JPWO2016006181A1 - 光スイッチングデバイス及び建材 - Google Patents

Abstract

光スイッチングデバイス（１００）は、電力により光透過性の程度が変化可能な複数の光学可変部（１）と、光学可変部（１）に電力を供給する複数の電力供給端子（３）とを備えている。複数の光学可変部（１）は厚み方向に配置されている。複数の光学可変部（１）のそれぞれは、一対の電極（５，５）を有している。複数の光学可変部（１）のうちの少なくとも一つは、一対の電極（５，５）のそれぞれが、複数の電力供給端子（３）に接続されている。複数の電力供給端子（３）は、電流及び電圧の少なくともいずれか一方が複数の段階で制御された電力を供給する。

Description

光スイッチングデバイス及び建材の発明が開示される。より詳しくは、電力により光透過性の程度が変化可能な光スイッチングデバイス及び建材が開示される。

近年、電気により光透過性が変化する部材が注目されている。光透過性が変化する部材は、窓などの建材に利用可能である。例えば、透明な有機ＥＬ素子では、発光状態と非発光状態とで光透過性が変化する。光学的な特性が変化する有機ＥＬ素子は、例えば、特許文献１に例示される。特許文献１では、光の進行方向を変化させる光学層を設けて、有機ＥＬ素子の光学的な特性を変化させている。

特開２０１３−２０１００９号公報

光透過性が変化する部材では、透明な状態とそうでない状態との変化のバリエーションにより、光学特性のさらなる向上が見込まれる。

以下に開示される発明は、光学特性に優れた光スイッチングデバイス及び建材を提供することを目的とする。

本開示の光スイッチングデバイスの一態様は、面状であり、電力により光透過性の程度が変化可能な複数の光学可変部と、前記光学可変部に電力を供給する複数の電力供給端子とを備えている。前記複数の光学可変部は厚み方向に配置されている。前記複数の光学可変部のそれぞれは、一対の電極を有している。前記複数の光学可変部のうちの少なくとも一つは、前記一対の電極のそれぞれが、前記複数の電力供給端子に接続されている。前記複数の電力供給端子は、電流及び電圧の少なくともいずれか一方が複数の段階で制御された電力を供給する。

本開示の建材の一態様は、上記の光スイッチングデバイスと、配線とを備えている。

本開示の光スイッチングデバイスは、複数の電力供給端子に接続された電極を有することにより、光学的状態が面内において分布をもって変化可能であるため、光学特性に優れている。本開示の建材は、前記光スイッチングデバイスを備えるため、光学特性に優れている。

図１は、光スイッチングデバイスの一例を示す模式的な断面図である。 図２は、光スイッチングデバイスの一例を示す模式的な断面図である。 図３は、光スイッチングデバイスの一例を示す模式的な断面図である。 図４のＡは、電極の一例を示す模式的な平面図である。図４のＢは、一対の電極を示す模式的な斜視図である。 図５のＡは、光学可変部における駆動電圧と光透過率との関係を示す模式的なグラフである。図５のＢは、光学可変部の模式的な平面図である。 図６は、光スイッチングデバイスの光学的状態が面内において変化する様子の一例を示す平面図である。図６のＡは、不透明状態を示し、図６のＢは、光学的状態が不均一な状態を示し、図６のＣは、透明状態を示している。 図７は、一対の電極の一例の模式的な平面図である。図７のＡは、一対の電極のうちの一方の電極を示し、図７のＢは、一対の電極のうちの他方の電極を示している。 図８は、一対の電極の一例の模式的な平面図である。図８のＡは、一対の電極のうちの一方の電極を示し、図８のＢは、一対の電極のうちの他方の電極を示し、図８のＣは、電極の一部の断面図を示している。 図９は、一対の電極の一例の模式的な平面図である。図９のＡは、一対の電極のうちの一方の電極を示し、図９のＢは、一対の電極のうちの他方の電極を示しており、図９のＣは、電極の一部の断面図を示している。 図１０は、光スイッチングデバイスの光学的状態が面内において変化する様子の一例を示す平面図である。図１０のＡは、透明状態を示し、図１０のＢは、光学的状態が不均一な状態（模様形成状態）を示し、図１０のＣは、不透明状態を示している。 図１１は、光スイッチングデバイスの複数の光学可変部の機能の発揮状態を示す模式図である。図１１のＡは、光散乱性が機能している状態を示し、図１１のＢは、発光している状態を示し、図１１のＣは、光反射性が機能している状態を示し、図１１のＤは、光吸収性が機能している状態を示し、図１１のＥは、光散乱性が機能し、発光している状態を示し、図１１のＦは、光散乱性及び光反射性が機能している状態を示し、図１１のＧは、光散乱性及び光吸収性が機能している状態を示し、図１１のＨは、光反射性が機能し、発光している状態を示し、図１１のＩは、光吸収性が機能し、発光している状態を示し、図１１のＪは、光反射性及び光吸収性が機能している状態を示し、図１１のＫは、光散乱性及び光反射性が機能し、発光している状態を示し、図１１のＬは、光散乱性及び光吸収性が機能し、発光している状態を示し、図１１のＭは、光散乱性、光反射性及び光吸収性が機能している状態を示し、図１１のＮは、光反射性及び光吸収性が機能し、発光している状態を示し、図１１のＰは、光散乱性、光反射性及び光吸収性が機能し、発光している状態を示し、図１１のＱは、光散乱性、光反射性及び光吸収性の全てが機能されず、発光していない状態を示している。 図１２は、光スイッチングデバイスを備えた建材の一例である。

以下により、光スイッチングデバイスが開示される。図１は、光スイッチングデバイス１００の一例である。図２は、光スイッチングデバイス１００の他の一例である。図３は、光スイッチングデバイス１００のさらに他の一例である。図４は、光スイッチングデバイス１００の電極５の一例である。

光スイッチングデバイス１００は、複数の光学可変部１を備える。図１の例では、複数の光学可変部１は、第１光学可変部１Ａと第２光学可変部１Ｂとで構成されている。図２の例では、複数の光学可変部１は、第１光学可変部１Ａと第２光学可変部１Ｂと第３光学可変部１Ｃとで構成されている。図３の例では、複数の光学可変部１は、第１光学可変部１Ａと第２光学可変部１Ｂと第３光学可変部１Ｃと第４光学可変部１Ｄとで構成されている。光学可変部１は、面状である。光学可変部１は、電力により光透過性の程度が変化可能である。複数の光学可変部１は厚み方向に配置されている。複数の光学可変部１が存在することで、光学特性が向上する。

厚み方向とは、光スイッチングデバイス１００の厚みの方向である。図１〜図３において、厚み方向は、矢印ＤＴで示されている。厚み方向とは、基板６の表面に垂直な方向であってよい。図１〜図３において、光スイッチングデバイス１００の各層は厚み方向に対して垂直な方向に広がっていると考えることができる。なお、「平面視」とは基板６の表面に垂直な方向（厚み方向ＤＴ）に沿って見た場合のことを意味する。

複数の光学可変部１のそれぞれは、一対の電極５，５を有している。一対の電極５，５は、電気的に対となる二つの電極である。光スイッチングデバイス１００は、光学可変部１に電力を供給する複数の電力供給端子３を備えている。光スイッチングデバイス１００においては、複数の光学可変部１のうちの少なくとも一つは、一対の電極５，５のそれぞれが、複数の電力供給端子３に接続されている。図４Ａでは、一つの電極５に複数の電力供給端子３が接続された様子が示されている。図４Ｂのように、電極５が二つになって、これらが一対の電極５，５を構成し得る。この一対の電極５，５は、任意の光学可変部１の一対の電極５，５を構成し得る。

複数の電力供給端子３は、電流及び電圧の少なくともいずれか一方が複数の段階で制御された電力を供給する。そのため、光学的状態を面内において部分的に制御することが可能である。例えば、面内のある部分の光学的状態を高く、面内の他のある部分の光学的状態を低くすることができる。さらには、場合によっては、光学的状態の高い部分又は光学的状態の低い部分で模様を形成することもできる。したがって、光スイッチングデバイス１００の光学特性が向上する。ここで、光学的状態とは、透明性、発光性、光散乱性、光反射性及び光吸収性のいずれかの状態を意味する。

