersion layer was actually produced, it was found that the transparent electrode was colored and colored. As a cause of this, the inventors conducted experiments and intensively studied, and ascertained that the cause was that the metal material constituting the transparent electrode was dissolved in the solvent and deposited on the surface of the transparent electrode. The experiment and the examination result will be described with reference to FIGS. 5A and 5B. 5A and 5B are schematic views showing the configuration of the optical device used in this experiment. FIG. 5A shows a state before voltage application, and FIG. 5B shows a state at the time of voltage application.

本実験では、図5Aに示すように、各々がガラス基板からなる一対の透明基板10X及び20Xの内面の各々にITO(Indium Tin Oxide)からなる透明電極30X及び40Xを形成し、一対の透明電極30X及び40Xの間にナノ粒子分散層60Xを充填した。ナノ粒子分散層60Xとしては、酸化ジルコニウム(ZrO)によって構成されたジルコニア粒子からなるナノ粒子62Xを絶縁性液体(分散液)61Xに分散させたものを用いた。なお、ナノ粒子62Xは、プラスに帯電させたものを用いた。 In this experiment, as shown in FIG. 5A, transparent electrodes 30X and 40X made of ITO (Indium Tin Oxide) are formed on the inner surfaces of a pair of transparent substrates 10X and 20X each made of a glass substrate, and a pair of transparent electrodes A nanoparticle dispersion layer 60X was filled between 30X and 40X. As the nanoparticle dispersion layer 60X, a nanoparticle 62X made of zirconia particles composed of zirconium oxide (ZrO 2 ) was dispersed in an insulating liquid (dispersion liquid) 61X. The nanoparticles 62X used were positively charged.

絶縁性液体61Xとしては、例えばpHが7〜8程度の水分散液に塩酸を添加してpHを4〜5程度に調整したものを非水系溶媒へ置換することによって作製したものを用いた。このとき、絶縁性液体61Xの成分や着色した透明電極の元素分析をしてみたところ、絶縁性液体61Xの中に残留酸(具体的にはHCl)が存在することが判明した。そして、この残留酸によって、ITOからなる透明電極30X及び40Xが部分的に溶解していると推察される。   As the insulating liquid 61X, for example, a liquid prepared by adding hydrochloric acid to an aqueous dispersion having a pH of about 7 to 8 and adjusting the pH to about 4 to 5 is replaced with a non-aqueous solvent. At this time, an elemental analysis of the component of the insulating liquid 61X and the colored transparent electrode revealed that residual acid (specifically HCl) was present in the insulating liquid 61X. And it is assumed that the transparent electrodes 30X and 40X made of ITO are partially dissolved by the residual acid.

つまり、絶縁性液体61Xの中の残留酸によって透明電極30X及び40Xの表層の一部が剥離し、透明電極30X及び40Xの金属材料によって構成された不純物金属イオンが絶縁性液体61内に存在する状態になっている。   That is, a part of the surface layer of the transparent electrodes 30X and 40X is peeled off by the residual acid in the insulating liquid 61X, and impurity metal ions composed of the metal material of the transparent electrodes 30X and 40X exist in the insulating liquid 61. It is in a state.

具体的には、ナノ粒子分散層60Xでは、図5Aに示すように、ITOを構成するインジウム(In)及びスズ(Sn)が絶縁性液体61に溶け出し、Inイオン(In3+)及びSnイオン(Sn2+)となって絶縁性液体61に存在していると考えられる。 Specifically, in the nanoparticle dispersion layer 60X, as shown in FIG. 5A, indium (In) and tin (Sn) constituting ITO dissolve into the insulating liquid 61, and In ions (In 3+ ) and Sn ions It is considered that (Sn 2+ ) is present in the insulating liquid 61.

この状態で、透明電極30X及び40Xに電圧を印加すると、絶縁性液体61内の不純物金属イオンが金属析出し、透明電極30X及び40Xに析出物90Xが形成される。本実験では、図5Bに示すように、透明電極30Xに0Vを印加し、透明電極40Xに−20Vを印加したところ、絶縁性液体61内のInイオン及びSnイオンが金属析出し、低電位側の透明電極40Xの表面に析出物90Xが表出した。この析出物90Xが着色部(変色部)となって透明電極30X及び40Xが色付いて見えると考えられる。   In this state, when a voltage is applied to the transparent electrodes 30X and 40X, impurity metal ions in the insulating liquid 61 are deposited, and a precipitate 90X is formed on the transparent electrodes 30X and 40X. In this experiment, as shown in FIG. 5B, when 0V was applied to the transparent electrode 30X and −20V was applied to the transparent electrode 40X, In ions and Sn ions in the insulating liquid 61 were deposited on the metal, and the low potential side A precipitate 90X appeared on the surface of the transparent electrode 40X. It is considered that the precipitate 90X becomes a colored portion (discolored portion) and the transparent electrodes 30X and 40X appear to be colored.

このように、ITOからなる透明電極を用いてナノ粒子分散層のナノ粒子を電気泳動させる光学デバイスでは、透明電極が着色して光学性能が劣化する。   As described above, in an optical device in which nanoparticles in a nanoparticle dispersion layer are electrophoresed using a transparent electrode made of ITO, the transparent electrode is colored and the optical performance is deteriorated.

そこで、本発明者らは、透明電極が着色しない方策を種々検討し、その結果、ナノ粒子分散層に接触する透明電極の材料を工夫することで透明電極の着色を抑制できることを見出した。   Accordingly, the present inventors have studied various measures for preventing the transparent electrode from being colored, and as a result, have found that the coloring of the transparent electrode can be suppressed by devising a material for the transparent electrode that contacts the nanoparticle dispersion layer.

本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、所望の光学性能を有する光学デバイスを提供することを目的とする。   The present invention has been made based on such findings, and an object thereof is to provide an optical device having desired optical performance.

以下、本発明の実施の形態に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。   Hereinafter, description will be given based on the embodiment of the present invention. Each of the embodiments described below shows a specific example of the present invention. Therefore, the numerical values, shapes, materials, components, component arrangement positions, connection forms, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims showing the highest concept of the present invention are described as optional constituent elements.

各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。   Each figure is a schematic diagram and is not necessarily shown strictly. Accordingly, the scales and the like do not necessarily match in each drawing. In each figure, substantially the same configuration is denoted by the same reference numeral, and redundant description is omitted or simplified.

また、本明細書及び図面において、X軸、Y軸及びZ軸は、三次元直交座標系の三軸を表しており、本実施の形態では、Z軸方向を鉛直方向とし、Z軸に垂直な方向(XY平面に平行な方向)を水平方向としている。X軸及びY軸は、互いに直交し、かつ、いずれもZ軸に直交する軸である。なお、Z軸方向のプラス方向を鉛直下方としている。また、本明細書において、「厚み方向」とは、光学デバイスの厚み方向を意味し、第一基板10及び第二基板20の主面に垂直な方向(本実施の形態では、Y軸方向)のことである。   In the present specification and drawings, the X axis, the Y axis, and the Z axis represent the three axes of the three-dimensional orthogonal coordinate system. In the present embodiment, the Z axis direction is the vertical direction and the Z axis is perpendicular to the Z axis. This direction (the direction parallel to the XY plane) is the horizontal direction. The X axis and the Y axis are orthogonal to each other and both are orthogonal to the Z axis. Note that the plus direction in the Z-axis direction is defined as a vertically downward direction. In this specification, the “thickness direction” means the thickness direction of the optical device, and is a direction perpendicular to the main surfaces of the first substrate 10 and the second substrate 20 (in this embodiment, the Y-axis direction). That is.

(実施の形態)
まず、実施の形態に係る光学デバイス1の構成について、図1及び図2を用いて説明する。図1は、実施の形態に係る光学デバイス1を模式的に示す断面図である。図2は、同光学デバイス1の拡大断面図であり、図1の破線で囲まれる領域IIの拡大図を示している。
(Embodiment)
First, the configuration of the optical device 1 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an optical device 1 according to an embodiment. 2 is an enlarged cross-sectional view of the optical device 1, and shows an enlarged view of a region II surrounded by a broken line in FIG.

光学デバイス1は、光学デバイス1に入射する光を制御する光制御デバイスである。具体的には、光学デバイス1は、光学デバイス1に入射する光の進行方向を制御する。本実施の形態において、光学デバイス1は、入射する光の進行方向を変更して(例えば配光して)出射させることができる配光デバイスである。   The optical device 1 is a light control device that controls light incident on the optical device 1. Specifically, the optical device 1 controls the traveling direction of light incident on the optical device 1. In the present embodiment, the optical device 1 is a light distribution device that can change the traveling direction of incident light (for example, distribute light) and emit the light.

図1及び図2に示すように、光学デバイス1は、第一基板10と、第二基板20と、第一電極30と、第二電極40と、凹凸構造50と、屈折率可変層60とを備える。   As shown in FIGS. 1 and 2, the optical device 1 includes a first substrate 10, a second substrate 20, a first electrode 30, a second electrode 40, a concavo-convex structure 50, and a refractive index variable layer 60. Is provided.

光学デバイス1は、一対の第一基板10及び第二基板20の間に、第一電極30、凹凸構造50、屈折率可変層60及び第二電極40がこの順で厚み方向に沿って配置された構成となっている。   In the optical device 1, the first electrode 30, the concavo-convex structure 50, the refractive index variable layer 60, and the second electrode 40 are arranged in this order along the thickness direction between the pair of the first substrate 10 and the second substrate 20. It becomes the composition.

また、図1に示すように、光学デバイス1において、第一基板10、第一電極30及び凹凸構造50は、第一積層基板100を構成し、第二基板20及び第二電極40は、第二積層基板200を構成している。   As shown in FIG. 1, in the optical device 1, the first substrate 10, the first electrode 30, and the uneven structure 50 constitute a first laminated substrate 100, and the second substrate 20 and the second electrode 40 are A two-layer substrate 200 is configured.

第一積層基板100及び第二積層基板200は、ギャップを介して互いに対向するように配置されており、外周端部の全周が封止されている。これにより、第一積層基板100と第二積層基板200との間に充填された屈折率可変層60を閉じ込めることができる。例えば、第一積層基板100及び第二積層基板200の外周端部に沿って内面に額縁状に接着剤等のシール部材を形成したり、レーザによって第一基板10と第二基板20とを溶着したりすることで、第一積層基板100及び第二積層基板200の外周端部を封止することができる。   The first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200 are arranged so as to face each other with a gap therebetween, and the entire circumference of the outer peripheral end portion is sealed. Thereby, the refractive index variable layer 60 filled between the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200 can be confined. For example, a seal member such as an adhesive is formed on the inner surface along the outer peripheral edges of the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200, or the first substrate 10 and the second substrate 20 are welded by a laser. By doing so, it is possible to seal the outer peripheral ends of the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200.

以下、光学デバイス1の各構成部材について、図1及び図2を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, each component of the optical device 1 will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

[第一基板、第二基板]
図1及び図2に示すように、第一基板10は、第一積層基板100の基材であり、第二基板20は、第二積層基板200の基材である。
[First substrate, second substrate]
As shown in FIGS. 1 and 2, the first substrate 10 is a base material of the first multilayer substrate 100, and the second substrate 20 is a base material of the second multilayer substrate 200.

第一基板10及び第二基板20は、光透過性を有する基板(透光性基板)である。第一基板10及び第二基板20は、透明な透明基板であるとよい。   The first substrate 10 and the second substrate 20 are light-transmitting substrates (translucent substrates). The first substrate 10 and the second substrate 20 may be transparent transparent substrates.

