WO2016189815A1 - 光学デバイス - Google Patents

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WO2016189815A1
WO2016189815A1 PCT/JP2016/002327 JP2016002327W WO2016189815A1 WO 2016189815 A1 WO2016189815 A1 WO 2016189815A1 JP 2016002327 W JP2016002327 W JP 2016002327W WO 2016189815 A1 WO2016189815 A1 WO 2016189815A1
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WO
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refractive index
layer
electrode
optical device
light
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PCT/JP2016/002327
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English (en)
French (fr)
Inventor
裕子 鈴鹿
太田　益幸
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1334—Constructional arrangements; Manufacturing methods based on polymer dispersed liquid crystals, e.g. microencapsulated liquid crystals
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    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1339—Gaskets; Spacers; Sealing of cells

Definitions

  • the present disclosure relates to optical devices. More particularly, the present disclosure relates to an optical device whose optical state can be changed electrically.
  • Patent Document 1 discloses a light control element in which an electrolyte layer containing an electrochromic material containing silver is sandwiched between a pair of transparent electrodes, and one of the transparent electrodes is provided with nano-order unevenness. .
  • the light control element of Patent Document 1 can form a mirror state by application of a voltage.
  • Patent Document 1 Although the light control element of Patent Document 1 can form a mirror state, it does not change the traveling direction of light in a desired direction.
  • An object of the present disclosure is to provide an optical device capable of performing light distribution.
  • One aspect of the optical device includes a first electrode having light transparency, a second electrode having light transparency, and a state in which the refractive index is changed by an electric field to distribute light in a transparent state.
  • the second electrode is electrically paired with the first electrode.
  • the refractive index adjustment layer is disposed between the first electrode and the second electrode and includes liquid crystal.
  • An optical device comprises a structure that forms a thickness of the refractive index adjustment layer and is bonded to the second electrode.
  • the optical device of the present disclosure can create a transparent state and a light distribution state by the change of the refractive index of the refractive index adjusting layer.
  • the optical device is excellent in optical characteristics.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an optical device.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of an optical device.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the main part of an example of the optical device.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of an optical device.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of an optical device.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the main part of an example of the optical device.
  • FIG. 7A is an explanatory view showing an example of light transmission by an optical device in a light distribution state.
  • FIG. 7B is an explanatory view showing an example of light transmission by the optical device in the non-light distribution state.
  • FIG. 1 shows an example of an optical device (optical device 1).
  • FIG. 1 schematically shows the layer structure of the optical device 1, and the dimensions and the like of the actual parts of the optical device 1 are not limited to this.
  • the optical device 1 can be formed in a panel shape.
  • the optical device 1 has a first electrode 13 having light transmittance, a second electrode 14 having light transmittance, and a change in refractive index due to an electric field so that the transparent state and the state of distributing incident light can be changed.
  • the second electrode 14 is electrically paired with the first electrode 13.
  • the refractive index adjustment layer 15 is disposed between the first electrode 13 and the second electrode 14.
  • the refractive index adjustment layer 15 contains a liquid crystal.
  • the optical device 1 includes a structure 17 that forms the thickness of the refractive index adjustment layer 15.
  • the structural body 17 is bonded to the second electrode 14.
  • the optical device 1 can create a transparent state and a light distribution state by the change of the refractive index of the refractive index adjusting layer 15.
  • the thickness of the refractive index adjustment layer 15 is reliably ensured, and unevenness in the thickness of the layer is reduced. . Therefore, light can be distributed more uniformly throughout the entire optical device 1. And if uniform light distribution becomes possible, the change of the light of a transparent state and a light distribution state will become large.
  • the optical device 1 since the optical device 1 can change the transparent state and the light distribution state, the optical device 1 is excellent in optical characteristics.
  • FIG. 1 is a first embodiment of the optical device 1.
  • the structure 17 is the spacer 20 included in the refractive index adjustment layer 15.
  • the spacer 20 has an adhesive substance on its surface.
  • the adhesive substance constitutes the adhesive film 22 of the outer layer portion of the spacer 20.
  • the spacer 20 includes a core particle 21 and an adhesive film 22 disposed around the core particle 21.
  • the core particle 21 is the main body of the spacer 20.
  • the adhesive film 22 causes the spacer 20 to be attracted to the second electrode 14.
  • the spacer 20 is preferably attached to the uneven layer 16 by the adhesive film 22. In that case, since the spacer 20 can bond the first electrode 13 and the second electrode 14 via the concavo-convex layer 16, the thickness of the refractive index adjustment layer 15 can be reliably ensured.
  • the adhesion of the spacer 20 ensures the thickness of the refractive index adjustment layer 15. Moreover, since the spacer 20 does not move in the refractive index adjustment layer 15 by having adhesiveness, the spacer 20 does not inhibit the adjustment of the refractive index.
  • the optical device 1 further includes a first substrate 11 and a second substrate 12.
  • the first substrate 11 and the second substrate 12 support the laminated structure by arranging the laminated structure of the first electrode 13, the concavo-convex layer 16, the refractive index adjustment layer 15, and the second electrode 14 in between. Further, the first substrate 11 and the second substrate 12 protect this stacked structure. Further, one of the first substrate 11 and the second substrate 12 can function as a formation substrate for forming a laminated structure, and the other can function as a covering substrate for covering the laminated structure.
  • the first electrode 13, the concavo-convex layer 16, the refractive index adjustment layer 15, and the second electrode 14 are disposed in this order between the pair of substrates (the first substrate 11 and the second substrate 12). It is done. These layers are aligned in the thickness direction.
  • a laminated structure in which the first electrode 13, the concavo-convex layer 16, the refractive index adjustment layer 15, and the second electrode 14 are combined is defined as an optical adjustment body. The optical adjustment body is incorporated into the optical device 1.
  • the “thickness direction” means the direction of the thickness of the optical device 1 unless otherwise noted.
  • the thickness direction is indicated by D1.
  • the thickness direction may be a direction perpendicular to the surface of the first substrate 11.
  • the thickness direction includes the direction of stacking.
  • the thickness direction includes the direction from the first electrode 13 to the second electrode 14 and the direction from the second electrode 14 to the first electrode 13.
  • each layer of the optical device 1 can be considered to extend in the lateral direction and the direction perpendicular to the paper surface.
  • a planar view means the case when seeing along the direction (thickness direction D1) perpendicular
  • the optical device 1 can transmit light.
  • the optical device 1 can be a window.
  • the first substrate 11 can be disposed on the outdoor side.
  • the second substrate 12 may be disposed indoors.
  • the second substrate 12 may be disposed on the outdoor side, and the first substrate 11 may be disposed on the indoor side.
  • the optical device 1 may be attached other than an outer wall.
  • the optical device 1 can be attached to the inner wall, partition.
  • the optical device 1 may be mounted as a vehicle-mounted window.
  • the first substrate 11 is defined as a substrate on which light enters.
  • the pair of electrodes (the first electrode 13 and the second electrode 14) are configured to be able to apply an electric field to the refractive index adjustment layer 15.
  • One of the pair of electrodes functions as an anode, and the other functions as a cathode, but is not limited thereto.
  • the refractive index adjustment layer 15 changes its refractive index when a voltage is applied by the pair of electrodes.
  • the pair of electrodes function as electrodes for driving the optical device 1. Each electrode is a layer.
  • the first electrode 13 and the second electrode 14 may be constituted by a transparent conductive layer.
  • a transparent conductive layer a transparent metal oxide, electroconductive particle containing resin, a metal thin film etc. can be used.
  • transparent metal oxides such as ITO and IZO
  • An electrode composed of a transparent metal oxide is preferably used for the electrode of the optical device 1.
  • the electrode may be a layer containing silver nanowires or a metal-containing transparent layer such as a silver thin film.
  • the electrode may be a laminate of a layer of transparent metal oxide and a metal layer.
  • the electrode may be a transparent conductive layer provided with an auxiliary wiring.
  • the electrode may have a heat shielding effect. Thereby, the heat insulation may be enhanced.
  • At least one of the first electrode 13 and the second electrode 14 may contain a metal.
  • Metal can lower the resistance of the electrode. The metal facilitates the flow of electricity uniformly in the plane of the optical device 1 and may improve the in-plane distribution of optical characteristics. However, since a large amount of metal can cause the light transmission of the electrode to be reduced, the metal is contained in a mode that does not inhibit the light transmission of the electrode.
  • metals can be included in the electrodes as metal nanowires, metal auxiliary wires, metal thin films. Metal nanowires can be dispersed in the transparent conductive layer. In this case, the electrode is formed of a transparent conductive layer containing metal nanowires. A metal auxiliary wiring can be provided on the transparent conductive layer in contact with the transparent conductive layer.
  • the electrode includes a transparent conductive layer and an auxiliary wiring.
  • the metal thin film can be provided on the surface of the transparent conductive layer.
  • the electrode includes a transparent conductive layer and a metal thin film.
  • At least one of the first electrode 13 and the second electrode 14 may be divided in a plan view. Thereby, partial control is possible. When both the first electrode 13 and the second electrode 14 are divided in plan view, they are preferably divided in the same shape.
  • the first electrode 13 and the second electrode 14 may be configured to allow electrical connection with a power supply.
  • the optical device 1 may have an electrode pad, an electrical connection portion in which the electrode pad is electrically integrated, and the like to connect to a power supply.
  • the electrical connection may be constituted by a plug or the like. These electrodes can be connected to a power supply via a wire.
  • the power supply may be an external power supply or an internal power supply.
  • each electrode has a portion protruding from the concavo-convex layer 16 in a plan view, and it is possible to make a connection with a power source at this portion. Therefore, power feeding to the optical device 1 is easy.
  • the first substrate 11 is disposed outside the first electrode 13.
  • the second substrate 12 is disposed outside the second electrode 14.
  • the first substrate 11 is in contact with the first electrode 13.
  • the second substrate 12 is in contact with the second electrode 14.
  • the first substrate 11 and the second substrate 12 have optical transparency.
  • the first substrate 11 and the second substrate 12 may be bonded at the end. Adhesion may be performed by an adhesive.
  • the adhesive is preferably solidified.
  • the adhesive may form a wall.
  • the wall portion may define the thickness of the gap between the first substrate 11 and the second substrate 12. The wall can protect the end of the refractive index adjustment layer 15.
  • the first substrate 11 and the second substrate 12 may be made of the same substrate material or may be made of different substrate materials, but are preferably made of the same substrate material.
  • a substrate material a glass substrate and a resin substrate are exemplified.
  • the material of the glass substrate include soda glass, alkali-free glass, and high refractive index glass.
  • the material of the resin substrate include PET (polyethylene terephthalate) and PEN (polyethylene naphthalate).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • the glass substrate has the advantage of high transparency.
  • the glass substrate has the advantage of high moisture resistance.
  • the resin substrate has an advantage that scattering at the time of breakage is small.
  • the use of a flexible substrate is one of the preferred embodiments. A flexible substrate can be bent.
  • the flexible substrate can be easily formed of a resin substrate or thin film glass.
  • the first substrate 11 and the second substrate 12 may have the same thickness or different thicknesses. From the viewpoint of reducing the number of materials, it is preferable that they have the same thickness.
  • a flexible substrate may be bent and used, so it is difficult to uniformly maintain the inside of the refractive index adjustment layer 15. Therefore, the use of the adhesive spacer 20 makes it easier to hold the refractive index adjustment layer 15 more uniformly.
  • the first substrate 11 and the first electrode 13 have a small difference in refractive index in the visible light region. Thereby, light can be effectively transmitted at these interfaces.
  • the refractive index difference between the first substrate 11 and the first electrode 13 is preferably 0.2 or less, and more preferably 0.1 or less.
  • the second substrate 12 and the second electrode 14 preferably have a small difference in refractive index in the visible light region. Thereby, light can be effectively transmitted at these interfaces.
  • the refractive index difference between the second substrate 12 and the second electrode 14 is preferably 0.2 or less, and more preferably 0.1 or less.
  • the first substrate 11 and the second substrate 12 may have the same refractive index, and for example, the refractive index difference between the first substrate 11 and the second substrate 12 may be 0.1 or less.
  • the first electrode 13 and the second electrode 14 may have the same refractive index.
  • the refractive index difference between the first electrode 13 and the second electrode 14 may be 0.1 or less.
  • the refractive index of the first substrate 11 and the second substrate 12 may be, for example, in the range of 1.3 to 2.0, but is not limited thereto.
  • the refractive index of the first electrode 13 and the second electrode 14 may be, for example, in the range of 1.3 to 2.0, but is not limited thereto.
  • the concavo-convex layer 16 is disposed between the first electrode 13 and the refractive index adjustment layer 15.
  • the uneven layer 16 is in contact with the first electrode 13.
  • the uneven layer 16 is in contact with the refractive index adjustment layer 15.
  • the uneven layer 16 is a layer having an uneven surface.
  • the uneven layer 16 is a film.
  • the term "membrane" refers to an integrally spread sheet. However, the membrane may be divided at an appropriate place.
  • the uneven layer 16 is continuous in a planar manner.
  • the uneven layer 16 is not divided in at least a predetermined area (for example, in the range of 1 cm ⁇ 1 cm) which can be called a film.
  • the uneven layer 16 may be formed to separate adjacent layers in the thickness direction. In FIG.
