WO2018150674A1 - 光学デバイス - Google Patents

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WO2018150674A1
WO2018150674A1 PCT/JP2017/042317 JP2017042317W WO2018150674A1 WO 2018150674 A1 WO2018150674 A1 WO 2018150674A1 JP 2017042317 W JP2017042317 W JP 2017042317W WO 2018150674 A1 WO2018150674 A1 WO 2018150674A1
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WO
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refractive index
layer
light
nval
optical device
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Application number
PCT/JP2017/042317
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English (en)
French (fr)
Inventor
井出　伸弘
太田　益幸
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
    • G02F1/315—Digital deflection, i.e. optical switching based on the use of controlled internal reflection
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B9/00—Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
    • E06B9/24—Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses

Definitions

  • the present invention relates to optical devices.
  • optical device capable of changing the transmission state of external light such as sunlight incident from the outside.
  • Patent Document 1 discloses a liquid crystal optical element having a pair of transparent substrates, a pair of transparent electrodes formed on each of the pair of transparent substrates, and a prism layer and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of transparent electrodes. It is disclosed.
  • the liquid crystal optical element changes the refractive index of the liquid crystal layer by a voltage applied to the pair of transparent electrodes, and changes the refraction angle of light passing through the interface between the slope of the prism and the liquid crystal layer.
  • the refractive index of each of the prism layer and the liquid crystal layer has wavelength dependency. Therefore, when white light is incident on the conventional liquid crystal optical element, the traveling direction of the light differs depending on the wavelength component. Therefore, in the above-mentioned conventional liquid crystal optical element, there is a problem that the transmitted light is colored or the appearance of the element surface is deteriorated due to the dispersion of the transmitted light or the coloring of the element surface.
  • an object of this invention is to provide the optical device which can suppress the deterioration of the appearance by the spectroscopy of transmitted light, or coloring of an element surface.
  • an optical device includes a light-transmitting first electrode layer, and a light-transmitting second electrode disposed to face the first electrode layer. Layer, and a light distribution layer disposed between the first electrode layer and the second electrode layer for distributing incident light, wherein the light distribution layer has a concavo-convex structure layer having a plurality of convex portions And a refractive index variable layer disposed so as to fill the spaces between the plurality of convex portions and whose refractive index changes in accordance with a voltage applied between the first electrode layer and the second electrode layer, and a blue region
  • the refractive index of the concavo-convex structure layer in ns is n (B)
  • the refractive index of the concavo-convex structure layer in the red area is ns (R)
  • the minimum value of the refractive index of the variable refractive index layer in the blue area is nVal (B)
  • An optical device includes a light-transmitting first electrode layer, and a light-transmitting second electrode layer disposed opposite to the first electrode layer.
  • a light distribution layer disposed between the first electrode layer and the second electrode layer and configured to distribute incident light, the light distribution layer including a concavo-convex structure layer having a plurality of convex portions; And a refractive index variable layer which is disposed so as to fill the gaps between the plurality of convex portions and whose refractive index changes in accordance with the voltage applied between the first electrode layer and the second electrode layer.
  • the refractive index of the structural layer is ns (B), the refractive index of the uneven structure layer in the red region is ns (R), the maximum value of the refractive index of the variable refractive index layer in the blue region is nVal (B), the red When the maximum value of the refractive index of the refractive index variable layer in the region is nVal (R), nV
  • the ratio of l (B) / ns nVal for (B) (R) / ns (R) is 0.9 to 1.1.
  • the optical device of the present invention it is possible to suppress the deterioration of the appearance due to the dispersion of the transmitted light or the coloring of the element surface.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the optical device according to the embodiment.
  • FIG. 3A is a diagram for describing an operation (light distribution state) when the optical device operates in the non-application mode when the optical device according to the embodiment is installed in a window.
  • FIG. 3B is a diagram for describing an operation (transparent state) when the optical device is operated in the voltage application mode when the optical device according to the embodiment is installed in the window.
  • FIG. 4A is an enlarged sectional view for explaining a non-application mode (light distribution state) of the optical device according to the embodiment.
  • FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view for explaining a voltage application mode (transparent state) of the optical device according to the embodiment.
  • FIG. 5A is a view showing an example of the wavelength dependency of the refractive index of the light distribution layer according to the first embodiment.
  • FIG. 5B is a view showing another example of the wavelength dependency of the refractive index of the light distribution layer according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view for explaining an operation mode for setting an optical device in a transparent state, in consideration of the wavelength dependency of the optical device according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view for explaining an operation mode in which the optical device according to Comparative Example 1 is in a transparent state.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view for explaining an operation mode in which the optical device according to Comparative Example 2 is in a transparent state.
  • FIG. 9 is a graph showing the wavelength dependency of the refractive index of the light distribution layer according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view for explaining an operation mode in which an optical device is brought into a light distribution state, in consideration of the wavelength dependency of the optical device according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view for explaining an operation mode in which the optical device according to Comparative Example 3 is brought into a light distribution state.
  • FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of an optical device according to a modification of the embodiment.
  • FIG. 13A is an enlarged cross-sectional view for explaining a non-application mode (transparent state) of the optical device according to the modification of the embodiment.
  • FIG. 13B is an enlarged cross-sectional view for explaining a voltage application mode (light distribution state) of the optical device according to the modification of the embodiment.
  • each drawing is a schematic view, and is not necessarily illustrated exactly. Therefore, for example, the scale and the like do not necessarily match in each figure. Further, in each of the drawings, substantially the same configuration is given the same reference numeral, and overlapping description will be omitted or simplified.
  • the x-axis, the y-axis and the z-axis indicate three axes of the three-dimensional orthogonal coordinate system.
  • the z-axis direction is the vertical direction
  • the direction perpendicular to the z-axis is the horizontal direction.
  • the positive direction of the z axis is vertically upward.
  • the “thickness direction” means the thickness direction of the optical device, and is a direction perpendicular to the main surfaces of the first base and the second base, “plan view” When it sees from the direction perpendicular to the principal surface of the 1st substrate or the 2nd substrate.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical device 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the optical device 1 according to the present embodiment, and is an enlarged cross-sectional view of a region II surrounded by an alternate long and short dash line in FIG.
  • the optical device 1 is a light control device that controls light incident on the optical device 1.
  • the optical device 1 is a light distribution element capable of changing the traveling direction of light incident on the optical device 1 (that is, distributing light) and causing the light to be emitted.
  • the optical device 1 is configured to transmit incident light, and includes a first base 10, a second base 20, a light distribution layer 30, and a first light.
  • An electrode layer 40 and a second electrode layer 50 are provided.
  • An adhesion layer may be provided on the surface of the first electrode layer 40 on the light distribution layer 30 side in order to bring the first electrode layer 40 into close contact with the uneven structure layer 31 of the light distribution layer 30.
  • the adhesion layer is, for example, a translucent adhesive sheet, or a resin material generally referred to as a primer.
  • the first electrode layer 40, the light distribution layer 30, and the second electrode layer 50 are disposed in this order along the thickness direction between the first base material 10 and the second base material 20 forming a pair. Configuration.
  • a plurality of particulate spacers may be dispersed in a plane, or a columnar structure may be formed.
  • the first base 10 and the second base 20 are translucent substrates having translucency.
  • a glass substrate or a resin substrate can be used as the first base 10 and the second base 20.
  • the material of the glass substrate examples include soda glass, alkali-free glass and high refractive index glass.
  • the material of the resin substrate examples include resin materials such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), acrylic (PMMA) or epoxy.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PC polycarbonate
  • PMMA acrylic
  • the glass substrate has the advantages of high light transmittance and low moisture permeability. On the other hand, the resin substrate has an advantage that scattering at the time of breakage is small.
  • the first base 10 and the second base 20 may be made of the same material, or may be made of different materials. Moreover, the 1st base material 10 and the 2nd base material 20 are not restricted to a rigid board
  • the second base material 20 is an opposing base material facing the first base material 10 and is disposed at a position facing the first base material 10.
  • the first base 10 and the second base 20 are disposed substantially in parallel at a predetermined distance such as 10 ⁇ m to 30 ⁇ m, for example.
  • the first base material 10 and the second base material 20 are bonded by a sealing resin such as an adhesive formed in the shape of a frame on the outer periphery of each end.
  • planar view shape of the 1st base material 10 and the 2nd base material 20 is rectangular shapes, such as a square or a rectangle, for example, it does not restrict to this, Even if it is polygons other than a circle or a square Well, any shape may be employed.
  • the light distribution layer 30 is disposed between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50.
  • the light distribution layer 30 has translucency, and transmits incident light.
  • the light distribution layer 30 distributes the incident light. That is, when light passes through the light distribution layer 30, the light distribution layer 30 changes the traveling direction of the light.
  • the light distribution layer 30 has a concavo-convex structure layer 31 and a refractive index variable layer 32.
  • the uneven structure layer 31 is a fine shape layer provided to make the surface (interface) of the variable-refractive-index layer 32 uneven.
  • the uneven structure layer 31 has a plurality of convex portions 33 and a plurality of concave portions 34, as shown in FIG.
  • the concavo-convex structure layer 31 is a concavo-convex structure constituted by a plurality of convex portions 33 of micro order size.
  • a plurality of concave portions 34 are between the plurality of convex portions 33. That is, one concave portion 34 is between two adjacent convex portions 33.
  • the plurality of protrusions 33 are a plurality of protrusions arranged in the z-axis direction (first direction) parallel to the main surface of the first base material 10 (the surface on which the first electrode layer 40 is provided). . That is, in the present embodiment, the z-axis direction is the direction in which the plurality of convex portions 33 are arranged.
  • Each of the plurality of projections 33 has a tapered shape from the root to the tip.
  • the cross-sectional shape of each of the plurality of projections 33 is a tapered shape that tapers along the direction (thickness direction, y-axis positive direction) from the first base material 10 toward the second base material 20 .
  • the cross-sectional shape (yz cross section) of the convex part 33 is a triangle specifically, it is not restricted to this.
  • the cross-sectional shape of the convex portion 33 may be a trapezoid, another polygon, or a polygon including a curve.
  • each of the plurality of convex portions 33 has a pair of side surfaces 33a and 33b.
  • the pair of side surfaces 33a and 33b are surfaces intersecting in the z-axis direction.
  • Each of the pair of side surfaces 33a and 33b is an inclined surface which is inclined at a predetermined inclination angle with respect to the thickness direction (y-axis direction), and the distance between the pair of side surfaces 33a and 33b (the width of the convex portion 33 (z-axis direction ) Is gradually reduced from the first base 10 to the second base 20.
  • the side surface 33 a is, for example, a side surface (upper side surface) on the vertically upper side among a plurality of side surfaces constituting the convex portion 33.
  • the side surface 33a is a reflection surface (total reflection surface) that reflects (total reflection) incident light.
  • the side surface 33 b is, for example, a side surface (lower side surface) on the vertically lower side among a plurality of side surfaces constituting the convex portion 33.
  • the side surface 33 b is a refractive surface that refracts incident light.
  • the plurality of convex portions 33 are formed in a stripe shape extending in the x-axis direction. That is, each of the plurality of convex portions 33 is a long convex portion linearly extending along the x-axis direction. Specifically, each of the plurality of convex portions 33 is a long, substantially triangular prism shape having a triangular cross-sectional shape and extending in the x-axis direction, and is arranged at substantially equal intervals along the z-axis direction . Each of the plurality of protrusions 33 has the same shape, but may have different shapes.
  • the height (length in the y-axis direction) of each of the plurality of protrusions 33 is, for example, 2 ⁇ m to 100 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the width (length in the z-axis direction) of the plurality of protrusions 33 is, for example, 1 ⁇ m to 20 ⁇ m, and preferably 10 ⁇ m or less, but not limited thereto.
  • the width (z-axis direction) of the recess 34 is, for example, 0 ⁇ m to 100 ⁇ m. That is, the two adjacent convex portions 33 may be disposed at a predetermined distance without contacting with each other, or may be disposed in contact with each other. The distance between the adjacent convex portions 33 is not limited to 0 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • a material of the convex portion 33 for example, a light transmitting resin material such as an acrylic resin, an epoxy resin, or a silicone resin can be used.
  • the convex portion 33 is formed of, for example, an ultraviolet curable resin material, and can be formed by molding or nanoimprinting.
  • the concavo-convex structure layer 31 can form a concavo-convex structure having a triangular cross section by molding using, for example, an acrylic resin having a refractive index of 1.5 for green light.
  • the height of the projections 33 is, for example, 10 ⁇ m, and the plurality of projections 33 are arranged at equal intervals of 2 ⁇ m in the z-axis direction at equal intervals.
  • the thickness of the root of the convex portion 33 is 5 ⁇ m, for example.
  • the distance between the roots of adjacent convex portions 33 can take, for example, a value of 0 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the refractive index of the concavo-convex structure layer 31 has wavelength dependency. Details will be described later based on the embodiment.
  • the refractive index variable layer 32 is disposed so as to fill the space between the plurality of convex portions 33 of the uneven structure layer 31 (that is, the concave portion 34).
  • the refractive index variable layer 32 is disposed so as to fill a gap formed between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50.
  • the refractive index variable layer 32 fills the gap between the convex portion 33 and the second electrode layer 50. Be placed.
  • the convex portion 33 and the second electrode layer 50 may be in contact with each other, and in this case, the refractive index variable layer 32 may be provided separately for each concave portion 34.
  • the refractive index of the variable-refractive-index layer 32 changes in accordance with the voltage applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50.
  • the refractive index variable layer 32 functions as a refractive index adjustment layer whose refractive index in the visible light band can be adjusted by application of an electric field.
  • an electric field is applied to the light distribution layer 30 to change the alignment state of the liquid crystal molecules 35 to change the refractive index.
  • the refractive index of the variable layer 32 changes.
  • the birefringent material of the refractive index variable layer 32 is, for example, a liquid crystal including liquid crystal molecules 35 having birefringence.
  • a liquid crystal for example, nematic liquid crystal, smectic liquid crystal, or cholesteric liquid crystal in which liquid crystal molecules 35 are rod-like molecules can be used.
  • an ordinary light refractive index (no) is 1.5
  • an extraordinary light refractive index (ne) is 1.7
  • a positive liquid crystal can be used.
  • the refractive index of the refractive index variable layer 32 has wavelength dependency. Details will be described later based on the embodiment.
  • the refractive index variable layer 32 is, for example, an end portion of each of the first base material 10 on which the first electrode layer 40 and the concavo-convex structure layer 31 are formed, and the second base material 20 on which the second electrode layer 50 is formed. It is formed by injecting a refractive index variable material by a vacuum injection method in a state where the outer periphery is sealed with a seal resin. Alternatively, the refractive index variable layer 32 may be formed by dropping the refractive index variable material onto the first electrode layer 40 and the concavo-convex structure layer 31 of the first base material 10 and then bonding the second base material. In the present embodiment, the refractive index variable material is a liquid crystal material.
  • FIG. 2 shows a state in which no voltage is applied (the same applies to FIG. 4A described later), and the liquid crystal molecules 35 are aligned such that the major axis is substantially parallel to the x axis.
  • a voltage is applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50, the liquid crystal molecules 35 are aligned such that the major axis is substantially parallel to the y axis (see FIG. 4B described later). .
  • an electric field may be applied to the refractive index variable layer 32 by AC power, and an electric field may be applied by DC power.
  • the voltage waveform may be a sine wave or a square wave.
  • first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 are electrically paired and configured to be able to apply an electric field to the light distribution layer 30.
  • the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 are not only electrically but also arranged in a pair, so as to face each other between the first base material 10 and the second base material 20. It is arranged. Specifically, the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 are disposed to sandwich the light distribution layer 30.
  • the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 have translucency and transmit incident light.
  • the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 are, for example, transparent conductive layers.
  • the material of the transparent conductive layer is a transparent metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide) or IZO (Indium Zinc Oxide), a conductor containing resin made of a resin containing a conductor such as silver nanowire or conductive particles, or And metal thin films such as silver thin films can be used.
