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JP2020160096A - Optical device - Google Patents

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JP2020160096A
JP2020160096A JP2017145864A JP2017145864A JP2020160096A JP 2020160096 A JP2020160096 A JP 2020160096A JP 2017145864 A JP2017145864 A JP 2017145864A JP 2017145864 A JP2017145864 A JP 2017145864A JP 2020160096 A JP2020160096 A JP 2020160096A
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JP
Japan
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electrode
substrate
light
optical device
refractive index
Prior art date
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Pending
Application number
JP2017145864A
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Japanese (ja)
Inventor
ちぐさ 尾崎
Chigusa OZAKI
ちぐさ 尾崎
裕子 鈴鹿
Yuko Suzuka
裕子 鈴鹿
太田 益幸
Masuyuki Ota
益幸 太田
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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    • G02F1/166Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field characterised by the electro-optical or magneto-optical effect
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Abstract

【課題】調光作用又は優れた配光性能等の所望の光学機能を有する光学デバイスを提供する。【解決手段】第一基板10と、第一基板10に対向して配置された第二基板20と、第一基板10の第二基板20側に配置された第一電極30と、第一電極30の第二基板20側に配置された凹凸構造50と、第二基板20の第一基板10側に配置された第二電極41と、凹凸構造50と第二電極41との間に配置され、第一電極30と第二電極41との間に印加される電圧に応じて吸光度及び屈折率の少なくとも一方が変化する屈折率可変層70とを備え、屈折率可変層70は、絶縁性液体71と、絶縁性液体71に含まれる第一微粒子72a及び第二微粒子72bとを有し、第一微粒子72aは、第一極性で帯電しており、第二微粒子72bは、遮光性を有し、かつ、第二極性で帯電しており、第一微粒子72aの屈折率は、絶縁性液体71の屈折率よりも高い。【選択図】図7PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical device having a desired optical function such as dimming action or excellent light distribution performance. SOLUTION: A first substrate 10, a second substrate 20 arranged to face the first substrate 10, a first electrode 30 arranged on the second substrate 20 side of the first substrate 10, and a first electrode The concave-convex structure 50 arranged on the second substrate 20 side of 30 and the second electrode 41 arranged on the first substrate 10 side of the second substrate 20 are arranged between the concave-convex structure 50 and the second electrode 41. The variable refractive electrode layer 70 includes a variable refractive index layer 70 in which at least one of the absorbance and the refractive electrode changes according to the voltage applied between the first electrode 30 and the second electrode 41, and the variable refractive electrode layer 70 is an insulating liquid. It has 71 and the first fine particles 72a and the second fine particles 72b contained in the insulating liquid 71, the first fine particles 72a are charged with the first polarity, and the second fine particles 72b have a light-shielding property. Moreover, it is charged with the second polarity, and the refractive electrode of the first fine particles 72a is higher than the refractive electrode of the insulating liquid 71. [Selection diagram] FIG. 7

Description

本発明は、光学デバイスに関する。 The present invention relates to an optical device.

従来、光学デバイスとして、入射する光を配光することができる配光デバイスが提案されている。このような光学デバイスは、建物又は車等の窓等に用いられる。例えば、光学デバイスを建物の窓に設置することで、室外から入射する太陽光等の外光の進行方向を変更して当該外光を室内の天井に向けて導入することができる(例えば特許文献1、2)。 Conventionally, as an optical device, a light distribution device capable of distributing incident light has been proposed. Such optical devices are used for windows of buildings, cars, and the like. For example, by installing an optical device in a window of a building, it is possible to change the traveling direction of external light such as sunlight incident from the outside and introduce the outside light toward the ceiling of the room (for example, Patent Document). 1, 2).

この種の配光デバイスとして、液晶を用いたものが知られている。例えば、特許文献3には、一対の透明基板と、一対の透明基板の内側に配置された一対の透明電極と、一対の透明電極の間に配置された液晶層とを備える液晶光学素子が開示されている。液晶を用いた配光デバイスでは、一対の透明電極に印加する電圧に応じて液晶層の液晶分子の配向状態を変化させることで、配光デバイスに入射する光の進行方向を変化させている。 As a light distribution device of this type, a device using a liquid crystal is known. For example, Patent Document 3 discloses a liquid crystal optical element including a pair of transparent substrates, a pair of transparent electrodes arranged inside the pair of transparent substrates, and a liquid crystal layer arranged between the pair of transparent electrodes. Has been done. In a light distribution device using a liquid crystal, the traveling direction of light incident on the light distribution device is changed by changing the orientation state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer according to the voltage applied to the pair of transparent electrodes.

特開2012−259951号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-259951 国際公開第2015/056736号International Publication No. 2015/056736 特開2012−173534号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-173534

しかしながら、液晶を用いた配光デバイスでは、十分な配光性能を得ることができない。また、液晶を用いることなく、調光制御を行うことができる光学デバイスも要望されている。 However, a light distribution device using a liquid crystal cannot obtain sufficient light distribution performance. There is also a demand for an optical device capable of performing dimming control without using a liquid crystal.

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、調光作用又は優れた配光性能等の所望の光学機能を有する光学デバイスを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an optical device having a desired optical function such as dimming action or excellent light distribution performance.

上記目的を達成するために、本発明に係る第1の光学デバイスの一態様は、光透過性を有する第一基板と、前記第一基板に対向して配置された光透過性を有する第二基板と、前記第一基板の前記第二基板側に配置された第一電極と、前記第一電極の前記第二基板側に配置された凹凸構造と、前記第二基板の前記第一基板側に配置された第二電極と、前記凹凸構造と前記第二電極との間に配置され、前記第一電極と前記第二電極との間に印加される電圧に応じて吸光度が変化する調光層とを備え、前記調光層は、絶縁性液体と、前記絶縁性液体に分散された帯電する遮光粒子とを有する。 In order to achieve the above object, one aspect of the first optical device according to the present invention is a light-transmitting first substrate and a light-transmitting second substrate arranged to face the first substrate. The substrate, the first electrode arranged on the second substrate side of the first substrate, the uneven structure arranged on the second substrate side of the first electrode, and the first substrate side of the second substrate. Dimming, which is arranged between the concave-convex structure and the second electrode, and whose absorbance changes according to the voltage applied between the first electrode and the second electrode. The dimming layer includes a layer, and the dimming layer has an insulating liquid and charged light-shielding particles dispersed in the insulating liquid.

また、本発明に係る第2の光学デバイスの一態様は、入射する光を制御する光学デバイスであって、光透過性を有する第一基板と、前記第一基板に対向して配置された光透過性を有する第二基板と、前記第一基板の前記第二基板側に配置された第一電極と、前記第一電極の前記第二基板側に配置された凹凸構造と、前記第二基板の前記第一基板側に配置された第二電極と、前記凹凸構造と前記第二電極との間に配置され、絶縁性液体及び前記絶縁性液体に分散された帯電する遮光粒子を有する遮光粒子分散層とを備え、前記光学デバイスは、前記第一電極と前記第二電極との間に印加される電圧に応じて、前記光学デバイスに入射する光の調光制御を行う。 Further, one aspect of the second optical device according to the present invention is an optical device that controls incident light, that is, a first substrate having light transmission and light arranged to face the first substrate. A second substrate having transparency, a first electrode arranged on the second substrate side of the first substrate, an uneven structure arranged on the second substrate side of the first electrode, and the second substrate. A light-shielding particle having a second electrode arranged on the first substrate side of the above, and a charged light-shielding particle arranged between the uneven structure and the second electrode and dispersed in the insulating liquid and the insulating liquid. The optical device includes a dispersion layer, and controls dimming of light incident on the optical device according to a voltage applied between the first electrode and the second electrode.