第一基板10及び第二基板20としては、例えば、樹脂材料からなる樹脂基板又はガラス材料からなるガラス基板を用いることができる。樹脂基板の材料としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、アクリル又はエポキシ等が挙げられる。ガラス基板の材料としては、ソーダガラス、無アルカリガラス又は高屈折率ガラス等が挙げられる。樹脂基板は、破壊時の飛散が少ないという利点がある。一方、ガラス基板は、光透過率が高く、かつ、水分の透過性が低いという利点がある。   As the first substrate 10 and the second substrate 20, for example, a resin substrate made of a resin material or a glass substrate made of a glass material can be used. Examples of the resin substrate material include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), acrylic, and epoxy. Examples of the glass substrate material include soda glass, non-alkali glass, and high refractive index glass. The resin substrate has an advantage of less scattering at the time of destruction. On the other hand, the glass substrate has an advantage of high light transmittance and low moisture permeability.

第一基板10と第二基板20とは、同じ材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよいが、同じ材料で構成されている方がよい。また、第一基板10及び第二基板20は、リジッド基板に限るものではなく、フレキシブル基板又はフィルム基板であってもよい。本実施の形態では、第一基板10及び第二基板20として、いずれもPETからなる透明樹脂基板(PET基板)を用いている。   Although the 1st board | substrate 10 and the 2nd board | substrate 20 may be comprised with the same material and may be comprised with a different material, it is better to be comprised with the same material. Moreover, the 1st board | substrate 10 and the 2nd board | substrate 20 are not restricted to a rigid board | substrate, A flexible substrate or a film substrate may be sufficient. In the present embodiment, a transparent resin substrate (PET substrate) made of PET is used as each of the first substrate 10 and the second substrate 20.

第一基板10及び第二基板20の厚さは、例えば5μm〜3mmであるが、これに限るものではない。本実施の形態において、第一基板10及び第二基板20の厚さは、いずれも50μmである。   Although the thickness of the 1st board | substrate 10 and the 2nd board | substrate 20 is 5 micrometers-3 mm, for example, it does not restrict to this. In the present embodiment, the thicknesses of the first substrate 10 and the second substrate 20 are both 50 μm.

また、第一基板10及び第二基板20の平面視の形状は、例えば正方形や長方形の矩形状であるが、これに限るものではなく、円形又は四角形以外の多角形であってもよく、任意の形状が採用され得る。   Further, the shape of the first substrate 10 and the second substrate 20 in a plan view is, for example, a square or a rectangular rectangle, but is not limited thereto, and may be a circle or a polygon other than a rectangle. The shape can be adopted.

[第一電極、第二電極]
第一電極30及び第二電極40は、透光性を有する電極であり、入射した光を透過する。第一電極30及び第二電極40は、例えば透明導電層からなる透明電極である。
[First electrode, second electrode]
The first electrode 30 and the second electrode 40 are translucent electrodes and transmit incident light. The first electrode 30 and the second electrode 40 are transparent electrodes made of, for example, a transparent conductive layer.

また、第一電極30及び第二電極40の少なくとも一つは、水素(H)よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成されている。本実施の形態では、第一電極30及び第二電極40の両方が、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成されている。第一電極30及び第二電極40を、透明電極とし、かつ、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成する場合、第一電極30及び第二電極40を構成する金属としては、銅(Cu)、銀(Ag)、白金(Pt)及び金(Au)の中から選ばれる少なくとも一種を用いることができる。これらの金属は、少なくとも25nm〜250nm程度の厚さに薄膜化することによって透明電極にすることができる。この場合、第一電極30及び第二電極40は、第一基板10及び第二基板20の各々の表面のほぼ全面に形成された平面視形状が矩形状の薄膜のべた電極であってもよいが、メタルメッシュ(例えば銅メッシュ)又はナノワイヤ(例えば銀ナノワイヤ)等のパターン電極であってもよい。なお、第一電極30及び第二電極40の膜厚は、上記の数値範囲に限定されるものではない。また、第一電極30及び第二電極40の形状についても、上記のものに限定されるものではない。   Further, at least one of the first electrode 30 and the second electrode 40 is made of a metal having a smaller ionization tendency than hydrogen (H). In the present embodiment, both the first electrode 30 and the second electrode 40 are made of a metal that has a smaller ionization tendency than hydrogen. When the first electrode 30 and the second electrode 40 are made of a transparent electrode and are made of a metal having a smaller ionization tendency than hydrogen, the metal constituting the first electrode 30 and the second electrode 40 is copper (Cu). At least one selected from silver (Ag), platinum (Pt), and gold (Au) can be used. These metals can be made into transparent electrodes by thinning them to a thickness of at least about 25 nm to 250 nm. In this case, the first electrode 30 and the second electrode 40 may be solid electrodes of a thin film having a rectangular shape in plan view formed on almost the entire surface of each of the first substrate 10 and the second substrate 20. However, pattern electrodes, such as a metal mesh (for example, copper mesh) or a nanowire (for example, silver nanowire), may be sufficient. In addition, the film thickness of the 1st electrode 30 and the 2nd electrode 40 is not limited to said numerical range. Further, the shapes of the first electrode 30 and the second electrode 40 are not limited to those described above.

なお、第一電極30及び第二電極40は、上記金属のうちの1種類のみを用いた単層構造であってもよいし、各々が異なる複数の金属によって構成された複数の金属層を積層した積層構造であってもよい。   The first electrode 30 and the second electrode 40 may have a single layer structure using only one kind of the above metals, or a plurality of metal layers each composed of a plurality of different metals are laminated. It may be a laminated structure.

図1及び図2に示すように、第一電極30及び第二電極40は、電気的に対になっており、屈折率可変層60に電界を与えることができるように構成されている。また、第一電極30と第二電極40とは、配置的にも対になっており、互いに対向するように配置されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the first electrode 30 and the second electrode 40 are electrically paired so that an electric field can be applied to the refractive index variable layer 60. The first electrode 30 and the second electrode 40 are also paired in terms of arrangement, and are arranged so as to face each other.

第一電極30は、第一基板10の第二基板20側に配置されている。また、第二電極40は、第二基板20の第一基板10側に配置されている。具体的には、第一電極30は、第一基板10の第二基板20側の主面に形成されており、第二電極40は、第二基板20の第一基板10側の主面に形成されている。   The first electrode 30 is disposed on the second substrate 20 side of the first substrate 10. The second electrode 40 is disposed on the first substrate 10 side of the second substrate 20. Specifically, the first electrode 30 is formed on the main surface of the first substrate 10 on the second substrate 20 side, and the second electrode 40 is formed on the main surface of the second substrate 20 on the first substrate 10 side. Is formed.

また、本実施の形態において、一対をなす第一電極30及び第二電極40は、少なくとも凹凸構造50及び屈折率可変層60を挟むように、第一基板10と第二基板20との間に配置されている。具体的には、第一電極30は、第一基板10と凹凸構造50との間に配置されており、第二電極40は、第二基板20と屈折率可変層60との間に配置されている。   Further, in the present embodiment, the first electrode 30 and the second electrode 40 that form a pair are interposed between the first substrate 10 and the second substrate 20 so as to sandwich at least the uneven structure 50 and the refractive index variable layer 60. Has been placed. Specifically, the first electrode 30 is disposed between the first substrate 10 and the concavo-convex structure 50, and the second electrode 40 is disposed between the second substrate 20 and the refractive index variable layer 60. ing.

また、本実施の形態において、第一電極30及び第二電極40は、屈折率可変層60に接触している。具体的には、第一電極30及び第二電極40は、屈折率可変層60の絶縁性液体61に接触している。具体的には、第一電極30及び第二電極40の表面全体が絶縁性液体61に接触している。   In the present embodiment, the first electrode 30 and the second electrode 40 are in contact with the refractive index variable layer 60. Specifically, the first electrode 30 and the second electrode 40 are in contact with the insulating liquid 61 of the refractive index variable layer 60. Specifically, the entire surfaces of the first electrode 30 and the second electrode 40 are in contact with the insulating liquid 61.

なお、第一電極30及び第二電極40は、外部電源との電気接続が可能となるように構成されている。例えば、屈折率可変層60を封止するシール樹脂の外部にまで第一電極30及び第二電極40の各々が引き出されて、この引き出された部分を外部電源に接続するための電極端子にしてもよい。   In addition, the 1st electrode 30 and the 2nd electrode 40 are comprised so that electrical connection with an external power supply is attained. For example, each of the first electrode 30 and the second electrode 40 is drawn out to the outside of the sealing resin that seals the refractive index variable layer 60, and this drawn portion is used as an electrode terminal for connecting to an external power source. Also good.

[凹凸構造]
図1及び図2に示すように、凹凸構造50は、凹凸面を有する凹凸層であり、マイクロオーダサイズ又はナノオーダサイズの複数の凸部51が配列された構成である。
[Uneven structure]
As shown in FIGS. 1 and 2, the concavo-convex structure 50 is a concavo-convex layer having a concavo-convex surface, and has a configuration in which a plurality of convex portions 51 of micro-order size or nano-order size are arranged.

凹凸構造50は、第一基板10の第二基板20側に配置されている。本実施の形態において、凹凸構造50は、第一電極30の第二基板20側に配置されている。具体的には、凹凸構造50は、第一電極30の第二基板20側の主面に設けられている。   The concavo-convex structure 50 is disposed on the second substrate 20 side of the first substrate 10. In the present embodiment, the concavo-convex structure 50 is disposed on the second substrate 20 side of the first electrode 30. Specifically, the concavo-convex structure 50 is provided on the main surface of the first electrode 30 on the second substrate 20 side.

本実施の形態において、凹凸構造50は、複数の凸部51が屈折率可変層60側に突出するように第一電極30の上に設けられている。この場合、第一電極30と凹凸構造50との間に密着層が形成されていてもよい。なお、凹凸構造50の第一電極30側の面(凸部51の第一電極30側の面)は平坦な面となっている。   In the present embodiment, the concavo-convex structure 50 is provided on the first electrode 30 such that the plurality of convex portions 51 protrude toward the refractive index variable layer 60 side. In this case, an adhesion layer may be formed between the first electrode 30 and the concavo-convex structure 50. The surface on the first electrode 30 side of the concavo-convex structure 50 (the surface on the first electrode 30 side of the convex portion 51) is a flat surface.

また、複数の凸部51は、ストライプ状に形成されている。具体的には、複数の凸部51の各々は、断面形状が台形でX軸方向に延在する長尺状の略四角柱形状であり、Z軸方向に沿って等間隔に配列されている。また、全ての凸部51が同じ形状となっているが、これに限るものではない。   Moreover, the some convex part 51 is formed in stripe form. Specifically, each of the plurality of protrusions 51 has a trapezoidal cross-sectional shape and is a long, substantially quadrangular prism shape extending in the X-axis direction, and is arranged at equal intervals along the Z-axis direction. . Moreover, although all the convex parts 51 become the same shape, it does not restrict to this.

各凸部51は、例えば、高さが100nm以上100μm以下で、アスペクト比(高さ/下底)が1〜10程度であるが、これに限るものではない。一例として、各凸部51は、高さが10μm程度で、下底が5μm程度で、上底が2μm程度である。   For example, each convex portion 51 has a height of 100 nm to 100 μm and an aspect ratio (height / lower bottom) of about 1 to 10, but is not limited thereto. As an example, each convex portion 51 has a height of about 10 μm, a lower base of about 5 μm, and an upper base of about 2 μm.

また、Z軸方向に隣り合う2つの凸部51の間隔は、例えば0以上100mm以下である。つまり、Z軸方向に隣り合う2つの凸部51は、底部が接触することなく所定の間隔をあけて配置されていてもよいし、底部が接触して配置(間隔ゼロで)されていてもよいが、Z軸方向に隣り合う2つの凸部51の間隔は、凸部51の底辺以下であるとよい。一例として、上記サイズの凸部51(高さ10μm、下底5μm、上底2μm)の場合、隣り合う2つの凸部51の間隔は、2μm程度である。   Moreover, the space | interval of the two convex parts 51 adjacent to a Z-axis direction is 0 or more and 100 mm or less, for example. That is, the two convex portions 51 adjacent to each other in the Z-axis direction may be disposed with a predetermined interval without contacting the bottom portion, or may be disposed with the bottom portion in contact (with a spacing of zero). However, the interval between the two convex portions 51 adjacent in the Z-axis direction is preferably equal to or less than the bottom of the convex portion 51. As an example, in the case of the above-described convex portions 51 (height 10 μm, lower base 5 μm, upper base 2 μm), the interval between two adjacent convex portions 51 is about 2 μm.

