JP2020003577A - Light distribution control device - Google Patents

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拓磨 白井
Takuma Shirai
拓磨 白井
旬臣 芝田
Masaomi Shibata
旬臣 芝田
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Abstract

To provide a light distribution device that, when used in windows, can brighten indoors, and can suppress glare persons staying indoors feel.SOLUTION: A light distribution control device 1 comprises: an optical device 2; and a light control film 3. The optical device 2 comprises: a first electrode layer 40; a second electrode layer 50; and a light distribution layer 30 arranged between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50. The light distribution layer 30 includes: a first concavity convexity structure layer 31 that has a plurality of first convexity parts 33; and a refractive index variable layer 32 that is arranged so as to fill between the plurality of first convexity parts 33. The light control film 3 comprises: a second concavity convexity structure layer 60 that has a plurality of second convexity parts 63; a third concavity convexity structure layer 70 that has a plurality of third convexity parts 73; and an air layer 80. An inclination angle αof the first convexity part 33 is equal to or more than 12° and equal to or less than 20°, and an inclination angle αis equal to or more than 8°, and equal to or less than 13°. An inclination angle β of the second convexity part 63 and an inclination angle γ of the third convexity part 73 are equal to or more than 55°, and equal to or less than 80°.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、配光制御デバイスに関する。   The present invention relates to a light distribution control device.

例えば、特許文献1には、2つの透明電極層間に、液晶層と傾斜断面構造層とを挟んだ構成を有する液晶光学素子が開示されている。透明電極層間に印加される電圧によって、液晶層に含まれる液晶分子の配向を調整することで、傾斜断面構造層と液晶層との界面で屈折率差を生じさせ、液晶光学素子の配光特性を変化させている。   For example, Patent Document 1 discloses a liquid crystal optical element having a configuration in which a liquid crystal layer and an inclined cross-section structure layer are sandwiched between two transparent electrode layers. By adjusting the orientation of the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer by the voltage applied between the transparent electrode layers, a difference in the refractive index occurs at the interface between the inclined cross-section structure layer and the liquid crystal layer, and the light distribution characteristics of the liquid crystal optical element Is changing.

特開2015−41006号公報JP 2015-41006 A

上記従来の液晶光学素子は、窓に利用された場合に、透過する光を曲げて屋内の天井を照らすことで、屋内を明るくすることができる。しかしながら、上記従来の液晶光学素子では、窓に利用された場合に、天井に向けて曲げることができない一部の光によって、屋内に居る人が眩しく感じるという問題がある。   When the above-mentioned conventional liquid crystal optical element is used for a window, the interior of the room can be brightened by bending the transmitted light and illuminating the ceiling of the room. However, the conventional liquid crystal optical element has a problem that, when used in a window, a person indoors feels dazzling due to a part of the light that cannot be bent toward the ceiling.

そこで、本発明は、窓に利用された場合に、屋内を明るくすることができ、かつ、屋内に居る人が感じる眩しさを抑制することができる配光制御デバイスを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a light distribution control device that can brighten the interior of a room when used in a window and can suppress glare felt by people indoors. .

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る配光制御デバイスは、光学デバイスと、光制御フィルムとを備える配光制御デバイスであって、前記光学デバイスは、光透過性を有する第1基板と、前記第1基板に対向して配置された、光透過性を有する第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に互いに対向して配置された、光透過性を有する第1電極層及び第2電極層と、前記第1電極層と前記第2電極層との間に配置され、入射した光を配光する配光層とを備え、前記配光層は、第1方向に沿って並んで配置された複数の第1凸部を有する第1凹凸構造層と、前記複数の第1凸部間を充填するように配置され、前記第1電極層及び前記第2電極層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含み、前記光制御フィルムは、複数の第2凸部を有する第2凹凸構造層と、前記複数の第2凸部の各々に対向して配置された複数の第3凸部を有する第3凹凸構造層と、前記複数の第2凸部と前記複数の第3凸部との間に位置する空気層とを備え、前記複数の第1凸部の各々は、前記第1方向に交差する第1面及び第2面を有し、前記複数の第2凸部の各々は、前記第1方向に交差する第3面及び第4面を有し、前記複数の第3凸部の各々は、前記第1方向に交差する第5面及び第6面を有し、前記第1方向に直交する面に対して前記第1面がなす角度は、12°以上20°以下であり、前記第1方向に直交する面に対して前記第2面がなす角度は、8°以上13°以下であり、前記第1方向に対して前記第3面及び前記第5面の各々がなす角度は、55°以上80°以下である。   In order to achieve the above object, a light distribution control device according to one embodiment of the present invention is a light distribution control device including an optical device and a light control film, wherein the optical device has a first light-transmitting property. A substrate, a light-transmitting second substrate disposed opposite to the first substrate, and a light-transmitting second substrate disposed between the first substrate and the second substrate. A first electrode layer and a second electrode layer, and a light distribution layer that is disposed between the first electrode layer and the second electrode layer and distributes incident light. A first concave-convex structure layer having a plurality of first convex portions arranged side by side along a first direction; and a first concave-convex structure layer disposed so as to fill a space between the plurality of first convex portions. A refractive index variable layer whose refractive index changes according to a voltage applied between two electrode layers; A film having a second uneven structure layer having a plurality of second protrusions, a third uneven structure layer having a plurality of third protrusions disposed opposite to each of the plurality of second protrusions, An air space positioned between the plurality of second protrusions and the plurality of third protrusions, wherein each of the plurality of first protrusions includes a first surface and a second surface intersecting in the first direction. A surface, and each of the plurality of second protrusions has a third surface and a fourth surface that intersect in the first direction, and each of the plurality of third protrusions is in the first direction. A fifth surface that intersects the sixth surface, an angle formed by the first surface with respect to a surface orthogonal to the first direction is 12 ° or more and 20 ° or less, and a surface orthogonal to the first direction. The angle formed by the second surface is 8 ° or more and 13 ° or less, and the angle formed by each of the third surface and the fifth surface with respect to the first direction is 55 ° or more and 8 ° or more. ° is less than or equal to.

また、本発明の別の一態様に係る配光制御デバイスは、光学デバイスと、光制御フィルムとを備える配光制御デバイスであって、前記光学デバイスは、光透過性を有する第1基板と、前記第1基板に対向して配置された、光透過性を有する第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に互いに対向して配置された、光透過性を有する第1電極層及び第2電極層と、前記第1電極層と前記第2電極層との間に配置され、入射した光を配光する配光層とを備え、前記配光層は、第1方向に沿って並んで配置された複数の第1凸部を有する第1凹凸構造層と、前記複数の第1凸部間を充填するように配置され、前記第1電極層及び前記第2電極層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含み、前記光制御フィルムは、複数の第2凸部を有する第2凹凸構造層と、前記複数の第2凸部の各々に対向して配置された複数の第3凸部を有する第3凹凸構造層と、前記複数の第2凸部と前記複数の第3凸部との間に位置する空気層とを備え、前記配光制御デバイスの配光率は、48%より高く、前記配光制御デバイスの直射率は、14%より低い。   Further, a light distribution control device according to another aspect of the present invention is an optical device, a light distribution control device including a light control film, the optical device, a first substrate having a light transmittance, A light-transmitting second substrate disposed opposite to the first substrate; and a light-transmitting first substrate disposed between the first substrate and the second substrate. An electrode layer, a second electrode layer, and a light distribution layer disposed between the first electrode layer and the second electrode layer and distributing incident light, wherein the light distribution layer has a first direction. A first concavo-convex structure layer having a plurality of first protrusions arranged side by side with the first electrode layer and the second electrode layer disposed so as to fill a space between the plurality of first protrusions. A refractive index variable layer whose refractive index changes according to a voltage applied to the light control film. A second uneven structure layer having a second convex portion, a third uneven structure layer having a plurality of third convex portions arranged to face each of the plurality of second convex portions, A light distribution control device having a light distribution rate higher than 48%, and a light directivity rate of the light distribution control device being 14%. Lower.

本発明に係る配光制御デバイスによれば、窓に利用された場合に、屋内を明るくすることができ、かつ、屋内に居る人が感じる眩しさを抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the light distribution control device which concerns on this invention, when it is used for a window, indoors can be made bright and glare perceived by the person who is indoors can be suppressed.

図1は、実施の形態に係る配光制御デバイスを示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a light distribution control device according to an embodiment. 図2は、実施の形態に係る配光制御デバイスが有する複数の凹凸構造層の構成を説明するための断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a plurality of uneven structure layers included in the light distribution control device according to the embodiment. 図3Aは、実施の形態に係る配光制御デバイスの光学デバイスの無印加モード(透明状態)を説明するための断面図である。FIG. 3A is a cross-sectional view illustrating a non-application mode (transparent state) of the optical device of the light distribution control device according to the embodiment. 図3Bは、実施の形態に係る配光制御デバイスの光学デバイスの電圧印加モード(配光状態)を説明するための断面図である。FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating a voltage application mode (light distribution state) of the optical device of the light distribution control device according to the embodiment. 図4は、電圧印加モードにおいて、実施の形態に係る配光制御デバイスを通過する光の経路を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a path of light passing through the light distribution control device according to the embodiment in the voltage application mode. 図5は、実施の形態に係る光学デバイスの第1凸部の傾斜角αup及び傾斜角αdownの組み合わせと配光率との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a combination of the inclination angle α up and the inclination angle α down of the first convex portion of the optical device according to the embodiment and the light distribution rate. 図6は、実施の形態に係る光学デバイスの第1凸部の傾斜角αup及び傾斜角αdownの組み合わせと直射率との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a combination of the inclination angle α up and the inclination angle α down of the first convex portion of the optical device according to the embodiment and the direct incidence rate. 図7は、本実施の形態に係る配光制御デバイスの第1凸部の傾斜角αupと配光率との関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between the inclination angle α up of the first convex portion and the light distribution rate of the light distribution control device according to the present embodiment. 図8は、本実施の形態に係る配光制御デバイスの第1凸部の傾斜角αdownと配光率との関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the inclination angle α down of the first convex portion and the light distribution rate of the light distribution control device according to the present embodiment. 図9は、本実施の形態に係る配光制御デバイスの第2凸部の傾斜角β及び第3凸部の傾斜角γと配光率との関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the light distribution rate and the inclination angle β of the second convex portion and the inclination angle γ of the third convex portion of the light distribution control device according to the present embodiment. 図10は、本実施の形態に係る配光制御デバイスの第2凸部及び第3凸部の頂部間の距離Dと配光率との関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the distance D between the tops of the second convex portion and the third convex portion of the light distribution control device according to the present embodiment and the light distribution rate. 図11は、本実施の形態に係る配光制御デバイスの第1凸部の傾斜角αupと直射率との関係を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between the inclination angle α up of the first convex portion and the direct incidence rate of the light distribution control device according to the present embodiment. 図12は、本実施の形態に係る配光制御デバイスの第1凸部の傾斜角αdownと直射率との関係を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship between the inclination angle α down of the first convex portion and the direct incidence of the light distribution control device according to the present embodiment. 図13は、本実施の形態に係る配光制御デバイスの第2凸部の傾斜角β及び第3凸部の傾斜角γと直射率との関係を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating the relationship between the directivity and the inclination angle β of the second convex portion and the inclination angle γ of the third convex portion of the light distribution control device according to the present embodiment. 図14は、本実施の形態に係る配光制御デバイスの第2凸部及び第3凸部の頂部間の距離Dと直射率との関係を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating the relationship between the distance D between the tops of the second convex portion and the third convex portion of the light distribution control device according to the present embodiment, and the direct incidence.

以下では、本発明の実施の形態に係る配光制御デバイスについて、図面を用いて詳細に説明する。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、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、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, a light distribution control device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a specific example of the present invention. Therefore, the numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement and connection forms of the constituent elements, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and do not limit the present invention. Therefore, among the components in the following embodiments, components not described in the independent claims are described as arbitrary components.

また、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、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成につい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。   In addition, each drawing is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated. Therefore, for example, the scales and the like do not always match in each drawing. Further, in each of the drawings, substantially the same configuration is denoted by the same reference numeral, and redundant description will be omitted or simplified.

また、本明細書において、平行又は垂直などの要素間の関係性を示す用語、及び、矩形又は台形などの要素の形状を示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数%程度の差異をも含むことを意味する表現である。   Also, in this specification, a term indicating a relationship between elements such as parallel or vertical, and a term indicating a shape of an element such as a rectangle or a trapezoid, and a numerical range are not expressions expressing only a strict meaning, This is an expression that means that it includes a substantially equivalent range, for example, a difference of about several percent.

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示している。各実施の形態では、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。なお、z軸の正方向を鉛直上方としている。また、本明細書において、「厚み方向」とは、配光制御デバイスの厚み方向を意味し、第1基板及び第2基板の主面に垂直な方向のことである。つまり、厚み方向は、第1基板の法線方向に相当し、y軸方向に相当する。「平面視」とは、第1基板又は第2基板の主面に対して垂直な方向から見たときのことをいう。   In this specification and the drawings, the x-axis, the y-axis, and the z-axis indicate three axes of a three-dimensional orthogonal coordinate system. In each embodiment, the z-axis direction is the vertical direction, and the direction perpendicular to the z-axis (the direction parallel to the xy plane) is the horizontal direction. Note that the positive direction of the z-axis is vertically upward. In this specification, the “thickness direction” means the thickness direction of the light distribution control device, and is a direction perpendicular to the main surfaces of the first substrate and the second substrate. That is, the thickness direction corresponds to the normal direction of the first substrate, and corresponds to the y-axis direction. The “plan view” refers to when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the first substrate or the second substrate.

(実施の形態)
[概要]
まず、実施の形態に係る配光制御デバイスの概要について、図1を用いて説明する。
(Embodiment)
[Overview]
First, an outline of a light distribution control device according to an embodiment will be described with reference to FIG.

図1は、本実施の形態に係る配光制御デバイス1を示す断面図である。   FIG. 1 is a sectional view showing a light distribution control device 1 according to the present embodiment.

配光制御デバイス1は、配光制御デバイス1に入射する光を制御する。具体的には、配光制御デバイス1は、配光制御デバイス1に入射する光の進行方向を変更して、つまり、配光して出射させることができる配光素子である。   The light distribution control device 1 controls light incident on the light distribution control device 1. Specifically, the light distribution control device 1 is a light distribution element that can change the traveling direction of light incident on the light distribution control device 1, that is, can distribute and emit light.

図1に示されるように、配光制御デバイス1は、光学デバイス2と、光制御フィルム3とを備える。光学デバイス2及び光制御フィルム3はそれぞれ、入射する光を透過するように構成されている。   As shown in FIG. 1, the light distribution control device 1 includes an optical device 2 and a light control film 3. Each of the optical device 2 and the light control film 3 is configured to transmit incident light.

光学デバイス2は、図1に示されるように、第1基板10と、第2基板20と、配光層30と、第1電極層40と、第2電極層50とを備える。光学デバイス2は、対をなす第1基板10及び第2基板20の間に、第1電極層40、配光層30及び第2電極層50がこの順で厚み方向に沿って配置された構成である。なお、第1基板10と第2基板20との間の距離を保つために、粒子状の複数のスペーサが面内で分散されていてもよく、柱状の構造が形成されていてもよい。   The optical device 2 includes a first substrate 10, a second substrate 20, a light distribution layer 30, a first electrode layer 40, and a second electrode layer 50, as shown in FIG. The optical device 2 has a configuration in which a first electrode layer 40, a light distribution layer 30, and a second electrode layer 50 are arranged in this order along a thickness direction between a pair of a first substrate 10 and a second substrate 20. It is. In order to keep the distance between the first substrate 10 and the second substrate 20, a plurality of particulate spacers may be dispersed in the plane, or a columnar structure may be formed.

また、第1電極層40の配光層30側の面には、第1電極層40と配光層30の第1凹凸構造層31とを密着させるための密着層が設けられていてもよい。密着層は、例えば、透光性の接着シート、又は、一般にプライマーと称される樹脂材料などである。   Further, an adhesion layer for adhering the first electrode layer 40 and the first uneven structure layer 31 of the light distribution layer 30 may be provided on the surface of the first electrode layer 40 on the light distribution layer 30 side. . The adhesion layer is, for example, a translucent adhesive sheet or a resin material generally called a primer.

光制御フィルム3は、図1に示されるように、第2凹凸構造層60と、第3凹凸構造層70と、空気層80と、基材層90とを備える。第2凹凸構造層60と第3凹凸構造層70とが所定の間隔を空けて配置されることにより、第2凹凸構造層60と第3凹凸構造層70との間に空気層80が設けられている。図示しないが、第2凹凸構造層60及び第3凹凸構造層70の各々の外周に沿って環状の封止部材が設けられている。封止部材によって第2凹凸構造層60と第3凹凸構造層70との距離が一定に保たれることで、空気層80の形状が維持される。   As shown in FIG. 1, the light control film 3 includes a second uneven structure layer 60, a third uneven structure layer 70, an air layer 80, and a base layer 90. By arranging the second uneven structure layer 60 and the third uneven structure layer 70 at a predetermined interval, an air layer 80 is provided between the second uneven structure layer 60 and the third uneven structure layer 70. ing. Although not shown, an annular sealing member is provided along the outer periphery of each of the second uneven structure layer 60 and the third uneven structure layer 70. By keeping the distance between the second uneven structure layer 60 and the third uneven structure layer 70 constant by the sealing member, the shape of the air layer 80 is maintained.

図1に示されるように、光学デバイス2の第2基板20と光制御フィルム3の第2凹凸構造層60が直接貼り合わされているが、これに限らない。例えば、光制御フィルム3は、第2凹凸構造層60を支持する基材層を備えてもよい。当該基材層が、第2基板20に貼り合わされていてもよい。光学デバイス2と光制御フィルム3との間には、粘着層が設けられていてもよい。   As shown in FIG. 1, the second substrate 20 of the optical device 2 and the second concavo-convex structure layer 60 of the light control film 3 are directly bonded, but the present invention is not limited to this. For example, the light control film 3 may include a base layer that supports the second uneven structure layer 60. The base layer may be attached to the second substrate 20. An adhesive layer may be provided between the optical device 2 and the light control film 3.

配光制御デバイス1は、例えば、建物の窓に設置されることで、配光機能付き窓として実現することができる。配光制御デバイス1は、例えば、粘着層を介して既存の窓ガラスなどの透明基材に貼り付けられて使用される。あるいは、配光制御デバイス1は、建物の窓そのものとして利用されてもよい。配光制御デバイス1は、例えば、光学デバイス2が屋外側で、光制御フィルム3が屋内側になるように配置されている。具体的には、配光制御デバイス1は、第1凹凸構造層31の第1凸部33の第1面36(図2を参照)が上側(天井側)に面し、第2面37(図2を参照)が下側(床側)に面するように配置されている。   The light distribution control device 1 can be realized as a window with a light distribution function, for example, by being installed in a window of a building. The light distribution control device 1 is used by being attached to a transparent base material such as an existing window glass via an adhesive layer, for example. Alternatively, the light distribution control device 1 may be used as a window of a building itself. The light distribution control device 1 is arranged so that, for example, the optical device 2 is on the outdoor side and the light control film 3 is on the indoor side. Specifically, in the light distribution control device 1, the first surface 36 (see FIG. 2) of the first convex portion 33 of the first uneven structure layer 31 faces upward (toward the ceiling), and the second surface 37 (see FIG. 2). 2 (see FIG. 2) face downward (floor side).

