WO2017119021A1 - 光学デバイス及び配光機能付き窓 - Google Patents

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WO2017119021A1
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electrode
optical device
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refractive index
substrate
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裕司 田中
一樹 北村
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • E06B9/24—Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds
    • E06B2009/2464—Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds featuring transparency control by applying voltage, e.g. LCD, electrochromic panels
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    • E06B5/00—Doors, windows, or like closures for special purposes; Border constructions therefor

Definitions

  • the present invention relates to an optical device and a window with a light distribution function including the optical device.
  • Patent Document 1 discloses a daylighting sheet that can guide sunlight into a room by changing the traveling direction of incident sunlight by being attached to a window.
  • a concave surface formed in a transparent sheet material is filled with a filler to form a reflection surface.
  • the ceiling surface is irradiated.
  • an optical device that can change the traveling direction of incident light (that is, can distribute light) has been studied.
  • external light such as sunlight can be taken into the interior of the room.
  • the room illuminance can be improved.
  • the indoor lighting fixture can be turned off or the light output of the lighting fixture can be suppressed, so that power saving can be achieved.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an optical device capable of reducing discomfort felt at the boundary portion of the distributed light.
  • one aspect of an optical device includes a light-transmitting substrate, a first electrode disposed on the substrate, and an uneven layer disposed on the first electrode. And a refractive index adjusting layer disposed on the uneven layer, and a second electrode disposed on the refractive index adjusting layer, wherein at least one of the first electrode and the second electrode is a first electrode
  • a plurality of pattern electrodes formed side by side in the direction, and a separation region is formed between the adjacent pattern electrodes in the plurality of pattern electrodes, and the area of the plurality of pattern electrodes and the plurality of separation regions At least one of the areas continuously changes along the first direction.
  • an aspect of the window with a light distribution function according to the present invention includes the optical device described above and a window on which the optical device is bonded.
  • the present invention even if a person crosses the boundary portion of the light to which light is distributed toward the light beam region, it can be suppressed that the person suddenly feels dazzling. Thereby, the discomfort felt at the boundary portion of the distributed light can be reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view of the optical device according to Embodiment 1 as viewed from the front side.
  • 2 is a cross-sectional view of the optical device according to Embodiment 1 taken along the line II-II in FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the optical device according to Embodiment 1 (enlarged cross-sectional view of region III surrounded by a broken line in FIG. 2).
  • 4 is an enlarged cross-sectional view in the vicinity of a region IV surrounded by a broken line in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a usage example of the optical device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a region VI surrounded by a broken line in FIG. FIG.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the shape of the second electrode in the optical device according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of an optical device according to the second modification of the first embodiment.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of an optical device according to the third modification of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the shape of the second electrode in the optical device according to the fourth modification of the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the shape of the second electrode in the optical device according to another example of the fourth modification of the first embodiment.
  • FIG. 12 is a plan view when the optical device according to Embodiment 2 is viewed from the front side.
  • 13 is a cross-sectional view of the optical device according to Embodiment 2 taken along line XIII-XIII in FIG.
  • the X axis, the Y axis, and the Z axis represent the three axes of the three-dimensional orthogonal coordinate system.
  • the Z axis direction is the vertical direction and the Z axis is perpendicular to the Z axis. This direction (the direction parallel to the XY plane) is the horizontal direction.
  • the X axis and the Y axis are orthogonal to each other and both are orthogonal to the Z axis. Note that the plus direction in the Z-axis direction is defined as a vertically downward direction.
  • thickness direction means the thickness direction of the optical device, which is a direction perpendicular to the main surfaces of the first substrate and the second substrate, and “plan view” The time when viewed from the direction perpendicular to the main surface of the first substrate or the second substrate.
  • FIG. 1 is a perspective view of the optical device 1 according to Embodiment 1 as viewed from the front side.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical device 1 taken along the line II-II in FIG. In FIG. 1, for convenience, a portion where the second electrode 50 exists is hatched so that a portion where the second electrode 50 is formed can be seen.
  • the optical device 1 is a light control device that controls light incident on the optical device 1.
  • the optical device 1 is a light distribution element that can change the traveling direction of light incident on the optical device 1 (that is, distribute light) and emit the light.
  • the optical device 1 includes a first substrate 10, a first electrode 20, an uneven layer 30, a refractive index adjustment layer 40, a second electrode 50, and a second substrate 60.
  • the first electrode 20, the uneven layer 30, the refractive index adjustment layer 40, and the second electrode 50 are arranged in this order along the thickness direction between the pair of the first substrate 10 and the second substrate 60. It is a configuration.
  • the optical device 1 is electrically connected to a power source 2.
  • the power supply 2 (power supply box) has a power supply circuit 2 a for supplying power to the optical device 1.
  • the optical action received by the light transmitted through the optical device 1 is changed by the power supplied from the power supply 2.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the optical device 1 according to Embodiment 1, and shows an enlarged cross-sectional view of a region III surrounded by a broken line in FIG.
  • first substrate 10 and the second substrate 60 have a laminated structure of the first electrode 20, the uneven layer 30, the refractive index adjustment layer 40, and the second electrode 50 interposed therebetween, The laminated structure is supported and the laminated structure is protected.
  • the first substrate 10 and the second substrate 60 are translucent substrates having translucency.
  • the planar view shape of the first substrate 10 and the second substrate 60 is, for example, a square or a rectangular rectangle, but is not limited to this, and is a polygon other than a circle or a rectangle. Any shape may be employed.
  • the second substrate 60 is a counter substrate facing the first substrate 10, and is disposed at a position facing the first substrate 10.
  • substrate 60 are adhere
  • the first substrate 10 and the second substrate 60 for example, a glass substrate or a resin substrate can be used.
  • the glass substrate material include soda glass, non-alkali glass, and high refractive index glass.
  • the material for the resin substrate include resin materials such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), acrylic (PMMA), and epoxy.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PC polycarbonate
  • PMMA acrylic
  • epoxy epoxy
  • the glass substrate has the advantages of high light transmittance and low moisture permeability.
  • the resin substrate has an advantage of less scattering at the time of destruction.
  • substrate 60 may be comprised with the same material and may be comprised with a different material, it is better to be comprised with the same material.
  • the first substrate 10 and the second substrate 60 are not limited to rigid substrates, and may be flexible flexible substrates. In the present
  • first electrode 20 and the second electrode 50 are electrically paired so that an electric field can be applied to the refractive index adjustment layer 40.
  • the first electrode 20 and the second electrode 50 are paired not only electrically but also in terms of arrangement, and are arranged so as to face each other. Specifically, the first electrode 20 and the second electrode 50 are arranged so as to sandwich the refractive index adjustment layer 40.
  • the first electrode 20 and the second electrode 50 are light transmissive and transmit incident light.
  • the first electrode 20 and the second electrode 50 are, for example, transparent conductive layers.
  • a conductor-containing resin made of a resin containing a conductive material such as a transparent metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide) or IZO (Indium Zinc Oxide), silver nanowires, or conductive particles, or A metal thin film such as a silver thin film can be used.
  • the first electrode 20 and the second electrode 50 may have a single layer structure or a stacked structure thereof (for example, a stacked structure of a transparent metal oxide and a metal thin film).
  • the first electrode 20 is disposed on the first substrate 10. Specifically, the first electrode 20 is disposed between the first substrate 10 and the uneven layer 30.
  • the second electrode 50 is disposed on the refractive index adjustment layer 40. Specifically, the second electrode 50 is disposed between the second substrate 60 and the refractive index adjustment layer 40.
  • the second electrode 50 has a plurality of pattern electrodes 51 formed side by side in the Z-axis direction (first direction).
  • a separation region 52 is formed between adjacent pattern electrodes 51. That is, the second electrode 50 is divided by the plurality of pattern electrodes 51 via the separation region 52, and the pattern electrode 51 is configured as a functionally divided electrode.
  • the second electrode 50 has seven pattern electrodes 51.
  • the first electrode 20 is a single electrode film (solid electrode) formed so as to cover the plurality of pattern electrodes 51 of the second electrode 50.
  • each of the plurality of pattern electrodes 51 is formed in a strip shape extending in a second direction intersecting the first direction. Therefore, each of the plurality of separated regions 52 is also formed in a strip shape extending in the second direction intersecting the first direction.
  • each of the pattern electrodes 51 and the separation region 52 has a long rectangular shape in plan view, and extends in the X-axis direction.
  • the plurality of pattern electrodes 51 are electrically connected to each other. As shown in FIG. 1, the plurality of pattern electrodes 51 are connected to each other at one end in the longitudinal direction of each pattern electrode 51. Specifically, all the pattern electrodes 51 are connected by connecting one end in the longitudinal direction of each pattern electrode 51 with a connecting electrode 53 extending in the Z-axis direction.
  • the areas of the plurality of pattern electrodes 51 continuously change along the Z-axis direction. Specifically, the areas of the plurality of pattern electrodes 51 gradually decrease along the Z-axis direction. More specifically, the areas of the plurality of pattern electrodes 51 gradually decrease along the Z-axis direction in stages (in gradation).
  • the width (length in the Z-axis direction) of the separation region 52 between the adjacent pattern electrodes 51 is the same, but may be different.
  • the first electrode 20 and the second electrode 50 configured as described above are electrically connected to the power source 2 shown in FIG.
  • the second electrode 50 is connected to the power source 2 by the lead wire 3.
  • a part of the second electrode 50 is drawn out to the end of the second substrate 60, and the drawn part is used as an electrode pad to be connected to the lead wire 3.
  • the lead wire 3 and the second electrode 50 are electrically and physically connected by a conductive adhesive such as solder.
  • the first electrode 20 is also connected to the power source 2 by a lead wire or the like. Thereby, a predetermined voltage is applied to the first electrode 20 and the second electrode 50 by the power supplied from the power supply 2.
  • the uneven layer 30 is disposed on the first electrode 20. Specifically, the uneven layer 30 is disposed between the first electrode 20 and the refractive index adjustment layer 40. In the present embodiment, the uneven layer 30 is in contact with the first electrode 20 and the refractive index adjustment layer 40.
  • the concavo-convex layer 30 is light transmissive and transmits incident light. That is, the light incident on the uneven layer 30 from the first electrode 20 passes through the uneven layer 30 and enters the refractive index adjusting layer 40.
  • the concavo-convex layer 30 is a concavo-convex structure having a concavo-convex surface constituted by repetition of a plurality of convex portions 31. Specifically, the concavo-convex layer 30 has a configuration in which a plurality of convex portions 31 projecting toward the refractive index adjustment layer 40 are arranged.