複数の凸部51の各々は、一対の側面を有する。本実施の形態において、各凸部51の断面形状は、第二基板20から第一基板10に向かう方向(Y軸マイナス方向)に沿って先細りのテーパ形状である。したがって、各凸部51の一対の側面の各々は、厚み方向に対して所定の傾斜角で傾斜する傾斜面となっており、各凸部51において一対の側面の間隔(凸部51の幅)は、第二基板20から第一基板10に向かって漸次小さくなっている。各凸部51の2つの側面の傾斜角は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。本実施の形態において、各凸部51の2つの側面の傾斜角(底角)は同じである。   Each of the plurality of convex portions 51 has a pair of side surfaces. In the present embodiment, the cross-sectional shape of each convex portion 51 is a tapered shape that tapers along the direction from the second substrate 20 toward the first substrate 10 (the Y-axis minus direction). Therefore, each of the pair of side surfaces of each convex portion 51 is an inclined surface inclined at a predetermined inclination angle with respect to the thickness direction, and the interval between the pair of side surfaces in each convex portion 51 (width of the convex portion 51). Is gradually smaller from the second substrate 20 toward the first substrate 10. The inclination angles of the two side surfaces of each convex portion 51 may be the same or different. In the present embodiment, the inclination angles (base angles) of the two side surfaces of each convex portion 51 are the same.

各凸部51の一対の側面は、屈折率可変層60と接する面であり、第一基板10から入射した光は、凸部51の一対の側面で光学作用を受ける。   A pair of side surfaces of each convex portion 51 is a surface in contact with the refractive index variable layer 60, and light incident from the first substrate 10 receives an optical action on the pair of side surfaces of the convex portion 51.

具体的には、凸部51の一対の側面の各々においては、第一基板10から入射した光は、凸部51と屈折率可変層60との屈折率差に応じて、屈折して透過したり屈折せずにそのまま透過したり、あるいは、全反射したりする。つまり、凸部51の一対の側面は、凸部51と屈折率可変層60との屈折率差及び光の入射角に応じて、屈折面又は全反射面となりうる。これにより、凹凸構造50(凸部51)は、第一基板10から入射した光を配光する。   Specifically, in each of the pair of side surfaces of the convex portion 51, the light incident from the first substrate 10 is refracted and transmitted according to the refractive index difference between the convex portion 51 and the refractive index variable layer 60. The light is transmitted without being refracted or totally reflected. That is, the pair of side surfaces of the convex portion 51 can be a refractive surface or a total reflection surface, depending on the refractive index difference between the convex portion 51 and the refractive index variable layer 60 and the incident angle of light. Thereby, the concavo-convex structure 50 (convex portion 51) distributes light incident from the first substrate 10.

凹凸構造50(凸部51)の材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等の透光性を有する樹脂材料を用いることができる。凹凸構造50は、例えばレーザ加工又はインプリント等によって形成することができる。本実施の形態において、凹凸構造50は、屈折率が約1.5のアクリル樹脂を用いて形成した。   As a material of the concavo-convex structure 50 (convex portion 51), for example, a resin material having translucency such as an acrylic resin, an epoxy resin, or a silicone resin can be used. The uneven structure 50 can be formed by, for example, laser processing or imprinting. In the present embodiment, the concavo-convex structure 50 is formed using an acrylic resin having a refractive index of about 1.5.

なお、凹凸構造50は、第一電極30及び第二電極40によって屈折率可変層60に電界を与えることができさえすれば、絶縁性の樹脂材料のみによって構成されていてもよいが、導電性を有していてもよい。この場合、凹凸構造50の材料は、PEDOT等の導電性高分子、又は、導電体を含む樹脂(導電体含有樹脂)等を用いることができる。   Note that the concavo-convex structure 50 may be made of only an insulating resin material as long as it can apply an electric field to the refractive index variable layer 60 by the first electrode 30 and the second electrode 40. You may have. In this case, the material of the concavo-convex structure 50 may be a conductive polymer such as PEDOT, or a resin (conductor containing resin) containing a conductor.

[屈折率可変層]
図1及び図2に示すように、屈折率可変層60は、絶縁性液体61と、絶縁性液体61に含まれるナノ粒子62とを有する。屈折率可変層60は、無数のナノ粒子62が絶縁性液体61に分散されたナノ粒子分散層である。
[Refractive index variable layer]
As shown in FIGS. 1 and 2, the refractive index variable layer 60 includes an insulating liquid 61 and nanoparticles 62 contained in the insulating liquid 61. The refractive index variable layer 60 is a nanoparticle dispersion layer in which countless nanoparticles 62 are dispersed in an insulating liquid 61.

絶縁性液体61は、絶縁性を有する透明な液体であり、分散質としてナノ粒子62が分散される分散媒となる溶媒である。絶縁性液体61としては、例えば、屈折率(溶媒屈折率)が約1.3〜約1.5のものを用いることができる。本実施の形態では、屈折率が約1.4の絶縁性液体61を用いている。   The insulating liquid 61 is a transparent liquid having insulating properties, and is a solvent serving as a dispersion medium in which the nanoparticles 62 are dispersed as a dispersoid. As the insulating liquid 61, for example, a liquid having a refractive index (solvent refractive index) of about 1.3 to about 1.5 can be used. In the present embodiment, the insulating liquid 61 having a refractive index of about 1.4 is used.

なお、絶縁性液体61の動粘度は、100mm/s程度であるとよい。また、絶縁性液体61は、低誘電率(凹凸構造50の誘電率以下)で、非引火性(引火点が250℃以上の高引火点)及び低揮発性を有するとよい。具体的には、絶縁性液体61は、炭化水素(脂肪族炭化水素、ナフサ、及びその他の石油系溶剤など)、低分子量ハロゲン含有ポリマー、又は、これらの混合物等である。一例として、絶縁性液体61は、フッ化炭素水素等のハロゲン化炭素水素である。このような絶縁性液体61は、塩酸等の酸を用いてpHが4〜5程度に調整された水分散液を非水系溶媒に置換することによって作製することができる。例えば、pHが7〜8程度の水分散液に塩酸を添加してpHが4〜5程度となるようにpH調整し、このpHが4〜5の酸性の水分散液を非水系溶媒に置換することで、絶縁性液体61を得ることができる。 The kinematic viscosity of the insulating liquid 61 is preferably about 100 mm 2 / s. The insulating liquid 61 preferably has a low dielectric constant (below the dielectric constant of the concavo-convex structure 50), non-flammability (high flash point having a flash point of 250 ° C. or higher), and low volatility. Specifically, the insulating liquid 61 is a hydrocarbon (such as an aliphatic hydrocarbon, naphtha, and other petroleum solvents), a low molecular weight halogen-containing polymer, or a mixture thereof. As an example, the insulating liquid 61 is a halogenated carbon hydrogen such as a fluorocarbon hydrogen. Such an insulating liquid 61 can be produced by substituting an aqueous dispersion whose pH is adjusted to about 4 to 5 with an acid such as hydrochloric acid with a non-aqueous solvent. For example, hydrochloric acid is added to an aqueous dispersion having a pH of about 7 to 8 to adjust the pH so that the pH is about 4 to 5, and the acidic aqueous dispersion having a pH of 4 to 5 is replaced with a non-aqueous solvent. By doing so, the insulating liquid 61 can be obtained.

ナノ粒子62は、絶縁性液体61に複数分散されている。ナノ粒子62は、粒径がナノオーダサイズの微粒子である。具体的には、入射光の波長をλとすると、ナノ粒子62の粒径は、λ/4以下であるとよい。ナノ粒子62の粒径をλ/4以下にすることで、ナノ粒子62での光散乱を少なくして、ナノ粒子62と絶縁性液体61との平均的な屈折率を得ることができる。ナノ粒子62の粒径は、小さいほどよく、好ましくは100nm以下、より好ましくは、数nm〜数十nmである。   A plurality of nanoparticles 62 are dispersed in the insulating liquid 61. The nanoparticle 62 is a fine particle having a particle size of nano-order size. Specifically, when the wavelength of incident light is λ, the particle size of the nanoparticles 62 is preferably λ / 4 or less. By setting the particle size of the nanoparticles 62 to λ / 4 or less, light scattering at the nanoparticles 62 can be reduced, and an average refractive index between the nanoparticles 62 and the insulating liquid 61 can be obtained. The particle size of the nanoparticles 62 is preferably as small as possible, preferably 100 nm or less, more preferably several nm to several tens nm.

ナノ粒子62は、高屈折率材料によって構成されているとよい。具体的には、ナノ粒子62の屈折率は、絶縁性液体61の屈折率よりも高い。本実施の形態において、ナノ粒子62の屈折率は、凹凸構造50の屈折率よりも高い。   The nanoparticles 62 may be made of a high refractive index material. Specifically, the refractive index of the nanoparticles 62 is higher than the refractive index of the insulating liquid 61. In the present embodiment, the refractive index of the nanoparticles 62 is higher than the refractive index of the concavo-convex structure 50.

ナノ粒子62としては、金属酸化物微粒子等の無機微粒子を用いることができる。また、ナノ粒子62は、透過率が高い材料で構成されているとよい。本実施の形態では、ナノ粒子62として、酸化ジルコニウム(ZrO)によって構成された屈折率が2.13の透明なジルコニア粒子を用いている。なお、ナノ粒子62の材料は、酸化ジルコニウムに限らず、酸化チタン又は酸化アルミニウム等の透明金属酸化微粒子によって構成されていてもよい。 As the nanoparticles 62, inorganic fine particles such as metal oxide fine particles can be used. Moreover, the nanoparticle 62 is good to be comprised with the material with a high transmittance | permeability. In the present embodiment, transparent zirconia particles having a refractive index of 2.13 and made of zirconium oxide (ZrO 2 ) are used as the nanoparticles 62. The material of the nanoparticles 62 is not limited to zirconium oxide, and may be composed of transparent metal oxide fine particles such as titanium oxide or aluminum oxide.

屈折率可変層60では、所望の屈折率となるように、ナノ粒子62が絶縁性液体61内の全体に分散されている。本実施の形態において、屈折率可変層60全体の屈折率(平均屈折率)は、ナノ粒子62が絶縁性液体61内に均一に分散された状態において、凹凸構造50の屈折率と略同一に設定されている。具体的には、屈折率可変層60全体の屈折率は、約1.5となるように調整されている。なお、屈折率可変層60全体の屈折率は、絶縁性液体61に分散するナノ粒子62の濃度(量)を調整することによって調整することができる。なお、ナノ粒子62の量は凹凸構造50の凹部(隣り合う2つの凸部51の間の領域)に埋まる程度にするとよく、この場合、絶縁性液体61に対するナノ粒子62の濃度は、約10%〜30%である。   In the refractive index variable layer 60, the nanoparticles 62 are dispersed throughout the insulating liquid 61 so as to have a desired refractive index. In the present embodiment, the refractive index (average refractive index) of the entire refractive index variable layer 60 is substantially the same as the refractive index of the concavo-convex structure 50 in a state where the nanoparticles 62 are uniformly dispersed in the insulating liquid 61. Is set. Specifically, the refractive index of the entire refractive index variable layer 60 is adjusted to be about 1.5. The refractive index of the entire refractive index variable layer 60 can be adjusted by adjusting the concentration (amount) of the nanoparticles 62 dispersed in the insulating liquid 61. In addition, the amount of the nanoparticles 62 may be set so as to be buried in the concave portion of the concavo-convex structure 50 (region between two adjacent convex portions 51). In this case, the concentration of the nanoparticles 62 with respect to the insulating liquid 61 is about 10%. % To 30%.