配光制御デバイス1では、光学デバイス2の第1電極層40及び第2電極層50間に印加される電圧によって、配光層30の屈折率可変層32の屈折率が変化する。これにより、第1凹凸構造層31と屈折率可変層32との界面に屈折率の差が生じ、当該界面による光の屈折及び反射(全反射)を利用して光が配光される。例えば、斜め下方に向けて入射する光の少なくとも一部は、第1凸部33によって反射されることで、斜め上方に向けて出射される。   In the light distribution control device 1, the refractive index of the refractive index variable layer 32 of the light distribution layer 30 changes according to the voltage applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 of the optical device 2. As a result, a difference in refractive index occurs at the interface between the first uneven structure layer 31 and the refractive index variable layer 32, and light is distributed using refraction and reflection (total reflection) of light at the interface. For example, at least a part of the light that enters obliquely downward is reflected by the first protrusion 33, and is emitted obliquely upward.

第1電極層40及び第2電極層50間に印加される電圧の大きさに応じて、光学デバイス2は、透明状態及び配光状態が切り替わる。また、光学デバイス2は、第1電極層40及び第2電極層50間に印加される電圧の大きさに応じて、配光状態における光の配光方向(出射方向)が変化する。   The optical device 2 switches between a transparent state and a light distribution state according to the magnitude of the voltage applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50. In the optical device 2, the light distribution direction (emission direction) of light in the light distribution state changes according to the magnitude of the voltage applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50.

以下、配光制御デバイス1の各構成部材について、図1を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, each component of the light distribution control device 1 will be described in detail with reference to FIG.

[第1基板、第2基板及び基材層]
第1基板10、第2基板20及び基材層90は、透光性を有する基材である。第1基板10、第2基板20及び基材層90としては、例えばガラス基板又は樹脂基板を用いることができる。
[First substrate, second substrate and base material layer]
The first substrate 10, the second substrate 20, and the base layer 90 are base materials having a light transmitting property. As the first substrate 10, the second substrate 20, and the base layer 90, for example, a glass substrate or a resin substrate can be used.

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などが挙げられる。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(PMMA)又はエポキシなどの樹脂材料が挙げられる。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。一方、樹脂基板は、破壊時の飛散が少ないという利点がある。   Examples of the material for the glass substrate include soda glass, non-alkali glass, and high refractive index glass. Examples of the material of the resin substrate include resin materials such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), acrylic (PMMA), and epoxy. The glass substrate has the advantages of high light transmittance and low moisture permeability. On the other hand, the resin substrate has an advantage that scattering at the time of destruction is small.

第1基板10と第2基板20と基材層90とは、同じ材料で構成されていてもよく、あるいは、異なる材料で構成されていてもよい。また、第1基板10、第2基板20及び基材層90は、リジッド基板に限るものではなく、可撓性を有するフレキシブル基板でもよい。本実施の形態において、第1基板10、第2基板20及び基材層90は、PET樹脂からなる透明樹脂基板である。   The first substrate 10, the second substrate 20, and the base layer 90 may be made of the same material or may be made of different materials. Further, the first substrate 10, the second substrate 20, and the base material layer 90 are not limited to the rigid substrates, but may be flexible substrates having flexibility. In the present embodiment, the first substrate 10, the second substrate 20, and the base layer 90 are transparent resin substrates made of PET resin.

第2基板20は、第1基板10に対向する対向基材であり、第1基板10に対向する位置に配置される。第1基板10と第2基板20とは、例えば、1μm〜1000μmなどの所定距離を空けて平行に配置されている。第1基板10と第2基板20とは、互いの端部外周に額縁状に形成された接着剤などのシール樹脂によって接着されている。   The second substrate 20 is a facing substrate facing the first substrate 10, and is disposed at a position facing the first substrate 10. The first substrate 10 and the second substrate 20 are arranged in parallel at a predetermined distance such as 1 μm to 1000 μm. The first substrate 10 and the second substrate 20 are adhered to each other by a sealing resin such as an adhesive formed in a frame shape on the outer periphery of the end.

なお、第1基板10、第2基板20及び基材層90の平面視形状は、例えば、正方形又は長方形などの矩形状であるが、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。   In addition, the planar shape of the first substrate 10, the second substrate 20, and the base material layer 90 is, for example, a rectangular shape such as a square or a rectangle, but is not limited thereto, and may be a polygon other than a circle or a square. And any shape may be employed.

[配光層]
図1に示されるように、配光層30は、第1電極層40と第2電極層50との間に配置される。配光層30は、透光性を有しており、入射した光を透過させる。また、配光層30は、入射した光を配光する。つまり、配光層30は、配光層30を光が通過する際に、その光の進行方向を変更する。
[Light distribution layer]
As shown in FIG. 1, the light distribution layer 30 is disposed between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50. The light distribution layer 30 has a light-transmitting property and transmits incident light. The light distribution layer 30 distributes incident light. That is, when the light passes through the light distribution layer 30, the light distribution layer 30 changes the traveling direction of the light.

配光層30は、第1凹凸構造層31と、屈折率可変層32とを有する。本実施の形態では、第1凹凸構造層31と屈折率可変層32との界面で光が反射されることにより、配光制御デバイス1を透過する光の、上下方向における進行方向が曲げられる。   The light distribution layer 30 includes a first uneven structure layer 31 and a variable refractive index layer 32. In the present embodiment, the light traveling at the interface between the first uneven structure layer 31 and the refractive index variable layer 32 is bent in the vertical direction of the light passing through the light distribution control device 1.

[第1凹凸構造層]
第1凹凸構造層31は、屈折率可変層32の表面(界面)を凹凸にするために設けられた微細形状層である。第1凹凸構造層31は、第1電極層40上に設けられている。第1凹凸構造層31は、図1に示されるように、複数の第1凸部33と、複数の第1凹部34と、基台層35とを有する。
[First uneven structure layer]
The first uneven structure layer 31 is a fine-shaped layer provided to make the surface (interface) of the refractive index variable layer 32 uneven. The first uneven structure layer 31 is provided on the first electrode layer 40. As shown in FIG. 1, the first uneven structure layer 31 includes a plurality of first protrusions 33, a plurality of first recesses 34, and a base layer 35.

具体的には、第1凹凸構造層31は、マイクロオーダーサイズの複数の第1凸部33によって構成された凹凸構造体である。複数の第1凸部33の間が複数の第1凹部34である。すなわち、隣り合う2つの第1凸部33の間が1つの第1凹部34である。図1に示される例では、複数の第1凸部33が個々に分離されて、根元で基台層35によって支持された例を示しているが、これに限らない。複数の第1凸部33は根元(第1電極層40側)で互いに連結されていてもよい。また、第1凹部34の底に平坦面が設けられていなくてもよい。   Specifically, the first concavo-convex structure layer 31 is a concavo-convex structure formed by a plurality of first convex portions 33 having a micro-order size. A plurality of first concave portions 34 are between the plurality of first convex portions 33. That is, a portion between two adjacent first convex portions 33 is one first concave portion 34. In the example shown in FIG. 1, an example is shown in which the plurality of first convex portions 33 are individually separated and supported by the base layer 35 at the base, but the present invention is not limited to this. The plurality of first protrusions 33 may be connected to each other at the root (on the first electrode layer 40 side). Further, a flat surface may not be provided at the bottom of the first concave portion 34.

複数の第1凸部33は、第1基板10の主面に、第1電極層40を介してz軸方向(第1方向)に沿って並んで配置された複数の凸部である。すなわち、本実施の形態では、z軸方向は、複数の第1凸部33の並び方向である。   The plurality of first protrusions 33 are a plurality of protrusions arranged on the main surface of the first substrate 10 along the z-axis direction (first direction) via the first electrode layer 40. That is, in the present embodiment, the z-axis direction is the direction in which the plurality of first protrusions 33 are arranged.

本実施の形態では、複数の第1凸部33は、その並び方向に直交する方向に延在する長尺の凸状である。具体的には、複数の第1凸部33は、x軸方向(第2方向)に延びたストライプ状に形成されている。複数の第1凸部33の各々は、x軸方向に沿って直線状に延びている。例えば、複数の第1凸部33の各々は、第1電極層40に対して横倒しに配置された四角柱である。なお、複数の第1凸部33は、x軸方向に沿って蛇行しながら延びていてもよい。例えば、複数の第1凸部33は、平面視において、波線のストライプ状に形成されていてもよい。   In the present embodiment, the plurality of first protrusions 33 are long protrusions extending in a direction orthogonal to the arrangement direction. Specifically, the plurality of first protrusions 33 are formed in a stripe shape extending in the x-axis direction (second direction). Each of the plurality of first protrusions 33 extends linearly along the x-axis direction. For example, each of the plurality of first protrusions 33 is a quadrangular prism arranged sideways with respect to the first electrode layer 40. Note that the plurality of first convex portions 33 may extend while meandering along the x-axis direction. For example, the plurality of first protrusions 33 may be formed in a wavy stripe shape in plan view.

図1に示されるように、複数の第1凸部33の各々は、根元から先端にかけて先細る形状を有する。具体的には、複数の第1凸部33の各々の断面形状は、第1基板10から第2基板20に向かう方向(つまり、y軸の正方向)に沿って先細りのテーパ形状である。本実施の形態では、第1凸部33のyz断面における断面形状は、配光制御デバイス1の厚み方向に沿って先細る台形であるが、これに限らない。第1凸部33の断面形状は、三角形でもよく、その他の多角形、又は、カーブを含む多角形などでもよい。本実施の形態では、複数の第1凸部33は、高さ(y軸方向における長さ)が互いに等しい。複数の第1凸部33の高さは、例えば2μm〜100μmであるが、これに限らない。   As shown in FIG. 1, each of the plurality of first protrusions 33 has a shape that tapers from the root to the tip. Specifically, the cross-sectional shape of each of the plurality of first protrusions 33 is a tapered shape that tapers in a direction from the first substrate 10 toward the second substrate 20 (that is, the positive direction of the y-axis). In the present embodiment, the cross-sectional shape of the first convex portion 33 in the yz cross section is a trapezoid that tapers along the thickness direction of the light distribution control device 1, but is not limited thereto. The cross-sectional shape of the first convex portion 33 may be a triangle, another polygon, a polygon including a curve, or the like. In the present embodiment, the plurality of first protrusions 33 have the same height (length in the y-axis direction). The height of the plurality of first protrusions 33 is, for example, 2 μm to 100 μm, but is not limited thereto.

あるいは、複数の第1凸部33は、高さが互いに異なる複数の第1凸部を含んでいてもよい。例えば、複数の第1凸部33の並び方向において、隣り合う2つの第1凸部33の高さが異なっていてもよい。複数の第1凸部33の各々の高さは、例えば複数の設定値の中からランダムに選択された値である。   Alternatively, the plurality of first protrusions 33 may include a plurality of first protrusions having different heights. For example, two adjacent first protrusions 33 may have different heights in the direction in which the plurality of first protrusions 33 are arranged. The height of each of the plurality of first protrusions 33 is, for example, a value randomly selected from a plurality of set values.

なお、台形又は三角形には、頂点が丸みを帯びた台形又は三角形も含まれる。また、台形又は三角形には、各辺が完全に直線ではない場合、例えば、各辺の長さの数%程度の変位で僅かに屈曲している場合、又は、微小な凹凸が含まれる場合も含まれる。   Note that a trapezoid or a triangle includes a trapezoid or a triangle having a rounded vertex. In addition, the trapezoid or triangle may include a case where each side is not completely straight, for example, a case where each side is slightly bent with a displacement of about several% of the length of each side, or a case where minute irregularities are included. included.

図2は、本実施の形態に係る配光制御デバイス1が有する複数の凹凸構造層の構成を説明するための断面図である。図2では、説明を分かりやすくするため、断面を表す網掛けを付していない。   FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a configuration of a plurality of uneven structure layers included in the light distribution control device 1 according to the present embodiment. In FIG. 2, hatching representing a cross section is not attached for easy understanding.

また、図2には、配光制御デバイス1に入射する光L及びその入射角θinと、配光制御デバイス1から出射する光L及びその出射角θoutとを示している。光Lの出射角θoutが、3.6°以上80°以下の範囲の光が配光された光(配光)である。また、光Lの出射角θoutが、−43°以上3.6°以下の範囲の光が直射する光(直射光)である。配光及び直射光の詳細については、後で説明する。 FIG. 2 also shows the light L incident on the light distribution control device 1 and its incident angle θ in, and the light L emitted from the light distribution control device 1 and its exit angle θ out . The outgoing angle θ out of the light L is light (light distribution) in which light in the range of 3.6 ° or more and 80 ° or less is distributed. Also, the light L is light (direct light) from which light having an emission angle θ out in a range of −43 ° or more and 3.6 ° or less is directly incident. The details of light distribution and direct light will be described later.

本実施の形態では、図2に示されるように、複数の第1凸部33の各々は、第1面36及び第2面37を有する。第1面36及び第2面37は、z軸方向に交差する面である。第1面36及び第2面37の各々は、y軸方向に対して所定の傾斜角で傾斜する傾斜面である。第1面36及び第2面37の間隔、すなわち、第1凸部33の幅は、第1基板10から第2基板20に向かって漸次小さくなっている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, each of the plurality of first protrusions 33 has a first surface 36 and a second surface 37. The first surface 36 and the second surface 37 are surfaces that intersect in the z-axis direction. Each of the first surface 36 and the second surface 37 is an inclined surface inclined at a predetermined inclination angle with respect to the y-axis direction. The distance between the first surface 36 and the second surface 37, that is, the width of the first protrusion 33 gradually decreases from the first substrate 10 toward the second substrate 20.

第1面36は、例えば、z軸が鉛直方向に一致するように配光制御デバイス1を配置した場合に、第1凸部33を構成する複数の側面のうち、鉛直上方側の側面である。第1面36は、入射光を反射させる反射面である。ここでの、反射は、全反射であり、第1面36は、全反射面として機能する。   The first surface 36 is, for example, a vertically upper side surface among a plurality of side surfaces constituting the first convex portion 33 when the light distribution control device 1 is arranged so that the z-axis coincides with the vertical direction. . The first surface 36 is a reflection surface that reflects incident light. Here, the reflection is total reflection, and the first surface 36 functions as a total reflection surface.

第1面36の傾斜角αupは、図2に示されるように、z軸方向に直交する面36aに対して第1面36がなす角度である。面36aは、例えば、第1面36のy軸方向の正側の端部を通る仮想的な面であって、xy面に平行な面である。第1面36の傾斜角αupは、12°以上20°以下である。複数の第1凸部33の各々の第1面36の傾斜角αupは互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。 As shown in FIG. 2, the inclination angle α up of the first surface 36 is an angle formed by the first surface 36 with respect to a surface 36a orthogonal to the z-axis direction. The surface 36a is, for example, a virtual surface passing through the positive end of the first surface 36 in the y-axis direction, and is a surface parallel to the xy plane. The inclination angle α up of the first surface 36 is 12 ° or more and 20 ° or less. The inclination angles α up of the first surfaces 36 of the plurality of first protrusions 33 may be equal to each other or may be different.

第2面37は、例えば、z軸が鉛直方向に一致するように配光制御デバイス1を配置した場合に、第1凸部33を構成する複数の側面のうち、鉛直下方側の側面である。第2面37は、入射光を屈折させる屈折面である。   The second surface 37 is, for example, a vertically lower side surface among a plurality of side surfaces constituting the first convex portion 33 when the light distribution control device 1 is arranged so that the z-axis coincides with the vertical direction. . The second surface 37 is a refraction surface that refracts incident light.

第2面37の傾斜角αdownは、z軸方向に直交する面37aに対して第2面37がなす角度である。面37aは、例えば、第2面37のy軸方向の正側の端部を通る仮想的な面であって、xy面に平行な面である。第2面37の傾斜角αdownは、8°以上13°以下である。複数の第1凸部33の各々の第2面37の傾斜角αdownは互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。 The inclination angle α down of the second surface 37 is an angle formed by the second surface 37 with respect to a surface 37a orthogonal to the z-axis direction. The surface 37a is, for example, a virtual surface passing through the positive end of the second surface 37 in the y-axis direction, and is a surface parallel to the xy plane. The inclination angle α down of the second surface 37 is not less than 8 ° and not more than 13 °. The inclination angle α down of the second surface 37 of each of the plurality of first protrusions 33 may be equal to or different from each other.

複数の第1凸部33の幅(z軸方向の長さ)は、例えば1μm〜20μmであり、好ましくは10μm以下であるが、これに限らない。また、隣り合う2つの第1凸部33の間隔は、例えば、0μm〜100μmであるが、これに限らない。   The width (the length in the z-axis direction) of the plurality of first protrusions 33 is, for example, 1 μm to 20 μm, and preferably 10 μm or less, but is not limited thereto. In addition, the interval between two adjacent first protrusions 33 is, for example, 0 μm to 100 μm, but is not limited thereto.

基台層35は、第1電極層40と複数の第1凸部33との間に設けられ、複数の第1凸部33を支持する層である。基台層35は、複数の第1凸部33と同じ材料を用いて複数の第1凸部33と一体的に形成されている。複数の第1凸部33及び基台層35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などの光透過性を有する樹脂材料を用いることができる。   The base layer 35 is provided between the first electrode layer 40 and the plurality of first protrusions 33 and is a layer that supports the plurality of first protrusions 33. The base layer 35 is formed integrally with the plurality of first protrusions 33 using the same material as the plurality of first protrusions 33. As a material of the plurality of first protrusions 33 and the base layer 35, for example, a resin material having optical transparency such as an acrylic resin, an epoxy resin, or a silicone resin can be used.

複数の第1凸部33及び基台層35は、例えば、紫外線硬化樹脂材料から形成され、モールド成型又はナノインプリントなどによって形成することができる。複数の第1凸部33は、例えば、緑色光に対する屈折率が1.5のアクリル樹脂を用いて、断面が台形の凹凸構造を、モールド型押しすることによって形成することができる。複数の第1凸部33の成型の際に残膜として残った部分が基台層35に相当する。基台層35の厚さは、例えば均一である。   The plurality of first protrusions 33 and the base layer 35 are formed of, for example, an ultraviolet curable resin material, and can be formed by molding or nanoimprinting. The plurality of first convex portions 33 can be formed by, for example, using an acrylic resin having a refractive index of 1.5 for green light and molding and embossing a concave-convex structure having a trapezoidal cross section. The portion remaining as a residual film during the molding of the plurality of first convex portions 33 corresponds to the base layer 35. The thickness of the base layer 35 is, for example, uniform.