  • Each of the plurality of convex portions 31 is formed in a stripe shape. Specifically, each of the plurality of convex portions 31 has the same shape and is arranged at equal intervals along the Z-axis direction. Each convex part 31 is a long triangular substantially triangular prism shape with a triangular cross-sectional shape.
  • Each convex part 31 is a micro-order size or a nano-order size.
  • the height of each convex portion 31 (the depth of the concave portion) is, for example, 100 nm to 100 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the interval between the apexes of the adjacent convex portions 31 (concave / convex pitch) is, for example, 100 nm to 100 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • Each of the plurality of convex portions 31 has an inclined surface that is inclined at a predetermined inclination angle with respect to the thickness direction.
  • the inclined surface of the protrusion 31 is a boundary surface (interface) between the uneven layer 30 and the refractive index adjustment layer 40.
  • the light traveling from the concave / convex layer 30 to the refractive index adjustment layer 40 is transmitted as it is without being totally reflected or reflected on the inclined surface of the convex portion 31 according to the refractive index difference between the concave / convex layer 30 and the refractive index adjustment layer 40.
  • the inclined surface of the convex portion 31 functions as a light reflection surface (total reflection surface) or a light transmission surface.
  • the uneven layer 30 may be an insulating layer having an insulating property or a conductive layer having a conductive property.
  • the material of the concavo-convex layer 30 may be a light-transmissive resin material such as an acrylic resin, an epoxy resin, or a silicone resin.
  • the uneven layer 30 can be formed by, for example, molding or nanoimprinting.
  • the material of the uneven layer 30 is an acrylic resin having a refractive index of 1.5.
  • the material of the uneven layer 30 can be a conductive polymer or a conductor-containing resin.
  • An example of the conductive polymer is PEDOT.
  • the mixed material (conductor containing resin) which consists of conductors, such as silver nanowire, and resin, such as a cellulose and an acryl containing this conductor, is mentioned.
  • the uneven layer 30 when the uneven layer 30 is a conductive layer, the uneven layer 30 may be formed using the same material as the first electrode 20. In this case, the uneven layer 30 and the first electrode 20 may be integrally formed and integrated, but the uneven layer 30 and the first electrode 20 may be formed separately. However, the uneven surface of the uneven layer 30 can be easily formed when the uneven layer 30 and the first electrode 20 are separated.
  • the some convex part 31 is arrange
  • the refractive index adjustment layer 40 is disposed on the uneven layer 30. Specifically, the refractive index adjustment layer 40 is disposed between the first electrode 20 and the second electrode 50.
  • the refractive index adjusting layer (refractive index changing layer) 40 can adjust the refractive index in the visible light region.
  • the refractive index adjustment layer 40 is made of a material whose refractive index changes when an electric field is applied (refractive index variable material).
  • the refractive index adjustment layer 40 is made of a liquid crystal material including liquid crystal molecules having birefringence and electric field response. That is, a liquid crystal material is used as the refractive index variable material.
  • the liquid crystal material include nematic liquid crystal or cholesteric liquid crystal in which liquid crystal molecules are rod-like molecules. In the liquid crystal material, the alignment state of the liquid crystal molecules changes due to the change of the electric field, and the refractive index changes.
  • negative liquid crystal having rod-like liquid crystal molecules having a dielectric constant that is small in the major axis direction and large in a direction perpendicular to the major axis is used as the liquid crystal material.
  • no) is 1.5 and the extraordinary refractive index (ne) is 1.7.
  • the refractive index adjusting layer 40 is given an electric field when a voltage is applied to the first electrode 20 and the second electrode 50.
  • the alignment state of the liquid crystal molecules changes, whereby the refraction of the refractive index adjustment layer 40 is changed.
  • the rate changes.
  • the refractive index adjustment layer 40 liquid crystal
  • the refractive index adjustment layer 40 has a refractive index difference between the refractive index (first refractive index) having the same value as or close to the refractive index of the uneven layer 30 and the refractive index of the uneven layer 30. It changes into two refractive indexes with a large refractive index (second refractive index).
  • the optical action of the optical device 1 changes, and the incident light can be transmitted without bending or the incident light can be bent and transmitted.
  • the optical device 1 is an active optical control device that can change the optical action by controlling the refractive index matching between the uneven layer 30 and the refractive index adjustment layer 40 by an electric field.
  • the optical device 1 changes the traveling direction from a transparent state (transparent mode) in which incident light is transmitted as it is without changing the traveling direction by changing the refractive index of the refractive index adjusting layer 40.
  • the light distribution state which is a state in which incident light is transmitted, is changed.
  • the refractive index difference between the refractive index adjustment layer 40 and the uneven layer 30 is small (for example, the refractive index of the refractive index adjustment layer 40 is the same as or close to the refractive index of the uneven layer 30), the refractive index adjustment layer 40 Becomes transparent.
  • the refractive index difference between the refractive index adjustment layer 40 and the uneven layer 30 is large, the refractive index adjustment layer 40 is in a light distribution state.
  • the refractive index of the refractive index adjustment layer 40 when the electric field is not applied is 1.5
  • the electric field is applied.
  • the refractive index of the refractive index adjustment layer 40 can be set to about 1.7 when the light is distributed (that is, in the light distribution state).
  • the material of the refractive index adjustment layer 40 As the material of the refractive index adjustment layer 40, a negative liquid crystal having an ordinary light refractive index of 1.5 and an extraordinary light refractive index of 1.7 is used.
  • the refractive index of the refractive index adjustment layer 40 when no voltage is applied to the second electrode 50 is 1.5.
  • the refractive index of the refractive index adjustment layer 40 when a voltage is applied to the first electrode 20 and the second electrode 50 is 1.7.
  • the optical device 1 can be in a light distribution state.
  • the refractive index adjustment layer 40 may be given an electric field by alternating current power or an electric field by direct current power.
  • the voltage waveform may be a sine wave or a rectangular wave.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a usage example of the optical device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a region VI surrounded by a broken line in FIG.
  • the optical device 1 can be realized as a window with a light distribution function by being installed in the window 4a of the building 4 as shown in FIG.
  • the optical device 1 is bonded to the window 4 a via the adhesive layer 6.
  • the optical device 1 is installed in the window 4a in a posture (that is, a standing posture) such that the main surfaces of the first substrate 10 and the second substrate 60 are parallel to the vertical direction (Z-axis direction).
  • the optical device 1 is attached to the outdoor side surface of the window 4a, but may be attached to the indoor side surface of the window 4a.
  • the pattern electrode 51 having the smallest area among the plurality of pattern electrodes 51 in the optical device 1 is formed at a position corresponding to the lowermost portion of the window 4a.
  • the pattern electrode 51 having the largest area among the plurality of pattern electrodes 51 is formed at a position corresponding to the uppermost portion of the window 4a.
  • the optical device 1 is arranged such that the first substrate 10 is on the outdoor side and the second substrate 60 is on the indoor side. That is, in FIG. 6, the optical device 1 is disposed such that the first substrate 10 is on the light incident side and the second substrate 60 is on the light emitting side. Therefore, the optical device 1 can transmit the light incident from the first substrate 10 to be emitted from the second substrate 60 and enter the window 4a.
  • the second electrode 50 is separated by the plurality of pattern electrodes 51 via the separation region 52. Therefore, there are a location where the second electrode 50 (pattern electrode 51) exists and a location where the second electrode 50 (pattern electrode 51) does not exist at a position facing the first electrode 20. For this reason, light incident on the optical device 1 passes through a place where the second electrode 50 (pattern electrode 51) exists and a case where the light passes through a place where the second electrode 50 (pattern electrode 51) does not exist. Will undergo different optical effects.
  • the light distribution state is brought about by the voltage application state of the first electrode 20 and the second electrode 50 as described above. That is, the light transmitted through the portion where the pattern electrode 51 exists is subjected to an optical action in which the traveling direction changes, and is distributed.
  • the concavo-convex layer 30 since the refractive index of the concavo-convex layer 30 is 1.5 and the refractive index of the refractive index adjustment layer 40 is 1.7 in a voltage applied state at a location where the pattern electrode 51 exists, the concavo-convex layer 30
  • the light that passes through the lower surface of the convex portion 31 and enters the refractive index adjustment layer 40 undergoes total reflection on the upper surface of the convex portion 31.
  • light incident on the optical device 1 obliquely downward is incident on the upper surface of the convex portion 31 at an angle greater than the critical angle, and is totally reflected on the upper surface of the convex portion 31 to change the traveling direction. It will proceed diagonally upward.
  • the refractive index of the refractive index adjustment layer 40 is 1.5, there is no refractive index difference between the uneven layer 30 and the refractive index adjustment layer 40, and the light incident on the optical device 1 is Thus, the light travels straight without being totally reflected on the upper surface of the convex portion 31 of the concave-convex layer 30.
  • the second electrode 50 includes the plurality of pattern electrodes 51 formed along the first direction (for example, the Z-axis direction), and the plurality of pattern electrodes 51.
  • a space 52 is formed between adjacent pattern electrodes 51 in FIG.
  • the areas of the plurality of pattern electrodes 51 continuously change along the arrangement direction (first direction) of the plurality of pattern electrodes 51. That is, a gradient is given to the area of the plurality of pattern electrodes 51 along the arrangement direction (first direction) of the plurality of pattern electrodes 51.
  • the width (length in the first direction) of the separation region 52 between the adjacent pattern electrodes 51 is constant, that is, the widths of the separation regions 52 are the same, the first region extends along the first direction.
  • the existence ratio of the separation region 52 can be continuously changed.
  • the areas of the plurality of pattern electrodes 51 gradually decrease along the first direction (Z-axis direction).
  • the amount of light distribution can be reduced as it approaches the boundary portion of the light distribution, so the boundary of the light distribution The difference in the amount of light at the part can be reduced. Therefore, the discomfort felt at the boundary portion of the distributed light can be further reduced.
  • the area of the plurality of pattern electrodes 51 decreases toward the lower side.
  • the pattern electrode 51 having the smallest area among the plurality of pattern electrodes 51 is arranged at a position corresponding to the lowermost portion of the window 4a.
  • the light distribution can be reduced diagonally downward in the spatial region through which the light is distributed.
  • the difference in light intensity can be reduced. Therefore, the discomfort felt at the boundary portion of the distributed light can be further reduced.
  • the plurality of pattern electrodes 51 are electrically connected to each other.