  • the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 may have a single-layer structure of these, or a laminated structure of these (for example, a laminated structure of a transparent metal oxide and a metal thin film).
  • each of the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 is ITO having a thickness of 100 nm.
  • the first electrode layer 40 is disposed between the first base 10 and the uneven structure layer 31. Specifically, the first electrode layer 40 is formed on the surface of the first base material 10 on the light distribution layer 30 side.
  • the second electrode layer 50 is disposed between the refractive index variable layer 32 and the second base material 20. Specifically, the second electrode layer 50 is formed on the surface of the second substrate 20 on the light distribution layer 30 side.
  • the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 are configured, for example, to enable electrical connection with an external power supply.
  • an electrode pad or the like for connection to an external power source may be drawn out from each of the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 and formed on the first base 10 and the second base 20.
  • the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 are each formed by depositing a conductive film such as ITO by, for example, vapor deposition or sputtering.
  • optical state of optical device Subsequently, the optical state (operation mode) of the optical device 1 will be described while showing an example of use of the optical device 1 according to the present embodiment. Specifically, an optical system including the optical device 1 will be described with reference to FIGS. 3A and 3B.
  • FIGS. 3A and 3B each show an example in which an optical system 60 including the optical device 1 according to the present embodiment is applied to a building 90.
  • FIG. Specifically, FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining the operation when the optical device 1 is operated in each operation mode when the optical device 1 is installed in the window 91.
  • the optical system 60 includes the optical device 1 and a controller 61.
  • the shaded area of the dot extending from the optical device 1 indicates the area through which the light (specifically, the S polarization component) which has passed through the optical device 1 passes.
  • the optical device 1 can transmit incident light. For example, by installing the optical device 1 in the window 91 of the building 90, it can be realized as a window with a light distribution function.
  • the optical device 1 is bonded, for example, to the existing window 91 via the adhesive layer.
  • the optical device 1 is installed in the window 91 such that the main surfaces of the first base 10 and the second base 20 are parallel to the vertical direction (z-axis direction).
  • the first base 10 is on the outdoor side
  • the second base 20 is on the indoor side
  • the side surface 33 a of the convex portion 33 is disposed on the ceiling 92 side and the side surface 33 b is on the floor 93 side.
  • control part 61 is installed on the floor 93, this is illustrated typically and it is not specifically limited to the installation place of the control part 61.
  • the control unit 61 may be integrally formed with the optical device 1 and may be fixed to a window frame of the window 91 or the like.
  • the control unit 61 may be embedded in the ceiling 92, the floor 93 or a wall of the building 90.
  • the control unit 61 is a control unit that drives the optical device 1. Specifically, the control unit 61 applies an electric field to the light distribution layer 30 by applying a predetermined voltage between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50.
  • control unit 61 has two operation modes according to the application state of the voltage between first electrode layer 40 and second electrode layer 50. Specifically, the two operation modes are a non-application mode (first operation mode) in which no voltage is applied and a voltage application mode (second operation mode) in which a voltage is substantially uniformly applied between the electrode layers.
  • the control unit 61 switches and executes two operation modes based on user operation or predetermined schedule information.
  • the orientation of the liquid crystal molecules 35 contained in the refractive index variable layer 32 changes in accordance with the electric field applied to the light distribution layer 30.
  • the liquid crystal molecules 35 are rod-like liquid crystal molecules having birefringence, the refractive index that the light receives varies depending on the polarization state of the incident light.
  • the refractive index of the convex portion 33 is 1.5
  • the ordinary light refractive index (no) is 1.5
  • extraordinary light refraction is The case where the ratio (ne) is a positive liquid crystal molecule of 1.7 will be described as an example.
  • Light such as sunlight incident on the optical device 1 includes P-polarization (P-polarization component) and S-polarization (S-polarization component).
  • the vibration direction of P-polarization is substantially parallel to the short axis of the liquid crystal molecule 35 in any of the non-application mode and the voltage application mode. Therefore, the refractive index of the liquid crystal molecules 35 for P-polarization does not depend on the operation mode, and is the ordinary refractive index (no), specifically 1.5. For this reason, the refractive index for P-polarization does not depend on the operation mode and becomes substantially constant in the light distribution layer 30, so the P-polarization goes straight through the light distribution layer 30 as it is.
  • the refractive index of the liquid crystal molecules 35 for S-polarization changes in accordance with the operation mode.
  • the optical device 1 when driven in the non-application mode, the optical device 1 is in a light distribution state in which the traveling direction of the incident light L (S-polarized light) is changed.
  • the optical device 1 When driven in the voltage application mode, the optical device 1 is in a translucent (transparent) state in which the incident light L (S-polarized light) is passed as it is (without changing the traveling direction).
  • both P-polarized light and S-polarized light travel in the same direction.
  • the traveling directions of both P-polarization and S-polarization can be bent by refraction and total reflection to realize a light distribution state.
  • FIGS. 4A and 4B are each an enlarged sectional view for explaining each operation mode of the optical device 1 according to the present embodiment.
  • FIGS. 4A and 4B paths of light L (for example, sunlight) incident on the optical device 1 are indicated by thick arrows. Note that, in fact, the light L is refracted when entering the first base material 10 and exiting from the second base material 20, but the change of the path due to the refraction is not shown. Moreover, in FIG. 4A and FIG. 4B, it shows about the path
  • route of the green light for example, wavelength is 550 nm
  • FIG. 4A schematically shows the state of the optical device 1 when driven in the non-application mode and the path of the light L passing through the optical device 1.
  • the control unit 61 does not apply a voltage between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 when operating the optical device 1 in the non-application mode. Specifically, when the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 have substantially the same potential (for example, the ground potential), an electric field is not applied to the light distribution layer 30. Therefore, the refractive index of the refractive index variable layer 32 can be made substantially uniform in the plane.
  • the refractive index received by the light L (green component of S-polarized light) is 1.5 for the convex portion 33, and 1.7 for the refractive index variable layer 32. Therefore, as shown in FIG. 4A, light L incident obliquely to the optical device 1 is refracted by the side surface 33b of the convex portion 33 to change its traveling direction, and then reflected by the side surface 33a of the convex portion 33 ( Total reflection). The light reflected by the side surface 33a is emitted obliquely upward. That is, the optical device 1 emits the light L incident obliquely downward toward the obliquely upward. Therefore, as shown in FIG. 3A, the light L such as sunlight incident obliquely downward is bent in its traveling direction by the optical device 1 and illuminates the ceiling 92 of the building 90.
  • FIG. 4B schematically shows the state of the optical device 1 when driven in the voltage application mode and the path of the light L passing through the optical device 1.
  • the control unit 61 applies a predetermined voltage between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 when operating the optical device 1 in the voltage application mode. Thereby, the electric field applied to the light distribution layer 30 becomes substantially uniform in the plane, and the refractive index of the refractive index variable layer 32 can be made substantially uniform in the plane.
  • the refractive index received by the light L (green component of S-polarized light) is 1.5 for both the convex portion 33 and the refractive index variable layer 32. Therefore, as shown in FIG. 4B, the light L obliquely incident on the optical device 1 passes through the optical device 1 as it is. That is, the optical device 1 emits the light L incident obliquely downward as it is downward. Therefore, as shown to FIG. 3B, light L, such as sunlight which enters diagonally downward, passes the optical device 1 as it is, and irradiates the part near the window 91 of the floor 93 of the building 90. As shown in FIG.
  • the optical device 1 it is possible to use the optical device according to the electric field applied to the light distribution layer 30 (the voltage applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50). It is possible to change the state.
  • the transparent state and the light distribution state are switched, it is possible to form an intermediate optical state between the light distribution state and the transparent state according to the applied voltage.
  • a plurality of voltage levels to be applied may be set and switching may be performed as appropriate.
  • switching may be performed as appropriate.
  • an intermediate optical state is formed.
  • the angle of light distribution by the optical device 1 is smaller than in the case of the light distribution state. Thereby, for example, the light can be advanced to the far side of the interior of the building 90.
  • Example 1 First, the wavelength dependency of the refractive index of the light distribution layer 30 according to the first embodiment will be described. In Example 1, the wavelength dependency of the refractive index of the light distribution layer 30 when the optical device 1 is in the transparent state is small.
  • FIG. 5A is a view showing an example of the wavelength dependency of the refractive index of the light distribution layer 30 according to the first embodiment. Specifically, FIG. 5A shows the refractive index of the uneven structure layer 31 and the minimum value of the refractive index of the variable-refractive-index layer 32. The minimum value of the refractive index of the uneven structure layer 31 and the minimum value of the refractive index of the refractive index variable layer 32 monotonously decrease with respect to the wavelength.
  • the refractive indexes of the concavo-convex structure layer 31 in each of the red region, the green region, and the blue region are taken as ns (R), ns (G) and ns (B).
  • the minimum value of the refractive index of the refractive index variable layer 32 in each of the red region, the green region and the blue region is nVal (R), nVal (G) and nVal (B).
  • the refractive index of the red region is, for example, the refractive index for red light having a wavelength of 650 nm.
  • the refractive index of the green region is, for example, the refractive index for green light having a wavelength of 550 nm.
  • the refractive index of the blue region is, for example, the refractive index for blue light having a wavelength of 460 nm.
  • the minimum value of the refractive index of the refractive index variable layer 32 is the refractive index of the refractive index variable layer 32 when a voltage is applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50. Specifically, it corresponds to the ordinary light refractive index (no) of the liquid crystal molecules 35.
  • positive liquid crystal molecules 35 are used, negative liquid crystal molecules 35 may be used.
  • the minimum value of the refractive index of the refractive index variable layer 32 is the refractive index variable layer 32 when no voltage is applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50.
  • FIG. 5A is a view showing an example of the wavelength dependency of the refractive index of the light distribution layer 30 according to the first embodiment.
  • which is the absolute value of the difference between ns (B) and nVal (B), and ns (R) and nVal
  • which is the absolute value of the difference from R
  • may be less than or equal to 0.01.
  • which is the absolute value of the difference between ns (G) and nVal (G)
  • may be 0.01 or less or 0.
  • the refractive index of the concavo-convex structure layer 31 and the refractive index of the refractive index variable layer 32 are minimum in any wavelength band.
  • the difference from the value is 0.02 or less.
  • the wavelength band for which the difference between the refractive index of the concavo-convex structure layer 31 and the minimum value of the refractive index of the refractive index variable layer 32 is 0.02 or less is the entire visible light band (380 nm to 780 nm) Good.
  • Examples of the combination of the material of the concavo-convex structure layer 31 having the wavelength dependency of the refractive index and the material of the refractive index variable layer 32 shown in FIG. 5A or 5B include the following materials.
  • PMMA can be used as the concavo-convex structure layer 31, and 5PCH (4-trans-pentylcyclohexylcyanobenzene) or 5CB (4-pentyl-4'-cyanobiphenyl) etc. can be used as the refractive index variable layer 32.
  • these materials are merely examples, and, for example, various other transparent resins are used as the concavo-convex structure layer 31, and as the refractive index variable layer 32, a liquid crystal material having translucency is used. The components of each material are adjusted such that the wavelength dependence of the refractive index satisfies the relationship shown in FIG. 5A or 5B.
  • FIG. 6 is a diagram for describing an operation mode (voltage application mode) in which the optical device 1 is in a transparent state, in consideration of the wavelength dependency of the optical device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 6 shows the case where the light distribution layer 30 has the wavelength dependence of the refractive index shown in FIG. 5A.
  • the green light G travels almost straight as it is because the difference in the refractive index (third absolute value
  • the red light R is bent at a large refraction angle and is farther from the optical device 1 than the green light G because the refractive index ns (R) of the concavo-convex structure layer 31 is larger than the refractive index nVal (R) of the refractive index variable layer 32 It is emitted in the direction (far).
  • the blue light B bends with a small refractive index because the refractive index ns (B) of the concavo-convex structure layer 31 is smaller than the refractive index nVal (B) of the refractive index variable layer 32, and the direction closer to the optical device 1 than the green light G It is emitted to (near side).
  • the blue light B and the red light R are reversed.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view for explaining an operation mode (voltage application mode) in which the optical device 1x according to Comparative Example 1 is in a transparent state.
  • the optical device 1 x according to the comparative example 1 in comparison with the optical device 1 according to the first embodiment, includes a light distribution layer 30 x having a concavo-convex structure layer 31 x and a refractive index variable layer 32 x. Is different.
  • the optical device 1x according to the comparative example 1 is the same as the optical device 1 according to the first embodiment except that the wavelength dependency of the refractive index of the uneven structure layer 31x and the refractive index variable layer 32x is different.
  • which is the difference in refractive index in the green region
  • which are differences in refractive index in the red region and the blue region
  • the red light R and the blue light B travel in a more distant direction with respect to the green light G.
  • the degree of deterioration of the appearance due to the dispersion of the transmitted light or the coloring of the element surface is increased.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view for explaining an operation mode (voltage application mode) in which the optical device 1y according to Comparative Example 2 is in a transparent state.
  • the optical device 1 y according to the comparative example 1 in comparison with the optical device 1 according to the first embodiment, includes a light distribution layer 30 y having a concavo-convex structure layer 31 y and a refractive index variable layer 32 y. Is different.
  • An optical device 1y according to Comparative Example 2 is the same as the optical device 1 according to Example 1, except that the wavelength dependency of the refractive index of the uneven structure layer 31y and the refractive index variable layer 32y is different.
  • which is the difference in refractive index in the red region
  • in the green region is greater than 0.02.
  • the traveling direction of the green light G with high visibility changes, so the degree of deterioration of the appearance due to the dispersion of the transmitted light or the coloring of the element surface increases.
  • the optical device 1 in the blue region and the red region, a refractive index difference is generated between the uneven structure layer 31 and the refractive index variable layer 32. For this reason, as shown in FIG. 6, the light L is emitted in different directions depending on the wavelength components although it is slight.
  • the absolute value of the difference in refractive index is 0.02 or less in each wavelength region and sufficiently small, the difference is hardly felt by the human eye It is possible to suppress the deterioration of the appearance due to the dispersion of the transmitted light of the optical device 1 or the coloring of the element surface.
  • Example 2 Next, the wavelength dependency of the refractive index of the light distribution layer 30 according to the second embodiment will be described.
  • the wavelength dependency of the refractive index of the light distribution layer 30 when the optical device 1 is in the light distribution state is small.
  • FIG. 9 is a view showing an example of the wavelength dependency of the refractive index of the light distribution layer 30 according to the second embodiment. Specifically, FIG. 9 shows the refractive index of the uneven structure layer 31 and the maximum value of the refractive index of the variable-refractive-index layer 32. The refractive index of the concavo-convex structure layer 31 and the maximum value of the refractive index of the refractive index variable layer 32 monotonously decrease with respect to the wavelength.
  • the refractive indexes of the concavo-convex structure layer 31 in each of the red region, the green region, and the blue region are taken as ns (R), ns (G) and ns (B).
  • the maximum value of the refractive index of the refractive index variable layer 32 in each of the red region, the green region and the blue region is nVal (R), nVal (G) and nVal (B).
  • the refractive index of the red region is, for example, the refractive index for red light having a wavelength of 650 nm.
  • the refractive index of the green region is, for example, the refractive index for green light having a wavelength of 550 nm.
  • the refractive index of the blue region is, for example, the refractive index for blue light having a wavelength of 460 nm.
  • the maximum value of the refractive index of the refractive index variable layer 32 is the refractive index of the refractive index variable layer 32 when no voltage is applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50. Specifically, it corresponds to the extraordinary refractive index (ne) of the liquid crystal molecules 35.
  • positive liquid crystal molecules 35 are used, negative liquid crystal molecules 35 may be used.
  • the maximum value of the refractive index of the refractive index variable layer 32 is the refractive index variable layer 32 when a voltage is applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50.