[屈折率可変層]
屈折率可変層32は、複数の第1凸部33の間(すなわち、第1凹部34)を充填するように設けられている。具体的には、屈折率可変層32は、第1電極層40と第2電極層50との間に形成される隙間を埋めるように配置されている。なお、図1に示されるように、第1凸部33の先端部と第2電極層50とが離れている場合、屈折率可変層32は、第1凹部34だけでなく、第1凸部33の先端部と第2電極層50との間の隙間を埋めるように配置される。
[Refractive index variable layer]
The refractive index variable layer 32 is provided so as to fill a space between the plurality of first convex portions 33 (that is, the first concave portions 34). Specifically, the refractive index variable layer 32 is disposed so as to fill a gap formed between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50. As shown in FIG. 1, when the tip of the first protrusion 33 is separated from the second electrode layer 50, the refractive index variable layer 32 includes not only the first recess 34 but also the first protrusion. It is arranged so as to fill the gap between the tip of 33 and the second electrode layer 50.

屈折率可変層32は、第1電極層40及び第2電極層50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32は、電極層間に電圧が与えられることによって可視光帯域での屈折率が調整可能な屈折率調整層として機能する。例えば、制御部(図示せず)によって、第1電極層40と第2電極層50との間には直流電圧が印加される。   The refractive index of the refractive index variable layer 32 changes according to the voltage applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50. Specifically, the refractive index variable layer 32 functions as a refractive index adjustment layer that can adjust the refractive index in the visible light band by applying a voltage between the electrode layers. For example, a DC voltage is applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 by a control unit (not shown).

図1に示されるように、屈折率可変層32は、絶縁性液体38と、絶縁性液体38に含まれるナノ粒子39とを有する。屈折率可変層32は、無数のナノ粒子39が絶縁性液体38に分散されたナノ粒子分散層である。絶縁性液体38は、第1凹凸構造層31と第2電極層50との間に充填されている。   As shown in FIG. 1, the refractive index variable layer 32 has an insulating liquid 38 and nanoparticles 39 included in the insulating liquid 38. The refractive index variable layer 32 is a nanoparticle dispersion layer in which countless nanoparticles 39 are dispersed in an insulating liquid 38. The insulating liquid 38 is filled between the first uneven structure layer 31 and the second electrode layer 50.

絶縁性液体38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39が分散される分散媒となる溶媒である。絶縁性液体38としては、例えば、屈折率(溶媒屈折率)が約1.3〜約1.6の材料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38を用いている。   The insulating liquid 38 is a transparent liquid having an insulating property, and is a solvent serving as a dispersion medium in which the nanoparticles 39 are dispersed as a dispersoid. As the insulating liquid 38, for example, a material having a refractive index (solvent refractive index) of about 1.3 to about 1.6 can be used. In the present embodiment, the insulating liquid 38 having a refractive index of about 1.4 is used.

なお、絶縁性液体38の動粘度は、100mm/s程度であるとよい。また、絶縁性液体38は、低誘電率(例えば、第1凹凸構造層31の誘電率以下)で、非引火性(例えば、引火点が250℃以上の高引火点)及び低揮発性を有してもよい。具体的には、絶縁性液体38は、脂肪族炭化水素、ナフサ、及びその他の石油系溶剤などの炭化水素、低分子量ハロゲン含有ポリマー、又は、これらの混合物などである。一例として、絶縁性液体38は、フッ化炭化水素などのハロゲン化炭化水素である。なお、絶縁性液体38としては、シリコーンオイルなどを用いることもできる。 Note that the kinematic viscosity of the insulating liquid 38 is preferably about 100 mm 2 / s. Further, the insulating liquid 38 has a low dielectric constant (for example, lower than the dielectric constant of the first uneven structure layer 31), a non-flammable (for example, a high flash point whose flash point is 250 ° C. or higher) and a low volatility. May be. Specifically, the insulating liquid 38 is a hydrocarbon such as an aliphatic hydrocarbon, naphtha, and other petroleum-based solvents, a low-molecular-weight halogen-containing polymer, or a mixture thereof. As an example, the insulating liquid 38 is a halogenated hydrocarbon such as a fluorinated hydrocarbon. Note that, as the insulating liquid 38, silicone oil or the like can be used.

ナノ粒子39は、絶縁性液体38に複数分散されている。ナノ粒子39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39の粒径は、λ/4以下であるとよい。ナノ粒子39の粒径をλ/4以下にすることで、ナノ粒子39による光散乱を少なくして、ナノ粒子39と絶縁性液体38との平均的な屈折率を得ることができる。ナノ粒子39の粒径は、小さい程よく、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 the nanoparticles 39 are dispersed in the insulating liquid 38. The nanoparticles 39 are fine particles having a nano-order size. Specifically, assuming that the wavelength of the incident light is λ, the particle size of the nanoparticles 39 is preferably λ / 4 or less. By setting the particle diameter of the nanoparticles 39 to λ / 4 or less, light scattering by the nanoparticles 39 can be reduced, and an average refractive index between the nanoparticles 39 and the insulating liquid 38 can be obtained. The particle size of the nanoparticles 39 is preferably as small as possible, preferably 100 nm or less, and more preferably several nm to several tens nm.

ナノ粒子39は、例えば、高屈折率材料によって構成されている。具体的には、ナノ粒子39の屈折率は、絶縁性液体38の屈折率よりも高い。本実施の形態において、ナノ粒子39の屈折率は、第1凹凸構造層31の屈折率よりも高い。   The nanoparticles 39 are made of, for example, a high refractive index material. Specifically, the refractive index of the nanoparticles 39 is higher than the refractive index of the insulating liquid 38. In the present embodiment, the refractive index of the nanoparticles 39 is higher than the refractive index of the first uneven structure layer 31.

ナノ粒子39としては、例えば、金属酸化物微粒子を用いることができる。また、ナノ粒子39は、透過率が高い材料で構成されていてもよい。本実施の形態では、ナノ粒子39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2.1の透明なジルコニア粒子を用いている。なお、ナノ粒子39は、酸化ジルコニウムに限らず、酸化チタン(TiO:屈折率2.5)などによって構成されていてもよい。 As the nanoparticles 39, for example, metal oxide fine particles can be used. Further, the nanoparticles 39 may be made of a material having a high transmittance. In the present embodiment, as the nanoparticles 39, transparent zirconia particles having a refractive index of 2.1 and made of zirconium oxide (ZrO 2 ) are used. The nanoparticles 39 are not limited to zirconium oxide, but may be made of titanium oxide (TiO 2 : refractive index 2.5).

また、ナノ粒子39は、帯電している荷電粒子である。例えば、ナノ粒子39の表面を修飾することで、ナノ粒子39を正(プラス)又は負(マイナス)に帯電させることができる。本実施の形態において、ナノ粒子39は、正(プラス)に帯電している。   The nanoparticles 39 are charged charged particles. For example, by modifying the surface of the nanoparticles 39, the nanoparticles 39 can be charged positively (plus) or negatively (minus). In the present embodiment, the nanoparticles 39 are positively (plus) charged.

このように構成された屈折率可変層32では、帯電したナノ粒子39が絶縁性液体38の全体に分散されている。本実施の形態では、一例として、ナノ粒子39として屈折率が2.1のジルコニア粒子を用いて、溶媒屈折率が約1.4の絶縁性液体38に分散させたものを屈折率可変層32としている。   In the variable refractive index layer 32 configured as described above, the charged nanoparticles 39 are dispersed throughout the insulating liquid 38. In the present embodiment, as an example, zirconia particles having a refractive index of 2.1 are used as the nanoparticles 39 and dispersed in an insulating liquid 38 having a solvent refractive index of about 1.4. And

また、屈折率可変層32の全体の屈折率(平均屈折率)は、ナノ粒子39が絶縁性液体38内に均一に分散された状態において、第1凹凸構造層31の屈折率と略同一に設定されており、本実施の形態では、約1.5である。なお、屈折率可変層32の全体の屈折率は、絶縁性液体38に分散するナノ粒子39の濃度(量)を調整することによって変えることができる。ナノ粒子39の量は、例えば、第1凹凸構造層31の第1凹部34に埋まる程度である。この場合、絶縁性液体38に対するナノ粒子39の濃度は、約10%〜約30%である。   The refractive index (average refractive index) of the entire refractive index variable layer 32 is substantially the same as the refractive index of the first uneven structure layer 31 in a state where the nanoparticles 39 are uniformly dispersed in the insulating liquid 38. It is set and is about 1.5 in the present embodiment. The overall refractive index of the refractive index variable layer 32 can be changed by adjusting the concentration (amount) of the nanoparticles 39 dispersed in the insulating liquid 38. The amount of the nanoparticles 39 is, for example, such that the nanoparticles 39 are buried in the first concave portions 34 of the first uneven structure layer 31. In this case, the concentration of the nanoparticles 39 with respect to the insulating liquid 38 is about 10% to about 30%.

絶縁性液体38中に分散するナノ粒子39は帯電しているので、第1電極層40及び第2電極層50間に電圧が印加された場合、ナノ粒子39は、ナノ粒子39が帯びた極性とは異なる極性の電極層に引き寄せられるように絶縁性液体38中を泳動し、絶縁性液体38内で偏在する。本実施の形態では、ナノ粒子39は、プラスに帯電しているので、第1電極層40及び第2電極層50のうち負極側の電極層に引き寄せられる。   Since the nanoparticles 39 dispersed in the insulating liquid 38 are charged, when a voltage is applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50, the nanoparticles 39 have the polarity of the nanoparticles 39. Migrates in the insulating liquid 38 so as to be attracted to the electrode layer having a different polarity from that of the insulating liquid 38, and is unevenly distributed in the insulating liquid 38. In the present embodiment, since the nanoparticles 39 are positively charged, the nanoparticles 39 are attracted to the negative electrode layer of the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50.

これにより、屈折率可変層32内のナノ粒子39の粒子分布が変化して屈折率可変層32内にナノ粒子39の濃度分布を持たせることができるので、屈折率可変層32内の屈折率分布が変化する。つまり、屈折率可変層32の屈折率が部分的に変化する。このように、屈折率可変層32は、主に可視光帯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。   Thereby, the particle distribution of the nanoparticles 39 in the variable refractive index layer 32 changes, and the concentration distribution of the nanoparticles 39 can be provided in the variable refractive index layer 32. The distribution changes. That is, the refractive index of the refractive index variable layer 32 partially changes. As described above, the refractive index variable layer 32 mainly functions as a refractive index adjusting layer that can adjust the refractive index for light in the visible light band.

屈折率可変層32は、例えば、第1電極層40及び第1凹凸構造層31が形成された第1基板10と、第2電極層50が形成された第2基板20との各々の端部外周をシール樹脂で封止した状態で、屈折率可変材料を真空注入法で注入することで形成される。あるいは、屈折率可変層32は、第1基板10の第1電極層40及び第1凹凸構造層31上に屈折率可変材料を滴下した後に、第2電極層50が形成された第2基板20を貼り合わせることで形成されてもよい。本実施の形態では、屈折率可変材料は、ナノ粒子39が分散された絶縁性液体38である。ナノ粒子39が分散された絶縁性液体38が第1基板10と第2基板20との間に封止されている。屈折率可変層32の厚さは、例えば1μm〜1000μmであるが、これに限らない。   The refractive index variable layer 32 is formed, for example, at each end of the first substrate 10 on which the first electrode layer 40 and the first uneven structure layer 31 are formed and the second substrate 20 on which the second electrode layer 50 is formed. It is formed by injecting a variable refractive index material by a vacuum injection method in a state where the outer periphery is sealed with a seal resin. Alternatively, the variable refractive index layer 32 is formed by dropping a variable refractive index material on the first electrode layer 40 and the first uneven structure layer 31 of the first substrate 10 and then forming the second substrate 20 on which the second electrode layer 50 is formed. May be formed by bonding together. In the present embodiment, the variable refractive index material is an insulating liquid 38 in which nanoparticles 39 are dispersed. An insulating liquid 38 in which nanoparticles 39 are dispersed is sealed between the first substrate 10 and the second substrate 20. The thickness of the refractive index variable layer 32 is, for example, 1 μm to 1000 μm, but is not limited thereto.

[第1電極層及び第2電極層]
図1に示されるように、第1電極層40及び第2電極層50は、電気的に対となっている。第1電極層40と第2電極層50とは、電気的だけではなく配置的にも対になっており、第1基板10と第2基板20との間に、互いに対向するように配置されている。具体的には、第1電極層40及び第2電極層50は、配光層30を挟むように配置されている。
[First electrode layer and second electrode layer]
As shown in FIG. 1, the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 are electrically paired. The first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 are paired not only electrically but also in arrangement, and are arranged between the first substrate 10 and the second substrate 20 so as to face each other. ing. Specifically, the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 are arranged so as to sandwich the light distribution layer 30.

第1電極層40及び第2電極層50は、透光性を有し、入射した光を透過する。第1電極層40及び第2電極層50は、例えば透明導電層である。透明導電層の材料としては、ITO(Indium Tin Oxide)若しくはIZO(Indium Zinc Oxide)などの透明金属酸化物、銀ナノワイヤ若しくは導電性粒子などの導電体を含有する樹脂からなる導電体含有樹脂、又は、銀薄膜などの金属薄膜などを用いることができる。なお、第1電極層40及び第2電極層50は、これらの単層構造でよく、これらの積層構造(例えば透明金属酸化物と金属薄膜との積層構造)でもよい。本実施の形態では、第1電極層40及び第2電極層50はそれぞれ、厚さ100nmのITOである。   The first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 have a light-transmitting property and transmit incident light. The first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 are, for example, transparent conductive layers. Examples of the material of the transparent conductive layer include a conductive metal-containing resin such as a transparent metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide) or IZO (Indium Zinc Oxide), a resin containing a conductive material such as silver nanowires or conductive particles, or And a metal thin film such as a silver thin film. Note that the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 may have a single-layer structure thereof, or may have a laminated structure thereof (for example, a laminated structure of a transparent metal oxide and a metal thin film). In the present embodiment, each of the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 is ITO having a thickness of 100 nm.

第1電極層40は、第1基板10と第1凹凸構造層31との間に配置されている。具体的には、第1電極層40は、第1基板10の配光層30側の面に形成されている。   The first electrode layer 40 is arranged between the first substrate 10 and the first uneven structure layer 31. Specifically, the first electrode layer 40 is formed on the surface of the first substrate 10 on the light distribution layer 30 side.

一方、第2電極層50は、屈折率可変層32と第2基板20との間に配置されている。具体的には、第2電極層50は、第2基板20の配光層30側の面に形成されている。   On the other hand, the second electrode layer 50 is disposed between the variable refractive index layer 32 and the second substrate 20. Specifically, the second electrode layer 50 is formed on the surface of the second substrate 20 on the light distribution layer 30 side.

第1電極層40及び第2電極層50は、例えば、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。具体的には、第1電極層40及び第2電極層50の各々の端部は、封止部材より外側に引き出されて第1基板10及び第2基板20の各々の上に形成されている。   The first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 are configured such that, for example, electrical connection with an external power supply is possible. Specifically, each end of the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 is drawn out of the sealing member and formed on each of the first substrate 10 and the second substrate 20. .

第1電極層40及び第2電極層50はそれぞれ、例えば、蒸着、スパッタリングなどにより、ITOなどの導電膜を成膜することで形成される。   The first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 are each formed by depositing a conductive film such as ITO by, for example, vapor deposition, sputtering, or the like.

[第2凹凸構造層]
第2凹凸構造層60は、図1に示されるように、複数の第2凸部63と、複数の第2凹部64とを有する。具体的には、第2凹凸構造層60は、マイクロオーダーサイズの複数の第2凸部63によって構成された凹凸構造体である。複数の第2凸部63の間が、複数の第2凹部64である。すなわち、隣り合う2つの第2凸部63の間が、1つの第2凹部64である。図1に示される例では、複数の第2凸部63が根元で連結されて、鋸歯状に形成されている例を示しているが、これに限らない。複数の第2凸部63は根元(第1電極層40側)で個々に分離されていてもよく、第2凹部64の底に平坦面が設けられていてもよい。
[Second uneven structure layer]
As shown in FIG. 1, the second uneven structure layer 60 has a plurality of second protrusions 63 and a plurality of second recesses 64. Specifically, the second concavo-convex structure layer 60 is a concavo-convex structure formed by a plurality of second convex portions 63 having a micro-order size. A plurality of second concave portions 64 are between the plurality of second convex portions 63. That is, a portion between two adjacent second convex portions 63 is one second concave portion 64. Although the example shown in FIG. 1 shows an example in which the plurality of second protrusions 63 are connected at the base and formed in a saw-tooth shape, the present invention is not limited to this. The plurality of second convex portions 63 may be individually separated at the root (on the side of the first electrode layer 40), or a flat surface may be provided at the bottom of the second concave portion 64.

複数の第2凸部63は、第2基板20の主面(第1電極層40が設けられた面とは反対側の面)に、z軸方向に沿って並んで配置された複数の凸部である。本実施の形態では、複数の第2凸部63の並び方向は、複数の第1凸部33の並び方向と同じである。   The plurality of second protrusions 63 are formed on the main surface (the surface opposite to the surface on which the first electrode layer 40 is provided) of the second substrate 20 along the z-axis direction. Department. In the present embodiment, the arrangement direction of the plurality of second protrusions 63 is the same as the arrangement direction of the plurality of first protrusions 33.

本実施の形態では、複数の第2凸部63は、その並び方向に直交する方向に延在する長尺の凸部である。具体的には、複数の第2凸部63は、x軸方向(第2方向)に延びたストライプ状に形成されている。複数の第2凸部63は、x軸方向に沿って直線状に延びている。例えば、複数の第2凸部63の各々は、横倒しに配置された三角柱である。なお、複数の第2凸部63は、x軸方向に沿って蛇行しながら延びていてもよい。例えば、複数の第2凸部63は、平面視において、波線のストライプ状に形成されていてもよい。   In the present embodiment, the plurality of second protrusions 63 are long protrusions extending in a direction orthogonal to the arrangement direction. Specifically, the plurality of second protrusions 63 are formed in a stripe shape extending in the x-axis direction (second direction). The plurality of second convex portions 63 extend linearly along the x-axis direction. For example, each of the plurality of second convex portions 63 is a triangular prism arranged sideways. Note that the plurality of second convex portions 63 may extend while meandering along the x-axis direction. For example, the plurality of second convex portions 63 may be formed in a wavy stripe shape in plan view.

図1に示されるように、複数の第2凸部63の各々は、根元から先端にかけて先細る形状を有する。具体的には、複数の第2凸部63の各々の断面形状は、第2基板20から基材層90に向かう方向(つまり、y軸の正方向)に沿って先細りのテーパ形状である。本実施の形態では、第2凸部63のyz断面における断面形状は、配光制御デバイス1の厚み方向に沿って先細る三角形であるが、これに限らない。第2凸部63の断面形状は、台形でもよく、その他の多角形、又は、カーブを含む多角形などでもよい。   As shown in FIG. 1, each of the plurality of second convex portions 63 has a shape that tapers from the root to the tip. Specifically, the cross-sectional shape of each of the plurality of second convex portions 63 is a tapered shape that tapers along the direction from the second substrate 20 toward the base material layer 90 (that is, the positive direction of the y-axis). In the present embodiment, the cross-sectional shape of the second convex portion 63 in the yz cross-section is a triangle that tapers along the thickness direction of the light distribution control device 1, but is not limited thereto. The cross-sectional shape of the second convex portion 63 may be a trapezoid, another polygon, a polygon including a curve, or the like.