また、本発明に係る第3の光学デバイスの一態様は、光透過性を有する第一基板と、前記第一基板に対向して配置された光透過性を有する第二基板と、前記第一基板の前記第二基板側に配置された第一電極と、前記第一電極の前記第二基板側に配置された凹凸構造と、前記第二基板の前記第一基板側に配置された第二電極と、前記凹凸構造と前記第二電極との間に配置され、絶縁性液体及び前記絶縁性液体に分散された帯電する遮光粒子を有する遮光粒子分散層とを備え、前記第一電極と前記第二電極との間に印加される電圧に応じて、前記遮光粒子分散層における前記遮光粒子の粒子分布が変化する。 Further, one aspect of the third optical device according to the present invention includes a first substrate having light transmission, a second substrate having light transmission arranged opposite to the first substrate, and the first substrate. A first electrode arranged on the second substrate side of the substrate, a concave-convex structure arranged on the second substrate side of the first electrode, and a second arranged on the first substrate side of the second substrate. The first electrode and the second electrode are provided with an electrode and a light-shielding particle dispersion layer having an insulating liquid and charged light-shielding particles dispersed in the insulating liquid, which is arranged between the concave-convex structure and the second electrode. The particle distribution of the light-shielding particles in the light-shielding particle dispersion layer changes according to the voltage applied between the light-shielding particles and the second electrode.

また、本発明に係る第4の光学デバイスの一態様は、光透過性を有する第一基板と、前記第一基板に対向して配置された光透過性を有する第二基板と、前記第一基板の前記第二基板側に配置された第一電極と、前記第一電極の前記第二基板側に配置された凹凸構造と、前記第二基板の前記第一基板側に配置された第二電極と、前記凹凸構造と前記第二電極との間に配置され、前記第一電極と前記第二電極との間に印加される電圧に応じて吸光度及び屈折率の少なくとも一方が変化する屈折率可変層とを備え、前記屈折率可変層は、絶縁性液体と、前記絶縁性液体に含まれる第一微粒子及び第二微粒子とを有し、前記第一微粒子は、第一極性で帯電しており、前記第二微粒子は、遮光性を有し、かつ、前記第一極性とは逆極性の第二極性で帯電しており、前記第一微粒子の屈折率は、前記絶縁性液体の屈折率よりも高い。 Further, one aspect of the fourth optical device according to the present invention includes a first substrate having light transmission, a second substrate having light transmission arranged opposite to the first substrate, and the first substrate. The first electrode arranged on the second substrate side of the substrate, the uneven structure arranged on the second substrate side of the first electrode, and the second arranged on the first substrate side of the second substrate. A refractive electrode that is arranged between the electrode, the uneven structure, and the second electrode, and at least one of the absorbance and the refractive electrode changes according to the voltage applied between the first electrode and the second electrode. A variable layer is provided, and the variable refractive electrode layer has an insulating liquid and first and second fine particles contained in the insulating liquid, and the first fine particles are charged with the first polarity. The second fine particles have a light-shielding property and are charged with a second polarity opposite to the first polarity, and the refractive electrode of the first fine particles is the refractive electrode of the insulating liquid. Higher than.

また、本発明に係る第5の光学デバイスの一態様は、入射する光を制御する光学デバイスであって、光透過性を有する第一基板と、前記第一基板に対向して配置された光透過性を有する第二基板と、前記第一基板の前記第二基板側に配置された第一電極と、前記第一電極の前記第二基板側に配置された凹凸構造と、前記第二基板の前記第一基板側に配置された第二電極と、前記凹凸構造と前記第二電極との間に配置され、絶縁性液体と、前記絶縁性液体に分散された第一微粒子及び第二微粒子を有する微粒子分散層とを備え、前記第一微粒子は、第一極性で帯電しており、前記第二微粒子は、遮光性を有し、かつ、前記第一極性とは逆極性の第二極性で帯電しており、前記光学デバイスは、前記第一電極と前記第二電極との間に印加される電圧に応じて、前記光学デバイスに入射する光の進行方向及び調光の少なくとも一方を制御する。 Further, one aspect of the fifth optical device according to the present invention is an optical device that controls incident light, that is, a first substrate having light transmission and light arranged to face the first substrate. A second substrate having transparency, a first electrode arranged on the second substrate side of the first substrate, an uneven structure arranged on the second substrate side of the first electrode, and the second substrate. A second electrode arranged on the first substrate side of the above, an insulating liquid arranged between the uneven structure and the second electrode, and first and second fine particles dispersed in the insulating liquid. The first fine particles are charged with the first polarity, and the second fine particles have a light-shielding property and have a second polarity opposite to the first polarity. The optical device is charged with, and controls at least one of the traveling direction and dimming of the light incident on the optical device according to the voltage applied between the first electrode and the second electrode. To do.

また、本発明に係る第6の光学デバイスの一態様は、光透過性を有する第一基板と、前記第一基板に対向して配置された光透過性を有する第二基板と、前記第一基板の前記第二基板側に配置された第一電極と、前記第一電極の前記第二基板側に配置された凹凸構造と、前記第二基板の前記第一基板側に配置された第二電極と、前記凹凸構造と前記第二電極との間に配置され、絶縁性液体と、前記絶縁性液体に分散された第一微粒子及び第二微粒子を有する微粒子分散層とを備え、前記第一微粒子は、第一極性で帯電しており、前記第二微粒子は、遮光性を有し、かつ、前記第一極性とは逆極性の第二極性で帯電しており、前記第一電極と前記第二電極との間に印加される電圧に応じて、前記微粒子分散層における前記第一微粒子及び前記第二微粒子の粒子分布が変化する。 In addition, one aspect of the sixth optical device according to the present invention includes a first substrate having light transmission, a second substrate having light transmission arranged opposite to the first substrate, and the first substrate. The first electrode arranged on the second substrate side of the substrate, the uneven structure arranged on the second substrate side of the first electrode, and the second arranged on the first substrate side of the second substrate. The first particle is provided with an electrode, an insulating liquid, and a fine particle dispersion layer having first fine particles and second fine particles dispersed in the insulating liquid, which are arranged between the concave-convex structure and the second electrode. The fine particles are charged with the first polarity, and the second fine particles have a light-shielding property and are charged with a second polarity opposite to the first polarity, and the first electrode and the above. The particle distribution of the first fine particles and the second fine particles in the fine particle dispersion layer changes according to the voltage applied between the second electrode and the second electrode.

本発明によれば、調光機能又は優れた配光性能等の所望の光学機能を有する光学デバイスを実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize an optical device having a desired optical function such as a dimming function or excellent light distribution performance.

実施の形態1に係る光学デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the optical device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る光学デバイスの拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the optical device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る光学デバイスの第一光学作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the first optical action of the optical device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る光学デバイスの第二光学作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the second optical action of the optical device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の変形例に係る光学デバイスの光学作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical action of the optical device which concerns on the modification of Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係る光学デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the optical device which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る光学デバイスの拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the optical device which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る光学デバイスにおける第二電極及び第三電極の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the 2nd electrode and the 3rd electrode in the optical device which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る光学デバイスの第一光学作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the first optical action of the optical device which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る光学デバイスの第二光学作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the second optical action of the optical device which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る光学デバイスの第三光学作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the third optical action of the optical device which concerns on Embodiment 2. FIG. 変形例1に係る光学デバイスの拡大断面図である。It is an enlarged cross-sectional view of the optical device which concerns on modification 1. FIG. 変形例2に係る光学デバイスにおける第二電極及び第三電極の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the 2nd electrode and the 3rd electrode in the optical device which concerns on modification 2. FIG.

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In addition, all of the embodiments described below show a preferable specific example of the present invention. Therefore, the numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions of the components, connection forms, and the like shown in the following embodiments are examples and are not intended to limit the present invention. Therefore, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept of the present invention will be described as arbitrary components.

各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。 Each figure is a schematic view and is not necessarily exactly illustrated. Therefore, the scales and the like do not always match in each figure. In each figure, substantially the same configuration is designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted or simplified.

また、本明細書及び図面において、X軸、Y軸及びZ軸は、三次元直交座標系の三軸を表しており、本実施の形態では、Z軸方向を鉛直方向とし、Z軸に垂直な方向(XY平面に平行な方向)を水平方向としている。X軸及びY軸は、互いに直交し、かつ、いずれもZ軸に直交する軸である。なお、Z軸方向のプラス方向を鉛直下方としている。また、本明細書において、「厚み方向」とは、光学デバイスの厚み方向を意味し、第一基板10及び第二基板20の主面に垂直な方向(本実施の形態では、Y軸方向)のことである。 Further, in the present specification and the drawings, the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis represent the three axes of the three-dimensional Cartesian coordinate system. In the present embodiment, the Z-axis direction is the vertical direction and is perpendicular to the Z-axis. (Direction parallel to the XY plane) is the horizontal direction. The X-axis and the Y-axis are orthogonal to each other and both are orthogonal to the Z-axis. The positive direction in the Z-axis direction is vertically downward. Further, in the present specification, the "thickness direction" means the thickness direction of the optical device, and is a direction perpendicular to the main surfaces of the first substrate 10 and the second substrate 20 (in the present embodiment, the Y-axis direction). That is.