  • the ratio of nVal (R) / ns (R) to nVal (B) / ns (B) is 0.9 or more. At this time, for example, the ratio of nVal (R) / ns (R) to nVal (B) / ns (B) is 1.1 or less. Preferably, the ratio of nVal (R) / ns (R) to nVal (B) / ns (B) may be in the range of 0.95 to 1.05, more preferably 0.98 to 1.02. Range. Furthermore, in Example 2, nVal (G) / ns (G) is a value between nVal (B) / ns (B) and nVal (R) / ns (R).
  • the refraction angle depends on the ratio of the refractive index of the concavo-convex structure layer 31 to the maximum value of the refractive index of the variable-refractive-index layer 32 according to Snell's law. Therefore, as the wavelength dependency of the ratio is smaller, light refracts and travels in substantially the same direction regardless of the wavelength.
  • the ratio of nVal (R) / ns (R) to nVal (B) / ns (B) to a value close to 1, blue light and red light are refracted and travel in substantially the same direction.
  • the minimum refractive index of the refractive index variable layer 32 with respect to the refractive index of the uneven structure layer 31 in any wavelength band will be between nVal (B) / ns (B) and nVal (R) / ns (R).
  • the ratio of the minimum value of the refractive index of the refractive index variable layer 32 to the refractive index of the concavo-convex structure layer 31 is a value between nVal (B) / ns (B) and nVal (R) / ns (R).
  • the wavelength band may be the entire visible light band (380 nm to 780 nm).
  • the combination of the material of the concavo-convex structure layer 31 having the wavelength dependency of the refractive index shown in FIG. 9 and the material of the refractive index variable layer 32 is, for example, various kinds of transparent resin such as acrylic resin as the concavo-convex structure layer 31.
  • a liquid crystal material having translucency is used as the refractive index variable layer 32. The components of each material are adjusted such that the wavelength dependence of the refractive index satisfies the relationship shown in FIG.
  • FIG. 10 is a view for explaining a non-application mode (light distribution state) when the wavelength dependency of the optical device 1 according to the second embodiment is taken into consideration.
  • FIG. 10 shows the case where nVal (B) / ns (B)> nVal (G) / ns (G)> nVal (R) / ns (R).
  • light L which is white light such as sunlight is incident on the optical device 1 and then the interface between the uneven structure layer 31 and the refractive index variable layer 32 (specifically, the convex portion 33 It is refracted by the side surface 33b).
  • the red light R, the green light G and the blue light B are refracted in different directions.
  • the refracted red light R, green light G and blue light B are totally reflected by the side surface 33 a of the convex portion 33 and emitted obliquely upward from the optical device 1.
  • the red light R bends smaller than the green light G because, for example, nVal (R) / ns (R) is smaller than nVal (G) / ns (G), and the second side 33a of the green light G bends.
  • the light is reflected at the base 20 side. For this reason, the red light R is emitted toward the more distant position obliquely upward than the green light G.
  • nVal (B) / ns (B) is larger than nVal (G) / ns (G)
  • the blue light B bends more than the green light G, and the first base material of the side surface 33a than the green light G 10 is reflected. Therefore, the blue light B is emitted closer to the diagonal upper side than the green light G.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view for explaining an operation mode (non-application mode) in which the optical device 1z according to Comparative Example 3 is brought into a light distribution state.
  • an optical device 1z according to Comparative Example 3 includes a light distribution layer 30z having a concavo-convex structure layer 31z and a refractive index variable layer 32z as compared to the optical device 1 according to Example 2. Is different.
  • An optical device 1z according to Comparative Example 3 is the same as the optical device 1 according to Example 2, except that the wavelength dependency of the refractive index of the uneven structure layer 31z and the refractive index variable layer 32z is different.
  • the ratio of nVal (R) / ns (R) to nVal (B) / ns (B) is smaller than 0.9. For this reason, as shown in FIG. 11, the red light R and the blue light B travel with respect to the green light G in a more distant direction. For this reason, in the optical device 1z according to Comparative Example 3, the degree of deterioration of appearance due to the dispersion of the transmitted light or the light distribution and the coloring of the element surface is increased.
  • the optical device 1 also in the optical device 1 according to the second embodiment, a difference occurs in the refractive index ratio in the blue region and the red region. For this reason, as shown in FIG. 10, the light L is emitted in different directions depending on the wavelength components although it is slight. However, as can be seen in comparison with Comparative Example 3, since the ratio of refractive index ratio is 1.1 or less and sufficiently close to 1 in each wavelength region, the difference is hardly felt by human eyes, It is possible to suppress the degree of deterioration in appearance due to the dispersion of the transmitted light or light distribution of the device 1 and the coloring of the element surface.
  • the optical device 1 is disposed so as to face the light-transmitting first electrode layer 40 and the first electrode layer 40 as described in the first embodiment.
  • the light distribution layer 30 includes a light transmitting second electrode layer 50 and a light distribution layer 30 disposed between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 for distributing incident light.
  • a convex-concave structure layer 31 having a plurality of convex portions 33 and a plurality of the convex portions 33, and the refractive index according to a voltage applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50.
  • the refractive index of the uneven structure layer 31 in the blue region is ns (B)
  • the refractive index of the uneven structure layer 31 in the red region is ns (R)
  • the refractive index variable in the blue region The minimum value of the refractive index of the layer 32 is nVal (B), the refraction of the variable-refractive-index layer 32 in the red region.
  • the first absolute value which is the absolute value of the difference between ns (B) and nVal (B), and the absolute value of the difference between ns (R) and nVal (R)
  • Each second absolute value which is a value is 0.02 or less.
  • the difference between the refractive index of the concavo-convex structure layer 31 and the minimum value of the refractive index of the variable-refractive-index layer 32 in the red region and the blue region is 0.02 or less.
  • the wavelength dependency of incident light is reduced.
  • the light passing through the optical device 1 has a small difference in the traveling direction of the light for each wavelength region at the interface between the uneven structure layer 31 and the refractive index variable layer 32. Therefore, the degree of deterioration in appearance due to the dispersion of the transmitted light at the interface or the coloring of the element surface is suppressed.
  • nVal (B) ⁇ ns (B) and nVal (R)> ns (R) may be satisfied.
  • the magnitude relationship of the refractive index in the red region and the blue region is not particularly limited, the range of choice of the combination of the material forming the concavo-convex structure layer 31 and the material forming the variable refractive index layer 32 is expanded. Since the material selectivity is improved, an appropriate optical device 1 can be realized according to the purpose such as cost reduction and weight reduction.
  • ns (G) when the refractive index of the concavo-convex structure layer 31 in the green region is ns (G) and the minimum value of the refractive index of the refractive index variable layer 32 in the green region is nVal (G), ns (G)
  • the absolute value of the difference with G) is smaller than the first absolute value
  • the difference in refractive index is reduced in the green region where the visibility is the highest, so it is possible to suppress the degree of deterioration in appearance due to the dispersion of transmitted light by the optical device 1 in the transparent state or the coloring of the element surface.
  • the optical device 1 is arranged so as to face the first electrode layer 40 having translucency and the first electrode layer 40.
  • a light distribution layer 30 disposed between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 and distributing light incident thereon, the light distribution layer 30 comprising:
  • the concavo-convex structure layer 31 having the plurality of convex portions 33 and the plurality of convex portions 33 are arranged so as to fill the space between them, and the refractive index is adjusted according to the voltage applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50.
  • the refractive index of the uneven structure layer 31 in the blue region is ns (B)
  • the refractive index of the uneven structure layer 31 in the red region is ns (R)
  • the refractive index variable layer in the blue region The maximum value of the refractive index of 32 is denoted by nVal (B).
  • the ratio of nVal (B) / ns nVal for (B) (R) / ns (R) may be 0.9 or more.
  • the refractive index ratio in the blue region to the refractive index ratio in the red region is close to 1, so the wavelength dependency of incident light is reduced when the optical device 1 is in the light distribution state. For this reason, the light distributed by the optical device 1 has a small difference in the traveling direction of light for each wavelength region at the interface between the uneven structure layer 31 and the refractive index variable layer 32. Therefore, the degree of the deterioration of the appearance due to the dispersion of the transmitted light or the light distribution at the interface and the coloring of the element surface is suppressed.
  • nVal (G) / ns ( G) may be a value between nVal (B) / ns (B) and nVal (R) / ns (R).
  • the red light R and the blue light B are refracted and travel centering on the green light G having the highest visibility, so that the light transmitted by the optical device 1 in the transparent state or the distribution of the light distribution can be viewed It is possible to suppress the degree of deterioration of the brightness.
  • the refractive index variable material is not limited to the liquid crystal material.
  • the case of using an electrophoretic material as the refractive index variable material will be described. In the following description, differences from the above embodiment will be mainly described, and the description of the common points will be omitted or simplified.
  • FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of an optical device 101 according to the present modification.
  • the whole structure of the optical device 101 which concerns on this modification is the same as that of the optical device 1 shown in FIG.
  • FIG. 12 shows a cross section corresponding to a region II surrounded by an alternate long and short dash line in FIG.
  • the optical device 101 includes a first base 10, a second base 20, a light distribution layer 130, a first electrode layer 40, and a second electrode layer 50.
  • the configuration other than the light distribution layer 130 is the same as that of the embodiment.
  • the light distribution layer 130 is disposed between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50.
  • the light distribution layer 130 has translucency, and transmits incident light. In addition, when light passes through the light distribution layer 130, the light distribution layer 130 changes the traveling direction of the light.
  • the light distribution layer 130 has a concavo-convex structure layer 31 and a refractive index variable layer 132.
  • the concavo-convex structure layer 31 has the same configuration as the concavo-convex structure layer 31 of the optical device 1 according to the embodiment.
  • variable-refractive-index layer 132 includes an insulating liquid 135 and nanoparticles 136 contained in the insulating liquid 135.
  • the refractive index variable layer 132 is a nanoparticle dispersion layer in which innumerable nanoparticles 136 are dispersed in the insulating liquid 135.
  • the insulating liquid 135 is a transparent liquid having an insulating property, and is a solvent serving as a dispersion medium in which the nanoparticles 136 are dispersed as a dispersoid.
  • a material having a refractive index (solvent refractive index) of about 1.3 to about 1.6 can be used.
  • the insulating liquid 135 having a refractive index of about 1.4 is used.
  • the kinematic viscosity of the insulating liquid 135 is preferably about 100 mm 2 / s.
  • the insulating liquid 135 has a low dielectric constant (for example, not more than the dielectric constant of the concavo-convex structure layer 31), a non-flammable property (for example, a high flash point of 250 ° C. or more) and a low volatility. It is also good.
  • the insulating liquid 135 is a hydrocarbon such as aliphatic hydrocarbon, naphtha, and other petroleum solvents, a low molecular weight halogen-containing polymer, or a mixture thereof.
  • the insulating liquid 135 is a halogenated hydrocarbon such as a fluorinated hydrocarbon.
  • silicone oil can also be used.
  • a plurality of nanoparticles 136 are dispersed in the insulating liquid 135.
  • the nanoparticles 136 are fine particles of nano order size. Specifically, assuming that the wavelength of incident light is ⁇ , the particle diameter of the nanoparticles 136 is preferably ⁇ / 4 or less. By setting the particle diameter of the nanoparticles 136 to ⁇ / 4 or less, light scattering by the nanoparticles 136 can be reduced, and an average refractive index of the nanoparticles 136 and the insulating liquid 135 can be obtained.
  • the particle diameter of the nanoparticles 136 is preferably as small as possible, preferably 100 nm or less, more preferably several nm to several tens nm.
  • the nanoparticles 136 are made of, for example, a high refractive index material. Specifically, the refractive index of the nanoparticles 136 is higher than the refractive index of the insulating liquid 135. In the present modification, the refractive index of the nanoparticles 136 is higher than the refractive index of the concavo-convex structure layer 31.
  • the nanoparticles 136 for example, metal oxide fine particles can be used.
  • the nanoparticles 136 may be made of a material having high transmittance.
  • transparent zirconia particles having a refractive index of 2.1 and made of zirconium oxide (ZrO 2 ) are used as the nanoparticles 136.
  • the nanoparticles 136 are not limited to zirconium oxide, but may be made of titanium oxide (TiO 2 : refractive index 2.5) or the like.
  • the nanoparticles 136 are charged charged particles.
  • the nanoparticles 136 can be positively (plus) or negatively (minus) charged.
  • the nanoparticles 136 are positively (plus) charged.
  • the charged nanoparticles 136 are dispersed throughout the insulating liquid 135.
  • a zirconia particle having a refractive index of 2.1 is used as the nanoparticle 136, and a dispersion of the nanoparticle 136 in the insulating liquid 135 having a solvent refractive index of about 1.4 is used as the refractive index variable layer 132.
  • the refractive index (average refractive index) of the entire refractive index variable layer 132 is set to be substantially the same as the refractive index of the concavo-convex structure layer 31 in the state where the nanoparticles 136 are uniformly dispersed in the insulating liquid 135. In this modification, it is about 1.5.
  • the entire refractive index of the refractive index variable layer 132 can be changed by adjusting the concentration (amount) of the nanoparticles 136 dispersed in the insulating liquid 135.
  • the amount of the nanoparticles 136 is, for example, the extent of being buried in the concave portion 34 of the uneven structure layer 31. In this case, the concentration of the nanoparticles 136 relative to the insulating liquid 135 is about 10% to about 30%.
  • the refractive index variable layer 132 is disposed between the uneven structure layer 31 and the second electrode layer 50. Specifically, the refractive index variable layer 132 is in contact with the uneven structure layer 31. That is, the contact surface of the refractive index variable layer 132 with the uneven surface of the uneven structure layer 31 is an interface between the variable refractive index layer 132 and the uneven surface of the uneven structure layer 31. Although the variable-refractive-index layer 132 is also in contact with the second electrode layer 50, another layer (film) may be interposed between the variable-refractive-index layer 132 and the second electrode layer 50.
  • the refractive index variable layer 132 changes its refractive index in accordance with the applied electric field.
  • the electric field changes in response to the voltage applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50.
  • the refractive index variable layer 132 functions as a refractive index adjustment layer whose refractive index in the visible light band can be adjusted by application of an electric field. For example, a DC voltage is applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50.
  • the nanoparticles 136 dispersed in the insulating liquid 135 are charged, when an electric field is applied to the refractive index variable layer 132, the nanoparticles 136 migrate in the insulating liquid 135 according to the electric field distribution, and the insulating liquid It is unevenly distributed in 135.
  • the particle distribution of the nanoparticles 136 in the refractive index variable layer 132 can be changed, and the concentration distribution of the nanoparticles 136 can be provided in the refractive index variable layer 132. Therefore, the refractive index in the refractive index variable layer 132 Distribution changes. That is, the refractive index of the refractive index variable layer 132 is partially changed.
  • the refractive index variable layer 132 functions as a refractive index adjustment layer capable of mainly adjusting the refractive index to light in the visible light band.
  • the refractive index variable layer 132 is disposed between the first base 10 and the second base 20. Specifically, the insulating liquid 135 in which the nanoparticles 136 are dispersed is sealed between the first base 10 and the second base 20.
  • the method of forming the refractive index variable layer 132 is the same as that of the embodiment.
  • the thickness of the refractive index variable layer 132 is, for example, 1 ⁇ m to 100 ⁇ m, but is not limited thereto. As an example, when the height of the convex portion 33 of the uneven structure layer 31 is 10 ⁇ m, the thickness of the refractive index variable layer 132 is, for example, 40 ⁇ m.
  • FIG. 13A is an enlarged cross-sectional view for explaining the no-application mode (transparent state) of the optical device 101 according to the present modification. Note that FIG. 13A and FIG. 13B described later show paths of green light (for example, a wavelength of 550 nm) included in the light L.
  • FIG. 13A no voltage is applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50. Specifically, the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 are at the same potential. In this case, since no electric field is applied to the refractive index variable layer 132, the nanoparticles 136 are dispersed throughout the insulating liquid 135.
  • the refractive index of the variable-refractive-index layer 132 in the state in which the nanoparticles 136 are dispersed in the entire insulating liquid 135 is about 1.5.