本実施の形態では、複数の第2凸部63の各々の形状及び大きさは、同じである。例えば、複数の第2凸部63は、高さ(y軸方向における長さ)が互いに等しい。複数の第2凸部63の高さHは、例えば、数百μm以下であり、一例として200μmであるが、これに限らない。複数の第2凸部63には、高さが異なる凸部が含まれてもよい。 In the present embodiment, each of the plurality of second convex portions 63 has the same shape and size. For example, the plurality of second protrusions 63 have the same height (length in the y-axis direction). The height Hb of the plurality of second convex portions 63 is, for example, several hundreds μm or less, and is 200 μm as an example, but is not limited thereto. The plurality of second protrusions 63 may include protrusions having different heights.

図2に示されるように、複数の第2凸部63の各々は、第3面66及び第4面67を有する。第3面66及び第4面67は、z軸方向に交差する面である。第3面66及び第4面67の少なくとも一方は、y軸方向に対して所定の傾斜角で傾斜する傾斜面である。第3面66及び第4面67の間隔、すなわち、第2凸部63の幅は、y軸の正方向に向かって漸次小さくなっている。   As shown in FIG. 2, each of the plurality of second protrusions 63 has a third surface 66 and a fourth surface 67. The third surface 66 and the fourth surface 67 are surfaces that intersect in the z-axis direction. At least one of the third surface 66 and the fourth surface 67 is an inclined surface inclined at a predetermined inclination angle with respect to the y-axis direction. The distance between the third surface 66 and the fourth surface 67, that is, the width of the second convex portion 63 gradually decreases in the positive y-axis direction.

第3面66は、例えば、z軸が鉛直方向に一致するように配光制御デバイス1を配置した場合に、第2凸部63を構成する複数の側面のうち、鉛直上方側の側面である。第3面66は、空気層80との界面に相当し、光学デバイス2側から入射する光の一部を全反射させる。第3面66は全反射面として機能する。   The third surface 66 is, for example, a vertically upper side surface among a plurality of side surfaces constituting the second convex portion 63 when the light distribution control device 1 is arranged so that the z-axis coincides with the vertical direction. . The third surface 66 corresponds to an interface with the air layer 80, and totally reflects a part of light incident from the optical device 2 side. The third surface 66 functions as a total reflection surface.

第3面66の傾斜角βは、z軸方向に対して第3面66がなす角度である。図2に示されるように、傾斜角βは、z軸方向に平行な面66aと第3面66とがなす角度である。面66aは、例えば、第3面66のy軸方向の負側の端部を通る仮想的な面であって、xz面に平行な面である。第3面66の傾斜角βは、55°以上80°以下である。複数の第2凸部63の各々の第3面66の傾斜角βは互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。   The inclination angle β of the third surface 66 is an angle formed by the third surface 66 with respect to the z-axis direction. As shown in FIG. 2, the inclination angle β is an angle formed between a surface 66a parallel to the z-axis direction and the third surface 66. The surface 66a is, for example, a virtual surface passing through the negative end of the third surface 66 in the y-axis direction, and is a surface parallel to the xz plane. The inclination angle β of the third surface 66 is 55 ° or more and 80 ° or less. The inclination angles β of the third surfaces 66 of the plurality of second convex portions 63 may be equal to each other or may be different.

第4面67は、例えば、z軸が鉛直方向に一致するように配光制御デバイス1を配置した場合に、第2凸部63を構成する複数の側面のうち、鉛直下方側の側面である。第4面67は、空気層80との界面に相当し、光学デバイス2側から入射する光の第4面67に対する入射角度によっては、その光を全反射させることができる。第4面67は、下方照射光を通過させる面としてだけでなく、全反射面としても機能することができる。   The fourth surface 67 is, for example, a vertically lower side surface among a plurality of side surfaces forming the second convex portion 63 when the light distribution control device 1 is arranged so that the z-axis coincides with the vertical direction. . The fourth surface 67 corresponds to an interface with the air layer 80, and can totally reflect the light incident from the optical device 2 side depending on the incident angle with respect to the fourth surface 67. The fourth surface 67 can function not only as a surface through which the downward irradiation light passes but also as a total reflection surface.

第4面67は、z軸方向に直交している。つまり、第2凸部63の断面形状は、直角三角形状である。なお、第4面67は、z軸方向に対して斜めに傾斜していてもよい。   The fourth surface 67 is orthogonal to the z-axis direction. That is, the cross-sectional shape of the second convex portion 63 is a right triangle. Note that the fourth surface 67 may be inclined with respect to the z-axis direction.

第2凹凸構造層60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などの透明な樹脂材料を用いて形成されている。例えば、第2凹凸構造層60は、紫外線硬化樹脂材料から形成され、モールド成型又はナノインプリントなどによって形成することができる。第2凹凸構造層60は、例えば、緑色光に対する屈折率が1.5のアクリル樹脂を用いて、断面が三角形の凹凸構造をモールド型押しすることによって形成することができる。   The second uneven structure layer 60 is formed using, for example, a transparent resin material such as an acrylic resin, an epoxy resin, or a silicone resin. For example, the second concavo-convex structure layer 60 is formed from an ultraviolet curable resin material, and can be formed by molding or nanoimprinting. The second uneven structure layer 60 can be formed by, for example, using an acrylic resin having a refractive index of 1.5 for green light and mold-pressing an uneven structure having a triangular cross section.

[第3凹凸構造層]
第3凹凸構造層70は、図1に示されるように、複数の第3凸部73と、複数の第3凹部74とを有する。具体的には、第3凹凸構造層70は、マイクロオーダーサイズの複数の第3凸部73によって構成された凹凸構造体である。複数の第3凸部73の間が、複数の第3凹部74である。すなわち、隣り合う2つの第3凸部73の間が、1つの第3凹部74である。図1に示される例では、複数の第3凸部73が根元で連結されて、鋸歯状に形成されている例を示しているが、これに限らない。複数の第3凸部73は根元(基材層90側)で個々に分離されていてもよく、第3凹部74の底に平坦面が設けられていてもよい。本実施の形態では、第3凹凸構造層70は、第2凹凸構造層60を上下左右反転させた形状を有する。
[Third uneven structure layer]
As shown in FIG. 1, the third uneven structure layer 70 has a plurality of third protrusions 73 and a plurality of third recesses 74. Specifically, the third concavo-convex structure layer 70 is a concavo-convex structure formed by a plurality of third convex portions 73 having a micro-order size. A plurality of third concave portions 74 are located between the plurality of third convex portions 73. That is, one third concave portion 74 is located between two adjacent third convex portions 73. In the example shown in FIG. 1, an example is shown in which the plurality of third convex portions 73 are connected at the root and formed in a sawtooth shape, but the present invention is not limited to this. The plurality of third convex portions 73 may be individually separated at the root (the base material layer 90 side), or a flat surface may be provided at the bottom of the third concave portion 74. In the present embodiment, the third uneven structure layer 70 has a shape in which the second uneven structure layer 60 is turned upside down and left and right.

複数の第3凸部73は、基材層90の主面に、z軸方向に沿って並んで配置された複数の凸部である。本実施の形態では、複数の第3凸部73の並び方向は、複数の第1凸部33の並び方向と同じである。   The plurality of third protrusions 73 are a plurality of protrusions arranged on the main surface of the base material layer 90 along the z-axis direction. In the present embodiment, the direction in which the plurality of third protrusions 73 are arranged is the same as the direction in which the plurality of first protrusions 33 are arranged.

本実施の形態では、複数の第3凸部73は、その並び方向に直交する方向に延在する長尺の凸部である。具体的には、複数の第3凸部73は、x軸方向(第2方向)に延びたストライプ状に形成されている。複数の第3凸部73は、x軸方向に沿って直線状に延びている。例えば、複数の第3凸部73の各々は、横倒しに配置された三角柱である。なお、複数の第3凸部73は、x軸方向に沿って蛇行しながら延びていてもよい。例えば、複数の第3凸部73は、平面視において、波線のストライプ状に形成されていてもよい。   In the present embodiment, the plurality of third protrusions 73 are long protrusions extending in a direction orthogonal to the arrangement direction. Specifically, the plurality of third convex portions 73 are formed in a stripe shape extending in the x-axis direction (second direction). The plurality of third convex portions 73 extend linearly along the x-axis direction. For example, each of the plurality of third convex portions 73 is a triangular prism arranged sideways. Note that the plurality of third convex portions 73 may extend while meandering along the x-axis direction. For example, the plurality of third convex portions 73 may be formed in a wavy stripe shape in plan view.

図1に示されるように、複数の第3凸部73の各々は、根元から先端にかけて先細る形状を有する。具体的には、複数の第3凸部73の各々の断面形状は、基材層90から第2基板20に向かう方向(つまり、y軸の負方向)に沿って先細りのテーパ形状である。本実施の形態では、第3凸部73のyz断面における断面形状は、配光制御デバイス1の厚み方向に沿って先細る三角形であるが、これに限らない。第3凸部73の断面形状は、台形でもよく、その他の多角形、又は、カーブを含む多角形などでもよい。   As shown in FIG. 1, each of the plurality of third convex portions 73 has a shape that tapers from the root to the tip. Specifically, the cross-sectional shape of each of the plurality of third convex portions 73 is a tapered shape that tapers along the direction from the base material layer 90 toward the second substrate 20 (that is, the negative direction of the y-axis). In the present embodiment, the cross-sectional shape of the third convex portion 73 in the yz cross section is a triangular shape tapering along the thickness direction of the light distribution control device 1, but is not limited thereto. The cross-sectional shape of the third convex portion 73 may be a trapezoid, another polygon, a polygon including a curve, or the like.

本実施の形態では、複数の第3凸部73の各々の形状及び大きさは、同じである。例えば、複数の第3凸部73は、高さ(y軸方向における長さ)が互いに等しい。複数の第3凸部73の高さHは、例えば、数百μm以下であり、一例として200μmであるが、これに限らない。複数の第3凸部73には、高さが異なる凸部が含まれてもよい。 In the present embodiment, each of the plurality of third convex portions 73 has the same shape and size. For example, the plurality of third convex portions 73 have the same height (length in the y-axis direction). The height H c of the plurality of third protrusions 73, for example, several hundreds μm or less, is a 200μm way of example and not limited thereto. The plurality of third convex portions 73 may include convex portions having different heights.

図2に示されるように、複数の第3凸部73の各々は、第5面76及び第6面77を有する。第5面76及び第6面77は、z軸方向に交差する面である。第5面76及び第6面77の少なくとも一方は、y軸方向に対して所定の傾斜角で傾斜する傾斜面である。第5面76及び第6面77の間隔、すなわち、第3凸部73の幅は、y軸の負方向に向かって漸次小さくなっている。   As shown in FIG. 2, each of the plurality of third protrusions 73 has a fifth surface 76 and a sixth surface 77. The fifth surface 76 and the sixth surface 77 are surfaces that intersect in the z-axis direction. At least one of the fifth surface 76 and the sixth surface 77 is an inclined surface inclined at a predetermined inclination angle with respect to the y-axis direction. The distance between the fifth surface 76 and the sixth surface 77, that is, the width of the third convex portion 73 gradually decreases in the negative y-axis direction.

第5面76は、例えば、z軸が鉛直方向に一致するように配光制御デバイス1を配置した場合に、第3凸部73を構成する複数の側面のうち、鉛直下方側の側面である。第5面76は、空気層80との界面に相当する。   The fifth surface 76 is, for example, a vertically lower side surface among a plurality of side surfaces constituting the third convex portion 73 when the light distribution control device 1 is arranged so that the z-axis coincides with the vertical direction. . The fifth surface 76 corresponds to an interface with the air layer 80.

第5面76の傾斜角γは、z軸方向に対して第5面76がなす角度である。図2に示されるように、傾斜角γは、z軸方向に平行な面76aと第5面76とがなす角度である。面76aは、例えば、第5面76のy軸方向の正側の端部を通る仮想的な面であって、xz面に平行な面である。第5面76の傾斜角γは、55°以上80°以下である。複数の第3凸部73の各々の第5面76の傾斜角γは互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。   The inclination angle γ of the fifth surface 76 is an angle formed by the fifth surface 76 with respect to the z-axis direction. As shown in FIG. 2, the inclination angle γ is an angle formed between a surface 76a parallel to the z-axis direction and the fifth surface 76. The surface 76a is, for example, a virtual surface passing through the positive end in the y-axis direction of the fifth surface 76, and is a surface parallel to the xz plane. The inclination angle γ of the fifth surface 76 is 55 ° or more and 80 ° or less. The inclination angles γ of the fifth surfaces 76 of the plurality of third convex portions 73 may be equal to each other or may be different.

第6面77は、例えば、z軸が鉛直方向に一致するように配光制御デバイス1を配置した場合に、第3凸部73を構成する複数の側面のうち、鉛直下方側の側面である。   The sixth surface 77 is, for example, a vertically lower side surface among a plurality of side surfaces constituting the third convex portion 73 when the light distribution control device 1 is arranged so that the z-axis coincides with the vertical direction. .

第6面77は、z軸方向に直交している。つまり、第3凸部73の断面形状は、直角三角形状である。なお、第6面77は、z軸方向に対して斜めに傾斜していてもよい。   The sixth surface 77 is orthogonal to the z-axis direction. That is, the cross-sectional shape of the third convex portion 73 is a right triangle. Note that the sixth surface 77 may be obliquely inclined with respect to the z-axis direction.

第3凹凸構造層70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などの透明な樹脂材料を用いて形成されている。例えば、第3凹凸構造層70は、紫外線硬化樹脂材料から形成され、モールド成型又はナノインプリントなどによって形成することができる。第3凹凸構造層70は、例えば、緑色光に対する屈折率が1.5のアクリル樹脂を用いて、断面が三角形の凹凸構造をモールド型押しすることによって形成することができる。   The third uneven structure layer 70 is formed using a transparent resin material such as an acrylic resin, an epoxy resin, or a silicone resin. For example, the third concavo-convex structure layer 70 is formed of an ultraviolet curable resin material, and can be formed by molding or nanoimprinting. The third concavo-convex structure layer 70 can be formed by, for example, using an acrylic resin having a refractive index of 1.5 for green light and mold-pressing a concavo-convex structure having a triangular cross section.

[空気層及び第2凸部と第3凸部との位置関係]
本実施の形態に係る光制御フィルム3では、複数の第2凸部63と複数の第3凸部73とが、互いに接触せずに離れて対向して配置されていることにより、空気層80が形成されている。空気層80は、複数の第2凸部63と複数の第3凸部73との間に位置する空気層である。空気層80は、屈折率が実質的に1に等しい。
[Position relationship between air layer and second and third convex portions]
In the light control film 3 according to the present embodiment, the plurality of second protrusions 63 and the plurality of third protrusions 73 are arranged so as not to be in contact with each other but to be opposed to each other. Is formed. The air layer 80 is an air layer located between the plurality of second protrusions 63 and the plurality of third protrusions 73. The air layer 80 has a refractive index substantially equal to one.

図1に示されるように、複数の第2凸部63と複数の第3凸部73とは、z軸方向に沿って1つずつ交互に並んでいる。つまり、複数の第2凸部63の各々の頂部63aは、隣り合う2つの第3凸部73の間、すなわち、第3凹部74の内部に位置している。同様に、複数の第3凸部73の各々の頂部73aは、隣り合う2つの第2凸部63の間、すなわち、第2凹部64の内部に位置している。このように、第2凸部63と第3凹部74とは一対一で対応し、第3凸部73と第2凹部64とは一対一で対応している。   As shown in FIG. 1, the plurality of second protrusions 63 and the plurality of third protrusions 73 are alternately arranged one by one along the z-axis direction. That is, the top 63 a of each of the plurality of second protrusions 63 is located between two adjacent third protrusions 73, that is, inside the third recess 74. Similarly, each top 73 a of the plurality of third protrusions 73 is located between two adjacent second protrusions 63, that is, inside the second recess 64. As described above, the second convex portion 63 and the third concave portion 74 correspond one-to-one, and the third convex portion 73 and the second concave portion 64 correspond one-to-one.

なお、第2凸部63の頂部63aは、第2凸部63の突出方向における先端部に相当する。具体的には、第2凸部63の頂部63aは、y軸の正方向における先端部である。本実施の形態では、第2凸部63の頂部63aは、第3面66と第4面67との交差部に相当する。   Note that the top 63 a of the second convex portion 63 corresponds to a distal end in the projecting direction of the second convex portion 63. Specifically, the top 63a of the second convex portion 63 is a tip in the positive direction of the y-axis. In the present embodiment, the top 63a of the second projection 63 corresponds to the intersection of the third surface 66 and the fourth surface 67.

同様に、第3凸部73の頂部73aは、第3凸部73の突出方向における先端部に相当する。具体的には、第3凸部73の頂部73aは、y軸の負方向における先端部である。本実施の形態では、第3凸部73の頂部73aは、第5面76と第6面77との交差部に相当する。   Similarly, the top portion 73a of the third convex portion 73 corresponds to a tip portion of the third convex portion 73 in the protruding direction. Specifically, the top part 73a of the third convex part 73 is a tip part in the negative direction of the y-axis. In the present embodiment, the top portion 73a of the third convex portion 73 corresponds to an intersection between the fifth surface 76 and the sixth surface 77.

第2凸部63の頂部63aが第3凹部74内に位置し、かつ、第3凸部73の頂部73aが第2凹部64内に位置することにより、図1及び図2に示されるように、空気層80は、断面視形状がジグザグ状になるように設けられている。具体的には、空気層80は、第2凸部63の第3面66と第3凸部73の第5面76との間、及び、第2凸部63の第4面67と第3凸部73の第6面77との間によって挟まれた空間に相当する。本実施の形態では、第3面66と第5面76とは平行であり、かつ、第4面67と第6面77とは平行である。これにより、空気層80は均等な厚みでジグザグ状に設けられている。   Since the top 63a of the second protrusion 63 is located in the third recess 74 and the top 73a of the third protrusion 73 is located in the second recess 64, as shown in FIGS. The air layer 80 is provided such that its cross-sectional shape becomes zigzag. Specifically, the air layer 80 is formed between the third surface 66 of the second protrusion 63 and the fifth surface 76 of the third protrusion 73, and between the fourth surface 67 of the second protrusion 63 and the third surface 67. This corresponds to a space sandwiched between the projection 73 and the sixth surface 77. In the present embodiment, the third surface 66 and the fifth surface 76 are parallel, and the fourth surface 67 and the sixth surface 77 are parallel. Thereby, the air layer 80 is provided in a zigzag shape with a uniform thickness.