このように構成された屈折率可変層60は、凹凸構造50と第二電極40との間に配置されている。具体的には、屈折率可変層60は凹凸構造50に接している。つまり、屈折率可変層60における凹凸構造50の凹凸表面との接触面は、屈折率可変層60と凹凸構造50の凹凸表面との界面である。なお、屈折率可変層60は、第二電極40にも接しているが、屈折率可変層60と第二電極40との間に他の層(膜)が介在していてもよい。   The refractive index variable layer 60 configured in this way is disposed between the concavo-convex structure 50 and the second electrode 40. Specifically, the refractive index variable layer 60 is in contact with the uneven structure 50. That is, the contact surface of the refractive index variable layer 60 with the concave / convex surface of the concave / convex structure 50 is an interface between the refractive index variable layer 60 and the concave / convex surface of the concave / convex structure 50. The refractive index variable layer 60 is also in contact with the second electrode 40, but another layer (film) may be interposed between the refractive index variable layer 60 and the second electrode 40.

また、屈折率可変層60は、第一電極30と第二電極40との間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する。具体的には、屈折率可変層60は、第一電極30と第二電極40との間に配置されており、第一電極30と第二電極40との間に電圧が印加されることによって屈折率可変層60に電界が与えられる。例えば、第一電極30と第二電極40との間には直流電圧が印加される。   Moreover, the refractive index of the refractive index variable layer 60 changes according to the voltage applied between the first electrode 30 and the second electrode 40. Specifically, the refractive index variable layer 60 is disposed between the first electrode 30 and the second electrode 40, and a voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40. An electric field is applied to the refractive index variable layer 60. For example, a DC voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40.

絶縁性液体61中に分散するナノ粒子62は帯電しているので、屈折率可変層60に電界が与えられると、ナノ粒子62は、電界分布にしたがって絶縁性液体61中を泳動し、絶縁性液体61内で偏在する。これにより、屈折率可変層60内のナノ粒子62の粒子分布が変化して屈折率可変層60内にナノ粒子62の濃度分布を持たせることができるので、屈折率可変層60内の屈折率分布が変化する。つまり、屈折率可変層60の屈折率が部分的に変化する。このように、屈折率可変層60は、主に可視光領域の光に対する屈折率を調整することができる屈折率調整層として機能する。   Since the nanoparticles 62 dispersed in the insulating liquid 61 are charged, when an electric field is applied to the refractive index variable layer 60, the nanoparticles 62 migrate in the insulating liquid 61 in accordance with the electric field distribution, and thus the insulating properties. It is unevenly distributed in the liquid 61. Thereby, the particle distribution of the nanoparticles 62 in the refractive index variable layer 60 can be changed to give the concentration distribution of the nanoparticles 62 in the refractive index variable layer 60, so that the refractive index in the refractive index variable layer 60 can be obtained. Distribution changes. That is, the refractive index of the refractive index variable layer 60 partially changes. Thus, the refractive index variable layer 60 mainly functions as a refractive index adjustment layer capable of adjusting the refractive index with respect to light in the visible light region.

このように構成される屈折率可変層60は、第一積層基板100と第二積層基板200との間に配置されている。具体的には、ナノ粒子62が分散された絶縁性液体61が第一積層基板100と第二積層基板200との間に封止されている。   The refractive index variable layer 60 configured as described above is disposed between the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200. Specifically, the insulating liquid 61 in which the nanoparticles 62 are dispersed is sealed between the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200.

屈折率可変層60の厚さ(つまり、第一積層基板100と第二積層基板200とのギャップ)は、例えば1μm〜100μmであるが、これに限るものではない。一例として、凹凸構造50の凸部51の高さが10μmである場合、屈折率可変層60の厚さは、例えば40μmである。   The thickness of the refractive index variable layer 60 (that is, the gap between the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200) is, for example, 1 μm to 100 μm, but is not limited thereto. As an example, when the height of the convex portion 51 of the concavo-convex structure 50 is 10 μm, the thickness of the refractive index variable layer 60 is, for example, 40 μm.

[光学デバイスの製造方法]
次に、光学デバイス1の製造方法について、図1及び図2を参照しながら説明する。
[Optical device manufacturing method]
Next, a method for manufacturing the optical device 1 will be described with reference to FIGS.

まず、第一基板10として例えばPET基板を用いて、PET基板の上に第一電極30としてITO膜を形成し、ITO膜の上にアクリル樹脂(屈折率1.5)によって構成された複数の凸部51からなる凹凸構造50をインプリント法により形成することで第一積層基板100を作製する。   First, for example, a PET substrate is used as the first substrate 10, an ITO film is formed as the first electrode 30 on the PET substrate, and a plurality of acrylic resins (refractive index 1.5) are formed on the ITO film. The first laminated substrate 100 is produced by forming the concavo-convex structure 50 including the convex portions 51 by the imprint method.

次に、第二基板20として例えばPET基板を用いて、PET基板の上にITO膜からなる第二電極40を形成することで、第二積層基板200を作製する。   Next, for example, a PET substrate is used as the second substrate 20, and the second electrode 40 made of an ITO film is formed on the PET substrate, whereby the second laminated substrate 200 is manufactured.

次に、第一積層基板100と第二積層基板200との間に、屈折率可変層60として、ナノ粒子62が分散された絶縁性液体61を充填するとともに、第一積層基板100と第二積層基板200との外周部分を接合することで第一積層基板100と第二積層基板200との間に屈折率可変層60を封止する。   Next, an insulating liquid 61 in which nanoparticles 62 are dispersed is filled as the refractive index variable layer 60 between the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200, and the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200 are filled with the second laminated substrate 200. The refractive index variable layer 60 is sealed between the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200 by bonding the outer peripheral portion with the laminated substrate 200.

このようにして、図1に示される構造の光学デバイス1を製造することができる。   In this way, the optical device 1 having the structure shown in FIG. 1 can be manufactured.

[光学デバイスの光学作用]
次に、実施の形態に係る光学デバイス1の光学作用について、図3A〜図3Cを用いて説明する。図3Aは、実施の形態に係る光学デバイス1の第一光学作用を説明するための図であり、図3Bは、同光学デバイス1の第二光学作用を説明するための図であり、図3Cは、同光学デバイス1の第三光学作用を説明するための図である。
[Optical action of optical device]
Next, the optical action of the optical device 1 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 3A to 3C. 3A is a diagram for explaining the first optical action of the optical device 1 according to the embodiment, and FIG. 3B is a diagram for explaining the second optical action of the optical device 1, and FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining a third optical action of the optical device 1.

光学デバイス1は、例えば建物の窓に設置することによって配光制御機能付き窓として実現することができる。光学デバイス1は、例えば、粘着層を介して建物の窓に貼り合わされる。この場合、凹凸構造50の凸部51の長手方向が水平方向となるように光学デバイス1を窓に設置する。窓に設置された光学デバイス1には、例えば太陽光が入射する。本実施の形態では、第一基板10が光入射側(建物の外側)に位置するように光学デバイス1を設置しているので、光学デバイス1は、第一基板10から入射した光(太陽光)を透過して、第二基板20から光学デバイス1の建物の内側(例えば室内)に出射させることができる。   The optical device 1 can be realized, for example, as a window with a light distribution control function by being installed in a building window. The optical device 1 is bonded to a building window via an adhesive layer, for example. In this case, the optical device 1 is installed in the window so that the longitudinal direction of the convex portion 51 of the concavo-convex structure 50 is the horizontal direction. For example, sunlight is incident on the optical device 1 installed in the window. In the present embodiment, since the optical device 1 is installed so that the first substrate 10 is located on the light incident side (outside of the building), the optical device 1 receives light (sunlight from the first substrate 10). ) And can be emitted from the second substrate 20 to the inside of the building of the optical device 1 (for example, indoors).

このとき、光学デバイス1に入射した光は、光学デバイス1を透過する際に光学デバイス1から光学作用を受ける。具体的には、光学デバイス1は、屈折率可変層60の屈折率の変化によって光学作用が変化する。このため、光学デバイス1に入射した光は、屈折率可変層60の屈折率に応じて異なる光学作用を受けることになり、屈折率可変層60の屈折率に応じて進行方向が制御される。   At this time, the light incident on the optical device 1 receives an optical action from the optical device 1 when passing through the optical device 1. Specifically, the optical action of the optical device 1 changes due to the change in the refractive index of the refractive index variable layer 60. For this reason, the light incident on the optical device 1 is subjected to different optical actions according to the refractive index of the refractive index variable layer 60, and the traveling direction is controlled according to the refractive index of the refractive index variable layer 60.

本実施の形態において、光学デバイス1は、第一電極30と第二電極40との間に印加される電圧に応じて、光学デバイス1に入射する光の進行方向を制御することができる。具体的には、第一電極30と第二電極40との間に印加される電圧に応じて、屈折率可変層60(ナノ粒子分散層)におけるナノ粒子62の粒子分布が変化し、これにより、屈折率可変層60の屈折率が部分的に変化する。この結果、光学デバイス1の光学作用が変化する。以下、光学デバイス1の光学作用について詳細に説明する。   In the present embodiment, the optical device 1 can control the traveling direction of light incident on the optical device 1 according to the voltage applied between the first electrode 30 and the second electrode 40. Specifically, the particle distribution of the nanoparticles 62 in the refractive index variable layer 60 (nanoparticle dispersion layer) changes according to the voltage applied between the first electrode 30 and the second electrode 40, thereby The refractive index of the refractive index variable layer 60 partially changes. As a result, the optical action of the optical device 1 changes. Hereinafter, the optical action of the optical device 1 will be described in detail.

まず、図3Aを用いて、光学デバイス1の第一光学作用を説明する。第一電極30及び第二電極40に電位が与えられていない場合、つまり、第一電極30と第二電極40との間に電圧が印加されていない場合(電圧無印加時の場合)、光学デバイス1は、第一光学モードとなり、入射した光に対して第一光学作用を与える。   First, the first optical action of the optical device 1 will be described with reference to FIG. 3A. When no potential is applied to the first electrode 30 and the second electrode 40, that is, when no voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40 (when no voltage is applied), optical The device 1 is in the first optical mode and gives a first optical action to incident light.

第一光学モードでは、屈折率可変層60に電界が与えられないので、図3Aに示すように、屈折率可変層60において、ナノ粒子62は、絶縁性液体61全体にわたって分散された状態となる。つまり、ナノ粒子62は、絶縁性液体61内において等分散状態となっている。   In the first optical mode, since no electric field is applied to the refractive index variable layer 60, the nanoparticles 62 are dispersed throughout the insulating liquid 61 in the variable refractive index layer 60 as shown in FIG. 3A. . That is, the nanoparticles 62 are in an equally dispersed state in the insulating liquid 61.

このとき、本実施の形態では、上記のように、ナノ粒子62が絶縁性液体61全体に分散された状態での屈折率可変層60の屈折率が約1.5である。また、凹凸構造50の屈折率が約1.5である。したがって、第一電極30と第二電極40との間に電圧が印加されていない場合(第一光学モードの場合)、屈折率可変層60全体の屈折率が凹凸構造50の屈折率と略同一となる。この結果、凹凸構造50(凸部51)と屈折率可変層60との間の屈折率差がほぼなくなる(屈折率差Δn≒0)。   At this time, in the present embodiment, as described above, the refractive index of the refractive index variable layer 60 in a state where the nanoparticles 62 are dispersed throughout the insulating liquid 61 is about 1.5. Moreover, the refractive index of the concavo-convex structure 50 is about 1.5. Therefore, when no voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40 (in the first optical mode), the refractive index of the entire refractive index variable layer 60 is substantially the same as the refractive index of the concavo-convex structure 50. It becomes. As a result, the refractive index difference between the concavo-convex structure 50 (convex portion 51) and the refractive index variable layer 60 is almost eliminated (refractive index difference Δn≈0).