  • the refractive index of the convex part 33 of the uneven structure layer 31 is about 1.5. That is, the entire refractive index of the refractive index variable layer 132 is equal to the refractive index of the convex portion 33 of the uneven structure layer 31. Therefore, the refractive index is uniform throughout the light distribution layer 130.
  • FIG. 13B is an enlarged cross-sectional view for explaining a voltage application mode (light distribution state) of the optical device 101 according to the present modification.
  • a voltage is applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50.
  • a potential difference of about several tens of volts is applied to the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50.
  • a predetermined electric field is applied to the refractive index variable layer 132, so in the refractive index variable layer 132, the charged nanoparticles 136 migrate in the insulating liquid 135 according to the electric field distribution. That is, the nanoparticles 136 electrophorese in the insulating liquid 135.
  • the second electrode layer 50 has a higher potential than the first electrode layer 40. For this reason, the positively charged nanoparticles 136 migrate toward the first electrode layer 40 and enter and accumulate in the recesses 34 of the uneven structure layer 31.
  • the concentration distribution of the nanoparticles 136 is formed in the refractive index variable layer 132.
  • the concentration of the nanoparticles 136 is high, and in the second region 132b on the second electrode layer 50 side, the concentration of the nanoparticles 136 is low. Therefore, a refractive index difference occurs between the first region 132a and the second region 132b.
  • the refractive index of the nanoparticles 136 is higher than the refractive index of the insulating liquid 135. Therefore, the refractive index of the first region 132a in which the concentration of the nanoparticles 136 is high is higher than the refractive index of the second region 132b in which the concentration of the nanoparticles 136 is low, that is, the ratio of the insulating liquid 135 is high.
  • the refractive index of the first region 132a may be greater than about 1.5 to about 1.8, depending on the concentration of the nanoparticles 136.
  • the refractive index of the second region 132 b has a value smaller than about 1.4 to about 1.5 depending on the concentration of the nanoparticles 136.
  • the refractive index of the plurality of convex portions 33 is about 1.5, when a voltage is applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50, the convex portions 33 and the first region 132a In between, a refractive index difference occurs. Therefore, as shown in FIG. 13B, when the light L is incident in an oblique direction, the light L is refracted by the side surface 33b of the convex portion 33 and then totally reflected by the side surface 33a. Thereby, the traveling direction of the light L incident obliquely downward is bent by the optical device 101, and the indoor ceiling surface or the like is irradiated.
  • each member such as an interface between the first base material 10 and the first electrode layer 40 or an interface between the variable refractive index layer 132 and the second electrode layer 50. Where there is a refractive index difference at the interface between them, the light L will be refracted at the interface according to the refractive index difference.
  • the light distribution state and the transparent state of the optical device 101 can be changed by changing the refractive index as in the embodiment.
  • the refractive index of the refractive index variable layer 132 has wavelength dependency.
  • the refractive index of the uneven structure layer 31 in the blue region is ns (B)
  • the refractive index of the uneven structure layer 31 in the red region is ns (R)
  • the variable refractive index layer in the blue region When the minimum value of the refractive index of 132 is nVal (B) and the minimum value of the refractive index of the refractive index variable layer 132 in the red region is nVal (R), the absolute difference between ns (B) and nVal (B)
  • the first absolute value, which is the value, and the second absolute value, which is the absolute value of the difference between ns (R) and nVal (R), are each less than or equal to 0.02.
  • the minimum value of the refractive index of the refractive index variable layer 132 is, for example, the refractive index of the refractive index variable layer 132 when the optical device 101 is in the transparent state without applying a voltage.
  • the incident light is obtained when the optical device 101 is in a transparent state
  • the light passing through the optical device 101 has a small difference in the traveling direction of light for each wavelength range. Therefore, the degree of deterioration in appearance due to the dispersion of the transmitted light at the interface or the coloring of the element surface is suppressed.
  • the refractive index of the uneven structure layer 31 in the blue region is ns (B)
  • the refractive index of the uneven structure layer 31 in the red region is ns (R)
  • the refractive index of the variable refractive index layer 132 in the blue region Assuming that the maximum value of nVal (B) and the maximum value of the refractive index of the refractive index variable layer 132 in the red region are nVal (R), nVal (R) / ns (R) with respect to nVal (B) / ns (B)
  • the ratio of) may be 0.9 or more.
  • the maximum value of the refractive index of the refractive index variable layer 132 is, for example, the refractive index of the first region 132a when the optical device 101 is in a light distribution state by applying a voltage. Specifically, the maximum value of the refractive index of the refractive index variable layer 132 is the maximum value of the refractive index of the first region 132a when the optical device 101 is in the light distribution state in the range of applicable voltages.
  • the refractive index ratio in the blue region to the refractive index ratio in the red region is close to 1
  • the wavelength dependency of incident light is reduced when the optical device 1 is in the light distribution state.
  • the light distributed by the optical device 1 has a small difference in the traveling direction of light in each wavelength region at the interface between the uneven structure layer 31 and the refractive index variable layer 132. Therefore, the degree of the deterioration of the appearance due to the dispersion of the transmitted light or the light distribution at the interface and the coloring of the element surface is suppressed.
  • optical device concerning the present invention was explained based on the above-mentioned embodiment, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment.
  • the difference in refractive index in the green region is smaller than the difference in refractive index in the red region and the difference in refractive index in the blue region
  • the present invention is not limited thereto.
  • the difference in refractive index in the green region may be equal to or greater than at least one of the difference in refractive index in the red region and the difference in refractive index in the blue region. The same applies to the refractive index ratio.
  • the refractive index of the concavo-convex structure layer 31 may be equal to or more than the minimum value of the refractive index of the refractive index variable layer 32 at any wavelength. Specifically, nVal (B) ⁇ ns (B) and nVal (R) ⁇ ns (R) may be adopted. Alternatively, in the range from the blue region to the red region, the refractive index of the uneven structure layer 31 may be equal to or less than the minimum value of the refractive index of the refractive index variable layer 32 at any wavelength. Specifically, nVal (B)> ns (B) and nVal (R)> ns (R) may be adopted.
  • the optical device is disposed in the window so that the longitudinal direction of the convex portion 33 is the x-axis direction, but the present invention is not limited to this.
  • the optical device may be disposed in the window such that the longitudinal direction of the convex portion 33 is the z-axis direction.
  • the plurality of convex portions 33 may not have a linear stripe shape.
  • each of the plurality of protrusions 33 may have a wave shape, a wavy shape, or a zigzag shape.
  • each of the plurality of convex portions 33 constituting the concavo-convex structure layer 31 has a long shape, but the present invention is not limited to this.
  • the plurality of convex portions 33 may be arranged to be dispersed in a matrix or the like. That is, the plurality of convex portions 33 may be arranged in a dotted manner.