このとき、y軸方向における距離であって、第2凸部63の頂部63aと第3凸部73の頂部73aとの間の距離は、図2に示される押し込み距離Dで表される。本実施の形態では、押し込み距離Dは、第2凸部63の高さH及び第3凸部73の高さHの85%以上100%未満である。本実施の形態では、第2凸部63の高さHは、第3凸部73の高さHに等しいが、異なっていてもよい。 At this time, the distance in the y-axis direction between the top 63a of the second projection 63 and the top 73a of the third projection 73 is represented by the pushing distance D shown in FIG. In this embodiment, the pushing distance D is less than 85% to 100% of the height H b and a height H c of the third convex portion 73 of the second projection 63. In this embodiment, the height H b of the second convex portion 63 is equal to the height H c of the third convex portion 73, may be different.

[光学デバイスの動作及び光学状態]
続いて、本実施の形態に係る配光制御デバイス1の光学デバイス2の動作及び光学状態について説明する。
[Operation and optical state of optical device]
Subsequently, an operation and an optical state of the optical device 2 of the light distribution control device 1 according to the present embodiment will be described.

<透明状態(無印加モード)>
図3Aは、本実施の形態に係る配光制御デバイス1の光学デバイス2の無印加モード(透明状態)を説明するための拡大断面図である。また、図3Aには、配光制御デバイス1(光学デバイス2)に対して斜めに入射する光L1〜L3の経路を矢印で示している。光L1〜L3は、太陽光のように互いに平行な入射光である。
<Transparent state (no application mode)>
FIG. 3A is an enlarged cross-sectional view illustrating a non-application mode (transparent state) of optical device 2 of light distribution control device 1 according to the present embodiment. In FIG. 3A, the paths of the light L1 to L3 obliquely incident on the light distribution control device 1 (optical device 2) are indicated by arrows. The lights L1 to L3 are incident lights parallel to each other like sunlight.

図3Aにおいて、第1電極層40及び第2電極層50間には電圧が印加されていない。具体的には、第1電極層40と第2電極層50とは、互いに等電位となっている。この場合、ナノ粒子39は、いずれの電極層にも引き寄せられないので、絶縁性液体38の全体に亘って分散された状態となる。   In FIG. 3A, no voltage is applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50. Specifically, the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 have the same potential. In this case, since the nanoparticles 39 are not attracted to any electrode layer, the nanoparticles 39 are dispersed throughout the insulating liquid 38.

本実施の形態では、ナノ粒子39が絶縁性液体38の全体に分散された状態の屈折率可変層32の屈折率は、上述したように約1.5である。また、第1凹凸構造層31の第1凸部33の屈折率は、約1.5である。つまり、複数の第1凸部33と屈折率可変層32とは、屈折率が同等になる。したがって、配光層30の全体で屈折率が均一になる。   In the present embodiment, the refractive index of the refractive index variable layer 32 in a state where the nanoparticles 39 are dispersed throughout the insulating liquid 38 is about 1.5 as described above. Further, the refractive index of the first convex portion 33 of the first uneven structure layer 31 is about 1.5. That is, the plurality of first convex portions 33 and the refractive index variable layer 32 have the same refractive index. Therefore, the refractive index becomes uniform over the entire light distribution layer 30.

このため、図3Aに示されるように、斜め上方から斜め下方に向けて光L1〜L3が入射した場合、屈折率可変層32と第1凹凸構造層31との界面には屈折率差がないので、光が真っ直ぐに進行する。つまり、yz断面において、光L1〜L3の入射角θinと出射角θoutとは、実質的に同じになる。 For this reason, as shown in FIG. 3A, when light L1 to L3 is incident obliquely downward from obliquely upward, there is no difference in the refractive index at the interface between the variable refractive index layer 32 and the first uneven structure layer 31. So the light travels straight. That is, in the yz section, the incident angle θ in and the output angle θ out of the light L1 to L3 are substantially the same.

このように、配光制御デバイス1の光学デバイス2は、入射した光を実質的にそのまま(進行方向を変えることなく)透過させる透明状態になる。   As described above, the optical device 2 of the light distribution control device 1 is in a transparent state in which the incident light is transmitted substantially as it is (without changing the traveling direction).

なお、光L1〜L3は、実際には、第1基板10に入射するとき、第2基板20から出射するとき、第1基板10と第1電極層40との界面を通過するとき、及び、第2電極層50と第2基板20との界面を通過するとき、などの通過する媒体が変化するときに屈折するが、図3Aには図示していない。後述する図3Bにおいても同様である。   Note that the light L1 to L3 actually enter the first substrate 10, exit from the second substrate 20, pass through the interface between the first substrate 10 and the first electrode layer 40, and The light is refracted when passing through the interface between the second electrode layer 50 and the second substrate 20 or when the passing medium changes, but is not shown in FIG. 3A. The same applies to FIG. 3B described later.

<配光状態(電圧印加モード)>
図3Bは、本実施の形態に係る配光制御デバイス1の光学デバイス2の電圧印加モード(配光状態)を説明するための拡大断面図である。また、図3Bには、配光制御デバイス1に対して斜めに入射する光L1〜L3の経路を太線の矢印で示している。光L1〜L3は、太陽光のように互いに平行な入射光である。ここでは、光L1〜L3は、いずれも第1凸部33の第2面37を通過する光である。
<Light distribution state (voltage application mode)>
FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view for explaining a voltage application mode (light distribution state) of the optical device 2 of the light distribution control device 1 according to the present embodiment. In FIG. 3B, the paths of the light L1 to L3 obliquely incident on the light distribution control device 1 are indicated by thick arrows. The lights L1 to L3 are incident lights parallel to each other like sunlight. Here, each of the lights L1 to L3 is light that passes through the second surface 37 of the first convex portion 33.

図3Bにおいて、第1電極層40及び第2電極層50間に所定の電圧が印加されている。例えば、第1電極層40と第2電極層50とには、数十V程度の電位差の電圧が印加されている。これにより、屈折率可変層32では、帯電したナノ粒子39が、ナノ粒子39が帯びた極性とは異なる極性の電極層に引き寄せられるように絶縁性液体38内を泳動する。つまり、ナノ粒子39は、絶縁性液体38内を電気泳動する。   In FIG. 3B, a predetermined voltage is applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50. For example, a voltage having a potential difference of about several tens of volts is applied to the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50. Thereby, in the refractive index variable layer 32, the charged nanoparticles 39 migrate in the insulating liquid 38 so as to be attracted to the electrode layer having a polarity different from the polarity of the nanoparticles 39. That is, the nanoparticles 39 electrophores within the insulating liquid 38.

図3Bに示される例では、第2電極層50は、第1電極層40よりも高電位になっている。このため、プラスに帯電したナノ粒子39は、低電位側の第1電極層40に向かって泳動し、第1凹凸構造層31の第1凹部34に入り込んで集積していく。   In the example shown in FIG. 3B, the second electrode layer 50 has a higher potential than the first electrode layer 40. Therefore, the positively charged nanoparticles 39 migrate toward the first electrode layer 40 on the low potential side, enter the first concave portions 34 of the first uneven structure layer 31, and accumulate.

このように、ナノ粒子39が屈折率可変層32内の第1凹凸構造層31側に偏在することで、ナノ粒子39の粒子分布が変化し、屈折率可変層32内の屈折率分布が一様ではなくなる。具体的には、図3Bに示すように、屈折率可変層32内でナノ粒子39の濃度分布が形成される。   As described above, since the nanoparticles 39 are unevenly distributed on the first uneven structure layer 31 side in the variable refractive index layer 32, the particle distribution of the nanoparticles 39 changes, and the refractive index distribution in the variable refractive index layer 32 becomes one. It is not like. Specifically, as shown in FIG. 3B, a concentration distribution of the nanoparticles 39 is formed in the refractive index variable layer 32.

例えば、第1電極層40側の領域では、ナノ粒子39の濃度が高くなり、第2電極層50側の領域では、ナノ粒子39の濃度が低くなる。したがって、第1電極層40側の領域と第2電極層50側の領域とには、屈折率差が生じる。   For example, in the region on the first electrode layer 40 side, the concentration of the nanoparticles 39 is high, and in the region on the second electrode layer 50 side, the concentration of the nanoparticles 39 is low. Therefore, there is a difference in refractive index between the region on the first electrode layer 40 side and the region on the second electrode layer 50 side.

本実施の形態では、ナノ粒子39の屈折率が絶縁性液体38の屈折率よりも高い。このため、ナノ粒子39の濃度が高い領域の屈折率は、ナノ粒子39の濃度が低い、すなわち、絶縁性液体38の割合が多い領域の屈折率よりも高くなる。例えば、第1電極層40側の領域の屈折率は、ナノ粒子39の濃度に応じて約1.5より大きい値〜約1.8になる。第2電極層50側の領域の屈折率は、ナノ粒子39の濃度に応じて約1.4〜約1.5より小さい値になる。   In the present embodiment, the refractive index of the nanoparticles 39 is higher than the refractive index of the insulating liquid 38. For this reason, the refractive index of the region where the concentration of the nanoparticles 39 is high is higher than the refractive index of the region where the concentration of the nanoparticles 39 is low, that is, the ratio of the insulating liquid 38 is high. For example, the refractive index in the region on the first electrode layer 40 side is a value larger than about 1.5 to about 1.8 depending on the concentration of the nanoparticles 39. The refractive index in the region on the second electrode layer 50 side becomes a value of about 1.4 to less than about 1.5 depending on the concentration of the nanoparticles 39.

複数の第1凸部33の屈折率が約1.5であるので、第1電極層40と第2電極層50との間に電圧が印加されている場合、第1凸部33と第1凹部34内の領域との間には、屈折率差が生じる。このため、図3Bに示すように、斜め方向から光L1〜L3が入射した場合、入射した光L1〜L3は、第1凸部33の第2面37で屈折する。第2面37で屈折した光L3は、第1面36で全反射されて、出射角θ3outで第2基板20から出射される。図3Bに示されるように、第1面36による全反射によって、光L3は、斜め上方に向けて第2基板20から出射される。すなわち、光L3は、配光された光として出射される。 Since the refractive index of the plurality of first protrusions 33 is about 1.5, when a voltage is applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50, the first protrusions 33 and the first There is a difference in the refractive index between the region in the concave portion 34 and the region in the concave portion 34. For this reason, as shown in FIG. 3B, when the lights L1 to L3 enter from oblique directions, the incident lights L1 to L3 are refracted by the second surface 37 of the first convex portion 33. The light L3 refracted by the second surface 37 is totally reflected by the first surface 36 and is emitted from the second substrate 20 at an emission angle θ3 out . As shown in FIG. 3B, the light L3 is emitted from the second substrate 20 obliquely upward by the total reflection by the first surface 36. That is, the light L3 is emitted as distributed light.

なお、第2面37で屈折した光L1及びL2は、第1面36に入射しないので、そのまま第2基板20から出射される。このときの出射角θ1out及びθ2outは、光L1及びL2の第1基板10に対する入射角θinとは異なっている。 Note that the lights L1 and L2 refracted by the second surface 37 do not enter the first surface 36, and thus are emitted from the second substrate 20 as they are. Emission angle .theta.1 out and .theta.2 out at this time is different from the incident angle theta in respect to the first substrate 10 of the light L1 and L2.

このように、第1電極層40と第2電極層50との間に所定の電圧が印加された場合に、複数の第1凸部33の各々と屈折率可変層32との界面に屈折率差が発生し、配光層30に入射する光の少なくとも一部の進行方向が曲げられる。つまり、配光制御デバイス1の光学デバイス2は、入射した光の少なくとも一部を、その進行方向を曲げて透過させる配光状態になる。   As described above, when a predetermined voltage is applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50, the refractive index is formed at the interface between each of the plurality of first protrusions 33 and the refractive index variable layer 32. A difference occurs, and the traveling direction of at least a part of the light incident on the light distribution layer 30 is bent. That is, the optical device 2 of the light distribution control device 1 enters a light distribution state in which at least a part of the incident light is transmitted while bending the traveling direction thereof.

また、印加する電圧の大きさによってナノ粒子39の凝集の程度を変化させることができる。ナノ粒子39の凝集の程度によって屈折率可変層32の屈折率が変化する。このため、第1凸部33の第1面36及び第2面37(界面)における屈折率の差を変化させることで、配光方向を変化させることも可能である。   In addition, the degree of aggregation of the nanoparticles 39 can be changed according to the magnitude of the applied voltage. The refractive index of the refractive index variable layer 32 changes according to the degree of aggregation of the nanoparticles 39. Therefore, the light distribution direction can be changed by changing the difference in the refractive index between the first surface 36 and the second surface 37 (interface) of the first convex portion 33.

[光制御フィルムの特性]
本実施の形態では、上述した動作を行う光学デバイス2の光出射側、すなわち、第2基板20の主面に光制御フィルム3が設けられている。光制御フィルム3が設けられていることで、配光率及び直射率が向上する。以下では、図4を用いて、その原理を模式的に説明する。
[Characteristics of light control film]
In the present embodiment, the light control film 3 is provided on the light emission side of the optical device 2 performing the above-described operation, that is, on the main surface of the second substrate 20. By providing the light control film 3, the light distribution rate and the direct light rate are improved. Hereinafter, the principle will be schematically described with reference to FIG.

図4は、電圧印加モードにおいて、本実施の形態に係る配光制御デバイス1を通過する光の経路を示す断面図である。図4には、配光制御デバイス1に対して斜めに入射する光L1〜L3の経路を矢印で示している。光L1〜L3は、太陽光のように互いに平行な入射光である。ここでは、光L1〜L3は、いずれも第1凸部33の第2面37を通過する光であり、図3Bに示される光L1〜L3と同じ角度及び同じ位置に入射する光である。   FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a path of light passing through the light distribution control device 1 according to the present embodiment in the voltage application mode. In FIG. 4, the paths of the light L1 to L3 obliquely incident on the light distribution control device 1 are indicated by arrows. The lights L1 to L3 are incident lights parallel to each other like sunlight. Here, all of the lights L1 to L3 are lights that pass through the second surface 37 of the first convex portion 33, and are lights that enter the same angles and the same positions as the lights L1 to L3 illustrated in FIG. 3B.

図4に示されるように、光L1は、第1凸部33の第2面37で屈折した後、第2凹凸構造層60の第2凸部63の第3面66に入射する。第3面66は、空気層80との界面であるので、第3面66に入射した光L1は、第3面66によって全反射される。第3面66で全反射された光L1は、第4面67で屈折されて空気層80を通過した後、第3凹凸構造層70の第6面77で再び屈折される。第6面77で屈折された光L1は、基材層90から出射される。   As shown in FIG. 4, the light L <b> 1 is refracted on the second surface 37 of the first protrusion 33 and then enters the third surface 66 of the second protrusion 63 of the second uneven structure layer 60. Since the third surface 66 is an interface with the air layer 80, the light L1 incident on the third surface 66 is totally reflected by the third surface 66. The light L1 totally reflected by the third surface 66 is refracted by the fourth surface 67, passes through the air layer 80, and is refracted again by the sixth surface 77 of the third uneven structure layer 70. The light L1 refracted by the sixth surface 77 is emitted from the base material layer 90.

このとき、光L1の出射角θ1outは、図3Bに示される光L1の出射角θ1outよりも大きくなる。言い換えると、光L1は、光制御フィルム3がない場合よりも下側に向かう光として出射される。光制御フィルム3は、図2に示される直射光の範囲(−43°〜3.6°)から外れて、より下方に出射される下方照射光として出射される。 At this time, the emission angle θ1 out of the light L1 is larger than the emission angle θ1 out of the light L1 shown in FIG. 3B. In other words, the light L <b> 1 is emitted as light traveling downward from a case where the light control film 3 is not provided. The light control film 3 is emitted as downward irradiation light which is out of the range (-43 ° to 3.6 °) of the direct light shown in FIG.

このように、光制御フィルム3が設けられていることにより、光制御フィルム3が設けられていない場合には直射光として出射されていた光L1は、下方照射光として、すなわち、直射光ではない光として出射される。これにより、本実施の形態に係る配光制御デバイス1は、光制御フィルム3を備えることにより、直射光を減らすことができる。   As described above, since the light control film 3 is provided, the light L1 emitted as the direct light when the light control film 3 is not provided is the downward irradiation light, that is, the light L1 is not the direct light. It is emitted as light. Thereby, the light distribution control device 1 according to the present embodiment can reduce direct light by including the light control film 3.

また、図4に示されるように、光L2は、第1凸部33の第2面37で屈折した後、第2凹凸構造層60の第2凸部63の第4面67に入射する。このとき、光L2は、第3面66で全反射された光L1よりも浅い角度(大きな入射角)で第4面67に入射する。このため、光L2は、第4面67で全反射される。第4面67で全反射された光L2は、第3面66で屈折されて空気層80を通過した後、第3凹凸構造層70の第5面76で再び屈折される。第5面76で屈折された光L2は、基材層90から出射される。   Further, as shown in FIG. 4, the light L <b> 2 is refracted by the second surface 37 of the first convex portion 33, and then enters the fourth surface 67 of the second convex portion 63 of the second uneven structure layer 60. At this time, the light L2 is incident on the fourth surface 67 at a smaller angle (larger incident angle) than the light L1 totally reflected by the third surface 66. Therefore, the light L2 is totally reflected by the fourth surface 67. The light L2 totally reflected by the fourth surface 67 is refracted by the third surface 66, passes through the air layer 80, and is refracted again by the fifth surface 76 of the third uneven structure layer 70. The light L2 refracted by the fifth surface 76 is emitted from the base material layer 90.

このとき、光L2は、図3Bに示される光L2とは異なり、斜め上方に向けて出射される。具体的には、光L2の出射角θ2outは、図2に示される配光の範囲(3.6°〜80°)に含まれる。すなわち、光L2は、配光された光として出射される。 At this time, unlike the light L2 shown in FIG. 3B, the light L2 is emitted obliquely upward. Specifically, the emission angle θ2 out of the light L2 is included in the light distribution range (3.6 ° to 80 °) illustrated in FIG. That is, the light L2 is emitted as distributed light.

このように、光制御フィルム3が設けられていることにより、光制御フィルム3が設けられていない場合には直射光として出射されていた光L2は、配光された光として出射される。これにより、本実施の形態に係る配光制御デバイス1は、光制御フィルム3を備えることにより、直射光を減らし、配光された光を増やすことができる。   As described above, since the light control film 3 is provided, the light L2 emitted as direct light when the light control film 3 is not provided is emitted as distributed light. Accordingly, the light distribution control device 1 according to the present embodiment can reduce the direct light and increase the distributed light by including the light control film 3.

なお、図4に示される光L3は、図3Bと同様に、光制御フィルム3が設けられていない場合においても配光される光である。光L3は、第2凹凸構造層60の第2凸部63の第3面66で屈折された後、空気層80を通過し、第3凹凸構造層70の第3凸部73の第5面76で屈折された後、基材層90から出射される。   Note that the light L3 shown in FIG. 4 is light distributed even when the light control film 3 is not provided, as in FIG. 3B. The light L3 is refracted by the third surface 66 of the second convex portion 63 of the second uneven structure layer 60, passes through the air layer 80, and passes through the fifth surface of the third convex portion 73 of the third uneven structure layer 70. After being refracted at 76, the light is emitted from the base material layer 90.