(実施の形態1)
まず、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、実施の形態1に係る光学デバイス1の断面図である。図2は、同光学デバイス1の拡大断面図であり、図1の破線で囲まれる領域IIの拡大図を示している。
(Embodiment 1)
First, the configuration of the optical device 1 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a cross-sectional view of the optical device 1 according to the first embodiment. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the optical device 1, and shows an enlarged view of a region II surrounded by a broken line in FIG.

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に入射する光の調光制御を行う調光デバイスである。 The optical device 1 is an optical control device that controls light incident on the optical device 1. Specifically, the optical device 1 is a dimming device that controls dimming of light incident on the optical device 1.

図1及び図2に示すように、光学デバイス1は、第一基板10と、第二基板20と、第一電極30と、第二電極40と、凹凸構造50と、調光層60とを備える。 As shown in FIGS. 1 and 2, the optical device 1 includes a first substrate 10, a second substrate 20, a first electrode 30, a second electrode 40, an uneven structure 50, and a dimming layer 60. Be prepared.

光学デバイス1は、一対の第一基板10及び第二基板20の間に、第一電極30、凹凸構造50、調光層60及び第二電極40がこの順で厚み方向に沿って配置された構成となっている。 In the optical device 1, the first electrode 30, the concave-convex structure 50, the dimming layer 60, and the second electrode 40 are arranged between the pair of the first substrate 10 and the second substrate 20 in this order along the thickness direction. It is composed.

また、図1に示すように、光学デバイス1において、第一基板10、第一電極30及び凹凸構造50は、第一積層基板100を構成し、第二基板20及び第二電極40は、第二積層基板200を構成している。 Further, as shown in FIG. 1, in the optical device 1, the first substrate 10, the first electrode 30, and the concave-convex structure 50 constitute the first laminated substrate 100, and the second substrate 20 and the second electrode 40 are the first. The two laminated substrates 200 are configured.

第一積層基板100及び第二積層基板200は、ギャップを介して互いに対向するように配置されており、外周端部の全周が封止されている。これにより、第一積層基板100と第二積層基板200との間に充填された調光層60を閉じ込めることができる。例えば、第一積層基板100及び第二積層基板200の外周端部に沿って内面に額縁状に接着剤等のシール部材を形成したり、レーザによって第一基板10と第二基板20とを溶着したりすることで、第一積層基板100及び第二積層基板200の外周端部を封止することができる。 The first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200 are arranged so as to face each other with a gap, and the entire circumference of the outer peripheral end portion is sealed. As a result, the dimming layer 60 filled between the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200 can be confined. For example, a sealing member such as an adhesive is formed on the inner surface of the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200 in a frame shape, or the first substrate 10 and the second substrate 20 are welded by a laser. By doing so, the outer peripheral ends of the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200 can be sealed.

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。 Hereinafter, each component of the optical device 1 will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

[第一基板、第二基板]
図1及び図2に示すように、第一基板10は、第一積層基板100の基材であり、第二基板20は、第二積層基板200の基材である。
[First board, second board]
As shown in FIGS. 1 and 2, the first substrate 10 is the base material of the first laminated substrate 100, and the second substrate 20 is the base material of the second laminated substrate 200.

第一基板10及び第二基板20は、光透過性を有する基板(透光性基板)である。第一基板10及び第二基板20は、透明な透明基板であるとよい。 The first substrate 10 and the second substrate 20 are light-transmitting substrates (translucent substrate). The first substrate 10 and the second substrate 20 are preferably transparent transparent substrates.

第一基板10及び第二基板20としては、例えば、樹脂材料からなる樹脂基板又はガラス材料からなるガラス基板を用いることができる。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)、アクリル又はエポキシ等が挙げられる。ガラス基板の材料としては、ソーダガラス、無アルカリガラス又は高屈折率ガラス等が挙げられる。樹脂基板は、破壊時の飛散が少ないという利点がある。一方、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。 As the first substrate 10 and the second substrate 20, for example, a resin substrate made of a resin material or a glass substrate made of a glass material can be used. Examples of the material of the resin substrate include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), acrylic and epoxy. Examples of the material of the glass substrate include soda glass, non-alkali glass, high refractive index glass and the like. The resin substrate has an advantage that it is less scattered at the time of destruction. On the other hand, the glass substrate has the advantages of high light transmittance and low moisture transmittance.

第一基板10と第二基板20とは、同じ材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよいが、同じ材料で構成されている方がよい。また、第一基板10及び第二基板20は、リジッド基板に限るものではなく、フレキシブル基板又はフィルム基板であってもよい。本実施の形態では、第一基板10及び第二基板20として、いずれもPETからなる透明樹脂基板(PET基板)を用いている。 The first substrate 10 and the second substrate 20 may be made of the same material or may be made of different materials, but it is better that they are made of the same material. Further, the first substrate 10 and the second substrate 20 are not limited to the rigid substrate, and may be a flexible substrate or a film substrate. In the present embodiment, a transparent resin substrate (PET substrate) made of PET is used as the first substrate 10 and the second substrate 20.

第一基板10及び第二基板20の厚さは、例えば5μm〜3mmであるが、これに限るものではない。本実施の形態において、第一基板10及び第二基板20の厚さは、いずれも50μmである。 The thickness of the first substrate 10 and the second substrate 20 is, for example, 5 μm to 3 mm, but is not limited to this. In the present embodiment, the thickness of the first substrate 10 and the second substrate 20 are both 50 μm.

また、第一基板10及び第二基板20の平面視の形状は、例えば正方形や長方形の矩形状であるが、これに限るものではなく、円形又は四角形以外の多角形であってもよく、任意の形状が採用され得る。 Further, the shape of the first substrate 10 and the second substrate 20 in a plan view is, for example, a square or a rectangular rectangle, but the shape is not limited to this, and may be a polygon other than a circle or a quadrangle. Shape can be adopted.

[第一電極、第二電極]
図1及び図2に示すように、第一電極30及び第二電極40は、電気的に対になっており、調光層60に電界を与えることができるように構成されている。また、第一電極30と第二電極40とは、配置的にも対になっており、互いに対向するように配置されている。
[First electrode, second electrode]
As shown in FIGS. 1 and 2, the first electrode 30 and the second electrode 40 are electrically paired and are configured to be able to apply an electric field to the dimming layer 60. Further, the first electrode 30 and the second electrode 40 are arranged in pairs and are arranged so as to face each other.

第一電極30は、第一基板10の第二基板20側に配置されている。また、第二電極40は、第二基板20の第一基板10側に配置されている。具体的には、第一電極30は、第一基板10の第二基板20側の主面に形成されており、第二電極40は、第二基板20の第一基板10側の主面に形成されている。 The first electrode 30 is arranged on the second substrate 20 side of the first substrate 10. Further, the second electrode 40 is arranged on the first substrate 10 side of the second substrate 20. Specifically, the first electrode 30 is formed on the main surface of the first substrate 10 on the second substrate 20 side, and the second electrode 40 is formed on the main surface of the second substrate 20 on the first substrate 10 side. It is formed.

また、本実施の形態において、一対をなす第一電極30及び第二電極40は、少なくとも凹凸構造50及び調光層60を挟むように、第一基板10と第二基板20との間に配置されている。具体的には、第一電極30は、第一基板10と凹凸構造50との間に配置されており、第二電極40は、第二基板20と調光層60との間に配置されている。 Further, in the present embodiment, the pair of the first electrode 30 and the second electrode 40 are arranged between the first substrate 10 and the second substrate 20 so as to sandwich at least the concave-convex structure 50 and the dimming layer 60. Has been done. Specifically, the first electrode 30 is arranged between the first substrate 10 and the concave-convex structure 50, and the second electrode 40 is arranged between the second substrate 20 and the dimming layer 60. There is.