  • the uneven layer 16 separates the first electrode 13 and the refractive index adjustment layer 15.
  • the first electrode 13 and the refractive index adjustment layer 15 may not be in contact with each other.
  • the uneven layer 16 may cover the adjacent layer (the first electrode 13 and / or the refractive index adjustment layer 15).
  • the uneven layer 16 has a flat surface on the first electrode 13 side, and has an uneven surface on the refractive index adjusting layer 15 side.
  • the uneven layer 16 has at least one of a plurality of projections and a plurality of recesses, and an uneven surface is formed by the projections and / or the recesses.
  • the uneven surface may have a structure in which a plurality of projections protrude from a flat surface, may have a structure in which a plurality of recesses are recessed from a flat surface, or a plurality of projections The portion and the plurality of concave portions may be spread out to have a structure in which the flat surface is eliminated.
  • the convex portion protrudes toward the refractive index adjustment layer 15 side.
  • the plurality of protrusions may be regularly or irregularly arranged.
  • the plurality of convex portions may be periodically arranged.
  • the plurality of convex portions may be arranged at equal intervals.
  • the arrangement of the plurality of protrusions may be random.
  • the recess is recessed toward the first electrode 13 side.
  • the plurality of recesses may be regularly or irregularly arranged.
  • the plurality of recesses may be periodically arranged.
  • the plurality of recesses may be arranged at equal intervals.
  • the arrangement of the plurality of recesses may be random.
  • the concavo-convex layer 16 is preferably provided with concavities and convexities so that light distribution in a specific direction becomes strong. For example, the light entering the optical device 1 does not spread all over, but the light travels strongly in a specific oblique direction. Then, the intensity of light passing through the optical device 1 can be changed depending on the position. Such a setting is advantageous when utilizing the optical device 1 for a window. Control of light distribution is made possible by the shape and arrangement of the projections and / or recesses. For example, the plurality of projections and recesses may have different shapes in the plane or may have different rates of abundance.
  • the light distribution of the uneven layer 16 can be evaluated by the following method.
  • Light having a wavelength of 400 nm to 800 nm is incident on the optical device 1 in a direction from the first electrode 13 to the second electrode 14 as incident light.
  • the direction of the transmitted light is evaluated from the second electrode 14 side. If the light transmitted through the optical device 1 is strongly transmitted in a specific direction different from the angle of the incident light, it is regarded as a light distribution state.
  • the direction of light may be perpendicular to the optical device 1.
  • transmitted light is strongly transmitted in a specific direction different from the angle of the incident light when incident from an oblique direction in the same manner. If it does, it will be considered as a light distribution state.
  • the protrusion dimension (equal to the recess dimension) of the uneven layer 16 is defined as the protrusion height.
  • the protrusion height is, for example, in the range of 100 nm to 100 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the protruding height is the length in the thickness direction from the bottom of the recess to the tip of the protrusion.
  • the distance between the protrusion and the other protrusion adjacent to the protrusion is, for example, in the range of 100 nm to 100 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the distance between the recess and the other recess adjacent to the recess is, for example, in the range of 100 nm to 100 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the distance between the convex portion and the other convex portion adjacent to the convex portion is defined as the pitch of the unevenness.
  • the pitch of the asperities on the basis of the recess is similarly defined.
  • the asperities of the asperity layer 16 may be formed by, for example, an imprint method.
  • the unevenness pitch is smaller than the projection height, light control is likely to be good.
  • the asperity pitch is smaller than the protrusion height, it takes a long time to produce in other asperity production steps such as photolithography, which makes production difficult.
  • the average of the plurality of unevenness pitches can be said to be the average period of the unevenness.
  • the uneven layer 16 has light transparency. It is preferable that the uneven
  • the difference in refractive index between the uneven layer 16 and the first electrode 13 is preferably 0.2 or less, and more preferably 0.1 or less.
  • the refractive index of the uneven layer 16 may be, for example, in the range of 1.3 to 2.0, but is not limited thereto.
  • corrugated layer 16 has electroconductivity. Thereby, the flow of electricity between the first electrode 13 and the second electrode 14 can be improved.
  • the uneven layer 16 may be formed of a material used for the first electrode 13.
  • the first electrode 13 and the uneven layer 16 may be made of the same material and integrated. However, when the first electrode 13 and the concavo-convex layer 16 are separated, formation of the concavo-convex surface is easier.
  • the unevenness layer 16 is preferably formed of a material that easily forms unevenness.
  • Concavo-convex layer 16 may be formed with a material containing resin, for example. As a resin material of the uneven
  • PEDOT As a conductive polymer, PEDOT is illustrated.
  • the conductor include metal nanowires such as Ag nanowires.
  • the metal nanowires may be mixed with a resin such as cellulose or acrylic.
  • the refractive index of the concavo-convex layer 16 can be adjusted by the resin, so that the refractive index should be close to the first substrate 11 and the second substrate 12 or the refractive index adjustment layer 15 It becomes easy. Therefore, the transparency is improved.
  • the uneven layer 16 may be formed of an insulating material as long as voltage can be applied. In that case, the concavo-convex layer 16 may be formed of a resin or an inorganic layer.
  • the concavo-convex layer 16 is an insulating layer, applying a voltage between the first electrode 13 and the second electrode 14 by increasing the voltage difference between the first electrode 13 and the second electrode 14 Is possible.
  • the uneven layer 16 is an insulating layer, the thinner the layer, the better the power efficiency.
  • the thinnest portion of the uneven layer 16 formed of an insulating material is 10 ⁇ m or less.
  • the refractive index adjustment layer 15 has an uneven surface.
  • the uneven surface of the refractive index adjustment layer 15 is formed by the uneven surface of the uneven layer 16.
  • the refractive index adjustment layer 15 is in contact with the uneven layer 16.
  • the surface of the refractive index adjustment layer 15 facing the uneven layer 16 is uneven.
  • the concavo-convex surface of the concavo-convex layer 16 may be formed as a mold on the concavo-convex surface of the refractive index adjustment layer 15.
  • the refractive index adjustment layer 15 includes at least one of a plurality of protrusions and a plurality of recesses.
  • the convex portion of the refractive index adjustment layer 15 corresponds to the concave portion of the uneven layer 16.
  • the concave portion of the refractive index adjustment layer 15 corresponds to the convex portion of the concavo-convex layer 16.
  • the interface between the refractive index adjustment layer 15 and the uneven layer 16 is an uneven interface.
  • the uneven interface may have a structure in which light distribution is easily performed.
  • the concavo-convex interface may be composed of a microlens structure, a Fresnel lens structure, a protrusion structure, a trapezoidal structure, or the like.
  • the lens shape may have a plurality of divided shapes. Therefore, it is easy to intensify the light in a specific direction like a lens.
  • the uneven interface may have a saw-like cross-sectional shape.
  • the trapezoidal structure described above is a structure having a plurality of convex portions having a trapezoidal cross section. In the trapezoidal structure, a plurality of convex portions having a trapezoidal cross section may extend long in parallel.
  • the structure of the concavo-convex interface may be a 1 ⁇ 4 sphere lens structure. It may be a combination of these structures.
  • the refractive index adjustment layer 15 contains a liquid crystal.
  • Liquid crystal can be a material whose refractive index changes with power. Examples of liquid crystals include nematic liquid crystals, cholesteric liquid crystals, and ferroelectric liquid crystals. In liquid crystals, molecular orientation may change due to changes in the electric field. Therefore, it is possible to change the refractive index.
  • the refractive index adjustment layer 15 preferably contains a polymer. Since the refractive index adjustment layer 15 contains a polymer, scattering of the material of the refractive index adjustment layer 15 and the material of the substrate is suppressed even if the optical device 1 is broken. Therefore, the security is enhanced.
  • the polymer stabilizes the refractive index change of the refractive index adjusting layer 15. Therefore, the light distribution is stabilized.
  • the refractive index adjustment layer 15 may have a polymer structure formed of a polymer.
  • the polymer structure may be formed of a crosslinked structure of polymer chains.
  • the polymer structure may be formed by entanglement of macromolecules.
  • the polymer structure may have a reticulated structure.
  • the arrangement of the liquid crystal between the polymer structures makes it possible to adjust the refractive index.
  • the polymer can impart light scattering properties to the refractive index adjustment layer 15. However, in order to improve the light distribution, the polymer is preferably not in contact with the uneven layer 16 as much as possible.
  • the refractive index adjustment layer 15 containing a polymer As a material of the refractive index adjustment layer 15 containing a polymer, it is preferable to use a polymer dispersed liquid crystal. In the polymer dispersed liquid crystal, since the liquid crystal is held by the polymer, the stable refractive index adjusting layer 15 can be formed.
  • the polymer dispersed liquid crystal is called PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal). It is also preferable to use a polymer network liquid crystal as a material of the refractive index adjustment layer 15 containing a polymer.
  • the polymer network type liquid crystal is called PNLC (Polymer Network Liquid Crystal).
  • the polymer dispersed liquid crystal and the polymer network liquid crystal may be composed of a resin part and a liquid crystal part.
  • the resin portion is formed of a polymer.
  • the resin portion preferably has optical transparency. Thus, light can be easily transmitted through the refractive index adjustment layer 15.
  • the resin portion may be formed of a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, or the like.
  • the liquid crystal portion is a portion where the liquid crystal structure is changed by an electric field. A nematic liquid crystal or the like is used for the liquid crystal portion.
  • one preferred embodiment is a structure in which the liquid crystal portion is present in the form of dots in the resin portion.
  • the resin part may have a sea, and the liquid crystal part may have an island-island structure.
  • the polymer dispersed liquid crystal and the polymer network liquid crystal are one embodiment preferably having a shape in which the liquid crystal part is irregularly connected in a mesh shape in the resin part.
  • the polymer dispersed liquid crystal and the polymer network liquid crystal have a structure in which the resin portion exists in a dot shape in the liquid crystal portion, or the resin portion is irregularly connected in a mesh shape in the liquid crystal portion It is also good.
  • the refractive index adjusting layer 15 contains a polymer, the retention of the refractive index adjusting layer 15 is enhanced. In the refractive index adjustment layer 15, the material is less likely to flow. The refractive index adjusting layer 15 can be kept high in the state in which the refractive index is adjusted.
  • the refractive index adjustment layer 15 is such that the refractive index in the visible light region can be adjusted to a refractive index close to the refractive index of the concavo-convex layer 16 and a refractive index where the refractive index difference between the refractive index of the concavo-convex layer 16 is large. Is preferred. Thereby, the difference between the light distribution state and the transparent state can be increased.
  • the refractive index adjustment layer 15 can change in two states: a state in which the refractive index is close to the concavo-convex layer 16 and a state in which the refractive index difference from the concavo-convex layer 16 is large.
  • the refractive index difference between the refractive index adjustment layer 15 and the concavo-convex layer 16 is preferably 0.2 or less, and 0.1 or less. Is more preferred.
  • the refractive index difference between the refractive index adjustment layer 15 and the concavo-convex layer 16 preferably exceeds 0.1 and is 0.2 or more Is more preferred.
  • the refractive index means the refractive index in the thickness direction D1, unless otherwise specified.
  • the application of a voltage brings the refractive index closer to the concavo-convex layer 16, and when the voltage is not applied, the refractive index difference with the concavo-convex layer 16 becomes large. If the refractive index difference between the refractive index adjustment layer 15 and the concavo-convex layer 16 is small, it will be in a non-light distribution state (transparent state), and if the refractive index difference between the refractive index adjustment layer 15 and the concavo-convex layer 16 is large, it may be in a light distribution state.
  • the difference in refractive index with the concavo-convex layer 16 becomes large and the light distribution state is obtained by applying a voltage, and when the voltage is not applied, the refractive index approaches the concavo-convex layer 16, It becomes a non-light distribution state (transparent state).
  • a liquid crystal material having refractive index anisotropy is preferable.
  • anisotropy is less likely to occur due to the polarization of external light when an electric field is applied to vertically align liquid crystal molecules. Therefore, the transparency in the transparent state is improved.
  • a liquid crystal material having negative dielectric anisotropy is preferable.
  • a light distribution state occurs, and when a voltage is not applied, a light distribution state (transparent state) occurs.
  • the power efficiency is improved by using a liquid crystal material having negative dielectric anisotropy.
  • the refractive index adjustment layer 15 is a preferable embodiment in which the refractive index is smaller than that of the uneven layer 16 in a state where the difference in refractive index with the uneven layer 16 is large. Thereby, the traveling direction of light can be easily changed.
  • the refractive index adjustment layer 15 is an embodiment in which the refractive index is preferably larger than that of the uneven layer 16 in a state where the difference in refractive index with the uneven layer 16 is increased. Thereby, the traveling direction of light can be easily changed.
  • the aspect of the change of the refractive index of the refractive index adjustment layer 15 may be set in accordance with the target light distribution.
  • the refractive index adjustment layer 15 may be supplied with power by an AC power supply, or may be supplied with power by a DC power supply. It is preferable that the refractive index adjustment layer 15 be supplied with power by an AC power supply. In materials in which the refractive index changes due to an electric field, there are many materials that can not maintain the state at the time of voltage application as time passes from the start of voltage application. With an alternating current power supply, voltages can be alternately applied in both directions, and it is possible to apply a voltage substantially continuously by changing the direction of the voltage.
