WO2018042884A1 - 光学デバイス及び光学デバイスの製造方法 - Google Patents

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WO2018042884A1
WO2018042884A1 PCT/JP2017/024936 JP2017024936W WO2018042884A1 WO 2018042884 A1 WO2018042884 A1 WO 2018042884A1 JP 2017024936 W JP2017024936 W JP 2017024936W WO 2018042884 A1 WO2018042884 A1 WO 2018042884A1
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optical device
base material
electrode
laser light
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PCT/JP2017/024936
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English (en)
French (fr)
Inventor
伊藤 宜弘
Original Assignee
パナソニックIpマネジメント株式会社
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/13Devices 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
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/13Devices 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
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1339Gaskets; Spacers; Sealing of cells

Definitions

  • the present invention relates to an optical device and a method for manufacturing the optical device.
  • An optical device capable of controlling the light distribution of incident light has been proposed.
  • Such an optical device is used for a window of a building or a car.
  • the traveling direction of outside light such as sunlight entering from outside the room can be changed and the outside light can be introduced toward the ceiling in the room.
  • Patent Document 1 discloses a pair of transparent substrates, a pair of transparent electrodes disposed inside the pair of transparent substrates, and a prism layer formed above one of the pair of transparent substrates.
  • a liquid crystal optical element comprising a liquid crystal layer in contact with a prism layer is disclosed.
  • the refractive index of light passing through the interface between the prism layer and the liquid crystal layer is changed by changing the refractive index of the liquid crystal layer by changing the voltage applied to the pair of transparent electrodes. Is changing. Thereby, the advancing direction of the light which injects into an optical device can be changed.
  • the conventional optical device has a problem that it is difficult to seal the liquid crystal layer with high reliability.
  • the adhesive force between the pair of substrates decreases.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an optical device capable of sealing a liquid crystal layer with high reliability and a method for manufacturing the optical device.
  • one aspect of an optical device is a translucent first substrate having a first base material and a first electrode, and is disposed to face the first substrate.
  • a translucent second substrate having two base materials and a second electrode; and a light control layer disposed between the first substrate and the second substrate and having a concavo-convex layer and a liquid crystal layer.
  • the substrate and the second substrate are fixed in the first fixed region and the second fixed region, and at least one of the first electrode and the second electrode exceeds the second fixed region and the first A terminal portion that is drawn out to an end portion of the base material or the second base material, and in the first fixing region, the first substrate and the second substrate are the first base material and the second base material.
  • At least one of the materials is fixed by welding, and in the second fixing region, the first substrate and the Second substrate and is fixed via the adhesive member containing a laser light absorbing material.
  • an adhesive member containing a laser light absorber is formed on a translucent first substrate in which a first electrode is formed on a first base material, A translucent second substrate having a second electrode and a concavo-convex layer formed on a second substrate is superimposed on the first substrate via a liquid crystal material, and the first output laser beam is irradiated to the first substrate.
  • the first substrate and the second substrate are fixed by welding at least one of a base material and the second base material, and laser light is emitted with a second output smaller than the first output to the adhesive member.
  • the first substrate and the second substrate are fixed via the adhesive member, and a terminal portion is formed by exposing a region outside the adhesive member in the first electrode or the second electrode. To do.
  • the liquid crystal layer can be sealed with high reliability.
  • FIG. 1 is a plan view of the optical device according to the first embodiment.
  • 2 is a cross-sectional view of the optical device according to Embodiment 1 taken along the line II-II in FIG. 3 is a cross-sectional view of the optical device according to Embodiment 1 taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a plan view showing another power feeding structure of the optical device according to the first embodiment.
  • 5A is a diagram for explaining a first optical action of the optical device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 5B is a diagram for explaining a second optical action of the optical device according to Embodiment 1.
  • FIG. 6A is a diagram for explaining the operation when the optical device is in the first mode when the optical device according to Embodiment 1 is installed in a window.
  • FIG. 6B is a diagram for explaining the operation when the optical device is in the second mode when the optical device according to Embodiment 1 is installed in a window.
  • FIG. 7 is a process sectional view for explaining the method for manufacturing the optical device according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a process when forming the first fixed region in the method of manufacturing an optical device according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a process when forming the second fixed region in the method of manufacturing an optical device according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of an optical device according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the optical device according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the optical device according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the optical device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 14 is a plan view of an optical device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the optical device according to Embodiment 5 taken along line XV-XV in FIG.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of an optical device according to a modification of the fifth embodiment.
  • FIG. 17 is a plan view of an optical device according to the sixth embodiment.
  • 18 is a cross-sectional view of the optical device according to Embodiment 6 taken along line XVIII-XVIII in FIG.
  • FIG. 19 is a plan view of an optical device according to the seventh embodiment.
  • 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.
  • the plus direction in the Z-axis direction is defined as a vertically downward direction.
  • plane view means a view from a direction perpendicular to the main surface of the first substrate 10 or the second substrate 20.
  • FIG. 1 is a plan view of an optical device 1 according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical device 1 taken along the line II-II in FIG. 3 is a cross-sectional view of the optical device 1 taken along line III-III in FIG.
  • the optical device 1 is configured to transmit incident light and is a light control device that controls light incident on the optical device 1.
  • the optical device 1 is a light distribution control 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 translucent first substrate 10, a translucent second substrate 20 disposed to face the first substrate 10, and a first substrate 10. And a light control layer 30 disposed between the second substrates 20, an adhesive member 40, and a sealing member 50.
  • the optical device 1 further includes a laser light absorbing member 60.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed in the first fixed region 100a and the second fixed region 100b.
  • the first fixed region 100 a and the second fixed region 100 b are regions at the outer peripheral end of the optical device 1.
  • the first fixed region 100 a is a linear region formed along each of three sides of the four sides of the optical device 1 having a rectangular shape in plan view. It is.
  • the second fixed region 100 b is a line-shaped region formed along one of the four sides of the optical device 1. That is, the first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed to each other in a rectangular frame-shaped fixing region constituted by three first fixing regions 100a and one second fixing region 100b.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed in different modes.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed without using an adhesive such as a seal resin.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed by welding the first base material 11 of the first substrate 10.
  • a part of the first base material 11 is melted by irradiating laser light from the first substrate 10 side, and the melted first base material 11 is formed on the second substrate 20.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed by entering the recesses of the uneven layer 31 of the light control layer 30 thus formed. That is, the first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed by laser welding.
  • the first base material 11 can be efficiently melted.
  • the laser light absorbing member 60 exists in the first fixed region 100a of the optical device 1 before the laser light irradiation, the laser light absorbing member 60 absorbs the laser light when the laser light is irradiated.
  • the laser beam absorbing member 60 and its peripheral members generate heat intensively, the first base material 11 can be partially melted efficiently.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 can be fixed in a short time.
  • the first fixing region 100a in the first fixing region 100a, only the first base material 11 is melted and the first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed, but only the second base material 21 is melted.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 may be fixed together. In this case, laser light may be irradiated from the second substrate 20 side.
  • both the first base material 11 and the second base material 21 are melted and the first base material 11 and the second base material 21 are welded to fix the first substrate 10 and the second substrate 20. Also good.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are not directly contacted and fixed, but an adhesive member 40 containing a laser light absorbing material. It is fixed through.
  • the laser light absorbing material contained in the adhesive member 40 is obtained by irradiating the adhesive member 40 with laser light in a state where the adhesive member 40 is disposed between the first substrate 10 and the second substrate 20. Then, the laser beam is absorbed and the adhesive member 40 is melted. As a result, the first substrate 10 and the second substrate 20 are adhered by the melted adhesive member 40.
  • the laser light absorbing member 60 formed on the first substrate 10 and the second substrate 20 are bonded by the bonding member 40.
  • the first substrate 10 includes a first base material 11 and a first electrode 12. Specifically, the first substrate 10 has a configuration in which the first electrode 12 is formed on one surface of the first base material 11.
  • the second substrate 20 has a second base material 21 and a second electrode 22. Specifically, the second substrate 20 has a configuration in which the second electrode 22 is formed on one surface of the second base material 21.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are arranged to face each other with a predetermined interval. That is, the first substrate 10 and the second substrate 20 are counter substrates that are arranged so that one of them faces the other.
  • the first base material 11 and the second base material 21 are translucent substrates having translucency. Specifically, a transparent substrate can be used as the first base material 11 and the second base material 21.
  • the first base material 11 and the second base material 21 are made of a material that is welded by laser light, and are, for example, resin substrates made of a resin material.
  • the resin material of the resin substrate is polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl alcohol (PVA), triacetyl cellulose (TAC), acrylic (PMMA) or epoxy. And other resin materials.
  • the first base material 11 and the second base material 21 are not limited to sheet-like rigid substrates, and may be flexible film-like flexible substrates.
  • Examples of the material of the rigid substrate include PC and PMMA.
  • Examples of the flexible substrate include PET, PEN, PS, PVA, and TAC.
  • the 1st base material 11 and the 2nd base material 21 may be comprised with the same material, and may be comprised with a different material.
  • planar view shape of the 1st base material 11 and the 2nd base material 21 is a square shape of a square or a rectangle, for example, it is not restricted to this, A polygon other than a circle or a rectangle may be sufficient. Any shape can be employed.
  • the first base material 11 and the second base material 21 are PET substrates that are made of PET and have a rectangular shape in plan view. The PET substrate can be easily melted by laser light.
  • the first electrode 12 is disposed between the first base material 11 and the light control layer 30. Specifically, the first electrode 12 is formed on the surface of the first base material 11 on the light control layer 30 side.
  • the first electrode 12 is a solid electrode and is formed in a thin film shape on almost the entire surface of the first base material 11, but is not formed in the first fixed region 100a.
  • the first electrode 12 has a first terminal portion 12a.
  • the first terminal portion 12a is an extraction electrode (extraction electrode) that is extracted toward the end portion of the first base material 11 beyond the second fixed region 100b.
  • the first terminal portion 12 a is a portion of the first electrode 12 located at the outer peripheral end portion of the first base material 11. That is, the first terminal portion 12a is drawn from the portion (light distribution control region) facing the light control layer 30 of the first electrode 12 to the outer peripheral end portion of the first base material 11 beyond the second fixed region 100b.
  • the first terminal portion 12a is a power supply portion to which a voltage to be supplied to the first electrode 12 is applied, and is electrically connected to an external power source by a wire or the like or a lead wire.
  • the second electrode 22 is disposed between the light control layer 30 and the second base material 21. Specifically, the second electrode 22 is formed on the surface of the second substrate 21 on the light control layer 30 side.
  • the second electrode 22 is a solid electrode and is formed in a thin film shape on almost the entire surface of the second base material 21, but is not formed in the first fixed region 100a.
  • the second electrode 22 has a second terminal portion 22a.
  • the second terminal portion 22a is also an extraction electrode (extraction electrode) that is extracted toward the end of the second base member 21 beyond the second fixed region 100b.
  • the second terminal portion 22 a is a portion of the second electrode 22 located at the outer peripheral end portion of the second base material 21. That is, the second terminal portion 22a is drawn from the portion (light distribution control region) facing the light control layer 30 of the second electrode 22 to the outer peripheral end portion of the second base member 21 beyond the second fixed region 100b.
  • the second terminal portion 22a is a power feeding portion to which a voltage to be supplied to the second electrode 22 is applied, and is electrically connected to an external power source by a wire or the like or a lead wire.
  • the first terminal portion 12 a of the first electrode 12 may not be formed on the first base material 11 but may be formed on the second base material 21. In this case, the first terminal portion 12a is formed in the same layer as the second electrode 22 (second terminal portion 22a) and separately from the second electrode 22 (second terminal portion 22a). 12 is electrically connected.
  • the second terminal portion 22 a of the second electrode 22 may be formed on the first base material 11 instead of being formed on the second base material 21.
  • the second terminal portion 22a is formed in the same layer as the first electrode 12 (first terminal portion 12a) and separately from the first electrode 12 (first terminal portion 12a). 22 is electrically connected.
  • the 1st terminal part 12a and the 2nd terminal part 22a are the outer periphery of the same edge
  • the present invention is not limited to this.
  • the first terminal portion 12a and the second terminal portion 22a are the outer peripheral end portions of the opposing sides of the first base material 11 (or the second base material 21). It may be formed. That is, a single-sided power supply type may be used like the optical device 1 in FIG. 1, or a double-sided power supply type may be used like the optical device 1A in FIG.
  • the first electrode 12 and the second electrode 22 are electrically paired so that an electric field can be applied to the light control layer 30.
  • the light control layer 30 can be controlled by changing the voltage applied to the first electrode 12 and the second electrode 22.
  • the orientation state of the liquid crystal molecules 32 a included in the liquid crystal layer 32 of the light control layer 30 can be changed by changing the voltage applied to at least one of the first electrode 12 and the second electrode 22. Thereby, the refractive index of the liquid crystal layer 32 can be changed.
  • first electrode 12 and the second electrode 22 are paired not only electrically but also in arrangement, and are arranged so as to face each other between the first base material 11 and the second base material 21. Has been. Specifically, the first electrode 12 and the second electrode 22 are disposed so as to sandwich the light control layer 30.
  • the first electrode 12 and the second electrode 22 are light transmissive and transmit incident light.
  • the first electrode 12 and the second electrode 22 are, for example, transparent conductive layers.
  • transparent metal oxides such as ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), ZnO (Zinc Oxide), GZO doped with Ga in ZnO, AZO doped with Al in ZnO,
  • a conductor-containing resin made of a resin containing a conductor such as silver nanowires or conductive particles, a metal thin film such as a silver thin film, or the like can be used.
  • the 1st electrode 12 and the 2nd electrode 22 may be these single layer structures, and may be these laminated structures (for example, laminated structure of a transparent metal oxide and a metal thin film).
  • an alignment film may be formed on the surfaces of the first substrate 10 and the second substrate 20 in order to align the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 32 of the light control layer 30.
  • the alignment film is formed, for example, on the surface of the first electrode 12 of the first substrate 10 on the light control layer 30 side.
  • the alignment film may be subjected to alignment treatment by rubbing treatment, light treatment or the like, or may be an inorganic alignment film made of SiO 2 film that does not require alignment treatment.
  • the alignment film is formed by a photo-alignment film by light treatment or dry coating such as sputtering so that the uneven layer is not deteriorated or damaged.
  • An inorganic alignment film is preferable.
  • the light control layer 30 has translucency and transmits incident light.
  • the light control layer 30 functions as a light distribution layer that can distribute incident light. That is, the light control layer 30 can change the traveling direction of light when passing through the light control layer 30.
  • the light control layer 30 includes an uneven layer 31 and a liquid crystal layer 32.
  • the uneven layer 31 and the liquid crystal layer 32 are in contact with each other.
  • the concavo-convex layer 31 is a concavo-convex structure having a plurality of micro-order sized or nano-order sized convex portions.
  • the height of each convex portion is, for example, 100 nm to 100 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the interval between adjacent convex portions is, for example, 0 to 100 ⁇ m. That is, two adjacent convex portions may be arranged at a predetermined interval without being in contact with each other, or may be arranged in contact with each other. Note that the interval between adjacent convex portions is not limited to 0 to 100 ⁇ m.
  • each of the plurality of convex portions of the concave / convex layer 31 has a pair of side surfaces.
  • the cross-sectional shape of each convex portion is a tapered shape that tapers along the direction (thickness direction) from the second substrate 20 toward the first substrate 10. Accordingly, each of the pair of side surfaces of each convex portion is an inclined surface inclined at a predetermined inclination angle with respect to the thickness direction, and the distance between the pair of side surfaces (the width of the convex portion) is from the second substrate 20 to the first. The size gradually decreases toward the substrate 10.
  • each convex portion of the uneven layer 31 is an interface between the convex portion and the liquid crystal layer 32.
  • the light incident on the concave / convex layer 31 from the second substrate 20 side is reflected and refracted according to the refractive index difference between the concave / convex layer 31 and the liquid crystal layer 32 on the side surface of the convex portion (interface between the convex portion and the liquid crystal layer 32). Or transmit without being reflected or refracted.
  • each convex portion has a trapezoidal cross-sectional shape and is a long, substantially quadrangular prism shape extending in the X-axis direction, and is arranged at equal intervals along the Z-axis direction.
  • each convex part is the same shape, it is not restricted to this.