第一電極30及び第二電極40の各々の厚さは、例えば5nm〜2μmであるが、これに限るものではない。本実施の形態において、第一電極30及び第二電極40の各々の厚さは、いずれも100nmである。 The thickness of each of the first electrode 30 and the second electrode 40 is, for example, 5 nm to 2 μm, but is not limited thereto. In the present embodiment, the thickness of each of the first electrode 30 and the second electrode 40 is 100 nm.

また、第一電極30及び第二電極40の平面視の形状は、第一基板10及び第二基板20と同様に、例えば正方形や長方形の矩形状であるが、これに限るものではない。本実施の形態において、第一電極30及び第二電極40は、第一基板10及び第二基板20の各々の表面のほぼ全面に形成された平面視形状が矩形状のべた電極である。 Further, the shape of the first electrode 30 and the second electrode 40 in a plan view is, for example, a square or a rectangular rectangle like the first substrate 10 and the second substrate 20, but is not limited thereto. In the present embodiment, the first electrode 30 and the second electrode 40 are solid electrodes having a rectangular shape in a plan view formed on substantially the entire surface of each of the surfaces of the first substrate 10 and the second substrate 20.

第一電極30及び第二電極40は、透光性を有する電極であり、入射した光を透過する。第一電極30及び第二電極40は、例えば透明導電層からなる透明電極である。透明導電層の材料としては、ITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)等の透明金属酸化物、銀ナノワイヤや導電性粒子等の導電体を含有する樹脂によって構成された導電体含有樹脂、又は、銀薄膜等の金属薄膜等を用いることができる。なお、第一電極30及び第二電極40は、これらの単層構造であってもよいし、これらの積層構造(例えば透明金属酸化物と金属薄膜との積層構造)であってもよい。 The first electrode 30 and the second electrode 40 are electrodes having translucency and transmit incident light. The first electrode 30 and the second electrode 40 are transparent electrodes made of, for example, a transparent conductive layer. As the material of the transparent conductive layer, a conductor-containing resin composed of a transparent metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide) or IZO (Indium Zinc Oxide), and a resin containing a conductor such as silver nanowires or conductive particles. Alternatively, a metal thin film such as a silver thin film can be used. The first electrode 30 and the second electrode 40 may have a single-layer structure thereof or a laminated structure thereof (for example, a laminated structure of a transparent metal oxide and a metal thin film).

第一電極30及び第二電極40は、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、調光層60を封止するシール樹脂の外部にまで第一電極30及び第二電極40の各々が引き出されて、この引き出された部分を外部電源に接続するための電極端子にしてもよい。 The first electrode 30 and the second electrode 40 are configured to enable electrical connection with an external power source. For example, each of the first electrode 30 and the second electrode 40 is pulled out to the outside of the sealing resin that seals the dimming layer 60, and the pulled out portion can be used as an electrode terminal for connecting to an external power source. Good.

[凹凸構造]
図1及び図2に示すように、凹凸構造50は、凹凸面を有する凹凸層であり、マイクロオーダサイズ又はナノオーダサイズの複数の凸部51が配列された構成である。
[Concave and convex structure]
As shown in FIGS. 1 and 2, the concavo-convex structure 50 is a concavo-convex layer having a concavo-convex surface, and has a configuration in which a plurality of micro-order-sized or nano-order-sized convex portions 51 are arranged.

凹凸構造50は、第一基板10の第二基板20側に配置されている。本実施の形態において、凹凸構造50は、第一電極30の第二基板20側に配置されている。具体的には、凹凸構造50は、第一電極30の第二基板20側の主面に設けられている。 The uneven structure 50 is arranged on the second substrate 20 side of the first substrate 10. In the present embodiment, the concave-convex structure 50 is arranged on the second substrate 20 side of the first electrode 30. Specifically, the concave-convex structure 50 is provided on the main surface of the first electrode 30 on the second substrate 20 side.

本実施の形態において、凹凸構造50は、複数の凸部51が調光層60側に突出するように第一電極30の上に設けられている。この場合、第一電極30と凹凸構造50との間に密着層が形成されていてもよい。なお、凹凸構造50の第一電極30側の面(凸部51の第一電極30側の面)は平坦な面となっている。 In the present embodiment, the concave-convex structure 50 is provided on the first electrode 30 so that the plurality of convex portions 51 project toward the dimming layer 60. In this case, an adhesion layer may be formed between the first electrode 30 and the uneven structure 50. The surface of the concave-convex structure 50 on the first electrode 30 side (the surface of the convex portion 51 on the first electrode 30 side) is a flat surface.

また、複数の凸部51は、ストライプ状に形成されている。具体的には、複数の凸部51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軸方向に沿って等間隔に配列されている。また、全ての凸部51が同じ形状となっているが、これに限るものではない。 Further, the plurality of convex portions 51 are formed in a striped shape. Specifically, each of the plurality of convex portions 51 has a triangular cross-sectional shape and is a long substantially triangular prism shape extending in the X-axis direction, and is arranged at equal intervals along the Z-axis direction. Further, all the convex portions 51 have the same shape, but the present invention is not limited to this.

各凸部51は、例えば、高さが100nm以上100μm以下で、アスペクト比(高さ/下底)が1〜10程度であるが、これに限るものではない。一例として、各凸部51は、高さが10μm程度で、下底が5μm程度で、上底が2μm程度である。 Each convex portion 51 has, for example, a height of 100 nm or more and 100 μm or less, and an aspect ratio (height / lower base) of about 1 to 10, but is not limited to this. As an example, each convex portion 51 has a height of about 10 μm, a lower base of about 5 μm, and an upper base of about 2 μm.

また、Z軸方向に隣り合う2つの凸部51の間隔は、例えば0以上100mm以下である。つまり、Z軸方向に隣り合う2つの凸部51は、底部が接触することなく所定の間隔をあけて配置されていてもよいし、底部が接触して配置(間隔ゼロで)されていてもよいが、Z軸方向に隣り合う2つの凸部51の間隔は、凸部51の底辺の長さ以下であるとよい。一例として、上記サイズの凸部51(高さ10μm、底辺5μm)の場合、隣り合う2つの凸部51の間隔は、2μm程度である。 Further, the distance between the two convex portions 51 adjacent to each other in the Z-axis direction is, for example, 0 or more and 100 mm or less. That is, the two convex portions 51 adjacent to each other in the Z-axis direction may be arranged with a predetermined interval without contacting the bottoms, or may be arranged with the bottoms in contact with each other (at zero interval). However, the distance between the two convex portions 51 adjacent to each other in the Z-axis direction is preferably equal to or less than the length of the base of the convex portions 51. As an example, in the case of the convex portion 51 of the above size (height 10 μm, base 5 μm), the distance between two adjacent convex portions 51 is about 2 μm.

複数の凸部51の各々は、一対の側面を有する。本実施の形態において、各凸部51の断面形状は、第二基板20から第一基板10に向かう方向(Y軸マイナス方向)に沿って先細りのテーパ形状である。したがって、各凸部51の一対の側面の各々は、厚み方向に対して所定の傾斜角で傾斜する傾斜面となっており、各凸部51において一対の側面の間隔(凸部51の幅)は、第二基板20から第一基板10に向かって漸次小さくなっている。各凸部51の2つの側面の傾斜角は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。本実施の形態において、各凸部51の断面形状は二等辺三角形でわり、各凸部51の2つの側面の傾斜角(底角)は同じである。 Each of the plurality of protrusions 51 has a pair of side surfaces. In the present embodiment, the cross-sectional shape of each convex portion 51 is a tapered shape that tapers along the direction (Y-axis minus direction) from the second substrate 20 to the first substrate 10. Therefore, each of the pair of side surfaces of each convex portion 51 is an inclined surface that is inclined at a predetermined inclination angle with respect to the thickness direction, and the distance between the pair of side surfaces in each convex portion 51 (width of the convex portion 51). Is gradually getting smaller from the second substrate 20 toward the first substrate 10. The inclination angles of the two sides of each convex portion 51 may be the same or different. In the present embodiment, the cross-sectional shape of each convex portion 51 is an isosceles triangle, and the inclination angles (base angles) of the two side surfaces of each convex portion 51 are the same.