この場合、図3Aに示すように、光学デバイス1に対して斜め方向から光Lが入射すると、凹凸構造50(凸部51)と屈折率可変層60との界面には屈折率差がないので、光学デバイス1に入射した光Lは、屈折率可変層60と凸部51の側面との界面では屈折されずに進行方向が変わらない。このため、第一光学モードでは、光学デバイス1に入射した光Lは、光学デバイス1で進行方向が曲げられることなく、光学デバイス1内をそのまま直進して光学デバイス1の外部に出射する。   In this case, as shown in FIG. 3A, when light L is incident on the optical device 1 from an oblique direction, there is no refractive index difference at the interface between the concavo-convex structure 50 (convex portion 51) and the refractive index variable layer 60. The light L incident on the optical device 1 is not refracted at the interface between the refractive index variable layer 60 and the side surface of the convex portion 51 and does not change its traveling direction. Therefore, in the first optical mode, the light L incident on the optical device 1 travels straight through the optical device 1 without being bent in the traveling direction by the optical device 1 and is emitted to the outside of the optical device 1.

このように、第一電極30と第二電極40との間に電圧が印加されていない場合、光学デバイス1は、第一基板10に入射された光を直進させて第二基板20を透過させる。つまり、第一光学モードは透明モードであり、第一光学モードにおいて、光学デバイス1は透明状態になっている。この場合、第一基板10に入射した光は、光学デバイス1によって配光されることなく直進透過して第二基板20から出射する。   As described above, when no voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40, the optical device 1 causes the light incident on the first substrate 10 to travel straight and transmit the second substrate 20. . That is, the first optical mode is a transparent mode, and the optical device 1 is in a transparent state in the first optical mode. In this case, the light incident on the first substrate 10 is transmitted straight through without being distributed by the optical device 1 and is emitted from the second substrate 20.

なお、詳細は図示していないが、第一基板10と第一電極30との界面又は屈折率可変層60と第二電極40との界面等、各部材間の界面で屈折率差が存在する箇所においては、第一基板10から入射した光は、その界面で屈折することになる。ただし、第一基板10及び第二基板20が同じ材料(つまり屈折率が同じ)であり、また、第一電極30及び第二電極40が同じ材料(つまり屈折率が同じ)である。このため、第一基板10から入射して第二基板20から出射する光は、第一光学モード(透明モード)においては、第一基板10に入射するときの入射角と第二基板20から出射するときの出射角とは同じになる。つまり、光Lが光学デバイス1に入射する前と光Lが光学デバイス1から出射した後とでは、光Lの進行方向の角度は変化しない。   Although not shown in detail, there is a difference in refractive index at the interface between each member such as the interface between the first substrate 10 and the first electrode 30 or the interface between the refractive index variable layer 60 and the second electrode 40. In the place, the light incident from the first substrate 10 is refracted at the interface. However, the first substrate 10 and the second substrate 20 are the same material (that is, the refractive index is the same), and the first electrode 30 and the second electrode 40 are the same material (that is, the refractive index is the same). For this reason, the light incident from the first substrate 10 and emitted from the second substrate 20 is emitted from the second substrate 20 and the incident angle when entering the first substrate 10 in the first optical mode (transparent mode). The exit angle when doing this is the same. That is, the angle of the traveling direction of the light L does not change before the light L enters the optical device 1 and after the light L exits the optical device 1.

また、第一光学モードにおいて、屈折率可変層60全体の屈折率と凹凸構造50の屈折率とが略同一とは、屈折率可変層60と凹凸構造50との屈折率差が0.01以下、より好ましくは0.005以下のことである(Δn≦0.005)。屈折率可変層60及び凹凸構造50の屈折率差が0.005を超えると、屈折率可変層60と凹凸構造50との界面で光が散乱し、ヘイズが発生するおそれがある。   In the first optical mode, the refractive index of the refractive index variable layer 60 as a whole and the refractive index of the concavo-convex structure 50 are substantially the same. More preferably, it is 0.005 or less (Δn ≦ 0.005). If the refractive index difference between the refractive index variable layer 60 and the concavo-convex structure 50 exceeds 0.005, light may be scattered at the interface between the refractive index variable layer 60 and the concavo-convex structure 50, and haze may occur.

次に、図3Bを用いて、光学デバイス1の第二光学作用を説明する。第一電極30と第二電極40との間に第一電圧が印加された場合(第一電圧印加時の場合)、光学デバイス1は、第二光学モードとなり、入射した光に対して第二光学作用を与える。具体的には、第一電極30と第二電極40との間には直流電圧が印加される。この場合、第一電極30と第二電極40との間に印加する電圧(電位差)は、例えば数十V程度(例えば20V)である。   Next, the second optical action of the optical device 1 will be described with reference to FIG. 3B. When the first voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40 (when the first voltage is applied), the optical device 1 enters the second optical mode, and the second is applied to the incident light. Provides optical action. Specifically, a DC voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40. In this case, the voltage (potential difference) applied between the first electrode 30 and the second electrode 40 is, for example, about several tens V (for example, 20 V).

第二光学モードでは、第一電極30と第二電極40との間に直流電圧が印加されることで屈折率可変層60に電界が与えられるので、屈折率可変層60では、帯電したナノ粒子62がその電界分布にしたがって絶縁性液体61内を泳動する。つまり、ナノ粒子62は、絶縁性液体61内を電気泳動する。   In the second optical mode, since an electric field is applied to the refractive index variable layer 60 by applying a DC voltage between the first electrode 30 and the second electrode 40, the refractive index variable layer 60 has charged nanoparticles. 62 migrates in the insulating liquid 61 according to the electric field distribution. That is, the nanoparticles 62 are electrophoresed in the insulating liquid 61.

具体的には、ナノ粒子62がプラスに帯電している場合、第一電極30にマイナス電位を印加し、第二電極40にプラス電位を印加すると、プラスに帯電したナノ粒子62は、第一電極30に向かって泳動し、屈折率可変層60内の凹凸構造50側に凝集されて偏在する。このとき、第一電極30に向かって泳動するナノ粒子62は、凹凸構造50の凹部、つまり隣り合う2つの凸部51の間の領域に入り込んで集積していく。   Specifically, when the nanoparticles 62 are positively charged, when a negative potential is applied to the first electrode 30 and a positive potential is applied to the second electrode 40, the positively charged nanoparticles 62 are It migrates toward the electrode 30 and is aggregated and unevenly distributed on the concave-convex structure 50 side in the refractive index variable layer 60. At this time, the nanoparticles 62 that migrate toward the first electrode 30 enter and accumulate in the recesses of the concavo-convex structure 50, that is, in the region between the two adjacent protrusions 51.

このように、ナノ粒子62が屈折率可変層60内の凹凸構造50側に偏在することで、ナノ粒子62の粒子分布が変化し、屈折率可変層60内の屈折率分布が一様ではなくなる。具体的には、屈折率可変層60内には、ナノ粒子62全体の泳動によりナノ粒子62が集まってきてナノ粒子62の濃度が高くなった凹凸構造50側の第一領域60aと、ナノ粒子62全体の泳動によりナノ粒子62が無くなっていってナノ粒子62の濃度が低くなった第二電極40側の第二領域60bとが発生する。   As described above, the nanoparticles 62 are unevenly distributed on the uneven structure 50 side in the refractive index variable layer 60, whereby the particle distribution of the nanoparticles 62 is changed and the refractive index distribution in the refractive index variable layer 60 is not uniform. . Specifically, in the refractive index variable layer 60, the first region 60a on the concave-convex structure 50 side where the nanoparticles 62 are gathered by migration of the whole nanoparticles 62 and the concentration of the nanoparticles 62 is increased, and the nanoparticles As a result of migration of the entire 62, the second region 60b on the second electrode 40 side in which the nanoparticles 62 are eliminated and the concentration of the nanoparticles 62 is reduced is generated.

この場合、ナノ粒子62の屈折率が絶縁性液体61の屈折率よりも高いので、屈折率可変層60の凹凸構造50側の第一領域60aの屈折率は、屈折率可変層60の第二電極40側の第二領域60bの屈折率よりも高くなる。したがって、屈折率可変層60内には、凹凸構造50側の高屈折率の第一領域60aと、第二電極40側の低屈折率の第二領域60bとが発生する。   In this case, since the refractive index of the nanoparticles 62 is higher than the refractive index of the insulating liquid 61, the refractive index of the first region 60 a on the concave-convex structure 50 side of the refractive index variable layer 60 is the second index of the refractive index variable layer 60. It becomes higher than the refractive index of the second region 60b on the electrode 40 side. Therefore, in the refractive index variable layer 60, a high refractive index first region 60a on the concave-convex structure 50 side and a low refractive index second region 60b on the second electrode 40 side are generated.

本実施の形態では、電圧無印加時の屈折率可変層60全体の屈折率が約1.5であるので、第一電圧印加時において、屈折率可変層60の凹凸構造50側の第一領域60aの屈折率は厚み方向に約1.8〜約1.6で分布し、また、屈折率可変層60の第二電極40側の第二領域60bの屈折率は厚み方向に約1.6〜約1.4で分布する。   In the present embodiment, since the refractive index of the entire refractive index variable layer 60 when no voltage is applied is about 1.5, the first region on the concave-convex structure 50 side of the refractive index variable layer 60 when the first voltage is applied. The refractive index of 60a is distributed at about 1.8 to about 1.6 in the thickness direction, and the refractive index of the second region 60b on the second electrode 40 side of the refractive index variable layer 60 is about 1.6 in the thickness direction. It is distributed at about 1.4.

これにより、上記のように、凹凸構造50の屈折率は約1.5であるので、第二光学モードの場合(第一電極30と第二電極40との間に第一電圧が印加されている場合)、凹凸構造50の屈折率(約1.5)と屈折率可変層60の凹凸構造50側の第一領域60aの屈折率(約1.6〜約1.8)との間には屈折率差が生じる。   Thereby, as described above, since the refractive index of the concavo-convex structure 50 is about 1.5, the first voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40 in the second optical mode. Between the refractive index of the concavo-convex structure 50 (about 1.5) and the refractive index of the first region 60a on the concavo-convex structure 50 side of the refractive index variable layer 60 (about 1.6 to about 1.8). Causes a difference in refractive index.

この場合、図3Bに示すように、光学デバイス1に対して斜め方向から光Lが入射すると、凹凸構造50(凸部51)と屈折率可変層60との界面には屈折率差があるので、光Lは、凸部51の下側の側面と屈折率可変層60との界面で屈折してから、下隣りの凸部51の上側の側面と屈折率可変層60との界面で全反射し、跳ね返る方向に進行方向が曲げられて光学デバイス1の外部に出射する。つまり、光学デバイス1に入射した光Lは、光学デバイス1によって、電圧無印加時とは異なる角度で配光される。   In this case, as shown in FIG. 3B, when the light L is incident on the optical device 1 from an oblique direction, there is a refractive index difference at the interface between the concavo-convex structure 50 (convex portion 51) and the refractive index variable layer 60. The light L is refracted at the interface between the lower side surface of the convex portion 51 and the refractive index variable layer 60 and then totally reflected at the interface between the upper side surface of the lower convex portion 51 and the refractive index variable layer 60. Then, the traveling direction is bent in the direction of rebound and the light is emitted to the outside of the optical device 1. That is, the light L incident on the optical device 1 is distributed by the optical device 1 at an angle different from that when no voltage is applied.

このように、第一電極30と第二電極40との間に第一電圧が印加されている場合、光学デバイス1は、第一基板10に入射する光を配光して第二基板20を透過させる。つまり、第二光学モードは配光モードであり、第二光学モードにおいて、光学デバイス1は配光状態になっている。この場合、第一基板10に入射した光は、上記のように、光学デバイス1の凹凸構造50で反射させられて進行方向が変化して第二基板20から出射する。   As described above, when the first voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40, the optical device 1 distributes the light incident on the first substrate 10 and distributes the second substrate 20. Make it transparent. That is, the second optical mode is a light distribution mode, and the optical device 1 is in a light distribution state in the second optical mode. In this case, the light incident on the first substrate 10 is reflected by the concavo-convex structure 50 of the optical device 1 as described above, and the traveling direction is changed and is emitted from the second substrate 20.