  • the alternating current waveform is preferably a square wave. As a result, the amount of voltage to be applied tends to be constant, which makes it possible to stabilize the state in which the refractive index has changed.
  • the alternating current may be a pulse.
  • the waveform of the AC power supply may be a sine wave. If it is a sine wave, the power supplied from the power supply can be used as it is without modulation.
  • the refractive index adjustment layer 15 is a preferable embodiment in which the state when a voltage is applied is maintained. As a result, the power efficiency is enhanced because a voltage is applied when it is desired to change the refractive index, and it is not necessary to apply a voltage otherwise.
  • the property of maintaining the refractive index is called hysteresis. This property may be called memory (memory). By applying a voltage higher than a predetermined voltage, hysteresis can be exhibited.
  • the time for maintaining the refractive index is preferably as long as possible, but for example, 10 minutes or more is preferable, 30 minutes or more is more preferable, 1 hour or more is more preferable, 12 hours or more is more preferable, 24 hours or more is more preferable.
  • the spacer 20 included in the refractive index adjustment layer 15 forms the thickness of the refractive index adjustment layer 15.
  • the spacers 20 are particles. Although the number of the spacers 20 is at least one, it is more preferable to be plural.
  • the refractive index adjustment layer 15 includes a plurality of spacers 20. Although three spacers 20 are schematically depicted in FIG. 1, in practice, a large number of spacers 20 may be arranged.
  • the plurality of spacers 20 can form the thickness of the refractive index adjustment layer 15 more reliably.
  • the spacer 20 larger than the pitch of the unevenness of the unevenness layer 16 may be used.
  • a spacer 20 larger than the unevenness height of the unevenness layer 16 may be used.
  • the spacers 20 may be distributed and disposed in the refractive index adjustment layer 15.
  • the core particle 21 contained in the spacer 20 is a main body of the spacer 20, and the core particle 21 secures a space between the uneven layer 16 and the second electrode 14.
  • the core particle 21 is hard and hard to deform. Therefore, the space is easily secured by the core particle 21.
  • the adhesive film 22 on the surface of the spacer 20 contains an adhesive substance. The adhesive substance develops adhesiveness.
  • the core particle 21 is stuck to the uneven layer 16 and the second electrode 14 by the adhesive substance contained in the adhesive film 22, and is fixed between them.
  • the core particle 21 can be formed of an appropriate material.
  • examples of the core particle 21 include inorganic particles and organic particles.
  • Inorganic particles include, for example, silica particles.
  • the particles are preferably spherical.
  • the sphere includes not only a perfect sphere but also a shape that can be recognized as a sphere.
  • the core particle 21 is covered with an adhesive film 22.
  • the adhesive film 22 may be formed of any appropriate adhesive material.
  • the adhesive material may be a resin.
  • the adhesive film 22 is formed of a photocurable resin, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or the like. In this case, the adhesiveness of the adhesive film 22 is expressed by light or heat.
  • the adhesive film 22 may have a function of adhering at least the spacer 20 and the second electrode 14 when manufacturing the optical device 1, and in the completed optical device 1, the adhesive film 22 has adhesiveness. It may be gone.
  • the adhesion between the second electrode 14 and the spacer 20 which is the structure 17 is preferably developed by light or heat. In that case, strong adhesion can be easily obtained by light or heat.
  • the adhesive film 22 of the spacer 20 has no adhesive property before being applied with light or heat, and does not get caught by other substances. Therefore, it is possible to suppress adhesion of the spacer 20 to an inappropriate portion at the time of manufacturing the optical device 1 and to exhibit adhesiveness within the refractive index adjustment layer 15 with certainty.
  • the particle sizes of the plurality of particles constituting the spacer 20 are preferably uniform.
  • the thickness of the refractive index adjustment layer 15 is stabilized.
  • the particle sizes of the plurality of particles can be considered to be uniform if the particle size of particles of 95% or more falls within ⁇ 10% of the average particle size.
  • the spacer 20 is in contact with the uneven layer 16 and the second electrode 14.
  • the refractive index adjustment layer 15 is provided by relatively moving the uneven layer 16 and the second electrode 14 in the direction in which they approach. At this time, the spacer 20 can prevent the uneven layer 16 and the second electrode 14 from coming closer than the size of the spacer 20.
  • the adhesive spacer 20 is particularly useful in the optical device 1 containing a liquid component.
  • the liquid crystal may contain a liquid component. If the distance between the first electrode 13 and the second electrode 14 is not fixed and the thickness of the refractive index adjustment layer 15 can be changed, when the optical device 1 is disposed vertically The liquid component may fall downward by its own weight. Furthermore, in the case where one or both of the first substrate 11 and the second substrate 12 have flexibility, it is easy to change the distance between the substrates, so the thickness of the refractive index adjustment layer 15 tends to change. The liquid component tends to fall downward.
  • the spacer 20 is adhered and fixed to the layers (the uneven layer 16 and the second electrode 14) on both sides of the refractive index adjustment layer 15 in the refractive index adjustment layer 15, the refractive index The thickness of the adjustment layer 15 hardly changes, and the liquid component does not easily fall downward. Therefore, the optical characteristics of the optical device 1 are improved.
  • the first substrate 11 provided with the first electrode 13 and the concavo-convex layer 16 and the second substrate 12 provided with the second electrode 14 are disposed opposite to each other, and the fluidity is provided between them.
  • the first substrate 11 and the second substrate 12 may be bonded by an adhesive material provided on the outer edge.
  • the material of the refractive index adjustment layer 15 includes the spacer 20 having on the surface an adhesive substance which has not yet exhibited adhesiveness, and the spacer 20 is dispersed and arranged in the refractive index adjustment layer 15. Then, after the injection of the refractive index adjusting layer 15, light or heat is applied to develop the adhesiveness of the adhesive substance on the spacer 20.
  • Both light and heat may be applied to the adhesive substance.
  • the adhesive substance may be melted once at the time of adhesion, in which case the adhesion between the second electrode 14 and the uneven layer 16 and the spacer 20 may be further improved. Due to the development of adhesion, the spacer 20 is stuck to the uneven layer 16 and the second electrode 14 and fixed in the refractive index adjustment layer 15.
  • FIG. 2 is a modification of the optical device 1 of the first embodiment.
  • the concavo-convex layer 16 has flexibility.
  • the spacer 20 bites into the uneven layer 16.
  • the projections of the uneven layer 16 are crushed by the spacer 20, and the contact area (i.e., the adhesion area) between the uneven layer 16 and the spacer 20 is increased. Therefore, the adhesion between the concavo-convex layer 16 and the spacer 20 is improved, and the thickness of the refractive index adjustment layer 15 is more reliably ensured.
  • the convex portion of the concavo-convex layer 16 is squeezed and deformed by being depressed, and the portion of the concavo-convex layer 16 in contact with the spacer 20 has a shape along the spacer 20.
  • the uneven layer 16 has a squashed portion 16x. For this reason, adhesiveness improves.
  • FIG. 3 is a modified example of the optical device 1 of the first embodiment.
  • This optical device 1 also shows an example in which the concavo-convex layer 16 is soft and the spacer 20 bites into the concavo-convex layer 16.
  • the uneven layer 16 is provided with a plurality of convex portions 16 a having a trapezoidal cross section.
  • the trapezoidal shape of the convex portion 16 a has a pointed shape having a height higher than that of the lower base of the trapezoidal shape.
  • the spacing between the plurality of projections 16a is smaller than the lower base of the trapezoid.
  • the convex portion 16 a may be linear extending in a direction perpendicular to the paper surface.
  • the plurality of convex portions 16a may form a stripe pattern when viewed in plan.
  • the convex portion 16a may be a polygonal frustum such as a square frustum or a hexagonal frustum, or a truncated cone.
  • the convex part 16a of the uneven layer 16 is crushed, and falls to the left and right and is deformed.
  • the uneven layer 16 has a squashed portion 16x.
  • the portion in contact with the spacer 20 of the uneven layer 16 is a portion including the side surface of the convex portion 16a. Therefore, the contact area between the uneven layer 16 and the spacer 20 is increased, and the adhesion is improved.
  • the adhesive substance is melted once, the adhesive substance is solidified in a shape conforming to the surface shape of the concavo-convex layer 16, so the adhesiveness is further improved.
  • FIG. 4 shows a further variant of the optical device 1.
  • the same components as in FIG. 1 are assigned the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
  • the optical device 1 of FIG. 4 is different from that of FIG. 1 in the arrangement of the uneven layer 16 and the first electrode 13.
  • these layers are disposed in the order of the uneven layer 16, the first electrode 13, the refractive index adjustment layer 15, and the second electrode 14 from the first substrate 11 to the second substrate 12.
  • the first electrode 13 is disposed between the uneven layer 16 and the refractive index adjustment layer 15.
  • the uneven layer 16 is disposed between the first substrate 11 and the first electrode 13.
  • the first electrode 13 has an uneven surface.
  • the first electrode 13 has a shape following the uneven layer 16, and the surface facing the refractive index adjustment layer 15 is an uneven surface.
  • the uneven layer 16 is in the form of a film, and the surface of the refractive index adjustment layer 15 is uneven.
  • asperities are provided to the refractive index adjustment layer 15 via the first electrode 13.
  • the shape of the uneven layer 16 can be the same as that described in FIG. 1, and the above description can be applied.
  • the uneven layer 16 may have at least one of a plurality of projections and a plurality of recesses.
  • the convex portion protrudes to the first electrode 13 side, and the concave portion is recessed to the first substrate 11 side.
  • the interface between the refractive index adjustment layer 15 and the first electrode 13 is an uneven interface.
  • the textured interface may have a structure similar to that described above. A preferable aspect is demonstrated by substituting the name of a layer according to arrangement
  • the uneven layer 16 may or may not have conductivity. Since the first electrode 13 and the refractive index adjustment layer 15 are in contact with each other, power can be supplied even if the uneven layer 16 does not have conductivity. When the uneven layer 16 has conductivity, the conductivity of the first electrode 13 can be assisted.
  • the unevenness layer 16 is preferably formed of a material that easily forms unevenness. Concavo-convex layer 16 may be formed with a material containing resin, for example.
  • the first electrode 13 is uneven on both sides.
  • the surface of the first electrode 13 facing the refractive index adjustment layer 15 is an uneven surface.
  • the first electrode 13 may be laminated on the surface of the uneven layer 16.
  • the uneven surface of the first electrode 13 is formed by forming the first electrode 13 on the uneven layer 16.
  • the refractive index adjustment layer 15 has an uneven surface.
  • the uneven surface of the refractive index adjustment layer 15 is formed by the uneven surface of the first electrode 13.
  • the refractive index adjustment layer 15 and the first electrode 13 are in contact with each other.
  • the specific aspect of the refractive index adjustment layer 15 may be the same as that described in FIG.
  • the spacer 20 is stuck to the first electrode 13 and the second electrode 14.
  • the spacer 20 is in contact with the first electrode 13.
  • the spacer 20 can bond the first electrode 13 and the second electrode 14.
  • the thickness of the refractive index adjustment layer 15 is reliably ensured by the adhesion of the spacer 20.
  • the spacer 20 may bite into the uneven layer 16.
  • the spacer 20 bites into the uneven layer 16 via the first electrode 13.
  • the unevenness of the first electrode 13 and the unevenness layer 16 may be crushed.
  • the unevenness may be deformed in the first electrode 13 and the unevenness layer 16.
  • the spacer 20 may bite into the first electrode 13 with little or no deformation in the uneven layer 16.
  • the first electrode 13 may be recessed. As a result, the contact area between the spacer 20 and the first electrode 13 is increased, and the spacer 20 is more strongly attracted to the first electrode 13.
  • the structure in which the concavo-convex layer 16 is in contact with the refractive index adjustment layer 15 as shown in FIG. 1 is defined as a direct concavo-convex formation structure.
  • the structure in which the first electrode 13 is present between the uneven layer 16 and the refractive index adjustment layer 15 as shown in FIG. 4 is defined as an indirect uneven formation structure.
  • the direct asperity formation structure has an advantage that the formation of the asperity surface tends to be easier than the indirect asperity formation structure.
  • the asperity layer 16 is required to be configured so that electricity flows between the first electrode 13 and the second electrode 14.
  • the indirect asperity formation structure is advantageous in that the flow of electricity between the first electrode 13 and the second electrode 14 can be more easily secured than the direct asperity formation structure.
  • the indirect asperity formation structure separates the first electrode 13 from the first substrate 11, it is unlikely to be affected by the difference in refractive index between these layers.
  • it is required to form the first electrode 13 in a shape following the asperity layer 16.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the optical device 1.
  • the same components as in FIG. 1 are assigned the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
  • the structural body 17 is a plurality of pillars 30 provided in the uneven layer 16.
  • the plurality of pillars 30 penetrate the refractive index adjustment layer 15, and the tip thereof is bonded to the second electrode 14.
  • the optical device 1 can create the transparent state and the light distribution state by the change of the refractive index of the refractive index adjustment layer 15.