光スイッチングデバイス１００は面状である。光スイッチングデバイス１００はパネル状であってよい。光スイッチングデバイス１００は、光の状態をスイッチングする。

光スイッチングデバイス１００は、第１面Ｆ１と、第１面Ｆ１とは反対側に配置された第２面Ｆ２とを有している。第１面Ｆ１及び第２面Ｆ２は外面となる。これらの面は露出していてよい。あるいは、第１面Ｆ１及び第２面Ｆ２は、他の透明な面状部材で覆われていてもよい。

ここで、光スイッチングデバイス１００の面は、平面及び曲面を含む。面は平面のみで構成されていてもよい。あるいは、面は曲面のみで構成されていてもよい。例えば、面は円弧状となり得る。あるいは、面は平面と曲面との両方を含んでいてもよい。

図１〜図３は、光スイッチングデバイス１００の例であり、光スイッチングデバイスの態様はこれに限定されない。図１〜図３及び他の図においては、光スイッチングデバイス１００及びその中の各構成が、模式的に図示されており、これらの実際の寸法関係等は図面と異なるものであってよい。また、特に断りのない限り、複数の図において、同じ符号番号を付した構成は同様の構成を指し、その符号番号の構成に関して行った説明は、共通して適用可能である。

複数の光学可変部１は、複数の基板６によって支持されている。光学可変部１は、一対の基板６の間に配置されている。それにより、光学可変部１が保護されている。光学可変部１は、基板６で支持されることで、容易に製造され、安定化し得る。

図１〜図３では、複数の基板６は、便宜上、第１面Ｆ１側から順番に、基板６ａ、基板６ｂ、基板６ｃ、基板６ｄ、基板６ｅと、符号付けされている。

光スイッチングデバイス１００は、基板６を複数有しているとよい。複数の基板６は光透過性を有する。それにより、光学特性の高い光スイッチングデバイス１００を得ることができる。基板６は、光スイッチングデバイス１００の各層を支持するための基板として機能し得る。基板６は、光スイッチングデバイス１００の各層を封止するための基板として機能し得る。複数の基板６は厚み方向に配置されている。

光スイッチングデバイス１００は、複数の基板６のうち、外側に配置される二つの基板６の間に、複数の光学可変部１が配置されたものであるとよい。それにより、複数の光学可変部１を基板６で保護することができる。

基板６として、ガラス基板、樹脂基板などを用いることができる。基板６をガラス基板で構成した場合、ガラスは透明性が高いため、光学特性の優れた光スイッチングデバイス１００を得ることができる。また、ガラスは水分の透過性が低いので、封止領域の内部に水分が浸入することを抑制することができる。ガラスは紫外線吸収性を有し得るため、デバイスの劣化を抑制できる。ガラスとしては、ソーダガラス、無アルカリガラス、高屈折率ガラスが例示される。基板６として薄膜ガラスを用いることができる。その場合、高透明性と高防湿性に加えて、フレキシブルな光スイッチングデバイス１００を得ることが可能である。また、基板６として樹脂基板を用いた場合、樹脂は破断しにくいために、破壊時の飛散が抑制された安全な光スイッチングデバイス１００を得ることができる。また、樹脂基板を用いた場合、フレキシブルな光スイッチングデバイス１００を得ることが可能である。樹脂基板はフィルム状であってよい。樹脂としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）が例示される。

複数の基板６のうち、外側に配置される二つの基板６はガラス基板であるとよい。それにより、光学特性の優れた光スイッチングデバイス１００を得ることができる。複数の基板６の全てが、ガラス基板であってもよい。その場合、光学的な条件を制御しやすくなり、光学特性を高めることができる。内側の基板６のいずれか一つ以上が、樹脂基板であってもよい。その場合、破壊時の飛散を抑制することができ、安全な光スイッチングデバイス１００を得ることができる。基板６の表面は、防汚材料、紫外線遮断材料、紫外線吸収材料、及び防湿材料のいずれか一つ以上によって被覆されていてもよい。その場合、保護性が高まる。

電極５は、透明な導電層によって構成することができる。透明導電層の材料としては、透明金属酸化物、導電性粒子含有樹脂、金属薄膜などを用いることができる。電極５は、各場所において好適化された導電性材料が用いられ得る。光透過性を有する電極５の材料の好適なものとして、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明金属酸化物が例示される。透明金属酸化物によって構成される電極５は、光学可変部１の電極５に用いることが好適である。また、電極５は、銀ナノワイヤを含有する層や薄膜銀などの透明金属層であってもよい。また、電極５は、透明金属酸化物の層と金属層とが積層されたものであってもよい。また、電極５は、透明導電層に電気的な補助を行う配線が設けられたものであってもよい。電極５は遮熱効果を有していてもよい。それにより、断熱性が高まり得る。基板６と電極５の間に防湿層が形成されていてもよい。防湿層により光スイッチングデバイス１００への水分の浸入が抑制されるため、光スイッチングデバイス１００の劣化を抑制することができる。

一対の電極５，５は、電気的に対となる二つの電極５である。一対の電極５，５は、一方が陽極を構成し、他方が陰極を構成する。一対の電極５，５は、その一方が第１面Ｆ１側に配置され、他方が第２面Ｆ２側に配置される。

複数の電極５は、電源との電気接続が可能なように構成されていてよい。光スイッチングデバイス１００は、電源に接続するために、電極パッドや、電極パッドを電気的に集約した電気接続部などを有していてよい。電気接続部はプラグなどにより構成されていてもよい。

図１〜図３では、複数の電極５は、便宜上、第１面Ｆ１側から順番に、電極５ａ、電極５ｂ、電極５ｃ、電極５ｄ、電極５ｅ、電極５ｆ、電極５ｇ、電極５ｈと、符号付けされている。

光学可変部１は、光学可変層２を有する。光学可変層２は、一対の電極５，５の間に配置されている。光学可変層２は、一対の電極５，５を介して電力が供給されて、光透過性の程度が変化する。一対の電極５，５は、光学可変層２を駆動させる電極として機能する。第１光学可変部１Ａ内の光学可変層２は第１光学可変層２Ａと定義される。同様に、第２光学可変層２Ｂ、第３光学可変層２Ｃ、第４光学可変層２Ｄが、第２〜第４の光学可変部１Ｂ〜１Ｄ内の光学可変層２としてそれぞれ定義される。

複数の光学可変部１は、面状発光部、光散乱可変部、光反射可変部、及び光吸収可変部から選択されるもので構成される。面状発光部は、電力の供給により面状に発光する素子で構成され得る。光散乱可変部は、電力により光散乱性の程度が変化可能な素子で構成され得る。光反射可変部は、電力により光反射性の程度が変化可能な素子で構成され得る。光吸収可変部は、電力により光吸収性の程度が変化可能な素子で構成され得る。

複数の光学可変部１は、面状発光部を含むとよい。面状発光部は、面状に発光することが可能である。面状発光部は、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）であるとよい。それにより、薄型で大面積の発光を得ることができる。面状発光部は透明であるとよい。

光学可変部１が有機ＥＬ素子である場合、光学可変層２は有機発光層で構成され得る。有機ＥＬ素子は、一対の電極５，５の間に有機発光層が配置された構成を有する素子である。面状発光部が有機ＥＬ素子で構成されることにより、光学特性の優れた薄型で透明の発光体を形成することができる。この場合、光スイッチングデバイス１００は、面発光が可能となる。有機発光層は光透過性を有する。そのため、発光時には、有機発光層で発した光を厚み方向の両側に出射することができる。また、非発光時には、光を一方の側から他方の側に透過させることができる。

有機発光層は、発光を生じさせる機能を有する層であり、ホール注入層、ホール輸送層、発光材料含有層、電子輸送層、電子注入層、中間層などから適宜選ばれる複数の機能層によって構成され得る。もちろん、有機発光層は発光材料含有層の単層で構成されてもよい。有機ＥＬ素子では、一対の電極５，５の間で電気を流すことにより、発光材料含有層において正孔と電子を結合させて発光を生じさせる。

有機ＥＬ素子では一般的には電流の方向は一方向である。そのため、直流電源が接続され得る。もちろん、交流から変換された直流であってもよい。直流電源により、安定した発光を得ることができる。有機ＥＬ素子の発光色は白色でもよいし、青色、緑色、又は赤色でもよい。もちろん、青から緑又は緑から赤までの間の中間色であってもよい。また、印加電流により調色可能であってもよい。