  • each of the plurality of convex portions 33 has the same shape.
  • the shapes may be different in the plane.
  • the inclination angles of the side surfaces 33a or 33b of the plurality of protrusions 33 may be different between the upper half and the lower half in the z-axis direction of the optical device 1.
  • the heights of the plurality of convex portions 33 are fixed, but the present invention is not limited to this.
  • the heights of the plurality of protrusions 33 may be randomly different. By doing this, it is possible to suppress that the light transmitted through the optical device appears iridescent. That is, by randomly changing the heights of the plurality of convex portions 33, minute diffracted light and scattered light at the concavo-convex interface are averaged by the wavelength, and coloring of the emitted light is suppressed.
  • the refractive index of the nanoparticles 136 may be lower than the refractive index of the insulating liquid 135.
  • the transparent state and the light distribution state can be realized by appropriately adjusting the voltage to be applied according to the refractive index and the like of the nanoparticles.
  • the nanoparticles 136 are positively charged, but the present invention is not limited to this. That is, the nanoparticles 136 may be negatively charged.
  • a direct potential is applied between the first electrode layer 40 and the second electrode layer 50 by applying a positive potential to the first electrode layer 40 and applying a negative potential to the second electrode layer 50. It is good to do.
  • the plurality of nanoparticles 136 may include a plurality of types of nanoparticles having different optical properties. For example, it may include positively charged transparent first nanoparticles and negatively charged opaque (such as black) second nanoparticles.
  • the light shielding function may be given to the optical device 101 by aggregating and unevenly distributing the second nanoparticles.
  • sunlight was illustrated as light which injects into the optical device 1 in said embodiment, it does not restrict to this.
  • the light incident on the optical device 1 may be light emitted by a light emitting device such as a lighting device.
  • the optical device 1 is attached to the indoor surface of the window 91.
  • the optical device 1 may be attached to the outdoor surface of the window 91. By sticking on the indoor side, deterioration of the optical element can be suppressed.
  • the optical device 1 is attached to the window 91, the optical device may be used as the window of the building 90 itself.
  • the optical device 1 is not limited to being installed in the window 91 of the building 90, and may be installed in, for example, a window of a car.
  • the optical device 1 can also be used, for example, as a light distribution control member such as a light transmission cover of a lighting fixture.
  • the optical device 1 can also be used as a blind member utilizing scattering of light at the interface of the concavo-convex structure.
  • the present invention can be realized by arbitrarily combining components and functions in each embodiment without departing from the scope of the present invention or embodiments obtained by applying various modifications that those skilled in the art may think to each embodiment.
  • the form is also included in the present invention.

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Abstract

光学デバイス（１）は、透光性の第１電極層（４０）及び第２電極層（５０）と、これらの電極層間に配置され、入射した光を配光する配光層（３０）とを備え、配光層（３０）は、複数の凸部（３３）を有する凹凸構造層（３１）と、複数の凸部（３３）間を充填するように配置され、第１電極層（４０）及び第２電極層（５０）間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層（３２）とを含み、青色領域における凹凸構造層（３１）の屈折率をｎｓ（Ｂ）、赤色領域における凹凸構造層（３１）の屈折率をｎｓ（Ｒ）、青色領域における屈折率可変層（３２）の屈折率の最小値をｎＶａｌ（Ｂ）、赤色領域における屈折率可変層（３２）の屈折率の最小値をｎＶａｌ（Ｒ）としたとき、ｎｓ（Ｂ）とｎＶａｌ（Ｂ）との差の絶対値、及び、ｎｓ（Ｒ）とｎＶａｌ（Ｒ）との差の絶対値はそれぞれ、０．０２以下である。

Description

光学デバイス
　本発明は、光学デバイスに関する。
　屋外から入射する太陽光などの外光の透過状態を変化させることができる光学デバイスが知られている。
　例えば、特許文献１には、一対の透明基板と、一対の透明基板の各々に形成された一対の透明電極と、一対の透明電極に挟まれたプリズム層及び液晶層とを有する液晶光学素子が開示されている。当該液晶光学素子は、一対の透明電極に印加される電圧によって液晶層の屈折率を変化させて、プリズムの斜面と液晶層との界面を通過する光の屈折角を変化させる。
特開２０１２－１７３５３４号公報
　ところで、プリズム層及び液晶層の各々の屈折率は、波長依存性を有する。このため、上記従来の液晶光学素子に白色光が入射した場合に、光の進行方向は、波長成分によって異なる。したがって、上記従来の液晶光学素子では、透過光の分光又は素子面の着色により、透過光が着色したり、素子面の見映えが悪くなるという問題がある。
　そこで、本発明は、透過光の分光又は素子面の着色による見映えの悪化を抑制することができる光学デバイスを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る光学デバイスは、透光性を有する第１電極層と、前記第１電極層に対向して配置された、透光性を有する第２電極層と、前記第１電極層と前記第２電極層との間に配置され、入射した光を配光する配光層とを備え、前記配光層は、複数の凸部を有する凹凸構造層と、前記複数の凸部間を充填するように配置され、前記第１電極層及び前記第２電極層間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層とを含み、青色領域における前記凹凸構造層の屈折率をｎｓ（Ｂ）、赤色領域における前記凹凸構造層の屈折率をｎｓ（Ｒ）、前記青色領域における前記屈折率可変層の屈折率の最小値をｎＶａｌ（Ｂ）、前記赤色領域における前記屈折率可変層の屈折率の最小値をｎＶａｌ（Ｒ）としたとき、ｎｓ（Ｂ）とｎＶａｌ（Ｂ）との差の絶対値である第１絶対値、及び、ｎｓ（Ｒ）とｎＶａｌ（Ｒ）との差の絶対値である第２絶対値はそれぞれ、０．０２以下である。
　また、本発明の別の一態様に係る光学デバイスは、透光性を有する第１電極層と、前記第１電極層に対向して配置された、透光性を有する第２電極層と、前記第１電極層と前記第２電極層との間に配置され、入射した光を配光する配光層とを備え、前記配光層は、複数の凸部を有する凹凸構造層と、前記複数の凸部間を充填するように配置され、前記第１電極層及び前記第２電極層間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層とを含み、青色領域における前記凹凸構造層の屈折率をｎｓ（Ｂ）、赤色領域における前記凹凸構造層の屈折率をｎｓ（Ｒ）、前記青色領域における前記屈折率可変層の屈折率の最大値をｎＶａｌ（Ｂ）、前記赤色領域における前記屈折率可変層の屈折率の最大値をｎＶａｌ（Ｒ）としたとき、ｎＶａｌ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）に対するｎＶａｌ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）の比は、０．９以上１．１以下である。
　本発明に係る光学デバイスによれば、透過光の分光又は素子面の着色による見映えの悪化を抑制することができる。
図１は、実施の形態に係る光学デバイスの断面図である。 図２は、実施の形態に係る光学デバイスの拡大断面図である。 図３Ａは、実施の形態に係る光学デバイスを窓に設置した場合において、光学デバイスが無印加モードで動作したときの作用（配光状態）を説明するための図である。 図３Ｂは、実施の形態に係る光学デバイスを窓に設置した場合において、光学デバイスが電圧印加モードで動作したときの作用（透明状態）を説明するための図である。 図４Ａは、実施の形態に係る光学デバイスの無印加モード（配光状態）を説明するための拡大断面図である。 図４Ｂは、実施の形態に係る光学デバイスの電圧印加モード（透明状態）を説明するための拡大断面図である。 図５Ａは、実施例１に係る配光層の屈折率の波長依存性の一例を示す図である。 図５Ｂは、実施例１に係る配光層の屈折率の波長依存性の別の一例を示す図である。 図６は、実施例１に係る光学デバイスの波長依存性を考慮したときの、光学デバイスを透明状態にする動作モードを説明するための拡大断面図である。 図７は、比較例１に係る光学デバイスを透明状態にする動作モードを説明するための拡大断面図である。 図８は、比較例２に係る光学デバイスを透明状態にする動作モードを説明するための拡大断面図である。 図９は、実施例２に係る配光層の屈折率の波長依存性を示す図である。 図１０は、実施例２に係る光学デバイスの波長依存性を考慮したときの、光学デバイスを配光状態にする動作モードを説明するための拡大断面図である。 図１１は、比較例３に係る光学デバイスを配光状態にする動作モードを説明するための拡大断面図である。 図１２は、実施の形態の変形例に係る光学デバイスの拡大断面図である。 図１３Ａは、実施の形態の変形例に係る光学デバイスの無印加モード（透明状態）を説明するための拡大断面図である。 図１３Ｂは、実施の形態の変形例に係る光学デバイスの電圧印加モード（配光状態）を説明するための拡大断面図である。
　以下では、本発明の実施の形態に係る光学デバイスについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、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。
　また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
　また、本明細書及び図面において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、三次元直交座標系の三軸を示している。各実施の形態では、ｚ軸方向を鉛直方向とし、ｚ軸に垂直な方向（ｘｙ平面に平行な方向）を水平方向としている。なお、ｚ軸の正方向を鉛直上方としている。また、本明細書において、「厚み方向」とは、光学デバイスの厚み方向を意味し、第１基材及び第２基材の主面に垂直な方向のことであり、「平面視」とは、第１基材又は第２基材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）
　［構成］
　まず、本実施の形態に係る光学デバイス１の構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る光学デバイス１の断面図である。図２は、本実施の形態に係る光学デバイス１の拡大断面図であり、図１の一点鎖線で囲まれる領域ＩＩの拡大断面図である。
　光学デバイス１は、光学デバイス１に入射する光を制御する光制御デバイスである。具体的には、光学デバイス１は、光学デバイス１に入射する光の進行方向を変更して（つまり、配光して）出射させることができる配光素子である。
　図１及び図２に示すように、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、第１基材１０と、第２基材２０と、配光層３０と、第１電極層４０と、第２電極層５０とを備える。
　なお、第１電極層４０の配光層３０側の面には、第１電極層４０と配光層３０の凹凸構造層３１とを密着させるための密着層が設けられていてもよい。密着層は、例えば、透光性の接着シート、又は、一般的にプライマーと称される樹脂材料等である。
　光学デバイス１は、対をなす第１基材１０及び第２基材２０の間に、第１電極層４０、配光層３０及び第２電極層５０がこの順で厚み方向に沿って配置された構成である。なお、第１基材１０と第２基材２０との間の距離を保つために、粒子状の複数のスペーサが面内に分散されていてもよく、柱状の構造が形成されてもよい。
　以下、光学デバイス１の各構成部材について、図１及び図２を参照して詳細に説明する。
　［第１基材及び第２基材］
　第１基材１０及び第２基材２０は、透光性を有する透光性基材である。第１基材１０及び第２基材２０としては、例えばガラス基板又は樹脂基板を用いることができる。
　ガラス基板の材料としては、ソーダガラス、無アルカリガラス又は高屈折率ガラスなどが挙げられる。樹脂基板の材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル（ＰＭＭＡ）又はエポキシなどの樹脂材料が挙げられる。ガラス基板は、光透過率が高く、かつ、水分の透過性が低いという利点がある。一方、樹脂基板は、破壊時の飛散が少ないという利点がある。
　第１基材１０と第２基材２０とは、同じ材料で構成されていてもよく、あるいは、異なる材料で構成されていてもよい。また、第１基材１０及び第２基材２０は、リジッド基板に限るものではなく、可撓性を有するフレキシブル基板でもよい。本実施の形態において、第１基材１０及び第２基材２０は、ＰＥＴ樹脂からなる透明樹脂基板である。
　第２基材２０は、第１基材１０に対向する対向基材であり、第１基材１０に対向する位置に配置される。第１基材１０と第２基材２０とは、例えば、１０μｍ～３０μｍなどの所定距離を空けて略平行に配置されている。第１基材１０と第２基材２０とは、互いの端部外周に額縁状に形成された接着剤などのシール樹脂によって接着されている。
　なお、第１基材１０及び第２基材２０の平面視形状は、例えば、正方形又は長方形などの矩形状であるが、これに限るものではなく、円形又は四角形以外の多角形であってもよく、任意の形状が採用され得る。
　［配光層］
　図１及び図２に示すように、配光層３０は、第１電極層４０と第２電極層５０との間に配置される。配光層３０は、透光性を有しており、入射した光を透過させる。また、配光層３０は、入射した光を配光する。つまり、配光層３０は、配光層３０を光が通過する際に、その光の進行方向を変更する。
　配光層３０は、凹凸構造層３１と、屈折率可変層３２とを有する。
　凹凸構造層３１は、屈折率可変層３２の表面（界面）を凹凸にするために設けられた微細形状層である。凹凸構造層３１は、図２に示すように、複数の凸部３３と、複数の凹部３４とを有する。具体的には、凹凸構造層３１は、マイクロオーダサイズの複数の凸部３３によって構成された凹凸構造体である。複数の凸部３３の間が、複数の凹部３４である。すなわち、隣り合う２つの凸部３３の間が、１つの凹部３４である。
　複数の凸部３３は、第１基材１０の主面（第１電極層４０が設けられた面）に平行なｚ軸方向（第１方向）に並んで配置された複数の凸部である。すなわち、本実施の形態では、ｚ軸方向は、複数の凸部３３の並び方向である。
　複数の凸部３３の各々は、根元から先端にかけて先細る形状を有する。本実施の形態において、複数の凸部３３の各々の断面形状は、第１基材１０から第２基材２０に向かう方向（厚み方向、ｙ軸正方向）に沿って先細りのテーパ形状である。具体的には、凸部３３の断面形状（ｙｚ断面）は、三角形であるが、これに限らない。凸部３３の断面形状は、台形でもよく、その他の多角形、又は、カーブを含む多角形などでもよい。