  • the structure 17 (column portion 30) that forms the thickness of the refractive index adjustment layer 15 is bonded to the second electrode 14, whereby the thickness of the refractive index adjustment layer 15 is reliably ensured. Non-uniformity in thickness is reduced. Therefore, light can be oriented more uniformly throughout the entire optical device 1. And if uniform light distribution becomes possible, the change of the light of a transparent state and a light distribution state will become large. As described above, since the optical device 1 can change the transparent state and the light distribution state, the optical device 1 is excellent in optical characteristics.
  • the column portion 30 which is a part of the uneven layer 16 forms the thickness of the refractive index adjustment layer 15.
  • the uneven layer 16 includes a plurality of pillars 30.
  • the plurality of column portions 30 penetrate the refractive index adjustment layer 15 and are in contact with the second electrode 14.
  • the tip of the column 30 is attached to the second electrode 14.
  • the tip of the column 30 is bonded to the second electrode 14 by an adhesive material.
  • the bonding material forms a bonding portion 31 between the column portion 30 and the second electrode 14.
  • the adhesive material may comprise an adhesive substance.
  • the plurality of column portions 30 can be formed by being formed such that a portion thereof protrudes when forming the uneven layer 16.
  • the column portion 30 may extend linearly along the thickness direction of the optical device 1.
  • the plurality of column portions 30 are formed by portions where the protruding portions of the concavo-convex layer 16 further extend and protrude.
  • the plurality of column portions 30 may be cylindrical, prismatic, or the like.
  • the uneven layer 16 having the plurality of column portions 30 is in contact with the second electrode 14.
  • the refractive index adjustment layer 15 is provided by relatively moving the uneven layer 16 and the second electrode 14 in the direction in which they approach.
  • the plurality of column portions 30 can prevent the uneven layer 16 and the second electrode 14 from coming closer than the lengths of the plurality of column portions 30.
  • the plurality of pillars 30 can receive the second electrode 14.
  • the refractive index adjustment layer 15 may be disposed around the plurality of columns 30.
  • the plurality of column portions 30 are disposed inside the refractive index adjustment layer 15.
  • the plurality of pillars 30 function as a spacer.
  • the tips of the plurality of column portions 30 are preferably aligned in the thickness direction.
  • the number of column portions 30 is plural, the strength of the plurality of column portions 30 is increased, and the thickness of the refractive index adjustment layer 15 is easily formed.
  • the thickness of the refractive index adjustment layer 15 can be easily formed. Therefore, production of the optical device 1 can be facilitated.
  • the bonding portion 31 is formed of an appropriate bonding material.
  • the adhesive material may be a resin.
  • the bonding portion 31 is formed of a photocurable resin, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or the like. In this case, the adhesiveness of the bonding portion 31 is expressed by light or heat.
  • the bonding portion 31 may have a function of bonding at least the tip of the column portion 30 and the second electrode 14 when manufacturing the optical device 1, and in the completed optical device 1, the bonding portion 31 is Adhesiveness may be lost. The bonding material may be melted once during bonding.
  • the adhesion between the second electrode 14 and the column 30 which is the structure 17 is preferably developed by light or heat. In that case, strong adhesion can be easily obtained by light or heat.
  • the adhesive material provided at the tip of the column 30 does not have adhesiveness and is not attracted to other substances before light or heat is applied. Therefore, at the time of manufacturing the optical device 1, adhesion to an inappropriate portion can be suppressed, and adhesiveness can be reliably developed at the interface between the column portion 30 and the second electrode 14.
  • the concavo-convex layer 16 in which the column portion 30 is adhered to the second electrode 14 is particularly useful in the optical device 1 including the liquid component.
  • the liquid crystal may contain a liquid component. If the distance between the first electrode 13 and the second electrode 14 is not fixed and the thickness of the refractive index adjustment layer 15 can be changed, when the optical device 1 is disposed vertically The liquid component may fall downward by its own weight. Furthermore, in the case where one or both of the first substrate 11 and the second substrate 12 have flexibility, it is easy to change the distance between the substrates, so the thickness of the refractive index adjustment layer 15 tends to change. The liquid component tends to fall downward.
  • the thickness of the refractive index adjustment layer 15 does not easily change, and the liquid component does not easily fall downward. Therefore, the optical characteristics of the optical device 1 are improved.
  • the first substrate 11 provided with the first electrode 13 and the concavo-convex layer 16 and the second substrate 12 provided with the second electrode 14 are disposed opposite to each other, and the fluidity is provided between them.
  • the plurality of pillars 30 of the concavo-convex layer 16 are brought into contact with the second electrode 14, and light or heat is applied to bond the pillar 30 with the second electrode 14. Since the column 30 has an adhesive material at its tip, adhesion is developed at the tip of the column 30. The adhesion may be developed before the injection of the material of the refractive index adjustment layer 15 or after the injection of the material of the refractive index adjustment layer 15.
  • FIG. 6 is a modified example of the optical device 1 of the second embodiment.
  • the uneven layer 16 includes a plurality of convex portions 16 a having a trapezoidal cross section.
  • the trapezoidal shape of the convex portion 16 a has a pointed shape having a height higher than that of the lower base of the trapezoidal shape.
  • the column portion 30 is formed of the convex portion 16 a itself.
  • the column 30 may be tapered.
  • the convex portion 16a may be a polygonal frustum such as a square frustum or a hexagonal frustum, or a truncated cone.
  • the thickness of the refractive index adjustment layer 15 can be reliably ensured by the uneven layer 16 including the column portion 30 and the tip of the column portion 30 being bonded to the second electrode 14.
  • FIG. 7A shows a light distribution state
  • FIG. 7B shows a non-light distribution state (transparent state).
  • the optical device 1 is vertically disposed like a window.
  • at least the light distribution state shown in FIG. 7A and the non-light distribution state (transparent state) shown in FIG. 7B are switched.
  • the optical device 1 is simplified and drawn.
  • the optical device 1 is provided with an uneven interface 10.
  • the uneven interface 10 is an interface between the refractive index adjusting layer 15 described above and a layer adjacent to the refractive index adjusting layer 15.
  • the concavo-convex interface 10 is disposed between the refractive index adjustment layer 15 and the concavo-convex layer 16.
  • FIG. 7B shows the progress of light when the optical device 1 is in the transparent state.
  • the light is shown by the arrows.
  • the light can travel in a direction inclined from a direction (the same direction as the thickness direction) perpendicular to the surface of the optical device 1.
  • the optical device 1 is a window
  • the light passing through the transparent optical device 1 goes straight as it is. For example, when light from the outside (external light) strikes the optical device 1, the external light penetrates indoors in the same direction.
  • the transparent state of the optical device 1 is generated by the matching of the refractive index of the refractive index adjusting layer and the layer in contact with the refractive index adjusting layer at the uneven interface 10.
  • a layer in contact with the refractive index adjusting layer at the uneven interface 10 is defined as an uneven interface adjacent layer.
  • the uneven interface adjacent layer is the uneven layer 16 in the example of FIGS. 1 and 5.
  • the optical device 1 is an aspect that is preferably brought into a transparent state by application of a voltage. By applying a voltage, the orientation of the substance in the refractive index adjustment layer is adjusted, and the difference in refractive index between the uneven interface adjacent layer and the refractive index adjustment layer is reduced, whereby transparency can be exhibited.
  • the optical device 1 is an aspect that is preferably in a light distribution state when no voltage is applied. In addition, the optical state when changing the voltage may be maintained. The property of maintaining the optical state is called hysteresis. This property may be called memory (memory).
  • FIG. 7A shows the progress of light when the optical device 1 is in the light distribution state.
  • the light is shown by the arrows.
  • light traveling into the optical device 1 changes its traveling direction in the optical device 1.
  • a change in the direction of travel of light can occur at the textured interface 10.
  • the traveling direction is changed by totally reflecting light incident on the optical device 1 at the uneven interface 10 between the uneven layer and the refractive index adjusting layer.
  • the traveling direction of light can be changed to a desired direction. Therefore, light distribution in the optical device 1 becomes possible.
  • FIG. 7A it is depicted that light traveling from the top to the bottom while tilting to the ground surface passes through the optical device 1 and is from the bottom to the top while tilting to the ground surface.
  • the light can easily reach far, so that the optical device 1 with further excellent optical characteristics can be obtained.
  • the light distribution state of the optical device 1 is generated by the mismatching of the refractive index between the refractive index adjustment layer and the uneven interface adjacent layer.
  • the difference in refractive index between the concavo-convex interface adjacent layer and the refractive index adjustment layer becomes large, the change in the light traveling direction is likely to occur due to the refractive index difference, and the change in the light traveling direction at the concavo-convex interface 10 is also added.
  • the direction of travel may change in the direction in which the light is bent. Then, by controlling the difference in refractive index between the uneven interface adjacent layer and the refractive index adjustment layer, light can be allowed to travel in the target direction. In FIG.
  • the traveling direction of light is schematically depicted as being bent in one direction, but the light may travel in a dispersed manner.
  • the light distribution may be such that the light quantity in the target direction of the light components is increased. As the amount of light in a specific direction increases, the optical characteristics improve.
  • light may be scattered in the refractive index adjustment layer.
  • the scattering property at this time is that light can be scattered while maintaining the light distribution property.
  • the scattering property is provided, the glare of light can be reduced.
  • the optical device 1 can be attached to a wall of a building or the like.
  • the exterior of the building is outdoor and the interior of the building is indoors.
  • the optical device 1 can function as a window.
  • the liquid crystal component of the refractive index adjustment layer including liquid crystal may fall downward by its own weight.
  • the liquid crystal tends to fall downward, and the amount of liquid crystal in the upper portion and the amount of liquid crystal in the lower portion in the optical device And may be different. This is because the thickness of the refractive index adjustment layer can be increased if the pair of electrodes is not bonded.
  • the thickness of the refractive index adjustment layer 15 is formed by the structure 17 and the first electrode 13 and the second electrode 14 are fixed, the liquid crystal is held. , It becomes difficult to lower downward (see Figure 1 etc.). Therefore, the structure 17 (the spacer 20 or the column 30) described above can exhibit the function of holding the liquid crystal, and can improve the characteristics of the optical device 1.
  • the optical device 1 in a state in which the optical device 1 has transparency, external light enters the room through the optical device 1.
  • the ambient light is usually sunlight.
  • the optical device 1 has an optical state similar to a so-called glass window. At this time, the indoors become bright due to the entry of light, but when the depth of the indoors is wide, it is difficult for the entire indoors to be bright. Therefore, in a building having a glass window, it is often performed that the lighting equipment is turned on and the indoors are bright even during the daytime.
  • the optical device 1 is in a state of light distribution.
  • the optical device 1 changes the traveling direction of light and distributes the light, so that light in a direction that easily reaches the back of the room can be generated or increased.
  • the light has been changed in the direction towards the ceiling.
  • the light traveling obliquely downward passes through the optical device 1 and becomes the light traveling obliquely upward.
  • the main component of light is light which is distributed and bent. Then, when light is distributed as shown in FIG.
  • the lighting apparatus can be turned off, the amount of electricity in the lighting apparatus can be reduced, and energy saving can be achieved.
  • the glare of light can be reduced.
  • Optical device 1 may include further variations.
  • the optical device may further include a pair of glass panels, and may have a structure in which the above-described optical adjustment body is incorporated between the pair of glass panels.
  • the optical device is configured as a glass panel unit (so-called double glass).
  • the optical adjustment body is disposed in an enclosed space provided between a pair of glass panels.
  • the sealed space may be formed by sealing and bonding the outer edges of the pair of glass panels.
  • the enclosed space may be a vacuum or may be filled with a gas such as an inert gas.
  • the glass panel unit can protect an optical adjustment body and can improve mechanical strength. Therefore, it is possible to obtain an optical device which is less likely to be destroyed.
  • substrate of an optical adjusting body may be comprised by a part of glass panel.
  • the present invention can be realized by arbitrarily combining the components and functions in the above-described embodiment without departing from the scope obtained by applying various modifications that those skilled in the art would think to the above-described embodiment or without departing from the spirit of the present disclosure. Forms are also included in the present disclosure.