なお、詳細は図示していないが、第二光学モードの場合も、第一基板10と第一電極30との界面又は屈折率可変層60と第二電極40との界面等、各部材間の界面で屈折率差が存在する箇所においては、上記同様に、第一基板10から入射した光は、その界面で屈折することになる。   Although not shown in detail, even in the second optical mode, the interface between the members, such as the interface between the first substrate 10 and the first electrode 30 or the interface between the refractive index variable layer 60 and the second electrode 40, etc. In a portion where there is a difference in refractive index at the interface, the light incident from the first substrate 10 is refracted at the interface as described above.

また、第一電極30と第二電極40とに印加する電位をゼロにして電圧無印加状態にすると、ナノ粒子62は絶縁性液体61内を泳動し、図3Aに示すように、ナノ粒子62が絶縁性液体61全体にわたって均一に分散された状態に戻る。   In addition, when the potential applied to the first electrode 30 and the second electrode 40 is set to zero and no voltage is applied, the nanoparticles 62 migrate in the insulating liquid 61, and as shown in FIG. Returns to the state in which it is uniformly dispersed throughout the insulating liquid 61.

一方、第一電極30と第二電極40との間に第一電圧とは逆バイアスの第二電圧が印加された場合(第二電圧印加時の場合)、光学デバイス1は、第一光学モード(電圧無印加時)及び第二光学モード(第一電圧印加時)とは異なる第三光学モードとなり、入射した光に対して第三光学作用を与える。   On the other hand, when a second voltage reverse to the first voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40 (when the second voltage is applied), the optical device 1 is in the first optical mode. The third optical mode is different from the (when no voltage is applied) and the second optical mode (when the first voltage is applied), and the third optical action is given to the incident light.

以下、図3Cを用いて、光学デバイス1の第三光学作用について説明する。第一電極30と第二電極40との間に第一電圧とは逆バイアスの第二電圧が印加された場合(第二電圧印加時の場合)、光学デバイス1は、第三光学モードとなり、入射した光に対して第三光学作用を与える。具体的には、第一電極30と第二電極40との間には、第二電圧として、第一電圧とは逆バイアスとなる直流電圧が印加される。例えば、第一電圧が+20Vである場合、第二電圧は−20Vである。   Hereinafter, the third optical action of the optical device 1 will be described with reference to FIG. 3C. When a second voltage reverse to the first voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40 (when the second voltage is applied), the optical device 1 is in the third optical mode, A third optical action is given to the incident light. Specifically, a DC voltage that is a reverse bias to the first voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40 as the second voltage. For example, when the first voltage is + 20V, the second voltage is −20V.

第三光学モードでも、第二光学モードと同様に、第一電極30と第二電極40との間に印加された電圧に応じて屈折率可変層60に電界が与えられるので、屈折率可変層60では、帯電したナノ粒子62がその電界分布にしたがって絶縁性液体61内を電気泳動する。   In the third optical mode, as in the second optical mode, an electric field is applied to the refractive index variable layer 60 in accordance with the voltage applied between the first electrode 30 and the second electrode 40. Therefore, the refractive index variable layer In 60, the charged nanoparticles 62 are electrophoresed in the insulating liquid 61 according to the electric field distribution.

具体的には、第一電極30にプラス電位を印加し、第二電極40にマイナス電位を印加すると、プラスに帯電したナノ粒子62は、第二電極40に向かって泳動し、屈折率可変層60内の第二電極40側に凝集されて偏在する。   Specifically, when a positive potential is applied to the first electrode 30 and a negative potential is applied to the second electrode 40, the positively charged nanoparticles 62 migrate toward the second electrode 40, and the refractive index variable layer. 60 is aggregated and unevenly distributed on the second electrode 40 side.

このように、ナノ粒子62が屈折率可変層60内の第二電極40側に偏在することで、ナノ粒子62の粒子分布が変化し、屈折率可変層60内の屈折率分布が一様ではなくなる。具体的には、屈折率可変層60内には、ナノ粒子62全体の泳動によりナノ粒子62が集まってきてナノ粒子62の濃度が高くなった第二電極40側の第一領域60aと、ナノ粒子62全体の泳動によりナノ粒子62が無くなっていってナノ粒子62の濃度が低くなった凹凸構造50側の第二領域60bとが発生する。   As described above, the nanoparticles 62 are unevenly distributed on the second electrode 40 side in the refractive index variable layer 60, whereby the particle distribution of the nanoparticles 62 is changed and the refractive index distribution in the refractive index variable layer 60 is not uniform. Disappear. Specifically, in the refractive index variable layer 60, the first region 60a on the second electrode 40 side where the nanoparticles 62 are gathered by migration of the entire nanoparticles 62 and the concentration of the nanoparticles 62 is increased, Due to the migration of the entire particle 62, the second region 60b on the concave-convex structure 50 side in which the nanoparticle 62 is eliminated and the concentration of the nanoparticle 62 is reduced is generated.

この場合、ナノ粒子62の屈折率が絶縁性液体61の屈折率よりも高いので、屈折率可変層60の第二電極40側の第一領域60aの屈折率は、屈折率可変層60の凹凸構造50側の第二領域60bの屈折率よりも高くなる。言い換えると、屈折率可変層60の凹凸構造50側の第二領域60bの屈折率は、屈折率可変層60の第二電極40側の第一領域60aの屈折率よりも低くなる。したがって、屈折率可変層60内には、第二電極40側の高屈折率の第一領域60aと、凹凸構造50側の低屈折率の第二領域60bとが発生する。   In this case, since the refractive index of the nanoparticles 62 is higher than the refractive index of the insulating liquid 61, the refractive index of the first region 60 a on the second electrode 40 side of the refractive index variable layer 60 is the unevenness of the refractive index variable layer 60. The refractive index of the second region 60b on the structure 50 side is higher. In other words, the refractive index of the second region 60 b on the concave-convex structure 50 side of the refractive index variable layer 60 is lower than the refractive index of the first region 60 a on the second electrode 40 side of the refractive index variable layer 60. Therefore, in the refractive index variable layer 60, the high refractive index first region 60a on the second electrode 40 side and the low refractive index second region 60b on the concave-convex structure 50 side are generated.

本実施の形態では、電圧無印加時の屈折率可変層60全体の屈折率が約1.5であるので、第二電圧印加時において、屈折率可変層60の第二電極40側の第一領域60aの屈折率は厚み方向に約1.6〜約1.8で分布し、また、屈折率可変層60の凹凸構造50側の第二領域60bの屈折率は厚み方向に約1.4〜約1.5で分布する。   In this embodiment, since the refractive index of the entire refractive index variable layer 60 when no voltage is applied is about 1.5, the first electrode on the second electrode 40 side of the refractive index variable layer 60 when the second voltage is applied. The refractive index of the region 60a is distributed at about 1.6 to about 1.8 in the thickness direction, and the refractive index of the second region 60b on the uneven structure 50 side of the refractive index variable layer 60 is about 1.4 in the thickness direction. It is distributed at about 1.5.

これにより、上記のように、凹凸構造50の屈折率は約1.5であるので、第三光学モードの場合(第一電極30と第二電極40との間に第二電圧が印加されている場合)、凹凸構造50の屈折率(約1.5)と屈折率可変層60の凹凸構造50側の第二領域60bの屈折率(約1.4〜約1.5)との間には屈折率差が生じる。   Thereby, as described above, since the refractive index of the concavo-convex structure 50 is about 1.5, in the case of the third optical mode (a second voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40). Between the refractive index of the concavo-convex structure 50 (about 1.5) and the refractive index of the second region 60b on the concavo-convex structure 50 side of the refractive index variable layer 60 (about 1.4 to about 1.5). Causes a difference in refractive index.

この場合、図3Cに示すように、光学デバイス1に対して斜め方向から光Lが入射すると、凹凸構造50(凸部51)と屈折率可変層60との界面には屈折率差があるので、光Lは、凹凸構造50(凸部51)に入射して、凸部51の上側の側面(特に凸部51の第一電極30側よりの側面)と屈折率可変層60との界面で全反射して跳ね返る方向に進行方向が曲げられてから、当該凸部51の上側の側面と屈折率可変層60との界面で屈折して光学デバイス1の外部に出射する。つまり、光学デバイス1に入射した光Lは、光学デバイス1によって、電圧無印加時及び第一電圧印加時とは異なる角度で配光される。   In this case, as shown in FIG. 3C, when light L is incident on the optical device 1 from an oblique direction, there is a difference in refractive index at the interface between the concavo-convex structure 50 (convex portion 51) and the refractive index variable layer 60. The light L is incident on the concavo-convex structure 50 (the convex portion 51), and at the interface between the upper side surface of the convex portion 51 (particularly, the side surface from the first electrode 30 side of the convex portion 51) and the refractive index variable layer 60. After the traveling direction is bent in the direction of total reflection and rebound, the light is refracted at the interface between the upper side surface of the convex portion 51 and the refractive index variable layer 60 and is emitted to the outside of the optical device 1. That is, the light L incident on the optical device 1 is distributed by the optical device 1 at an angle different from that when no voltage is applied and when the first voltage is applied.

このように、第一電極30と第二電極40との間に第二電圧が印加されている場合も、光学デバイス1は、第一基板10に入射する光を配光して第二基板20を透過させる。つまり、第三光学モードも第二光学モードと同様に配光モードであり、第三光学モードにおいて、光学デバイス1は配光状態になっている。この場合、第一基板10に入射した光は、上記のように、光学デバイス1の凹凸構造50で反射させられて進行方向が変化して第二基板20から出射する。   Thus, even when the second voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40, the optical device 1 distributes the light incident on the first substrate 10 and distributes the second substrate 20. Permeate. That is, the third optical mode is also a light distribution mode like the second optical mode, and the optical device 1 is in a light distribution state in the third optical mode. In this case, the light incident on the first substrate 10 is reflected by the concavo-convex structure 50 of the optical device 1 as described above, and the traveling direction is changed and is emitted from the second substrate 20.

なお、詳細は図示していないが、第三光学モードの場合も、第一基板10と第一電極30との界面又は屈折率可変層60と第二電極40との界面等、各部材間の界面で屈折率差が存在する箇所においては、上記同様に、第一基板10から入射した光は、その界面で屈折することになる。   Although not shown in detail, even in the third optical mode, the interface between the members, such as the interface between the first substrate 10 and the first electrode 30 or the interface between the refractive index variable layer 60 and the second electrode 40, etc. In a portion where there is a difference in refractive index at the interface, the light incident from the first substrate 10 is refracted at the interface as described above.

また、第一電極30と第二電極40とに印加する電位をゼロにして電圧無印加状態にすると、ナノ粒子62は絶縁性液体61内を泳動し、図3Aに示すように、ナノ粒子62が絶縁性液体61全体にわたって均一に分散された状態に戻る。一方、第一電極30と第二電極40との間に印加する電圧を第二電圧から第一電圧に切り替えると、ナノ粒子62は絶縁性液体61内を逆方向に泳動して、図3Bに示すように、ナノ粒子62が絶縁性液体61全体にわたって均一に分散された状態に戻る。   In addition, when the potential applied to the first electrode 30 and the second electrode 40 is set to zero and no voltage is applied, the nanoparticles 62 migrate in the insulating liquid 61, and as shown in FIG. Returns to the state in which it is uniformly dispersed throughout the insulating liquid 61. On the other hand, when the voltage applied between the first electrode 30 and the second electrode 40 is switched from the second voltage to the first voltage, the nanoparticles 62 migrate in the reverse direction in the insulating liquid 61, as shown in FIG. 3B. As shown, the nanoparticles 62 return to a uniformly dispersed state throughout the insulating liquid 61.

以上のように構成される光学デバイス1は、電流駆動型のデバイスである。したがって、第一電極30及び第二電極40に電圧を印加している間は、分散液(絶縁性液体61)にも電流が流れている。   The optical device 1 configured as described above is a current-driven device. Therefore, while a voltage is applied to the first electrode 30 and the second electrode 40, a current also flows through the dispersion liquid (insulating liquid 61).