複数の光学可変部１は、光散乱可変部を含むとよい。光散乱可変部は、光散乱性の程度が変化可能に構成されている。光散乱性の程度が変化可能とは、高散乱状態と低散乱状態とを調整可能なことであってよい。あるいは、光散乱性の程度が変化可能とは、光散乱性を有する状態と、光散乱性を有さない状態とを調整可能なことであってもよい。光散乱性の程度が調整可能であると、光学的な状態を変化させることができ、光学特性の優れた光スイッチングデバイス１００を得ることができる。光散乱可変部は層状に形成されていてよい。

高散乱状態とは、光散乱性が高い状態である。高散乱状態は、例えば、一方の面から入射した光が、散乱によって進行方向がいろいろな方向に変わって、他方の面に分散して出射する状態である。高散乱状態は、一方の面側から他方の面側に存在する物体を見たときに、物体がぼやけて見える状態であり得る。高散乱状態は、半透明な状態であり得る。光散乱可変部が光散乱性を発揮する場合、光散乱可変部は、光を散乱する散乱層として機能する。

低散乱状態とは、光散乱性が低い又は光散乱性がない状態である。低散乱状態は、例えば、一方の面から入射した光が、進行方向をそのまま維持して、他方の面に出射する状態である。低散乱状態は、一方の面側から他方の面側に存在する物体を見たときに、物体を明瞭に視認できる状態であり得る。低散乱状態は、透明な状態であり得る。

光散乱可変部は、光散乱性が高い高散乱状態と、光散乱性が低い又は光散乱性がない低散乱状態と、高散乱状態と低散乱状態との間の光散乱性を発揮する状態と、を有することが可能なように構成されているとよい。高散乱状態と低散乱状態との間の光散乱性を発揮することができることで、中程度の光散乱性を付与することができるため、光学的な状態をバリエーション高く変化させることができ、光学特性をより向上することができる。ここでは、高散乱状態と低散乱状態との間の光散乱性を発揮する状態を、中散乱状態と呼ぶ。

中散乱状態は、高散乱状態と低散乱状態との間において、少なくとも一つの散乱状態を有するものであってよい。例えば、高散乱状態と中散乱状態と低散乱状態との三つの状態を切り替えることにより、光散乱性を変化させることができると、光学特性が向上する。中散乱状態は、高散乱状態と低散乱状態との間において、散乱性の程度が複数の段階となった複数の状態を有するものであることが好ましい一態様である。それにより、散乱性の程度が複数の段階になるため、光学特性をより高めることができる。例えば、高散乱状態と複数の中散乱状態と低散乱状態との複数の状態を切り替えることにより、光散乱性を段階的に変化させることができると、光学特性が向上する。中散乱状態は、高散乱状態と低散乱状態との間において、高散乱状態から低散乱状態まで、連続的に変化するように構成されていることが好ましい一態様である。それにより、散乱性の程度が連続的に変化するものになるため、光学的な状態をバリエーション高く変化させることができ、光学特性をより高めることができる。例えば、高散乱状態と低散乱状態との間で目的とする光散乱性を発揮させる状態にして光散乱性を変化させることができると、中間状態を作り出すことができるため、光学特性が向上する。光散乱可変部が、中散乱状態を有する場合、光散乱可変部は、中散乱状態を維持できるように構成されているとよい。

中散乱状態は、面内において、光散乱性に分布を有していてもよい。その場合、光散乱性の高いところと低いところとで、パターン（模様）を形成することが可能になる。

光散乱可変部は、少なくとも可視光の一部を散乱させるものであってよい。光散乱可変部は可視光の全部を散乱させるものであることが好ましい。もちろん、光散乱可変部は、赤外線を散乱させたり、紫外線を散乱させたりするものであってもよい。

光学可変部１が光散乱可変部である場合、光学可変層２は、光散乱可変層で構成され得る。光散乱可変層は、一対の電極５，５の間に配置される。一対の電極５，５の間に電圧が印加されることにより、光散乱可変層における光散乱性の程度が変化する。

光散乱可変部は、交流電源に接続され得る。電界により光散乱性が変化する材料では、電圧印加の開始から時間がたつと、電圧印加時の光散乱性の状態が維持できなくなるものが多く存在する。交流電源では、電圧を双方向に交互に印加することができ、電圧の方向を変えることで実質的に継続して電圧を印加することが可能である。そのため、交流電源により、安定した光散乱性を得ることができる。交流の波形は矩形波であるとよい。それにより、印加する電圧量が一定になりやすくなるため、光散乱性を安定化させることがより可能になる。交流はパルスであってよい。なお、中散乱状態は、電圧の印加量が制御されることによって形成され得る。

光散乱可変層の材料としては、電界変調によって分子配向が変わる材料を用いることができる。例えば、液晶材料などが挙げられる。光散乱可変層の材料としては、高分子分散型液晶を用いるとよい。高分子分散型液晶では、液晶が高分子によって保持されているため、安定な光散乱可変層を形成することができる。高分子分散型液晶は、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）と呼ばれる。なお、光散乱可変層の材料としては、電界により散乱性が変化する固体物質も好ましく用いられる。

高分子分散型液晶は、樹脂部と液晶部とから構成されるものであってよい。樹脂部は高分子により形成される。樹脂部は光透過性を有するとよい。それにより、光散乱可変部が光透過性を有するようにすることができる。樹脂部は、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂などにより形成され得る。液晶部は、電界によって液晶構造が変化する部分である。液晶部は、ネマチック液晶などが用いられる。高分子分散型液晶は、樹脂部の中に液晶部が点状に存在する構造であることが好ましい一態様である。この高分子分散型液晶においては、樹脂部が海、液晶部が島を構成する海島構造となっていてよい。高分子分散型液晶は、樹脂部の中において液晶部が網目状に不規則につながる形状であることが好ましい一態様である。もちろん、高分子分散型液晶は、液晶部の中に樹脂部が点状に存在したり、液晶部の中で樹脂部が網目状に不規則につながったりした構造であってもよい。

光散乱可変部は、電圧無印加時に光散乱状態となり、電圧印加時に光透過状態となることが好ましい一態様である。高分子分散型液晶では、そのような制御になり得る。液晶では、電圧の印加で配向を揃えることが可能だからである。高分子分散型液晶では、薄型で光散乱性の高い光散乱可変部を形成することができる。もちろん、光散乱可変部は、電圧無印加時に光透過状態となり、電圧印加時に光散乱状態となるものであってもよい。

光散乱可変層は、電圧を印加したときの光散乱状態が維持されるものであるとよい。それにより、電力効率が高まる。光散乱状態が維持される性質はヒステリシスと呼ばれる。光散乱状態の維持される時間は、長い方がよく、例えば、１時間以上であるとよい。

複数の光学可変部１は、光反射可変部を含むとよい。光反射可変部は、光反射性の程度が変化可能に構成されている。光反射性の程度が変化可能とは、高反射状態と低反射状態とを調整可能なことであってよい。あるいは、光反射性の程度が変化可能とは、光反射性を有する状態と、光反射性を有さない状態とを調整可能なことであってもよい。光反射性の程度が調整可能であると、光学的な状態を変化させることができ、光学特性の優れた光スイッチングデバイス１００を得ることができる。光反射可変部は層状に形成されていてよい。

高反射状態とは、光反射性が高い状態である。高反射状態は、例えば、一方の面に入射した光が、反射によって進行方向が反対方向に変わって、入射した側に出射する状態である。高反射状態は、一方の面側から他方の面側に存在する物体を視認することができない状態であり得る。高反射状態は、一方の面側から光反射可変部を見たときに、同じ面側に存在する物体が視認される状態であり得る。高反射状態は、鏡状態であり得る。光反射可変部が光反射性を発揮する場合、光反射可変部は、光を反射する反射層として機能する。

低反射状態とは、光反射性が低い又は光反射性がない状態である。低反射状態は、例えば、一方の面から入射した光が、進行方向をそのまま維持して、他方の面に出射する状態である。低反射状態は、一方の面側から他方の面側に存在する物体を見たときに、物体を明瞭に視認できる状態であり得る。低反射状態は、透明な状態であり得る。

光反射可変部は、光反射性が高い高反射状態と、光反射性が低い又は光反射性がない低反射状態と、高反射状態と低反射状態との間の光反射性を発揮する状態と、を有することが可能なように構成されているとよい。高反射状態と低反射状態との間の光反射性を発揮することができることで、中程度の光反射性を付与することができるため、光学的な状態をバリエーション高く変化させることができ、光学特性をより向上することができる。ここでは、高反射状態と低反射状態との間の光反射性を発揮する状態を、中反射状態と呼ぶ。