本実施の形態では、第3面66と第5面76とが平行であるので、第3面66で屈折される前の光L3と、第5面76で屈折された後の光L3とは平行になる。つまり、光制御フィルム3が設けられていない場合に配光される光である光L3は、光制御フィルム3が設けられたとしても、その出射角は実質的に同じになる。したがって、光制御フィルム3が設けられたとして、配光制御デバイス1の配光特性の変化が抑制され、配光される光を増やすことができる。   In the present embodiment, since the third surface 66 and the fifth surface 76 are parallel, the light L3 before being refracted by the third surface 66 and the light L3 after being refracted by the fifth surface 76 are different. Be parallel. That is, even if the light control film 3 is provided, the light L3 which is the light distributed when the light control film 3 is not provided has substantially the same emission angle. Therefore, assuming that the light control film 3 is provided, a change in the light distribution characteristics of the light distribution control device 1 is suppressed, and the light to be distributed can be increased.

以上のように、本実施の形態に係る配光制御デバイス1は、光制御フィルム3を備えることで、光学デバイス2の場合よりも配光率を高くし、かつ、直射率を低くすることができる。   As described above, the light distribution control device 1 according to the present embodiment includes the light control film 3 so that the light distribution rate is higher than that of the optical device 2 and the direct light rate is lower. it can.

[光制御フィルムの形状と配光率及び直射率との関係]
以下では、上述したように、配光率を高め、かつ、直射率を低減することができる光制御フィルム3の形状の詳細について、説明する。
[Relationship between shape of light control film and light distribution rate and direct light rate]
Hereinafter, as described above, the details of the shape of the light control film 3 that can increase the light distribution rate and reduce the direct light rate will be described.

まず、比較例として、配光制御デバイス1が光制御フィルム3を備えない場合、すなわち、光学デバイス2のみの配光率及び直射率の、第1凸部33の形状に対する依存性を、図5及び図6を用いて説明する。   First, as a comparative example, the case where the light distribution control device 1 does not include the light control film 3, that is, the dependence of the light distribution rate and direct light rate of only the optical device 2 on the shape of the first convex portion 33 is shown in FIG. This will be described with reference to FIG.

図5は、本実施の形態に係る光学デバイス2の第1凸部33の傾斜角αup及びαdownの組み合わせと配光率との関係を示す図である。図6は、本実施の形態に係る光学デバイス2の第1凸部33の傾斜角αup及びαdownの組み合わせと直射率との関係を示す図である。図5及び図6ではそれぞれ、横軸が傾斜角αupを表し、縦軸は配光率又は直射率を表している。 FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a combination of the inclination angles α up and α down of the first convex portion 33 of the optical device 2 according to the present embodiment and the light distribution rate. FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a combination of the inclination angles α up and α down of the first convex portion 33 of the optical device 2 according to the present embodiment and the direct incidence. 5 and 6, the horizontal axis represents the inclination angle α up , and the vertical axis represents the light distribution rate or direct light rate.

本実施の形態において、配光率は、全ての入射光の強度に対する配光の強度の割合を示している。配光とは、図2に示されるように、配光制御デバイス1から出射される光のうち、出射角θoutが3.6°以上80°以下の範囲に入る光である。配光の出射角θoutの範囲は、床面からの高さが1.5m以上2.7m以下の範囲内に配光制御デバイス1が設けられている場合を想定して定められている。なお、後述する直射率の範囲ついても同様である。 In the present embodiment, the light distribution ratio indicates the ratio of the light distribution intensity to the intensity of all incident light. The light distribution is, as shown in FIG. 2, light having an emission angle θ out in a range of 3.6 ° or more and 80 ° or less among the lights emitted from the light distribution control device 1. The range of the light distribution emission angle θ out is determined on the assumption that the light distribution control device 1 is provided within a range of a height from the floor surface of 1.5 m or more and 2.7 m or less. Note that the same applies to the range of the direct irradiation rate described later.

具体的には、配光の範囲の下限値である3.6°は、配光制御デバイス1から1.6m離れた地点に立つ人であって、視線の高さが1.6mである人の目に、配光制御デバイス1の下端(すなわち、床面からの高さが1.5mの位置)で配光された光が入射するときと入射しないときとの境界に相当する値である。具体的には、下限値は、tan−1{(1.6−1.5)/1.6}で求められる。 Specifically, 3.6 ° which is the lower limit of the light distribution range is a person who stands at a point 1.6 m away from the light distribution control device 1 and has a line-of-sight height of 1.6 m. The value corresponds to the boundary between when light distributed at the lower end of the light distribution control device 1 (that is, at a position at a height of 1.5 m from the floor surface) and when light is not incident. . Specifically, the lower limit is determined by tan -1 {(1.6-1.5) /1.6}.

また、直射率は、全ての入射光の強度に対する直射光の強度の割合を示している。直射光とは、図2に示されるように、配光制御デバイス1から出射される光のうち、出射角θoutが−43°以上3.6°以下の範囲に入る光である。ここで、出射角が負の数であることは、光の出射方向が水平面に対して下方側であることを意味する。 The direct light ratio indicates the ratio of the intensity of direct light to the intensity of all incident light. The direct light is, as shown in FIG. 2, light emitted from the light distribution control device 1 and having an emission angle θ out in a range from −43 ° to 3.6 °. Here, that the emission angle is a negative number means that the light emission direction is below the horizontal plane.

直射光の範囲の下限値である−43°は、配光制御デバイス1から1.6m離れた地点に座る人であって、視線の高さが1.2mである人の目に、配光制御デバイス1の上端(すなわち、床面からの高さが2.7mの位置)で配光されずに直射する光が入射するときと入射しないときとの境界に相当する値である。具体的には、下限値は、tan−1{(2.7−1.2)/1.6}で求められる。 The lower limit of -43 ° of the range of the direct light is a light distribution to the eyes of a person sitting at a point 1.6 m away from the light distribution control device 1 and having a line-of-sight height of 1.2 m. This is a value corresponding to the boundary between when light that is not distributed at the upper end of the control device 1 (that is, at a height of 2.7 m from the floor surface) and is directly incident is not incident. Specifically, the lower limit is determined by tan -1 {(2.7-1.2) /1.6}.

図5に示されるように、配光率は、傾斜角αdownが8°、12°、16°及び20°の場合は、傾斜角αupが16°のときに最大になる。また、配光率は、傾斜角αdownが24°の場合は、傾斜角αupが12°のときに最大になる。特に、配光率は、傾斜角αupが16°で、かつ、傾斜角αdownが8°又は12°の場合に、約53%で最大になっている。 As shown in FIG. 5, when the inclination angles α down are 8 °, 12 °, 16 °, and 20 °, the light distribution ratio becomes maximum when the inclination angle α up is 16 °. When the inclination angle α down is 24 °, the light distribution ratio becomes maximum when the inclination angle α up is 12 °. In particular, when the inclination angle α up is 16 ° and the inclination angle α down is 8 ° or 12 °, the light distribution rate is maximized at about 53%.

一方で、図6に示されるように、直射率は、傾斜角αdownが8°、12°、16°及び20°の場合は、傾斜角αupが12°のときに最小になる。また、直射率は、傾斜角αdownが24°の場合は、傾斜角αupが8°のときに最小になる。特に、直射率は、傾斜角αupが12°で、かつ、傾斜角αdownが12°の場合に、14%で最小になっている。一方で、配光率が最大になる組み合わせである、傾斜角αupが16°で、かつ、傾斜角αdownが8°又は12°の場合、直射率は、23%又は17%になっている。 On the other hand, as shown in FIG. 6, when the inclination angles α down are 8 °, 12 °, 16 °, and 20 °, the directivity is minimized when the inclination angle α up is 12 °. In addition, when the inclination angle α down is 24 °, the direct incidence becomes minimum when the inclination angle α up is 8 °. In particular, when the inclination angle α up is 12 ° and the inclination angle α down is 12 °, the direct incidence is minimum at 14%. On the other hand, when the inclination angle α up is 16 ° and the inclination angle α down is 8 ° or 12 °, which is the combination that maximizes the light distribution rate, the direct sunlight rate becomes 23% or 17%. I have.

必要以上の眩しさを抑えるという観点から、傾斜角αupが12°であり、かつ、傾斜角αdownが12°である場合が、配光率が48%となり、かつ、直射率が14%となって最適な傾斜角の組み合わせとなる。本実施の形態では、光学デバイス2に光制御フィルム3を積層することで、配光率を高め、かつ、直射率を低減する。具体的には、配光制御デバイス1は、配光率が48%より高くなり、かつ、直射率が14%より低くなる。例えば、配光制御デバイス1の配光率は54%であり、かつ、直射率は7%である。なお、配光制御デバイス1の配光率は54%より高くなってもよく、直射率は7%より低くなってもよい。 From the viewpoint of suppressing unnecessarily glare, when the inclination angle α up is 12 ° and the inclination angle α down is 12 °, the light distribution rate is 48% and the direct light rate is 14%. Thus, an optimum combination of the inclination angles is obtained. In the present embodiment, by laminating the light control film 3 on the optical device 2, the light distribution rate is increased and the direct light rate is reduced. Specifically, the light distribution control device 1 has a light distribution rate higher than 48% and a direct light rate lower than 14%. For example, the light distribution rate of the light distribution control device 1 is 54%, and the direct light rate is 7%. Note that the light distribution rate of the light distribution control device 1 may be higher than 54%, and the direct light rate may be lower than 7%.

このため、光学デバイス2の第1凹凸構造層31の第1凸部33の傾斜角αup及びαdown、並びに、光制御フィルム3の第2凹凸構造層60の第2凸部63の傾斜角β、第3凹凸構造層70の第3凸部73の傾斜角γ、第2凸部63及び第3凸部73の頂部間距離Dの適切な範囲を、以下のシミュレーション結果に基づいて定めた。具体的には、αup、αdown、β、γ及びDを、配光制御デバイス1の配光率が48%以下にならない範囲で、直射率が低くなるように定めた。 For this reason, the inclination angles α up and α down of the first projections 33 of the first uneven structure layer 31 of the optical device 2 and the inclination angles of the second projections 63 of the second uneven structure layer 60 of the light control film 3. Appropriate ranges of β, the inclination angle γ of the third convex portion 73 of the third concave-convex structure layer 70, and the distance D between the tops of the second convex portion 63 and the third convex portion 73 were determined based on the following simulation results. . Specifically, α up , α down , β, γ, and D are determined so that the direct light rate is reduced within a range in which the light distribution rate of the light distribution control device 1 does not become 48% or less.

まず、図7〜図10を用いて、配光率を高める条件について説明する。   First, conditions for increasing the light distribution ratio will be described with reference to FIGS.

図7は、本実施の形態に係る配光制御デバイス1の第1凸部33の傾斜角αupと配光率との関係を示す図である。図7では、傾斜角αupが8°、12°、16°、20°及び24°の場合の配光制御デバイス1の配光率を示している。また、破線は、図5で示したように、光制御フィルム3が設けられていない光学デバイス2単独の最適な配光率である48%を示している。破線については、図8〜図10においても同様である。また、図7に示す配光率は、傾斜角αup以外のパラメータ(具体的には、傾斜角αdown、β及びγ、並びに、押し込み距離D)を変化させたときの平均値である。 FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between the light distribution rate and the inclination angle α up of the first convex portion 33 of the light distribution control device 1 according to the present embodiment. FIG. 7 shows the light distribution rates of the light distribution control device 1 when the inclination angles α up are 8 °, 12 °, 16 °, 20 °, and 24 °. In addition, the dashed line indicates 48%, which is the optimum light distribution rate of the optical device 2 alone without the light control film 3, as shown in FIG. The same applies to the broken lines in FIGS. The light distribution ratio shown in FIG. 7 is an average value when parameters other than the inclination angle α up (specifically, the inclination angles α down , β and γ, and the pushing distance D) are changed.

図7に示されるように、傾斜角αupが12°以上20°以下の範囲で、配光率が48%より高くなっている。つまり、傾斜角αupが12°以上20°以下の範囲である場合には、光制御フィルム3を設けることで、配光率が向上していることが分かる。 As shown in FIG. 7, the light distribution ratio is higher than 48% when the inclination angle α up is in the range from 12 ° to 20 °. That is, when the inclination angle α up is in the range of 12 ° or more and 20 ° or less, it is understood that the light distribution ratio is improved by providing the light control film 3.

図8は、本実施の形態に係る配光制御デバイス1の第1凸部33の傾斜角αdownと配光率との関係を示す図である。図8では、傾斜角αdownが8°、12°、16°、20°及び24°の場合の配光制御デバイス1の配光率を示している。また、図8に示す配光率は、傾斜角αdown以外のパラメータ(具体的には、傾斜角αup、β及びγ、並びに、押し込み距離D)を変化させたときの平均値である。 FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the inclination angle α down of the first convex portion 33 of the light distribution control device 1 according to the present embodiment and the light distribution rate. FIG. 8 shows the light distribution rates of the light distribution control device 1 when the inclination angles α down are 8, 12, 16, 20, and 24 degrees. The light distribution rate shown in FIG. 8 is an average value when parameters other than the inclination angle α down (specifically, the inclination angles α up , β and γ, and the pushing distance D) are changed.

図8に示されるように、傾斜角αdownが13°以下の範囲で、配光率が48%より高くなっている。つまり、傾斜角αdownが13°以下の範囲である場合には、光制御フィルム3を設けることで、配光率が向上していることが分かる。 As shown in FIG. 8, the light distribution rate is higher than 48% in a range where the inclination angle α down is 13 ° or less. That is, when the inclination angle α down is in the range of 13 ° or less, it can be seen that the light distribution rate is improved by providing the light control film 3.

図9は、本実施の形態に係る配光制御デバイス1の第2凸部63の傾斜角β及び第3凸部73の傾斜角γと配光率との関係を示す図である。傾斜角βと傾斜角γとを同じ値とした。図9では、傾斜角β及びγが10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°及び80°の場合の配光制御デバイス1の配光率を示している。図9に示す配光率は、傾斜角β及びγ以外のパラメータ(具体的には、傾斜角αup及びαdown、並びに、押し込み距離D)を変化させたときの平均値である。 FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between the light distribution rate and the inclination angle β of the second convex portion 63 and the inclination angle γ of the third convex portion 73 of the light distribution control device 1 according to the present embodiment. The inclination angle β and the inclination angle γ have the same value. FIG. 9 shows the light distribution ratio of the light distribution control device 1 when the inclination angles β and γ are 10 °, 20 °, 30 °, 40 °, 50 °, 60 °, 70 °, and 80 °. The light distribution rate shown in FIG. 9 is an average value when parameters other than the inclination angles β and γ (specifically, the inclination angles α up and α down and the pushing distance D) are changed.

図9に示されるように、傾斜角β及びγが45°以上80°以下の範囲で、配光率が48%より高くなっている。つまり、傾斜角β及びγが45°以上80°以下の範囲である場合には、光制御フィルム3を設けることで、配光率が向上していることが分かる。   As shown in FIG. 9, the light distribution ratio is higher than 48% when the inclination angles β and γ are in the range of 45 ° to 80 °. That is, when the inclination angles β and γ are in the range of 45 ° or more and 80 ° or less, it is understood that the light distribution ratio is improved by providing the light control film 3.

図10は、本実施の形態に係る配光制御デバイス1の第2凸部63と第3凸部73との頂部間の距離、すなわち、押し込み距離Dと配光率との関係を示す図である。図10では、押し込み距離Dが110μm、130μm、150μm、170μm及び190μmの場合の配光制御デバイス1の配光率を示している。図10に示す配光率は、押し込み距離D以外のパラメータ(具体的には、傾斜角αup、αdown、β及びγ)を変化させたときの平均値である。このとき、第2凸部63の高さH及び第3凸部73の高さHは、200μmである。 FIG. 10 is a diagram showing the distance between the tops of the second convex portion 63 and the third convex portion 73 of the light distribution control device 1 according to the present embodiment, that is, the relationship between the pushing distance D and the light distribution rate. is there. FIG. 10 shows the light distribution ratio of the light distribution control device 1 when the pushing distance D is 110 μm, 130 μm, 150 μm, 170 μm, and 190 μm. The light distribution ratio shown in FIG. 10 is an average value when parameters other than the pushing distance D (specifically, the inclination angles α up , α down , β and γ) are changed. In this case, the height H b and a height H c of the third convex portion 73 of the second convex portion 63 is 200 [mu] m.

図10に示されるように、押し込み距離Dが170μm以上の範囲で、配光率が48%より高くなっている。つまり、高さH及びHに対する押し込み距離Dの割合が85%以上の範囲で、配光率が48%より高くなっている。すなわち、高さH及びHに対する押し込み距離Dの割合が85%以上になる光制御フィルム3を設けることで、配光率が向上していることが分かる。 As shown in FIG. 10, the light distribution ratio is higher than 48% when the indentation distance D is 170 μm or more. That is, in the range ratio is more than 85% of the pushing distance D to the height H b and H c, Haihikariritsu is higher than 48%. That is, the ratio of the pushing distance D to the height H b and H c is by providing the light control film 3 to be 85% or more, it can be seen that Haihikariritsu is improved.

以上のように、配光率を48%より高くするための条件は、第1凸部33の傾斜角αupが12°以上20°以下であり、傾斜角αdownが8°以上13°以下であり、第2凸部63の傾斜角β及び第3凸部73の傾斜角γが45°以上80°以下であり、第2凸部63の高さH及び第3凸部73の高さHに対する押し込み距離Dの割合が85%以上100%未満である。以下では、当該条件を満たした状態で、直射率を低下させる条件について、図11〜図14を用いて説明する。 As described above, the conditions for increasing the light distribution ratio to more than 48% are as follows: the inclination angle α up of the first convex portion 33 is 12 ° or more and 20 ° or less, and the inclination angle α down is 8 ° or more and 13 ° or less. And the inclination angle β of the second projection 63 and the inclination angle γ of the third projection 73 are 45 ° to 80 °, and the height Hb of the second projection 63 and the height of the third projection 73 are proportion of pushing distance D is less than 100% to 85% for the H c. Hereinafter, a condition for reducing the direct-radiation rate in a state where the condition is satisfied will be described with reference to FIGS. 11 to 14.

図11は、本実施の形態に係る配光制御デバイス1の第1凸部33の傾斜角αupと直射率との関係を示す図である。図11では、傾斜角αupが8°、12°、16°、20°及び24°の場合の配光制御デバイス1の配光率を示している。また、破線は、図6で示したように、光制御フィルム3が設けられていない光学デバイス2単独の最適な直射率である14%を示している。破線については、図11〜図14においても同様である。また、図11に示す直射率は、傾斜角αup以外のパラメータ(具体的には、傾斜角αdown、β及びγ、並びに、押し込み距離D)を変化させたときの平均値である。 FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between the inclination angle α up of the first convex portion 33 of the light distribution control device 1 according to the present embodiment and the direct-light rate. FIG. 11 shows the light distribution rates of the light distribution control device 1 when the inclination angles α up are 8, 12, 16, 20, and 24 degrees. Further, the broken line indicates 14% which is the optimum direct light rate of the optical device 2 alone without the light control film 3 as shown in FIG. The broken line is the same in FIGS. 11 to 14. Further, the direct irradiance shown in FIG. 11 is an average value when parameters other than the inclination angle α up (specifically, the inclination angles α down , β and γ, and the pushing distance D) are changed.