  • corrugated layer 31 is the structure by which the several convex part was provided in the base part, and the adjacent convex part is mutually connected by the root part, it is not restricted to this, A several convex part is They may be formed separately from each other.
  • the material of the concave / convex layer 31 for example, a resin material having optical transparency such as acrylic resin, epoxy resin, or silicone resin can be used.
  • the uneven layer 31 can be formed by, for example, molding or nanoimprinting.
  • corrugated layer 31 (convex part) is comprised with the acrylic resin whose refractive index is 1.5.
  • the liquid crystal layer 32 is made of a liquid crystal material containing liquid crystal molecules.
  • the liquid crystal material for example, nematic liquid crystal or cholesteric liquid crystal in which liquid crystal molecules are rod-like molecules can be used.
  • the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 32 have birefringence.
  • the liquid crystal layer 32 since the refractive index of the uneven layer 31 is 1.5, the liquid crystal layer 32 has an ordinary light refractive index (no) of 1.5 and an extraordinary light refractive index (ne) of 1.7.
  • a positive type liquid crystal material is used.
  • the liquid crystal layer 32 functions as a refractive index adjusting layer capable of adjusting the refractive index in the visible light region when an electric field is applied. Specifically, since the liquid crystal layer 32 is composed of liquid crystals having liquid crystal molecules having electric field responsiveness, the alignment state of the liquid crystal molecules is changed by applying an electric field to the liquid crystal layer 32, and The refractive index changes.
  • an electric field is applied to the light control layer 30 (liquid crystal layer 32) by applying a voltage to the first electrode 12 and the second electrode 22. Therefore, the electric field applied to the light control layer 30 (liquid crystal layer 32) is changed by controlling the voltage applied to the first electrode 12 and the second electrode 22, and thereby the alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 32 is changed. As a result, the refractive index of the liquid crystal layer 32 changes. That is, the refractive index of the liquid crystal layer 32 changes when a voltage is applied to the first electrode 12 and the second electrode 22.
  • the light control layer 30 may be supplied with an electric field by AC power or may be supplied with an electric field by DC power.
  • the voltage waveform may be a sine wave or a rectangular wave.
  • AC power and DC power are supplied to the first electrode 12 and the second electrode 22 by the first terminal portion 12a and the second terminal portion 22a.
  • each of the first substrate 10 and the second substrate 20 has the first fixed region 100a and the second substrate 20 along the outer peripheral ends of the first substrate 11 and the second substrate 21. It is sealed by being fixed only by the fixing region 100b. Specifically, the liquid crystal layer 32 of the light control layer 30 is sealed between the first substrate 10 and the second substrate 20 so as to be surrounded by the first fixed region 100a and the second fixed region 100b.
  • the adhesive member 40 contains a laser light absorbing material that absorbs laser light.
  • the adhesive member 40 is made of a resin material containing a laser light absorbing material.
  • the laser light absorbing material may be made of a material that can absorb infrared laser light, such as a fiber laser (1070 nm), an Nd: YAG laser (1064 nm), or a semiconductor laser (808 nm, 840 nm, 940 nm).
  • the laser light absorbing material is made of, for example, an organic material such as a cyanine compound, a phthalocyanine compound, a dithiol metal complex, a naphthoquinone compound, a diimmonium compound, or an azo compound.
  • the adhesive member 40 configured in this manner is melted when irradiated with laser light. That is, when the adhesive member 40 is irradiated with laser light, the laser light is absorbed by the laser light absorbing material included in the adhesive member 40, so that the adhesive member 40 is melted by the absorption heat of the laser light.
  • the adhesive member 40 is disposed between the first substrate 10 and the second substrate 20 so as to be sandwiched between the first substrate 10 and the second substrate 20. Specifically, the adhesive member 40 is in contact with the first electrode 12 of the first substrate 10 and the second electrode 22 of the second substrate 20, and is bonded to the first electrode 12 and the second electrode 22. .
  • the adhesive member 40 is provided at a position corresponding to the second fixing region 100b shown in FIG. That is, the adhesive member 40 is formed in a line shape from one end of the one side to the other end along the outer peripheral end of one side of the rectangular first substrate 10 (second substrate 20).
  • the adhesive member 40 formed at the position to be the second fixed region 100b is heated by the laser light absorbing material by being irradiated with the laser light.
  • the adhesive member 40 is melted by this heat, and the first substrate 10 and the second substrate 20 are bonded by the adhesive member 40.
  • the adhesive member 40 functions as an adhesive that bonds the first substrate 10 and the second substrate 20 together.
  • granular spacers for maintaining the gap between the first substrate 10 and the second substrate 20 at a constant interval may be dispersed in the adhesive member 40.
  • granular spacers such as resin beads, glass beads, or silica particles can be used.
  • the sealing member 50 is a sealing resin such as an adhesive, and the first substrate 10 and the second substrate 20 are surrounded by the first substrate 10 and the second substrate 20 along the end portions of the first substrate 10 and the second substrate 20. It is formed all around the two substrates 20. Specifically, the sealing member 50 is formed so as to cover the edge of the second substrate 20 from the surface of the protruding portion of the first substrate 10 in a cross-sectional view.
  • the sealing member 50 is formed in a region outside the first fixed region 100a and the second fixed region 100b.
  • the liquid crystal layer 32 is sealed by fixing the first substrate 10 and the second substrate 20 in the first fixed region 100a and the second fixed region 100b, but by further forming the sealing member 50,
  • the sealing performance of the liquid crystal layer 32 can be reinforced. That is, the sealing member 50 is a reinforcing seal member, and the liquid crystal layer 32 can be sealed twice by forming the sealing member 50. Further, double sealing with the sealing member 50 can further suppress the intrusion of moisture and the like into the light control layer 30 from the outside. By forming the sealing member 50 in this manner, the sealing performance can be improved and the reliability can be improved.
  • the laser light absorbing member 60 is made of a laser light absorbing material that absorbs laser light.
  • the laser light absorbing member 60 is made of a material that can absorb infrared laser light such as a fiber laser (1070 nm), an Nd: YAG laser (1064 nm), or a semiconductor laser (808 nm, 840 nm, 940 nm), for example. Good.
  • a material of the laser light absorbing member 60 for example, an organic material such as a cyanine compound, a phthalocyanine compound, a dithiol metal complex, a naphthoquinone compound, a diimmonium compound, or an azo compound can be used.
  • the material of the laser light absorbing member 60 is not limited to an organic material, and may be an inorganic material.
  • an inorganic material having a high carrier density such as ITO, AZO, or IZO may be used in order to efficiently absorb laser light.
  • the laser light absorbing member 60 is used to melt at least one of the first base material 11 of the first substrate 10 and the second base material 21 of the second substrate 20 in the first fixed region 100a.
  • the laser light absorbing member 60 is used to melt the first base material 11 by absorbing the laser light, but may be used to melt the second base material 21.
  • the first base material 11 and the second base material 21 may be used for fixing directly by welding.
  • the laser light absorbing member 60 is formed at a position that becomes at least the first fixed region 100a before the first base material 11 or the second base material 21 is melted by the laser light.
  • the laser light absorbing member 60 is formed at a position overlapping the light control layer 30 in plan view before the first base material 11 or the second base material 21 is melted by the laser light. . Specifically, the laser light absorbing member 60 is formed on the surface of the first electrode 12 of the first substrate 10 before the first base material 11 or the second base material 21 is melted by the laser light. For example, the laser light absorbing member 60 is formed in a film shape on the entire surface of the first electrode 12 of the first substrate 10.
  • the laser light absorbing member 60 is formed in a region where the first base material 11 and the second base material 21 are melted by the laser light (a position to be the first fixed region 100a), thereby irradiating the laser light.
  • the laser light absorbing member 60 can absorb the laser light.
  • heat is generated in the laser light absorbing member 60 and the first base material 11 (and / or the second base material 21) around the laser light absorbing member 60 can be intensively heated and melted.
  • the first base material 11 (and / or the second base material 21) is partially melted to melt the first base material 11 (and / or the second base material 21) and the first substrate 10 and the first base material 10
  • the two substrates 20 can be fixed.
  • the laser light absorbing member 60 is formed on the first substrate 10, but may be formed on the second substrate 20, or may be formed on both the first substrate 10 and the second substrate 20. May be. When melting the second base material 21 of the second substrate 20, the laser light absorbing member 60 may be formed on at least the second substrate 20.
  • FIG. 5A is a diagram for explaining the first optical action of the optical device 1 according to Embodiment 1
  • FIG. 5B is a diagram for explaining the second optical action of the optical device 1.
  • the optical device 1 can transmit light.
  • the optical device 1 since the second substrate 20 is the light incident side substrate, the optical device 1 transmits the light incident from the second substrate 20 and emits it from the first substrate 10.
  • the light incident on the optical device 1 receives an optical action from the optical device 1 when passing through the light control layer 30.
  • the optical action of the optical device 1 changes due to a change in the refractive index of the liquid crystal layer 32 of the light control layer 30. For this reason, the light incident on the optical device 1 is subjected to different optical actions depending on the refractive index of the liquid crystal layer 32.
  • the optical device 1 is in the first mode when the refractive index difference between the uneven layer 31 and the liquid crystal layer 32 in the light control layer 30 occurs, and with respect to incident light. Provides the first optical action.
  • the first mode is set when the voltage is not applied to the first electrode 12 and the second electrode 22 (voltage non-application state).
  • the liquid crystal material of the liquid crystal layer 32 is a positive type having an extraordinary refractive index of 1.7 and an ordinary refractive index of 1.5. Moreover, the refractive index of the uneven
  • incident light for example, sunlight
  • incident light that is incident on the optical device 1 from an oblique direction
  • the traveling direction is bent in a direction in which the light is totally reflected and bounced off by the upper side surface) of the unit, and is emitted from the optical device 1 to the outside.
  • the optical device 1 is in the second mode when voltage is applied to the first electrode 12 and the second electrode 22 (voltage application state), and with respect to incident light. Provides a second optical action.
  • the alignment state of the liquid crystal molecules 32 a of the liquid crystal layer 32 is changed, and the liquid crystal molecules 32 a are aligned vertically to the first substrate 10 and the second substrate 20.
  • the refractive index of the liquid crystal layer 32 is changed from 1.7 to 1.5, the refractive index difference between the concave-convex layer 31 and the liquid crystal layer 32 is eliminated.
  • incident light incident on the optical device 1 from an oblique direction travels linearly without being refracted and reflected at the interface between the uneven layer 31 and the liquid crystal layer 32. Then, the light is emitted from the optical device 1 to the outside.
  • the optical device 1 is an active light control device that can change the optical action by controlling the refractive index matching between the uneven layer 31 and the liquid crystal layer 32 by an electric field. That is, by controlling the voltage applied to the first electrode 12 and the second electrode 22, the optical device 1 can be switched between the first mode (FIG. 5A) and the second mode (FIG. 5B).
  • the region surrounded by the first fixed region 100a and the second fixed region 100b can control the traveling direction of incident light incident on the optical device 1 by controlling the voltages of the first electrode 12 and the second electrode 22. It is an active area (light distribution control area).
  • FIGS. 6A and 6B are diagrams showing a usage example when the optical device 1 according to Embodiment 1 is installed in the window 91.
  • FIG. FIG. 6A shows a case where the optical device 1 is in the first mode (FIG. 5A)
  • FIG. 6B shows a case where the optical device 1 is in the second mode (FIG. 5B).
  • the optical device 1 can be realized as a window with a light distribution function by being installed in a window 91 of a building 90.
  • the optical device 1 is bonded to the window 91 through an adhesive layer, for example.
  • the optical device 1 is installed in the window 91 in a posture (that is, a standing posture) such that the main surfaces of the first substrate 10 and the second substrate 20 are parallel to the vertical direction (Z-axis direction).
  • the optical device 1 is arranged such that the second substrate 20 is on the outdoor side and the first substrate 10 is on the indoor side. That is, in FIGS. 6A and 6B, the optical device 1 is disposed such that the second substrate 20 is on the light incident side and the first substrate 10 is on the light emitting side.
  • FIG. 6A when the optical device 1 is in the first mode, a refractive index difference between the concave-convex layer 31 and the liquid crystal layer 32 occurs. Therefore, in this case, the sunlight incident on the optical device 1 from an oblique direction is totally reflected at the interface between the concavo-convex layer 31 and the liquid crystal layer 32 as shown in FIG. The light is bent and emitted from the optical device 1 to the outside. Thereby, as shown to FIG. 6A, sunlight is irradiated to the indoor ceiling of the building 90.
  • FIG. 7 is a process cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the optical device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 7 illustrates a case where the double-sided feeding type optical device shown in FIG. 4 is manufactured.
  • the adhesive member 40 containing a laser light absorbing material is formed on the translucent first substrate 10 on which the first electrode 12 is formed on the first base material 11.
  • FIG. 7A while pulling out a roll-shaped first substrate 10 on which a rubbing-treated alignment film and a laser light absorbing member 60 (not shown) are formed, An adhesive member material 40 ⁇ / b> X containing a laser light absorbing material is applied to each of both end portions in the width direction of the first substrate 10 in a line shape along the drawing direction of the first substrate 10. Thereafter, as shown in FIG. 7B, the adhesive member 40 is bonded onto the first substrate 10 by curing the adhesive member material 40X.
  • the first substrate 10 for example, a sheet-like transparent substrate in which an ITO film (first electrode 12) having a thickness of 100 nm is formed on a transparent substrate (first base material 11) made of PET resin is used. it can.
  • the adhesive member material 40X applied to the first substrate 10 may contain a spacer.
  • the second substrate 20 on which the second electrode 22 and the concavo-convex layer 31 are formed on the second base material 21 is overlaid on the first substrate 10 via a liquid crystal material.
  • a liquid crystal material is dropped on the first substrate 10 to form a roll-shaped second substrate 20 in which an uneven layer 31 (not shown) is formed in advance as shown in FIG.
  • the (uneven substrate) is superimposed on the first substrate 10 so that the uneven layer 31 faces the first substrate 10, and the first substrate 10 and the second substrate 20 are laminated by the laminating roller 400. Thereafter, the laminated first substrate 10 and second substrate 20 are cut into a rectangular shape by cutting them at a predetermined length.
  • a transparent substrate can be used.
  • the uneven layer 31 has a plurality of trapezoidal cross-sectional protrusions each having a height of 10 ⁇ m on the second electrode 22 of the second substrate 20 made of acrylic resin (refractive index 1.5) at equal intervals with a gap of 2 ⁇ m. It is manufactured by forming in a stripe shape.
  • the liquid crystal material has rod-like liquid crystal molecules whose dielectric constant is large in the major axis direction and small in the direction perpendicular to the major axis (for example, the ordinary light refractive index is 1.5 and the extraordinary light refractive index is 1.7).
  • a positive type can be used.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed by irradiating the first base material 11 and the second base material 21 by irradiating the first output (P1) laser beam.
  • the first substrate 10 and the second substrate are formed by the laser head 100 as shown in FIG.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are formed by the laser head 100 as shown in FIG.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed in a line by laser welding.
  • substrate 20 is fixed to the line shape along the width direction.
  • a laser beam having a beam diameter of about several millimeters (for example, 1 mm) is irradiated from above the first substrate 10 to form a laser beam formed on the first substrate 10.
  • Laser light is absorbed by the absorbing member 60 and the laser light absorbing member 60 generates heat.
  • FIG. 8B a part of the first base material 11 is melted, and the melted first base material 11 is filled in the concave portions of the concave-convex layer 31 of the light control layer 30.
  • the first fixed region 100a is formed. That is, in the first fixing region 100a, the first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed by laser welding.
  • the constituent members (the first electrode 12, the second electrode 22, the uneven layer 31, etc.) around the region irradiated with the laser light are It melts together with the base material 11 and the second base material 21. Therefore, the functions of the first electrode 12, the second electrode 22, and the uneven layer 31 are lost around the first fixed region 100a.
  • the first fixed region 100a it is preferable to irradiate the laser beam in a state where the first substrate 10 and the second substrate 20 are pressurized. Thereby, the 1st substrate 11 and the 2nd substrate 21 can be laser-welded, and the 1st substrate 10 and the 2nd substrate 20 can be fixed easily.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed via the adhesive member 40 by irradiating the adhesive member 40 with laser light at a second output (P2) smaller than the first output (P1).