  • the some pattern electrode 51 is formed in the strip
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the shape of the second electrode 50A in the optical device 1A according to the first modification of the first embodiment.
  • hatching is provided for convenience in order to show the shape of the second electrode 50A in an easily understandable manner.
  • the plurality of pattern electrodes 51 constituting the second electrode 50 are connected to each other at one end in the longitudinal direction of each pattern electrode 51.
  • FIG. As shown, the longitudinal ends of the pattern electrodes 51 are connected to the plurality of pattern electrodes 51 constituting the second electrode 50A so as to form a meandering shape as a whole. That is, the plurality of pattern electrodes 51 are connected so as to be connected in series when each pattern electrode 51 itself is a load resistance.
  • the plurality of pattern electrodes 51 are connected in a meandering manner.
  • a voltage drop corresponding to the resistance in the wiring direction of each pattern electrode 51 occurs, so that the gradient of the light distribution can be made larger than the change in the area of the pattern electrode 51. Therefore, the discomfort felt at the boundary portion of the distributed light can be further reduced.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of an optical device 1B according to the second modification of the first embodiment.
  • the optical device 1B in the present modification further includes a third electrode 70 facing the first substrate 10 with respect to the optical device 1 in the first embodiment, and a plurality of pattern electrodes. Each of 51 is electrically connected to the third electrode 70.
  • the third electrode 70 is formed so as to sandwich the insulating layer 80 with the second electrode 50 which is a divided electrode. That is, the third electrode 70 and the second electrode 50 are disposed with the insulating layer 80 interposed therebetween.
  • the third electrode 70 is a single electrode film (solid electrode) formed so as to cover the plurality of pattern electrodes 51 of the second electrode 50.
  • the third electrode 70 and each pattern electrode 51 are connected through a through hole formed in the insulating layer 80.
  • the third electrode 70 is a transparent conductive layer made of ITO or the like, and can be formed using the same material as the second electrode 50, for example.
  • the plurality of pattern electrodes 51 are connected in parallel by electrically connecting each of the plurality of pattern electrodes 51 by the third electrode 70.
  • the gradient of the light distribution can be made according to the area of each pattern electrode 51. That is, the gradient of the light distribution can be controlled by the areas of the plurality of pattern electrodes 51 themselves.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of an optical device 1C according to the third modification of the first embodiment.
  • a gradient is given to the light distribution by continuously changing the areas of the plurality of pattern electrodes 51 along the Z-axis direction.
  • the areas of the plurality of separation regions 52 are reduced.
  • a gradient is given to the light distribution by changing continuously along the Z-axis direction.
  • the same effect as the optical device 1 in the first embodiment can be obtained. That is, similarly to the optical device 1 shown in FIG. 5, when the external light is distributed using the optical device 1 ⁇ / b> C according to this modification and taken into the room, the light beam at the boundary portion of the light distributed by the person Even if it crosses toward the area, it can be suppressed that it suddenly feels dazzling. Therefore, discomfort felt at the boundary portion of the distributed light can be reduced.
  • the areas of the plurality of separation regions 52 are gradually increased along the Z-axis direction. Specifically, the areas of the plurality of spaced-apart regions 52 gradually decrease along the Z-axis direction in stages (in gradation).
  • the light distribution can be reduced as it approaches the boundary portion of the distributed light, so the light amount difference at the boundary portion can be reduced. Can be small. Therefore, the discomfort felt at the boundary portion of the distributed light can be further reduced.
  • the areas of the plurality of separated regions 52 decrease toward the lower side.
  • the separation region 52 having the largest area among the plurality of separation regions 52 is arranged at a position corresponding to the lowermost portion of the window 4a.
  • the light distribution can be reduced obliquely downward in the space region through which the distributed light passes.
  • the difference in light intensity can be reduced. Therefore, the discomfort felt at the boundary portion of the distributed light can be further reduced.
  • the widths (lengths in the Z-axis direction) of the plurality of pattern electrodes 51 are the same, but may be different.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the shape of the second electrode 50D in the optical device 1D according to the fourth modification of the first embodiment.
  • hatching is given for convenience.
  • each of the plurality of pattern electrodes 51 constituting the second electrode 50 is formed in a strip shape extending along the Z-axis direction.
  • the second electrode 50D is Each of the plurality of pattern electrodes 51 to be configured is formed by being divided into a plurality along the Z-axis direction. Specifically, as shown in FIG. 10, the second electrode 50 ⁇ / b> D in this modification is configured by a plurality of dot-like pattern electrodes 51 that are scattered along the Z-axis direction and the X-axis direction.
  • the same effect as the optical device 1 in the first embodiment can be obtained. That is, when the outside light is distributed using the optical device 1D in the present modification and taken into the room, even if a person crosses toward the light ray region at the boundary portion of the distributed light, it suddenly feels dazzling. This can be suppressed. Therefore, discomfort felt at the boundary portion of the distributed light can be reduced.
  • the plurality of pattern electrodes 51 constituting the second electrode 50D is not limited to the circular dot shape shown in FIG. 10, but is a rectangular dot shape as shown in FIG. Also good.
  • the plurality of pattern electrodes 51 may be arranged in a matrix, but may be formed in a checkered pattern as shown in FIG.
  • FIG. 12 is a plan view of the optical device 9 according to Embodiment 2 when viewed from the front side.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the optical device 9 taken along the line XIII-XIII in FIG.
  • the optical device 1 is configured by dividing the second electrode 50 in one optical element.
  • a plurality of second electrodes 150 each having a different size are provided.
  • An optical device 9 is configured using optical elements.
  • the optical device 9 includes a support substrate 90 and a plurality of optical elements arranged side by side in the Z-axis direction (first direction) on the support substrate 90. 100.
  • the area in plan view of the plurality of optical elements 100 continuously changes along the arrangement direction (Z-axis direction) of the plurality of optical elements 100.
  • the support substrate 90 is a substrate that supports the plurality of optical elements 100.
  • the support substrate 90 is a translucent substrate having translucency.
  • a glass substrate or a transparent resin substrate can be used as in the first substrate 10 and the second substrate 60 of the first embodiment.
  • the support substrate 90 is not limited to a rigid substrate, and may be a flexible substrate having film-like or sheet-like flexibility. Further, the planar shape of the support substrate 90 is, for example, a square or a rectangular rectangle, but is not limited thereto, and may be a polygon other than a circle or a rectangle, and any shape can be adopted. .
  • the plurality of optical elements 100 are attached to the support substrate 90 with an adhesive or the like, for example.
  • an adhesive or the like for example.
  • four optical elements of the first optical element 100a, the second optical element 100b, the third optical element 100c, and the fourth optical element 100d are used as the plurality of optical elements 100.
  • Each of the plurality of optical elements 100 includes a first substrate 110, a first electrode 120, an uneven layer 130, and the like.
  • the refractive index adjustment layer 140, the second electrode 150, and the second substrate 160 are provided.
  • the first substrate 110 and the second substrate 160 are light-transmitting substrates, and those similar to the first substrate 10 and the second substrate 60 in the first embodiment can be used.
  • the first substrate 110 and the second substrate 160 are the same, and have the same shape and size in plan view.
  • first electrode 120 and the second electrode 150 are electrically paired in each optical element 100 in the same manner as the first electrode 20 and the second electrode 50 in the first embodiment, and the refractive index adjustment layer. An electric field can be applied to 140.
  • the material of the first electrode 120 and the second electrode 150 the same material as that of the first electrode 20 and the second electrode 50 in the first embodiment can be used.
  • the first electrode 120 and the second electrode 150 are the same, and have the same shape and size in plan view.
  • the first electrode 120 is disposed on the first substrate 110. Specifically, the first electrode 120 is disposed between the first substrate 110 and the uneven layer 130.
  • the second electrode 150 is disposed on the refractive index adjustment layer 140. Specifically, the second electrode 150 is disposed between the second substrate 160 and the refractive index adjustment layer 140.
  • the second electrode 150 in the present embodiment is not divided in one optical element 100, but the second electrodes 150 in each of the plurality of optical elements 100 are large in plan view. Are different. Specifically, the area of the second electrode 150 in each optical element 100 continuously changes along the arrangement direction (Z-axis direction) of the plurality of optical elements 100.
  • the uneven layer 130 is disposed on the first electrode 120. Specifically, the uneven layer 130 is disposed between the first electrode 120 and the refractive index adjustment layer 140.
  • the uneven layer 130 has the same configuration as the uneven layer 30 in the first embodiment. Therefore, the uneven layer 130 has a configuration in which a plurality of protrusions protruding toward the refractive index adjustment layer 140 are arranged.
  • the refractive index adjustment layer 140 is disposed on the uneven layer 130. Specifically, the refractive index adjustment layer 140 is disposed between the first electrode 120 and the second electrode 150.
  • the refractive index adjustment layer 140 has the same configuration as the refractive index adjustment layer 140 in the first embodiment.
  • a separation region 152 is formed between two adjacent optical elements 100 in the plurality of optical elements 100. That is, the separation region 152 separates two adjacent optical elements 100. Specifically, the separation region 152 is between the first optical element 100a and the second optical element 100b, between the second optical element 100b and the third optical element 100c, and between the third optical element 100c and the fourth optical element 100c. It exists in each between optical elements 100d. 12 and 13, the width (length in the Z-axis direction) of each of the plurality of separation regions 152 is constant, that is, the separation regions 152 have the same width.
  • the optical device 9 configured as described above can be used as a window with a light distribution function in the same manner as the optical device 1 according to the first embodiment shown in FIGS. 5 and 6, and the optical device according to the first embodiment. It operates in the same manner as the device 1 and has the same optical action as the optical device 1 of the first embodiment.
  • the optical device 9 includes the plurality of optical elements 100 arranged in the first direction (for example, the Z-axis direction), and the area of the plurality of optical elements 100 in plan view. However, it changes continuously along the arrangement direction (first direction) of the plurality of optical elements 100. That is, a gradient is given to the areas of the plurality of optical elements 100 along the direction in which the plurality of optical elements 100 are arranged (first direction). As a result, even if the second electrode 150 is not divided in each optical element 100, the areas of the plurality of optical elements 100 are made different so that the arrangement direction (first direction) of the plurality of optical elements 100 is changed. A gradient can be given to the area of the second electrode 150 of each optical element 100.
  • the width of the separation region 152 is constant (that is, the widths of the separation regions 152 are the same), the abundance ratio of the separation region 52 along the arrangement direction (first direction) of the plurality of optical elements 100. Can be changed continuously.