図11に示されるように、傾斜角αupの値によらず、直射率が14%より低くなることはなかった。具体的には、傾斜角αupが8°、12°、16°及び20°の場合、直射率は、16%〜17%の範囲に含まれ、ほぼ一定である。傾斜角αupが24°の場合、直射率は20%となった。 As shown in FIG. 11, regardless of the value of the inclination angle α up , the direct incidence did not fall below 14%. Specifically, when the inclination angle α up is 8 °, 12 °, 16 °, and 20 °, the direct irradiance is included in the range of 16% to 17% and is almost constant. When the inclination angle α up was 24 °, the direct incidence was 20%.

このように、傾斜角αupを変化させたとしても、直射率が14%より低くなることはないが、傾斜角αupが12°以上20°以下の範囲であれば、直射率を16%〜17%の範囲にすることができる。したがって、傾斜角αupの範囲としては、配光率の範囲がそのまま利用でき、12°以上20°以下となる。 As described above, even if the inclination angle α up is changed, the direct radiation rate does not become lower than 14%, but if the inclination angle α up is in the range of 12 ° or more and 20 ° or less, the direct radiation rate becomes 16%. 1717%. Therefore, the range of the light distribution ratio can be used as it is as the range of the inclination angle α up , which is 12 ° or more and 20 ° or less.

図12は、本実施の形態に係る配光制御デバイス1の第1凸部33の傾斜角αdownと直射率との関係を示す図である。図12では、傾斜角αdownが8°、12°、16°、20°及び24°の場合の配光制御デバイス1の直射率を示している。また、図12に示す直射率は、傾斜角αdown以外のパラメータ(具体的には、傾斜角αup、β及びγ、並びに、押し込み距離D)を変化させたときの平均値である。 FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship between the inclination angle α down of the first convex portion 33 of the light distribution control device 1 according to the present embodiment and the direct incidence. FIG. 12 shows the direct irradiance of the light distribution control device 1 when the inclination angles α down are 8, 12, 16, 20, and 24 °. Further, the direct irradiance shown in FIG. 12 is an average value when parameters other than the inclination angle α down (specifically, the inclination angles α up , β and γ, and the pushing distance D) are changed.

図12に示されるように、傾斜角αdownが23°以上の範囲で、直射率が14%より低くなっている。一方で、傾斜角αdownが8°、12°、16°及び20°の場合、直射率が17%〜20%の範囲に含まれ、ほぼ一定である。 As shown in FIG. 12, in the range where the inclination angle α down is 23 ° or more, the direct incidence is lower than 14%. On the other hand, when the inclination angles α down are 8 °, 12 °, 16 °, and 20 °, the direct irradiance is included in the range of 17% to 20% and is almost constant.

このように、傾斜角αdownが23°以上であれば、直射率を14%より低くすることができる。しかしながら、図8で示したように、傾斜角αdownが23°以上の場合、配光率が48%より低くなってしまう。このため、傾斜角αdownの範囲としては、配光率の範囲をそのまま利用でき、8°以上13°以下となる。 As described above, when the inclination angle α down is 23 ° or more, the direct incidence can be made lower than 14%. However, as shown in FIG. 8, when the inclination angle α down is 23 ° or more, the light distribution ratio becomes lower than 48%. For this reason, as the range of the inclination angle α down, the range of the light distribution ratio can be used as it is, and is 8 ° or more and 13 ° or less.

図13は、本実施の形態に係る配光制御デバイス1の第2凸部63の傾斜角β及び第3凸部73の傾斜角γと直射率との関係を示す図である。傾斜角βと傾斜角γとを同じ値とした。図13では、傾斜角β及びγが10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°及び80°の場合の配光制御デバイス1の直射率を示している。図13に示す直射率は、傾斜角β及びγ以外のパラメータ(具体的には、傾斜角αup及びαdown、並びに、押し込み距離D)を変化させたときの平均値である。 FIG. 13 is a diagram illustrating a relationship between the directivity and the inclination angle β of the second convex portion 63 and the inclination angle γ of the third convex portion 73 of the light distribution control device 1 according to the present embodiment. The inclination angle β and the inclination angle γ have the same value. FIG. 13 shows the direct irradiance of the light distribution control device 1 when the inclination angles β and γ are 10 °, 20 °, 30 °, 40 °, 50 °, 60 °, 70 °, and 80 °. The direct incidence shown in FIG. 13 is an average value when parameters other than the inclination angles β and γ (specifically, the inclination angles α up and α down and the pushing distance D) are changed.

図13に示されるように、傾斜角β及びγが55°以上80°以下の範囲で、直射率が14%より低くなっている。この範囲は、図9で示したように、配光率が48%より高い範囲である45°以上80°以下の範囲に含まれる。つまり、傾斜角β及びγが55°以上80°以下の範囲である場合には、光制御フィルム3を設けることで、配光率が高められ、かつ、直射率を低くすることができる。   As shown in FIG. 13, when the inclination angles β and γ are in the range of 55 ° to 80 °, the direct irradiance is lower than 14%. As shown in FIG. 9, this range is included in the range of 45 ° or more and 80 ° or less in which the light distribution rate is higher than 48%. That is, when the inclination angles β and γ are in the range of 55 ° or more and 80 ° or less, by providing the light control film 3, the light distribution rate can be increased and the direct light rate can be reduced.

図14は、本実施の形態に係る配光制御デバイス1の第2凸部63と第3凸部73との頂部間の距離、すなわち、押し込み距離Dと直射率との関係を示す図である。図14では、押し込み距離Dが110μm、130μm、150μm、170μm及び190μmの場合の配光制御デバイス1の直射率を示している。図14に示す直射率は、押し込み距離D以外のパラメータ(具体的には、傾斜角αup、αdown、β及びγ)を変化させたときの平均値である。このとき、第2凸部63の高さH及び第3凸部73の高さHは、200μmである。 FIG. 14 is a diagram showing the distance between the tops of the second convex portion 63 and the third convex portion 73 of the light distribution control device 1 according to the present embodiment, that is, the relationship between the indentation distance D and the direct radiation rate. . FIG. 14 shows the direct irradiance of the light distribution control device 1 when the pushing distance D is 110 μm, 130 μm, 150 μm, 170 μm, and 190 μm. The direct irradiance shown in FIG. 14 is an average value when parameters other than the pushing distance D (specifically, the inclination angles α up , α down , β and γ) are changed. In this case, the height H b and a height H c of the third convex portion 73 of the second convex portion 63 is 200 [mu] m.

図14に示されるように、押し込み距離Dの値によらず、直射率が14%より低くなることはなかった。このため、高さH及びHに対する押し込み距離Dの割合の範囲は、配光率の範囲がそのまま利用でき、85%以上100%未満の範囲となる。 As shown in FIG. 14, the direct injection rate did not become lower than 14% regardless of the value of the pushing distance D. Therefore, the range of the ratio of the pushing distance D to the height H b and H c is in the range of Haihikariritsu can use it, in the range of less than 85% to 100%.

以上のことから、配光率を48%より高くし、かつ、直射率を14%より低くするための条件は、第1凸部33の傾斜角αupが12°以上20°以下であり、傾斜角αdownが8°以上13°以下であり、第2凸部63の傾斜角β及び第3凸部73の傾斜角γが55°以上80°以下であり、第2凸部63の高さH及び第3凸部73の高さHに対する押し込み距離Dの割合が85%以上100%未満である。 From the above, the conditions for making the light distribution rate higher than 48% and making the direct light rate lower than 14% are as follows: the inclination angle α up of the first convex portion 33 is 12 ° or more and 20 ° or less, The inclination angle α down is 8 ° or more and 13 ° or less, the inclination angle β of the second projection 63 and the inclination angle γ of the third projection 73 are 55 ° or more and 80 ° or less, and the height of the second projection 63 is proportion of pushing distance D is less than 100% to 85% for the H b and a height H c of the third convex portion 73.

[効果など]
以上のように、本実施の形態に係る配光制御デバイス1は、光学デバイス2と、光制御フィルム3とを備える配光制御デバイスである。光学デバイス2は、光透過性を有する第1基板10と、第1基板10に対向して配置された、光透過性を有する第2基板20と、第1基板10と第2基板20との間に互いに対向して配置された、光透過性を有する第1電極層40及び第2電極層50と、第1電極層40と第2電極層50との間に配置され、入射した光を配光する配光層30とを備える。配光層30は、第1方向に沿って並んで配置された複数の第1凸部33を有する第1凹凸構造層31と、複数の第1凸部33間を充填するように配置され、第1電極層40及び第2電極層50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32とを含む。光制御フィルム3は、複数の第2凸部63を有する第2凹凸構造層60と、複数の第2凸部63の各々に対向して配置された複数の第3凸部73を有する第3凹凸構造層70と、複数の第2凸部63と複数の第3凸部73との間に位置する空気層80とを備える。複数の第1凸部33の各々は、第1方向に交差する第1面36及び第2面37を有する。複数の第2凸部63の各々は、第1方向に交差する第3面66及び第4面67を有する。複数の第3凸部73の各々は、第1方向に交差する第5面76及び第6面77を有する。第1方向に直交する面に対して第1面36がなす角度αupは、12°以上20°以下である。第1方向に直交する面に対して第2面37がなす角度αdownは、8°以上13°以下である。第1方向に対して第3面66及び第5面76の各々がなす角度β及びγは、55°以上80°以下である。
[Effects, etc.]
As described above, the light distribution control device 1 according to the present embodiment is a light distribution control device including the optical device 2 and the light control film 3. The optical device 2 includes a first substrate 10 having a light transmitting property, a second substrate 20 having a light transmitting property, which is disposed to face the first substrate 10, and a first substrate 10 and a second substrate 20 having a light transmitting property. A first electrode layer 40 and a second electrode layer 50 having a light-transmitting property, which are disposed to face each other between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50; And a light distribution layer 30 that distributes light. The light distribution layer 30 is disposed so as to fill a space between the plurality of first protrusions 33 and the first uneven structure layer 31 having the plurality of first protrusions 33 arranged side by side along the first direction, And a refractive index variable layer 32 whose refractive index changes according to a voltage applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50. The light control film 3 includes a second uneven structure layer 60 having a plurality of second protrusions 63 and a third having a plurality of third protrusions 73 arranged to face each of the plurality of second protrusions 63. An uneven structure layer 70 and an air layer 80 located between the plurality of second protrusions 63 and the plurality of third protrusions 73 are provided. Each of the plurality of first protrusions 33 has a first surface 36 and a second surface 37 that intersect in the first direction. Each of the plurality of second convex portions 63 has a third surface 66 and a fourth surface 67 that intersect in the first direction. Each of the plurality of third convex portions 73 has a fifth surface 76 and a sixth surface 77 that intersect in the first direction. An angle α up formed by the first surface 36 with respect to a surface orthogonal to the first direction is 12 ° or more and 20 ° or less. An angle α down formed by the second surface 37 with respect to a surface orthogonal to the first direction is 8 ° or more and 13 ° or less. The angles β and γ formed by the third surface 66 and the fifth surface 76 with respect to the first direction are 55 ° or more and 80 ° or less.

これにより、光制御フィルム3の第2凹凸構造層60と空気層80との界面で光の全反射を起こすことができる。例えば、光制御フィルム3が設けられていない場合には、そのまま直射光として抜けていた光の一部を全反射によって天井に向けた配光として出射させることができる。あるいは、光制御フィルム3が設けられていない場合には、そのまま直射光として抜けていた光の別の一部を全反射によって、人の目に入る高さよりも下方に向けて出射させることができる。   Thereby, total reflection of light can be caused at the interface between the second uneven structure layer 60 of the light control film 3 and the air layer 80. For example, when the light control film 3 is not provided, a part of the light that has escaped as direct light can be emitted as a light distribution toward the ceiling by total reflection. Alternatively, when the light control film 3 is not provided, another part of the light that has escaped as direct light as it is can be emitted downward by a total reflection to a height lower than the height that can be seen by human eyes. .

このように、本実施の形態に係る配光制御デバイス1によれば、光学デバイス2のみの場合よりも配光率を高く、かつ、直射率を低くすることができる。したがって、配光制御デバイス1は、窓に利用された場合に、光を多く屋内に採り入れることができるので、屋内を明るくすることができる。また、配光制御デバイス1は、窓に利用された場合に、人の目に直接入りうる光を少なくすることができるので、屋内に居る人が感じる眩しさを抑制することができる。   As described above, according to the light distribution control device 1 according to the present embodiment, the light distribution rate can be higher and the direct light rate can be lower than in the case where only the optical device 2 is used. Therefore, when the light distribution control device 1 is used for a window, a large amount of light can be taken indoors, so that the interior can be brightened. In addition, when the light distribution control device 1 is used for a window, it is possible to reduce light that can directly enter a human eye, so that glare perceived by a person indoors can be suppressed.

また、例えば、複数の第2凸部63と複数の第3凸部73とは、第1方向に沿って1つずつ交互に並んでいる。複数の第2凸部63の各々の頂部63aは、隣り合う2つの第3凸部73の間に位置している。   In addition, for example, the plurality of second protrusions 63 and the plurality of third protrusions 73 are alternately arranged one by one along the first direction. Each top 63a of the plurality of second protrusions 63 is located between two adjacent third protrusions 73.

これにより、空気層80を薄くすることができ、配光率をより高めることができる。   Thereby, the air layer 80 can be thinned, and the light distribution rate can be further increased.

また、例えば、隣り合う第2凸部63の頂部63a及び第3凸部73の頂部73a間の、第1基板10の法線方向に沿った距離Dは、当該隣り合う第2凸部63及び第3凸部73の各々の、第1基板の法線方向に沿った長さ(すなわち、高さH及びH)の85%以上100%未満である。 Further, for example, the distance D along the normal direction of the first substrate 10 between the top 63a of the adjacent second protrusion 63 and the top 73a of the third protrusion 73 is equal to the distance between the adjacent second protrusion 63 and Each of the third protrusions 73 is not less than 85% and less than 100% of the length along the normal direction of the first substrate (that is, the heights Hb and Hc ).

これにより、空気層80をさらに薄くすることができ、配光率をより一層高めることができる。   Thereby, the air layer 80 can be further thinned, and the light distribution rate can be further increased.

また、例えば、隣り合う第2凸部63と第3凸部73とにおいて、第3面66と第5面76とが平行で、かつ、第4面67と第6面77とが平行である。   In addition, for example, in the adjacent second convex portion 63 and third convex portion 73, the third surface 66 and the fifth surface 76 are parallel, and the fourth surface 67 and the sixth surface 77 are parallel. .

これにより、光制御フィルム3が設けられていない場合において配光される光は、光制御フィルム3が設けられたとしても、その出射角は実質的に同じになる。したがって、光制御フィルム3が設けられたとして、配光制御デバイス1の配光特性の変化が抑制され、配光される光を増やすことができる。   Accordingly, the light distributed when the light control film 3 is not provided has substantially the same emission angle even when the light control film 3 is provided. Therefore, assuming that the light control film 3 is provided, a change in the light distribution characteristics of the light distribution control device 1 is suppressed, and the light to be distributed can be increased.

また、例えば、第4面67と第6面77とは、第1方向に直交する。   Further, for example, the fourth surface 67 and the sixth surface 77 are orthogonal to the first direction.

これにより、第2凹凸構造層60を平面視した場合に、全反射面として機能する第3面66の占める割合を最大にすることができる。したがって、光学デバイス2を透過した光のうち、第3面66によって全反射させることによって直射光よりも下方に出射させる光を多くすることができる。したがって、配光制御デバイス1の直射率をより低くすることができる。   Accordingly, when the second uneven structure layer 60 is viewed in a plan view, the proportion occupied by the third surface 66 functioning as the total reflection surface can be maximized. Therefore, of the light transmitted through the optical device 2, more light can be emitted below the direct light by being totally reflected by the third surface 66. Therefore, the direct incidence of the light distribution control device 1 can be further reduced.

また、例えば、複数の第1凸部33、複数の第2凸部63及び複数の第3凸部73の各々は、第1方向に直交する第2方向に沿って延びた長尺状の凸部である。   In addition, for example, each of the plurality of first protrusions 33, the plurality of second protrusions 63, and the plurality of third protrusions 73 is an elongated protrusion extending along a second direction orthogonal to the first direction. Department.

これにより、光の反射面及び屈折面の面積を大きく確保することができるので、配光率を高めることができ、かつ、直射率を低くすることができる。   Thereby, since the areas of the light reflection surface and the refraction surface can be secured large, the light distribution rate can be increased and the direct light rate can be reduced.

また、例えば、屈折率可変層32は、絶縁性液体38と、絶縁性液体38とは屈折率が異なる、絶縁性液体38に分散された帯電する複数のナノ粒子39とを備える。   Further, for example, the refractive index variable layer 32 includes an insulating liquid 38 and a plurality of charged nanoparticles 39 having a different refractive index from the insulating liquid 38 and dispersed in the insulating liquid 38.

これにより、絶縁性液体38に分散された帯電するナノ粒子39の凝集の程度に応じて、配光状態において配光される光の方向が変化する。ナノ粒子39の凝集の程度は、第1電極層40及び第2電極層50の間に印加される電圧に応じて容易に変更することができる。したがって、透明状態及び配光状態を容易に変更することができる。また、配光状態においては、P偏光及びS偏光のいずれの光にも屈折率差の影響を与えることができるので、配光性及び透明性を高めることができる。   Thereby, the direction of the light distributed in the light distribution state changes according to the degree of aggregation of the charged nanoparticles 39 dispersed in the insulating liquid 38. The degree of aggregation of the nanoparticles 39 can be easily changed according to the voltage applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50. Therefore, the transparent state and the light distribution state can be easily changed. In addition, in the light distribution state, both the P-polarized light and the S-polarized light can influence the difference in the refractive index, so that the light distribution and the transparency can be improved.

なお、本実施の形態において、第1凸部33の傾斜角αupが12°以上20°以下でなくてもよい。傾斜角αupは、12°より小さくてもよく、20°より大きくてもよい。同様に、傾斜角αdownが8°以上13°以下でなくてもよい。傾斜角αdownは、8°より小さくてもよく、13°より大きくてもよい。また、第2凸部63の傾斜角β及び第3凸部73の傾斜角γの少なくとも一方は、55°以上80°以下でなくてもよい。傾斜角β及びγの少なくとも一方は、55°より小さくてもよく、80°より大きくてもよい。また、第2凸部63の高さH及び第3凸部73の高さHに対する押し込み距離Dの割合が85%以上100%未満でなくてもよい。高さH及びHに対する押し込み距離Dの割合は、85%より小さくてもよい。配光制御デバイス1は、配光率が48%より高く、かつ、直射率が14%より低くなれば、αup、αdown、β、γ及びDの値は特に限定されない。 In the present embodiment, the inclination angle α up of the first protrusion 33 does not have to be 12 ° or more and 20 ° or less. The tilt angle α up may be smaller than 12 ° or larger than 20 °. Similarly, the inclination angle α down may not be 8 ° or more and 13 ° or less. The inclination angle α down may be smaller than 8 ° or larger than 13 °. In addition, at least one of the inclination angle β of the second projection 63 and the inclination angle γ of the third projection 73 does not have to be 55 ° or more and 80 ° or less. At least one of the inclination angles β and γ may be smaller than 55 ° or larger than 80 °. The ratio of the pushing distance D to the height H b and a height H c of the third convex portion 73 of the second convex portion 63 may be less than 100% 85% or more. Proportion of pushing distance D to the height H b and H c may be less than 85%. In the light distribution control device 1, the values of α up , α down , β, γ, and D are not particularly limited as long as the light distribution rate is higher than 48% and the direct light rate is lower than 14%.