また、光学デバイス1は、凹凸構造50と屈折率可変層60との屈折率マッチングを電界によって制御することで光学作用を変化させることができるアクティブ型の光学制御デバイスである。つまり、第一電極30と第二電極40との間に印加する電圧を制御することによって、光学デバイス1を複数の光学モードに切り替えることができる。本実施の形態では、光学デバイス1を、第一光学モード(透明モード)、第二光学モード(第一配光モード)及び第三光学モード(第二配光モード)の3つのモードに切り替えることができる。   The optical device 1 is an active optical control device that can change the optical action by controlling the refractive index matching between the concavo-convex structure 50 and the refractive index variable layer 60 by an electric field. That is, the optical device 1 can be switched to a plurality of optical modes by controlling the voltage applied between the first electrode 30 and the second electrode 40. In the present embodiment, the optical device 1 is switched to three modes: a first optical mode (transparent mode), a second optical mode (first light distribution mode), and a third optical mode (second light distribution mode). Can do.

このように構成される光学デバイス1を建物の窓に設置した場合、第一光学モードでは、室外から室内に向かう太陽光を床側に向けてそのまま直進させることができ、第二光学モード及び第三光学モードでは、室外から室内に向かう太陽光を天井側に向けて配光することができる。つまり、第二光学モード及び第三光学モードは、室内の天井に太陽光を採光することができる採光モードである。   When the optical device 1 configured in this way is installed in a window of a building, in the first optical mode, sunlight traveling from the outside to the room can be caused to travel straight toward the floor as it is, and the second optical mode and the first In the three-optical mode, it is possible to distribute sunlight from the outdoor to the indoor toward the ceiling. That is, the second optical mode and the third optical mode are daylighting modes capable of daylighting the indoor ceiling.

また、第一電極30と第二電極40との間に印加する電圧を段階的に切り替えることによって、第一光学モードと第二光学モード又は第三光学モードとの間に複数の中間モードを設定したり、第二光学モードと第三光学モードとの間に複数の中間モードを設定したりすることもできる。あるいは、第一電極30と第二電極40との間に印加する電圧をアナログ的に変化させることによって、第一光学モードと第二光学モード又は第三光学モードとの間で配光状態を徐々に変化させたり、第二光学モードと第三光学モードとの間で配光状態を徐々に変化させたりすることもできる。   In addition, a plurality of intermediate modes are set between the first optical mode and the second optical mode or the third optical mode by switching the voltage applied between the first electrode 30 and the second electrode 40 stepwise. It is also possible to set a plurality of intermediate modes between the second optical mode and the third optical mode. Alternatively, the voltage distribution state is gradually changed between the first optical mode and the second optical mode or the third optical mode by changing the voltage applied between the first electrode 30 and the second electrode 40 in an analog manner. Or the light distribution state can be gradually changed between the second optical mode and the third optical mode.

[まとめ]
以上、本実施の形態に係る光学デバイス1によれば、第一電極30と第二電極40との間に凹凸構造50及び屈折率可変層60が配置されており、屈折率可変層60として、帯電したナノ粒子62が分散された絶縁性液体61を用いている。
[Summary]
As described above, according to the optical device 1 according to the present embodiment, the concavo-convex structure 50 and the refractive index variable layer 60 are disposed between the first electrode 30 and the second electrode 40. As the refractive index variable layer 60, An insulating liquid 61 in which charged nanoparticles 62 are dispersed is used.

この構成により、第一電極30と第二電極40との間に電圧を印加することでナノ粒子62が絶縁性液体61内を泳動するので、屈折率可変層60の屈折率を変化させることができる。具体的には、屈折率可変層60におけるナノ粒子62の粒子分布が変化して、屈折率可変層60の屈折率分布が変化する。これにより、凹凸構造50と屈折率可変層60との屈折率差が変化するので、光学デバイス1に入射する光の進行方向を制御することができる。   With this configuration, since the nanoparticles 62 migrate in the insulating liquid 61 by applying a voltage between the first electrode 30 and the second electrode 40, the refractive index of the refractive index variable layer 60 can be changed. it can. Specifically, the particle distribution of the nanoparticles 62 in the refractive index variable layer 60 changes, and the refractive index distribution of the refractive index variable layer 60 changes. Thereby, since the refractive index difference between the concavo-convex structure 50 and the refractive index variable layer 60 changes, the traveling direction of the light incident on the optical device 1 can be controlled.

このように構成される本実施の形態における光学デバイス1は、屈折率可変層が液晶層である光学デバイスと比べて、凹凸構造50と屈折率可変層60との屈折率差(Δn)を大きくすることができるので、配光制御範囲を大きくすることができる。つまり、配光角度のレンジを拡大させることができる。   The optical device 1 in this embodiment configured as described above has a larger difference in refractive index (Δn) between the concavo-convex structure 50 and the refractive index variable layer 60 than an optical device in which the refractive index variable layer is a liquid crystal layer. Therefore, the light distribution control range can be increased. That is, the range of the light distribution angle can be expanded.

また、本実施の形態における光学デバイス1は、屈折率可変層が液晶層である光学デバイスと比べて、配光率を向上させることができる。つまり、液晶層は、複屈折性を有する液晶分子によって構成されているので、液晶層を用いた光学デバイスでは、S波及びP波のいずれかしか配光させることができない。これに対して、絶縁性液体61及びナノ粒子62は、S波及びP波に対して無依存であるので、本実施の形態における光学デバイス1は、S波及びP波のいずれに対しても配光させることができる。したがって、本実施の形態における光学デバイス1は、液晶層を用いた光学デバイスに対して、配光率が2倍になる。   Moreover, the optical device 1 in this Embodiment can improve a light distribution rate compared with the optical device whose refractive index variable layer is a liquid crystal layer. That is, since the liquid crystal layer is composed of liquid crystal molecules having birefringence, an optical device using the liquid crystal layer can distribute only one of the S wave and the P wave. On the other hand, since the insulating liquid 61 and the nanoparticles 62 are independent of the S wave and the P wave, the optical device 1 in the present embodiment is free from both the S wave and the P wave. Can distribute light. Therefore, the optical device 1 in the present embodiment has a light distribution rate twice that of the optical device using the liquid crystal layer.

このように、本実施の形態における光学デバイス1によれば、屈折率可変層が液晶層である光学デバイスと比べて、配光制御範囲を大きくすることができるとともに、配光率を向上させることができる。したがって、優れた配光性能を有する光学デバイス1を実現することができる。   Thus, according to the optical device 1 in the present embodiment, the light distribution control range can be increased and the light distribution rate can be improved as compared with the optical device in which the refractive index variable layer is a liquid crystal layer. Can do. Therefore, the optical device 1 having excellent light distribution performance can be realized.

しかも、本実施の形態に係る光学デバイス1では、第一電極30及び第二電極40の少なくとも一つが、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成されている。具体的には、第一電極30及び第二電極40は、銅、銀、白金及び金の中から選ばれる少なくとも一種の金属によって構成されている。   Moreover, in the optical device 1 according to the present embodiment, at least one of the first electrode 30 and the second electrode 40 is made of a metal having a smaller ionization tendency than hydrogen. Specifically, the first electrode 30 and the second electrode 40 are made of at least one metal selected from copper, silver, platinum, and gold.

これにより、図5Aのように第一電極30及び第二電極40を構成する金属が絶縁性液体61内に溶け出して不純物金属イオンが絶縁性液体61内に存在する状態になったとしても、第一電極30及び第二電極40に電圧が印加されたときに、当該不純物金属イオンが第一電極30及び第二電極40の表面に金属析出して、第一電極30及び第二電極40の表面に析出物による着色層が形成されてしまうことを抑制できる。つまり、第一電極30及び第二電極40が着色することを抑制できる。したがって、優れた光学性能を有する光学デバイス1を実現することができる。   As a result, even if the metal constituting the first electrode 30 and the second electrode 40 is dissolved in the insulating liquid 61 and the impurity metal ions are present in the insulating liquid 61 as shown in FIG. When a voltage is applied to the first electrode 30 and the second electrode 40, the impurity metal ions are deposited on the surfaces of the first electrode 30 and the second electrode 40, and the first electrode 30 and the second electrode 40. It can suppress that the colored layer by a deposit forms on the surface. That is, coloring of the first electrode 30 and the second electrode 40 can be suppressed. Therefore, the optical device 1 having excellent optical performance can be realized.

特に、本実施の形態では、第一電極30及び第二電極40の両方が、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成されている。   In particular, in the present embodiment, both the first electrode 30 and the second electrode 40 are made of a metal that has a smaller ionization tendency than hydrogen.

これにより、第一電極30及び第二電極40の両方について、第一電極30及び第二電極40の表面に金属析出による析出物が形成されることを抑制できる。したがって、より光学性能に優れた光学デバイス1を実現することができる。   Thereby, about both the 1st electrode 30 and the 2nd electrode 40, it can suppress that the deposit by metal precipitation forms on the surface of the 1st electrode 30 and the 2nd electrode 40. FIG. Accordingly, it is possible to realize the optical device 1 having more excellent optical performance.

また、第一電極30及び第二電極40の構成する金属が絶縁性液体61内に溶け出すこと自体を阻止するために、第一電極30及び第二電極40の表面をSiO膜等のパッシベーション膜で被覆する方策も考えられるが、本実施の形態における光学デバイス1は、ナノ粒子62を電気泳動させる電流駆動型のデバイスであるため、第一電極30及び第二電極40が絶縁性のパッシベーション膜によって被覆されてしまうと、ナノ粒子62の電気泳動を阻害してしまうことになる。 Further, since the metal constituting the first electrode 30 and the second electrode 40 is to prevent itself seep into the insulating liquid 61, the surface of the first electrode 30 and second electrode 40 such as a SiO 2 film passivation Although a method of covering with a film is also conceivable, the optical device 1 in the present embodiment is a current-driven type device that causes the nanoparticles 62 to be electrophoresed. Therefore, the first electrode 30 and the second electrode 40 are insulative passivation. If covered with a film, the electrophoresis of the nanoparticles 62 will be hindered.

したがって、本実施の形態における光学デバイス1では、第一電極30及び第二電極40が絶縁性のパッシベーション膜によって被覆されておらず、第一電極30及び第二電極40は、絶縁性液体に61に接触している。具体的には、第一電極30及び第二電極40の表面全体が絶縁性液体61に接触している。このため、絶縁性液体61を介した第一電極30と第二電極40との間の電気的パスを確保することができる。   Therefore, in the optical device 1 in the present embodiment, the first electrode 30 and the second electrode 40 are not covered with the insulating passivation film, and the first electrode 30 and the second electrode 40 are made of an insulating liquid. Touching. Specifically, the entire surfaces of the first electrode 30 and the second electrode 40 are in contact with the insulating liquid 61. For this reason, an electrical path between the first electrode 30 and the second electrode 40 via the insulating liquid 61 can be secured.

これにより、第一電極30及び第二電極40の着色を抑制して光学性能に優れた光学デバイス1を実現できるだけではなく、電流駆動によりナノ粒子62を効率よく電気泳動させることができるので、配光性能に優れた光学デバイス1を実現することができる。   Thereby, not only the coloring of the first electrode 30 and the second electrode 40 can be suppressed and the optical device 1 having excellent optical performance can be realized, but also the nanoparticles 62 can be efficiently electrophoresed by current drive. The optical device 1 excellent in optical performance can be realized.