  • P2 a second output
  • the laser beam having a beam diameter of about several millimeters (for example, 1 mm) is applied to the adhesive member 40 between the first substrate 10 and the second substrate 20, adhesion is achieved. Since the member 40 includes a laser light absorbing material, the laser light is absorbed by the adhesive member 40 and the adhesive member 40 generates heat and melts. As a result, as shown in FIG. 9B, the first substrate 10 and the second substrate 20 are bonded and fixed by the adhesive member 40. In this way, the second fixed region 100b is formed. That is, the first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed via the adhesive member 40 in the second fixing region 100b.
  • the irradiation of the laser beam when the adhesive member 40 is melted to form the second fixing region 100b forms the first fixing region 100a by laser welding the first base material 11 and the second base material 21.
  • the second output (P2) is smaller than the first output (P1) of the laser beam. That is, P2 ⁇ P1.
  • the output (power) of the laser beam when forming the second fixed region 100b is adjusted to such a size that the first base material 11 and the second base material 21 are not laser-welded.
  • corrugated layer 31 is not lost in the periphery of the 2nd fixed area
  • the first electrode 12 and the second electrode 22 are not broken by being melted and not broken.
  • the second terminal portion 22 a is formed by exposing a region outside the adhesive member 40 of the second electrode 22. Specifically, as shown in FIG. 7F, the entire circumference of the outer peripheral end of the first substrate 10 is cut. Thereby, since the 1st board
  • the sealing member 50 is formed by applying and hardening the sealing member material around the first substrate 10 and the second substrate 20 by the dispenser 300.
  • an optical device can be manufactured.
  • the first fixed region 100a and the second fixed region 100b are formed by irradiation with laser beams having different outputs, and the first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed.
  • the light distribution control region is formed by sealing the liquid crystal layer 32 with a region surrounded by the first fixed region 100a and the second fixed region 100b.
  • the liquid crystal layer is sealed by forming the sealing resin on the entire circumference (for example, four sides) of the outer peripheral end portions of the pair of opposed substrates.
  • the sealing resin needs to be applied and cured. There is a long tact time.
  • the sealing resin which consists of resin materials also has the subject that sealing performance is inferior.
  • terminal portions for supplying power to the electrodes in the light distribution control region at the ends of the pair of substrates.
  • the terminal portion is, for example, a portion drawn from the electrode in the light distribution control region to the outer peripheral end portion of the substrate. For this reason, when the entire circumference of the pair of substrates is fixed by laser welding, not only the substrates but also the electrodes are melted, and the electrodes are disconnected at the portions irradiated with the laser light. That is, it is difficult to form the terminal portion of the electrode in a region outside the region fixed by laser welding.
  • the inventors have found a technology that can manufacture an optical device in which a liquid crystal layer is sealed with high reliability in a short tact time even when a terminal portion is formed. Specifically, even when a pair of substrates are fixed using laser light and the liquid crystal layer is sealed, a technique for forming a terminal drawn from the electrode without cutting the electrode is found. It was.
  • the optical device 1 is disposed so as to face the first substrate 10 and the translucent first substrate 10 having the first base material 11 and the first electrode 12.
  • a light-transmitting second substrate 20 having two base materials 21 and a second electrode 22, and a light control layer 30 disposed between the first substrate 10 and the second substrate 20 and having an uneven layer 31 and a liquid crystal layer 32; Is provided.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed in the first fixed region 100a and the second fixed region 100b, and at least one of the first electrode 12 and the second electrode 22 exceeds the second fixed region 100b.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed by welding at least one of the first base material 11 and the second base material 21, and in the second fixing region 100b, The first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed via an adhesive member 40 containing a laser light absorbing material.
  • the optical device 1 in the first fixed region 100a, at least one of the first base material 11 and the second base material 21 is welded, whereby the first substrate 10 and the second substrate 20 are used. Is fixed. Thereby, the 1st board
  • the first substrate 11 and the second substrate 21 are not welded to fix the first substrate 10 and the second substrate 20, but an adhesive member including a laser light absorbing material.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed via 40. That is, in the second fixing region 100b, the adhesive member 40 is melted by the laser beam, and the first substrate 10 and the second substrate 20 are bonded and fixed by the adhesive member 40. Therefore, it is possible to easily form the terminal portion drawn from the first electrode 12 or the second electrode 22 to the end portion of the first base material 11 or the second base material 21 beyond the second fixed region 100b.
  • the first substrate 10 is obtained by the direct bonding by welding at least one of the first base material 11 and the second base material 21 and the indirect bonding by the adhesive member.
  • substrate 20 can be fixed and the liquid crystal layer 32 can be sealed.
  • the first base material 11 and the second base material 21 are made of a material that melts with laser light
  • the first fixed region 100a and the second fixed region 100b are This is a region of the outer peripheral end portions of the first base material 11 and the second base material 21.
  • each of the first substrate 10 and the second substrate 20 includes only the first fixed region 100a and the second fixed region 100b along the outer peripheral ends of the first base material 11 and the second base material 21. It is sealed by being fixed.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed by melting at least one of the first base material 11 and the second base material 21 by laser light and welding in the first fixing region 100a,
  • the adhesive member 40 is melted and fixed to each other by the laser beam.
  • region 100b can be formed only with a laser beam, while being able to shorten a tact time further, the whole circumference
  • the optical device 1 further includes a laser light absorbing member 60 for melting at least one of the first base material 11 and the second base material 21 in the first fixing region 100a.
  • the laser light absorbing member 60 can efficiently absorb the laser light and generate heat, so that at least one of the first base material 11 and the second base material 21 can be melted and laser welded efficiently. it can. Therefore, the liquid crystal layer 32 can be sealed with a shorter tact time and higher reliability.
  • the laser light absorbing member 60 is in a position overlapping the light control layer 30 before welding the first base material 11 or the second base material 21 in plan view. Is formed. In this case, the laser light absorbing member 60 is preferably formed on the surface of the first electrode 12.
  • the laser light absorbing member 60 can be easily formed.
  • the adhesive member 40 containing the laser light absorbing material is applied to the translucent first substrate 10 in which the first electrode 12 is formed on the first base material 11.
  • the second substrate 20 having the concavo-convex layer 31 and having the second electrode 22 formed on the second base material 21 is superimposed on the first substrate 10 with a liquid crystal material, and a first output laser beam is emitted.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed by irradiating and welding at least one of the first base material 11 and the second base material 21, and a second smaller than the first output with respect to the adhesive member 40.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are fixed via the adhesive member 40, and a region outside the adhesive member 40 in the first electrode 12 or the second electrode 22 is exposed.
  • the terminal portion is formed.
  • both the first fixed region 100a and the second fixed region 100b are formed by irradiating the laser beam, and the liquid crystal layer 32 can be sealed, while the first electrode 12 or the second electrode 22 is sealed.
  • the terminal portion can be formed. Therefore, it is possible to manufacture an optical device that can easily form the terminal portion of the first electrode 12 or the second electrode 22 while sealing the liquid crystal layer 32 with a short tact time and high reliability.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of an optical device 1B according to a modification of the first embodiment.
  • the laser light absorbing member 60 is formed in the optical device 1 in the first embodiment. However, in the optical device 1B in the present modification, the laser light absorbing member 60 is not formed as shown in FIG.
  • At least one of the first electrode 12 of the first substrate 10 and the second electrode 22 of the second substrate 20 functions as a laser light absorbing member. That is, in this modification, the laser light absorbing member 60 is not separately formed, but the first electrode 12 and the second electrode 22 formed to apply a voltage are used as the laser light absorbing member.
  • the material of the first electrode 12 and the second electrode 22 it is necessary to use a material that functions as an electrode and also functions as a laser light absorbing member. Specifically, in order to efficiently absorb the laser light, a conductive material having a high carrier density such as ITO, AZO, or IZO may be used as the material for the first electrode 12 and the second electrode 22.
  • a conductive material having a high carrier density such as ITO, AZO, or IZO may be used as the material for the first electrode 12 and the second electrode 22.
  • the first electrode 12 and the second electrode 22 are used to adjust the output of the laser light (for example, larger than that of the first embodiment). 1, at least one of the first base material 11 and the second base material 21 can be melted and laser-welded.
  • the same effect as in the first embodiment can be obtained. That is, it is possible to realize an optical device that can easily form the terminal portion of the first electrode 12 or the second electrode 22 while sealing the liquid crystal layer 32 with a short tact time and high reliability.
  • optical device 1B according to the present modification can be manufactured by the same method as in the first embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the optical device 2 according to the second embodiment.
  • the laser light absorbing member 60 is formed on the first substrate 10, but as shown in FIG. 11, in the optical device 2 in the present embodiment, the laser light absorbing member 61 is formed. Is formed at the bottom of the recess of the concavo-convex layer 31. Specifically, the laser light absorbing member 61 is a recess of the uneven layer 31 and is formed on the surface of the second electrode 22 of the second substrate 20. That is, the laser light absorbing member 61 is not formed between the convex portion of the uneven layer 31 and the second electrode 22. Therefore, the laser light absorbing member 61 is formed in a stripe shape.
  • the same effect as in the first embodiment can be obtained. That is, it is possible to realize an optical device that can easily form the terminal portion of the first electrode 12 or the second electrode 22 while sealing the liquid crystal layer 32 with a short tact time and high reliability.
  • the laser light absorbing member 61 is formed only at the bottom of the concave portion of the concave / convex layer 31.
  • the transmittance of light transmitted through the optical device 2 is reduced. Can be suppressed.
  • the optical device 2 according to the present embodiment can be manufactured by the same method as in the first embodiment.
  • the laser light absorbing member 61 may be formed in the recess of the uneven layer 31 after the uneven layer 31 is formed on the second substrate 20.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the optical device 3 according to the third embodiment.
  • the laser light absorbing member 60 is formed on the first substrate 10.
  • the spacers 62 are laser light absorbing members.
  • the spacer 62 is good to be comprised with the laser beam absorption material similar to the said laser beam absorption member 60, for example.
  • the spacers 62 are irregularly distributed in the light control layer 30 in order to maintain a constant gap between the first substrate 10 and the second substrate 20.
  • the spacers 62 may be arranged at a rate of 10 to 100 pieces / mm 2 , for example, and more preferably at a rate of 10 to 50 pieces / mm 2 .
  • the spacer 62 has a particle shape with a particle diameter of 5 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the portion of the concavo-convex layer 31 where the spacer 62 is disposed may be crushed and deformed by the spacer 62.
  • the same effect as in the first embodiment can be obtained. That is, it is possible to realize an optical device that can easily form the terminal portion of the first electrode 12 or the second electrode 22 while sealing the liquid crystal layer 32 with a short tact time and high reliability.
  • a spacer 62 that functions as a laser light absorbing member is disposed in the light control layer 30.
  • the laser light is absorbed by the spacer 62 and at least one of the first base material 11 and the second base material 21 is efficiently melted. And laser welding can be performed.
  • the first base material 11 and the second base material 21 can be laser-welded by absorbing the laser light by the spacer 62.
  • the gap between the first substrate 10 and the second substrate 20 is kept constant over a long period of time. Can be maintained.
  • the laser light absorbing member 60 is formed on the entire surface of the first substrate 10 or the second substrate 20 as in the first embodiment. In comparison, it is possible to suppress a decrease in the transmittance of light transmitted through the optical device 2.
  • the optical device 3 according to the present embodiment can be manufactured by the same method as in the first embodiment.
  • the optical device 3 having the spacer 62 is manufactured by mixing the spacer 62 in advance with the liquid crystal material and dispersing the spacer 62 in the second substrate 20 when the liquid crystal material is dropped onto the second substrate 20. Can do.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the optical device 4 according to the fourth embodiment.
  • the laser light absorbing member 60 is formed on the first substrate 10.
  • a light absorbing member 63 is included.
  • the laser light absorbing member 63 is dispersed inside the convex portion of the concave-convex layer 31.
  • the laser light absorbing member 63 is made of a laser light absorbing material similar to the laser light absorbing member 60, for example.
  • a part of 2nd base material 21 is fuse
  • the same effect as in the first embodiment can be obtained. That is, it is possible to realize an optical device that can easily form the terminal portion of the first electrode 12 or the second electrode 22 while sealing the liquid crystal layer 32 with a short tact time and high reliability.
  • the uneven layer 31 includes a laser light absorbing member 63.
  • the laser light is absorbed by the uneven layer 31 and the at least one of the first base material 11 and the second base material 21 is efficiently formed without separately forming the laser light absorbing member 60 as in the first embodiment. It can be melted and laser welded.
  • the laser light absorbing member 63 is dispersed in the uneven layer 31, the laser light absorbing member 60 is formed on the entire surface of the first substrate 10 or the second substrate 20 as in the first embodiment. Moreover, it can also suppress that the transmittance
  • the optical device 4 according to the present embodiment can be manufactured by the same method as in the first embodiment.
  • the uneven layer 31 may be formed by mixing the laser light absorbing member 63 with the material constituting the uneven layer 31.
  • FIG. 14 is a plan view of the optical device 5 according to the fifth embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the optical device 5 taken along the line XV-XV in FIG.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are further in a third fixed region compared to the optical device 1 in the first embodiment. It is fixed by 100c.
  • the third fixed region 100c is a region located inside the first fixed region 100a and the second fixed region 100b.
  • a plurality of third fixed regions 100c are formed at equal intervals in a region (active region) surrounded by the first fixed region 100a and the second fixed region 100b.
  • each of the plurality of third fixed regions 100c has a circular dot shape in plan view and is formed in a matrix shape.
  • the convex portion of the concavo-convex layer 31 is irradiated with laser light from the first substrate 10 side, whereby a part of the first base material 11 is melted, and this melted first
  • the base material 11 is joined to the first substrate 10 by entering the concave portion of the concave-convex layer 31.
  • the laser light absorbing member 60 is formed, the first base material 11 can be efficiently melted.
  • the third fixed region 100c can be formed by spot-irradiating the optical device 5 with laser light.
  • the first electrode 12 or the second electrode 22 is made of a conductive material having a high carrier density such as ITO, AZO, or IZO, so that the first electrode 12 or the second electrode 22 absorbs the laser light.
  • the first substrate 10 and the uneven layer 31 can be melted and bonded efficiently.
  • each third fixing region 100c in plan view is 0.2 mm 2 or more 1 mm 2 or less. That is, in the third fixing region 100c, the area of the portion where the convex portion and the first substrate 10 of the uneven layer 31 is in contact is 0.2 mm 2 or more 1 mm 2 or less.
  • the third fixed region 100c of about ⁇ 1 mm could be formed by spot-irradiating laser light having a beam diameter of ⁇ 1.6 mm with a power of 40 W.
  • the first substrate 11 is melted so that the protrusions of the uneven layer 31 are bonded to the first substrate 10.
  • the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. Even if it is the case, the convex part of the uneven
  • the uneven layer 31 in the third fixed region 100 c is illustrated as not deformed, but the projecting portion of the uneven layer 31 may be deformed by laser light irradiation.
  • the portion of the light control layer 30 in the third fixed region 100c has lost the function of distributing light, and the light transmitted through this portion (third fixed region 100c) is scattered and clouded. It can be seen or seen in a state where the transmittance is lower than the other parts.
  • the same effect as in the first embodiment can be obtained. That is, it is possible to realize an optical device that can easily form the terminal portion of the first electrode 12 or the second electrode 22 while sealing the liquid crystal layer 32 with a short tact time and high reliability.
  • the third fixed region 100c in which at least a part of the protrusions of the uneven layer 31 is bonded to the first substrate 10 is formed by irradiating laser light. .
  • the first substrate 10 and the concavo-convex layer 31 can be joined without a gap between the concavo-convex layer 10 and the concavo-convex layer 31.
  • the gap between the first substrate 10 and the second substrate 20 can be maintained at a constant interval over a long period of time. That is, when the first substrate 10 and the second substrate 20 are in the form of a film, if there is a gap between the first substrate 10 and the uneven layer 31, the first substrate 10 and In some cases, the second substrate 20 or the like thermally expands or contracts, causing the optical device to swell and deform. In this case, the gap between the first substrate 10 and the second substrate 20 becomes non-uniform, and it may not be possible to maintain the desired light distribution performance as the entire optical device.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 and the like are thermally expanded and contracted by partially bonding the first substrate 10 and the uneven layer 31 as in the present embodiment. Since it becomes difficult to deform
  • the liquid crystal in the liquid crystal layer 32 moves vertically downward when the optical device is placed upright as shown in FIGS. 6A and 6B. It can also be suppressed. Thereby, it can suppress that the desired light distribution performance of an optical device cannot be obtained by the nonuniformity of the liquid crystal in the liquid crystal layer 32, etc.