中反射状態は、高反射状態と低反射状態との間において、少なくとも一つの反射状態を有するものであってよい。例えば、高反射状態と中反射状態と低反射状態との三つの状態を切り替えることにより、光反射性を変化させることができると、光学特性が向上する。中反射状態は、高反射状態と低反射状態との間において、反射性の程度が複数の段階となった複数の状態を有するものであることが好ましい一態様である。それにより、反射性の程度が複数の段階になるため、光学特性をより高めることができる。例えば、高反射状態と複数の中反射状態と低反射状態との複数の状態を切り替えることにより、光反射性を段階的に変化させることができると、光学特性が向上する。中反射状態は、高反射状態と低反射状態との間において、高反射状態から低反射状態まで、連続的に変化するように構成されていることが好ましい一態様である。それにより、反射性の程度が連続的に変化するものになるため、光学的な状態をバリエーション高く変化させることができ、光学特性をより高めることができる。例えば、高反射状態と低反射状態との間で目的とする光反射性を発揮させる状態にして光反射性を変化させることができると、中間状態を作り出すことができるため、光学特性が向上する。光反射可変部が、中反射状態を有する場合、光反射可変部は、中反射状態を維持できるように構成されているとよい。

中反射状態は、面内において、光反射性に分布を有していてもよい。その場合、光反射性の高いところと低いところとで、パターン（模様）を形成することが可能になる。

光反射可変部は、少なくとも可視光の一部を反射させるものであってよい。光反射可変部は可視光の全部を反射させるものであるとよい。光反射可変部は、赤外線を反射させるものであってもよい。光反射可変部は紫外線を反射させるものであってもよい。光反射可変部が、可視光、紫外線及び赤外線の全てを反射する場合、光学的特性に優れ、安定した光スイッチングデバイス１００を得ることができる。

光反射可変部は、反射スペクトルの形状を変化させることが可能なように構成されることが好ましい一態様である。反射スペクトルの変化は、中反射状態において行われるものであってよい。反射スペクトルの形状が変化するとは、光反射可変部に入射する光と、光反射可変部で反射した光とのスペクトル形状が異なることである。反射スペクトルの変化は反射波長の変化により行われる。例えば、青色光のみを強く反射させたり、緑色光のみを強く反射させたり、赤色光のみを強く反射させたりすることによって、反射スペクトルの形状は変化する。反射スペクトルが変化すると、光の色が変化する。そのため、調色（色の調整）を行うことができ、光学特性を向上させることができる。

光反射可変部は、反射スペクトルの形状を変化させずに、光を反射させることが可能なように構成されることが好ましい一態様である。その場合、入射光と反射光とでスペクトルの変化がないため、反射の程度に簡単に強弱を付与することができる。反射性の強弱を制御することが可能になると、調光（明るさの調整）を行うことができ、光学特性を向上することができる。

光学可変部１が光反射可変部である場合、光学可変層２は、光反射可変層で構成され得る。光反射可変層は、一対の電極５，５の間に配置される。一対の電極５，５の間に電圧が印加されることにより、光反射可変層における光反射性の程度が変化する。

光反射可変部は、交流電源に接続され得る。電界により光反射性が変化する材料では、電圧印加の開始から時間がたつと、電圧印加時の光反射性の状態が維持できなくなるものが多く存在する。交流電源では、電圧を双方向に交互に印加することができ、電圧の方向を変えることで実質的に継続して電圧を印加することが可能である。そのため、交流電源により、安定した光反射性を得ることができる。交流の波形は矩形波であるとよい。それにより、印加する電圧量が一定になりやすくなるため、光反射性を安定化させることがより可能になる。交流はパルスであってよい。なお、中反射状態は、電圧の印加量が制御されることによって形成され得る。

光反射可変層の材料としては、電界変調によって分子配向が変わる材料を用いることができる。例えば、ネマチック液晶、コレステリック液晶、強誘電性液晶、エレクトロクロミックなどが挙げられる。コレステリック液晶は、螺旋構造を持つネマチック液晶であってよい。コレステリック液晶は、キラルネマチック液晶であってよい。コレステリック液晶は、ＣＬＣ（Ｃｈｏｌｅｓｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）と呼ばれる。コレステリック液晶では、分子軸の配向方向が空間で連続的に変化し、巨視的な螺旋構造が生まれる。このため、螺旋の周期に対応した光の反射が可能となる。液晶状態を電界によって変化させることにより、光反射性と光透過性との間を制御することが可能である。エレクトロクロミックでは、電圧印加による電気化学的可逆反応（電解酸化還元反応）による物質の色変化現象を利用することができ、光反射性と光透過性との間を制御することが可能である。光反射可変層の材料として、コレステリック液晶やエレクトロクロミックを好ましく用いることができる。

光反射可変部は、電圧無印加時に光反射状態となり、電圧印加時に光透過状態となることが好ましい一態様である。コレステリック液晶やエレクトロクロミックでは、そのような制御になり得る。液晶では、電圧の印加で配向を揃えることが可能だからである。コレステリック液晶やエレクトロクロミックでは、薄型で反射性の高い光反射可変部を形成することができる。電圧を印加せずに特定の光だけを反射する状態をプレーナ配向といい、電圧を印加して光を通す状態をフォーカルコニック配向ということがある。もちろん、光反射可変部は、電圧無印加時に光透過状態となり、電圧印加時に光反射状態となるものであってもよい。

光反射可変層は、電圧を印加したときの光反射状態が維持されるものであるとよい。それにより、電力効率が高まる。光反射状態が維持される性質はヒステリシスと呼ばれる。光反射状態の維持される時間は、長い方がよく、例えば、１時間以上であるとよい。

複数の光学可変部１は、光吸収可変部を含むとよい。光吸収可変部は、光吸収性の程度が変化可能に構成されている。光吸収性の程度が変化可能とは、高吸収状態と低吸収状態とを調整可能なことであってよい。あるいは、光吸収性の程度が変化可能とは、光吸収性を有する状態と、光吸収性を有さない状態とを調整可能なことであってもよい。光吸収性の程度が調整可能であると、光学的な状態を変化させることができ、光学特性の優れた光スイッチングデバイス１００を得ることができる。光吸収可変部は層状に形成されていてよい。

高吸収状態とは、光吸収性が高い状態である。高吸収状態は、例えば、一方の面から入射した光が、吸収によって他方の面に出射しない状態である。高吸収状態は、一方の面側から他方の面側に存在する物体を視認することができない状態であり得る。高吸収状態は、両側から他方の面側に存在する物体を視認することができない状態であり得る。高吸収状態は、不透明な状態であり得る。高吸収状態では、光吸収可変部は黒色となり得る。光吸収可変部が光吸収性を発揮する場合、光吸収可変部は、光を吸収する吸収層として機能する。

低吸収状態とは、光吸収性が低い又は光吸収性がない状態である。低吸収状態は、例えば、一方の面から入射した光が、吸収されずに進行方向をそのまま維持して、他方の面に出射する状態である。低吸収状態は、一方の面側から他方の面側に存在する物体を見たときに、物体を明瞭に視認できる状態であり得る。低吸収状態は、透明な状態であり得る。

光吸収可変部は、光吸収性が高い高吸収状態と、光吸収性が低い又は光吸収性がない低吸収状態と、高吸収状態と低吸収状態との間の光吸収性を発揮する状態と、を有することが可能なように構成されていてもよい。高吸収状態と低吸収状態との間の光吸収性を発揮することができることで、中程度の光吸収性を付与することができるため、光学的な状態をバリエーション高く変化させることができ、光学特性をより向上することができる。ここでは、高吸収状態と低吸収状態との間の光吸収性を発揮する状態を、中吸収状態と呼ぶ。

中吸収状態は、高吸収状態と低吸収状態との間において、少なくとも一つの吸収状態を有するものであってよい。例えば、高吸収状態と中吸収状態と低吸収状態との三つの状態を切り替えることにより、光吸収性を変化させることができると、光学特性が向上する。中吸収状態は、高吸収状態と低吸収状態との間において、吸収性の程度が複数の段階となった複数の状態を有するものであることが好ましい一態様である。それにより、吸収性の程度が複数の段階になるため、光学特性をより高めることができる。例えば、高吸収状態と複数の中吸収状態と低吸収状態との複数の状態を切り替えることにより、光吸収性を段階的に変化させることができると、光学特性が向上する。中吸収状態は、高吸収状態と低吸収状態との間において、高吸収状態から低吸収状態まで、連続的に変化するように構成されていることが好ましい一態様である。それにより、吸収性の程度が連続的に変化するものになるため、光学的な状態をバリエーション高く変化させることができ、光学特性をより高めることができる。例えば、高吸収状態と低吸収状態との間で目的とする光吸収性を発揮させる状態にして光吸収性を変化させることができると、中間状態を作り出すことができるため、光学特性が向上する。光吸収可変部が、中吸収状態を有する場合、光吸収可変部は、中吸収状態を維持できるように構成されているとよい。