Abstract

光学デバイス（１）は、光透過性を有する第１電極（１３）と、光透過性を有する第２電極（１４）と、電界により屈折率が変化し、透明状態と入射光を配光する状態とが変化可能な屈折率調整層（１５）と、屈折率調整層（１５）の表面を凹凸にする凹凸層（１６）とを備える。第２電極（１４）は、第１電極（１３）と電気的に対となる。屈折率調整層（１５）は、第１電極（１３）と第２電極（１４）との間に配置され、液晶を含む。光学デバイス（１）は、屈折率調整層（１５）の厚みを形成する構造体（１７）を備える。構造体（１７）は、第２電極（１４）に接着している。

Description

光学デバイス
　本開示は、光学デバイスに関する。より詳細には、本開示は、電気により光学的な状態が変化可能な光学デバイスに関する。
　電気を供給することにより、光学的な状態を変化させる光学デバイスが提案されている。たとえば、特許文献１には、一対の透明電極の間に銀を含有するエレクトロクロミック材料を含む電解質層を挟持し、透明電極の一方にナノオーダーの凹凸を設けた調光素子が開示されている。特許文献１の調光素子は、電圧の印加により鏡面状態を形成することができる。
国際公開第２０１２／１１８１８８号
　上記特許文献１の調光素子は、鏡面状態を形成することが可能ではあるものの、所望の方向に光の進行方向を変化させるものではない。
　本開示の目的は、配光を行うことが可能な光学デバイスを提供することである。
　本開示の光学デバイスの一態様は、光透過性を有する第１電極と、光透過性を有する第２電極と、電界により屈折率が変化し、透明状態と入射光を配光する状態とが変化可能な屈折率調整層と、前記屈折率調整層の表面を凹凸にする凹凸層とを備える。前記第２電極は、前記第１電極と電気的に対となる。前記屈折率調整層は、前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、液晶を含む。光学デバイスは、前記屈折率調整層の厚みを形成し、前記第２電極に接着している構造体を備える。
　本開示の光学デバイスは、屈折率調整層の屈折率の変化により、透明状態と配光状態とを作り出すことができる。特に、屈折率調整層の厚みを形成する構造体が第２電極に接着していることにより、屈折率調整層の厚みのムラが低減される。そのため、光学デバイスは、光学特性に優れる。
図１は、光学デバイスの一例を示す模式的な断面図である。 図２は、光学デバイスの一例を示す模式的な断面図である。 図３は、光学デバイスの一例の要部を示す模式的な断面図である。 図４は、光学デバイスの一例を示す模式的な断面図である。 図５は、光学デバイスの一例を示す模式的な断面図である。 図６は、光学デバイスの一例の要部を示す模式的な断面図である。 図７Ａは、配光状態の光学デバイスによる光透過の一例を示す説明図である。 図７Ｂは、非配光状態の光学デバイスによる光透過の一例を示す説明図である。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　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。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
　（実施の形態）
　図１は、光学デバイスの一例（光学デバイス１）を示している。図１は、光学デバイス１の層構造を模式的に示しており、実際の光学デバイス１の各部の寸法等は、これに限定されない。光学デバイス１は、パネル状に形成され得る。
　光学デバイス１は、光透過性を有する第１電極１３と、光透過性を有する第２電極１４と、電界により屈折率が変化し、透明状態と入射光を配光する状態とが変化可能な屈折率調整層１５と、屈折率調整層１５の表面を凹凸にする凹凸層１６とを備える。第２電極１４は、第１電極１３と電気的に対となる。屈折率調整層１５は、第１電極１３と第２電極１４との間に配置される。屈折率調整層１５は、液晶を含む。光学デバイス１は、屈折率調整層１５の厚みを形成する構造体１７を備える。構造体１７は、第２電極１４に接着している。
　光学デバイス１は、屈折率調整層１５の屈折率の変化により、透明状態と配光状態とを作り出すことができる。ここで、屈折率調整層１５の厚みを形成する構造体１７が第２電極１４に接着していることにより、屈折率調整層１５の厚みが確実に確保され、層の厚みのムラが低減する。そのため、光学デバイス１の全体にわたってより均一に光を配光することができる。そして、均一な配光が可能になると、透明状態と配光状態との光の変化が大きくなる。このように、光学デバイス１は、透明状態と配光状態とを変化させることができるため、光学特性に優れる。
　図１は、光学デバイス１の第１実施形態である。本実施形態では、構造体１７は、屈折率調整層１５に含まれるスペーサ２０である。スペーサ２０は、接着物質を表面に有している。接着物質は、スペーサ２０の外層部分の接着膜２２を構成している。スペーサ２０は、コア粒子２１と、コア粒子２１の周囲に配置される接着膜２２とを備えている。コア粒子２１は、スペーサ２０の本体となる。接着膜２２によって、スペーサ２０は第２電極１４に引っ付いている。スペーサ２０は、接着膜２２によって、凹凸層１６に引っ付いていることが好ましい。その場合、スペーサ２０は、凹凸層１６を介して、第１電極１３と第２電極１４とを接着することができるため、屈折率調整層１５の厚みを確実に確保することができる。本実施形態では、スペーサ２０の接着により、屈折率調整層１５の厚みが確実に確保される。また、接着性を有することによりスペーサ２０が屈折率調整層１５内で移動することがないため、屈折率の調整をスペーサ２０が阻害することがなくなる。
　光学デバイス１は、第１基板１１と第２基板１２とをさらに備えている。第１基板１１と第２基板１２とは、第１電極１３、凹凸層１６、屈折率調整層１５及び第２電極１４の積層構造を間に配置してこの積層構造を支持する。また、第１基板１１と第２基板１２とは、この積層構造を保護する。また、第１基板１１と第２基板１２とは、一方が積層構造を形成するための形成基板として機能し、他方が積層構造を被覆するための被覆基板として機能し得る。
　図１の光学デバイス１では、一対の基板（第１基板１１及び第２基板１２）の間に、第１電極１３、凹凸層１６、屈折率調整層１５及び第２電極１４がこの順で配置されている。これらの層は、厚み方向に並んでいる。第１電極１３、凹凸層１６、屈折率調整層１５及び第２電極１４を合わせた積層構造は、光学調整体と定義される。光学調整体は、光学デバイス１に組み込まれる。
　ここで、「厚み方向」とは、特に断りのない限り、光学デバイス１の厚みの方向を意味する。図１では、厚み方向がＤ１で示されている。厚み方向とは、第１基板１１の表面に垂直な方向であってよい。厚み方向は積層を行う方向が含まれる。厚み方向は、第１電極１３から第２電極１４に向かう方向と、第２電極１４から第１電極１３に向かう方向とが含まれる。図１において、光学デバイス１の各層は横方向及び紙面に垂直な方向に広がっていると考えることができる。また、「平面視」とは基板の表面に垂直な方向（厚み方向Ｄ１）に沿って見た場合のことを意味する。
　光学デバイス１は、光を透過させることができる。光学デバイス１は、窓となり得る。光学デバイス１は、建物の外壁に取り付けた場合には、外光を屋内に通過させることが可能である。第１基板１１は屋外側に配置され得る。第２基板１２は屋内側に配置され得る。もちろん、第２基板１２が屋外側に配置され、第１基板１１が屋内側に配置されてもよい。また、光学デバイス１は、外壁以外に取り付けられてもよい。たとえば、光学デバイス１は、内壁、パーティションに取り付けられ得る。光学デバイス１は車載用窓として取りつけられてもよい。第１基板１１は、光が入り込む側の基板と定義される。
　一対の電極（第１電極１３及び第２電極１４）は、屈折率調整層１５に電界を与えることができるように構成されている。一対の電極のうちの一方が陽極として機能し、他方が陰極として機能するが、これに限らない。屈折率調整層１５は、一対の電極によって電圧が印加されることにより、屈折率が変化する。一対の電極は、光学デバイス１を駆動させるための電極として機能する。各電極は層となっている。
　第１電極１３及び第２電極１４は、透明な導電層によって構成され得る。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。光透過性を有する電極の材料の好ましいものとして、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は、光学デバイス１の電極に用いることが好適である。また、電極は、銀ナノワイヤを含有する層や銀薄膜などの金属含有透明層であってもよい。また、電極は、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、電極は、透明導電層に補助配線が設けられたものであってもよい。電極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。
　第１電極１３及び第２電極１４の少なくとも一方は、金属を含んでいてもよい。金属は、電極を低抵抗化させることができる。金属によって、電気が光学デバイス１の面内に均一に流れやすくなり、光学特性の面内分布が向上し得る。ただし、金属の多量の含有は電極の光透過性の低下を招き得るため、電極の光透過性を阻害しない態様で、金属は含有される。たとえば、金属は、金属ナノワイヤ、金属製の補助配線、金属薄膜として、電極に含まれ得る。金属ナノワイヤは、透明導電層中に分散され得る。この場合、電極は、金属ナノワイヤを含む透明導電層で形成される。金属製の補助配線は、透明導電層に接触させて、透明導電層上に設けられ得る。この場合、電極は、透明導電層と補助配線とを含む。金属薄膜は、透明導電層の表面に設けられ得る。この場合、電極は、透明導電層と金属薄膜とを含む。第１電極１３及び第２電極１４の少なくとも一方は平面視において分割されていてもよい。それにより、部分制御が可能となる。第１電極１３及び第２電極１４の両方が平面視において分割される場合には、それらは同じ形状で分割されることが好ましい。
　第１電極１３及び第２電極１４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。光学デバイス１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得る。電気接続部はプラグなどにより構成され得る。これらの電極は、配線を介して電源に接続され得る。電源は、外部電源であってもよいし、内部電源であってもよい。
　図１の光学デバイス１においては、各電極は、平面視において凹凸層１６からはみ出した部分を有しており、この部分で電源との接続を行うことが可能である。そのため、光学デバイス１への給電が容易である。
　第１基板１１は、第１電極１３の外側に配置されている。第２基板１２は、第２電極１４の外側に配置されている。図１の例では、第１基板１１は、第１電極１３と接触している。第２基板１２は、第２電極１４と接触している。第１基板１１及び第２基板１２は、光透過性を有する。
　第１基板１１と第２基板１２とは、端部において接着されていてよい。接着は接着剤によって行われ得る。接着剤は固化することが好ましい。接着剤は、壁部を形成し得る。壁部は、第１基板１１と第２基板１２との間の隙間の厚みを規定し得る。壁部は、屈折率調整層１５の端部を保護し得る。
　第１基板１１及び第２基板１２は、同じ基板材料で構成されてもよいし、異なる基板材料で構成されてもよいが、同じ基板材料で構成されることが好ましい。基板材料としては、ガラス基板、樹脂基板が例示される。ガラス基板の材料としては、ソーダガラス、無アルカリガラス、高屈折率ガラスが例示される。樹脂基板の材料としては、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。ガラス基板は透明性が高いという利点がある。ガラス基板は防湿性が高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。フレキシブル性を有する基板の使用は好ましい態様の一つである。フレキシブル性を有する基板は曲げることが可能である。フレキシブル性を有すると、取り扱い性が高まる。フレキシブル基板は、樹脂基板又は薄膜ガラスにより容易に形成され得る。第１基板１１及び第２基板１２は、同じ厚みであってもよいし、異なる厚みであってもよい。材料点数削減の点からは、これらは、同じ厚みであることが好ましい。フレキシブル性を有する基板は、曲げて使用することがあるため、屈折率調整層１５内を一様に保持することが難しい。そのため、接着性を有するスペーサ２０を使用することにより、屈折率調整層１５をより一様に保持しやすくなる。
　第１基板１１と第１電極１３とは可視光領域において屈折率の差が小さいことが好ましい。それにより、これらの界面において光を有効に透過させることができる。たとえば、第１基板１１と第１電極１３との屈折率差は０．２以下であることが好ましく、０．１以下であることがより好ましい。
　第２基板１２と第２電極１４とは可視光領域において屈折率の差が小さいことが好ましい。それにより、これらの界面において光を有効に透過させることができる。たとえば、第２基板１２と第２電極１４との屈折率差は０．２以下であることが好ましく、０．１以下であることがより好ましい。
　第１基板１１と第２基板１２とは、屈折率は同程度であってよく、たとえば、第１基板１１と第２基板１２との屈折率差は０．１以下であってよい。第１電極１３と第２電極１４とは、屈折率が同程度であり得る。たとえば、第１電極１３と第２電極１４との屈折率差は０．１以下であってよい。第１基板１１及び第２基板１２の屈折率は、たとえば、１．３～２．０の範囲内であってよいが、これに限定されるものではない。第１電極１３及び第２電極１４の屈折率は、たとえば、１．３～２．０の範囲内であってよいが、これに限定されるものではない。