各凸部51の一対の側面は、調光層60と接する面であり、第一基板10から入射した光は、凸部51の一対の側面で光学作用を受ける。 The pair of side surfaces of each convex portion 51 is a surface in contact with the dimming layer 60, and the light incident from the first substrate 10 receives an optical action on the pair of side surfaces of the convex portion 51.

具体的には、凸部51の一対の側面のうちの一方の側面(本実施の形態では下側の側面)では、第一基板10から入射した光は、凸部51と調光層60との屈折率差に応じて、屈折して透過したり屈折せずにそのまま透過したりする。 Specifically, on one side surface (lower side surface in the present embodiment) of the pair of side surfaces of the convex portion 51, the light incident from the first substrate 10 is the convex portion 51 and the dimming layer 60. Depending on the difference in the refractive index of, it may be refracted and transmitted, or it may be transmitted as it is without being refracted.

また、凸部51の一対の側面のうちの他方の側面(本実施の形態では上側の側面)では、第一基板10から入射した光は、凸部51と調光層60との屈折率差に応じて、屈折して透過したり屈折せずにそのまま透過したり、あるいは、全反射したりする。つまり、凸部51の上側の側面は、凸部51と調光層60との屈折率差及び光の入射角に応じて全反射面となりうる。 Further, on the other side surface (upper side surface in the present embodiment) of the pair of side surfaces of the convex portion 51, the light incident from the first substrate 10 has a refractive index difference between the convex portion 51 and the dimming layer 60. Depending on the situation, it may be refracted and transmitted, it may be transmitted as it is without refraction, or it may be totally reflected. That is, the upper side surface of the convex portion 51 can be a total reflection surface depending on the difference in refractive index between the convex portion 51 and the dimming layer 60 and the incident angle of light.

凹凸構造50(凸部51)の材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等の透光性を有する樹脂材料を用いることができる。凹凸構造50は、例えばレーザ加工又はインプリント等によって形成することができる。本実施の形態において、凹凸構造50は、屈折率が約1.5のアクリル樹脂を用いて形成した。 As the material of the concave-convex structure 50 (convex portion 51), for example, a translucent resin material such as an acrylic resin, an epoxy resin, or a silicone resin can be used. The uneven structure 50 can be formed by, for example, laser processing or imprinting. In the present embodiment, the uneven structure 50 is formed by using an acrylic resin having a refractive index of about 1.5.

なお、凹凸構造50は、第一電極30及び第二電極40によって調光層60に電界を与えることができさえすれば、絶縁性の樹脂材料のみによって構成されていてもよいが、導電性を有していてもよい。この場合、凹凸構造50の材料は、PEDOT等の導電性高分子、又は、導電体を含む樹脂(導電体含有樹脂)等を用いることができる。 The concave-convex structure 50 may be made of only an insulating resin material as long as an electric field can be applied to the light control layer 60 by the first electrode 30 and the second electrode 40, but the concave-convex structure 50 may be made of only an insulating resin material. You may have. In this case, as the material of the uneven structure 50, a conductive polymer such as PEDOT, a resin containing a conductor (conductor-containing resin), or the like can be used.

[調光層]
図1及び図2に示すように、調光層60は、絶縁性液体61と、絶縁性液体61に含まれる遮光粒子62とを有する。調光層60は、無数の遮光粒子62が絶縁性液体61に分散された遮光粒子分散層である。
[Dimming layer]
As shown in FIGS. 1 and 2, the dimming layer 60 has an insulating liquid 61 and light-shielding particles 62 contained in the insulating liquid 61. The dimming layer 60 is a light-shielding particle dispersion layer in which innumerable light-shielding particles 62 are dispersed in an insulating liquid 61.

絶縁性液体61は、絶縁性を有する透明な液体であり、分散質として遮光粒子62が分散される分散媒となる溶媒である。絶縁性液体61としては、例えば、屈折率(溶媒屈折率)が約1.3〜約1.6のものを用いることができる。本実施の形態では、屈折率が約1.5の絶縁性液体61を用いている。 The insulating liquid 61 is a transparent liquid having an insulating property, and is a solvent that serves as a dispersion medium in which the light-shielding particles 62 are dispersed as a dispersoid. As the insulating liquid 61, for example, a liquid having a refractive index (solvent refractive index) of about 1.3 to about 1.6 can be used. In this embodiment, an insulating liquid 61 having a refractive index of about 1.5 is used.

なお、絶縁性液体61の動粘度は、100mm/s程度であるとよい。また、絶縁性液体61は、低誘電率(凹凸構造50の誘電率以下)で、非引火性(引火点が250℃以上の高引火点)及び低揮発性を有するとよい。具体的には、絶縁性液体61は、炭化水素(脂肪族炭化水素、ナフサ、及びその他の石油系溶剤など)、低分子量ハロゲン含有ポリマー、又は、これらの混合物等である。一例として、絶縁性液体61は、フッ化炭素水素等のハロゲン化炭素水素である。なお、絶縁性流体61としては、シリコーンオイル等を用いることもできる。 The kinematic viscosity of the insulating liquid 61 is preferably about 100 mm 2 / s. Further, the insulating liquid 61 is preferably having a low dielectric constant (dielectric constant of the concave-convex structure 50 or less), non-flammable (high flash point having a flash point of 250 ° C. or higher), and low volatility. Specifically, the insulating liquid 61 is a hydrocarbon (aliphatic hydrocarbon, naphtha, other petroleum-based solvent, etc.), a low molecular weight halogen-containing polymer, or a mixture thereof. As an example, the insulating liquid 61 is a halogenated carbon hydrogen such as fluorocarbon hydrogen. As the insulating fluid 61, silicone oil or the like can also be used.

遮光粒子62は、光吸収性を有する粒子であり、絶縁性液体61に複数分散されている。遮光粒子62は、粒径がマイクロオーダサイズ(マイクロ粒子)又はナノオーダサイズの微粒子(ナノ粒子)である。遮光粒子62としては、例えばカーボンブラックからなるカーボン粒子を用いることができる。 The light-shielding particles 62 are light-absorbing particles, and a plurality of the light-shielding particles 62 are dispersed in the insulating liquid 61. The light-shielding particles 62 are fine particles (nanoparticles) having a particle size of microorder size (microparticles) or nanoorder size. As the light-shielding particles 62, for example, carbon particles made of carbon black can be used.

また、遮光粒子62は、帯電している荷電粒子である。例えば、遮光粒子62の表面を修飾することで、遮光粒子62を正(プラス)又は負(マイナス)に帯電させることができる。本実施の形態において、遮光粒子62は、負(マイナス)に帯電している。調光層60では、帯電した遮光粒子62が絶縁性液体61全体に分散されている。 Further, the light-shielding particles 62 are charged particles that are charged. For example, by modifying the surface of the light-shielding particles 62, the light-shielding particles 62 can be positively (plus) or negatively (minus) charged. In the present embodiment, the light-shielding particles 62 are negatively charged. In the dimming layer 60, the charged light-shielding particles 62 are dispersed throughout the insulating liquid 61.

調光層60は、凹凸構造50と第二電極40との間に配置されている。具体的には、調光層60は凹凸構造50に接している。つまり、調光層60における凹凸構造50の凹凸表面との接触面は、調光層60と凹凸構造50の凹凸表面との界面である。なお、調光層60は、第二電極40にも接している。 The dimming layer 60 is arranged between the concave-convex structure 50 and the second electrode 40. Specifically, the dimming layer 60 is in contact with the uneven structure 50. That is, the contact surface of the light control layer 60 with the uneven surface of the uneven structure 50 is the interface between the light control layer 60 and the uneven surface of the uneven structure 50. The dimming layer 60 is also in contact with the second electrode 40.

また、調光層60は、第一電極30と第二電極40との間に印加される電圧に応じて吸光度が変化する吸光度可変層である。具体的には、調光層60は、第一電極30と第二電極40との間に配置されており、第一電極30と第二電極40との間に電圧が印加されることによって調光層60に電界が与えられる。例えば、第一電極30と第二電極40との間には直流電圧が印加される。 Further, the dimming layer 60 is an absorbance variable layer whose absorbance changes according to the voltage applied between the first electrode 30 and the second electrode 40. Specifically, the dimming layer 60 is arranged between the first electrode 30 and the second electrode 40, and is adjusted by applying a voltage between the first electrode 30 and the second electrode 40. An electric field is applied to the light layer 60. For example, a DC voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40.