中吸収状態は、面内において、光吸収性に分布を有していてもよい。その場合、光吸収性の高いところと低いところとで、パターン（模様）を形成することが可能になる。

光吸収可変部は、少なくとも可視光の一部を吸収するものであるとよい。それにより、発光を鮮明にすることができる。光吸収可変部は可視光の全部を吸収するものであることが好ましい。それにより、さらに発光を鮮明にすることができる。光吸収可変部は、赤外線を吸収するものであってもよい。赤外線を吸収する場合、遮熱効果を得ることができる。光吸収可変部は紫外線を吸収するものであってもよい。それにより、光スイッチングデバイス１００の劣化を抑制することができる。また、紫外線を吸収できると、屋内への紫外線の侵入を抑制することができる。光吸収可変部は、可視光、紫外線及び赤外線のいずれか１つを吸収することが好ましく、これらのうちの２つを吸収することがより好ましく、これらの全てを吸収することがさらに好ましい。

光吸収可変部は、吸収スペクトルの形状を変化させることが可能なように構成されていてもよい。吸収スペクトルの変化は、中吸収状態において行われるものであってよい。吸収スペクトルの形状が変化するとは、光吸収可変部に入射する光と、光吸収可変部を通った光とのスペクトル形状が異なることである。吸収スペクトルの変化は吸収波長の変化により行われる。例えば、青色光のみを強く吸収したり、緑色光のみを強く吸収したり、赤色光のみを強く吸収したりすることによって、スペクトルの形状は変化する。吸収スペクトルが変化すると、光スイッチングデバイス１００を通過する光の色が変化する。そのため、透過光の調色（色の調整）を行うことができ、光学特性を向上することができる。

光学可変部１が光吸収可変部である場合、光学可変層２は、光吸収可変層で構成され得る。光吸収可変層は、一対の電極５，５の間に配置される。一対の電極５，５の間に電圧が印加されることにより、光吸収可変層における光吸収性の程度が変化する。

光吸収可変部は、直流電源に接続されてもよいし、交流電源に接続されてもよいが、好ましくは直流電源に接続される。電界により光吸収性が変化する材料では、一方向の電気の流れにより光吸収性が変化し得る。そのため、直流電源により、安定した光吸収性を得ることができる。なお、中吸収状態は、電圧又は電流の印加量が制御されることによって形成され得る。

光吸収可変層の材料としては、電界変調によって光吸収性が変わる材料を好ましく用いることができる。電界変調の材料として、例えば、酸化タングステンなどが挙げられる。

光吸収可変部は、電圧無印加時に光透過状態となり、電圧印加時に光吸収状態となることが好ましい一態様である。液晶材料では、電圧の印加により吸収性が変化し得る。液晶では、電圧の印加で配向を揃えることが可能である。液晶では、薄型で吸収性の高い光吸収可変部を形成することができる。もちろん、光吸収可変部は、電圧無印加時に光吸収状態となり、電圧印加時に光透過状態となるものであってもよい。

光吸収可変層は、電圧を印加したときの光吸収状態が維持されるものであるとよい。それにより、電力効率が高まる。光吸収状態が維持される性質はヒステリシスと呼ばれる。光吸収状態の維持される時間は、長い方がよく、例えば、１時間以上であるとよい。

光スイッチングデバイス１００において、第１面Ｆ１は主面と定義され、第２面Ｆ２は裏面と定義される。主面は、光を得たい方向に配置される。例えば、光スイッチングデバイス１００が窓として利用される場合、主面（第１面Ｆ１）は内部側、裏面（第２面Ｆ２）は外部側に配置される。

表１は、複数の光学可変部１の構成の例を示す。表１では、光スイッチングデバイス１００が光学可変部１として有する構成を「○」で示している。さらに、各構成を選択した場合の作用を示す。なお、光学可変部１の配置の順序は問わない。

光反射可変部は、面状発光部及び光散乱可変部よりも第２面Ｆ２側に配置されていることが好ましい一態様である。その場合、反射を利用して光を取り出すことができるため、光学特性に優れた光スイッチングデバイス１００を得ることができる。

光吸収可変部は、複数の光学可変部１のうちで最も第２面Ｆ２側に配置されていることが好ましい一態様である。その場合、第２面Ｆ２から入る光を吸収することができる。また、第１面Ｆ１から出射する光のコントラストを高めることができる。

複数の光学可変部１は、好ましくは、第１面Ｆ１から第２面Ｆ２に向かって、光散乱可変部、面状発光部、光反射可変部、及び光吸収可変部の順で配置される。なお、光学可変部１が、２つ及び３つの場合、上記の４つ場合からその一部を除去すれば好適な配置が導き出される。

光スイッチングデバイス１００の好ましい態様では、複数の光学可変部１は、有機エレクトロルミネッセンス素子（面状発光部）と、光散乱可変部とを含む。それにより、光学特性の優れた面状発光体を得ることができる。面状発光体は照明装置として利用可能である。

ところで、上記では、複数の光学可変部１が、光散乱可変部、面状発光部、光反射可変部、及び光吸収可変部のいずれか１つから選ばれている例を示しているが、これらの２つ以上が選ばれてもよい。例えば、複数の光学可変部１は、光散乱可変部を２以上有していてもよい。例えば、複数の光学可変部１は、面状発光部を２以上有していてもよい。例えば、複数の光学可変部１は、光反射可変部を２以上有していてもよい。例えば、複数の光学可変部１は、光吸収可変部を２以上有していてもよい。同種の機能（散乱性、発光性、反射性、吸収性）を有する部分が２以上あると、その機能を増強させることができる。

図４により、光スイッチングデバイス１００内の一対の電極５，５の好ましい態様が説明される。光スイッチングデバイス１００においては、光学可変部１のうちの少なくとも一つは、一対の電極５，５のそれぞれが、複数の電力供給端子３に接続されている。図４は、複数の電力供給端子３に接続された一対の電極５を示している。図４のＡでは、一つの電極５及びそれに接続する複数の電力供給端子３を取り出して図示している。図４のＢでは、一対の電極５，５及び複数の電力供給端子３を取り出して図示している。図４のＢでは、一対の電極５，５の一方を電極５ｘで示し、一対の電極５，５の他方を電極５ｙで示している。複数の電力供給端子３に接続された一対の電極５，５を有する光学可変部１は、制御光学可変部と定義される。光スイッチングデバイス１００では、複数の光学可変部１のうちの少なくとも一つが、制御光学可変部である。制御光学可変部では、電力供給端子３から供給される電力は、電流及び電圧の少なくともいずれか一方が複数の段階で制御される。電力供給端子３は、電極パッド、配線接続構造などに例示される適宜の端子で構成される。

複数の電力供給端子３は、光スイッチングデバイス１００の形状が四角形である場合、少なくとも四角形の４つの角に配置されるとよい。それにより、電力の供給パターンのバリエーションが多くなり得るので、効果的に光スイッチングデバイス１００の光学的状態を変化させることができる。より好ましくは、複数の電力供給端子３は、四角形の辺の途中にも配置される。

図４に示される一対の電極５，５は、面状発光部、光散乱可変部、光反射可変部、及び光吸収可変部のうちのいずれか一つ以上に適用され得る。制御光学可変部では、光学的な状態が面内において分布を有して変化する。制御光学可変部は、光学的状態が面内において分布を有して変化可能であってよい。制御光学可変部は、面状発光部、光散乱可変部、光反射可変部、及び光吸収可変部のうちの二つ以上が好ましく、三つ以上がより好ましく、全てであることがさらに好ましい。

複数の電力供給端子３は独立に電力を供給可能なように構成されている。電力供給端子３から供給される電力は、電流及び電圧の少なくともいずれか一方が複数の段階で制御されたものである。複数の段階とは、電流又は電圧において、値が高い状態と値が低い状態との他に少なくとも一つの中間の値の状態を有することである。複数の段階は、不連続的であってもよいし、連続的であってもよい。