  • the optical device 5 according to the present embodiment can be manufactured by the same method as in the first embodiment.
  • the third fixed region 100c can be formed by irradiating a desired position with laser light after the optical device 1 is manufactured.
  • this embodiment can be applied not only to the first embodiment but also to other embodiments. Furthermore, the present embodiment can also be applied to an optical device in which the first fixed region 100a and the second fixed region 100b are not formed.
  • FIG. 17 is a plan view of the optical device 6 according to the sixth embodiment.
  • 18 is a cross-sectional view of the optical device 6 taken along line XVIII-XVIII in FIG.
  • the optical device 6 according to the present embodiment is the same as the optical device 1 according to the first embodiment, as compared with the optical device 1 according to the fifth embodiment.
  • the substrate 10 and the second substrate 20 are further fixed by the third fixing region 100d.
  • the third fixed region 100d is a region located inside the first fixed region 100a and the second fixed region 100b.
  • a plurality of third fixed regions 100d are formed in a region (active region) surrounded by the first fixed region 100a and the second fixed region 100b.
  • each of the plurality of third fixed regions 100d has a rectangular dot shape in a plan view and is arranged in a matrix.
  • region 100d is not restricted to a rectangle, A circle etc. may be sufficient.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are not directly fixed as in the fifth embodiment, but are bonded as shown in FIG. It is fixed via the layer 70. That is, in the third fixing region 100d, the first substrate 10 and the second substrate are formed by the adhesive layer 70 (second adhesive member) made of an adhesive, like the adhesive member 40 (first adhesive member) in the second fixed region 100b. 20 is fixed.
  • the adhesive layer 70 is disposed between the first substrate 10 and the second substrate 20 so as to be sandwiched between the first substrate 10 and the second substrate 20. Specifically, the adhesive layer 70 is disposed between the laser light absorbing member 60 formed on the first substrate 10 and the uneven layer 31 formed on the second substrate 20.
  • the adhesive layer 70 contains a laser light absorbing material that absorbs laser light, like the adhesive member 40.
  • the adhesive layer 70 is made of a transparent resin material containing a laser light absorbing material.
  • the laser light absorbing material of the adhesive layer 70 a material that changes to transparent by laser light irradiation may be used. That is, the laser light absorbing material contained in the adhesive layer 70 is preferably a material that changes colorless when irradiated with laser light.
  • the adhesive layer 70 thus configured melts when irradiated with laser light. That is, when the adhesive layer 70 is irradiated with laser light, the laser light is absorbed by the laser light absorbing material included in the adhesive layer 70, so that the adhesive layer 70 is melted by the absorption heat of the laser light. As a result, the first substrate 10 and the second substrate 20 are bonded by the melted adhesive layer 70. Further, since the laser light absorbing material contained in the adhesive layer 70 changes to transparent when irradiated with laser light, the adhesive layer 70 becomes transparent when irradiated with laser light.
  • granular spacers for maintaining the gap between the first substrate 10 and the second substrate 20 at a constant interval may be dispersed in the adhesive layer 70.
  • granular spacers such as resin beads, glass beads, or silica particles can be used.
  • the same effect as in the first embodiment can be obtained. That is, it is possible to realize an optical device that can easily form the terminal portion of the first electrode 12 or the second electrode 22 while sealing the liquid crystal layer 32 with a short tact time and high reliability.
  • the optical device 6 has an adhesive layer 70 that bonds the first substrate 10 and the second substrate 20 in the region inside the first fixed region 100a and the second fixed region 100b. ing.
  • the contact bonding layer 70 contains the laser beam absorber which changes to transparency by irradiation of a laser beam.
  • the concavo-convex layer 31 can be joined by the adhesive layer 70.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are less likely to be deformed due to thermal expansion and contraction, so that the entire gap between the first substrate 10 and the second substrate 20 can be kept uniform over a long period of time. . Therefore, the desired light distribution performance in the optical device can be maintained for a long time.
  • the laser light absorbing material contained in the adhesive layer 70 changes to transparent when irradiated with laser light. Therefore, even if the adhesive layer 70 is formed in the active region of the optical device 6, the adhesive layer 70 can be made inconspicuous.
  • the optical device 6 according to the present embodiment can be manufactured by the same method as in the first embodiment.
  • the third fixing region 100d by the adhesive layer 70 may be formed simultaneously with the second fixing region 100b by the adhesive member 40.
  • this embodiment can be applied not only to the first embodiment but also to other embodiments.
  • the present embodiment when the present embodiment is applied to the fifth embodiment having the third fixed region 100c, the third fixed region 100c in the fifth embodiment is used as the third fixed region, and the third fixed region in the present embodiment. 100d may be formed as the fourth fixed region.
  • the present embodiment can also be applied to an optical device in which the first fixed region 100a and the second fixed region 100b are not formed.
  • FIG. 19 is a plan view of the optical device 7 according to the seventh embodiment.
  • the optical device 7 has a configuration in which a plurality of light distribution control regions are provided by the first fixed region 100a with respect to the double-side feeding type optical device 1A shown in FIG. It has become.
  • the first fixed region 100a divides not only the outer peripheral ends of the first substrate 10 and the second substrate 20 but also the light distribution control region into a plurality of portions. A plurality are formed so as to straddle the light distribution control region.
  • two first fixing regions 100a are added to the optical device 1A shown in FIG.
  • region is divided
  • the first fixed region 100a can be formed by melting at least one of the first base material 11 and the second base material 21 by irradiating the laser beam. During the formation, the first electrode 12 and the second electrode 22 irradiated with the laser light are dissolved and destroyed, and the first fixed region 100a no longer functions as an electrode.
  • the first light distribution control region 7A, the second light distribution control region 7B, and the third light distribution control region 7C are separated from each other by the first fixed region 100a.
  • the light distribution can be controlled independently of each other.
  • the first light distribution control region 7A, the second light distribution control region 7B, and the third light distribution control region 7C are arbitrarily set to any one of the light distribution state (FIG. 5A) and the transparent state (FIG. 5B).
  • the first light distribution control region 7A can be in a light distribution state
  • the second light distribution control region 7B can be in a transparent state
  • the third light distribution control region 7C can be in a light distribution state.
  • the same effect as in the first embodiment can be obtained. That is, it is possible to realize an optical device that can easily form the terminal portion of the first electrode 12 or the second electrode 22 while sealing the liquid crystal layer 32 with a short tact time and high reliability.
  • the light distribution control region is divided into a plurality of portions by the first fixed region 100a.
  • the optical device 7 according to the present embodiment can be manufactured by the same method as in the first embodiment.
  • the first fixed region 100a may be formed according to the number of necessary light distribution control regions.
  • this embodiment can be applied not only to the first embodiment but also to other embodiments.
  • optical device and the method for manufacturing the optical device according to the present invention have been described based on the embodiment and the modification.
  • the present invention is not limited to the embodiment and the modification.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are laminated using a roll-shaped roll substrate and then cut into a predetermined size.
  • the optical device may be manufactured by superimposing the planar first substrate 10 on which the uneven layer 31 is formed and the planar second substrate 20.
  • one planar optical device may be cleaved and divided into a plurality of optical devices to be cut into a predetermined size.
  • the liquid crystal of the liquid crystal layer 32 can be divided into a plurality of optical devices without leaking.