絶縁性液体61中に分散する遮光粒子62は帯電しているので、調光層60に電界が与えられると、遮光粒子62は、電界分布にしたがって絶縁性液体61中を泳動し、絶縁性液体61内で偏在する。これにより、調光層60内の遮光粒子62の粒子分布が変化して調光層60内に遮光粒子62の濃度分布を持たせることができるので、調光層60内の吸光度分布が変化する。つまり、調光層60の吸光度が部分的に変化する。このように、調光層60は、入射する光を吸収することができる光吸収層として機能し、変化する吸光度に応じて入射する光の調光を行うことができる。つまり、調光層60は、調光層60を透過する光の量(透過量)を制御することができる。 Since the light-shielding particles 62 dispersed in the insulating liquid 61 are charged, when an electric field is applied to the dimming layer 60, the light-shielding particles 62 travel in the insulating liquid 61 according to the electric field distribution, and the insulating liquid It is unevenly distributed within 61. As a result, the particle distribution of the light-shielding particles 62 in the light control layer 60 can be changed to have the concentration distribution of the light-shielding particles 62 in the light control layer 60, so that the absorbance distribution in the light control layer 60 changes. .. That is, the absorbance of the light control layer 60 is partially changed. In this way, the dimming layer 60 functions as a light absorption layer capable of absorbing incident light, and can dimm the incident light according to the changing absorbance. That is, the dimming layer 60 can control the amount of light transmitted through the dimming layer 60 (transmission amount).

なお、調光層60の吸光度は、絶縁性液体61に分散する遮光粒子62の濃度(量)を調整することによって変えることができる。この場合、遮光粒子62の濃度は、遮光粒子62が凹凸構造50に凝集したときに、遮光粒子62が凹凸構造50の凹部の底部周辺に存在する程度(例えば凹部の底から2μmの高さ)の濃度にすればよい。 The absorbance of the light control layer 60 can be changed by adjusting the concentration (amount) of the light-shielding particles 62 dispersed in the insulating liquid 61. In this case, the concentration of the light-shielding particles 62 is such that when the light-shielding particles 62 are aggregated in the concave-convex structure 50, the light-shielding particles 62 are present around the bottom of the concave portion of the concave-convex structure 50 (for example, a height of 2 μm from the bottom of the concave portion). The concentration may be set to.

このように構成される調光層60は、第一積層基板100と第二積層基板200との間に配置されている。具体的には、遮光粒子62が分散された絶縁性液体61が第一積層基板100と第二積層基板200との間に封止されている。 The dimming layer 60 configured in this way is arranged between the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200. Specifically, the insulating liquid 61 in which the light-shielding particles 62 are dispersed is sealed between the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200.

調光層60の厚さ(つまり、第一積層基板100と第二積層基板200とのギャップ)は、例えば1μm〜100μmであるが、これに限るものではない。一例として、凹凸構造50の凸部51の高さが10μmである場合、調光層60の厚さは、例えば40μmである。 The thickness of the dimming layer 60 (that is, the gap between the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200) is, for example, 1 μm to 100 μm, but is not limited to this. As an example, when the height of the convex portion 51 of the concave-convex structure 50 is 10 μm, the thickness of the dimming layer 60 is, for example, 40 μm.

[光学デバイスの製造方法]
次に、光学デバイス1の製造方法について、図1及び図2を参照しながら説明する。
[Manufacturing method of optical device]
Next, a method of manufacturing the optical device 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

まず、第一基板10として例えばPET基板を用いて、PET基板の上に第一電極30としてITO膜を形成し、ITO膜の上にアクリル樹脂(屈折率1.5)によって構成された複数の凸部51からなる凹凸構造50をインプリント法により形成することで第一積層基板100を作製する。 First, using, for example, a PET substrate as the first substrate 10, an ITO film is formed as the first electrode 30 on the PET substrate, and a plurality of acrylic resins (refractive index 1.5) are formed on the ITO film. The first laminated substrate 100 is manufactured by forming the concavo-convex structure 50 composed of the convex portions 51 by the imprint method.

次に、第二基板20として例えばPET基板を用いて、PET基板の上にITO膜からなる第二電極40を形成することで、第二積層基板200を作製する。 Next, the second laminated substrate 200 is manufactured by forming the second electrode 40 made of an ITO film on the PET substrate using, for example, a PET substrate as the second substrate 20.

次に、第一積層基板100と第二積層基板200との間に、調光層60として、遮光粒子62が分散された絶縁性液体61を充填するとともに、第一積層基板100と第二積層基板200との外周部分を接合することで第一積層基板100と第二積層基板200との間に調光層60を封止する。 Next, between the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200, an insulating liquid 61 in which light-shielding particles 62 are dispersed is filled as a dimming layer 60, and the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200 are filled. The dimming layer 60 is sealed between the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200 by joining the outer peripheral portion with the substrate 200.

このようにして、図1に示される構造の光学デバイス1を製造することができる。 In this way, the optical device 1 having the structure shown in FIG. 1 can be manufactured.

[光学デバイスの光学作用]
次に、実施の形態に係る光学デバイス1の光学作用について、図3A及び図3Bを用いて説明する。図3Aは、実施の形態に係る光学デバイス1の第一光学作用を説明するための図であり、図3Bは、同光学デバイス1の第二光学作用を説明するための図である。
[Optical action of optical device]
Next, the optical action of the optical device 1 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 3A and 3B. FIG. 3A is a diagram for explaining the first optical action of the optical device 1 according to the embodiment, and FIG. 3B is a diagram for explaining the second optical action of the optical device 1.

光学デバイス1は、例えば建物の窓に設置することによって調光制御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、粘着層を介して建物の窓に貼り合わされる。この場合、凹凸構造50の凸部51の長手方向が水平方向となるように光学デバイス1を窓に設置する。窓に設置された光学デバイス1には、例えば太陽光が入射する。本実施の形態では、第一基板10が光入射側(建物の外側)に位置するように光学デバイス1を設置しているので、光学デバイス1は、第一基板10から入射した光(太陽光)を透過して、第二基板20から光学デバイス1の建物の内側(例えば室内)に出射させることができる。 The optical device 1 can be realized as a window with a dimming control function by installing it on a window of a building, for example. The optical device 1 is attached to a window of a building via, for example, an adhesive layer. In this case, the optical device 1 is installed in the window so that the longitudinal direction of the convex portion 51 of the concave-convex structure 50 is the horizontal direction. For example, sunlight is incident on the optical device 1 installed in the window. In the present embodiment, since the optical device 1 is installed so that the first substrate 10 is located on the light incident side (outside of the building), the optical device 1 is the light (sunlight) incident from the first substrate 10. ) Can be transmitted from the second substrate 20 to the inside of the building (for example, indoors) of the optical device 1.

このとき、光学デバイス1に入射した光は、光学デバイス1を透過する際に光学デバイス1から光学作用を受ける。具体的には、光学デバイス1は、調光層60の吸光度の変化によって光学作用が変化する。このため、光学デバイス1に入射した光は、調光層60の吸光度に応じて異なる光学作用を受けることになり、調光層60の吸光度に応じて光透過量が変化する。 At this time, the light incident on the optical device 1 receives an optical action from the optical device 1 when passing through the optical device 1. Specifically, the optical action of the optical device 1 changes depending on the change in the absorbance of the light control layer 60. Therefore, the light incident on the optical device 1 undergoes different optical actions depending on the absorbance of the light control layer 60, and the amount of light transmitted changes according to the absorbance of the light control layer 60.

本実施の形態において、光学デバイス1は、第一電極30と第二電極40との間に印加される電圧に応じて、光学デバイス1に入射する光の調光制御を行うことができる。具体的には、第一電極30と第二電極40との間に印加される電圧に応じて、調光層60(遮光粒子分散層)における遮光粒子62の粒子分布が変化し、これにより、調光層60の吸光度が部分的に変化する。この結果、光学デバイス1の光学作用が変化する。本実施の形態における光学デバイス1は、2つの光学作用を有する。以下、光学デバイス1の2つの光学作用について詳細に説明する。 In the present embodiment, the optical device 1 can perform dimming control of the light incident on the optical device 1 according to the voltage applied between the first electrode 30 and the second electrode 40. Specifically, the particle distribution of the light-shielding particles 62 in the dimming layer 60 (light-shielding particle dispersion layer) changes according to the voltage applied between the first electrode 30 and the second electrode 40, whereby The absorbance of the dimming layer 60 changes partially. As a result, the optical action of the optical device 1 changes. The optical device 1 in this embodiment has two optical actions. Hereinafter, the two optical actions of the optical device 1 will be described in detail.