光スイッチングデバイス１００内の光学可変部１では、電流駆動と電圧駆動とが存在し得る。電流駆動では、電流値が制御されて光学可変部１が駆動される。電圧駆動では、電圧値が制御されて光学可変部１が駆動される。電流駆動と電圧駆動との一方を採用することで、駆動の好適化が行われる。面状発光部（有機ＥＬ素子）は電流駆動であるとよい。そのため、面状発光部は、電流が複数の段階で制御され得る。光散乱可変部は電圧駆動であるとよい。そのため、光散乱可変部は、電圧が複数の段階で制御され得る。光反射可変部は電圧駆動であるとよい。そのため、光反射可変部は、電圧が複数の段階で制御され得る。光吸収可変部は電流駆動であるとよい。そのため、光吸収可変部は、電流が複数の段階で制御され得る。

制御光学可変部は、複数の電力供給端子３の作用により、面内において、光学的状態が不均一に変化し得る。例えば、光学的状態の高い部分又は光学的状態の低い部分が、パターン状に発現し得る。所定の模様で光学可変部１が光学的に変化する場合、面内の一の地点の光学的状態と、その一の地点とは十分に離れた面内の他の地点の光学的状態とが異なる状態に変化し得る。光学可変部１の光学的変化は、例えば、光学的に変化する領域が四角形である場合、光学的状態が、ある一つの角と、その角に対向する角とで異なるような挙動を有し得る。

図５は、光学可変部１（制御光学可変部）の光学的な状態の変化を説明するグラフ及び図である。図５では、光学可変部１が光散乱可変部または光反射可変部である例を示している。図５により、電圧の制御によって光学可変部１の光学的状態が、不透明から透明に変化する態様が説明される。図５は、光学可変部１の光学的状態の変化の一例を示しており、光学的状態の変化の態様は、これに限定されるものではない。なお、図５を用いて説明されるときの不透明とは、透明性が低い状態であり、例えば、光学可変部１の向こう側に配置された物体が視認できない状態又は明瞭に視認できない状態である。また、透明とは、透明性が不透明よりも高い状態であり、光学可変部１の向こう側に配置された物体が明瞭に視認できる状態であってよい。この例では、電圧の印加がない場合に光学可変部１は不透明となり、所定値以上の電圧の印加がある場合に光学可変部１は透明となる。

図５では、図４における複数の電力供給端子３のうちの右上の角に配置された電力供給端子３から電圧を印加する場合に対応して説明を行う。複数の電力供給端子３は独立して電力を供給することが可能である。そのため、例えば、右上の電力供給端子３のみから電力を供給することができる。また、電力供給端子３は段階的な制御が可能であり、電圧を多段階（異なる複数の電圧値）で印加することができる。

図５のＢで示すように、右上の角から電圧を印加したときに、光学状態が変化する面状の領域のうち、右上角にある地点Ｐ１と、中央にある地点Ｐ２と、左下角にある地点Ｐ３との３点の光透過性の変化を比較する。図３Ａのグラフでは、地点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３における電圧と光透過率との関係がグラフ化されている。

図５のＡから分かるように、まず、電圧を印加していない０（Ｖ）の場合、地点Ｐ１〜Ｐ３の全てにおいて光透過率が低く、光学可変部１は不透明となっている。次に、電圧Ｅ１（Ｖ）が右上から印加される。電圧Ｅ１（Ｖ）においては、電圧印加位置に近い右上の地点Ｐ１では、光透過率が向上し、不透明から透明に変化する。また、電圧Ｅ１（Ｖ）においては、中央の地点Ｐ２では、光透過率が上がるものの、右上の地点Ｐ１ほど透明性は高くならず、不透明と透明との間の透明性になる。また、電圧Ｅ１（Ｖ）においては、左下の地点Ｐ３では、光透過率が上がらないか上がっても少しで、不透明の状態が維持される。このように、面内において分布を持って透明性が変化した状態が表れる。この状態は、好ましくは、電圧Ｅ１（Ｖ）を印加している間において維持される。そして、さらに電圧Ｅ１（Ｖ）よりも高い電圧Ｅ２（Ｖ）が印加される。例えば、Ｅ１は１００（Ｖ）、Ｅ２は１５０（Ｖ）である例が代表例として挙げられる。電圧Ｅ２（Ｖ）においては、中央の地点Ｐ２及び左下の地点Ｐ３でも、光透過率が向上し、不透明から透明に変化する。その結果、光学可変部１は、面内の全てが透明になる。このようにして、電圧の制御により、透明性が面内においてパターン状になって変化する。ここで、電圧を徐々に多段階的に又は連続的に、０（Ｖ）からＥ２（Ｖ）まで上げるようにすると、図５のＡのグラフから、透明性が右上から徐々に広がって左下に到達するまでの種々の透明性の模様を形成することが理解されるであろう。また、電圧の印加位置を変更することで、透明の部分又は不透明の部分によって、種々の模様を形成できることが理解されるであろう。

なお、図５の例は、電力制御の一例であり、電圧による制御を示しているが、電流による制御も同様に行われ得る。また、電力の供給で透明になる場合を説明したが、光学可変部１において、電力の供給で透明から不透明になる場合も同様の制御が行われ得ることは理解される。面状発光部（有機ＥＬ素子）では、電気を流すと、光が生じて透明から不透明な発光状態に変化し得る。光散乱可変部では、電圧を印加すると、散乱性が低くなって不透明から透明に変化し得る。光反射可変部では、電圧を印加すると、反射性が低くなって不透明から透明に変化し得る。光吸収可変部では、電気を流すと、吸収性が高くなって透明から不透明に変化し得る。なお、上記の各部においては、機能が中間の状態（例えば散乱性では中散乱状態）が存在し得るが、機能が高い状態から機能が中間の状態への変化や、機能が中間の状態から機能が低い状態への変化、あるいはこれらの逆の変化であってもよい。つまり、光学的状態が面内においてパターン状に変化する制御が行われればよい。ここでは、不透明部分又は透明部分によってパターンとなった模様が形成される変化をパターン変化と呼ぶ。

図６は、光スイッチングデバイス１００の光学的状態の変化の一例を示している。図６では、図５で説明したパターン変化の制御が適用されている。

図６で示すように、光学可変部１の作用により、光スイッチングデバイス１００は、右上から左下に向かって徐々に不透明から透明になるような光学的パターンが発現され得る。図６では、透明性の高低がドットの濃さで表現されており、透明性が高い方が、ドット濃度が低くなっている。図６のＡは、図５のＡの０（Ｖ）の場合に対応し、光スイッチングデバイス１００は全体的に不透明である。図６のＢは、図５のＡのＥ１（Ｖ）の場合に対応し、光スイッチングデバイス１００は、右上が透明で、左下になるにしたがって徐々に透明性が低下し、左下では不透明である。図６のＢの状態は、透明性がパターンを有しており、模様形成状態と定義することができる。図６のＣは、図５のＡのＥ２（Ｖ）の場合に対応し、光スイッチングデバイス１００は全体的に透明である。このように、光スイッチングデバイス１００は、透明性が面内において変化するパターンを有し得る。

透明と不透明との光学的状態のパターン変化は、複数の光学可変部１（面状発光部、光散乱可変部、光反射可変部、及び光吸収可変部）のいずれか一つ以上で行われていてよい。好ましくは、複数の光学可変部１の全てでパターン変化が行われる。複数の光学可変部１のうち、複数の電力供給端子３に接続された一対の電極５，５を有する光学可変部１が、パターン変化を起こす。パターン変化が複数の光学可変部１で行われるときには、複数の光学可変部１が同様のパターン変化をするとよい。それにより、パターン変化がより効果的になる。

上記のような光学的変化の制御は、電極５における面内の電気抵抗を利用している。電極５では、面状になると電気抵抗が増加し、電気が通りにくくなる。特に光透過性を有する電極５は、電気抵抗が高くなりやすい。そのため、電力供給端子３に近い地点と、電力供給端子３から遠い地点との光学的状態を変えることが容易になるのである。面状の電気抵抗は、いわゆるシート抵抗であってよい。シート抵抗は１０Ω以上であることが好ましく、さらに２０Ω以上であることがより好ましい。電気抵抗を高くすることにより、パターン変化の制御が容易になるが、電気抵抗を高くしすぎると駆動電圧が高くなるため消費電力が大きくなる。