　具体的には、図２に示すように、複数の凸部３３の各々は、一対の側面３３ａ及び３３ｂを有する。一対の側面３３ａ及び３３ｂは、ｚ軸方向に交差する面である。一対の側面３３ａ及び３３ｂの各々は、厚み方向（ｙ軸方向）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３３ａ及び３３ｂの間隔（凸部３３の幅（ｚ軸方向の長さ））は、第１基材１０から第２基材２０に向かって漸次小さくなっている。
　側面３３ａは、例えば、凸部３３を構成する複数の側面のうち、鉛直上方側の側面（上側面）である。側面３３ａは、入射光を反射（全反射）させる反射面（全反射面）である。側面３３ｂは、例えば、凸部３３を構成する複数の側面のうち、鉛直下方側の側面（下側面）である。側面３３ｂは、入射光を屈折させる屈折面である。
　本実施の形態において、複数の凸部３３は、ｘ軸方向に延びたストライプ状に形成されている。つまり、複数の凸部３３の各々は、ｘ軸方向に沿って直線状に延びる長尺状の凸部である。具体的には、複数の凸部３３の各々は、断面形状が三角形でｘ軸方向に延在する長尺状の略三角柱形状であり、ｚ軸方向に沿って略等間隔に配列されている。複数の凸部３３の各々は、同じ形状を有するが、互いに異なる形状を有してもよい。
　複数の凸部３３の各々の高さ（ｙ軸方向の長さ）は、例えば２μｍ～１００μｍであるが、これに限らない。複数の凸部３３の幅（ｚ軸方向の長さ）は、例えば、１μｍ～２０μｍであり、好ましくは１０μｍ以下であるが、これに限らない。また、凹部３４の幅（ｚ軸方向）は、例えば０μｍ～１００μｍである。つまり、隣り合う２つの凸部３３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く、接触して配置されていてもよい。なお、隣り合う凸部３３の間隔は、０μｍ～１００μｍに限らない。
　凸部３３の材料としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂などの光透過性を有する樹脂材料を用いることができる。凸部３３は、例えば、紫外線硬化樹脂材料から形成され、モールド成形又はナノインプリントなどによって形成することができる。
　凹凸構造層３１は、例えば、緑色光に対する屈折率が１．５のアクリル樹脂を用いて断面が三角形の凹凸構造を、モールド型押しにより形成することができる。凸部３３の高さは、例えば１０μｍであり、複数の凸部３３は、間隔が２μｍで等間隔にｚ軸方向に並んで配置されている。凸部３３の根元の厚さは、例えば５μｍである。隣り合う凸部３３の根元間の距離は、例えば０μｍ～５μｍの値をとりうる。
　なお、凹凸構造層３１の屈折率は、波長依存性を有する。詳細については、実施例に基づいて後で説明する。
　屈折率可変層３２は、凹凸構造層３１の複数の凸部３３の間（すなわち、凹部３４）を充填するように配置されている。屈折率可変層３２は、第１電極層４０と第２電極層５０との間に形成される隙間を充填するように配置されている。例えば、図２に示すように、凸部３３と第２電極層５０とが離れているので、屈折率可変層３２は、凸部３３と第２電極層５０との間の隙間を埋めるように配置される。なお、凸部３３と第２電極層５０とは接触していてもよく、この場合、屈折率可変層３２は、凹部３４毎に分離して設けられていてもよい。
　屈折率可変層３２は、第１電極層４０及び第２電極層５０間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する。具体的には、屈折率可変層３２は、電界が与えられることによって可視光帯域での屈折率が調整可能な屈折率調整層として機能する。例えば、屈折率可変層３２は、電界応答性を有する液晶分子３５を有する液晶によって構成されているので、配光層３０に電界が与えられることで液晶分子３５の配向状態が変化して屈折率可変層３２の屈折率が変化する。
　屈折率可変層３２の複屈折材料は、例えば、複屈折性を有する液晶分子３５を含む液晶である。このような液晶としては、例えば、液晶分子３５が棒状分子からなるネマティック液晶、スメクティック液晶又はコレステリック液晶などを用いることができる。例えば、凸部３３の屈折率が１．５である場合、屈折率可変層３２の材料としては、常光屈折率（ｎｏ）が１．５で、異常光屈折率（ｎｅ）が１．７のポジ型の液晶を用いることができる。
　なお、屈折率可変層３２の屈折率は、波長依存性を有する。詳細については、実施例に基づいて後で説明する。
　屈折率可変層３２は、例えば、第１電極層４０及び凹凸構造層３１が形成された第１基材１０と、第２電極層５０が形成された第２基材２０との各々の端部外周をシール樹脂で封止した状態で、屈折率可変材料を真空注入法で注入することで形成される。あるいは、屈折率可変層３２は、第１基材１０の第１電極層４０及び凹凸構造層３１上に屈折率可変材料を滴下した後に第２基材を貼り合わせることで形成されてもよい。本実施の形態では、屈折率可変材料は、液晶材料である。
　なお、図２では、電圧が無印加の状態（後述する図４Ａも同様）を示しており、液晶分子３５は、長軸がｘ軸に略平行になるように配向されている。第１電極層４０及び第２電極層５０間に電圧が印加された場合には、液晶分子３５は、長軸がｙ軸に略平行になるように配向される（後述する図４Ｂを参照）。
　また、屈折率可変層３２には、交流電力によって電界が与えられてもよく、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、正弦波でもよく、矩形波でもよい。
　［第１電極層及び第２電極層］
　図１及び図２に示すように、第１電極層４０及び第２電極層５０は、電気的に対となっており、配光層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１電極層４０と第２電極層５０とは、電気的だけではなく配置的にも対になっており、第１基材１０と第２基材２０との間に、互いに対向するように配置されている。具体的には、第１電極層４０及び第２電極層５０は、配光層３０を挟むように配置されている。
　第１電極層４０及び第２電極層５０は、透光性を有し、入射した光を透過する。第１電極層４０及び第２電極層５０は、例えば透明導電層である。透明導電層の材料としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）若しくはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ）などの透明金属酸化物、銀ナノワイヤ若しくは導電性粒子などの導電体を含有する樹脂からなる導電体含有樹脂、又は、銀薄膜などの金属薄膜などを用いることができる。なお、第１電極層４０及び第２電極層５０は、これらの単層構造でよく、これらの積層構造（例えば透明金属酸化物と金属薄膜との積層構造）でもよい。本実施の形態では、第１電極層４０及び第２電極層５０はそれぞれ、厚さ１００ｎｍのＩＴＯである。
　第１電極層４０は、第１基材１０と凹凸構造層３１との間に配置されている。具体的には、第１電極層４０は、第１基材１０の配光層３０側の面に形成されている。
　一方、第２電極層５０は、屈折率可変層３２と第２基材２０との間に配置されている。具体的には、第２電極層５０は、第２基材２０の配光層３０側の面に形成されている。
　なお、第１電極層４０及び第２電極層５０は、例えば、外部電源との電気接続が可能となるように構成されている。例えば、外部電源に接続するための電極パッドなどが、第１電極層４０及び第２電極層５０の各々から引き出されて第１基材１０及び第２基材２０に形成されていてもよい。
　第１電極層４０及び第２電極層５０はそれぞれ、例えば、蒸着、スパッタリングなどにより、ＩＴＯなどの導電膜を成膜することで形成される。
　［光学デバイスの光学状態］
　続いて、本実施の形態に係る光学デバイス１の使用例を示しながら、光学デバイス１の光学状態（動作モード）について説明する。具体的には、光学デバイス１を備える光学システムについて、図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明する。
　図３Ａ及び図３Ｂはそれぞれ、本実施の形態に係る光学デバイス１を備える光学システム６０を建物９０に適用した例を示す図である。具体的には、図３Ａ及び図３Ｂは、光学デバイス１を窓９１に設置した場合において、光学デバイス１が各動作モードで動作したときの作用を説明するための図である。
　図３Ａ及び図３Ｂに示すように、光学システム６０は、光学デバイス１と、制御部６１とを備える。なお、各図において、光学デバイス１から延びるドットの網掛けが付された領域は、光学デバイス１を通過した光（具体的にはＳ偏光成分）が通過する領域を示している。
　光学デバイス１は、入射した光を透過させることができる。例えば、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、粘着層を介して既存の窓９１に貼り合わされる。この場合、光学デバイス１は、第１基材１０及び第２基材２０の主面が鉛直方向（ｚ軸方向）に平行になる姿勢で窓９１に設置される。
　なお、図３Ａ及び図３Ｂでは、光学デバイス１の詳細な構造は図示されていないが、光学デバイス１は、第１基材１０が屋外側で第２基材２０が屋内側になり、かつ、凸部３３の側面３３ａが天井９２側で側面３３ｂが床９３側になるように配置されている。
　また、制御部６１が床９３上に設置されているが、これは模式的に図示したものであり、制御部６１の設置場所には特に限定されない。例えば、制御部６１は、光学デバイス１と一体に構成され、窓９１の窓枠などに固定されていてもよい。あるいは、制御部６１は、建物９０の天井９２、床９３又は壁などに埋め込まれていてもよい。
　制御部６１は、光学デバイス１を駆動する制御部である。具体的には、制御部６１は、第１電極層４０と第２電極層５０との間に所定の電圧を印加することで、配光層３０に電界を印加する。
　本実施の形態では、制御部６１は、第１電極層４０及び第２電極層５０間への電圧の印加状態に応じた２つの動作モードを有する。具体的には、２つの動作モードは、電圧を印加しない無印加モード（第１動作モード）と、電極層間に略均一に電圧を印加する電圧印加モード（第２動作モード）とである。制御部６１は、ユーザ操作又は予め定められたスケジュール情報などに基づいて、２つの動作モードを切り替えて実行する。
　光学デバイス１では、配光層３０に印加される電界に応じて、屈折率可変層３２に含まれる液晶分子３５の配向が変化する。なお、液晶分子３５は、複屈折性を有する棒状の液晶分子であるので、入射する光の偏光状態に応じて、当該光が受ける屈折率が異なる。ここでは、例えば、入射光に含まれる緑色光に対して、凸部３３の屈折率が１．５であり、液晶分子３５としては、常光屈折率（ｎｏ）が１．５で、異常光屈折率（ｎｅ）が１．７のポジ型の液晶分子である場合を例に挙げて説明する。
　光学デバイス１に入射する太陽光などの光は、Ｐ偏光（Ｐ偏光成分）とＳ偏光（Ｓ偏光成分）とを含んでいる。Ｐ偏光は、無印加モード及び電圧印加モードのいずれのモードにおいても、その振動方向が液晶分子３５の短軸に対して略平行になる。このため、Ｐ偏光についての液晶分子３５の屈折率は、動作モードに依存せず、常光屈折率（ｎｏ）であって、具体的には１．５である。このため、Ｐ偏光についての屈折率は、動作モードに依存せず、配光層３０内で略一定になるので、Ｐ偏光は、配光層３０をそのまま直進する。
　一方で、Ｓ偏光についての液晶分子３５の屈折率は、動作モードに応じて変化する。
　具体的には、光学デバイス１は、無印加モードで駆動された場合に、入射する光Ｌ（Ｓ偏光）の進行方向を変更させる配光状態になる。光学デバイス１は、電圧印加モードで駆動された場合に、入射する光Ｌ（Ｓ偏光）をそのまま（進行方向を変更することなく）通過させる透光（透明）状態になる。
　なお、屈折率可変材料として電気泳動材料（後述する）を用いた場合には、Ｐ偏光及びＳ偏光のいずれも同じ方向に進行する。例えば、Ｐ偏光及びＳ偏光の両方の進行方向が屈折及び全反射によって曲げられて配光状態を実現することができる。
　以下では、各動作モードの詳細について、図３Ａ及び図３Ｂを適宜参照しながら、図４Ａ及び図４Ｂを用いて説明する。図４Ａ及び図４Ｂはそれぞれ、本実施の形態に係る光学デバイス１の各動作モードを説明するための拡大断面図である。
　なお、図４Ａ及び図４Ｂでは、光学デバイス１に入射する光Ｌ（例えば太陽光）の経路を太線の矢印で示している。なお、実際には、光Ｌは、第１基材１０に入射する際、及び、第２基材２０から出射する際に屈折するが、これらの屈折による経路の変化は図示していない。また、図４Ａ及び図４Ｂでは、光Ｌに含まれる緑色光（例えば、波長が５５０ｎｍ）の経路について示している。
　＜無印加モード（配光状態）＞
　図４Ａは、無印加モードで駆動された場合の光学デバイス１の状態と、光学デバイス１を通過する光Ｌの経路とを模式的に示している。
　制御部６１は、光学デバイス１を無印加モードで動作させる場合、第１電極層４０と第２電極層５０との間に電圧を印加しない。具体的には、第１電極層４０と第２電極層５０とが略等しい電位（例えば接地電位）になることで、配光層３０には電界が印加されない。このため、屈折率可変層３２の屈折率を面内で略均一にすることができる。
　この場合、光Ｌ（Ｓ偏光の緑色成分）が受ける屈折率は、凸部３３が１．５であるのに対して、屈折率可変層３２が１．７になる。このため、図４Ａに示すように、光学デバイス１に対して斜めに入射する光Ｌは、凸部３３の側面３３ｂで屈折して進行方向が変化した後、凸部３３の側面３３ａで反射（全反射）される。側面３３ａで反射された光は、斜め上方に向けて出射される。すなわち、光学デバイス１は、斜め下方に入射した光Ｌを、斜め上方に向けて出射する。したがって、図３Ａに示すように、斜め下方に入射する太陽光などの光Ｌは、光学デバイス１によって進行方向が曲げられて、建物９０の天井９２を照射する。
　＜電圧印加モード（透明状態）＞
　図４Ｂは、電圧印加モードで駆動された場合の光学デバイス１の状態と、光学デバイス１を通過する光Ｌの経路とを模式的に示している。
　制御部６１は、光学デバイス１を電圧印加モードで動作させる場合、第１電極層４０と第２電極層５０との間に所定の電圧を印加する。これにより、配光層３０に印加される電界が面内で略均一になり、屈折率可変層３２の屈折率を面内で略均一にすることができる。
　この場合、光Ｌ（Ｓ偏光の緑色成分）が受ける屈折率は、凸部３３及び屈折率可変層３２ともに１．５となる。このため、図４Ｂに示すように、光学デバイス１に対して斜めに入射する光Ｌは、そのまま光学デバイス１を通過する。つまり、光学デバイス１は、斜め下方に入射した光Ｌを、そのまま斜め下方に出射する。したがって、図３Ｂに示すように、斜め下方に入射する太陽光などの光Ｌは、光学デバイス１をそのまま通過して、建物９０の床９３の窓９１に近い部分を照射する。
　以上のように、本実施の形態に係る光学デバイス１によれば、配光層３０に与えられる電界（第１電極層４０及び第２電極層５０の間に印加する電圧）に応じて、光学状態を変化させることができる。ここでは、透明状態と配光状態とを切り替えているが、印加する電圧に応じて、配光状態と透明状態との中間の光学状態を形成することができる。
　例えば、印加する電圧水準を複数設定し、適宜切り替えを行ってもよい。印加する電圧を、透明状態の場合よりも小さくすることで、中間の光学状態が形成される。中間の光学状態では、配光状態の場合よりも、光学デバイス１による配光の角度が小さくなる。これにより、例えば、建物９０の屋内のより奥側にまで光を進行させることができる。
　［配光層の屈折率の波長依存性］
　続いて、配光層３０の屈折率の波長依存性について実施例に基づいて説明する。
　＜実施例１＞
　まず、実施例１に係る配光層３０の屈折率の波長依存性について説明する。実施例１では、光学デバイス１を透明状態にした場合の配光層３０の屈折率の波長依存性が小さい。
　図５Ａは、実施例１に係る配光層３０の屈折率の波長依存性の一例を示す図である。具体的には、図５Ａは、凹凸構造層３１の屈折率と、屈折率可変層３２の屈折率の最小値とを示している。凹凸構造層３１の屈折率、及び、屈折率可変層３２の屈折率の最小値はそれぞれ、波長に対して単調減少している。
　ここでは、赤色領域、緑色領域及び青色領域の各々における凹凸構造層３１の屈折率を、ｎｓ（Ｒ）、ｎｓ（Ｇ）及びｎｓ（Ｂ）とする。赤色領域、緑色領域及び青色領域の各々における屈折率可変層３２の屈折率の最小値を、ｎＶａｌ（Ｒ）、ｎＶａｌ（Ｇ）及びｎＶａｌ（Ｂ）とする。
　赤色領域の屈折率は、例えば、波長が６５０ｎｍの赤色光に対する屈折率である。緑色領域の屈折率は、例えば、波長が５５０ｎｍの緑色光に対する屈折率である。青色領域の屈折率は、例えば、波長が４６０ｎｍの青色光に対する屈折率である。
　なお、屈折率可変層３２の屈折率の最小値は、第１電極層４０及び第２電極層５０間に電圧を印加しているときの屈折率可変層３２の屈折率である。具体的には、液晶分子３５の常光屈折率（ｎｏ）に相当する。ここでは、ポジ型の液晶分子３５を用いているが、ネガ型の液晶分子３５を用いてもよい。ネガ型の液晶分子３５を用いた場合、屈折率可変層３２の屈折率の最小値は、第１電極層４０及び第２電極層５０間に電圧を印加していないときの屈折率可変層３２の屈折率である。
　実施例１では、図５Ａに示すように、ｎＶａｌ（Ｂ）＞ｎｓ（Ｂ）、かつ、ｎＶａｌ（Ｒ）＜ｎｓ（Ｒ）である。なお、図５Ｂに示すように、ｎＶａｌ（Ｂ）＜ｎｓ（Ｂ）、かつ、ｎＶａｌ（Ｒ）＞ｎｓ（Ｒ）であってもよい。図５Ｂは、実施例１に係る配光層３０の屈折率の波長依存性の一例を示す図である。
　図５Ａ及び図５Ｂに示すいずれの場合においても、ｎｓ（Ｂ）とｎＶａｌ（Ｂ）との差の絶対値である第１絶対値｜ｎ（Ｂ）｜、及び、ｎｓ（Ｒ）とｎＶａｌ（Ｒ）との差の絶対値である第２絶対値｜ｎ（Ｒ）｜はそれぞれ、０．０２以下であり、好ましくは０．０１５以下、より好ましくは０．０１以下である。第１絶対値｜ｎ（Ｂ）｜、及び、第２絶対値｜ｎ（Ｒ）｜の少なくとも一方は、０．０１以下でもよく、０でもよい。
　さらに、実施例１では、ｎｓ（Ｇ）とｎＶａｌ（Ｇ）との差の絶対値である第３絶対値｜ｎ（Ｇ）｜は、第１絶対値｜ｎ（Ｂ）｜及び第２絶対値｜ｎ（Ｒ）｜より小さい。例えば、第３絶対値｜ｎ（Ｇ）｜は、０．０１以下でもよく、０でもよい。
　実施例１では、例えば、青色領域（波長４６０ｎｍ）から赤色領域（波長６５０ｎｍ）の範囲内において、いずれの波長帯域においても、凹凸構造層３１の屈折率と屈折率可変層３２の屈折率の最小値との差が０．０２以下である。このとき、凹凸構造層３１の屈折率と屈折率可変層３２の屈折率の最小値との差が０．０２以下となる波長帯域は、可視光帯域の全域（３８０ｎｍ～７８０ｎｍ）であってもよい。
　図５Ａ又は図５Ｂに示す屈折率の波長依存性を有する凹凸構造層３１の材料と屈折率可変層３２の材料との組み合わせは、例えば、以下の材料が挙げられる。凹凸構造層３１としては、ＰＭＭＡ、屈折率可変層３２としては、５ＰＣＨ（４－ｔｒａｎｓ－ｐｅｎｔｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌｃｙａｎｏｂｅｎｚｅｎｅ）、又は、５ＣＢ（４－ｐｅｎｔｙｌ－４’－ｃｙａｎｏｂｉｐｈｅｎｙｌ）などを用いることができる。なお、これらの材料は一例に過ぎず、例えば、凹凸構造層３１としては、その他各種の透明樹脂が用いられ、屈折率可変層３２としては、透光性を有する液晶材料が用いられる。屈折率の波長依存性が図５Ａ又は図５Ｂで示した関係を満たすように、各材料の成分が調整されている。
　図６は、実施例１に係る光学デバイス１の波長依存性を考慮したときの、光学デバイス１を透明状態にする動作モード（電圧印加モード）を説明するための図である。なお、図６は、配光層３０が図５Ａに示す屈折率の波長依存性を有する場合を示している。
　図６に示すように、太陽光などの白色光である光Ｌは、光学デバイス１に入射した後、凹凸構造層３１と屈折率可変層３２との界面（具体的には、凸部３３の側面３３ｂ）を通過する。このとき、凹凸構造層３１と屈折率可変層３２との屈折率差が波長によって異なるので、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂはそれぞれ、異なる方向に進行する。