　図１の例では、凹凸層１６は、第１電極１３と屈折率調整層１５との間に配置されている。凹凸層１６は、第１電極１３に接する。凹凸層１６は、屈折率調整層１５に接する。凹凸層１６は、凹凸面を有する層である。凹凸層１６は膜となっている。膜とは、本開示では、一体的になって面状に広がったものを指す。ただし、膜は適宜の箇所で分断されていてもよい。凹凸層１６は、面状に連続している。凹凸層１６は、膜と呼べる少なくとも所定の領域（たとえば１ｃｍ×１ｃｍの範囲）で分断がない。凹凸層１６は、厚み方向において隣り合う層を分離するように形成されていてよい。図１では、凹凸層１６は第１電極１３と屈折率調整層１５とを分離している。第１電極１３と屈折率調整層１５とは接触していなくてよい。凹凸層１６は、隣接する層（第１電極１３及び／又は屈折率調整層１５）を被覆していてよい。
　図１の例では、凹凸層１６は、第１電極１３側の面が平坦な面となっており、屈折率調整層１５側の面が凹凸面となっている。凹凸層１６は、複数の凸部、及び、複数の凹部のいずれか一方を少なくとも有し、それらの凸部及び／又は凹部により凹凸面が形成されている。凹凸面は、平坦な面から複数の凸部が突出した構造を有していてもよいし、平坦な面から複数の凹部が凹んだ構造を有していてもよいし、あるいは、複数の凸部及び複数の凹部が敷き詰められて、平坦な面がなくなった構造を有していてもよい。
　図１に示される凹凸層１６において、凸部は、屈折率調整層１５側に突出する。複数の凸部は、規則的に配置されてもよいし、不規則に配置されてもよい。複数の凸部は周期的に配置されてもよい。複数の凸部は等間隔に配置されてもよい。複数の凸部の配置は、ランダムであってもよい。凹部は、第１電極１３側に凹んでいる。複数の凹部は、規則的に配置されてもよいし、不規則に配置されてもよい。複数の凹部は周期的に配置されてもよい。複数の凹部は等間隔に配置されてもよい。複数の凹部の配置は、ランダムであってもよい。光学デバイス１を窓として設置する場合、窓の上部と下部でそれぞれ適切な配光ができるよう、上部と下部で異なる凹凸構造が配置されていてもよい。
　凹凸層１６は、特定の方向への配光が強くなるように凹凸が形成されることが好ましい。たとえば、光学デバイス１に入る光が全体に広がるのではなく、特定の斜め方向に光が強く進行するようにする。すると、光学デバイス１を通った光の強さを位置によって変化させることができる。このような設定は、光学デバイス１を窓に利用するときに有利である。配光の制御は、凸部及び／又は凹部の形状や配置によって可能になる。たとえば、複数の凸部及び凹部が、面内において、形状が異なっていたり、存在率の割合が異なっていたりしてもよい。
　凹凸層１６の配光は、以下の方法で評価することが可能である。入射光として波長４００ｎｍ～８００ｎｍの波長の光を、光学デバイス１に対して第１電極１３から第２電極１４に向かう方向に入射させる。透過した光の方向を第２電極１４側から評価する。光学デバイス１を透過した光が入射光の角度とは異なる特定の方向へ強く透過していれば、配光状態とみなされる。光の方向は光学デバイス１に対して垂直な方向であってよい。また、太陽光は垂直方向からだけではなく、斜め方向から入射することもあるので、同様の方法で斜め方向から入射した場合に、透過光が入射光の角度とは異なる特定の方向へ強く透過していれば、配光状態とみなされる。
　凹凸層１６の突出寸法（凹み寸法に等しい）は、突出高さと定義される。突出高さは、たとえば、１００ｎｍ～１００μｍの範囲内であるが、これに限定されるものではない。突出高さは、凹部の底部から凸部の先端までの厚み方向での長さである。凸部と、その凸部に隣接する他の凸部との間の距離は、たとえば、１００ｎｍ～１００μｍの範囲内であるが、これに限定されるものではない。また、凹部と、その凹部に隣接する他の凹部との間の距離は、たとえば、１００ｎｍ～１００μｍの範囲内であるが、これに限定されるものではない。凸部と、その凸部に隣接する他の凸部との間の距離は、凹凸のピッチと定義される。凹部を基準とする凹凸のピッチも同様に定義される。マイクロサイズのオーダーの凹凸が設けられると、光の制御が良好になりやすい。凹凸層１６の凹凸は、たとえば、インプリント法によって形成され得る。突出高さよりも凹凸ピッチが小さい方が光の制御が良好になりやすい。ただし、突出高さよりも凹凸ピッチが小さいと、フォトリソグラフィー等の他の凹凸作製工程では作製時間がかかるため、作製が難しい。一方、インプリント法で凹凸を作製する場合には、突出高さよりも凹凸ピッチが小さい凹凸を容易に作製することが可能である。複数の凹凸ピッチの平均は、凹凸の平均周期といえる。
　凹凸層１６は、光透過性を有する。凹凸層１６と第１電極１３とは屈折率の差が小さいことが好ましい。それにより、凹凸層１６と第１電極１３との界面において光を有効に透過させることができる。たとえば、凹凸層１６と第１電極１３との屈折率差は０．２以下であることが好ましく、０．１以下であることがより好ましい。凹凸層１６の屈折率は、たとえば、１．３～２．０の範囲内であってよいが、これに限定されるものではない。
　図１の例では、凹凸層１６は、導電性を有することが好ましい。それにより、第１電極１３と第２電極１４との間の電気の流れを良好にすることができる。凹凸層１６は、第１電極１３に用いられる材料によって形成されてもよい。第１電極１３と凹凸層１６とは、材料が同じで一体化していてもよい。ただし、第１電極１３と凹凸層１６とは別体となった方が、凹凸面の形成が容易である。凹凸層１６は、凹凸を形成しやすい材料で形成されることが好ましい。凹凸層１６は、たとえば、樹脂を含む材料で形成され得る。凹凸層１６の樹脂材料として、導電性高分子、導電体含有樹脂が例示される。導電性高分子としては、ＰＥＤＯＴが例示される。導電体としては、Ａｇナノワイヤなどの金属ナノワイヤが例示される。金属ナノワイヤはセルロース、アクリルなどの樹脂と混合されていてもよい。金属ナノワイヤと樹脂の混合材料を使用した場合には、凹凸層１６の屈折率を樹脂により調整可能なため、第１基板１１及び第２基板１２や屈折率調整層１５と屈折率を近づけることが容易となる。そのため、透明性が向上する。なお、電圧の印加が可能であれば、凹凸層１６は絶縁材料で形成されていてもよい。その場合、凹凸層１６は、樹脂や無機層で形成され得る。凹凸層１６が絶縁層であっても、第１電極１３と第２電極１４との間の電圧差を大きくすることで、第１電極１３と第２電極１４との間に電圧を印加することは可能である。凹凸層１６が絶縁層である場合、薄い方がより電力効率が向上する。好ましくは、絶縁材料で形成される凹凸層１６の最も薄い部分は１０μｍ以下である。
　屈折率調整層１５は、凹凸面を有する。屈折率調整層１５の凹凸面は、凹凸層１６の凹凸面により形成される。屈折率調整層１５は凹凸層１６に接している。屈折率調整層１５は、凹凸層１６に向かう表面が凹凸である。屈折率調整層１５の凹凸面は、凹凸層１６の凹凸が型となって形成され得る。屈折率調整層１５は、複数の凸部、及び、複数の凹部の少なくとも一方を備える。屈折率調整層１５の凸部は、凹凸層１６の凹部に対応する。屈折率調整層１５の凹部は、凹凸層１６の凸部に対応する。屈折率調整層１５と凹凸層１６との界面は、凹凸界面となっている。
　凹凸界面は、配光が行われやすい構造を有していてもよい。たとえば、凹凸界面は、マイクロレンズ構造、フレネルレンズ構造、突起構造、台形構造などで構成され得る。フレネルレンズ構造では、レンズ形状が複数に分割された形状を有し得る。そのため、レンズのように、特定の方向への光を強くすることが容易である。凹凸界面は、のこぎり状の断面形状となるものであってよい。上記の台形構造は、断面台形形状の複数の凸部を有する構造である。台形構造では、断面台形形状の複数の凸部が、それぞれ平行に長く延伸していてよい。凹凸界面の構造は１／４球レンズ構造であってもよい。またこれらの構造の組み合わせであってもよい。
　屈折率調整層１５は、液晶を含む。液晶は、電力により屈折率が変化する材料となり得る。液晶としては、たとえば、ネマチック液晶、コレステリック液晶、強誘電性液晶が挙げられる。液晶では、電界の変化によって分子配向が変わり得る。そのため、屈折率の変化が可能になる。
　屈折率調整層１５は、高分子を含むことが好ましい。屈折率調整層１５が高分子を含むことにより、もし光学デバイス１が壊れることがあっても、屈折率調整層１５の材料や、基板の材料が飛散することが抑制される。そのため、安全性が高まる。高分子は、屈折率調整層１５の屈折率変化を安定化させる。そのため、配光性が安定化する。
　屈折率調整層１５は、高分子により形成されたポリマー構造を有していてもよい。ポリマー構造は、高分子鎖の架橋構造で形成されてもよい。ポリマー構造は、高分子の絡み合いで形成されてもよい。ポリマー構造は、網目状の構造を有し得る。ポリマー構造の間に液晶が配置されることで、屈折率の調整が可能になる。高分子は、屈折率調整層１５に光散乱性を付与し得る。ただし、配光性をよくするためには、高分子は、できるだけ凹凸層１６と接しないことが好ましい。
　高分子を含む屈折率調整層１５の材料としては、高分子分散型液晶を用いることが好ましい。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、安定な屈折率調整層１５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。また、高分子を含む屈折率調整層１５の材料として、ポリマーネットワーク型液晶を用いることも好ましい。ポリマーネットワーク型液晶は、ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ）と呼ばれる。
　高分子分散型液晶及びポリマーネットワーク型液晶は、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ことが好ましい。それにより、屈折率調整層１５を光が透過しやすくなる。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。高分子分散型液晶及びポリマーネットワーク型液晶は、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。高分子分散型液晶及びポリマーネットワーク型液晶においては、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。高分子分散型液晶及びポリマーネットワーク型液晶は、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、高分子分散型液晶及びポリマーネットワーク型液晶は、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。
　屈折率調整層１５が高分子を含む場合、屈折率調整層１５の保持性が高まる。屈折率調整層１５は、内部で材料が流動しにくくなる。屈折率調整層１５は、屈折率が調整された状態が高く維持され得る。
　屈折率調整層１５は、可視光領域での屈折率が、凹凸層１６の屈折率に近い屈折率と、凹凸層１６の屈折率との屈折率差が大きい屈折率とに調整可能であることが好ましい。それにより、配光状態と透明状態との差を大きくすることができる。屈折率調整層１５は、凹凸層１６に屈折率が近い状態と、凹凸層１６との屈折率差が大きい状態との２つの状態の変化が可能である。屈折率調整層１５の屈折率が凹凸層１６に近い状態では、屈折率調整層１５と凹凸層１６との屈折率差は、０．２以下であることが好ましく、０．１以下であることがより好ましい。屈折率調整層１５と凹凸層１６との屈折率差が大きい状態では、屈折率調整層１５と凹凸層１６との屈折率差は、０．１を超えることが好ましく、０．２以上であることがより好ましい。なお、本開示では、特に断りのない限り、屈折率は厚み方向Ｄ１での屈折率を意味する。
　屈折率調整層１５の一の態様では、電圧が印加されることにより、屈折率が凹凸層１６に近づき、電圧が印加されないと、凹凸層１６との屈折率差が大きくなる。屈折率調整層１５と凹凸層１６との屈折率差が小さいと非配光状態（透明状態）となり、屈折率調整層１５と凹凸層１６との屈折率差が大きいと配光状態となり得る。屈折率調整層１５の他の態様では、電圧が印加されることにより、凹凸層１６との屈折率差が大きくなり配光状態となり、電圧が印加されないと、屈折率が凹凸層１６に近づき、非配光状態（透明状態）となる。
　屈折率調整層１５の材料として屈折率異方性を有する液晶材料が好ましい。屈折率異方性を有する液晶材料を屈折率調整層１５に使用する場合には、電界を印加し液晶分子を垂直配向させた場合に、外光の偏光による異方性が生じにくくなる。そのため、透明状態のときの透明性が向上する。透明性を向上させるためには、垂直配向したときの液晶の屈折率と凹凸層１６の屈折率を近づけることが好ましい。
　屈折率調整層１５の材料として負の誘電率異方性を有する液晶材料が好ましい。それにより電圧を印加した時に配光状態となり、電圧を印加しない時に非配光状態（透明状態）となる。配光状態が短時間で良い場合には、負の誘電率異方性を有する液晶材料を使用する方が、電力効率が向上する。
　屈折率調整層１５は、凹凸層１６との屈折率差が大きくなる状態では、凹凸層１６よりも屈折率が小さくなることが好ましい一態様である。それにより、光の進行方向を変化させやすくすることができる。屈折率調整層１５は、凹凸層１６との屈折率差が大きくなる状態では、凹凸層１６よりも屈折率が大きくなることが好ましい一態様である。それにより、光の進行方向を変化させやすくすることができる。屈折率調整層１５の屈折率の変化の態様は、目的とする配光に合わせて設定され得る。
　屈折率調整層１５は、交流電源により電力が供給されてもよいし、直流電源により電力が供給されてもよい。屈折率調整層１５は、交流電源により電力が供給されることが好ましい。電界により屈折率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。交流の波形は矩形波であることが好ましい。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、屈折率が変化した状態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。交流電源の波形は正弦波であってもよい。正弦波であれば、変調することなく電源から供給される電力をそのまま使用することができる。