ここで、図４で説明したように、一対の電極５，５においては、一方の電極５が複数の電力供給端子３に接続され、他方の電極５も複数の電力供給端子３に接続されている。そのため、一方の電極５における電圧又は電流分布と、他方の電極５における電圧又は電流分布とによって、電圧差又は電流差を面内でより作りやすく、効果的に光学的なパターン変化を行うことができる。例えば、一方の電極５のある部位の電圧を＋１０Ｖとし、その部位に対応する部位（平面視で重なる位置）における他方の電極５の電圧を−１０Ｖとすると、合計２０Ｖの電圧差を生み出すことが可能になり、効率が高まる。また、電力供給端子３から電力の供給する位置や強さを制御することで、面内においてある部分に強く電気を流すことができる。

図７は、一対の電極５，５の一例である。図７のＡは一対の電極５，５のうちの一方（５ｘ）を示し、図７のＢは一対の電極５，５のうちの他方（５ｙ）を示す。図７のＡ及びＢは、電極５を平面視した様子を示している。図７のＡ及びＢにおいて図示された電極５ｘ及び電極５ｙは、紙面と垂直な方向で重ねられ得る。一対の電極５の配置は、図４のＢから理解される。図７に示す一対の電極５，５は、光学可変部１に適用される。

図７の例は、図４に示す例とは、複数の電力供給端子３の接続パターンが異なる。図４の例では、一対の電極５が同じパターンで電力供給端子３に接続されている。図４では、四角形の電極５の４辺のそれぞれに、４つの電力供給端子３が等間隔で配置されている。一方、図７の例では、四角形の対向する２辺に複数の電力供給端子３が配置され、その２辺以外の２辺には電力供給端子３は配置されていない。図７のＡでは、上下の２辺に電力供給端子３が存在する。図７のＢでは、左右の２辺に電力供給端子３が存在する。そのため、電力供給端子３の接続位置が対となる電極５において異なっている。このように、一対の電極５，５は、複数の電力供給端子３に異なるパターンで接続されていることが好ましい一態様である。その場合、電力供給端子３の数を減らすことができるため、より簡単な構成にすることができる。また、電力供給端子３の接続パターンが電極５によって異なる場合、より少ない量の電力供給端子３で電力を与えることが可能になり、効率よく面内に電力を供給することができる。また、光学的なパターンの形成を効率よく行うことができる。

図７に示すように、光スイッチングデバイス１００の形状が四角形の場合、一対の電極５，５において、電力供給端子３が設けられた辺が重ならないようにするとよい。それにより、効率が高まる。また、光学的状態の高い部分と低い部分とで形成する光学的なパターンを効果的に生み出すことができる。

図８及び図９には、低抵抗部４が設けられた電極５の例が示されている。光スイッチングデバイス１００は、好ましくは、光学可変部１の面内に伸びる低抵抗部４を備えている。低抵抗部４は電極５に接しているとよい。低抵抗部４は、好ましくは、一対の電極５，５の両方に設けられる。低抵抗部４は、電気抵抗が電極５よりも低い部分である。低抵抗部４があることにより、電極５の面内の通電の補助を行うことができるため、内部側に、より電力を供給することができる。そのため、透明と不透明とが面内で混在してこれらがパターン化された状態をより効果的に作り出すことができる。低抵抗部４が存在する場合、端部と中央部との光学状態のバランスを整えることができるため、大面積でもきれいな模様を発揮しやすくなる。

低抵抗部４は、好ましくは、面内において複数の電力供給端子３を電気的に接続することがよい。それにより、電力の付与がより安定化する。低抵抗部４は線状であってよい。それにより、光学的状態をパターン状に変化させやすくすることができる。

図８は、一対の電極５，５の一例である。図８のＡは一対の電極５，５のうちの一方（５ｘ）を示し、図８のＢは一対の電極５，５のうちの他方（５ｙ）を示す。図８のＡ及びＢは、電極５を平面視した様子を示している。図８Ａ及び図８Ｂにおいて図示された電極５ｘ及び電極５ｙは、紙面と垂直な方向で重ねられ得る。一対の電極５の配置は、図４のＢから理解される。図８に示す一対の電極５，５は、光学可変部１に適用される。図８のＣは低抵抗部４が設けられた位置での電極５の断面図を示している。

図８のＡの電極５ｘの例では、上下の対向した２辺に電力供給端子３が配置されている。そして、上下の電力供給端子３を結ぶように、低抵抗部４が配置されている。また、図８のＢの電極５ｙの例では、左右の対向した２辺に電力供給端子３が配置されている。そして、左右の電力供給端子３を結ぶように、低抵抗部４が配置されている。低抵抗部４は、電力供給端子３と接していてよい。

図８の例では、低抵抗部４は補助配線４Ａである。図８のＣに示すように、補助配線４Ａは、電極５の表面に配置されている。補助配線４Ａで低抵抗部４が形成されると、通電性が向上する。そのため、内部側に効率よく電気を伝えることができる。補助配線４Ａは、例えば、金属により形成される。金属としては、銀、アルミニウムなどが例示される。補助配線４Ａの幅は、例えば、１〜５００μｍの範囲内であってよい。補助配線４Ａは直線状であってよい。補助配線４Ａは不透明であってよい。補助配線４Ａは幅が細いため、光スイッチングデバイス１００の光学的状態をほとんど低下させない。そのため、補助配線４Ａは、光学的状態を保ちつつ、電気伝導性を高めることができる。補助配線４Ａはテーパを有するとよい。テーパにより電気的信頼性を向上できる。

図９は、一対の電極５，５の一例である。図９のＡは一対の電極５，５のうちの一方（５ｘ）を示し、図９のＢは一対の電極５，５のうちの他方（５ｙ）を示す。図９のＡ及びＢは、電極５を平面視した様子を示している。図９のＡ及びＢにおいて図示された電極５ｘ及び電極５ｙは、紙面と垂直な方向で重ねられ得る。一対の電極５の配置は、図４のＢから理解される。図９に示す一対の電極５，５は、光学可変部１に適用される。図９のＣは低抵抗部４が設けられた位置での電極５の断面図を示している。

図９においても、図８と同様に、低抵抗部４が電極５に接して設けられている。そして、低抵抗部４は、対向する２辺に配置された電力供給端子３を繋いでいる。

図９の例では、低抵抗部４は透明導電部４Ｂである。透明導電部４Ｂは、透明性を有する導電性材料で形成されている。透明導電部４Ｂは、電極５の厚みが厚くなった部分であるとよい。それにより、簡単に透明導電部４Ｂを形成することができる。図９のＣでは、電極５の厚みが厚くなって透明導電部４Ｂが設けられている。透明導電部４Ｂは電極５の突出部であってよい。電極５の厚みが厚くなった部分は、電気的に低抵抗になり、それ以外の部分よりも導電性が向上する。また、電極５は透明性を有するため、厚みが厚くなっても透明性は維持される。そのため、透明導電部４Ｂは、透明性を保ちつつ、電気伝導性を高めることができる。透明導電部４Ｂの幅は、特に限定されるものではないが、例えば、１０〜１００００μｍの範囲内であってよい。透明導電部４Ｂはテーパを有するとよい。テーパにより電気的信頼性を向上できる。

図８及び図９では、線状の低抵抗部４が、四角形の対向する２辺に配置された電力供給端子３を接続する例を示しているが、低抵抗部４による接続のパターンはこれに限定されるものではない。例えば、四角形の隣り合う２辺に複数の電力供給端子３が配置されている場合には、その隣り合う２辺の電力供給端子３を低抵抗部４が接続していてもよい。また、上記では２つの電力供給端子３が低抵抗部４で接続されているが、３以上の電力供給端子３が低抵抗部４で接続されていてもよい。要するに、光学的なパターン（模様）を得やすい配置で、低抵抗部４と電力供給端子３とが接続されていればよい。

図１０は、光スイッチングデバイス１００の光学的状態がパターン変化する態様の一例である。図１０では、格子状の不透明領域のパターンが形成される制御が示されている。光学的状態の変化が分かりやすいよう、光スイッチングデバイス１００の向こう側に見える景色を模式的に表現している。図１０のＡでは、光スイッチングデバイス１００は透明である。そのため、景色が見える。図１０のＢでは、光スイッチングデバイス１００は、格子状に不透明な部分があり、格子の間に透明な部分がある。そのため、格子の間から、景色が部分的に見える。不透明な部分は、格子模様となっている。図１０のＣでは、光スイッチングデバイス１００は不透明である。そのため、景色は見えない。光スイッチングデバイス１００では、図１０のＢのように、透明な部分と不透明な部分とで模様を形成できる。