  • the resin substrate was used as the 1st base material 11 and the 2nd base material 21, from glass materials, such as soda glass, an alkali free glass, or a high refractive index glass. It is also possible to use a glass substrate.
  • each of the plurality of convex portions constituting the concavo-convex layer 31 has a long shape, but is not limited thereto.
  • the convex portions may be arranged so as to be scattered in a matrix or the like. That is, you may arrange
  • each of the plurality of convex portions constituting the uneven layer 31 has the same shape.
  • the present invention is not limited to this, and for example, has a different shape in the plane. May be.
  • the inclination angles of the side surfaces of the plurality of convex portions may be different between the upper half and the lower half in the Z-axis direction of the optical device.
  • the height of the plurality of convex portions constituting the concave-convex layer 31 is constant, but is not limited thereto.
  • the heights of the plurality of convex portions may be different at random. By doing in this way, it can suppress that the light which permeate
  • by randomly varying the height of the plurality of convex portions minute diffracted light and scattered light at the concave / convex interface are averaged by wavelength, and coloring of emitted light is suppressed.
  • the liquid crystal material of the liquid crystal layer 32 is not limited to the above material, and twisted nematic liquid crystal (TN liquid crystal) may be used.
  • the liquid crystal layer 32 may include a liquid crystal 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).
  • a polymer dispersed liquid crystal PDLC: Polymer Dispersed Liquid Crystal
  • PNLC Polymer Network Liquid Crystal
  • the liquid crystal layer 32 uses positive liquid crystal, but may use negative 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 indoor side surface of the window 91, but may be attached to the outdoor side surface of the window 91.
  • the optical device is preferably attached to the indoor side surface of the window 91.
  • the optical device may be used as the window of the building 90 itself.
  • the optical device is not limited to being installed on a building window, and may be installed on a car window, for example.
  • First substrate 11
  • First base material 12
  • Light control layer 31
  • Concavity and convexity layer 32
  • Liquid crystal layer 40
  • Adhesive member 50
  • Sealing member 60, 61, 63 Laser light absorption member 62
  • Spacer (laser light absorption member) 70
  • Adhesive layer 100a First fixing region 100b Second fixing region 100c, 100d Third fixing region

Abstract

光学デバイス(1)は、第一基材(11)及び第一電極(12)を有する第一基板(10)と、第二基材(21)及び第二電極(22)を有する第二基板(20)と、第一基板(10)及び第二基板(20)の間に配置され、凹凸層(31)及び液晶層(32)を有する光制御層(30)とを備える。第一基板(10)と第二基板(20)とは、第一固定領域(100a)及び第二固定領域(100b)において固定されており、第一電極(12)及び第二電極(22)の少なくとも一方は、第二固定領域(100b)を超えて第一基材(11)又は第二基材(21)の端部に引き出された端子部を有する。第一基板(10)と第二基板(20)とは、第一固定領域(100a)では第一基材(11)及び第二基材(21)の少なくとも一方が溶着することで固定され、第二固定領域(100b)ではレーザ光吸収材を含有する接着部材(40)を介して固定される。

Description

光学デバイス及び光学デバイスの製造方法
 本発明は、光学デバイス及び光学デバイスの製造方法に関する。
 入射する光の配光を制御することができる光学デバイスが提案されている。このような光学デバイスは、建物又は車等の窓に用いられる。例えば、光学デバイスを建物の窓に設置することで、室外から入射する太陽光等の外光の進行方向を変更して当該外光を室内の天井に向けて導入することができる。
 この種の光学デバイスとして、特許文献1には、一対の透明基板と、一対の透明基板の内側に配置された一対の透明電極と、一対の透明基板の一方の上方に形成されたプリズム層と、プリズム層と接する液晶層とを備える液晶光学素子が開示されている。特許文献1に開示された液晶光学素子では、一対の透明電極に印加する電圧を変化させることで液晶層の屈折率を変化させて、プリズム層と液晶層との界面を通過する光の屈折角を変化させている。これにより、光学デバイスに入射する光の進行方向を変化させることができる。
特開2012-173534号公報
 しかしながら、従来の光学デバイスでは、高い信頼性で液晶層を封止することが難しいという課題がある。特に、液晶層から液晶材料が漏れた場合、一対の基板同士の接着力が低下する。
 本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、高い信頼性で液晶層を封止することができる光学デバイス及び光学デバイスの製造方法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、第一基材及び第一電極を有する透光性の第一基板と、前記第一基板に対向して配置され、第二基材及び第二電極を有する透光性の第二基板と、前記第一基板及び前記第二基板の間に配置され、凹凸層及び液晶層を有する光制御層とを備え、前記第一基板と前記第二基板とは、第一固定領域及び第二固定領域において固定されており、前記第一電極及び前記第二電極の少なくも一方は、前記第二固定領域を超えて前記第一基材又は前記第二基材の端部に引き出された端子部を有し、前記第一固定領域において、前記第一基板と前記第二基板とは、前記第一基材及び前記第二基材の少なくとも一方が溶着することで固定され、前記第二固定領域において、前記第一基板と前記第二基板とは、レーザ光吸収材を含有する接着部材を介して固定される。
 また、本発明に係る光学デバイスの製造方法の一態様は、第一基材に第一電極が形成された透光性の第一基板に、レーザ光吸収材を含有する接着部材を形成し、第二基材に第二電極及び凹凸層が形成された透光性の第二基板を、液晶材料を介して前記第一基板に重ね合わせ、第一出力のレーザ光を照射して前記第一基材及び前記第二基材の少なくとも一方を溶着させることで前記第一基板と前記第二基板とを固定し、前記接着部材に対して前記第一出力よりも小さい第二出力でレーザ光を照射することで前記第一基板と前記第二基板とを前記接着部材を介して固定し、前記第一電極又は第二電極における前記接着部材よりも外側の領域を露出させることで端子部を形成する。
 本発明によれば、高い信頼性で液晶層を封止することができる。
図1は、実施の形態1に係る光学デバイスの平面図である。 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、図1のIII-III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4は、実施の形態1に係る光学デバイスの他の給電構造を示す平面図である。 図5Aは、実施の形態1に係る光学デバイスの第一光学作用を説明するための図である。 図5Bは、実施の形態1に係る光学デバイスの第二光学作用を説明するための図である。 図6Aは、実施の形態1に係る光学デバイスを窓に設置したときに、光学デバイスが第1モードである場合の作用を説明するための図である。 図6Bは、実施の形態1に係る光学デバイスを窓に設置したときに、光学デバイスが第2モードである場合の作用を説明するための図である。 図7は、実施の形態1に係る光学デバイスの製造方法を説明するための工程断面図である。 図8は、実施の形態1に係る光学デバイスの製造方法における第一固定領域を形成するときの工程を説明するための図である。 図9は、実施の形態1に係る光学デバイスの製造方法における第二固定領域を形成するときの工程を説明するための図である。 図10は、実施の形態1の変形例に係る光学デバイスの断面図である。 図11は、実施の形態2に係る光学デバイスの断面図である。 図12は、実施の形態3に係る光学デバイスの断面図である。 図13は、実施の形態4に係る光学デバイスの断面図である。 図14は、実施の形態5に係る光学デバイスの平面図である。 図15は、図14のXV-XV線における実施の形態5に係る光学デバイスの断面図である。 図16は、実施の形態5の変形例に係る光学デバイスの断面図である。 図17は、実施の形態6に係る光学デバイスの平面図である。 図18は、図17のXVIII-XVIII線における実施の形態6に係る光学デバイスの断面図である。 図19は、実施の形態7に係る光学デバイスの平面図である。
 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、「平面視」とは、第一基板10又は第二基板20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)
 まず、実施の形態1に係る光学デバイス1の構成について、図1~図3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の平面図である。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。図3は、図1のIII-III線における同光学デバイス1の断面図である。
 光学デバイス1は、入射する光を透過するように構成されており、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制御素子である。
 図1~図3に示すように、光学デバイス1は、透光性の第一基板10と、第一基板10に対向して配置された透光性の第二基板20と、第一基板10及び第二基板20の間に配置された光制御層30と、接着部材40と、封止部材50とを備える。本実施の形態において、光学デバイス1は、さらに、レーザ光吸収部材60を備える。
 図1~図3に示すように、第一基板10と第二基板20とは、第一固定領域100a及び第二固定領域100bにおいて固定されている。本実施の形態では、第一固定領域100a及び第二固定領域100bは、光学デバイス1の外周端部の領域である。
 具体的には、図1に示すように、第一固定領域100aは、平面視形状が矩形状である光学デバイス1の4辺のうちの3辺の各々に沿って形成されたライン状の領域である。また、第二固定領域100bは、光学デバイス1の4辺のうちの1辺に沿って形成されたライン状の領域である。つまり、第一基板10と第二基板20とは、3本の第一固定領域100aと1本の第二固定領域100bとで構成される矩形枠状の固定領域において互いに固定されている。
 ただし、第一固定領域100aと第二固定領域100bとにおいては、異なる態様で第一基板10及び第二基板20が固定されている。
 具体的には、第一固定領域100aにおいては、図2及び図3に示すように、第一基板10と第二基板20とは、シール樹脂等の接着剤を用いることなく固定されている。本実施の形態では、第一基板10と第二基板20とは、第一基板10の第一基材11が溶着することで固定されている。例えば、第一固定領域100aでは、第一基板10側からレーザ光を照射することで第一基材11の一部が溶融し、この溶融した第一基材11が、第二基板20に形成された光制御層30の凹凸層31の凹部に入り込むことで、第一基板10と第二基板20とが固着される。つまり、第一基板10と第二基板20とはレーザ溶着によって固定されている。
 このとき、本実施の形態では、レーザ光吸収部材60が形成されているので、第一基材11を効率良く溶融させることができる。すなわち、レーザ光を照射する前の光学デバイス1の第一固定領域100aにおいてはレーザ光吸収部材60が存在するので、レーザ光を照射したときにレーザ光吸収部材60によってレーザ光が吸収される。これにより、レーザ光吸収部材60及びその周辺部材が集中的に発熱するので、第一基材11を部分的に効率良く溶融させることができる。この結果、第一基板10及び第二基板20を短時間で固着させることができる。
 なお、本実施の形態では、第一固定領域100aにおいては、第一基材11のみを溶融させて第一基板10と第二基板20とを固着したが、第二基材21のみを溶融させて第一基板10と第二基板20とを固着してもよい。この場合、第二基板20側からレーザ光を照射するとよい。
 あるいは、第一基材11及び第二基材21の両方を溶融させて第一基材11と第二基材21とが溶着することで第一基板10と第二基板20とを固定してもよい。この場合、第一固定領域100aでは、第一基板10側又は第二基板20側からレーザ光を照射することで第一基材11と第二基材21とがレーザ溶着によって直接接触して接合される。つまり、第一基材11及び第二基材21にレーザ光を照射して第一基材11及び第二基材21の一部を溶融して互いに接合させることで、第一基板10と第二基板20とを直接接触させて固定してもよい。
 一方、第二固定領域100bにおいては、図2に示すように、第一基板10と第二基板20とは、直接接触して固定されるのではなく、レーザ光吸収材を含有する接着部材40を介して固定されている。
 具体的には、第一基板10と第二基板20との間に接着部材40が配置された状態で接着部材40にレーザ光を照射することで、接着部材40に含有されたレーザ光吸収材でレーザ光を吸収して接着部材40を溶融させる。これにより、溶融させた接着部材40によって第一基板10と第二基板20とを接着させている。本実施の形態では、第一基板10に形成されたレーザ光吸収部材60と第二基板20とが接着部材40によって接着されている。
 以下、光学デバイス1を構成する各構成部材について、さらに詳細に説明する。
 [第一基板、第二基板]
 図2及び図3に示すように、第一基板10は、第一基材11及び第一電極12を有する。具体的には、第一基板10は、第一基材11の一方の面に第一電極12が形成された構成である。
 また、第二基板20は、第二基材21及び第二電極22を有する。具体的には、第二基板20は、第二基材21の一方の面に第二電極22が形成された構成である。
 第一基板10と第二基板20とは、所定の間隔をあけて互いに対向して配置されている。つまり、第一基板10及び第二基板20は、互いに一方が他方に対向して配置された対向基板である。
 第一基材11及び第二基材21は、透光性を有する透光性基板である。具体的には、第一基材11及び第二基材21としては、透明基板を用いることができる。
 第一基材11及び第二基材21は、レーザ光で溶着する材料で構成されており、例えば、樹脂材料からなる樹脂基板である。樹脂基板の樹脂材料としては、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)、ポリスチレン(PS)、ポリビニルアルコール(PVA)、トリアセチルセルロース(TAC)、アクリル(PMMA)又はエポキシ等の樹脂材料が挙げられる。
 第一基材11及び第二基材21は、シート状のリジッド基板に限るものではなく、可撓性を有するフィルム状のフレキシブル基板であってもよい。リジッド基板の材料としては、例えば、PC又はPMMA等が挙げられ、また、フレキシブル基板としては、PET、PEN、PS、PVA、TAC等が挙げられる。なお、第一基材11と第二基材21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。
 なお、第一基材11及び第二基材21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。本実施の形態において、第一基材11及び第二基材21は、PETからなる平面視が矩形状のPET基板である。PET基板は、レーザ光によって容易に溶融させることができる。
 第一電極12は、第一基材11と光制御層30との間に配置されている。具体的には、第一電極12は、第一基材11の光制御層30側の面に形成されている。第一電極12は、べた電極であり、第一基材11のほぼ全面に薄膜状に形成されているが、第一固定領域100aには形成されていない。
 図1に示すように、第一電極12は、第一端子部12aを有する。第一端子部12aは、第二固定領域100bを超えて第一基材11の端部に向かって引き出された引き出し電極(取り出し電極)ある。本実施の形態において、第一端子部12aは、第一電極12のうち第一基材11の外周端部に位置する部分である。つまり、第一端子部12aは、第一電極12の光制御層30に対向する部分(配光制御領域)から第二固定領域100bを超えて第一基材11の外周端部にまで引き出されている。第一端子部12aは、第一電極12に供給するための電圧が印加される給電部であり、ワイヤ等又はリード線等によって外部電源と電気的に接続される。
 一方、第二電極22は、光制御層30と第二基材21との間に配置されている。具体的には、第二電極22は、第二基材21の光制御層30側の面に形成されている。第二電極22は、べた電極であり、第二基材21のほぼ全面に薄膜状に形成されているが、第一固定領域100aには形成されていない。
 図1及び図2に示すように、第二電極22は、第二端子部22aを有する。第二端子部22aも、第二固定領域100bを超えて第二基材21の端部に向かって引き出された引き出し電極(取り出し電極)ある。本実施の形態において、第二端子部22aは、第二電極22のうち第二基材21の外周端部に位置する部分である。つまり、第二端子部22aは、第二電極22の光制御層30に対向する部分(配光制御領域)から第二固定領域100bを超えて第二基材21の外周端部にまで引き出されている。第二端子部22aは、第二電極22に供給するための電圧が印加される給電部であり、ワイヤ等又はリード線等によって外部電源と電気的に接続される。
 なお、第一電極12の第一端子部12aは、第一基材11に形成されるのではなく、第二基材21に形成されていてもよい。この場合、第一端子部12aは、第二電極22(第二端子部22a)と同層、かつ、第二電極22(第二端子部22a)と分離して形成されており、第一電極12と電気的に接続されている。