まず、図3Aを用いて、光学デバイス1の第一光学作用を説明する。第一電極30及び第二電極40に電位が与えられていない場合、つまり、第一電極30と第二電極40との間に電圧が印加されていない場合(電圧無印加時の場合)、光学デバイス1は、第一光学モードとなり、入射した光に対して第一光学作用を与える。 First, the first optical action of the optical device 1 will be described with reference to FIG. 3A. When no potential is applied to the first electrode 30 and the second electrode 40, that is, when no voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40 (when no voltage is applied), optics. The device 1 enters the first optical mode and gives the first optical action to the incident light.

第一光学モードでは、調光層60に電界が与えられないので、図3Aに示すように、調光層60において、遮光粒子62は、絶縁性液体61全体にわたって分散された状態となる。 In the first optical mode, no electric field is applied to the dimming layer 60, so that the light-shielding particles 62 are dispersed throughout the insulating liquid 61 in the dimming layer 60, as shown in FIG. 3A.

この場合、図3Aに示すように、光学デバイス1に対して斜め方向から光L1が入射すると、光L1は、調光層60で吸収される。具体的には、遮光粒子62が調光層60の全体にわたって分散しているので、光学デバイス1に入射した光L1は、凹凸構造50の凸部51及び凹部(隣り合う2つの凸部51の間の部分)のいずれを通過する場合も遮光粒子62によって遮光される。 In this case, as shown in FIG. 3A, when the light L1 is incident on the optical device 1 from an oblique direction, the light L1 is absorbed by the dimming layer 60. Specifically, since the light-shielding particles 62 are dispersed throughout the dimming layer 60, the light L1 incident on the optical device 1 is the convex portion 51 and the concave portion of the concave-convex structure 50 (two adjacent convex portions 51). When passing through any of the intervening portions), the light-shielding particles 62 block the light.

このように、第一電極30と第二電極40との間に電圧が印加されていない場合、光学デバイス1は、第一基板10に入射する光を遮光する。つまり、第一光学モードは遮光モードであり、第一光学モードにおいて、光学デバイス1は遮光状態になっている。 As described above, when no voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40, the optical device 1 blocks the light incident on the first substrate 10. That is, the first optical mode is a light-shielding mode, and in the first optical mode, the optical device 1 is in a light-shielding state.

また、光学デバイス1が遮光モードであるとき、光学デバイス1に入射する光L1は、光学デバイス1で完全に吸収されるとは限らず、調光層60の吸光度に応じて減光して透過する場合がある。この場合、本実施の形態における光学デバイス1では、凹凸構造50が設けられているので、凹凸構造50の屈折率と調光層60の屈折率との大小関係によって、光学デバイス1に入射する光L1は、凹凸構造50と調光層60との界面で光学作用を受けて光学デバイス1を透過する。 Further, when the optical device 1 is in the light shielding mode, the light L1 incident on the optical device 1 is not always completely absorbed by the optical device 1, and is dimmed and transmitted according to the absorbance of the dimming layer 60. May be done. In this case, since the optical device 1 in the present embodiment is provided with the concave-convex structure 50, the light incident on the optical device 1 depends on the magnitude relationship between the refractive index of the concave-convex structure 50 and the refractive index of the dimming layer 60. L1 receives an optical action at the interface between the concave-convex structure 50 and the light control layer 60 and transmits the optical device 1.

例えば、本実施の形態では、凹凸構造50の屈折率が約1.5であるので、調光層60の屈折率が約1.5である場合は、図3Aに示すように、光L1は、凹凸構造50と調光層60との界面で屈折しないので、光学デバイス1を直進透過する。また、調光層60の屈折率が凹凸構造50の屈折率と異なる場合、光L1は、凹凸構造50と調光層60との界面で屈折する。このとき、調光層60の屈折率が凹凸構造50の屈折率よりも大きい場合(例えば約1.6)には、光L1は、調光層60と凸部51の下側の側面と調光層60との界面で屈折してから、調光層60と凸部51の上側の側面と調光層60との界面で全反射し、跳ね返る方向に進行方向が曲げられて光学デバイス1の外部に出射する。つまり、光学デバイス1に入射した光L1は、光学デバイス1によって配光されつつ吸収される。 For example, in the present embodiment, the refractive index of the concave-convex structure 50 is about 1.5. Therefore, when the refractive index of the dimming layer 60 is about 1.5, as shown in FIG. 3A, the light L1 is Since it is not refracted at the interface between the concave-convex structure 50 and the light control layer 60, it transmits the optical device 1 in a straight line. When the refractive index of the light control layer 60 is different from the refractive index of the concave-convex structure 50, the light L1 is refracted at the interface between the concave-convex structure 50 and the light control layer 60. At this time, when the refractive index of the light control layer 60 is larger than the refractive index of the concave-convex structure 50 (for example, about 1.6), the light L1 is adjusted to the lower side surface of the light control layer 60 and the convex portion 51. After refraction at the interface with the light layer 60, total internal reflection occurs at the interface between the light control layer 60 and the upper side surface of the convex portion 51 and the light control layer 60, and the traveling direction is bent in the direction of rebound of the optical device 1. It emits to the outside. That is, the light L1 incident on the optical device 1 is absorbed while being distributed by the optical device 1.

次に、図3Bを用いて、光学デバイス1の第二光学作用を説明する。第一電極30及び第二電極40に電位が与えられた場合、つまり、第一電極30と第二電極40との間に電圧が印加された場合(電圧印加時の場合)、光学デバイス1は、第二光学モードとなり、入射した光に対して第二光学作用を与える。具体的には、第一電極30と第二電極40との間には電圧として直流電圧が印加される。第一電極30と第二電極40との間に印加する第一電圧(電位差)は、例えば数十V程度である。 Next, the second optical action of the optical device 1 will be described with reference to FIG. 3B. When a potential is applied to the first electrode 30 and the second electrode 40, that is, when a voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40 (when a voltage is applied), the optical device 1 , The second optical mode is set, and the second optical action is given to the incident light. Specifically, a DC voltage is applied as a voltage between the first electrode 30 and the second electrode 40. The first voltage (potential difference) applied between the first electrode 30 and the second electrode 40 is, for example, about several tens of volts.

第二光学モードでは、第一電極30と第二電極40との間に直流電圧が印加されることで調光層60に電界が与えられるので、調光層60では、帯電した遮光粒子62がその電界分布にしたがって絶縁性液体61内を泳動する。つまり、遮光粒子62は、絶縁性液体61内を電気泳動する。 In the second optical mode, an electric field is applied to the dimming layer 60 by applying a DC voltage between the first electrode 30 and the second electrode 40. Therefore, in the dimming layer 60, the charged light-shielding particles 62 are generated. It runs in the insulating liquid 61 according to the electric field distribution. That is, the light-shielding particles 62 electrophores in the insulating liquid 61.

具体的には、第二光学モードでは、第一電極30にプラス電位が印加され、第二電極40にマイナス電位が印加されるので、マイナスに帯電した遮光粒子62は、プラス電位の第一電極30側に向かって泳動し、調光層60内の凹凸構造50側に凝集されて偏在する。このとき、第一電極30に向かって泳動する遮光粒子62は、凹凸構造50の凹部、つまり隣り合う2つの凸部51の間の領域に入り込んで集積していく。 Specifically, in the second optical mode, a positive potential is applied to the first electrode 30 and a negative potential is applied to the second electrode 40, so that the negatively charged light-shielding particles 62 are the first electrode having a positive potential. It migrates toward the 30 side and is aggregated and unevenly distributed on the uneven structure 50 side in the dimming layer 60. At this time, the light-shielding particles 62 that migrate toward the first electrode 30 enter the concave portion of the concave-convex structure 50, that is, the region between the two adjacent convex portions 51 and accumulate.