また、例えば、本実施の形態に係る配光制御デバイス1は、光学デバイス2と、光制御フィルム3とを備える配光制御デバイスである。光学デバイス2は、光透過性を有する第1基板10と、第1基板10に対向して配置された、光透過性を有する第2基板20と、第1基板10と第2基板20との間に互いに対向して配置された、光透過性を有する第1電極層40及び第2電極層50と、第1電極層40と第2電極層50との間に配置され、入射した光を配光する配光層30とを備える。配光層30は、第1方向に沿って並んで配置された複数の第1凸部33を有する第1凹凸構造層31と、複数の第1凸部33間を充填するように配置され、第1電極層40及び第2電極層50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32とを含む。光制御フィルム3は、複数の第2凸部63を有する第2凹凸構造層60と、複数の第2凸部63の各々に対向して配置された複数の第3凸部73を有する第3凹凸構造層70と、複数の第2凸部63と複数の第3凸部73との間に位置する空気層80とを備える。配光制御デバイス1の配光率は、48%より高い。配光制御デバイス1の直射率は、14%より低い。   Further, for example, the light distribution control device 1 according to the present embodiment is a light distribution control device including an optical device 2 and a light control film 3. The optical device 2 includes a first substrate 10 having a light transmitting property, a second substrate 20 having a light transmitting property, which is disposed to face the first substrate 10, and a first substrate 10 and a second substrate 20 having a light transmitting property. A first electrode layer 40 and a second electrode layer 50 having a light-transmitting property, which are disposed to face each other between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50; And a light distribution layer 30 that distributes light. The light distribution layer 30 is disposed so as to fill a space between the plurality of first protrusions 33 and the first uneven structure layer 31 having the plurality of first protrusions 33 arranged side by side along the first direction, And a refractive index variable layer 32 whose refractive index changes according to a voltage applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50. The light control film 3 includes a second uneven structure layer 60 having a plurality of second protrusions 63 and a third having a plurality of third protrusions 73 arranged to face each of the plurality of second protrusions 63. An uneven structure layer 70 and an air layer 80 located between the plurality of second protrusions 63 and the plurality of third protrusions 73 are provided. The light distribution rate of the light distribution control device 1 is higher than 48%. The direct light rate of the light distribution control device 1 is lower than 14%.

これにより、光学デバイス2のみの場合よりも配光率を高く、かつ、直射率を低くすることができる。したがって、配光制御デバイス1は、窓に利用された場合に、光を多く屋内に採り入れることができるので、屋内を明るくすることができる。また、配光制御デバイス1は、窓に利用された場合に、人の目に直接入りうる光を少なくすることができるので、屋内に居る人が感じる眩しさを抑制することができる。   Thereby, the light distribution rate can be higher and the direct light rate can be lower than in the case where only the optical device 2 is used. Therefore, when the light distribution control device 1 is used for a window, a large amount of light can be taken indoors, so that the interior can be brightened. In addition, when the light distribution control device 1 is used for a window, it is possible to reduce light that can directly enter a human eye, so that glare perceived by a person indoors can be suppressed.

(その他)
以上、本発明に係る配光制御デバイスについて、上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
(Other)
As described above, the light distribution control device according to the present invention has been described based on the above embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments.

例えば、上記の実施の形態では、第2凸部63の頂部63aが第3凹部74内に位置し、かつ、第3凸部73の頂部73aが第2凹部64内に位置する例について示したが、これに限らない。例えば、第2凸部63の頂部63aは第3凹部74の外側に位置し、第3凸部73の頂部73aが第2凹部64の外側に位置していてもよい。つまり、第2凸部63と第3凸部73とが離れていてもよく、例えば、押し込み距離Dが負の値になっていてもよい。   For example, in the above-described embodiment, an example has been described in which the top 63a of the second protrusion 63 is located in the third recess 74 and the top 73a of the third protrusion 73 is located in the second recess 64. However, it is not limited to this. For example, the top 63 a of the second protrusion 63 may be located outside the third recess 74, and the top 73 a of the third protrusion 73 may be located outside the second recess 64. That is, the second convex portion 63 and the third convex portion 73 may be separated, and for example, the pushing distance D may be a negative value.

また、例えば、第1凹凸構造層31は、第2基板20側に設けられていてもよい。つまり、第1凹凸構造層31は、第2電極層50上に設けられていてもよい。この場合、基台層35は、第2電極層50と複数の第1凸部33との間に設けられる。   Further, for example, the first uneven structure layer 31 may be provided on the second substrate 20 side. That is, the first uneven structure layer 31 may be provided on the second electrode layer 50. In this case, the base layer 35 is provided between the second electrode layer 50 and the plurality of first protrusions 33.

また、例えば、複数の第1凸部33は、x軸方向において複数に分割されていてもよい。例えば、複数の第1凸部33は、マトリクス状などに点在するように配置されていてもよい。つまり、複数の第1凸部33を、ドット状に点在するように配置してもよい。   Further, for example, the plurality of first protrusions 33 may be divided into a plurality in the x-axis direction. For example, the plurality of first convex portions 33 may be arranged so as to be scattered in a matrix or the like. That is, the plurality of first protrusions 33 may be arranged so as to be dotted in a dot shape.

また、例えば、上記の実施の形態において、ナノ粒子39の屈折率が絶縁性液体38の屈折率より低くてもよい。ナノ粒子39の屈折率などに応じて印加する電圧を適宜調整することで、透明状態及び配光状態を実現することができる。例えば、第1電極層40及び第2電極層50間に電圧が印加されていない場合であってナノ粒子39が絶縁性液体38内で分散された場合に配光状態が実現されてもよい。電圧が印加された場合であってナノ粒子39が一方の電極層側に偏在した場合に透明状態が実現されてもよい。   Further, for example, in the above embodiment, the refractive index of the nanoparticles 39 may be lower than the refractive index of the insulating liquid 38. The transparent state and the light distribution state can be realized by appropriately adjusting the applied voltage according to the refractive index of the nanoparticles 39 and the like. For example, the light distribution state may be realized when the voltage is not applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 and the nanoparticles 39 are dispersed in the insulating liquid 38. The transparent state may be realized when a voltage is applied and the nanoparticles 39 are localized on one electrode layer side.

また、例えば、上記の実施の形態において、ナノ粒子39はプラスに帯電させたが、これに限らない。つまり、ナノ粒子39をマイナスに帯電させてもよい。この場合、第1電極層40にはプラス電位を印加し、第2電極層50にはマイナス電位を印加することで、第1電極層40と第2電極層50との間に直流電圧を印加してもよい。   Further, for example, in the above embodiment, the nanoparticles 39 are positively charged, but the present invention is not limited to this. That is, the nanoparticles 39 may be negatively charged. In this case, a DC voltage is applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 by applying a positive potential to the first electrode layer 40 and applying a negative potential to the second electrode layer 50. May be.

また、複数のナノ粒子39には、光学特性の異なる複数種類のナノ粒子が含まれてもよい。例えば、プラスに帯電させた透明の第1ナノ粒子と、マイナスに帯電させた不透明(黒色など)の第2ナノ粒子とを含んでもよい。例えば、第2ナノ粒子を凝集させて偏在させることで、配光制御デバイス1に遮光機能を持たせてもよい。   Further, the plurality of nanoparticles 39 may include a plurality of types of nanoparticles having different optical characteristics. For example, it may include positively charged transparent first nanoparticles and negatively charged opaque (eg, black) second nanoparticles. For example, the light distribution control device 1 may have a light blocking function by aggregating and unevenly distributing the second nanoparticles.

また、例えば、上記実施の形態では、屈折率可変材料として電気泳動材料を利用する例について示したが、これに限らない。例えば、屈折率可変材料として、液晶材料を利用してもよい。この場合、液晶材料に含まれる液晶分子の複屈折性を利用して、屈折率可変層の屈折率が変化する。屈折率可変層に与えられる電界に応じて液晶分子の配向を変化させることにより、屈折率可変層の屈折率が変化する。これにより、透明状態及び配光状態、並びに、配光状態における配光方向を制御することができる。   Further, for example, in the above-described embodiment, an example is described in which an electrophoretic material is used as the variable refractive index material. For example, a liquid crystal material may be used as the variable refractive index material. In this case, the refractive index of the variable refractive index layer changes using the birefringence of liquid crystal molecules contained in the liquid crystal material. By changing the orientation of the liquid crystal molecules according to the electric field applied to the variable refractive index layer, the refractive index of the variable refractive index layer changes. This makes it possible to control the transparent state, the light distribution state, and the light distribution direction in the light distribution state.

また、上記の実施の形態では、配光制御デバイス1に入射する光として太陽光を例示したが、これに限らない。例えば、配光制御デバイス1に入射する光は、照明装置などの発光装置が発する光であってもよい。   Further, in the above-described embodiment, sunlight is exemplified as light incident on the light distribution control device 1, but the present invention is not limited to this. For example, the light incident on the light distribution control device 1 may be light emitted from a light emitting device such as a lighting device.

また、例えば、配光制御デバイス1は、建物の窓に設置する場合に限るものではなく、例えば車の窓などに設置してもよい。また、配光制御デバイス1は、例えば、照明器具の透光カバーなどの配光制御部材などに利用することもできる。あるいは、配光制御デバイス1は、凹凸構造の界面での光の散乱を利用した目隠し部材としても利用することができる。   Further, for example, the light distribution control device 1 is not limited to being installed in a window of a building, but may be installed in a window of a car, for example. Further, the light distribution control device 1 can be used for a light distribution control member such as a light-transmitting cover of a lighting fixture, for example. Alternatively, the light distribution control device 1 can also be used as a blindfold member using light scattering at the interface of the uneven structure.

その他、各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や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で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, a form obtained by applying various modifications that can be conceived by those skilled in the art to each embodiment, and a combination of components and functions in each embodiment arbitrarily without departing from the spirit of the present invention are realized. Embodiments are also included in the present invention.

1 配光制御デバイス
2 光学デバイス
3 光制御フィルム
10 第1基板
20 第2基板
30 配光層
31 第1凹凸構造層
32 屈折率可変層
33 第1凸部
36 第1面
37 第2面
38 絶縁性液体
39 ナノ粒子
40 第1電極層
50 第2電極層
60 第2凹凸構造層
63 第2凸部
63a、73a 頂部
66 第3面
67 第4面
70 第3凹凸構造層
73 第3凸部
76 第5面
77 第6面
80 空気層
REFERENCE SIGNS LIST 1 light distribution control device 2 optical device 3 light control film 10 first substrate 20 second substrate 30 light distribution layer 31 first uneven structure layer 32 refractive index variable layer 33 first convex portion 36 first surface 37 second surface 38 insulation Ionic liquid 39 nanoparticles 40 first electrode layer 50 second electrode layer 60 second uneven structure layer 63 second protrusions 63a, 73a top 66 third surface 67 fourth surface 70 third uneven structure layer 73 third protrusion 76 Fifth surface 77 Sixth surface 80 Air layer

Claims (8)

光学デバイスと、光制御フィルムとを備える配光制御デバイスであって、
前記光学デバイスは、
光透過性を有する第1基板と、
前記第1基板に対向して配置された、光透過性を有する第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に互いに対向して配置された、光透過性を有する第1電極層及び第2電極層と、
前記第1電極層と前記第2電極層との間に配置され、入射した光を配光する配光層とを備え、
前記配光層は、
第1方向に沿って並んで配置された複数の第1凸部を有する第1凹凸構造層と、
前記複数の第1凸部間を充填するように配置され、前記第1電極層及び前記第2電極層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含み、
前記光制御フィルムは、
複数の第2凸部を有する第2凹凸構造層と、
前記複数の第2凸部の各々に対向して配置された複数の第3凸部を有する第3凹凸構造層と、
前記複数の第2凸部と前記複数の第3凸部との間に位置する空気層とを備え、
前記複数の第1凸部の各々は、前記第1方向に交差する第1面及び第2面を有し、
前記複数の第2凸部の各々は、前記第1方向に交差する第3面及び第4面を有し、
前記複数の第3凸部の各々は、前記第1方向に交差する第5面及び第6面を有し、
前記第1方向に直交する面に対して前記第1面がなす角度は、12°以上20°以下であり、
前記第1方向に直交する面に対して前記第2面がなす角度は、8°以上13°以下であり、
前記第1方向に対して前記第3面及び前記第5面の各々がなす角度は、55°以上80°以下である
配光制御デバイス。
An optical device, a light distribution control device including a light control film,
The optical device includes:
A first substrate having optical transparency;
A second substrate having a light-transmitting property, disposed opposite to the first substrate;
A light-transmitting first electrode layer and a second electrode layer disposed opposite to each other between the first substrate and the second substrate;
A light distribution layer disposed between the first electrode layer and the second electrode layer to distribute incident light;
The light distribution layer,
A first uneven structure layer having a plurality of first protrusions arranged side by side along the first direction;
A refractive index variable layer disposed so as to fill between the plurality of first convex portions, and a refractive index of which changes according to a voltage applied between the first electrode layer and the second electrode layer;
The light control film,
A second uneven structure layer having a plurality of second protrusions,
A third concavo-convex structure layer having a plurality of third protrusions disposed opposite to each of the plurality of second protrusions;
An air space located between the plurality of second protrusions and the plurality of third protrusions,
Each of the plurality of first protrusions has a first surface and a second surface that intersect in the first direction,
Each of the plurality of second protrusions has a third surface and a fourth surface that intersect with the first direction,
Each of the plurality of third protrusions has a fifth surface and a sixth surface that intersect with the first direction,
An angle formed by the first surface with respect to a surface orthogonal to the first direction is 12 ° or more and 20 ° or less,
An angle formed by the second surface with respect to a surface orthogonal to the first direction is 8 ° or more and 13 ° or less,
The light distribution control device, wherein an angle formed by each of the third surface and the fifth surface with respect to the first direction is 55 ° or more and 80 ° or less.
前記複数の第2凸部と前記複数の第3凸部とは、前記第1方向に沿って1つずつ交互に並んでおり、
前記複数の第2凸部の各々の頂部は、隣り合う2つの前記第3凸部の間に位置している
請求項1に記載の配光制御デバイス。
The plurality of second protrusions and the plurality of third protrusions are alternately arranged one by one along the first direction,
The light distribution control device according to claim 1, wherein a top of each of the plurality of second protrusions is located between two adjacent third protrusions.
隣り合う第2凸部及び第3凸部の各々の頂部間の、前記第1基板の法線方向に沿った距離は、当該隣り合う第2凸部及び第3凸部の各々の、前記第1基板の法線方向に沿った長さの85%以上100%未満である
請求項2に記載の配光制御デバイス。
The distance along the normal direction of the first substrate between the tops of each of the adjacent second convex portions and the third convex portions is the distance between the tops of the adjacent second convex portions and the third convex portions. The light distribution control device according to claim 2, wherein the light distribution control device is 85% or more and less than 100% of a length along a normal direction of one substrate.
隣り合う第2凸部と第3凸部とにおいて、前記第3面と前記第5面とが平行で、かつ、前記第4面と前記第6面とが平行である
請求項2又は3に記載の配光制御デバイス。
4. The adjacent second convex portion and third convex portion, wherein the third surface and the fifth surface are parallel, and the fourth surface and the sixth surface are parallel. 5. The light distribution control device as described in the above.
前記第4面と前記第6面とは、前記第1方向に直交する
請求項1〜4のいずれか1項に記載の配光制御デバイス。
The light distribution control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the fourth surface and the sixth surface are orthogonal to the first direction.
前記複数の第1凸部、前記複数の第2凸部及び前記複数の第3凸部の各々は、前記第1方向に直交する第2方向に沿って延びた長尺状の凸部である
請求項1〜5のいずれか1項に記載の配光制御デバイス。
Each of the plurality of first protrusions, the plurality of second protrusions, and the plurality of third protrusions is an elongated protrusion extending along a second direction orthogonal to the first direction. The light distribution control device according to claim 1.
前記屈折率可変層は、
絶縁性液体と、
前記絶縁性液体とは屈折率が異なる、前記絶縁性液体に分散された帯電する複数のナノ粒子とを備える
請求項1〜6のいずれか1項に記載の配光制御デバイス。
The refractive index variable layer,
An insulating liquid;
The light distribution control device according to any one of claims 1 to 6, further comprising: a plurality of charged nanoparticles dispersed in the insulating liquid and having a different refractive index from the insulating liquid.
光学デバイスと、光制御フィルムとを備える配光制御デバイスであって、
前記光学デバイスは、
光透過性を有する第1基板と、
前記第1基板に対向して配置された、光透過性を有する第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に互いに対向して配置された、光透過性を有する第1電極層及び第2電極層と、
前記第1電極層と前記第2電極層との間に配置され、入射した光を配光する配光層とを備え、
前記配光層は、
第1方向に沿って並んで配置された複数の第1凸部を有する第1凹凸構造層と、
前記複数の第1凸部間を充填するように配置され、前記第1電極層及び前記第2電極層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含み、
前記光制御フィルムは、
複数の第2凸部を有する第2凹凸構造層と、
前記複数の第2凸部の各々に対向して配置された複数の第3凸部を有する第3凹凸構造層と、
前記複数の第2凸部と前記複数の第3凸部との間に位置する空気層とを備え、
前記配光制御デバイスの配光率は、48%より高く、
前記配光制御デバイスの直射率は、14%より低い
配光制御デバイス。
An optical device, a light distribution control device including a light control film,
The optical device includes:
A first substrate having optical transparency;
A second substrate having a light-transmitting property, disposed opposite to the first substrate;
A light-transmitting first electrode layer and a second electrode layer disposed opposite to each other between the first substrate and the second substrate;
A light distribution layer disposed between the first electrode layer and the second electrode layer to distribute incident light;
The light distribution layer,
A first uneven structure layer having a plurality of first protrusions arranged side by side along the first direction;
A refractive index variable layer disposed so as to fill between the plurality of first convex portions, and a refractive index of which changes according to a voltage applied between the first electrode layer and the second electrode layer;
The light control film,
A second uneven structure layer having a plurality of second protrusions,
A third concavo-convex structure layer having a plurality of third protrusions disposed opposite to each of the plurality of second protrusions;
An air space located between the plurality of second protrusions and the plurality of third protrusions,
A light distribution rate of the light distribution control device is higher than 48%;
The light distribution control device, wherein the direct light rate of the light distribution control device is lower than 14%.
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