  • the same effect as in the first embodiment can be obtained. That is, when the external light is distributed by the optical device 9 and taken into the room, the light distribution (light distribution) of the distributed light can be continuously changed to give a gradient to the light distribution. Thereby, even if a person crosses toward the light ray region of the boundary portion of the light that has been distributed, it can be prevented that the person suddenly feels dazzling. Therefore, discomfort felt at the boundary portion of the distributed light can be reduced.
  • the area of the plurality of second electrodes 150 corresponding to each of the plurality of optical elements 100 gradually decreases along the arrangement direction (Z-axis direction) of the plurality of optical elements 100.
  • the width of the separation region 152 is constant and the area of the plurality of optical elements 100 in plan view is continuously changed.
  • the present invention is not limited to this.
  • the area of each optical element 100 in plan view (the area of each second electrode 150 in plan view) is made constant, and the areas of the plurality of separation regions 152 are continuously changed in the arrangement direction of the plurality of optical elements 100.
  • both the area in plan view of the plurality of optical elements 100 and the area of the plurality of separation regions 152 may be continuously changed in the arrangement direction of the plurality of optical elements 100. That is, it is only necessary that at least one of the area in plan view of the plurality of optical elements 100 and the area of the plurality of separation regions 152 is continuously changed along the arrangement direction (first direction) of the plurality of optical elements 100. .
  • first to fourth modifications of the first embodiment can be applied to the optical device 9 in the present embodiment.
  • optical device according to the present invention has been described based on the embodiment and the modification.
  • present invention is not limited to the embodiment and the modification.
  • the present invention is not limited to this, and the area of the plurality of pattern electrodes 51 and the plurality of regions Both areas of the separation region 52 may be continuously changed. That is, at least one of the areas of the plurality of pattern electrodes 51 and the areas of the plurality of separation regions 52 may be continuously changed.
  • the second electrodes 50 to 50D are composed of the plurality of pattern electrodes 51.
  • the first electrode 20 may be composed of a plurality of electrode patterns in the same manner as the second electrodes 50 to 50D.
  • the second electrode may be a single electrode film rather than a plurality of pattern electrodes. That is, one of the first electrode and the second electrode can be configured to have a plurality of pattern electrodes, and the other of the first electrode and the second electrode can be a single electrode film covering the plurality of pattern electrodes. .
  • both the first electrode and the second electrode may be configured to have a plurality of pattern electrodes as long as a gradient can be given to the light distribution in a predetermined direction.
  • the first electrode 20 is formed of a single electrode film (solid electrode) so as to cover the plurality of pattern electrodes 51 of the second electrode 50.
  • the present invention is not limited to this.
  • the first electrode 20 may have the same shape as the second electrode 50 as in the second embodiment. That is, the first electrode 20 may also be composed of a plurality of pattern electrodes, like the second electrode 50.
  • each of the convex portions 31 of the concavo-convex layers 30 and 30a to 30d has a long and substantially triangular prism shape with a substantially triangular cross section.
  • the present invention is not limited to this.
  • each convex portion 31 of the concavo-convex layers 30, 30a to 30d may have a substantially rectangular column shape having a long cross section with a trapezoidal cross section.
  • the convex portions 31 of the concave and convex layers 30 and 30a to 30d are long, but the present invention is not limited to this.
  • the convex portions 31 of the concavo-convex layers 30, 30a to 30d may be arranged so as to be scattered in a matrix or the like. That is, you may arrange
  • the height of the plurality of convex portions 31 of the concavo-convex layers 30 and 30a to 30d is constant, but is not limited thereto.
  • the height of the plurality of convex portions 31 may be different at random.
  • it can suppress that the light which permeate
  • negative type liquid crystal is used as the material of the refractive index adjusting layers 40 and 40a to 40d.
  • positive type liquid crystal may be used.
  • the refractive index adjusting layers 40 and 40a to 40d may be made of a material containing a polymer such as a polymer structure in addition to the liquid crystal material.
  • the polymer structure is, for example, a network structure, and the refractive index can be adjusted by arranging liquid crystal molecules between the polymer structures (networks).
  • the liquid crystal material containing a polymer for example, a polymer dispersed liquid crystal (PDLC: Polymer Dispersed Liquid Crystal) or a polymer network type liquid crystal (PNLC: Polymer Network Liquid Crystal) can be used.
  • PDLC Polymer Dispersed Liquid Crystal
  • PNLC Polymer network type liquid crystal
  • sunlight is exemplified as light incident on the optical device, but the present invention is not limited to this.