 同様に、第二電極22の第二端子部22aは、第二基材21に形成されるのではなく、第一基材11に形成されていてもよい。この場合、第二端子部22aは、第一電極12(第一端子部12a)と同層、かつ、第一電極12(第一端子部12a)と分離して形成されており、第二電極22と電気的に接続されている。
 また、図1に示すように、本実施の形態では、第一端子部12a及び第二端子部22aは、平面視が矩形状の光学デバイス1(例えば第一基材11)の同じ辺の外周端部に形成されているが、これに限るものではない。例えば、図4に示される光学デバイス1Aのように、第一端子部12a及び第二端子部22aは、第一基材11(又は第二基材21)の対向する辺の各々の外周端部に形成されていてもよい。つまり、図1の光学デバイス1のように片側給電タイプであってもよいし、図4の光学デバイス1Aのように両側給電タイプであってもよい。
 図2及び図3に示すように、第一電極12及び第二電極22は、電気的に対となっており、光制御層30に電界を与えることができるように構成されている。第一電極12及び第二電極22に印加する電圧を変化することで光制御層30を制御することができる。具体的には、第一電極12及び第二電極22の少なくとも一方に印加する電圧を変化することで光制御層30の液晶層32に含まれる液晶分子32aの配向状態を変化させることができる。これにより、液晶層32の屈折率を変化させることができる。
 また、第一電極12と第二電極22とは、電気的だけではなく配置的にも対になっており、第一基材11及び第二基材21の間において、互いに対向するように配置されている。具体的には、第一電極12及び第二電極22は、光制御層30を挟むように配置されている。
 第一電極12及び第二電極22は、光透過性を有し、入射した光を透過する。第一電極12及び第二電極22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)、ZnO(Zinc Oxide)、ZnOにGaをドープしたGZO、ZnOにAlをドープしたAZO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、第一電極12及び第二電極22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。
 なお、第一基板10及び第二基板20の表面には、光制御層30の液晶層32の液晶分子を配向するために配向膜が形成されていてもよい。配向膜は、例えば、第一基板10の第一電極12の光制御層30側の表面に形成される。配向膜は、ラビング処理又は光処理等によって配向処理を施したものであってもよいし、配向処理が不要なSiO膜からなる無機配向膜であってもよい。また、配向膜を凹凸層31側に形成する場合、凹凸層が劣化したり凹凸層を傷つけたりすることがないように、配向膜は、光処理による光配向膜又はスパッタ等のドライコートで形成する無機配向膜であるとよい。
 [光制御層]
 光制御層30は、透光性を有しており、入射した光を透過させる。また、光制御層30は、入射した光を配光することができる配光層として機能する。つまり、光制御層30は、光制御層30を通過する際の光の進行方向を変更することができる。
 図2及び図3に示すように、光制御層30は、凹凸層31及び液晶層32を有する。凹凸層31と液晶層32とは接している。
 凹凸層31は、マイクロオーダサイズ又はナノオーダサイズの複数の凸部を有する凹凸構造体である。各凸部の高さは、例えば100nm~100μmであるが、これに限るものではない。また、隣り合う凸部の間隔は、例えば0~100μmである。つまり、隣り合う2つの凸部は、接触することなく所定の間隔をあけて配置されていてもよいし、接触して配置されていてもよい。なお、隣り合う凸部の間隔は、0~100μmに限定されるものではない。
 凹凸層31の複数の凸部の各々は、一対の側面を有する。本実施の形態において、各凸部の断面形状は、第二基板20から第一基板10に向かう方向(厚み方向)に沿って先細りのテーパ形状である。したがって、各凸部の一対の側面の各々は、厚み方向に対して所定の傾斜角で傾斜する傾斜面であり、一対の側面の間隔(凸部の幅)は、第二基板20から第一基板10に向かって漸次小さくなっている。
 凹凸層31の各凸部の側面は、凸部と液晶層32との界面となっている。第二基板20側から凹凸層31に入射した光は、凸部の側面(凸部と液晶層32との界面)において、凹凸層31と液晶層32との屈折率差に応じて反射及び屈折したり反射及び屈折せずにそのまま透過したりする。
 本実施の形態において、凹凸層31を構成する複数の凸部は、ストライプ状に形成されている。具体的には、各凸部は、断面形状が台形でX軸方向に延在する長尺状の略四角柱形状であり、Z軸方向に沿って等間隔に配列されている。各凸部は、同じ形状であるが、これに限るものではない。
 なお、凹凸層31は、複数の凸部がベース部に設けられた構成であって、隣り合う凸部が根元部分で互いに連結されているが、これに限るものではなく、複数の凸部は互いに分離して形成されていてもよい。
 凹凸層31(凸部)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。凹凸層31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。本実施の形態において、凹凸層31(凸部)は、屈折率が1.5のアクリル樹脂によって構成されている。
 液晶層32は、液晶分子を含む液晶材料によって構成されている。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を用いることができる。液晶層32の液晶分子は、複屈折性を有する。本実施の形態では、凹凸層31の屈折率が1.5であるので、液晶層32には、常光屈折率(no)が1.5で、異常光屈折率(ne)が1.7であるポジ型の液晶材料を用いている。
 液晶層32は、電界が与えられることによって可視光領域での屈折率が調整可能な屈折率調整層として機能する。具体的には、液晶層32は、電界応答性を有する液晶分子を有する液晶によって構成されているので、液晶層32に電界が与えられることで液晶分子の配向状態が変化して液晶層32の屈折率が変化する。
 本実施の形態において、光制御層30(液晶層32)には、第一電極12及び第二電極22に電圧が印加されることによって電界が与えられる。したがって、第一電極12及び第二電極22に印加する電圧を制御することによって光制御層30(液晶層32)に与えられる電界が変化し、これにより、液晶層32の液晶分子の配向状態が変化して液晶層32の屈折率が変化する。つまり、液晶層32は、第一電極12及び第二電極22に電圧が印加されることで屈折率が変化する。
 なお、光制御層30(液晶層32)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。交流電力及び直流電力は、第一端子部12a及び第二端子部22aによって第一電極12及び第二電極22に供給される。
 このように構成される光制御層30は、第一基板10及び第二基板20の各々が第一基材11及び第二基材21の外周端部に沿って第一固定領域100a及び第二固定領域100bのみで固定されることで封止されている。具体的には、光制御層30の液晶層32が第一固定領域100a及び第二固定領域100bで囲まれるようにして第一基板10及び第二基板20の間に封止されている。
 [接着部材]
 接着部材40は、レーザ光を吸収するレーザ光吸収材を含有する。例えば、接着部材40は、レーザ光吸収材を含有する樹脂材料によって構成されている。レーザ光吸収材は、例えば、ファイバーレーザ(1070nm)、Nd:YAGレーザ(1064nm)、又は、半導体レーザ(808nm、840nm、940nm)等の赤外線のレーザ光を吸収できる材料によって構成されているとよい。レーザ光吸収材は、例えば、シアニン化合物、フタロシアニン化合物、ジチオール金属錯体、ナフトキノン化合物、ジインモニウム化合物、又は、アゾ化合物等の有機材料からなる。
 このように構成される接着部材40は、レーザ光が照射されることによって溶融する。つまり、接着部材40にレーザ光が照射されると、接着部材40に含まれるレーザ光吸収材にレーザ光が吸収されるので、そのレーザ光の吸収熱によって接着部材40が溶融する。
 図2に示すように、接着部材40は、第一基板10と第二基板20とに挟持されるように第一基板10と第二基板20との間に配置されている。具体的には、接着部材40は、第一基板10の第一電極12と第二基板20の第二電極22とに接触しており、第一電極12及び第二電極22に接着している。
 また、接着部材40は、図1に示される第二固定領域100bに対応する位置に設けられている。つまり、接着部材40は、矩形状の第一基板10(第二基板20)の1辺の外周端部に沿って、当該一辺の一方端から他方端にわたってライン状に形成されている。
 第二固定領域100bとなる位置に形成された接着部材40は、レーザ光が照射されることでレーザ光吸収材がレーザ光を吸収して発熱する。この熱によって接着部材40が溶融し、第一基板10と第二基板20とが接着部材40によって接着される。このように、接着部材40は、第一基板10と第二基板20とを接着する接着材として機能する。
 なお、接着部材40には、第一基板10と第二基板20とのギャップを一定の間隔に維持するための粒状のスペーサが分散されていてもよい。スペーサとしては、樹脂ビーズ、ガラスビーズ又はシリカ粒子等の粒状スペーサ等を用いることができる。
 [封止部材]
 封止部材50は、接着剤等のシール樹脂であり、第一基板10及び第二基板20の端部に沿って、第一基板10及び第二基板20を囲むように第一基板10及び第二基板20の全周に形成される。具体的には、封止部材50は、断面視において、第一基板10のはみ出し部の表面から第二基板20の端縁を覆うように形成されている。
 封止部材50は、第一固定領域100a及び第二固定領域100bよりも外側の領域に形成されている。液晶層32は、第一固定領域100a及び第二固定領域100bにおいて第一基板10と第二基板20とが固定されることで封止されているが、さらに封止部材50を形成することによって液晶層32の封止性能を補強することができる。つまり、封止部材50は補強用シール部材であり、封止部材50を形成することで液晶層32を二重に封止することができる。また、封止部材50で二重に封止することで、外部から光制御層30内に水分等が侵入することを一層抑制することもできる。このように封止部材50を形成することで、封止性能が向上し、信頼性を向上させることができる。
 [レーザ光吸収部材]
 レーザ光吸収部材60は、レーザ光を吸収するレーザ光吸収材によって構成されている。レーザ光吸収部材60は、例えば、ファイバーレーザ(1070nm)、Nd:YAGレーザ(1064nm)、又は、半導体レーザ(808nm、840nm、940nm)等の赤外線のレーザ光を吸収できる材料によって構成されているとよい。レーザ光吸収部材60の材料としては、例えば、シアニン化合物、フタロシアニン化合物、ジチオール金属錯体、ナフトキノン化合物、ジインモニウム化合物、又は、アゾ化合物等の有機材料を用いることができる。なお、レーザ光吸収部材60の材料は、有機材料に限るものではなく、無機材料であってもよい。この場合、レーザ光を効率良く吸収するために、ITOやAZO、IZO等のキャリア密度の高い無機材料を用いるとよい。
 レーザ光吸収部材60は、第一固定領域100aにおいて、第一基板10の第一基材11及び第二基板20の第二基材21の少なくとも一方を溶融させるために用いられる。本実施の形態において、レーザ光吸収部材60は、レーザ光を吸収することで第一基材11を溶融させるために用いられるが、第二基材21を溶融させるために用いられてもよいし、第一基材11と第二基材21とを溶着により直接固定するために用いられてもよい。レーザ光吸収部材60は、第一基材11又は第二基材21がレーザ光によって溶融する前において、少なくとも第一固定領域100aとなる位置に形成されている。
 本実施の形態において、レーザ光吸収部材60は、第一基材11又は第二基材21がレーザ光によって溶融する前には、平面視において、光制御層30と重なる位置に形成されている。具体的には、レーザ光吸収部材60は、第一基材11又は第二基材21がレーザ光によって溶融する前には、第一基板10の第一電極12の表面に形成されている。例えば、レーザ光吸収部材60は、第一基板10の第一電極12の表面全面に膜状に形成される。
 このように、第一基材11及び第二基材21をレーザ光で溶融させる領域(第一固定領域100aとなる位置)にレーザ光吸収部材60を形成しておくことで、レーザ光の照射によってレーザ光吸収部材60にレーザ光を吸収させることができる。これにより、レーザ光吸収部材60で熱が発生してレーザ光吸収部材60周辺の第一基材11(及び/又は第二基材21)を集中的に発熱させて溶融させることができる。この結果、第一基材11(及び/又は第二基材21)を部分的に溶融させて第一基材11(及び/又は第二基材21)を溶融させて第一基板10と第二基板20とを固定させることができる。
 なお、本実施の形態において、レーザ光吸収部材60は、第一基板10に形成したが、第二基板20に形成してもよいし、第一基板10及び第二基板20の両方に形成してもよい。第二基板20の第二基材21を溶融させる場合は、レーザ光吸収部材60は、少なくとも第二基板20に形成するとよい。
 [光学デバイスの光学作用]
 次に、実施の形態1に係る光学デバイス1の光学作用について、図5A及び図5Bを用いて説明する。図5Aは、実施の形態1に係る光学デバイス1の第一光学作用を説明するための図であり、図5Bは、同光学デバイス1の第二光学作用を説明するための図である。
 光学デバイス1は、光を透過させることができる。本実施の形態では、第二基板20を光入射側の基板としているので、光学デバイス1は、第二基板20から入射した光を透過して第一基板10から出射させる。
 光学デバイス1に入射した光は、光制御層30を透過する際に光学デバイス1から光学作用を受ける。光学デバイス1は、光制御層30の液晶層32の屈折率の変化によって光学作用が変化する。このため、光学デバイス1に入射した光は、液晶層32の屈折率に応じて異なる光学作用を受けることになる。
 具体的には、図5Aに示すように、光学デバイス1は、光制御層30における凹凸層31と液晶層32との屈折率差が生じる場合には第一モードとなり、入射した光に対して第一光学作用を与える。本実施の形態では、第一電極12及び第二電極22に電圧が印加されていない状態(電圧無印加状態)の場合に第一モードとなるように設定されている。
 また、本実施の形態において、液晶層32の液晶材料は、異常光屈折率が1.7で、常光屈折率が1.5のポジ型である。また、凹凸層31の屈折率は1.5である。したがって、第一電極12及び第二電極22に電圧が印加されていない状態(第一モード)では、液晶層32の液晶分子32aは、第一基板10及び第二基板20に対して水平に配向する水平配向のままで配向状態が変化せず、液晶層32の屈折率は、1.7である。この場合、凹凸層31と液晶層32との間には屈折率差が生じる。
 したがって、図5Aに示すように、第一モードでは、光学デバイス1に対して斜め方向から入射する入射光(例えば太陽光)は、凹凸層31と液晶層32との界面(凹凸層31の凸部の上側の側面)で全反射して跳ね返る方向に進行方向が曲げられて光学デバイス1から外部に出射する。
 一方、図5Bに示すように、光学デバイス1は、第一電極12及び第二電極22に電圧が印加されている状態(電圧印加状態)の場合に第二モードとなり、入射した光に対して第二光学作用を与える。第二モードでは、液晶層32の液晶分子32aの配向状態が変化して、液晶分子32aは、第一基板10及び第二基板20に対して垂直に配向する垂直配向となる。この場合、液晶層32の屈折率は、1.7から1.5になるので、凹凸層31と液晶層32との間の屈折率差がなくなる。
 したがって、図5Bに示すように、第二モードでは、光学デバイス1に対して斜め方向から入射する入射光は、凹凸層31と液晶層32との界面で屈折及び反射することなく直線的に進行して光学デバイス1から外部に出射する。
 このように、光学デバイス1は、凹凸層31と液晶層32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制御デバイスである。つまり、第一電極12及び第二電極22に印加する電圧を制御することによって、光学デバイス1を第一モード(図5A)と第二モード(図5B)とに切り替えることができる。
 なお、第一固定領域100a及び第二固定領域100bで囲まれた領域は、第一電極12及び第二電極22の電圧を制御することで光学デバイス1に入射する入射光の進行方向を制御できるアクティブ領域(配光制御領域)である。
 [光学デバイスの使用例]
 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5A及び図5Bを参照しながら、図6A及び図6Bを用いて説明する。図6A及び図6Bは、実施の形態1に係る光学デバイス1を窓91に設置したときの使用例を示す図である。図6Aは、同光学デバイス1が第一モード(図5A)である場合を示しており、図6Bは、同光学デバイス1が第二モード(図5B)である場合を示している。
 図6A及び図6Bに示すように、光学デバイス1は、建物90の窓91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、粘着層を介して窓91に貼り合わされる。この場合、光学デバイス1は、第一基板10及び第二基板20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91に設置される。
 また、図6A及び図6Bでは光学デバイス1の詳細な構造が図示されていないが、光学デバイス1は、第二基板20が室外側で第一基板10が室内側となるように配置されている。つまり、図6A及び図6Bにおいて、光学デバイス1は、第二基板20が光入射側で、第一基板10が光出射側となるように配置されている。
 図6Aに示すように、光学デバイス1が第一モードの場合、凹凸層31と液晶層32との間の屈折率差が生じる。したがって、この場合、光学デバイス1に対して斜め方向から入射する太陽光については、図5Aに示すように、凹凸層31と液晶層32との界面で全反射して、跳ね返る方向に進行方向が曲げられて光学デバイス1から外部に出射する。これにより、図6Aに示すように、太陽光は、建物90の室内の天井に照射される。
 一方、図6Bに示すように、光学デバイス1が第二モードの場合、凹凸層31と液晶層32との間には屈折率差が生じない。したがって、この場合、光学デバイス1に対して斜め方向から入射する太陽光については、図5Aに示すように、凹凸層31と液晶層32との界面では屈折及び反射されずに進行方向が変わることなく光学デバイス1から外部に出射する。これにより、図6Bに示すように、太陽光は、建物90の室内の床面に照射される。
 [光学デバイスの製造方法]
 次に、実施の形態1に係る光学デバイス1の製造方法について、図7を用いて説明する。図7は、実施の形態1に係る光学デバイス1の製造方法を説明するための工程断面図である。なお、図7では、図4に示される両側給電タイプの光学デバイスを製造する場合について説明する。
 まず、第一基材11に第一電極12が形成された透光性の第一基板10に、レーザ光吸収材を含有する接着部材40を形成する。
 具体的には、図7(a)に示すように、ラビング処理済みの配向膜及びレーザ光吸収部材60(不図示)が形成されたロール状の第一基板10を引き出しながら、ディスペンサ200によって、第一基板10の幅方向の両端部の各々にレーザ光吸収材を含有する接着部材材料40Xを第一基板10の引き出し方向に沿ってライン状に塗布する。その後、図7(b)に示すように、接着部材材料40Xを硬化させることで第一基板10の上に接着部材40を接着させる。
 なお、第一基板10としては、例えば、PET樹脂からなる透明基板(第一基材11)に膜厚100nmのITO膜(第一電極12)が形成されたシート状の透明基板を用いることができる。また、第一基板10に塗布する接着部材材料40Xには、スペーサが含有されていてもよい。
 次に、第二基材21に第二電極22及び凹凸層31が形成された第二基板20を、液晶材料を介して第一基板10に重ね合わせる。
 具体的には、第一基板10の上に液晶材料を滴下して、図7(c)に示すように、予め凹凸層31(不図示)を形成しておいたロール状の第二基板20(凹凸基板)を、凹凸層31が第一基板10に向くようにして第一基板10に重ね合わせて、ラミネートローラ400によって第一基板10と第二基板20とをラミネートする。その後、ラミネートした第一基板10及び第二基板20を所定の長さで切断して矩形状にする。
 なお、第二基板20としては、例えば、第一基板10と同様に、PET樹脂からなる透明基板(第二基材21)に膜厚100nmのITO膜(第二電極22)が形成されたシート状の透明基板を用いることができる。また、凹凸層31は、第二基板20の第二電極22上にアクリル樹脂(屈折率1.5)によって各々の高さが10μmの断面台形状の複数の凸部を隙間2μmで等間隔にストライプ状に形成することで作製されている。液晶材料としては、誘電率が長軸方向には大きく長軸に垂直な方向には小さい棒状の液晶分子(例えば、常光屈折率が1.5で、異常光屈折率が1.7)を有するポジ型のもの用いることができる。
 次に、第一出力(P1)のレーザ光を照射して第一基材11と第二基材21と溶着させることで第一基板10と第二基板20とを固定する。