図１０に示されるように、複数の電力供給端子３から一対の電極５，５への電力供給の制御によって、種々のパターン変化が可能になる。格子状のパターン（模様）は、例えば、図８又は図９に示される一対の電極５，５を用いて容易に形成され得る。図８及び図９の一対の電極５，５では、電極５ｘ上の低抵抗部４の延伸方向と、電極５ｙ上の低抵抗部４の延伸方向とが交差している。そのため、格子模様を形成しやすい。パターン変化では、光学的状態の高い部分と光学的状態の低い部分とが面内において混在し、これらが所定のパターンとなって模様が形成される。そのため、光学特性の優れた光スイッチングデバイス１００が得られる。

光スイッチングデバイス１００においては、複数の光学可変部１は独立して駆動可能なように構成されているとよい。それにより、光学可変部１を独立して制御することができるため、光学特性を高めることができる。独立して駆動可能とは、光学可変部１への電力の供給を独立して行うことができることであってよい。

光スイッチングデバイス１００は、独立して個々の基板上に各部を積層工程によって形成した後、各部を貼り合わせる方法や、各部を一方の面側から順次に基板上に積層工程で形成していく方法など、適宜の方法で形成され得る。

図１１は、光スイッチングデバイス１００の機能の一例を示している。図１１では、複数の光学可変部１は模式的に図示されている。矢印は光の進行を示している。図１１では、第１面Ｆ１側から、複数の光学可変部１として、光散乱可変部１Ｓ、面状発光部１Ｐ、光反射可変部１Ｒ、光吸収可変部１Ｑが配置されている例を示している。図１１の光スイッチングデバイス１００は、第１面Ｆ１から主として面状発光部１Ｐの光を取り出すように構成されている。

図１１では、機能している光学可変部１を斜線で示している。機能しているとは、光散乱可変部１Ｓでは光散乱性が発揮されている状態、面状発光部１Ｐでは発光している状態、光反射可変部１Ｒでは光反射性が発揮されている状態、光吸収可変部１Ｑでは光吸収性が発揮されている状態、を意味する。ある光学可変部１が機能していない場合、その光学可変部１は透明となり得る。なお、説明を単純化するため、光散乱性や光反射性や光吸収性が中間の状態は示していないが、中間状態があってもよい。図１１のＡ〜Ｑは、光学可変部１の機能の状態が異なっており、光スイッチングデバイス１００としてそれぞれ異なる状態となっている。光スイッチングデバイス１００は、図１１のＡ〜Ｑの全ての状態を発揮可能であってもよいし、これらのうちのいくつかの状態を発揮可能であってもよい。光スイッチングデバイス１００は、光学的な状態が切り替え可能である。

図１１に示すように、複数の光学可変部１のうちの少なくとも一つが機能すると、光スイッチングデバイス１００に外部から入った光がそのまま通りぬけにくくなるため、光スイッチングデバイス１００は不透明になり得る。例えば、図１１のＡのように光散乱可変部１Ｓの光散乱性が発揮されている場合には、光が散乱されるため、第１面Ｆ１と第２面Ｆ２との間において光がそのまま通りぬけできない。また、図１１のＣのように光反射可変部１Ｒの光反射性が発揮されている場合には、光が反射されるため、第１面Ｆ１と第２面Ｆ２との間において光がそのまま通りぬけできない。また、図１１のＤのように、光吸収可変部１Ｑの光吸収性が発揮されている場合には、光が吸収されるため、第１面Ｆ１と第２面Ｆ２との間において光が通りぬけできない。図１１のＢのように、面状発光部１Ｐが機能する場合であっても、面状発光部の発する光により、向こう側が視認しにくくなり、不透明となり得る。一方、図１１のＱでは、全ての光学可変部１が機能しておらず、透明である。そのため、光スイッチングデバイス１００は、図１１のＱのような透明な状態から、図１１のＡ〜Ｐで示される種々の不透明な状態に変化可能になり得るため、光学特性が向上する。特に、複数の光学的なパターン変化が可能になると、不透明と透明との間に複雑な変化がもたらされ、複数の模様を形成することが可能なため、意匠性の優れた光学状態が発揮され得る。図１１では光の進行が矢印で示されており、この図から各状態における光スイッチングデバイス１００の光学的な作用が理解される。複数の光学可変部１の機能については、前述したように、表１からも理解される。

図１１では、４つの種類の異なる光学可変部１を組み合わせた例を示したが、この例から、光学可変部１が３つの場合及び２つの場合も、光スイッチングデバイス１００の機能は理解され得る。また、光学可変部１の配置（順序）が変更された場合も、図１１に基づき、光スイッチングデバイス１００の機能は理解され得る。

光スイッチングデバイス１００は、窓として利用することができる。光学的に異なる状態を作り出す窓は、アクティブウィンドウと定義され得る。不透明と透明とがパターン変化する窓は、利用価値が高い。窓は、内窓、外窓のいずれにも利用可能である。また、窓として車載窓の利用も可能である。車載窓は、自動用、電車、機関車、列車などの車両用や、飛行機用、船用などの窓であってよい。例えば、透明と不透明を変化させることが可能な窓は高級自動車用に好適である。また、光スイッチングデバイス１００は、建材として利用することができる。建材としては、壁材、パーティション、サイネージなどに利用することができる。サイネージはいわゆる照明広告であってよい。壁材は、外壁用であってもよいし、内壁用であってもよい。

光スイッチングデバイス１００は、面状発光部を有する場合、照明装置として利用することができる。光スイッチングデバイス１００では、パターン変化する照明が得られ得る。

図１２は、光スイッチングデバイス１００の応用例である。図１２では、建材２００が示されている。図１２に示される建材２００は、窓である。建材２００は、光スイッチングデバイス１００を備える。建材２００は、枠体１０１と、配線１０２と、プラグ１０３とを有する。建材２００は、いわば電化建材である。枠体１０１は光スイッチングデバイス１００の外周を囲っている。配線１０２は、光スイッチングデバイス１００と電気的に接続されている。プラグ１０３は、外部電源との接続が可能である。プラグ１０３及び配線１０２を通して電力が光スイッチングデバイス１００に供給されると、光スイッチングデバイス１００の光学的状態が変化し得る。例えば、光スイッチングデバイス１００は、透明な状態、半透明（すりガラス状）の状態、鏡の状態、発光する状態、の複数の状態が変化する。そのため、建材２００は、光学特性に優れている。

以上、光スイッチングデバイス及び建材等について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示の光スイッチングデバイス等は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記の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、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で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開示に含まれる。

１ 光学可変部
２ 光学可変層
３ 電力供給端子
４ 低抵抗部
４Ａ 補助配線
４Ｂ 透明導電部
５ 電極
６ 基板
１００ 光スイッチングデバイス

Claims (7)

1. 面状であり、電力により光透過性の程度が変化可能な複数の光学可変部と、
   前記光学可変部に電力を供給する複数の電力供給端子と、を備え、
   前記複数の光学可変部は厚み方向に配置され、
   前記複数の光学可変部のそれぞれは、一対の電極を有し、
   前記複数の光学可変部のうちの少なくとも一つは、前記一対の電極のそれぞれが、前記複数の電力供給端子に接続され、
   前記複数の電力供給端子は、電流及び電圧の少なくともいずれか一方が複数の段階で制御された電力を供給する、光スイッチングデバイス。
2. 前記一対の電極は、前記複数の電力供給端子に異なるパターンで接続されている、請求項１に記載の光スイッチングデバイス。
3. 前記電極に接し、前記光学可変部の面内に伸びる低抵抗部を備え、
   前記低抵抗部は、前記面内において前記複数の電力供給端子を電気的に接続する、請求項１又は２に記載の光スイッチングデバイス。
4. 前記低抵抗部は、補助配線である、請求項３に記載の光スイッチングデバイス。
5. 前記低抵抗部は、透明導電部である、請求項３に記載の光スイッチングデバイス。
6. 前記複数の光学可変部は、少なくとも、有機エレクトロルミネッセンス素子と、光散乱可変部とを含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光スイッチングデバイス。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光スイッチングデバイスと、配線と、を備えた建材。

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