  • the light incident on the optical device may be light emitted from a light emitting device such as an illumination device.
  • the optical device is attached to the window.
  • the present invention is not limited to this, and the optical device may be used as the window of the building 4 itself.
  • the optical device is not limited to being installed on a building window, and may be installed on a car window, for example.
  • Optical device 4a Window 10
  • Third electrode 90 Support substrate 100 Optical element

Landscapes

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Abstract

光学デバイス（１）は、透光性を有する第１基板（１０）と、第１基板（１０）上に配置された第１電極（２０）と、第１電極（２０）上に配置された凹凸層（３０）と、凹凸層（３０）上に配置された屈折率調整層（４０）と、屈折率調整層（４０）上に配置された第２電極（５０）とを備え、第１電極（２０）及び第２電極（５０）の少なくとも一方は、第１の方向に並んで形成された複数のパターン電極（５１）を有し、複数のパターン電極（５１）において隣り合うパターン電極（５１）間には、離間領域（５２）が形成され、複数のパターン電極（５１）の面積及び複数の離間領域（５２）の面積の少なくとも一方は、第１の方向に沿って連続的に変化している。

Description

光学デバイス及び配光機能付き窓
　本発明は、光学デバイス及びこの光学デバイスを備えた配光機能付き窓に関する。
　室外から入射する太陽光等の外光の進行方向を変更して当該外光を室内に導入することができる光学デバイスが提案されている。
　例えば、特許文献１には、窓に貼り付けることによって入射する太陽光の進行方向を変更して太陽光を室内に導くことができる採光シートが開示されている。特許文献１に開示された採光シートは、透明シート材に形成した凹状溝に充填材を充填して反射面を形成し、この反射面による反射により太陽光の光路を折り曲げて太陽光を室内の天井面等に照射させている。
特開２０１２－２５５９５１号公報
　このように、入射光の進行方向を変化させることができる（つまり配光することができる）光学デバイスが検討されている。このような光学デバイスを窓に貼り付けることによって太陽光等の外光を室内の奥側にまで取り入れることができる。これにより、室内の広い範囲に外光を採光できるので、室内照度を向上させることができる。この結果、室内の照明器具を消灯させたり照明器具の光出力を抑えたりできるので、省電力化を図ることができる。
　しかしながら、このような光学デバイスによって外光を配光して室内に取り入れた場合、配光された光の光線領域の内部と外部との境界部分では光量の差が大きい。つまり、配光された光が通る空間領域とそうでない空間領域とでは、光量の差が大きい。このため、人が配光された光の境界部分（配光された領域と配向されていない領域との境界部分）を光線領域に向かって横切るときに、この大きな光量差によって急に眩しさ感じることになって不快感を感じる。
　本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、配光された光の境界部分で感じる不快感を軽減することができる光学デバイスを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る光学デバイスの一態様は、透光性を有する基板と、前記基板上に配置された第１電極と、前記第１電極上に配置された凹凸層と、前記凹凸層上に配置された屈折率調整層と、前記屈折率調整層上に配置された第２電極とを備え、前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方は、第１の方向に並んで形成された複数のパターン電極を有し、前記複数のパターン電極において隣り合う前記パターン電極間には、離間領域が形成され、前記複数のパターン電極の面積及び複数の前記離間領域の面積の少なくとも一方は、前記第１の方向に沿って連続的に変化している。
　また、本発明に係る配光機能付き窓の一態様は、上記の光学デバイスと、前記光学デバイスが貼り合わされた窓とを備える。
　本発明によれば、人が配光された光の境界部分を光線領域に向かって横切ったとしても急に眩しく感じることを抑制できる。これにより、配光された光の境界部分で感じる不快感を軽減することができる。
図１は、実施の形態１に係る光学デバイスを正面側から見たときの斜視図である。 図２は、図１のII－II線における実施の形態１に係る光学デバイスの断面図である。 図３は、実施の形態１に係る光学デバイスの拡大断面図（図２の破線で囲まれる領域IIIの拡大断面図）である。 図４は、図１の破線で囲まれる領域IV付近の拡大断面図である。 図５は、実施の形態１に係る光学デバイスの使用例を示す図である。 図６は、図５の破線で囲まれる領域VIの拡大断面図である。 図７は、実施の形態１の変形例１に係る光学デバイスにおける第２電極の形状を示す図である。 図８は、実施の形態１の変形例２に係る光学デバイスの拡大断面図である。 図９は、実施の形態１の変形例３に係る光学デバイスの拡大断面図である。 図１０は、実施の形態１の変形例４に係る光学デバイスにおける第２電極の形状を示す図である。 図１１は、実施の形態１の変形例４の他の例に係る光学デバイスにおける第２電極の形状を示す図である。 図１２は、実施の形態２に係る光学デバイスを正面側から見たときの平面図である。 図１３は、図１２のXIII－XIII線における実施の形態２に係る光学デバイスの断面図である。
　以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の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などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。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。
　また、本明細書及び図面において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、三次元直交座標系の三軸を表しており、本実施の形態では、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、Ｚ軸に垂直な方向（ＸＹ平面に平行な方向）を水平方向としている。Ｘ軸及びＹ軸は、互いに直交し、かつ、いずれもＺ軸に直交する軸である。なお、Ｚ軸方向のプラス方向を鉛直下方としている。また、本明細書において、「厚み方向」とは、光学デバイスの厚み方向を意味し、第１基板及び第２基板の主面に垂直な方向のことであり、「平面視」とは、第１基板又は第２基板の主面に対して垂直な方向から見たときのことをいう。
　（実施の形態１）
　実施の形態１に係る光学デバイス１の全体構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る光学デバイス１を正面側から見たときの斜視図である。図２は、図１のII－II線における同光学デバイス１の断面図である。なお、図１では、第２電極５０が形成されている箇所がわかるように、便宜上、第２電極５０が存在する箇所にハッチングを施している。
　光学デバイス１は、光学デバイス１に入射する光を制御する光制御デバイスである。具体的には、光学デバイス１は、光学デバイス１に入射する光の進行方向を変更して（つまり配光して）出射させることができる配光素子である。
　図２に示すように、光学デバイス１は、第１基板１０と、第１電極２０と、凹凸層３０と、屈折率調整層４０と、第２電極５０と、第２基板６０とを備える。光学デバイス１は、一対の第１基板１０及び第２基板６０の間に、第１電極２０、凹凸層３０、屈折率調整層４０及び第２電極５０がこの順で厚み方向に沿って配置された構成である。
　また、図１に示すように、光学デバイス１は、電源２と電気的に接続されている。電源２（電源ボックス）は、光学デバイス１に給電するための給電回路２ａを有する。光学デバイス１は、電源２から供給される電力によって光学デバイス１を透過する光が受ける光学作用が変化する。
　以下、光学デバイス１の各構成部材について、図１及び図２を参照しながら、図３を用いてさらに詳細に説明する。図３は、実施の形態１に係る光学デバイス１の拡大断面図であり、図２の破線で囲まれる領域IIIの拡大断面図を示している。
　［第１基板、第２基板］
　図２及び図３に示すように、第１基板１０及び第２基板６０は、第１電極２０、凹凸層３０、屈折率調整層４０及び第２電極５０の積層構造を間に配置して、この積層構造を支持するとともにこの積層構造を保護する。
　第１基板１０及び第２基板６０は、透光性を有する透光性基板である。図１に示すように、第１基板１０及び第２基板６０の平面視形状は、例えば、正方形や長方形の矩形状であるが、これに限るものではなく、円形又は四角形以外の多角形であってもよく、任意の形状が採用され得る。
　図２及び図３に示すように、第２基板６０は、第１基板１０に対向する対向基板であり、第１基板１０に対向する位置に配置される。第１基板１０と第２基板６０とは、互いの端部外周に沿って額縁状に形成された接着剤等のシール樹脂によって接着されている。
　第１基板１０及び第２基板６０としては、例えばガラス基板又は樹脂基板を用いることができる。ガラス基板の材料としては、ソーダガラス、無アルカリガラス又は高屈折率ガラス等が挙げられる。樹脂基板の材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル（ＰＭＭＡ）又はエポキシ等の樹脂材料が挙げられる。ガラス基板は、光透過率が高く、かつ、水分の透過性が低いという利点がある。一方、樹脂基板は、破壊時の飛散が少ないという利点がある。第１基板１０と第２基板６０とは、同じ材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよいが、同じ材料で構成されている方がよい。第１基板１０及び第２基板６０は、リジッド基板に限るものではなく、可撓性を有するフレキシブル基板であってもよい。本実施の形態において、第１基板１０と第２基板６０とは、同じもの用いており、平面視の形状及び大きさが同じのＰＥＴ樹脂からなる透明樹脂基板である。
　［第１電極、第２電極］
　図２及び図３に示すように、第１電極２０及び第２電極５０は、電気的に対になっており、屈折率調整層４０に電界を与えることができるように構成されている。なお、第１電極２０と第２電極５０とは、電気的だけではなく配置的にも対になっており、対向するように配置されている。具体的には、第１電極２０及び第２電極５０は、屈折率調整層４０を挟むように配置されている。
　第１電極２０及び第２電極５０は、光透過性を有し、入射した光を透過する。第１電極２０及び第２電極５０は、例えば透明導電層である。透明導電層の材料としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）やＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ）等の透明金属酸化物、銀ナノワイヤや導電性粒子等の導電体を含有する樹脂からなる導電体含有樹脂、又は、銀薄膜等の金属薄膜等を用いることができる。なお、第１電極２０及び第２電極５０は、これらの単層構造であってもよし、これらの積層構造（例えば透明金属酸化物と金属薄膜との積層構造）であってもよい。
　第１電極２０は、第１基板１０上に配置されている。具体的には、第１電極２０は、第１基板１０と凹凸層３０との間に配置されている。一方、第２電極５０は、屈折率調整層４０上に配置されている。具体的には、第２電極５０は、第２基板６０と屈折率調整層４０との間に配置されている。
　図１に示すように、第２電極５０は、Ｚ軸方向（第１の方向）に並んで形成された複数のパターン電極５１を有する。複数のパターン電極５１において隣り合うパターン電極５１間には、離間領域５２が形成されている。つまり、第２電極５０は、離間領域５２を介して複数のパターン電極５１によって分割されており、パターン電極５１は機能的に分割された分割電極として構成されている。本実施の形態において、第２電極５０は、７つのパターン電極５１を有する。なお、第１電極２０は、第２電極５０の複数のパターン電極５１を覆うように形成された単一の電極膜（べた電極）である。