 具体的には、矩形状に切断した第一基板10及び第二基板20の積層体を反転させた後、図7(d)に示すように、レーザヘッド100によって第一基板10及び第二基板20の幅方向(ロールから引き出される方向と直交する方向)に沿って所定の出力でレーザ光を第一基板10及び第二基板20にライン状に照射することで、第一基板10と第二基板20とをレーザ溶着によってライン状に固定する。これにより、第一基板10及び第二基板20の幅方向の端部が幅方向に沿ったライン状に固定される。
 この場合、図8(a)に示すように、例えばビーム径が数mm程度(例えば1mm)のレーザ光を第一基板10の上方から照射することで、第一基板10に形成されたレーザ光吸収部材60にレーザ光が吸収されてレーザ光吸収部材60が発熱する。これにより、図8(b)に示すように、第一基材11の一部が溶融して、溶融した第一基材11が光制御層30の凹凸層31の凹部に充填される。これにより、第一基材11と凹凸層31とが固着して、第一基板10と第二基板20とが固定される。このようにして第一固定領域100aが形成される。つまり、第一固定領域100aでは、レーザ溶着によって第一基板10及び第二基板20が固定されている。
 なお、第一基材11が溶融して凹凸層31に接合する際、レーザ光が照射された領域周辺の構成部材(第一電極12、第二電極22、凹凸層31等)は、第一基材11及び第二基材21とともに溶融する。したがって、第一固定領域100aの周辺では、第一電極12、第二電極22及び凹凸層31の機能が失われる。
 また、第一固定領域100aを形成する際は、第一基板10及び第二基板20を加圧した状態でレーザ光を照射するとよい。これにより、第一基材11と第二基材21とをレーザ溶着して第一基板10と第二基板20とを容易に固定することができる。
 次に、接着部材40に対して第一出力(P1)よりも小さい第二出力(P2)でレーザ光を照射することで第一基板10と第二基板20とを接着部材40を介して固定する。具体的には、図7(e)に示すように、レーザヘッド100によって接着部材40に沿って所定の出力でレーザ光を接着部材40に照射することで接着部材40を溶融させて第一基板10と第二基板20とを接着部材40により固定する。
 この場合、図9(a)に示すように、第一基板10と第二基板20との間の接着部材40に対してビーム径が数mm程度(例えば1mm)のレーザ光を照射すると、接着部材40にはレーザ光吸収材が含まれているので、接着部材40にレーザ光が吸収されて接着部材40が発熱して溶融する。これにより、図9(b)に示すように、第一基板10及び第二基板20が接着部材40によって接着固定される。このようにして第二固定領域100bが形成される。つまり、第二固定領域100bでは、接着部材40を介して第一基板10及び第二基板20が固定されている。
 このとき、接着部材40を溶融させて第二固定領域100bを形成するときのレーザ光の照射は、第一基材11及び第二基材21をレーザ溶着させて第一固定領域100aを形成するときのレーザ光の第一出力(P1)よりも小さい第二出力(P2)で行われる。つまり、P2<P1となっている。このため、第二固定領域100bを形成する際には、第一基材11及び第二基材21がレーザ溶着されない。言い換えると、第二固定領域100bを形成するときのレーザ光の出力(パワー)は、第一基材11及び第二基材21がレーザ溶着されない程度の大きさに調整している。このため、第二固定領域100bの周辺では、第一電極12、第二電極22及び凹凸層31の機能は失われない。つまり、第一電極12及び第二電極22は溶融されて破壊されずに断線することがない。
 なお、第二固定領域100bを形成する際も、第一基板10及び第二基板20を加圧した状態でレーザ光を照射するとよい。これにより、第一基板10と第二基板20とを接着部材40により容易に接着することができる。
 次に、第二電極22のうち接着部材40よりも外側の領域を露出させることで第二端子部22aを形成する。具体的には、図7(f)に示すように、第一基板10の外周端部の全周を切断する。これにより、第二固定領域100b(接着部材40が形成されている領域)よりも外側の領域に位置する第一基板10が部分的に切断されるので、第二基板20の第二電極22の端部を露出させることができる。本実施の形態では、2つの第二固定領域100bの各々について第二電極22が露出しており、そのうちの一方が第二端子部22aとなる。
 その後、ディスペンサ300によって第一基板10及び第二基板20の周囲に封止部材材料を塗布して硬化させることで封止部材50を形成する。
 以上のようにして、光学デバイスを作製することができる。このように、本実施の形態における光学デバイスでは、異なる出力のレーザ光の照射によって第一固定領域100a及び第二固定領域100bを形成して第一基板10及び第二基板20を固定している。そして、第一固定領域100a及び第二固定領域100bで囲まれる領域によって液晶層32を封止することで配光制御領域を形成している。
 [作用効果等]
 次に、本実施の形態に係る光学デバイス1の作用効果について、本発明を得るに至った経緯も含めて説明する。
 従来の光学デバイスでは、対向する一対の基板の外周端部の全周(例えば4辺)にシール樹脂を形成することによって液晶層を封止していたが、シール樹脂は塗布して硬化させる必要があるのでタクトタイムが長い。また、樹脂材料からなるシール樹脂は、封止性能が劣るという課題もある。
 そこで、レーザ光を照射することで一対の基板の全周をレーザ溶着して直接接合させることで液晶層を封止することが検討されている。これにより、高い信頼性で液晶層が封止された光学デバイスを短いタクトタイムで製造することが可能となる。
 しかしながら、一対の基板の端部には、配光制御領域の電極に給電するための端子部(電極端子)を形成する必要がある。端子部は、例えば、配光制御領域内の電極から基板の外周端部に引き出された部分である。このため、一対の基板の全周をレーザ溶着によって固定すると、基板だけではなく電極も溶融してしまい、レーザ光を照射した部分で電極が断線する。つまり、レーザ溶着によって固定された領域よりも外側の領域では、電極の端子部を形成することが困難である。
 そこで、本願発明者らが鋭意検討した結果、端子部を形成した場合であっても高い信頼性で液晶層が封止された光学デバイスを短いタクトタイムで製造することができる技術を見出した。具体的には、レーザ光を用いて一対の基板を固定して液晶層を封止する場合であっても、電極を切断することなく電極から引き出された端子を形成することができる技術を見出した。
 本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。具体的には、本実施の形態に係る光学デバイス1は、第一基材11及び第一電極12を有する透光性の第一基板10と、第一基板10に対向して配置され、第二基材21及び第二電極22を有する透光性の第二基板20と、第一基板10及び第二基板20の間に配置され、凹凸層31及び液晶層32を有する光制御層30とを備える。第一基板10と第二基板20とは、第一固定領域100a及び第二固定領域100bにおいて固定されており、第一電極12及び第二電極22の少なくとも一方は、第二固定領域100bを超えて第一基材11又は第二基材21の端部に引き出された端子部を有する。そして、第一固定領域100aにおいて、第一基板10と第二基板20とは、第一基材11及び第二基材21の少なくとも一方が溶着することで固定され、第二固定領域100bにおいて、第一基板10と第二基板20とは、レーザ光吸収材を含有する接着部材40を介して固定されている。
 このように、本実施の形態に係る光学デバイス1は、第一固定領域100aでは、第一基材11及び第二基材21の少なくとも一方が溶着することで第一基板10及び第二基板20が固定されている。これにより、例えばレーザ光照射によるレーザ溶着等によって第一基板10及び第二基板20を固定することができる。
 一方、第二固定領域100bでは、第一基材11及び第二基材21を溶着して第一基板10及び第二基板20が固定されているのではなく、レーザ光吸収材を含む接着部材40を介して第一基板10及び第二基板20が固定されている。つまり、第二固定領域100bでは、レーザ光によって接着部材40を溶融させて第一基板10と第二基板20とを接着部材40によって接着固定させている。したがって、第一電極12又は第二電極22から第二固定領域100bを超えて第一基材11又は第二基材21の端部に引き出された端子部を容易に形成することができる。
 以上、本実施の形態に係る光学デバイス1によれば、第一基材11及び第二基材21の少なくとも一方の溶着による直接的な接合と接着部材による間接的な接合とによって第一基板10及び第二基板20を固定して液晶層32を封止することができる。これにより、短いタクトタイム及び高い信頼性で液晶層32を封止しつつ、第一電極12又は第二電極22の端子部を容易に形成することができる光学デバイスを実現することができる。
 また、本実施の形態に係る光学デバイス1では、第一基材11及び第二基材21は、レーザ光で溶融する材料で構成されており、第一固定領域100a及び第二固定領域100bは、第一基材11及び第二基材21の外周端部の領域である。そして、液晶層32は、第一基板10及び第二基板20の各々が第一基材11及び第二基材21の外周端部に沿って第一固定領域100a及び第二固定領域100bのみで固定されることで封止されている。
 これにより、第一基板10と第二基板20とは、第一固定領域100aでは第一基材11及び第二基材21の少なくとも一方がレーザ光によって溶融されてレーザ溶着することで固定され、第二固定領域100bではレーザ光によって接着部材40が溶融されて互いに固定される。このため、レーザ光のみで第一固定領域100a及び第二固定領域100bを形成することができるので、さらにタクトタイムを短くすることができるとともに、第一基板10と第二基板20の全周を強固に固定することができる。したがって、さらに短いタクトタイムでさらに高い信頼性で液晶層32を封止することができる。
 また、本実施の形態に係る光学デバイス1では、さらに、第一固定領域100aにおいて第一基材11及び第二基材21の少なくとも一方を溶融させるためのレーザ光吸収部材60を備えている。
 これにより、レーザ光吸収部材60によってレーザ光を効率的に吸収して発熱させることができるので、第一基材11及び第二基材21の少なくとも一方を溶融して効率良くレーザ溶着させることができる。したがって、より短いタクトタイムおよびより高い信頼性で液晶層32を封止することができる。
 また、本実施の形態に係る光学デバイス1では、平面視において、レーザ光吸収部材60は、第一基材11又は第二基材21を溶着する前には、光制御層30と重なる位置に形成されている。この場合、レーザ光吸収部材60は、第一電極12の表面に形成されているとよい。
 これにより、レーザ光吸収部材60を容易に形成することができる。
 また、本実施の形態における光学デバイス1の製造方法は、第一基材11に第一電極12が形成された透光性の第一基板10に、レーザ光吸収材を含有する接着部材40を形成し、凹凸層31を有し、第二基材21に第二電極22が形成された第二基板20を、液晶材料を介して第一基板10に重ね合わせ、第一出力のレーザ光を照射して第一基材11及び第二基材21の少なくとも一方を溶着させることで第一基板10と第二基板20とを固定し、接着部材40に対して第一出力よりも小さい第二出力でレーザ光を照射することで第一基板10と第二基板20とを接着部材40を介して固定し、第一電極12又は第二電極22における接着部材40よりも外側の領域を露出させることで端子部を形成する。
 これにより、第一固定領域100a及び第二固定領域100bの両方をレーザ光を照射することで形成して液晶層32を封止することを可能にしながらも、第一電極12又は第二電極22の端子部を形成することができる。したがって、短いタクトタイム及び高い信頼性で液晶層32を封止しつつ、第一電極12又は第二電極22の端子部を容易に形成することができる光学デバイスを製造することができる。
 また、本実施の形態における光学デバイス1の製造方法では、ロール状の第一基板10及び第二基板20を用いて所定の位置で切断しているので、任意のサイズの光学デバイスを製造することができる。
 (実施の形態1の変形例)
 次に、実施の形態1の変形例に係る光学デバイス1Bについて、図10を用いて説明する。図10は、実施の形態1の変形例に係る光学デバイス1Bの断面図である。
 上記実施の形態1における光学デバイス1では、レーザ光吸収部材60を形成していたが、図10に示すように、本変形例における光学デバイス1Bでは、レーザ光吸収部材60が形成されていない。
 本変形例における光学デバイス1Bでは、第一基板10の第一電極12及び第二基板20の第二電極22の少なくとも一方がレーザ光吸収部材として機能する。つまり、本変形例では、レーザ光吸収部材60を別途形成するのではなく、電圧を印加するために形成された第一電極12及び第二電極22をレーザ光吸収部材として用いている。
 したがって、第一電極12及び第二電極22の材料としては、電極として機能するとともにレーザ光吸収部材として機能する材料を用いる必要がある。具体的には、レーザ光を効率良く吸収するために、第一電極12及び第二電極22の材料としては、ITOやAZO、IZO等のキャリア密度の高い導電性材料を用いるとよい。
 なお、レーザ光吸収部材60を用いなくても、レーザ光の出力を調整する(例えば実施の形態1よりも大きくする)ことで、第一電極12及び第二電極22を利用して実施の形態1と同程度で第一基材11及び第二基材21の少なくとも一方を溶融してレーザ溶着させることができる。
 以上、本変形例に係る光学デバイス1Bによれば、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。すなわち、短いタクトタイム及び高い信頼性で液晶層32を封止しつつ、第一電極12又は第二電極22の端子部を容易に形成することができる光学デバイスを実現することができる。
 さらに、本変形例では、レーザ光吸収部材60を別途形成する必要がないので、さらにタクトタイムを短くすることができる。
 なお、本変形例に係る光学デバイス1Bは、上記実施の形態1と同様の方法で製造することができる。
 (実施の形態2)
 次に、実施の形態2に係る光学デバイス2について、図11を用いて説明する。図11は、実施の形態2に係る光学デバイス2の断面図である。
 上記実施の形態1における光学デバイス1では、レーザ光吸収部材60は第一基板10に形成されていたが、図11に示すように、本実施の形態における光学デバイス2では、レーザ光吸収部材61は、凹凸層31の凹部の底部に形成されている。具体的には、レーザ光吸収部材61は、凹凸層31の凹部であって、かつ、第二基板20の第二電極22の表面に形成されている。つまり、レーザ光吸収部材61は、凹凸層31の凸部と第二電極22との間には形成されていない。したがって、レーザ光吸収部材61は、ストライプ状に形成されている。
 このように、本実施の形態に係る光学デバイス2によれば、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。すなわち、短いタクトタイム及び高い信頼性で液晶層32を封止しつつ、第一電極12又は第二電極22の端子部を容易に形成することができる光学デバイスを実現することができる。
 さらに、本実施の形態では、レーザ光吸収部材61が、凹凸層31の凹部の底部のみに形成されている。
 これにより、実施の形態1のようにレーザ光吸収部材60を第一基板10又は第二基板20の全面に形成する場合と比べて、光学デバイス2を透過する光の透過率が低下することを抑制することができる。
 なお、本実施の形態に係る光学デバイス2は、上記実施の形態1と同様の方法で製造することができる。この場合、レーザ光吸収部材61は、例えば、第二基板20に凹凸層31を形成した後に凹凸層31の凹部内に形成すればよい。
 (実施の形態3)
 次に、実施の形態3に係る光学デバイス3について、図12を用いて説明する。図12は、実施の形態3に係る光学デバイス3の断面図である。
 上記実施の形態1における光学デバイス1では、レーザ光吸収部材60は第一基板10に形成されていたが、図12に示すように、本実施の形態における光学デバイス3では、光制御層30内に配置された複数の粒状のスペーサ62を有しており、このスペーサ62がレーザ光吸収部材となっている。このため、スペーサ62は、例えば、上記レーザ光吸収部材60と同様のレーザ光吸収材によって構成されているとよい。
 スペーサ62は、第一基板10と第二基板20とのギャップを一定の間隔に維持するために、光制御層30内に不規則に分散されて配置されている。スペーサ62は、例えば、10~100個/mmの割合で配置されているとよく、より好ましくは、10~50個/mmの割合で配置されているとよい。スペーサ62は、粒径が5μm~10μmの粒子状である。なお、図12に示すように、スペーサ62が配置された凹凸層31の部分については、スペーサ62によって押しつぶされて変形している場合がある。
 このように、本実施の形態に係る光学デバイス3によれば、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。すなわち、短いタクトタイム及び高い信頼性で液晶層32を封止しつつ、第一電極12又は第二電極22の端子部を容易に形成することができる光学デバイスを実現することができる。
 さらに、本実施の形態では、レーザ光吸収部材として機能するスペーサ62が光制御層30内に配置されている。これにより、上記実施の形態1のようにレーザ光吸収部材60を別途形成することなく、スペーサ62によってレーザ光を吸収して第一基材11及び第二基材21の少なくとも一方を効率良く溶融してレーザ溶着させることができる。
 なお、スペーサ62の粒径が5μm~10μmで、レーザ光のビーム径は数mm程度である場合、1ビーム径あたりのレーザ光には十数個のスペーサ62が存在する。これにより、スペーサ62によってレーザ光を吸収して第一基材11と第二基材21とをレーザ溶着させることができる。
 また、本実施の形態のように、第一基板10と第二基板20との間にスペーサ62を配置することで、第一基板10と第二基板20とのギャップを長期にわたって一定の間隔に維持することができる。
 また、スペーサ62が光制御層30内に分散して配置されているので、上記実施の形態1のようにレーザ光吸収部材60を第一基板10又は第二基板20の全面に形成する場合と比べて、光学デバイス2を透過する光の透過率が低下することを抑制することもできる。
 なお、本実施の形態に係る光学デバイス3は、上記実施の形態1と同様の方法で製造することができる。この場合、スペーサ62を液晶材料に予め混ぜておき、液晶材料を第二基板20に滴下する際にスペーサ62を第二基板20に分散させることで、スペーサ62を有する光学デバイス3を製造することができる。
 (実施の形態4)
 次に、実施の形態4に係る光学デバイス4について、図13を用いて説明する。図13は、実施の形態4に係る光学デバイス4の断面図である。
 上記実施の形態1における光学デバイス1では、第一基板10にレーザ光吸収部材60が形成されていたが、図13に示すように、本実施の形態における光学デバイス4では、凹凸層31にレーザ光吸収部材63が含まれている。
 具体的には、凹凸層31の凸部の内部にレーザ光吸収部材63が分散されている。レーザ光吸収部材63は、例えば、上記レーザ光吸収部材60と同様のレーザ光吸収材によって構成されている。
 また、本実施の形態では、第一固定領域100aにおいては第二基板20側からレーザ光を照射することで第二基材21の一部を溶融させて第一基板10と第二基板20とを固定しているが、実施の形態1と同様に、第一基板10側からレーザ光を照射することで第一基材11の一部を溶融させて第一基板10と第二基板20とを固定してもよい。
 このように、本実施の形態に係る光学デバイス4によれば、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。すなわち、短いタクトタイム及び高い信頼性で液晶層32を封止しつつ、第一電極12又は第二電極22の端子部を容易に形成することができる光学デバイスを実現することができる。
 さらに、本実施の形態では、凹凸層31にレーザ光吸収部材63が含まれている。これにより、上記実施の形態1のようにレーザ光吸収部材60を別途形成することなく、凹凸層31によってレーザ光を吸収して第一基材11及び第二基材21の少なくとも一方を効率良く溶融してレーザ溶着させることができる。
 しかも、レーザ光吸収部材63が凹凸層31に分散されているので、上記実施の形態1のようにレーザ光吸収部材60を第一基板10又は第二基板20の全面に形成する場合と比べて、光学デバイス2を透過する光の透過率が低下することを抑制することもできる。
 なお、本実施の形態に係る光学デバイス4は、上記実施の形態1と同様の方法で製造することができる。この場合、凹凸層31を構成する材料にレーザ光吸収部材63を混ぜておいて凹凸層31を形成すればよい。
 (実施の形態5)
 次に、実施の形態5に係る光学デバイス5について、図14及び図15を用いて説明する。図14は、実施の形態5に係る光学デバイス5の平面図である。図15は、図14のXV-XV線における同光学デバイス5の断面図である。