　例えば、緑色光Ｇは、凹凸構造層３１と屈折率可変層３２との屈折率の差（第３絶対値｜ｎ（Ｇ）｜）が最も小さいので、ほとんどそのまま直進する。赤色光Ｒは、凹凸構造層３１の屈折率ｎｓ（Ｒ）が屈折率可変層３２の屈折率ｎＶａｌ（Ｒ）より大きいので、大きな屈折角で曲がり、緑色光Ｇよりも光学デバイス１から離れた方向（遠方）に出射される。青色光Ｂは、凹凸構造層３１の屈折率ｎｓ（Ｂ）が屈折率可変層３２の屈折率ｎＶａｌ（Ｂ）より小さいので、小さな屈折率で曲がり、緑色光Ｇよりも光学デバイス１に近い方向（近方）に出射される。なお、図５Ｂに示す屈折率の波長依存性を有する配光層３０の場合は、青色光Ｂと赤色光Ｒとが逆になる。
　ここで、比較例を用いて実施例１に係る配光層３０による効果を説明する。
　図７は、比較例１に係る光学デバイス１ｘを透明状態にする動作モード（電圧印加モード）を説明するための拡大断面図である。図７に示すように、比較例１に係る光学デバイス１ｘは、実施例１に係る光学デバイス１と比較して、凹凸構造層３１ｘと屈折率可変層３２ｘとを有する配光層３０ｘを備える点が相違している。凹凸構造層３１ｘ及び屈折率可変層３２ｘの屈折率の波長依存性が異なる点を除いて、比較例１に係る光学デバイス１ｘは、実施例１に係る光学デバイス１と同じである。
　比較例１に係る光学デバイス１ｘの配光層３０ｘでは、緑色領域における屈折率の差である｜ｎ（Ｇ）｜は、略０である。しかしながら、赤色領域及び青色領域における屈折率の差である｜ｎ（Ｒ）｜及び｜ｎ（Ｂ）｜は、０．０２より大きい。このため、図７に示すように、赤色光Ｒ及び青色光Ｂは、緑色光Ｇに対して、より離れた方向へと進行する。このため、比較例１に係る光学デバイス１ｘでは、透過光の分光又は素子面の着色による見映えの悪化度合いが大きくなる。
　図８は、比較例２に係る光学デバイス１ｙを透明状態にする動作モード（電圧印加モード）を説明するための拡大断面図である。図８に示すように、比較例１に係る光学デバイス１ｙは、実施例１に係る光学デバイス１と比較して、凹凸構造層３１ｙと屈折率可変層３２ｙとを有する配光層３０ｙを備える点が相違している。凹凸構造層３１ｙ及び屈折率可変層３２ｙの屈折率の波長依存性が異なる点を除いて、比較例２に係る光学デバイス１ｙは、実施例１に係る光学デバイス１と同じである。
　比較例２に係る光学デバイス１ｙの配光層３０ｙでは、赤色領域における屈折率の差である｜ｎ（Ｒ）｜は、略０である。しかしながら、緑色領域における屈折率の差である｜ｎ（Ｇ）｜は、０．０２より大きい。このため、図８に示すように、赤色光Ｒは、光学デバイス１ｙを略直進しているのに対して、緑色光Ｇは、凸部３３の側面３３ｂで屈折して進行方向が変化している。このように、比較例２に係る光学デバイス１ｙでは、視感度の高い緑色光Ｇの進行方向が変化するために、透過光の分光又は素子面の着色による見映えの悪化度合いが大きくなる。
　実施例１に係る光学デバイス１においても、青色領域及び赤色領域において、凹凸構造層３１と屈折率可変層３２との間に屈折率差が生じている。このため、図６に示すように、光Ｌは、僅かではあるが、波長成分によって異なる方向に出射される。しかしながら、比較例１及び２と比較して分かるように、各波長領域において屈折率の差の絶対値が０．０２以下であって十分に小さいので、人の目ではその差をほとんど感じられず、光学デバイス１の透過光の分光又は素子面の着色による見映えの悪化度合いを抑制することができる。
　＜実施例２＞
　次に、実施例２に係る配光層３０の屈折率の波長依存性について説明する。実施例２では、光学デバイス１を配光状態にした場合の配光層３０の屈折率の波長依存性が小さい。
　図９は、実施例２に係る配光層３０の屈折率の波長依存性の一例を示す図である。具体的には、図９は、凹凸構造層３１の屈折率と、屈折率可変層３２の屈折率の最大値とを示している。凹凸構造層３１の屈折率、及び、屈折率可変層３２の屈折率の最大値はそれぞれ、波長に対して単調減少している。
　ここでは、赤色領域、緑色領域及び青色領域の各々における凹凸構造層３１の屈折率を、ｎｓ（Ｒ）、ｎｓ（Ｇ）及びｎｓ（Ｂ）とする。赤色領域、緑色領域及び青色領域の各々における屈折率可変層３２の屈折率の最大値を、ｎＶａｌ（Ｒ）、ｎＶａｌ（Ｇ）及びｎＶａｌ（Ｂ）とする。
　赤色領域の屈折率は、例えば、波長が６５０ｎｍの赤色光に対する屈折率である。緑色領域の屈折率は、例えば、波長が５５０ｎｍの緑色光に対する屈折率である。青色領域の屈折率は、例えば、波長が４６０ｎｍの青色光に対する屈折率である。
　なお、屈折率可変層３２の屈折率の最大値は、第１電極層４０及び第２電極層５０間に電圧を印加していないときの屈折率可変層３２の屈折率である。具体的には、液晶分子３５の異常光屈折率（ｎｅ）に相当する。ここでは、ポジ型の液晶分子３５を用いているが、ネガ型の液晶分子３５を用いてもよい。ネガ型の液晶分子３５を用いた場合、屈折率可変層３２の屈折率の最大値は、第１電極層４０及び第２電極層５０間に電圧を印加しているときの屈折率可変層３２の屈折率である。
　実施例２では、図９に示すように、ｎＶａｌ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）に対するｎＶａｌ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）の比は、０．９以上である。このとき、例えば、ｎＶａｌ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）に対するｎＶａｌ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）の比は、１．１以下である。好ましくは、ｎＶａｌ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）に対するｎＶａｌ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）の比は、０．９５以上１．０５以下の範囲でもよく、さらに好ましくは０．９８以上１．０２以下の範囲である。さらに、実施例２では、ｎＶａｌ（Ｇ）／ｎｓ（Ｇ）は、ｎＶａｌ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）とｎＶａｌ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）との間の値である。
　光の入射角が一定の場合、屈折角は、スネルの法則により、凹凸構造層３１の屈折率と屈折率可変層３２の屈折率の最大値との比に依存する。このため、当該比の波長依存性が小さい程、光は、波長によらずに略同じ方向に屈折して進行する。ｎＶａｌ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）に対するｎＶａｌ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）の比が１に近い値になることで、青色光と赤色光とは、略同じ方向に屈折して進行する。
　実施例２では、例えば、青色領域（波長４６０ｎｍ）から赤色領域（波長６５０ｎｍ）の範囲内において、いずれの波長帯域においても、凹凸構造層３１の屈折率に対する屈折率可変層３２の屈折率の最小値の比は、ｎＶａｌ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）とｎＶａｌ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）との間の値になる。このとき、凹凸構造層３１の屈折率に対する屈折率可変層３２の屈折率の最小値の比がｎＶａｌ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）とｎＶａｌ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）との間の値になる波長帯域は、可視光帯域の全域（３８０ｎｍ～７８０ｎｍ）であってもよい。
　図９に示す屈折率の波長依存性を有する凹凸構造層３１の材料と屈折率可変層３２の材料との組み合わせは、例えば、凹凸構造層３１としては、アクリル系樹脂などの各種の透明樹脂が用いられ、屈折率可変層３２としては、透光性を有する液晶材料が用いられる。屈折率の波長依存性が図９で示した関係を満たすように、各材料の成分が調整されている。
　図１０は、実施例２に係る光学デバイス１の波長依存性を考慮したときの無印加モード（配光状態）を説明するための図である。なお、図１０では、ｎＶａｌ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）＞ｎＶａｌ（Ｇ）／ｎｓ（Ｇ）＞ｎＶａｌ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）である場合について示している。
　図１０に示すように、太陽光などの白色光である光Ｌは、光学デバイス１に入射した後、凹凸構造層３１と屈折率可変層３２との界面（具体的には、凸部３３の側面３３ｂ）によって屈折する。このとき、凹凸構造層３１の屈折率に対する屈折率可変層３２の屈折率の比が波長によって異なるので、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂはそれぞれ、異なる方向に屈折する。屈折した赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂはそれぞれ、凸部３３の側面３３ａによって全反射されて光学デバイス１から斜め上方に向けて出射される。
　例えば、赤色光Ｒは、例えば、ｎＶａｌ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）がｎＶａｌ（Ｇ）／ｎｓ（Ｇ）より小さいので、緑色光Ｇよりも小さく曲がり、緑色光Ｇよりも側面３３ａの第２基材２０側で反射される。このため、赤色光Ｒは、緑色光Ｇよりも斜め上方のより遠方に向けて出射される。
　青色光Ｂは、例えば、ｎＶａｌ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）がｎＶａｌ（Ｇ）／ｎｓ（Ｇ）より大きいので、緑色光Ｇよりも大きく曲がり、緑色光Ｇよりも側面３３ａの第１基材１０側で反射される。このため、青色光Ｂは、緑色光Ｇよりも斜め上方のより近方に向けて出射される。
　ここで、比較例を用いて実施例２に係る配光層３０による効果を説明する。
　図１１は、比較例３に係る光学デバイス１ｚを配光状態にする動作モード（無印加モード）を説明するための拡大断面図である。図１１に示すように、比較例３に係る光学デバイス１ｚは、実施例２に係る光学デバイス１と比較して、凹凸構造層３１ｚと屈折率可変層３２ｚとを有する配光層３０ｚを備える点が相違している。凹凸構造層３１ｚ及び屈折率可変層３２ｚの屈折率の波長依存性が異なる点を除いて、比較例３に係る光学デバイス１ｚは、実施例２に係る光学デバイス１と同じである。
　比較例３に係る光学デバイス１ｚの配光層３０ｚでは、ｎＶａｌ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）に対するｎＶａｌ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）の比は、０．９より小さい。このため、図１１に示すように、赤色光Ｒ及び青色光Ｂは、緑色光Ｇに対して、より離れた方向へと進行する。このため、比較例３に係る光学デバイス１ｚでは、透過光又は配光の分光及び素子面の着色による見映えの悪化の度合いが大きくなる。
　実施例２に係る光学デバイス１においても、青色領域及び赤色領域において、屈折率比に差が生じている。このため、図１０に示すように、光Ｌは、僅かではあるが、波長成分によって異なる方向に出射される。しかしながら、比較例３と比較して分かるように、各波長領域において屈折率比の比が１．１以下であって十分に１に近いので、人の目ではその差をほとんど感じられず、光学デバイス１の透過光又は配光の分光及び素子面の着色による見映えの悪化の度合いを抑制することができる。
　［効果など］
　以上のように、本実施の形態に係る光学デバイス１は、実施例１に示したように、透光性を有する第１電極層４０と、第１電極層４０に対向して配置された、透光性を有する第２電極層５０と、第１電極層４０と第２電極層５０との間に配置され、入射した光を配光する配光層３０とを備え、配光層３０は、複数の凸部３３を有する凹凸構造層３１と、複数の凸部３３間を充填するように配置され、第１電極層４０及び第２電極層５０間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層３２とを含み、青色領域における凹凸構造層３１の屈折率をｎｓ（Ｂ）、赤色領域における凹凸構造層３１の屈折率をｎｓ（Ｒ）、青色領域における屈折率可変層３２の屈折率の最小値をｎＶａｌ（Ｂ）、赤色領域における屈折率可変層３２の屈折率の最小値をｎＶａｌ（Ｒ）としたとき、ｎｓ（Ｂ）とｎＶａｌ（Ｂ）との差の絶対値である第１絶対値、及び、ｎｓ（Ｒ）とｎＶａｌ（Ｒ）との差の絶対値である第２絶対値はそれぞれ、０．０２以下である。
　これにより、赤色領域及び青色領域における凹凸構造層３１の屈折率と屈折率可変層３２の屈折率の最小値との差が０．０２以下になるので、光学デバイス１が透明状態である場合に、入射光の波長依存性が小さくなる。このため、光学デバイス１を通過する光は、凹凸構造層３１と屈折率可変層３２との界面において、波長領域毎の光の進行方向の差が小さくなる。したがって、当該界面における透過光の分光又は素子面の着色による見映えの悪化の度合いが抑制される。
　また、例えば、ｎＶａｌ（Ｂ）＞ｎｓ（Ｂ）、かつ、ｎＶａｌ（Ｒ）＜ｎｓ（Ｒ）である。あるいは、例えば、ｎＶａｌ（Ｂ）＜ｎｓ（Ｂ）、かつ、ｎＶａｌ（Ｒ）＞ｎｓ（Ｒ）であってもよい。
　これにより、赤色領域及び青色領域における屈折率の大小関係には特に限定されないので、凹凸構造層３１を構成する材料と屈折率可変層３２を構成する材料との組み合わせの選択の幅が広がる。材料の選択性がよくなるので、低コスト化及び軽量化などの目的に応じて適切な光学デバイス１を実現することができる。
　また、例えば、緑色領域における凹凸構造層３１の屈折率をｎｓ（Ｇ）、緑色領域における屈折率可変層３２の屈折率の最小値をｎＶａｌ（Ｇ）としたとき、ｎｓ（Ｇ）とｎＶａｌ（Ｇ）との差の絶対値は、第１絶対値｜ｎ（Ｂ）｜及び第２絶対値｜ｎ（Ｒ）｜より小さい。
　これにより、最も視感度が高い緑色領域で屈折率差が小さくなるので、透明状態の光学デバイス１による透過光の分光又は素子面の着色による見映えの悪化の度合いを抑制することができる。
　また、例えば、本実施の形態に係る光学デバイス１は、実施例２に示したように、透光性を有する第１電極層４０と、第１電極層４０に対向して配置された、透光性を有する第２電極層５０と、第１電極層４０と第２電極層５０との間に配置され、入射した光を配光する配光層３０とを備え、配光層３０は、複数の凸部３３を有する凹凸構造層３１と、複数の凸部３３間を充填するように配置され、第１電極層４０及び第２電極層５０間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層３２とを含み、青色領域における凹凸構造層３１の屈折率をｎｓ（Ｂ）、赤色領域における凹凸構造層３１の屈折率をｎｓ（Ｒ）、青色領域における屈折率可変層３２の屈折率の最大値をｎＶａｌ（Ｂ）、赤色領域における屈折率可変層３２の屈折率の最大値をｎＶａｌ（Ｒ）としたとき、ｎＶａｌ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）に対するｎＶａｌ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）の比は、０．９以上であってもよい。
　これにより、赤色領域における屈折率比に対する青色領域における屈折率比が１に近いので、光学デバイス１が配光状態である場合に、入射光の波長依存性が小さくなる。このため、光学デバイス１によって配光される光は、凹凸構造層３１と屈折率可変層３２との界面において、波長領域毎の光の進行方向の差が小さくなる。したがって、当該界面における透過光又は配光の分光及び素子面の着色による見映えの悪化の度合いが抑制される。
　また、例えば、緑色領域における凹凸構造層３１の屈折率をｎｓ（Ｇ）、緑色領域における屈折率可変層３２の屈折率の最大値をｎＶａｌ（Ｇ）としたとき、ｎＶａｌ（Ｇ）／ｎｓ（Ｇ）は、ｎＶａｌ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）とｎＶａｌ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）との間の値であってもよい。
　これにより、最も視感度が高い緑色光Ｇを中心に赤色光Ｒ及び青色光Ｂが屈折して進行するので、透明状態の光学デバイス１による透過光又は配光の分光及び素子面の着色による見映えの悪化の度合いを抑制することができる。
　（変形例）
　以下では、上記実施の形態の変形例について説明する。
　上記実施の形態では、屈折率可変材料として液晶材料を用いる場合について説明したが、屈折率可変材料は、液晶材料に限らない。例えば、本変形例では、屈折率可変材料として、電気泳動材料を用いる場合を説明する。以下の説明において、上記実施の形態と異なる点を中心に説明し、共通点の説明を省略又は簡略化する。
　［構成］
　図１２は、本変形例に係る光学デバイス１０１の拡大断面図である。なお、本変形例に係る光学デバイス１０１の全体的な構成は、図１に示す光学デバイス１と同様である。図１２は、図１の一点鎖線で囲まれる領域ＩＩに相当する断面を示している。
　図１２に示すように、光学デバイス１０１は、第１基材１０と、第２基材２０と、配光層１３０と、第１電極層４０と、第２電極層５０とを備える。配光層１３０以外の構成は、実施の形態と同様である。
　配光層１３０は、第１電極層４０と第２電極層５０との間に配置される。配光層１３０は、透光性を有しており、入射した光を透過させる。また、配光層１３０は、配光層１３０を光が通過する際に、その光の進行方向を変更する。
　配光層１３０は、凹凸構造層３１と、屈折率可変層１３２とを有する。凹凸構造層３１は、実施の形態に係る光学デバイス１の凹凸構造層３１と同じ構成を有する。
　図１２に示すように、屈折率可変層１３２は、絶縁性液体１３５と、絶縁性液体１３５に含まれるナノ粒子１３６とを有する。屈折率可変層１３２は、無数のナノ粒子１３６が絶縁性液体１３５に分散されたナノ粒子分散層である。
　絶縁性液体１３５は、絶縁性を有する透明な液体であり、分散質としてナノ粒子１３６が分散される分散媒となる溶媒である。絶縁性液体１３５としては、例えば、屈折率（溶媒屈折率）が約１．３～約１．６の材料を用いることができる。本変形例では、屈折率が約１．４の絶縁性液体１３５を用いている。
　なお、絶縁性液体１３５の動粘度は、１００ｍｍ２／ｓ程度であるとよい。また、絶縁性液体１３５は、低誘電率（例えば、凹凸構造層３１の誘電率以下）で、非引火性（例えば、引火点が２５０℃以上の高引火点）及び低揮発性を有してもよい。具体的には、絶縁性液体１３５は、脂肪族炭化水素、ナフサ、及びその他の石油系溶剤などの炭化水素、低分子量ハロゲン含有ポリマー、又は、これらの混合物などである。一例として、絶縁性液体１３５は、フッ化炭化水素などのハロゲン化炭化水素である。なお、絶縁性液体１３５としては、シリコーンオイルなどを用いることもできる。
　ナノ粒子１３６は、絶縁性液体１３５に複数分散されている。ナノ粒子１３６は、粒径がナノオーダサイズの微粒子である。具体的には、入射光の波長をλとすると、ナノ粒子１３６の粒径は、λ／４以下であるとよい。ナノ粒子１３６の粒径をλ／４以下にすることで、ナノ粒子１３６による光散乱を少なくして、ナノ粒子１３６と絶縁性液体１３５との平均的な屈折率を得ることができる。ナノ粒子１３６の粒径は、小さい程よく、好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましくは、数ｎｍ～数十ｎｍである。