　第２電極５０において、複数のパターン電極５１の各々は、第１の方向に交差する第２の方向に延在する帯状に形成されている。したがって、複数の離間領域５２の各々も、第１の方向に交差する第２の方向に延在する帯状に形成されている。具体的には、各パターン電極５１及び離間領域５２は、平面視形状が長尺矩形状であり、Ｘ軸方向に延在している。
　また、複数のパターン電極５１は、互いに電気的に接続されている。図１に示すように、複数のパターン電極５１は、各パターン電極５１の長手方向における一方の端部同士が互いに接続されている。具体的には、各パターン電極５１の長手方向における一方の端部をＺ軸方向に延在する連結電極５３で連結することによって全てのパターン電極５１が接続されている。
　複数のパターン電極５１の面積は、Ｚ軸方向に沿って連続的に変化している。具体的には、複数のパターン電極５１の面積は、Ｚ軸方向に沿って漸次減少している。より具体的には、複数のパターン電極５１の面積は、段階的に（グラデーションで）Ｚ軸方向に沿って漸次減少している。
　なお、図１及び図２に示すように、隣り合うパターン電極５１の間の離間領域５２の幅（Ｚ軸方向の長さ）は、いずれも同じにしているが、異なっていてもよい。
　このように構成される第１電極２０及び第２電極５０は、図１に示される電源２と電気に接続されている。例えば、図４に示すように、第２電極５０は、リード線３によって電源２と接続されている。具体的には、第２電極５０は、その一部が第２基板６０の端部にまで引き出されており、この引き出された部分を電極パッドとしてリード線３と接続される。リード線３と第２電極５０とは、はんだ等の導電性接着剤によって電気的及び物理的に接続される。なお、図示しないが、第１電極２０もリード線等によって電源２と接続されている。これにより、第１電極２０及び第２電極５０には、電源２から供給される電力によって所定の電圧が印加される。
　［凹凸層］
　図２及び図３に示すように、凹凸層３０は、第１電極２０上に配置されている。具体的には、凹凸層３０は、第１電極２０と屈折率調整層４０との間に配置されている。本実施の形態において、凹凸層３０は、第１電極２０と屈折率調整層４０とに接している。
　凹凸層３０は、光透過性を有し、入射した光を透過する。つまり、第１電極２０から凹凸層３０に入射した光は、凹凸層３０を透過して屈折率調整層４０に入射する。
　凹凸層３０は、複数の凸部３１の繰り返しによって構成された凹凸面を有する凹凸構造体である。具体的には、凹凸層３０は、屈折率調整層４０側に突出する複数の凸部３１が配列された構成となっている。
　複数の凸部３１の各々は、ストライプ状に形成されている。具体的には、複数の凸部３１の各々は、同じ形状であって、Ｚ軸方向に沿って等間隔に配列されている。各凸部３１は、断面形状が三角形の長尺状の略三角柱形状である。
　各凸部３１は、マイクロオーダサイズ又はナノオーダサイズである。各凸部３１の高さ（凹部の深さ）は、例えば１００ｎｍ～１００μｍであるが、これに限定されるものではない。また、隣り合う凸部３１の頂点の間隔（凹凸ピッチ）は、例えば１００ｎｍ～１００μｍであるが、これに限定されるものではない。
　複数の凸部３１の各々は、厚み方向に対して所定の傾斜角で傾斜する傾斜面を有している。凸部３１の傾斜面は、凹凸層３０と屈折率調整層４０との境界面（界面）である。凹凸層３０から屈折率調整層４０に進行する光は、凸部３１の傾斜面において、凹凸層３０と屈折率調整層４０との屈折率差に応じて全反射したり反射せずにそのまま透過したりする。つまり、凸部３１の傾斜面は、光反射面（全反射面）又は光透過面として機能する。
　凹凸層３０は、絶縁性を有する絶縁層であってもよいし、導電性を有する導電層であってもよい。
　凹凸層３０が絶縁層である場合、凹凸層３０の材料としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等の光透過性を有する樹脂材料を用いることができる。この場合、凹凸層３０は、例えばモールド成形又はナノインプリント等によって形成することができる。一例として、凹凸層３０の材料は、屈折率が１．５のアクリル樹脂である。
　凹凸層３０が導電層である場合、凹凸層３０の材料としては、導電性高分子又は導電体含有樹脂等を用いることができる。導電性高分子としては、ＰＥＤＯＴが挙げられる。また、導電体含有樹脂としては、銀ナノワイヤ等の導電体とこの導電体を含有するセルロースやアクリル等の樹脂とからなる混合材料（導電体含有樹脂）が挙げられる。
　なお、凹凸層３０が導電層である場合、凹凸層３０は、第１電極２０と同じ材料を用いて形成してもよい。この場合、凹凸層３０と第１電極２０とは、一体的に形成されて一体化されていてもよいが、凹凸層３０と第１電極２０とが別体で形成されていてもよい。ただし、凹凸層３０と第１電極２０とを別体にした方が凹凸層３０の凹凸面を容易に形成することができる。
　なお、複数の凸部３１は、隣り合う複数の凸部３１を接触させて根元部分に隙間をあけることなく（つまり間隔をゼロとして）配置されているが、隣り合う複数の凸部３１を接触させることなく根元部分に隙間をあけて配置されていてもよい。
　［屈折率調整層］
　図２及び図３に示すように、屈折率調整層４０は、凹凸層３０上に配置されている。具体的には、屈折率調整層４０は、第１電極２０と第２電極５０との間に配置されている。
　屈折率調整層（屈折率変化層）４０は、可視光領域での屈折率が調整可能となっている。屈折率調整層４０は、電界が与えられることによって屈折率が変化する材料（屈折率可変材料）によって構成されている。本実施の形態において、屈折率調整層４０は、複屈折性及び電界応答性を有する液晶分子を含む液晶材料によって構成されている。つまり、屈折率可変材料として液晶材料を用いている。液晶材料としては、例えば、液晶分子が棒状分子からなるネマティック液晶又はコレステリック液晶等が挙げられる。液晶材料は、電界の変化によって液晶分子の配向状態が変化して屈折率が変化する。また、本実施の形態では、液晶材料として、誘電率が長軸方向には小さく長軸に垂直な方向には大きい棒状の液晶分子を有するネガ型液晶を用いており、例えば、常光屈折率（ｎｏ）が１．５で、異常光屈折率（ｎｅ）が１．７である。
　屈折率調整層４０は、第１電極２０及び第２電極５０に電圧が印加されることによって電界が与えられる。第１電極２０及び第２電極５０に印加する電圧を制御して屈折率調整層４０に与えられる電界を変化させることで液晶分子の配向状態が変化し、これにより、屈折率調整層４０の屈折率が変化する。具体的には、屈折率調整層４０（液晶）は、凹凸層３０の屈折率と同じ値又は近い値の屈折率（第１屈折率）と、凹凸層３０の屈折率との屈折率差が大きい屈折率（第２屈折率）との２つの屈折率に変化する。
　この屈折率調整層４０の屈折率の変化に応じて、光学デバイス１の光学作用が変化して、入射光を曲げることなく透過させたり入射光を曲げて透過させたりできる。このように、光学デバイス１は、凹凸層３０と屈折率調整層４０との屈折率マッチングを電界によって制御することで光学作用を変化させることができるアクティブ型の光学制御デバイスである。
　具体的には、光学デバイス１は、屈折率調整層４０の屈折率の変化によって、進行方向を変化させずに入射光をそのまま透過させる状態である透明状態（透明モード）と、進行方向を変化させて（つまり配光させて）入射光を透過させる状態である配光状態（配光モード）とに変化する。具体的には、屈折率調整層４０と凹凸層３０との屈折率差が小さい（例えば屈折率調整層４０の屈折率が凹凸層３０の屈折率と同じ又は近い）場合、屈折率調整層４０は透明状態となる。一方、屈折率調整層４０と凹凸層３０との屈折率差が大きい場合、屈折率調整層４０は配光状態となる。
　一例として、凹凸層３０の屈折率が１．５である場合、電界が与えられていないとき（つまり透明状態の場合）の屈折率調整層４０の屈折率を１．５とし、電界が与えられているとき（つまり配光状態の場合）の屈折率調整層４０の屈折率を約１．７とすることができる。
　このとき、本実施の形態では、屈折率調整層４０の材料として、常光屈折率が１．５で、異常光屈折率が１．７であるネガ型液晶を用いているので、第１電極２０及び第２電極５０に電圧が印加されていないときの屈折率調整層４０の屈折率は１．５となる。一方、第１電極２０及び第２電極５０に電圧が印加されているときの屈折率調整層４０の屈折率は１．７となる。そして、電圧印加時における凹凸層３０と屈折率調整層４０との屈折率差（＝０．２）によって、凹凸層３０と屈折率調整層４０との界面（凸部３１の傾斜面）で光学デバイス１に入射した光を全反射させて進行方向を変化させることができる。つまり、光学デバイス１を配光状態にすることができる。
　なお、屈折率調整層４０は、交流電力によって電界が与えられてもよいし、直流電力によって電界が与えられてもよい。交流電力の場合には、電圧波形は、正弦波でもよいし矩形波でもよい。
　［光学デバイスの使用例と光学作用］
　次に、実施の形態１に係る光学デバイス１の使用例について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、実施の形態１に係る光学デバイス１の使用例を示す図である。図６は、図５の破線で囲まれる領域VIの拡大断面図である。
　光学デバイス１は、図５に示すように、建物４の窓４ａに設置することで、配光機能付き窓として実現することができる。光学デバイス１は、例えば、図６に示すように、粘着層６を介して窓４ａに貼り合わされる。この場合、光学デバイス１は、第１基板１０及び第２基板６０の主面が鉛直方向（Ｚ軸方向）と平行となるような姿勢（つまり立設する姿勢）で窓４ａに設置される。なお、図６において、光学デバイス１は、窓４ａの屋外側の面に貼り付けられているが、窓４ａの室内側の面に貼り付けられていてもよい。
　このように光学デバイス１を設置することで、光学デバイス１における複数のパターン電極５１のうちの最小面積を有するパターン電極５１は、窓４ａの最下方部に対応する位置に形成されることになる。言い換えると、複数のパターン電極５１のうちの最大面積を有するパターン電極５１は、窓４ａの最上方部に対応する位置に形成されることになる。
　また、図６に示すように、光学デバイス１は、第１基板１０が室外側で第２基板６０が室内側となるように配置されている。つまり、図６では、光学デバイス１は、第１基板１０が光入射側で、第２基板６０が光出射側となるように配置されている。したがって、光学デバイス１は、第１基板１０から入射した光を透過して第２基板６０から出射させて窓４ａに入射させることができる。
　本実施の形態では、第２電極５０が離間領域５２を介して複数のパターン電極５１によって分離されている。したがって、第１電極２０に対向する位置には、第２電極５０（パターン電極５１）が存在する箇所と、第２電極５０（パターン電極５１）が存在しない箇所とがある。このため、光学デバイス１に入射した光は、第２電極５０（パターン電極５１）が存在する箇所を通過する場合と、第２電極５０（パターン電極５１）が存在しない箇所を通過する場合とで、異なる光学作用を受けることになる。
　具体的には、図３に示すように、パターン電極５１が存在する箇所では、上記のように第１電極２０及び第２電極５０の電圧印加状態によって配光状態となる。つまり、パターン電極５１が存在する箇所を透過する光は、進行方向が変化する光学作用を受けることになり、配光される。
　より具体的には、凹凸層３０の屈折率が１．５であり、パターン電極５１が存在する箇所では電圧印加状態で屈折率調整層４０の屈折率が１．７になるので、凹凸層３０の凸部３１の下側面を透過して屈折率調整層４０に入射する光は、凸部３１の上側面で全反射が生じる。例えば、斜め下方に向かって光学デバイス１に入射した光のうち凸部３１の上側面に臨界角以上の角度で入射する光は、凸部３１の上側面で全反射して進行方向が変更されて斜め上方に向かって進行することになる。
　一方、パターン電極５１が存在しない箇所（離間領域５２が存在する箇所）では、屈折率調整層４０には電界が付与されずに屈折率調整層４０の屈折率はほぼ１．５のままであるので配光状態にはならない。つまり、パターン電極５１が存在しない箇所を透過する光は、進行方向が変化する光学作用を受けることなく、そのまま直進する。
　より具体的には、屈折率調整層４０の屈折率が１．５であるので、凹凸層３０と屈折率調整層４０との間には屈折率差がなく、光学デバイス１に入射する光は、凹凸層３０の凸部３１の上側面で全反射されることなく直進することになる。
　［効果］
　以上、本実施の形態における光学デバイス１によれば、第２電極５０は、第１の方向（例えばＺ軸方向）に沿って形成された複数のパターン電極５１を有し、複数のパターン電極５１において隣り合うパターン電極５１間には、離間領域５２が形成されている。そして、複数のパターン電極５１の面積は、複数のパターン電極５１の並び方向（第１の方向）に沿って連続的に変化している。つまり、複数のパターン電極５１の並び方向（第１の方向）に沿って複数のパターン電極５１の面積に勾配を付与している。