　屈折率調整層１５は、電圧を印加したときの状態が維持されるものであることが好ましい一態様である。それにより、屈折率を変化させたいときに電圧を印加し、そうでないときには電圧を印加させなくてもよいので、電力効率が高まる。屈折率が維持される性質はヒステリシスと呼ばれる。この性質は記憶性（メモリ性）といってもよい。所定電圧以上の電圧を付加することにより、ヒステリシスは発揮され得る。屈折率の維持される時間は、長いほどよいが、たとえば、１０分以上が好ましく、３０分以上がより好ましく、１時間以上がさらに好ましく、１２時間以上がよりさらに好ましく、２４時間以上がよりもっと好ましい。
　本実施形態では、屈折率調整層１５に含まれるスペーサ２０が屈折率調整層１５の厚みを形成している。スペーサ２０は、粒子である。スペーサ２０の数は少なくとも１つであるが、複数であることがより好ましい。図１では、屈折率調整層１５は、複数のスペーサ２０を含んでいる。図１では、模式的に３つのスペーサ２０が描画されているが、実際は、多数のスペーサ２０が配置されてよい。複数のスペーサ２０は、屈折率調整層１５の厚みをより確実に形成できる。凹凸層１６の凹凸のピッチよりも大きいスペーサ２０が用いられてもよい。凹凸層１６の凹凸高さよりも大きいスペーサ２０が用いられてもよい。スペーサ２０は、屈折率調整層１５内で分散されて配置され得る。
　スペーサ２０に含まれるコア粒子２１は、スペーサ２０の本体となっており、コア粒子２１が凹凸層１６と第２電極１４との間のスペースを確保する。コア粒子２１は、硬く、変形しにくい。そのため、コア粒子２１によって、前記スペースが容易に確保される。スペーサ２０の表面の接着膜２２は、接着物質を含んでいる。接着物質は、接着性を発現する。コア粒子２１は、接着膜２２に含まれる接着物質によって、凹凸層１６と第２電極１４とに引っ付き、これらの間で固定される。
　コア粒子２１は、適宜の材料によって形成され得る。コア粒子２１は、たとえば、無機粒子、有機粒子が挙げられる。無機粒子は、たとえば、シリカ粒子が挙げられる。粒子は、球状であることが好ましい。球状は、完全な球だけでなく、球形と認識できる形状も含む。コア粒子２１は、接着膜２２に被覆されている。
　接着膜２２は、適宜の接着材料によって形成され得る。接着材料は、樹脂であってよい。たとえば、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などにより、接着膜２２は形成される。この場合、光又は熱により、接着膜２２の接着性が発現される。接着膜２２は、光学デバイス１を製造するときに、少なくともスペーサ２０と第２電極１４とを接着させるような機能を有すればよく、完成した光学デバイス１においては、接着膜２２は接着性がなくなっていてもよい。
　第２電極１４と、構造体１７であるスペーサ２０との接着は、光又は熱により発現されることが好ましい。その場合、光又は熱によって、強い接着性を簡単に得ることができる。このとき、スペーサ２０の接着膜２２は、光又は熱が付与される前には、接着性を有しておらず、他の物質に引っ付かない。そのため、光学デバイス１の製造時に、不適切な部分にスペーサ２０が接着してしまうことを抑制し、確実に屈折率調整層１５の内部で接着性を発現することができる。
　スペーサ２０を構成する複数の粒子の粒径は、揃っていることが好ましい。複数の粒子の粒径が揃うことで、屈折率調整層１５の厚みが安定化される。たとえば、複数の粒子の粒子径は、平均粒径の±１０％の範囲内に９５％以上の粒子の粒子径が入っていれば、粒径が揃うとみなされ得る。
　図１では、スペーサ２０は、凹凸層１６と第２電極１４とに接している。光学デバイス１の形成では、凹凸層１６と第２電極１４とが近づく方向にこれらが相対的に動かされて、屈折率調整層１５が設けられる。そのときに、スペーサ２０は、スペーサ２０の大きさよりも凹凸層１６と第２電極１４とが近づかないようにすることができる。
　接着性を有するスペーサ２０は、液体成分を含む光学デバイス１において、特に有用である。液晶は、液体成分を含み得る。もし、第１電極１３と第２電極１４との間の距離が固定されておらず、屈折率調整層１５の厚みが変化可能になってしまうと、光学デバイス１が鉛直に配置されたときに、液体成分が自重で下方に落ちてしまう可能性がある。さらに、第１基板１１及び第２基板１２の一方又は両方が可撓性を有する場合には、基板間の距離の変動が容易になるため、屈折率調整層１５の厚みが変化しやすくなり、液体成分が下方に落ちやすい。しかしながら、上記の光学デバイス１では、スペーサ２０が屈折率調整層１５内で屈折率調整層１５の両面の層（凹凸層１６及び第２電極１４）に接着されて固定されているため、屈折率調整層１５の厚みが変化しにくく、液体成分が下方に落ちにくくなる。そのため、光学デバイス１の光学特性が向上する。
　光学デバイス１は、たとえば、第１電極１３及び凹凸層１６が設けられた第１基板１１と、第２電極１４が設けられた第２基板１２とを対向配置し、これらの間に、流動性を有する屈折率調整層１５の材料の注入することで形成され得る。第１基板１１と第２基板１２とは、外縁に設けられた接着材料で接着されてよい。このとき、屈折率調整層１５の材料は、接着性をまだ発現していない接着物質を表面に有するスペーサ２０を含んでおり、屈折率調整層１５内でスペーサ２０が分散されて配置される。そして、屈折率調整層１５の注入後に、光又は熱を付与することで、スペーサ２０にある接着物質の接着性を発現させる。光及び熱の両方が接着物質に付与されてもよい。ここで、接着物質は、接着の際に一度溶融してもよく、その場合、第２電極１４及び凹凸層１６とスペーサ２０との接着性がさらに向上し得る。接着性の発現により、スペーサ２０は、凹凸層１６と第２電極１４とに引っ付き、屈折率調整層１５内で固定される。
　図２は、第１実施形態の光学デバイス１の変形例である。この光学デバイス１では、凹凸層１６は、軟質性を有している。そして、スペーサ２０は、凹凸層１６に食い込んでいる。この場合、スペーサ２０により凹凸層１６の凸部が押しつぶされて、凹凸層１６とスペーサ２０との接触面積（すなわち接着面積）が大きくなる。そのため、凹凸層１６とスペーサ２０との接着性が向上し、屈折率調整層１５の厚みがより確実に確保される。
　図２では、凹凸層１６の凸部が押しつぶされて、凹んで変形し、凹凸層１６のスペーサ２０と接触する部分は、スペーサ２０に沿った形状になっている。凹凸層１６は、つぶれ部１６ｘを有する。このため、接着性が向上する。
　図３は、第１実施形態の光学デバイス１の変形例である。この光学デバイス１も、凹凸層１６が軟質性を有し、スペーサ２０が凹凸層１６に食い込んだ例を示している。この例では、凹凸層１６は、断面台形状の複数の凸部１６ａを備えている。凸部１６ａの台形は、台形の下底よりも高さが高い尖がった形状をしている。複数の凸部１６ａの間の間隔は、台形の下底よりも小さい。凸部１６ａは、紙面と垂直な方向に伸びる線状となっていてもよい。このとき、複数の凸部１６ａは、平面視したときにストライプ状の模様を構成していてもよい。あるいは、凸部１６ａは、四角錐台や六角錐台などの多角錐台や、円錐台であってもよい。
　図３では、凹凸層１６の凸部１６ａは押しつぶされて、左右に倒れて変形している。凹凸層１６は、つぶれ部１６ｘを有する。凹凸層１６のスペーサ２０と接触する部分は、凸部１６ａの側面を含む部分となっている。このため、凹凸層１６とスペーサ２０との接触面積が大きくなり、接着性が向上する。なお、接着物質が一度溶融する場合には、凹凸層１６の表面形状に合った形状で、接着物質が固まるため、接着性がさらに向上する。
　図４は、光学デバイス１のさらなる変形例を示している。図１と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
　図４の光学デバイス１は、凹凸層１６と第１電極１３との配置が、図１のものとは異なっている。図４の例では、第１基板１１から第２基板１２にむかって、凹凸層１６、第１電極１３、屈折率調整層１５、第２電極１４の順に、これらの層が配置されている。それ以外は、図１の形態と同じであってよい。
　図４の例では、凹凸層１６と屈折率調整層１５との間に、第１電極１３が配置されている。凹凸層１６は、第１基板１１と第１電極１３との間に配置されている。第１電極１３は、凹凸面を有する。第１電極１３は、凹凸層１６に追随した形状であり、屈折率調整層１５に向かう面が凹凸面となっている。図４の光学デバイス１においても、凹凸層１６は、膜状であり、屈折率調整層１５の表面を凹凸にしている。ただし、第１電極１３を介して屈折率調整層１５に凹凸を付与している。
　凹凸層１６の形状は、図１で説明したものと同様にすることができ、上記の説明が適用され得る。たとえば、凹凸層１６は、複数の凸部、及び、複数の凹部のいずれか一方を少なくとも有し得る。この場合、凸部は第１電極１３側に突出し、凹部は第１基板１１側に凹むことになる。屈折率調整層１５と第１電極１３との界面は、凹凸界面となっている。凹凸界面は、上記で説明した構造と同様の構造を有し得る。図４に示される凹凸層１６は、図１の例で説明した凹凸層１６から、適宜、層の配置に合わせて層の名称を置換することで、好ましい態様が説明される。
　図４の例では、凹凸層１６は、導電性を有してもよいし、有さなくてもよい。第１電極１３と屈折率調整層１５とが接するため、凹凸層１６に導電性がなくても、電力の供給が可能である。凹凸層１６が導電性を有する場合、第１電極１３の導電性を補助することができる。凹凸層１６は、凹凸を形成しやすい材料で形成されることが好ましい。凹凸層１６は、たとえば、樹脂を含む材料で形成され得る。
　第１電極１３と凹凸層１６との間には、凹凸界面が配置される。第１電極１３は両面が凹凸である。第１電極１３の屈折率調整層１５に向かう面は凹凸面となっている。第１電極１３は、凹凸層１６の表面に積層形成され得る。第１電極１３が、凹凸層１６の上に形成されることにより、第１電極１３の凹凸面が形成される。
　屈折率調整層１５は、凹凸面を有する。屈折率調整層１５の凹凸面は、第１電極１３の凹凸面により形成されている。屈折率調整層１５と第１電極１３とは接する。屈折率調整層１５の具体的な態様は、図１で説明したものと同じであってよい。
　図４の例では、スペーサ２０は第１電極１３と第２電極１４とに引っ付いている。スペーサ２０は、第１電極１３に接している。スペーサ２０は、第１電極１３と第２電極１４とを接着することができる。本実施形態でも、スペーサ２０の接着により、屈折率調整層１５の厚みが確実に確保される。
　図４の例においても、スペーサ２０は凹凸層１６に食い込んでいてもよい。この場合、スペーサ２０は、第１電極１３を介して凹凸層１６に食い込む。第１電極１３及び凹凸層１６の凹凸は押しつぶされ得る。第１電極１３及び凹凸層１６は、凹凸が変形していてよい。また、凹凸層１６に変形がないかほとんどなく、第１電極１３にスペーサ２０が食い込んでいてもよい。この場合、第１電極１３は凹んでいてよい。それにより、スペーサ２０と第１電極１３との接触面積が大きくなり、スペーサ２０がより強く第１電極１３に引っ付く。
　図１のように凹凸層１６が屈折率調整層１５に接する構造は、直接凹凸形成構造と定義される。図４のように凹凸層１６と屈折率調整層１５との間に第１電極１３が存在する構造は、間接凹凸形成構造と定義される。このように、屈折率調整層１５に接して凹凸界面が形成されることで、配光の制御が可能となる。直接凹凸形成構造は、凹凸面の形成が、間接凹凸形成構造よりも容易になりやすいという利点がある。ただし、直接凹凸形成構造では、凹凸層１６は、第１電極１３と第２電極１４との間で電気が流れるように構成されることが求められる。一方、間接凹凸形成構造は、直接凹凸形成構造よりも、第１電極１３と第２電極１４との間の電気の流れを確保しやすいという利点がある。また、間接凹凸形成構造は、第１電極１３を第１基板１１から離すため、これらの層の屈折率差の影響を受けにくい。ただし、間接凹凸形成構造では、第１電極１３を凹凸層１６に追随した形状で形成することが求められる。
　図５は、光学デバイス１の第２実施形態を示している。図１と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。
　第２実施形態では、構造体１７は、凹凸層１６に設けられた複数の柱部３０である。複数の柱部３０は、屈折率調整層１５を貫通し、その先端が第２電極１４に接着している。
　本実施形態でも、光学デバイス１は、屈折率調整層１５の屈折率の変化により、透明状態と配光状態とを作り出すことができる。ここで、屈折率調整層１５の厚みを形成する構造体１７（柱部３０）が、第２電極１４に接着していることにより、屈折率調整層１５の厚みが確実に確保され、層の厚みのムラが低減する。そのため、光学デバイス１の全体にわたってより均一に光を配向することができる。そして、均一な配光が可能になると、透明状態と配光状態との光の変化が大きくなる。このように、光学デバイス１は、透明状態と配光状態とを変化させることができるため、光学特性に優れる。
　本実施形態では、凹凸層１６の一部である柱部３０が屈折率調整層１５の厚みを形成している。凹凸層１６は、複数の柱部３０を備えている。複数の柱部３０は、屈折率調整層１５を貫通して第２電極１４に接している。柱部３０の先端は、第２電極１４に引っ付いている。柱部３０の先端は、接着材料によって第２電極１４と接着されている。接着材料は、柱部３０と第２電極１４との間で接着部３１を形成している。接着材料は、接着物質を含んでいてもよい。このように、柱部３０によって、簡単に屈折率調整層１５の厚みが形成され、柱部３０が第２電極１４に接着していることによって柱部３０が固定されるため、屈折率調整層１５の厚みが確実に確保され得る。