 図14及び図15に示すように、本実施の形態に係る光学デバイス5は、上記実施の形態1における光学デバイス1に対して、第一基板10と第二基板20とがさらに第三固定領域100cによって固定されている。第三固定領域100cは、第一固定領域100a及び第二固定領域100bよりも内側に位置する領域である。
 図14に示すように、本実施の形態では、第三固定領域100cは、第一固定領域100a及び第二固定領域100bで囲まれる領域(アクティブ領域)内において等間隔に複数形成されている。具体的には、複数の第三固定領域100cは、各々が平面視で円形のドット状であり、マトリクス状に形成されている。
 また、図15に示すように、第三固定領域100cにおいて、凹凸層31の凸部の少なくとも一部は、第一基板10に接合されている。具体的には、第三固定領域100cにおいて、凹凸層31の凸部は、第一基板10側からレーザ光を照射することで第一基材11の一部が溶融し、この溶融した第一基材11が凹凸層31の凹部に入り込むことで第一基板10に接合されている。このとき、レーザ光吸収部材60が形成されているので、第一基材11を効率良く溶融させることができる。
 第三固定領域100cは、光学デバイス5にレーザ光をスポット的に照射することで形成することができる。このように、第一基板10と凹凸層31との間に隙間が存在していても、光学デバイス5にレーザ光を照射することで、第一基板10と凹凸層31とを接合することができる。この場合、第一電極12又は第二電極22を、ITOやAZO、IZO等のキャリア密度の高い導電性材料で形成しておくことで、第一電極12又は第二電極22でレーザ光を吸収させて第一基板10及び凹凸層31を溶融させて効率良く接合させることができる。
 各第三固定領域100cの面積は、平面視において、0.2mm以上1mm以下である。つまり、第三固定領域100cにおいて、凹凸層31の凸部と第一基板10とが接している部分の面積は、0.2mm以上1mm以下である。例えば、40Wのパワーでφ1.6mmのビーム径のレーザ光をスポット的に照射することで、φ1mm程度の第三固定領域100cを形成することができた。
 なお、図15では、第一基材11が溶融することで凹凸層31の凸部が第一基板10に接合されているが、これに限るものではなく、図16に示すように、レーザ照射した場合であっても、第一基材11が溶融することなく凹凸層31の凸部が第一基板10に接合されていてもよい。この場合、第三固定領域100cにおいて、凹凸層31の凸部は、第一基板10に形成されたレーザ光吸収部材60を介して第一基板10に接合されている。
 また、図15及び図16では、第三固定領域100cにおける凹凸層31は変形していないように図示されているが、レーザ光の照射によって凹凸層31の凸部が変形する場合がある。この場合、第三固定領域100cにおける光制御層30の部分は、光を配光する機能が失われており、この部分(第三固定領域100c)を透過する光は、散乱して白濁して見えたり透過率が他の部分よりも低下した状態で見えたりする。
 このように、本実施の形態に係る光学デバイス5によれば、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。すなわち、短いタクトタイム及び高い信頼性で液晶層32を封止しつつ、第一電極12又は第二電極22の端子部を容易に形成することができる光学デバイスを実現することができる。
 さらに、本実施の形態に係る光学デバイス5では、レーザ光を照射することで、凹凸層31の凸部の少なくとも一部が第一基板10に接合された第三固定領域100cが形成されている。
 これにより、レーザ光を照射する前に第一基板10と凹凸層31との間に隙間が存在していても、レーザ光を照射することで、レーザ光を照射した部分においては、第一基板10と凹凸層31との間の隙間を無くして第一基板10と凹凸層31とを接合することができる。
 この結果、第一基板10と第二基板20との間のギャップを長期にわたって一定の間隔に維持することができる。すなわち、第一基板10及び第二基板20がフィルム状であるような場合、第一基板10と凹凸層31との間に隙間が存在すると、電圧印加等による熱の負荷によって第一基板10及び第二基板20等が熱膨張したり熱収縮したりして光学デバイスにうねり等が生じて変形する場合がある。この場合、第一基板10と第二基板20との間のギャップが不均一になり、光学デバイス全体として所望の配光性能を維持させることができなくなることがある。
 これに対して、本実施の形態のように、第一基板10と凹凸層31とを部分的に接合しておくことで、第一基板10及び第二基板20等が熱膨張及び熱収縮によって変形しにくくなるので、第一基板10と第二基板20との間のギャップ全体を長期にわたって均一に保つことができる。これにより、光学デバイスにおける所望の配光性能を長期間維持させることができる。
 しかも、第一基板10と凹凸層31とを接合することで、図6A及び図6Bに示すように光学デバイスを立設する姿勢で配置した場合に液晶層32内の液晶が鉛直下方に移動してしまうことを抑制することもできる。これにより、液晶層32内の液晶の不均一等によって光学デバイスの所望の配光性能が得られなくなることを抑制できる。
 なお、本実施の形態に係る光学デバイス5は、上記実施の形態1と同様の方法で製造することができる。この場合、第三固定領域100cは、光学デバイス1を作製した後に、所望の位置にレーザ光を照射することで形成することができる。
 また、本実施の形態は、実施の形態1だけではなく、他の実施の形態にも適用することができる。さらに、本実施の形態は、第一固定領域100a及び第二固定領域100bが形成されていない光学デバイスにも適用することができる。
 (実施の形態6)
 次に、実施の形態6に係る光学デバイス6について、図17及び図18を用いて説明する。図17は、実施の形態6に係る光学デバイス6の平面図である。図18は、図17のXVIII-XVIII線における同光学デバイス6の断面図である。
 図17及び図18に示すように、本実施の形態に係る光学デバイス6は、上記実施の形態5に係る光学デバイス5と同様に、上記実施の形態1における光学デバイス1に対して、第一基板10と第二基板20とがさらに第三固定領域100dによって固定されている。第三固定領域100dは、第一固定領域100a及び第二固定領域100bよりも内側に位置する領域である。
 図17に示すように、第三固定領域100dは、第一固定領域100a及び第二固定領域100bで囲まれる領域(アクティブ領域)内において複数形成されている。具体的には、複数の第三固定領域100dは、各々が平面視で矩形のドット状であり、マトリクス状に配置されている。なお、各第三固定領域100dの平面視形状は、矩形に限るものではなく、円形等であってもよい。
 本実施の形態では、第三固定領域100dにおいて、第一基板10と第二基板20とは、上記実施の形態5のように直接固定されているのではなく、図18に示すように、接着層70を介して固定されている。つまり、第三固定領域100dでは、第二固定領域100bにおける接着部材40(第一接着部材)と同様に、接着材による接着層70(第二接着部材)によって、第一基板10と第二基板20とが固定されている。
 接着層70は、第一基板10と第二基板20とに挟持されるように第一基板10と第二基板20との間に配置されている。具体的には、接着層70は、第一基板10に形成されたレーザ光吸収部材60と第二基板20に形成された凹凸層31との間に配置されている。
 接着層70は、接着部材40と同様に、レーザ光を吸収するレーザ光吸収材を含有する。例えば、接着層70は、レーザ光吸収材を含有する透明樹脂材料によって構成されている。接着層70のレーザ光吸収材としては、レーザ光の照射により透明に変化する材料を用いるとよい。つまり、接着層70に含有するレーザ光吸収材は、レーザ光が照射されることで無色に変化するものであるとよい。
 このように構成される接着層70は、レーザ光が照射されることによって溶融する。つまり、接着層70にレーザ光が照射されると、接着層70に含まれるレーザ光吸収材にレーザ光が吸収されるので、そのレーザ光の吸収熱によって接着層70が溶融する。これにより、溶融させた接着層70によって第一基板10と第二基板20とが接着する。また、接着層70に含有するレーザ光吸収材は、レーザ光の照射により透明に変化するので、レーザ光の照射によって接着層70は透明化する。
 なお、接着層70には、第一基板10と第二基板20とのギャップを一定の間隔に維持するための粒状のスペーサが分散されていてもよい。スペーサとしては、樹脂ビーズ、ガラスビーズ又はシリカ粒子等の粒状スペーサ等を用いることができる。
 このように、本実施の形態に係る光学デバイス6によれば、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。すなわち、短いタクトタイム及び高い信頼性で液晶層32を封止しつつ、第一電極12又は第二電極22の端子部を容易に形成することができる光学デバイスを実現することができる。
 さらに、本実施の形態に係る光学デバイス6では、第一固定領域100a及び第二固定領域100bよりも内側の領域において、第一基板10と第二基板20とを接着する接着層70を有している。そして、接着層70は、レーザ光の照射により透明に変化するレーザ光吸収材を含有する。
 これにより、レーザ光を照射する前に第一基板10と凹凸層31との間に隙間が存在していても、第一基板10と凹凸層31との間の隙間を無くして第一基板10と凹凸層31とを接着層70で接合することができる。
 これにより、第一基板10及び第二基板20等が熱膨張及び熱収縮によって変形しにくくなるので、第一基板10と第二基板20との間のギャップ全体を長期にわたって均一に保つことができる。したがって、光学デバイスにおける所望の配光性能を長期間維持させることができる。
 しかも、接着層70に含有するレーザ光吸収材は、レーザ光の照射により透明に変化する。これにより、光学デバイス6のアクティブ領域に接着層70を形成したとしても、接着層70を目立たなくすることができる。
 なお、本実施の形態に係る光学デバイス6は、上記実施の形態1と同様の方法で製造することができる。この場合、接着層70による第三固定領域100dは、接着部材40による第二固定領域100bと同時に形成するとよい。
 また、本実施の形態は、実施の形態1だけではなく、他の実施の形態にも適用することができる。この場合、第三固定領域100cを有する実施の形態5に本実施の形態を適用する場合、実施の形態5における第三固定領域100cを第三固定領域とし、本実施の形態における第三固定領域100dを第四固定領域として形成すればよい。さらに、本実施の形態は、第一固定領域100a及び第二固定領域100bが形成されていない光学デバイスにも適用することができる。
 (実施の形態7)
 次に、実施の形態7に係る光学デバイス7について、図19を用いて説明する。図19は、実施の形態7に係る光学デバイス7の平面図である。
 図19に示すように、本実施の形態に係る光学デバイス7は、図4に示される両側給電タイプの光学デバイス1Aに対して、第一固定領域100aによって配光制御領域が複数設けられた構成となっている。
 具体的には、本実施の形態における光学デバイス7では、第一固定領域100aが、第一基板10及び第二基板20の外周端部だけではなく、配光制御領域を複数に分割するように配光制御領域を跨ぐように複数形成されている。図19では、図4に示される光学デバイス1Aに対して、2本の第一固定領域100aが追加されている。これにより、本実施の形態では、配光制御領域が3つに分割され、光学デバイス7は、第一配光制御領域7A、第二配光制御領域7B及び第三配光制御領域7Cの3つの配光制御領域を有する。
 第一固定領域100aは、上記のとおり、レーザ光を照射することで第一基材11及び第二基材21の少なくとも一方を溶融することで形成することができるが、第一固定領域100aを形成する際、レーザ光が照射された第一電極12及び第二電極22は溶解して破壊され、第一固定領域100aには電極として機能するものが存在しなくなる。
 したがって、第一配光制御領域7A、第二配光制御領域7B及び第三配光制御領域7Cについては、第一固定領域100aによって互いの第一電極12及び第二電極22が分離されるので、互いに独立して配光を制御することができる。これにより、第一配光制御領域7A、第二配光制御領域7B及び第三配光制御領域7Cについては、配光状態(図5A)及び透明状態(図5B)のいずれかの状態に任意に設定することができる。例えば、第一配光制御領域7Aを配光状態とし、第二配光制御領域7Bを透明状態とし、第三配光制御領域7Cを配光状態にすることができる。
 このように、本実施の形態に係る光学デバイス7によれば、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。すなわち、短いタクトタイム及び高い信頼性で液晶層32を封止しつつ、第一電極12又は第二電極22の端子部を容易に形成することができる光学デバイスを実現することができる。
 さらに、本実施の形態に係る光学デバイス7では、第一固定領域100aによって配光制御領域が複数に分割されている。
 これにより、互いに独立して制御することができる複数の配光制御領域を容易に形成することができる。
 なお、本実施の形態に係る光学デバイス7は、上記実施の形態1と同様の方法で製造することができる。この場合、必要な配光制御領域の数に応じて第一固定領域100aを形成すればよい。
 また、本実施の形態は、実施の形態1だけではなく、他の実施の形態にも適用することができる。
 (その他変形例等)
 以上、本発明に係る光学デバイス及び光学デバイスの製造方法について、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、上記の各実施の形態及び各変形例において、第一基板10及び第二基板20は、ロール状のロール基板を用いてラミネートした後に所定のサイズに切断したが、これに限るものではない。具体的には、凹凸層31が形成された平面状の第一基板10と平面状の第二基板20とを重ね合わせて光学デバイスを製造してもよい。この場合、平面状の1つの光学デバイスを割断して複数の光学デバイスに分割することで所定のサイズに切り出してもよい。この際、第一固定領域100aを割断する位置に一対の割断線として形成しておくことで、液晶層32の液晶が漏れることなく、複数の光学デバイスに分割することができる。
 また、上記の各実施の形態及び各変形例において、第一基材11及び第二基材21として、樹脂基板を用いたが、ソーダガラス、無アルカリガラス又は高屈折率ガラス等のガラス材料からなるガラス基板を用いることも可能である。
 また、上記の各実施の形態及び各変形例において、凹凸層31を構成する複数の凸部の各々は、長尺状であったが、これに限るものではない。例えば、各凸部は、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、各凸部を、ドット状に点在するように配置してもよい。
 また、上記の各実施の形態及び各変形例において、凹凸層31を構成する複数の凸部の各々は、同じ形状としたが、これに限るものではなく、例えば、面内において異なる形状であってもよい。例えば、光学デバイスにおけるZ軸方向の上半分と下半分とで複数の凸部の側面の傾斜角を異ならせてもよい。
 また、上記の各実施の形態及び各変形例において、凹凸層31を構成する複数の凸部の高さは、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、上記の各実施の形態及び各変形例において、液晶層32の液晶材料は、上記の材料に限るものではなく、ツイストネマティック液晶(TN液晶)等を用いてもよい。
 また、上記の各実施の形態及び各変形例において、液晶層32は、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、上記の各実施の形態及び各変形例において、液晶層32ではポジ型の液晶を用いたが、ネガ型の液晶を用いてもよい。
 また、上記の各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、上記の各実施の形態及び各変形例において、光学デバイスは、窓91の室内側の面に貼り付けたが、窓91の屋外側の面に貼り付けてもよい。ただし、光学素子の劣化を抑制するには、光学デバイスは、窓91の室内側の面に貼り付けた方がよい。また、光学デバイスを窓に貼り付けたが、光学デバイスを建物90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。
 その他、上記実施の形態及び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、2、3、4、5、6、7 光学デバイス
 10 第一基板
 11 第一基材
 12 第一電極
 12a 第一端子部(端子部)
 20 第二基板
 21 第二基材
 22 第二電極
 22a 第二端子部(端子部)
 30 光制御層
 31 凹凸層
 32 液晶層
 40 接着部材
 50 封止部材
 60、61、63 レーザ光吸収部材
 62 スペーサ(レーザ光吸収部材)
 70 接着層
 100a 第一固定領域
 100b 第二固定領域
 100c、100d 第三固定領域

Claims (13)

  1.  第一基材及び第一電極を有する透光性の第一基板と、
     前記第一基板に対向して配置され、第二基材及び第二電極を有する透光性の第二基板と、
     前記第一基板及び前記第二基板の間に配置され、凹凸層及び液晶層を有する光制御層とを備え、
     前記第一基板と前記第二基板とは、第一固定領域及び第二固定領域において固定されており、
     前記第一電極及び前記第二電極の少なくも一方は、前記第二固定領域を超えて前記第一基材又は前記第二基材の端部に引き出された端子部を有し、
     前記第一固定領域において、前記第一基板と前記第二基板とは、前記第一基材及び前記第二基材の少なくとも一方が溶着することで固定され、
     前記第二固定領域において、前記第一基板と前記第二基板とは、レーザ光吸収材を含有する接着部材を介して固定される、
     光学デバイス。
  2.  前記第一基材及び前記第二基材は、レーザ光で溶融する材料で構成されており、
     前記第一固定領域及び前記第二固定領域は、前記第一基材及び前記第二基材の外周端部の領域であり、
     前記液晶層は、前記第一基板及び前記第二基板の各々が前記外周端部に沿って前記第一固定領域及び前記第二固定領域のみで固定されることで封止されている、
     請求項1に記載の光学デバイス。
  3.  さらに、前記第一固定領域において前記第一基材及び前記第二基材の少なくとも一方を溶融させるためのレーザ光吸収部材を備える、
     請求項1又は2に記載の光学デバイス。
  4.  平面視において、前記レーザ光吸収部材は、前記光制御層と重なる位置に形成されている、
     請求項3に記載の光学デバイス。
  5.  前記レーザ光吸収部材は、前記第一電極の表面に形成されている、
     請求項4に記載の光学デバイス。
  6.  前記レーザ光吸収部材は、前記凹凸層の凹部の底部に形成されている、
     請求項4に記載の光学デバイス。
  7.  さらに、前記光制御層内に配置された複数の粒状のスペーサを有し、
     前記レーザ光吸収部材は、前記スペーサである、
     請求項4に記載の光学デバイス。
  8.  前記凹凸層に、前記レーザ光吸収部材が含まれている、
     請求項4に記載の光学デバイス。
  9.  前記第一基板と前記第二基板とは、さらに、第三固定領域によって固定されており、
     前記第三固定領域は、前記第一固定領域及び前記第二固定領域よりも内側に位置する領域であり、
     前記第三固定領域において、前記凹凸層の凸部の少なくとも一部は、前記第一基板に接合されている、
     請求項1~8のいずれか1項に記載の光学デバイス。
  10.  平面視において、前記第三固定領域の面積は、0.2mm以上1mm以下である、
     請求項9に記載の光学デバイス。
  11.  さらに、前記第一固定領域及び前記第二固定領域よりも内側の領域において、前記第一基板と前記第二基板とを接着する接着層を有し、
     前記接着層は、レーザ光の照射により透明に変化するレーザ光吸収材を含有する、
     請求項1~10のいずれか1項に記載の光学デバイス。
  12.  前記光学デバイスは、前記第一固定領域によって配光制御領域が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.  第一基材に第一電極が形成された透光性の第一基板に、レーザ光吸収材を含有する接着部材を形成し、
     第二基材に第二電極及び凹凸層が形成された透光性の第二基板を、液晶材料を介して前記第一基板に重ね合わせ、
     第一出力のレーザ光を照射して前記第一基材及び前記第二基材の少なくとも一方を溶着させることで前記第一基板と前記第二基板とを固定し、
     前記接着部材に対して前記第一出力よりも小さい第二出力でレーザ光を照射することで前記第一基板と前記第二基板とを前記接着部材を介して固定し、
     前記第一電極又は第二電極における前記接着部材よりも外側の領域を露出させることで端子部を形成する、
     光学デバイスの製造方法。
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