　これにより、隣り合うパターン電極５１の間の離間領域５２の幅（第１の方向の長さ）が一定、つまり離間領域５２同士の幅が同じ、であったとしても、第１の方向に沿って離間領域５２の存在比率を連続的に変化させることができる。
　この結果、図５に示すように、光学デバイス１によって外光を配光して室内に取り入れた場合であっても、配光された光の光量（配光量）を連続的に変化させることができ、配光量に勾配を付与することができる。これにより、人が配光された光の境界部分の光線領域に向かって横切ったとしても急に眩しく感じることを抑制できる。したがって、配光された光の境界部分で感じる不快感を軽減することができる。
　また、本実施の形態において、複数のパターン電極５１の面積は、第１の方向（Ｚ軸方向）に沿って漸次減少している。
　これにより、光学デバイス１によって外光を配光して室内に取り入れた場合に、配光された光の境界部分に近づくにしたがって配光量を小さくすることができるので、配光された光の境界部分での光量差を小さくできる。したがって、配光された光の境界部分で感じる不快感を一層軽減することができる。
　例えば、図５に示すように、光学デバイス１を窓４ａに設置した場合には、下側に向かうほど複数のパターン電極５１の面積が減少することになる。具体的には、複数のパターン電極５１のうちの最小面積を有するパターン電極５１が、窓４ａの最下方部に対応する位置に配置されることになる。
　これにより、光学デバイス１によって外光を天井側に向けて配光した場合、配光された光が通る空間領域では、斜め下方に向かって配光量を小さくすることができるので、境界部分での光量差を小さくできる。したがって、配光された光の境界部分で感じる不快感を一層軽減することができる。
　また、本実施の形態において、複数のパターン電極５１は、互いに電気的に接続されている。
　これにより、複数のパターン電極５１に同時に電圧を印加することができるので、配光量に容易に勾配を付与することができる。
　また、本実施の形態において、複数のパターン電極５１は、Ｘ軸方向に延在する帯状に形成されており、複数のパターン電極５１は、各パターン電極５１の長手方向における一方の端部同士が互いに接続されている。
　これにより、複数のパターン電極５１の各パターン電極５１の面積に応じた配光量の勾配を容易に得ることができる。
　（実施の形態１の変形例１）
　図７は、実施の形態１の変形例１に係る光学デバイス１Ａにおける第２電極５０Ａの形状を示す図である。なお、図２では、第２電極５０Ａの形状を分かりやすく示すために、便宜上ハッチングを施している。
　上記実施の形態１において、第２電極５０を構成する複数のパターン電極５１は、各パターン電極５１の長手方向における一方の端部同士が互いに接続されていたが、本変形例では、図７に示すように、第２電極５０Ａを構成する複数のパターン電極５１は、全体として蛇行状となるように各パターン電極５１の長手方向の端部が接続されている。つまり、複数のパターン電極５１は、各パターン電極５１そのものを負荷抵抗としたときに、互いに直列接続となるように連結されている。
　このように、本変形例では、複数のパターン電極５１を蛇行状に連結している。これにより、各パターン電極５１の配線方向における抵抗に応じた電圧降下が発生するので、配光量の勾配を、パターン電極５１の面積の変化以上に大きくすることができる。したがって、配光された光の境界部分で感じる不快感を一層軽減することができる。
　（実施の形態１の変形例２）
　図８は、実施の形態１の変形例２に係る光学デバイス１Ｂの拡大断面図である。
　図８に示すように、本変形例における光学デバイス１Ｂは、実施の形態１における光学デバイス１に対して、さらに、第１基板１０に対向する第３電極７０を備えており、複数のパターン電極５１の各々は、第３電極７０と電気的に接続されている。
　第３電極７０は、分割された電極である第２電極５０とで絶縁層８０を挟むように形成されている。つまり、第３電極７０と第２電極５０とは、絶縁層８０を介して配置されている。第３電極７０は、第２電極５０の複数のパターン電極５１を覆うように形成された単一の電極膜（べた電極）である。第３電極７０と各パターン電極５１とは、絶縁層８０に形成されたスルーホールを介して接続されている。なお、第３電極７０は、ＩＴＯ等からなる透明導電層であり、例えば第２電極５０と同じ材料を用いて形成することができる。
　このように、本変形例では、複数のパターン電極５１の各々を第３電極７０によって電気的に接続することで、複数のパターン電極５１を並列接続にしている。これにより、配光量の勾配を各パターン電極５１の面積に応じたものとすることができる。つまり、複数のパターン電極５１の面積そのもので配光量の勾配を制御することができる。
　（実施の形態１の変形例３）
　図９は、実施の形態１の変形例３に係る光学デバイス１Ｃの拡大断面図である。
　上記実施の形態１では、複数のパターン電極５１の面積をＺ軸方向に沿って連続的に変化させることで配光量に勾配を付与したが、本変形例では、複数の離間領域５２の面積をＺ軸方向に沿って連続的に変化させることで配光量に勾配を付与している。
　つまり、複数の離間領域５２の面積をＺ軸方向に沿って連続的に変化させることで、Ｚ軸方向に沿って複数の離間領域５２の面積に勾配を付与している。このため、Ｚ軸方向に沿って配光量に勾配を付与することができる。
　これにより、本変形例における光学デバイス１Ｃでも、上記実施の形態１における光学デバイス１と同様の効果が得られる。つまり、図５に示される光学デバイス１と同様に、本変形例における光学デバイス１Ｃを用いて外光を配光して室内に取り入れた場合に、人が配光された光の境界部分の光線領域に向かって横切ったとしても急に眩しく感じることを抑制できる。したがって、配光された光の境界部分で感じる不快感を軽減することができる。
　また、本変形例では、複数の離間領域５２の面積は、Ｚ軸方向に沿って漸次増加している。具体的には、複数の離間領域５２の面積は、段階的に（グラデーションで）Ｚ軸方向に沿って漸次減少している。
　これにより、光学デバイス１Ｃによって外光を配光して室内に取り入れた場合に、配光された光の境界部分に近づくにしたがって配光量を小さくすることができるので、境界部分での光量差を小さくできる。したがって、配光された光の境界部分で感じる不快感を一層軽減することができる。
　例えば、図５に示される光学デバイス１と同様に、光学デバイス１Ｃを窓４ａに設置したとすると、下側に向かうほど複数の離間領域５２の面積が減少することになる。具体的には、複数の離間領域５２のうちの最大面積を有する離間領域５２が、窓４ａの最下方部に対応する位置に配置されることになる。
　これにより、光学デバイス１Ｃによって外光を天井側に向けて配光した場合、配光された光が通る空間領域では、斜め下方に向かって配光量を小さくすることができるので、境界部分での光量差を小さくできる。したがって、配光された光の境界部分で感じる不快感を一層軽減することができる。
　なお、本変形例において、複数のパターン電極５１の幅（Ｚ軸方向の長さ）は同じにしているが、異なっていてもよい。
　（実施の形態１の変形例４）
　図１０は、実施の形態１の変形例４に係る光学デバイス１Ｄにおける第２電極５０Ｄの形状を示す図である。なお、図１０では、第２電極５０Ｄの形状を分かりやすく示すために、便宜上ハッチングを施している。
　上記実施の形態１において、第２電極５０を構成する複数のパターン電極５１の各々は、Ｚ軸方向に沿って延在する帯状に形成されていたが、本変形例では、第２電極５０Ｄを構成する複数のパターン電極５１の各々は、Ｚ軸方向に沿って複数に分割されて形成されている。具体的には、図１０に示すように、本変形例における第２電極５０Ｄは、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に沿って点在する複数のドット状のパターン電極５１によって構成されている。
　本変形例における光学デバイス１Ｄでも、上記実施の形態１における光学デバイス１と同様の効果が得られる。つまり、本変形例における光学デバイス１Ｄを用いて外光を配光して室内に取り入れた場合に、人が配光された光の境界部分の光線領域に向かって横切ったとしても急に眩しく感じることを抑制できる。したがって、配光された光の境界部分で感じる不快感を軽減することができる。
　なお、本変形例において、第２電極５０Ｄを構成する複数のパターン電極５１は、図１０に示される円形のドット状に限るものではなく、図１１に示ように、矩形のドット状であってもよい。この場合、複数のパターン電極５１は、マトリクス状に配置してもよいが、図１１に示すように、市松模様状に形成してもよい。
　（実施の形態２）
　次に、実施の形態２に係る光学デバイス９の構成について、図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、実施の形態２に係る光学デバイス９を正面側から見たときの平面図である。図１３は、図１２のXIII－XIII線における同光学デバイス９の断面図である。
　上記実施の形態１では、１つの光学素子内の第２電極５０を分割することで光学デバイス１を構成したが、本実施の形態では、各々が異なる大きさの第２電極１５０を有する複数の光学素子を用いて光学デバイス９を構成している。
　具体的には、光学デバイス９は、図１２及び図１３に示すように、支持基板９０と、支持基板９０の上にＺ軸方向（第１の方向）に並んで配置された複数の光学素子１００とを備える。そして、本実施の形態における光学デバイス９では、複数の光学素子１００の平面視の面積が、複数の光学素子１００の配列方向（Ｚ軸方向）に沿って連続的に変化している。
　以下、図１２及び図１３を参照して、本実施の形態における光学デバイス９の各構成部材について、詳細に説明する。
　支持基板９０は、複数の光学素子１００を支持する基板である。支持基板９０は、透光性を有する透光性基板である。支持基板９０としては、実施の形態１の第１基板１０及び第２基板６０と同様に、例えばガラス基板又は透明樹脂基板を用いることができる。
　なお、支持基板９０は、リジッド基板に限るものではなく、フィルム状又はシート状の可撓性を有するフレキシブル基板であってもよい。また、支持基板９０の平面視形状は、例えば、正方形や長方形の矩形状であるが、これに限るものではなく、円形又は四角形以外の多角形であってもよく、任意の形状が採用され得る。
　複数の光学素子１００は、例えば支持基板９０に接着剤等によって貼り付けられている。本実施の形態では、複数の光学素子１００として、第１光学素子１００ａ、第２光学素子１００ｂ、第３光学素子１００ｃ及び第４光学素子１００ｄの４つの光学素子が用いられている。
　複数の光学素子１００（第１光学素子１００ａ、第２光学素子１００ｂ、第３光学素子１００ｃ、第４光学素子１００ｄ）の各々は、第１基板１１０と、第１電極１２０と、凹凸層１３０と、屈折率調整層１４０と、第２電極１５０と、第２基板１６０とを備える。
　各光学素子１００において、第１基板１１０及び第２基板１６０は、透光性を有する基板であり、実施の形態１における第１基板１０及び第２基板６０と同様のものを用いることができる。本実施の形態において、第１基板１１０と第２基板１６０とは、同じもの用いており、平面視の形状及び大きさが同じである。
　また、第１電極１２０及び第２電極１５０は、各光学素子１００において、実施の形態１における第１電極２０及び第２電極５０と同様に、電気的に対になっており、屈折率調整層１４０に電界を与えることができる。第１電極１２０及び第２電極１５０の材料は、実施の形態１における第１電極２０及び第２電極５０と同様の材料を用いることができる。本実施の形態において、第１電極１２０と第２電極１５０とは、同じものを用いており、平面視の形状及び大きさが同じである。
　各光学素子１００において、第１電極１２０は、第１基板１１０上に配置されている。具体的には、第１電極１２０は、第１基板１１０と凹凸層１３０との間に配置されている。一方、第２電極１５０は、屈折率調整層１４０上に配置されている。具体的には、第２電極１５０は、第２基板１６０と屈折率調整層１４０との間に配置されている。
　本実施の形態における第２電極１５０は、実施の形態１と異なり、１つの光学素子１００においては分割されていないが、複数の光学素子１００の各々における第２電極１５０は、互いに平面視の大きさが異なっている。具体的には、各光学素子１００における第２電極１５０の面積が、複数の光学素子１００の配列方向（Ｚ軸方向）に沿って連続的に変化している。
　各光学素子１００において、凹凸層１３０は、第１電極１２０上に配置されている。具体的には、凹凸層１３０は、第１電極１２０と屈折率調整層１４０との間に配置されている。凹凸層１３０は、実施の形態１における凹凸層３０と同様の構成である。したがって、凹凸層１３０は、屈折率調整層１４０側に突出する複数の凸部が配列された構成となっている。