また、第一電極30及び第二電極40を構成する金属が絶縁性液体61内に溶け出すことを抑制するとの観点では、第一電極30及び第二電極40の少なくとも表面層(つまり、絶縁性液体に61に接触する部分)が、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成されていればよい。したがって、第一電極30及び第二電極40は、絶縁性液体61内に溶け出した不純物金属イオンが電圧印加によって金属析出しうる導電材料(ITO等)によって構成された導電層を有していてもよく、この場合、この導電層は、絶縁性液体61に接触しないように、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成された金属層によって被覆されているとよい。つまり、第一電極30及び第二電極40は、ITO等によって構成された導電層と、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成された金属層との積層構造であってもよい。なお、第一電極30及び第二電極40は、水素よりもイオン化傾向が小さい金属のみによって構成されていてもよい。   Further, from the viewpoint of suppressing the metal constituting the first electrode 30 and the second electrode 40 from dissolving into the insulating liquid 61, at least the surface layer (that is, the insulating property) of the first electrode 30 and the second electrode 40. It is only necessary that the portion in contact with the liquid 61 is made of a metal having a smaller ionization tendency than hydrogen. Therefore, the first electrode 30 and the second electrode 40 have a conductive layer made of a conductive material (ITO or the like) from which impurity metal ions dissolved in the insulating liquid 61 can be deposited by voltage application. In this case, the conductive layer may be covered with a metal layer made of a metal having a smaller ionization tendency than hydrogen so as not to contact the insulating liquid 61. That is, the first electrode 30 and the second electrode 40 may have a stacked structure of a conductive layer made of ITO or the like and a metal layer made of a metal having a smaller ionization tendency than hydrogen. In addition, the 1st electrode 30 and the 2nd electrode 40 may be comprised only with the metal whose ionization tendency is smaller than hydrogen.

また、屈折率可変層60を挟む第一電極30及び第二電極40に電圧を印加したときに、絶縁性液体61内の金属イオンは、第一電極30及び第二電極40のうちの低電位側の電極で金属析出することになる。このため、第一電極30及び第二電極40の一方が常に低電位側の電極として用いられる場合(例えば、第一光学モード及び第二光学モードのみで第三光学モードがない場合)、低電位側となる電極のみを、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成し、高電位側となる電極は、水素よりもイオン化傾向が小さい金属で構成しなくてもよく、例えばITOによって構成されていてもよい。   In addition, when a voltage is applied to the first electrode 30 and the second electrode 40 sandwiching the refractive index variable layer 60, the metal ions in the insulating liquid 61 are low potentials in the first electrode 30 and the second electrode 40. Metal deposition occurs at the electrode on the side. Therefore, when one of the first electrode 30 and the second electrode 40 is always used as an electrode on the low potential side (for example, when only the first optical mode and the second optical mode are not present), the low potential is low. Only the electrode on the side is made of a metal having a smaller ionization tendency than hydrogen, and the electrode on the high potential side need not be made of a metal having a smaller ionization tendency than hydrogen, for example, made of ITO. Also good.

(変形例)
以上、本発明に係る光学デバイスについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
(Modification)
Although the optical device according to the present invention has been described based on the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment.

例えば、上記実施の形態では、第二電極40は、分離されていない1つの電極として構成されていたが、これに限らない。第二電極40は、分離された複数の電極片によって構成されていてもよい。   For example, in the said embodiment, although the 2nd electrode 40 was comprised as one electrode which is not isolate | separated, it is not restricted to this. The second electrode 40 may be constituted by a plurality of separated electrode pieces.

具体的には、図4に示すように、第二電極40Aは、互いに分離された第一電極片41及び第二電極片42によって構成されていてもよい。これにより、第一電極30と第一電極片41と第二電極片42とに互いに異なる電圧を印加することで、屈折率可変層60においては、第一電極30と第二電極40A(第一電極片41、第二電極片42)との間に電界分布が形成されるだけではなく、第一電極片41と第二電極片42との間にも電界分布がされる。これにより、屈折率可変層60に形成された電界分布に従ってナノ粒子62が偏在することになる。   Specifically, as shown in FIG. 4, the second electrode 40 </ b> A may be configured by a first electrode piece 41 and a second electrode piece 42 that are separated from each other. Thus, by applying different voltages to the first electrode 30, the first electrode piece 41, and the second electrode piece 42, the first electrode 30 and the second electrode 40 </ b> A (first electrode) in the refractive index variable layer 60. Not only an electric field distribution is formed between the electrode piece 41 and the second electrode piece 42), but also an electric field distribution is formed between the first electrode piece 41 and the second electrode piece 42. Thereby, the nanoparticles 62 are unevenly distributed according to the electric field distribution formed in the refractive index variable layer 60.

一例として、第一電極30に−20Vを印加し、第一電極片41に+20を印加し、第二電極片42に+15を印加することで、第一電極30と第二電極40Aとの間だけではなく、第一電極片41と第二電極片42との間にも電界分布を形成することができる。   As an example, by applying −20 V to the first electrode 30, applying +20 to the first electrode piece 41, and applying +15 to the second electrode piece 42, the gap between the first electrode 30 and the second electrode 40 </ b> A is obtained. In addition, an electric field distribution can be formed between the first electrode piece 41 and the second electrode piece 42.

この場合、第一基板10から入射した光は、屈折率可変層60内で2回屈折してから第二基板20から出射する。これにより、図4にされる光学デバイスを窓に設置した場合、光学デバイス1に入射した光を、上記実施の形態における光学デバイス1よりも大きな角度で折り曲げることができ、より窓側に近い天井に向けて配光することができる光学デバイスを実現することができる。   In this case, the light incident from the first substrate 10 is refracted twice in the refractive index variable layer 60 and then emitted from the second substrate 20. Accordingly, when the optical device shown in FIG. 4 is installed in the window, the light incident on the optical device 1 can be bent at a larger angle than the optical device 1 in the above-described embodiment, and the ceiling is closer to the window side. An optical device capable of light distribution toward the camera can be realized.

また、上記実施の形態において、ナノ粒子62はプラスに帯電されていたが、これに限らない。つまり、ナノ粒子62はマイナスに帯電されていてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the nanoparticle 62 was charged positively, it is not restricted to this. That is, the nanoparticles 62 may be negatively charged.

また、上記実施の形態において、第二光学モードでは、第一電極30にマイナス電位を印加し、第二電極40にプラス電位を印加したが、これに限らない。例えば、第一電極30と第二電極40との間に所定の電圧(電位差)が印加されれば、第二光学モードにおいて、第一電極30及び第二電極40の両方にプラス電位が印加されてもよいしマイナス電位が印加されてもよい。   In the above embodiment, in the second optical mode, a negative potential is applied to the first electrode 30 and a positive potential is applied to the second electrode 40. However, the present invention is not limited to this. For example, if a predetermined voltage (potential difference) is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40, a positive potential is applied to both the first electrode 30 and the second electrode 40 in the second optical mode. Alternatively, a negative potential may be applied.

また、上記実施の形態において、凹凸構造50を構成する凸部51は、断面形状が台形の長尺状の四角柱であったが、これに限らない。例えば、凸部51は、断面形状が三角形(例えば二等辺三角形)の長尺状の三角柱であってもよい。また、凸部51の側面の断面形状は、直線に限らず、曲線又は鋸状であってもよい。さらに、複数の凸部51の各々は、X軸方向に延在する1本の長尺状部材に限らず、X軸方向に部分的に分断されていてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the convex part 51 which comprises the uneven | corrugated structure 50 was an elongate square pillar with a cross-sectional shape trapezoid, it is not restricted to this. For example, the convex portion 51 may be a long triangular prism having a triangular cross section (for example, an isosceles triangle). Moreover, the cross-sectional shape of the side surface of the convex portion 51 is not limited to a straight line, and may be a curved line or a saw-like shape. Furthermore, each of the plurality of convex portions 51 is not limited to one long member extending in the X-axis direction, and may be partially divided in the X-axis direction.

また、上記実施の形態において、複数の凸部51の高さは、一定としたが、これに限るものではない。例えば、複数の凸部51の高さがランダムに異なっていてもよい。あるいは、凸部51の間隔がランダムに異なっていてもよいし、高さと間隔の両方がランダムであってもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the height of the some convex part 51 was made constant, it is not restricted to this. For example, the heights of the plurality of convex portions 51 may be different at random. Or the space | interval of the convex part 51 may differ at random, and both height and a space | interval may be random.

また、上記実施の形態において、光学デバイス1に入射する光として太陽光を例示したが、これに限るものではない。例えば、光学デバイス1に入射する光は、照明器具等の発光装置が発する光であってもよい。   Moreover, in the said embodiment, although sunlight was illustrated as light which injects into the optical device 1, it does not restrict to this. For example, the light incident on the optical device 1 may be light emitted from a light emitting device such as a lighting fixture.

また、上記実施の形態において、凸部51の長手方向がX軸方向となるように光学デバイス1を窓に配置したが、これに限らない。例えば、凸部51の長手方向がZ軸方向となるように光学デバイス1を窓に配置してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the optical device 1 was arrange | positioned in the window so that the longitudinal direction of the convex part 51 may turn into an X-axis direction, it is not restricted to this. For example, the optical device 1 may be arranged in the window so that the longitudinal direction of the convex portion 51 is the Z-axis direction.

また、上記実施の形態において、光学デバイス1を窓に貼り付けたが、光学デバイス1を建物の窓そのものとして用いてもよい。また、光学デバイス1は、建物の窓に設置する場合に限るものではなく、例えば車の窓等に設置してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the optical device 1 was affixed on the window, you may use the optical device 1 as the window itself of a building. The optical device 1 is not limited to being installed in a building window, and may be installed, for example, in a car window.

なお、その他、上記実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記の各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。   In addition, any form obtained by making various modifications conceived by those skilled in the art to the above-described embodiment, or any combination of the components and functions in each of the above-described embodiments without departing from the gist of the present invention Embodiments realized by this are also included in the present invention.

1 光学デバイス
10 第一基板
20 第二基板
30 第一電極
40、40A 第二電極
41 第一電極片
42 第二電極片
50 凹凸構造
60 屈折率可変層
61 絶縁性液体
62 ナノ粒子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical device 10 1st board | substrate 20 2nd board | substrate 30 1st electrode 40, 40A 2nd electrode 41 1st electrode piece 42 2nd electrode piece 50 Uneven structure 60 Refractive index variable layer 61 Insulating liquid 62 Nanoparticle

Claims (5)

光透過性を有する第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された光透過性を有する第二基板と、
前記第一基板の前記第二基板側に配置された第一電極と、
前記第一基板の前記第二基板側に配置された凹凸構造と、
前記第二基板の前記第一基板側に配置された第二電極と、
前記凹凸構造と前記第二電極との間に配置され、前記第一電極と前記第二電極との間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層とを備え、
前記屈折率可変層は、絶縁性液体と、前記絶縁性液体に分散されたナノ粒子とを有し、
前記ナノ粒子の屈折率は、前記絶縁性液体の屈折率よりも高く、
前記第一電極及び前記第二電極の少なくとも一つは、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成されている、
光学デバイス。
A first substrate having optical transparency;
A second substrate having optical transparency disposed to face the first substrate;
A first electrode disposed on the second substrate side of the first substrate;
A concavo-convex structure disposed on the second substrate side of the first substrate;
A second electrode disposed on the first substrate side of the second substrate;
A refractive index variable layer that is disposed between the concavo-convex structure and the second electrode and has a refractive index that varies according to a voltage applied between the first electrode and the second electrode;
The refractive index variable layer has an insulating liquid and nanoparticles dispersed in the insulating liquid,
The refractive index of the nanoparticles is higher than the refractive index of the insulating liquid,
At least one of the first electrode and the second electrode is made of a metal having a smaller ionization tendency than hydrogen,
Optical device.
前記第一電極及び前記第二電極の両方が、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成されている、
請求項1に記載の光学デバイス。
Both the first electrode and the second electrode are made of a metal having a smaller ionization tendency than hydrogen,
The optical device according to claim 1.
前記第一電極及び前記第二電極は、前記絶縁性液体に接触している、
請求項1又は2に記載の光学デバイス。
The first electrode and the second electrode are in contact with the insulating liquid,
The optical device according to claim 1 or 2.
前記金属は、銅、銀、白金及び金の中から選ばれる少なくとも一種である、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学デバイス。
The metal is at least one selected from copper, silver, platinum and gold.
The optical device according to claim 1.
前記第二電極は、複数の電極片によって構成されている、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学デバイス。
The second electrode is composed of a plurality of electrode pieces.
The optical device according to claim 1.
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