　複数の柱部３０は、凹凸層１６の形成の際に、一部が突出するように成形されることで、形成され得る。柱部３０は、光学デバイス１の厚み方向に沿って直線状に伸びていてもよい。図５では、複数の柱部３０は、凹凸層１６の突出した部分がさらに延長して突出した部分で形成されている。複数の柱部３０は、円柱状、角柱状などであってよい。
　図５では、複数の柱部３０を有する凹凸層１６は、第２電極１４に接している。光学デバイス１の形成では、凹凸層１６と第２電極１４とが近づく方向にこれらが相対的に動かされて、屈折率調整層１５が設けられる。そのときに、複数の柱部３０は、複数の柱部３０の長さよりも凹凸層１６と第２電極１４とが近づかないようにすることができる。複数の柱部３０は、第２電極１４を受け止め得る。複数の柱部３０の周囲は屈折率調整層１５が配置され得る。複数の柱部３０は、屈折率調整層１５の内部に配置される。複数の柱部３０は、スペーサとして機能する。複数の柱部３０の先端は、厚み方向で揃っていることが好ましい。柱部３０の数が複数となることで、複数の柱部３０の強度が高まり、屈折率調整層１５の厚みが形成されやすくなる。複数の柱部３０がある場合、屈折率調整層１５内に上述のようなスペーサとなる粒子が含まれなくても、屈折率調整層１５の厚みが形成されやすくなる。そのため、光学デバイス１の作製が容易となり得る。
　接着部３１は、適宜の接着材料によって形成される。接着材料は、樹脂であってよい。たとえば、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などにより、接着部３１は形成される。この場合、光又は熱により、接着部３１の接着性が発現される。接着部３１は、光学デバイス１を製造するときに、少なくとも柱部３０の先端と第２電極１４とを接着させるような機能を有すればよく、完成した光学デバイス１においては、接着部３１は接着性がなくなっていてもよい。接着材料は、接着の際に、一度溶融してもよい。
　第２電極１４と、構造体１７である柱部３０との接着は、光又は熱により発現されることが好ましい。その場合、光又は熱によって、強い接着性を簡単に得ることができる。このとき、柱部３０の先端に設けられた接着材料は、光又は熱が付与される前には、接着性を有しておらず、他の物質に引っ付かない。そのため、光学デバイス１の製造時に、不適切な部分に接着してしまうことを抑制し、確実に柱部３０と第２電極１４との界面で接着性を発現することができる。
　柱部３０が第２電極１４に接着している凹凸層１６は、液体成分を含む光学デバイス１において、特に有用である。液晶は、液体成分を含み得る。もし、第１電極１３と第２電極１４との間の距離が固定されておらず、屈折率調整層１５の厚みが変化可能になってしまうと、光学デバイス１が鉛直に配置されたときに、液体成分が自重で下方に落ちてしまう可能性がある。さらに、第１基板１１及び第２基板１２の一方又は両方が可撓性を有する場合には、基板間の距離の変動が容易になるため、屈折率調整層１５の厚みが変化しやすくなり、液体成分が下方に落ちやすい。しかしながら、上記の光学デバイス１では、柱部３０が第２電極１４に接着されて固定されているため、屈折率調整層１５の厚みが変化しにくく、液体成分が下方に落ちにくくなる。そのため、光学デバイス１の光学特性が向上する。
　光学デバイス１は、たとえば、第１電極１３及び凹凸層１６が設けられた第１基板１１と、第２電極１４が設けられた第２基板１２とを対向配置し、これらの間に、流動性を有する屈折率調整層１５の材料の注入することで形成され得る。このとき、凹凸層１６の複数の柱部３０を第２電極１４に接触させておき、光又は熱を付与することで、柱部３０と第２電極１４とを接着することができる。柱部３０は先端に接着材料を有しているため、柱部３０の先端で接着性が発現される。接着性の発現は、屈折率調整層１５の材料の注入前であってもよいし、屈折率調整層１５の材料の注入後であってもよい。
　図６は、第２実施形態の光学デバイス１の変形例である。この光学デバイス１では、凹凸層１６は、断面台形状の複数の凸部１６ａを備えている。凸部１６ａの台形は、台形の下底よりも高さが高い尖がった形状をしている。柱部３０は、凸部１６ａそのもので形成されている。柱部３０は、テーパ状になっていてもよい。また、凸部１６ａは、四角錐台や六角錐台などの多角錐台や、円錐台であってもよい。本変形例においても、凹凸層１６が柱部３０を備え、柱部３０の先端が第２電極１４に接着していることによって、屈折率調整層１５の厚みを確実に確保することができる。
　図７Ａ及び図７Ｂにより、光学デバイス１の作用について説明する。図７Ａは配光状態を示し、図７Ｂは非配光状態（透明状態）を示している。図７Ａ及び図７Ｂでは、光学デバイス１は、窓のように鉛直に配置されている。光学デバイス１では、少なくとも図７Ａに示される配光状態と、図７Ｂに示される非配光状態（透明状態）とが切り替わる。
　図７Ａ及び図７Ｂでは、光学デバイス１が簡略化されて描画されている。光学デバイス１は、凹凸界面１０を備えている。凹凸界面１０は、上記の屈折率調整層１５と、この屈折率調整層１５に隣接する層との間の界面である。たとえば、凹凸界面１０は、屈折率調整層１５と凹凸層１６との間に配置される。
　図７Ｂは、光学デバイス１が透明状態となったときの光の進行を示している。光は矢印で示されている。光は、光学デバイス１の表面に垂直な方向（厚み方向と同じ方向）から傾斜した方向で進行し得る。特に、光学デバイス１が窓である場合、斜めから光が当たる可能性が高い。透明状態の光学デバイス１を通過する光は、そのまま直進する。たとえば、光学デバイス１に屋外からの光（外光）が当たる場合、外光は屋内にそのままの方向で侵入する。
　光学デバイス１の透明状態は、屈折率調整層と、この屈折率調整層に凹凸界面１０において接する層との屈折率のマッチングによって発生する。屈折率調整層に凹凸界面１０において接する層は、凹凸界面隣接層と定義される。凹凸界面隣接層は、図１及び図５の例では、凹凸層１６である。凹凸界面隣接層と屈折率調整層との屈折率差が小さくなると、屈折率差による光の進行方向の変化が小さくなっていく。凹凸界面隣接層と屈折率調整層との屈折率差がなくなるか、無視できる程度になると、屈折率差による光の進行の変化はほとんど起こらなくなり、また、凹凸界面１０での光の進行方向の変化もほとんど起こらなくなる。このため、光は進行方向を維持して凹凸界面１０を通過する。
　光学デバイス１は、電圧の印加により、透明状態となることが好ましい一態様である。電圧の印加により、屈折率調整層内の物質の配向が整えられて、凹凸界面隣接層と屈折率調整層との屈折率差が少なくなることで、透明性が発揮され得る。光学デバイス１は、電圧がかからないときに、配光状態となることが好ましい一態様である。また、電圧を変化させたときの光学的状態が維持されてもよい。光学的状態が維持される性質はヒステリシスと呼ばれる。この性質は記憶性（メモリ性）といってもよい。
　図７Ａは、光学デバイス１が配光状態となったときの光の進行を示している。光は矢印で示されている。配光状態では、光学デバイス１に入った光は、光学デバイス１内において進行方向が変化する。光の進行方向の変化は、凹凸界面１０で生じ得る。具体的には、光学デバイス１に入射した光は、凹凸層と屈折率調整層との凹凸界面１０で全反射することで進行方向が変化する。光学デバイス１により、光の進行方向は変化されて目的とする方向になり得る。そのため、光学デバイス１での配光が可能となる。図７Ａにおいては、地表に傾斜しながら上から下に進んでいた光が、光学デバイス１を通過して、地表に傾斜しながら下から上になっている様子が描画されている。このように光が折れ曲がると、光が遠方まで届きやすくなるため、光学特性がさらに優れた光学デバイス１を得ることができる。
　光学デバイス１の配光状態は、屈折率調整層と凹凸界面隣接層との屈折率のミスマッチングによって発生する。凹凸界面隣接層と屈折率調整層との屈折率差が大きくなると、屈折率差により光の進行方向の変化が生じやすくなり、さらに凹凸界面１０での光の進行方向の変化も追加されて、光が曲げられる方向に進行方向が変化し得る。そして、凹凸界面隣接層と屈折率調整層との屈折率差が制御されることで、目的とする方向に光を進行させることができる。図７Ａでは、光の進行方向は、一方向に曲げられる様子が模式的に描画されているが、光は、分散して進行してもよい。配光は、光の成分のうち、目的とする方向への光量が増加するものであってよい。特定の方向への光量が増加すると、光学特性が向上する。
　ところで、光学デバイス１では、屈折率調整層において光が散乱されてもよい。このときの散乱性は、配光性を維持しながら光が散乱され得る。散乱性が付与されると、光の眩しさを低減することができる。
　図７Ａ及び図７Ｂで示すように、光学デバイス１は、建物の壁などに取り付けることができる。建物の外部は屋外であり、建物の内部は屋内である。光学デバイス１は窓として機能することができる。
　ここで、光学デバイスを鉛直に配置した場合、一対の電極が固定されていないと、液晶を含む屈折率調整層は、液晶成分が自重で下方に下がる可能性がある。具体的には、たとえば光学デバイスの厚み方向が地表面と平行になるように光学デバイスが配置されたときに、液晶が下に落ちやすくなり、光学デバイス内で上方の液晶量と下方の液晶量とが異なるおそれがある。一対の電極が接着されていないと、屈折率調整層の厚みが増加することが可能だからである。しかしながら、上記のように、光学デバイス１では、構造体１７によって、屈折率調整層１５の厚みが形成され、第１電極１３と第２電極１４とが固定されているため、液晶が保持されて、下方に下がりにくくなる（図１等参照）。そのため、上述した構造体１７（スペーサ２０又は柱部３０）は、液晶を保持する機能を発揮し、光学デバイス１の特性を向上することができる。
　図７Ｂに示すように、光学デバイス１が透明性を有する状態では、外光が光学デバイス１を通して屋内に入射する。外光は、通常、太陽の光である。光学デバイス１は、いわばガラス窓と同じような光学的状態である。このとき、屋内は、光が入ることにより明るくなるが、屋内の奥行が広い場合などには、屋内全体が明るくはなりにくい。そのため、ガラス窓を有する建物では、昼においても、照明器具が点灯されて、屋内が明るくされることがよく行われている。
　図７Ａでは、光学デバイス１は配光性を有する状態となっている。この場合、光学デバイス１が光の進行方向を変化させ、配光することにより、屋内の奥に届きやすい方向の光を発生あるいは増加させることができる。図７Ａでは、光は天井に向かう方向に変化されている。斜め下方に進む光が、光学デバイス１を通過して、斜め上方に進む光になっている。ただし、光の配光は完全ではなく部分的に生じ得るものなので、天井に向かう方向に曲げられた光と、直進する光とが存在してよい。このとき、光の主成分は配光されて曲げられた光であることが好ましい。そして、図７Ａのように光が配光されると、屋内の内部の方に光が届くため、屋内が奥（光学デバイス１から遠い所）まで明るくなる。そのため、照明器具をオフにしたり、照明器具での電気量を低下させたりすることができ、省エネルギー化を図ることができる。なお、光学デバイス１が光散乱性を有すると、光が散乱されるため、光の眩しさを低減することができる。
　光学デバイス１は、さらなる変形例を含み得る。光学デバイスは、さらに一対のガラスパネルを備え、一対のガラスパネルの間に上述の光学調整体が組み込まれた構造を有していてもよい。この場合、光学デバイスは、ガラスパネルユニット（いわゆる複層ガラス）として構成される。光学調整体は一対のガラスパネルの間に設けられた密閉空間に配置される。密閉空間は一対のガラスパネルの外縁がシールされて接着されることで形成され得る。密閉空間は、真空であってもよいし、不活性ガスなどの気体が充填されていてもよい。このように、ガラスパネルユニットで光学デバイスを構成すると、断熱性を高めることができる。そのため、建材（窓を含む）として有効な光学デバイスを得ることができる。また、ガラスパネルユニットは、光学調整体を保護することができ、機械強度を向上させることができる。そのため、破壊が起こりにくい光学デバイスを得ることができる。なお、光学デバイス１が一対のガラスパネルに組み込まれる場合、ガラスパネルの一部で光学調整体の基板が構成されてもよい。
　その他、上記実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で上記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　　　光学デバイス
　１１　　第１基板
　１２　　第２基板
　１３　　第１電極
　１４　　第２電極
　１５　　屈折率調整層
　１６　　凹凸層
　１７　　構造体
　２０　　スペーサ
　３０　　柱部

Claims (5)

  1. 　光透過性を有する第１電極と、
    　前記第１電極と電気的に対となり、光透過性を有する第２電極と、
    　前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、液晶を含み、電界により屈折率が変化し、透明状態と入射光を配光する状態とが変化可能な屈折率調整層と、
    　前記屈折率調整層の表面を凹凸にする凹凸層と、
    　前記屈折率調整層の厚みを形成し、前記第２電極に接着している構造体と、を備える、
    　光学デバイス。
  2. 　前記構造体は、前記屈折率調整層に含まれ、接着物質を表面に有するスペーサである、
    　請求項１に記載の光学デバイス。
  3. 　前記凹凸層は、軟質性を有し、
    　前記スペーサは、前記凹凸層に食い込んでいる、
    　請求項２に記載の光学デバイス。
  4. 　前記構造体は、前記凹凸層に設けられた複数の柱部であり、
    　前記複数の柱部は、前記屈折率調整層を貫通し、その先端が前記第２電極に接着している、
    　請求項１に記載の光学デバイス。
  5. 　前記第２電極と前記構造体との接着は、光又は熱により発現される、
    　請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学デバイス。
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