　各光学素子１００において、屈折率調整層１４０は、凹凸層１３０上に配置されている。具体的には、屈折率調整層１４０は、第１電極１２０と第２電極１５０との間に配置されている。屈折率調整層１４０は、実施の形態１における屈折率調整層１４０と同様の構成である。
　このように構成される光学デバイス９では、複数の光学素子１００において隣り合う２つの光学素子１００の間に、離間領域１５２が形成されている。つまり、離間領域１５２は、隣り合う２つの光学素子１００を分離している。具体的には、離間領域１５２は、第１光学素子１００ａと第２光学素子１００ｂとの間、第２光学素子１００ｂと第３光学素子１００ｃとの間、及び、第３光学素子１００ｃと第４光学素子１００ｄとの間のそれぞれに存在している。図１２及び図１３では、複数の離間領域１５２の各々の幅（Ｚ軸方向の長さ）が一定、つまり離間領域１５２同士の幅が同じである。
　このように構成される光学デバイス９は、図５及び図６に示される実施の形態１の光学デバイス１と同様に配光機能付き窓として使用することができ、また、実施の形態１の光学デバイス１と同様に動作し、実施の形態１の光学デバイス１と同様の光学作用を有する。
　以上、本実施の形態における光学デバイス９によれば、第１の方向（例えばＺ軸方向）に並んで配置された複数の光学素子１００を備えており、複数の光学素子１００の平面視の面積が、複数の光学素子１００の配列方向（第１の方向）に沿って連続的に変化している。つまり、複数の光学素子１００の並び方向（第１の方向）に沿って複数の光学素子１００の面積に勾配を付与している。この結果、各光学素子１００において第２電極１５０が分割されていなくても、複数の光学素子１００の面積を異ならせることで、複数の光学素子１００の並び方向（第１の方向）に沿って各光学素子１００の第２電極１５０の面積に勾配を付与することができる。
　これにより、離間領域１５２の幅が一定（つまり離間領域１５２同士の幅が同じ）であったとしても、複数の光学素子１００の並び方向（第１の方向）に沿って離間領域５２の存在比率を連続的に変化させることができる。
　この結果、実施の形態１と同様の効果が得られる。すなわち、光学デバイス９によって外光を配光して室内に取り入れた場合、配光された光の光量（配光量）を連続的に変化させて配光量に勾配を付与することができる。これにより、人が配光された光の境界部分の光線領域に向かって横切ったとしても急に眩しく感じることを抑制できる。したがって、配光された光の境界部分で感じる不快感を軽減することができる。
　また、本実施の形態において、複数の光学素子１００の各々に対応する複数の第２電極１５０の面積は、複数の光学素子１００の並び方向（Ｚ軸方向）に沿って漸次減少している。これにより、実施の形態１の光学デバイス１と同様に、配光された光の境界部分で感じる不快感を一層軽減することができる。
　なお、本実施の形態では、離間領域１５２の幅を一定とし、複数の光学素子１００の平面視の面積を連続的に変化させたが、これに限らない。例えば、各光学素子１００の平面視の面積（各第２電極１５０の平面視の面積）を一定とし、複数の離間領域１５２の面積を複数の光学素子１００の並び方向に連続的に変化させてもよい。また、複数の光学素子１００の平面視の面積及び複数の離間領域１５２の面積の両方を複数の光学素子１００の並び方向に連続的に変化させてもよい。つまり、複数の光学素子１００の平面視の面積及び複数の離間領域１５２の面積の少なくとも一方が複数の光学素子１００の並び方向（第１の方向）に沿って連続的に変化していればよい。
　また、本実施の形態における光学デバイス９に対して、上記実施の形態１の変形例１～４を適用することもできる。
　（その他の変形例等）
　以上、本発明に係る光学デバイスについて、実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではない。
　例えば、上記実施の形態１では、複数のパターン電極５１の面積及び複数の離間領域５２の面積のうち複数のパターン電極５１の面積のみを連続的に変化させ、また、上記変形例３では、複数のパターン電極５１の面積及び複数の離間領域５２の面積のうち複数の離間領域５２の面積のみを連続的に変化させたが、これに限るものではなく、複数のパターン電極５１の面積及び複数の離間領域５２の面積の両方を連続的に変化させてもよい。つまり、複数のパターン電極５１の面積及び複数の離間領域５２の面積の少なくとも一方を連続的に変化させればよい。
　また、上記実施の形態１では、第２電極５０～５０Ｄを複数のパターン電極５１で構成したが、第１電極２０を第２電極５０～５０Ｄと同様に複数の電極パターンで構成してもよい。この場合、第２電極は、複数のパターン電極ではなく、単一の電極膜とすればよい。つまり、第１電極及び第２電極の一方を複数のパターン電極を有するように構成し、第１電極及び第２電極の他方を複数のこのパターン電極を覆う単一の電極膜とすることができる。なお、所定の方向に配光量に勾配を付与することができれば、第１電極及び第２電極の両方を複数のパターン電極を有するように構成してもよい。
　また、上記実施の形態１において、第１電極２０は、第２電極５０の複数のパターン電極５１を覆うように単一の電極膜（べた電極）で形成したが、これに限るものではない。例えば、実施の形態２と同様に、第１電極２０の形状を、第２電極５０と同じ形状にしてもよい。つまり、第１電極２０も第２電極５０と同様に複数のパターン電極によって構成されていてもよい。
　また、上記実施の形態１、２において、凹凸層３０、３０ａ～３０ｄの各凸部３１は、断面形状が略三角形の長尺状の略三角柱形状としたが、これに限るものではない。例えば、凹凸層３０、３０ａ～３０ｄの各凸部３１は、断面形状が台形の長尺状の略四角柱形状であってもよい。
　また、上記実施の形態１、２において、凹凸層３０、３０ａ～３０ｄの各凸部３１は、長尺状であったが、これに限るものではない。例えば、凹凸層３０、３０ａ～３０ｄの各凸部３１は、マトリクス状等に点在するように配置されていてもよい。つまり、各凸部３１を、ドット状に点在するように配置してもよい。
　また、上記実施の形態１、２において、凹凸層３０、３０ａ～３０ｄの複数の凸部３１の高さは、一定としたが、これに限るものではない。例えば、複数の凸部３１の高さは、ランダムに異なっていてもよい。このようにすることで、光学デバイスを透過する光が虹色に見えてしまうことを抑制できる。つまり、複数の凸部３１の高さをランダムに異ならせることで、凹凸界面での微小な回折光や散乱光が波長で平均化されて出射光の色付きが抑制される。また、凸部３１の高さではなく、凸部３１の配列（ピッチ）をランダムに異ならせることによっても、光学デバイスを透過する光が虹色に見えてしまうことを抑制できる。
　また、上記実施の形態１、２において、屈折率調整層４０、４０ａ～４０ｄの材料として、ネガ型液晶を用いたが、ポジ型液晶を用いてもよい。
　また、上記実施の形態１、２において、屈折率調整層４０、４０ａ～４０ｄの材料として、液晶材料以外にポリマー構造等の高分子を含むものを用いてもよい。ポリマー構造は、例えば、網目状の構造であり、ポリマー構造（網目）の間に液晶分子が配置されることによって屈折率の調整が可能となる。高分子を含む液晶材料としては、例えば高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ）又はポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ）を用いることができる。
　また、上記実施の形態及び各変形例において、光学デバイスに入射する光として太陽光を例示したが、これに限るものではない。例えば、光学デバイスに入射する光は、照明装置等の発光装置が発する光であってもよい。
　また、上記実施の形態及び各変形例において、光学デバイスを窓に貼り付けたが、これに限るものではなく、光学デバイスを建物４の窓そのものとして用いてもよい。また、光学デバイスは、建物の窓に設置する場合に限るものではなく、例えば車の窓等に設置してもよい。
　なお、その他、上記実施の形態及び各変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記の各実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
　１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、９　光学デバイス
　４ａ　窓
　１０、１１０　第１基板
　２０、１２０　第１電極
　３０、１３０　凹凸層
　４０、１４０　屈折率調整層
　５０、５０Ａ、５０Ｄ、１５０　第２電極
　５１　パターン電極
　５２、１５２　離間領域
　６０、１６０　第２基板
　７０　第３電極
　９０　支持基板
　１００　光学素子

Claims (15)

  1. 　透光性を有する基板と、
    　前記基板上に配置された第１電極と、
    　前記第１電極上に配置された凹凸層と、
    　前記凹凸層上に配置された屈折率調整層と、
    　前記屈折率調整層上に配置された第２電極とを備え、
    　前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方は、第１の方向に並んで形成された複数のパターン電極を有し、
    　前記複数のパターン電極において隣り合う前記パターン電極間には、離間領域が形成され、
    　前記複数のパターン電極の面積及び複数の前記離間領域の面積の少なくとも一方は、前記第１の方向に沿って連続的に変化している、
    　光学デバイス。
  2. 　前記複数のパターン電極の面積は、前記第１の方向に沿って漸次減少している、
    　請求項１に記載の光学デバイス。
  3. 　複数の前記離間領域の面積は、前記第１の方向に沿って漸次増加している、
    　請求項１に記載の光学デバイス。
  4. 　前記複数のパターン電極は、互いに電気的に接続されている、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の光学デバイス。
  5. 　前記複数のパターン電極は、直列接続されている、
    　請求項４に記載の光学デバイス。
  6. 　前記複数のパターン電極の各々は、前記第１の方向に交差する第２の方向に延在する帯状に形成されており、
    　前記複数のパターン電極は、蛇行状となるように各パターン電極の長手方向の端部が接続されている、
    　請求項５に記載の光学デバイス。
  7. 　前記複数のパターン電極は、前記第１の方向に交差する第２の方向に延在する帯状に形成されており、
    　前記複数のパターン電極は、各パターン電極の長手方向における一方の端部同士が互いに接続されている、
    　請求項４に記載の光学デバイス。
  8. 　前記複数のパターン電極は、並列接続されている、
    　請求項４に記載の光学デバイス。
  9. 　さらに、前記基板に対向する第３電極を備え、
    　前記複数のパターン電極の各々は、前記第３電極と電気的に接続されている、
    　請求項８に記載の光学デバイス。
  10. 　前記第１電極及び前記第２電極の一方は、前記複数のパターン電極を有し、
    　前記第１電極及び前記第２電極の他方は、前記複数のパターン電極を覆う単一の電極膜である、
    　請求項１～９のいずれか１項に記載の光学デバイス。
  11. 　前記第２電極が前記複数のパターン電極を有し、
    　前記第１電極が前記電極膜である、
    　請求項１０に記載の光学デバイス。
  12. 　前記複数のパターン電極の各々は、前記第１の方向に沿って、複数に分割されている、
    　請求項１～１１のいずれか１項に記載の光学デバイス。
  13. 　支持基板と、
    　前記支持基板の上に、第１の方向に並んで配置された複数の光学素子とを備え、
    　前記複数の光学素子の各々は、
    　透光性を有する基板と、
    　前記基板上に配置された第１電極と、
    　前記第１電極上に配置された凹凸層と、
    　前記凹凸層上に配置された屈折率調整層と、
    　前記屈折率調整層上に配置された第２電極とを備え、
    　前記複数の光学素子において隣り合う前記光学素子の間には、離間領域が形成され、
    　前記複数の光学素子の平面視の面積及び複数の前記離間領域の面積の少なくとも一方は、前記第１の方向に沿って連続的に変化している、
    　光学デバイス
  14. 　請求項１～１３のいずれか１項に記載の光学デバイスと、
    　前記光学デバイスが貼り合わされた窓とを備える、
    　配光機能付き窓。
  15. 　前記光学デバイスにおいて、前記複数のパターン電極のうちの最小面積を有するパターン電極、又は、複数の前記離間領域のうちの最大面積を有する離間領域は、前記窓の最下方部に対応する位置に配置されている、
    　請求項１４に記載の配光機能付き窓。
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