　ナノ粒子１３６は、例えば、高屈折率材料によって構成されている。具体的には、ナノ粒子１３６の屈折率は、絶縁性液体１３５の屈折率よりも高い。本変形例において、ナノ粒子１３６の屈折率は、凹凸構造層３１の屈折率よりも高い。
　ナノ粒子１３６としては、例えば、金属酸化物微粒子を用いることができる。また、ナノ粒子１３６は、透過率が高い材料で構成されていてもよい。本変形例では、ナノ粒子１３６として、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）によって構成された屈折率が２．１の透明なジルコニア粒子を用いている。なお、ナノ粒子１３６は、酸化ジルコニウムに限らず、酸化チタン（ＴｉＯ２：屈折率２．５）などによって構成されていてもよい。
　また、ナノ粒子１３６は、帯電している荷電粒子である。例えば、ナノ粒子１３６の表面を修飾することで、ナノ粒子１３６を正（プラス）又は負（マイナス）に帯電させることができる。本変形例において、ナノ粒子１３６は、正（プラス）に帯電している。
　このように構成された屈折率可変層１３２では、帯電したナノ粒子１３６が絶縁性液体１３５の全体に分散されている。本変形例では、ナノ粒子１３６として屈折率が２．１のジルコニア粒子を用いて、ナノ粒子１３６を溶媒屈折率が約１．４の絶縁性液体１３５に分散させたものを屈折率可変層１３２としている。
　また、屈折率可変層１３２の全体の屈折率（平均屈折率）は、ナノ粒子１３６が絶縁性液体１３５内に均一に分散された状態において、凹凸構造層３１の屈折率と略同一に設定されており、本変形例では、約１．５である。なお、屈折率可変層１３２の全体の屈折率は、絶縁性液体１３５に分散するナノ粒子１３６の濃度（量）を調整することによって変えることができる。詳細は後述するが、ナノ粒子１３６の量は、例えば、凹凸構造層３１の凹部３４に埋まる程度である。この場合、絶縁性液体１３５に対するナノ粒子１３６の濃度は、約１０％～約３０％である。
　屈折率可変層１３２は、凹凸構造層３１と第２電極層５０との間に配置されている。具体的には、屈折率可変層１３２は、凹凸構造層３１に接している。つまり、屈折率可変層１３２における凹凸構造層３１の凹凸表面との接触面は、屈折率可変層１３２と凹凸構造層３１の凹凸表面との界面である。なお、屈折率可変層１３２は、第２電極層５０にも接しているが、屈折率可変層１３２と第２電極層５０との間に他の層（膜）が介在していてもよい。
　また、屈折率可変層１３２は、与えられる電界に応じて屈折率が変化する。電界は、第１電極層４０及び第２電極層５０間に印加される電圧に応じて変化する。具体的には、屈折率可変層１３２は、電界が与えられることによって可視光帯域での屈折率が調整可能な屈折率調整層として機能する。例えば、第１電極層４０と第２電極層５０との間には直流電圧が印加される。
　絶縁性液体１３５中に分散するナノ粒子１３６は帯電しているので、屈折率可変層１３２に電界が与えられると、ナノ粒子１３６は、電界分布に従って絶縁性液体１３５中を泳動し、絶縁性液体１３５内で偏在する。これにより、屈折率可変層１３２内のナノ粒子１３６の粒子分布が変化して屈折率可変層１３２内にナノ粒子１３６の濃度分布を持たせることができるので、屈折率可変層１３２内の屈折率分布が変化する。つまり、屈折率可変層１３２の屈折率が部分的に変化する。このように、屈折率可変層１３２は、主に可視光帯域の光に対する屈折率を調整することができる屈折率調整層として機能する。
　屈折率可変層１３２は、第１基材１０と第２基材２０との間に配置されている。具体的には、ナノ粒子１３６が分散された絶縁性液体１３５が第１基材１０と第２基材２０との間に封止されている。屈折率可変層１３２の形成方法は、実施の形態と同様である。
　屈折率可変層１３２の厚さは、例えば１μｍ～１００μｍであるが、これに限らない。一例として、凹凸構造層３１の凸部３３の高さが１０μｍである場合、屈折率可変層１３２の厚さは、例えば４０μｍである。
　［光学状態］
　続いて、本変形例に係る光学デバイス１０１の光学状態、及び、光学状態を形成する動作モードについて説明する。
　＜透明状態（無印加モード）＞
　図１３Ａは、本変形例に係る光学デバイス１０１の無印加モード（透明状態）を説明するための拡大断面図である。なお、図１３Ａ及び後述する図１３Ｂでは、光Ｌに含まれる緑色光（例えば、波長が５５０ｎｍ）の経路について示している。
　図１３Ａにおいて、第１電極層４０及び第２電極層５０間には電圧が印加されていない。具体的には、第１電極層４０と第２電極層５０とは、互いに等電位となっている。この場合、屈折率可変層１３２には電界が与えられないので、ナノ粒子１３６は、絶縁性液体１３５の全体にわたって分散された状態となる。
　このとき、本変形例では、上述したように、ナノ粒子１３６が絶縁性液体１３５の全体に分散された状態の屈折率可変層１３２の屈折率は、約１．５である。また、凹凸構造層３１の凸部３３の屈折率は、約１．５である。つまり、屈折率可変層１３２の全体の屈折率は、凹凸構造層３１の凸部３３の屈折率と同等になる。したがって、配光層１３０の全体で、屈折率が均一になる。
　このため、図１３Ａに示すように、斜め方向から光Ｌが入射した場合、屈折率可変層１３２と凹凸構造層３１（凸部３３）との界面には屈折率差がないので、光Ｌがまっすぐに進行する。
　＜配光状態（電圧印加モード）＞
　図１３Ｂは、本変形例に係る光学デバイス１０１の電圧印加モード（配光状態）を説明するための拡大断面図である。
　図１３Ｂにおいて、第１電極層４０及び第２電極層５０間に電圧が印加されている。例えば、第１電極層４０と第２電極層５０とには、数十Ｖ程度の電位差が印加されている。これにより、屈折率可変層１３２には所定の電界が与えられるので、屈折率可変層１３２では、帯電したナノ粒子１３６がその電界分布に従って絶縁性液体１３５内を泳動する。つまり、ナノ粒子１３６は、絶縁性液体１３５内を電気泳動する。
　図１３Ｂに示す例では、第２電極層５０は、第１電極層４０よりも高電位になっている。このため、プラスに帯電したナノ粒子１３６は、第１電極層４０に向かって泳動し、凹凸構造層３１の凹部３４に入り込んで集積していく。
　このように、ナノ粒子１３６が屈折率可変層１３２内の凹凸構造層３１側に偏在することで、ナノ粒子１３６の粒子分布が変化し、屈折率可変層１３２内の屈折率分布が一様ではなくなる。具体的には、図１３Ｂに示すように、屈折率可変層１３２内でナノ粒子１３６の濃度分布が形成される。
　例えば、凹凸構造層３１側の第１領域１３２ａでは、ナノ粒子１３６の濃度が高くなり、第２電極層５０側の第２領域１３２ｂでは、ナノ粒子１３６の濃度が低くなる。したがって、第１領域１３２ａと第２領域１３２ｂとには、屈折率差が生じる。
　本変形例では、ナノ粒子１３６の屈折率が絶縁性液体１３５の屈折率よりも高い。このため、ナノ粒子１３６の濃度が高い第１領域１３２ａの屈折率は、ナノ粒子１３６の濃度が低い、すなわち、絶縁性液体１３５の割合が多い第２領域１３２ｂの屈折率よりも高くなる。例えば、第１領域１３２ａの屈折率は、ナノ粒子１３６の濃度に応じて約１．５より大きい値～約１．８になる。第２領域１３２ｂの屈折率は、ナノ粒子１３６の濃度に応じて約１．４～約１．５より小さい値になる。
　複数の凸部３３の屈折率が約１．５であるので、第１電極層４０と第２電極層５０との間に電圧が印加されている場合、凸部３３と第１領域１３２ａとの間には、屈折率差が生じる。このため、図１３Ｂに示すように、斜め方向から光Ｌが入射した場合、光Ｌは、凸部３３の側面３３ｂで屈折した後、側面３３ａで全反射される。これにより、斜め下方に入射する光Ｌは、光学デバイス１０１によって進行方向が曲げられて、屋内の天井面などに照射される。
　また、印加する電圧によって屈折率を変化させることで、配光方向を変化させることも可能である。なお、屈折率可変材料として液晶を用いた場合には、液晶の有する複屈折性に由来し、Ｓ偏光とＰ偏光とで振る舞いは異なるが、電気泳動材料を用いた場合には複屈折率性が抑えられるため、ほぼ全ての光を配光制御することが可能となる。
　なお、図１３Ａ及び図１３Ｂにおいて、詳細は図示していないが、第１基材１０と第１電極層４０との界面又は屈折率可変層１３２と第２電極層５０との界面など、各部材間の界面で屈折率差が存在する箇所においては、光Ｌは、その界面で屈折率差に応じて屈折することになる。
　以上のように、本変形例では、実施の形態と同様に屈折率を変化させて、光学デバイス１０１の配光状態及び透明状態を変化させることができる。また、本変形例でも、実施の形態と同様に、屈折率可変層１３２の屈折率が波長依存性を有する。
　したがって、実施の形態と同様に、例えば、青色領域における凹凸構造層３１の屈折率をｎｓ（Ｂ）、赤色領域における凹凸構造層３１の屈折率をｎｓ（Ｒ）、青色領域における屈折率可変層１３２の屈折率の最小値をｎＶａｌ（Ｂ）、赤色領域における屈折率可変層１３２の屈折率の最小値をｎＶａｌ（Ｒ）としたとき、ｎｓ（Ｂ）とｎＶａｌ（Ｂ）との差の絶対値である第１絶対値、及び、ｎｓ（Ｒ）とｎＶａｌ（Ｒ）との差の絶対値である第２絶対値はそれぞれ、０．０２以下である。なお、本変形例において、屈折率可変層１３２の屈折率の最小値は、例えば、電圧を印加せずに、光学デバイス１０１が透明状態である場合の屈折率可変層１３２の屈折率である。
　赤色領域及び青色領域における凹凸構造層３１の屈折率と屈折率可変層１３２の屈折率の最小値との差が０．０２以下になるので、光学デバイス１０１が透明状態である場合に、入射光の波長依存性が小さくなる。このため、光学デバイス１０１を通過する光は、凹凸構造層３１と屈折率可変層１３２との界面において、波長領域毎の光の進行方向の差が小さくなる。したがって、当該界面における透過光の分光又は素子面の着色による見映えの悪化の度合いが抑制される。
　また、本変形例では、青色領域における凹凸構造層３１の屈折率をｎｓ（Ｂ）、赤色領域における凹凸構造層３１の屈折率をｎｓ（Ｒ）、青色領域における屈折率可変層１３２の屈折率の最大値をｎＶａｌ（Ｂ）、赤色領域における屈折率可変層１３２の屈折率の最大値をｎＶａｌ（Ｒ）としたとき、ｎＶａｌ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）に対するｎＶａｌ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）の比は、０．９以上であってもよい。なお、屈折率可変層１３２の屈折率の最大値は、例えば、電圧を印加して、光学デバイス１０１が配光状態である場合の第１領域１３２ａの屈折率である。具体的には、屈折率可変層１３２の屈折率の最大値は、印加可能な電圧の範囲において、光学デバイス１０１が配光状態である場合の第１領域１３２ａの屈折率の最大値である。
　赤色領域における屈折率比に対する青色領域における屈折率比が１に近いので、光学デバイス１が配光状態である場合に、入射光の波長依存性が小さくなる。このため、光学デバイス１によって配光される光は、凹凸構造層３１と屈折率可変層１３２との界面において、波長領域毎の光の進行方向の差が小さくなる。したがって、当該界面における透過光又は配光の分光及び素子面の着色による見映えの悪化の度合いが抑制される。
　（その他）
　以上、本発明に係る光学デバイスについて、上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
　例えば、上記の実施の形態では、緑色領域における屈折率の差が、赤色領域における屈折率の差、及び、青色領域における屈折率の差より小さくなる例について示したが、これに限らない。例えば、緑色領域における屈折率の差は、赤色領域における屈折率の差、及び、青色領域における屈折率の差の少なくとも一方に等しく、又は、より大きくてもよい。屈折率の比についても同様である。
　また、例えば、青色領域から赤色領域の範囲において、いずれの波長においても、凹凸構造層３１の屈折率は、屈折率可変層３２の屈折率の最小値以上であってもよい。具体的には、ｎＶａｌ（Ｂ）＜ｎｓ（Ｂ）、かつ、ｎＶａｌ（Ｒ）＜ｎｓ（Ｒ）でもよい。あるいは、青色領域から赤色領域の範囲において、いずれの波長においても、凹凸構造層３１の屈折率は、屈折率可変層３２の屈折率の最小値以下であってもよい。具体的には、ｎＶａｌ（Ｂ）＞ｎｓ（Ｂ）、かつ、ｎＶａｌ（Ｒ）＞ｎｓ（Ｒ）でもよい。
　また、例えば、上記の実施の形態では、凸部３３の長手方向がｘ軸方向となるように光学デバイスを窓に配置したが、これに限らない。例えば、凸部３３の長手方向がｚ軸方向となるように光学デバイスを窓に配置してもよい。
　また、例えば、複数の凸部３３は、直線のストライプ形状でなくてもよい。例えば、複数の凸部３３の各々は、ウェーブ形状、波線形状又はジグザグ形状であってもよい。
　また、例えば、上記の実施の形態では、凹凸構造層３１を構成する複数の凸部３３の各々は、長尺状であったが、これに限らない。例えば、複数の凸部３３は、マトリクス状などに点在するように配置されていてもよい。つまり、複数の凸部３３を、ドット状に点在するように配置してもよい。
　また、例えば、上記の実施の形態では、複数の凸部３３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１におけるｚ軸方向の上半分と下半分とで複数の凸部３３の側面３３ａ又は３３ｂの傾斜角を異ならせてもよい。
　また、例えば、上記の実施の形態では、複数の凸部３３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３３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３３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、例えば、上記の実施の形態の変形例において、ナノ粒子１３６の屈折率が絶縁性液体１３５の屈折率より低くてもよい。ナノ粒子の屈折率などに応じて印加する電圧を適宜調整することで、透明状態及び配光状態を実現することができる。
　また、例えば、上記の実施の形態の変形例において、ナノ粒子１３６はプラスに帯電させたが、これに限らない。つまり、ナノ粒子１３６をマイナスに帯電させてもよい。この場合、第１電極層４０にはプラス電位を印加し、第２電極層５０にはマイナス電位を印加することで、第１電極層４０と第２電極層５０との間に直流電圧を印加するとよい。
　また、複数のナノ粒子１３６には、光学特性の異なる複数種類のナノ粒子が含まれてもよい。例えば、プラスに帯電させた透明の第１ナノ粒子と、マイナスに帯電させた不透明（黒色など）の第２ナノ粒子とを含んでもよい。例えば、第２ナノ粒子を凝集させて偏在させることで、光学デバイス１０１に遮光機能を持たせてもよい。
　また、上記の実施の形態では、光学デバイス１に入射する光として太陽光を例示したが、これに限らない。例えば、光学デバイス１に入射する光は、照明装置などの発光装置が発する光であってもよい。
　また、上記の実施の形態では、光学デバイス１は、窓９１の屋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。屋内側に貼り付けることで、光学素子の劣化を抑制することができる。また、光学デバイス１を窓９１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１は、建物９０の窓９１に設置する場合に限るものではなく、例えば車の窓などに設置してもよい。また、光学デバイス１は、例えば、照明器具の透光カバーなどの配光制御部材などに利用することもできる。あるいは、光学デバイス１は、凹凸構造の界面での光の散乱を利用した目隠し部材としても利用することができる。
　なお、これらの変形例は、他の実施の形態及び変形例にも適用できる。
　その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
１、１０１　光学デバイス
３０、１３０　配光層
３１　凹凸構造層
３２、１３２　屈折率可変層
３３　凸部
４０　第１電極層
５０　第２電極層

Claims (6)

  1. 　透光性を有する第１電極層と、
    　前記第１電極層に対向して配置された、透光性を有する第２電極層と、
    　前記第１電極層と前記第２電極層との間に配置され、入射した光を配光する配光層とを備え、
    　前記配光層は、
    　複数の凸部を有する凹凸構造層と、
    　前記複数の凸部間を充填するように配置され、前記第１電極層及び前記第２電極層間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層とを含み、
    　青色領域における前記凹凸構造層の屈折率をｎｓ（Ｂ）、
    　赤色領域における前記凹凸構造層の屈折率をｎｓ（Ｒ）、
    　前記青色領域における前記屈折率可変層の屈折率の最小値をｎＶａｌ（Ｂ）、
    　前記赤色領域における前記屈折率可変層の屈折率の最小値をｎＶａｌ（Ｒ）としたとき、
    　ｎｓ（Ｂ）とｎＶａｌ（Ｂ）との差の絶対値である第１絶対値、及び、ｎｓ（Ｒ）とｎＶａｌ（Ｒ）との差の絶対値である第２絶対値はそれぞれ、０．０２以下である
    　光学デバイス。
  2. 　ｎＶａｌ（Ｂ）＞ｎｓ（Ｂ）、かつ、ｎＶａｌ（Ｒ）＜ｎｓ（Ｒ）である
    　請求項１に記載の光学デバイス。
  3. 　ｎＶａｌ（Ｂ）＜ｎｓ（Ｂ）、かつ、ｎＶａｌ（Ｒ）＞ｎｓ（Ｒ）である
    　請求項１に記載の光学デバイス。
  4. 　緑色領域における前記凹凸構造層の屈折率をｎｓ（Ｇ）、
    　前記緑色領域における前記屈折率可変層の屈折率の最小値をｎＶａｌ（Ｇ）としたとき、
    　ｎｓ（Ｇ）とｎＶａｌ（Ｇ）との差の絶対値は、前記第１絶対値及び前記第２絶対値より小さい
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の光学デバイス。
  5. 　透光性を有する第１電極層と、
    　前記第１電極層に対向して配置された、透光性を有する第２電極層と、
    　前記第１電極層と前記第２電極層との間に配置され、入射した光を配光する配光層とを備え、
    　前記配光層は、
    　複数の凸部を有する凹凸構造層と、
    　前記複数の凸部間を充填するように配置され、前記第１電極層及び前記第２電極層間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層とを含み、
    　青色領域における前記凹凸構造層の屈折率をｎｓ（Ｂ）、
    　赤色領域における前記凹凸構造層の屈折率をｎｓ（Ｒ）、
    　前記青色領域における前記屈折率可変層の屈折率の最大値をｎＶａｌ（Ｂ）、
    　前記赤色領域における前記屈折率可変層の屈折率の最大値をｎＶａｌ（Ｒ）としたとき、
    　ｎＶａｌ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）に対するｎＶａｌ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）の比は、０．９以上１．１以下である
    　光学デバイス。
  6. 　緑色領域における前記凹凸構造層の屈折率をｎｓ（Ｇ）、
    　前記緑色領域における前記屈折率可変層の屈折率の最大値をｎＶａｌ（Ｇ）としたとき、
    　ｎＶａｌ（Ｇ）／ｎｓ（Ｇ）は、ｎＶａｌ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）とｎＶａｌ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）との間の値である
    　請求項５に記載の光学デバイス。
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