このように、遮光粒子62が調光層60内の凹凸構造50側に偏在することで、遮光粒子62の粒子分布が変化し、調光層60内の吸光度分布が一様ではなくなる。具体的には、調光層60内には、遮光粒子62の泳動により遮光粒子62が集まってきて遮光粒子62の濃度が高くなった凹凸構造50側の第一領域60aと、遮光粒子62の泳動により遮光粒子62が無くなっていって遮光粒子62の濃度が低くなった第二電極40側の第二領域60bとが発生する。 As described above, the light-shielding particles 62 are unevenly distributed on the uneven structure 50 side in the light control layer 60, so that the particle distribution of the light-shielding particles 62 changes and the absorbance distribution in the light control layer 60 becomes uneven. Specifically, in the light control layer 60, the light-shielding particles 62 are gathered by the electrophoresis of the light-shielding particles 62, and the concentration of the light-shielding particles 62 is increased. By electrophoresis, the light-shielding particles 62 disappear, and the second region 60b on the second electrode 40 side where the concentration of the light-shielding particles 62 becomes low is generated.

また、調光層60の凹凸構造50側に凝集した遮光粒子62は、凹凸構造50の凹部に入り込んで集積しているので、調光層60の凹凸構造50側の領域には、凹凸構造50の凹凸にしたがって、Z軸方向に相対的に吸光度が大きい領域と相対的に吸光度が小さい領域とが交互に生成される。具体的には、相対的に吸光度が大きい領域は、遮光粒子62が凝集した凹凸構造50の凹部が存在する領域であり、相対的に吸光度が小さい領域は、凹凸構造50の凸部51が存在する領域である。 Further, since the light-shielding particles 62 aggregated on the concave-convex structure 50 side of the dimming layer 60 have entered and accumulated in the concave portion of the concave-convex structure 50, the concave-convex structure 50 is formed in the region of the light control layer 60 on the concave-convex structure 50 side. A region having a relatively large absorbance and a region having a relatively low absorbance in the Z-axis direction are alternately generated according to the unevenness of. Specifically, the region where the absorbance is relatively large is the region where the concave portion of the concave-convex structure 50 in which the light-shielding particles 62 are aggregated exists, and the region where the absorbance is relatively low is the region where the convex portion 51 of the concave-convex structure 50 is present. Area to do.

この場合、図3Bに示すように、光学デバイス1に対して斜め方向から光L1が入射すると、第一光学モードのときと同様に、光L1は、調光層60によって吸収されるが、第二光学モードでは、遮光粒子62が凹凸構造50側の凹部に集積されているので、第一光学モードとは異なる光学作用を受ける。具体的には、第一基板10に入射された光のうち凹凸構造50の凸部51を通過する光は、遮光粒子62が凝集した領域(吸光度が小さい領域)を通過しないので、遮光粒子62で遮光されずに調光層60を透過する。一方、第一基板10に入射された光のうち凹凸構造50の凹部を通過する光は、遮光粒子62が凝集した領域(吸光度が大きい領域)を通過するので、遮光粒子62で遮光される。 In this case, as shown in FIG. 3B, when the light L1 is incident on the optical device 1 from an oblique direction, the light L1 is absorbed by the dimming layer 60 as in the first optical mode, but the third In the bi-optical mode, since the light-shielding particles 62 are accumulated in the recess on the concave-convex structure 50 side, they receive an optical action different from that in the first optical mode. Specifically, of the light incident on the first substrate 10, the light that passes through the convex portion 51 of the concave-convex structure 50 does not pass through the region where the light-shielding particles 62 are aggregated (the region where the absorbance is small), so that the light-shielding particles 62 The light is transmitted through the dimming layer 60 without being shielded from light. On the other hand, of the light incident on the first substrate 10, the light passing through the concave portion of the concave-convex structure 50 passes through the region where the light-shielding particles 62 are aggregated (the region having high absorbance), and is therefore shielded by the light-shielding particles 62.

このように、第一電極30と第二電極40との間に電圧が印加されている場合、光学デバイス1は、第一基板10に入射された光のうち凹凸構造50を通過する光を遮光せずに透過させる。この場合、第一電極30と第二電極40との間に電圧が印加されているとき(第二光学モード)の調光層60の吸光度は、第一電極30と第二電極40との間に電圧が印加されていないとき(第一光学モード)の調光層60の吸光度よりも小さく、第二光学モードでは、第一光学モードよりも光透過量が大きい。つまり、第二光学モードは透光モードであり、第二光学モードにおいて、光学デバイス1は透光状態になっている。 In this way, when a voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40, the optical device 1 blocks the light incident on the first substrate 10 that passes through the concave-convex structure 50. Make it transparent without doing it. In this case, the absorbance of the dimming layer 60 when a voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40 (second optical mode) is between the first electrode 30 and the second electrode 40. It is smaller than the absorbance of the dimming layer 60 when no voltage is applied to the light (first optical mode), and the light transmission amount in the second optical mode is larger than that in the first optical mode. That is, the second optical mode is the translucent mode, and in the second optical mode, the optical device 1 is in the translucent state.

なお、光学デバイス1には凹凸構造50が設けられているので、上記同様に、凹凸構造50の屈折率と調光層60の屈折率との大小関係によって、光学デバイス1に入射する光L1は、凹凸構造50と調光層60との界面で光学作用を受ける。例えば、光学デバイス1に入射する光L1は、光学デバイス1を直進透過したり、凹凸構造50で跳ね返る方向に進行方向が曲げられたりする。 Since the optical device 1 is provided with the concave-convex structure 50, similarly to the above, the light L1 incident on the optical device 1 depends on the magnitude relationship between the refractive index of the concave-convex structure 50 and the refractive index of the dimming layer 60. , Receives optical action at the interface between the concave-convex structure 50 and the dimming layer 60. For example, the light L1 incident on the optical device 1 passes straight through the optical device 1 or is bent in the traveling direction in the direction of rebounding due to the concave-convex structure 50.

また、第一電極30と第二電極40とに印加する電位をゼロにして電圧無印加状態にすると、遮光粒子62は絶縁性液体61内を泳動し、図3Aに示すように、遮光粒子62が絶縁性液体61全体にわたって均一に分散された状態に戻る。 Further, when the potential applied to the first electrode 30 and the second electrode 40 is set to zero so that no voltage is applied, the light-shielding particles 62 run through the insulating liquid 61, and as shown in FIG. 3A, the light-shielding particles 62 Returns to a state in which is uniformly dispersed throughout the insulating liquid 61.

以上のように構成される光学デバイス1は、凹凸構造50と調光層60との屈折率マッチングを電界によって制御することで光学作用を変化させることができるアクティブ型の光学制御デバイスである。つまり、第一電極30と第二電極40との間に印加する電圧を制御することによって、光学デバイス1を複数の光学モードに切り替えることができる。本実施の形態では、光学デバイス1を、第一光学モード(遮光モード)及び第二光学モード(透光モード)の2つのモードに切り替えることができる。 The optical device 1 configured as described above is an active type optical control device capable of changing the optical action by controlling the refractive index matching between the concave-convex structure 50 and the dimming layer 60 by an electric field. That is, the optical device 1 can be switched to a plurality of optical modes by controlling the voltage applied between the first electrode 30 and the second electrode 40. In the present embodiment, the optical device 1 can be switched between two modes, a first optical mode (light-shielding mode) and a second optical mode (translucency mode).

[まとめ]
以上、本実施の形態に係る光学デバイス1によれば、第一電極30と第二電極40との間に凹凸構造50及び調光層60が配置されており、調光層60として、帯電した遮光粒子62が分散された絶縁性液体61(遮光粒子分散層)を用いている。
[Summary]
As described above, according to the optical device 1 according to the present embodiment, the concave-convex structure 50 and the dimming layer 60 are arranged between the first electrode 30 and the second electrode 40, and the dimming layer 60 is charged. An insulating liquid 61 (light-shielding particle dispersion layer) in which the light-shielding particles 62 are dispersed is used.

この構成により、第一電極30と第二電極40との間に電圧を印加することで遮光粒子62が絶縁性液体61内を泳動するので、調光層60の吸光度を変化させることができる。具体的には、調光層60における遮光粒子62の粒子分布が変化して、調光層60の吸光度分布が変化する。つまり、調光層60の光透過率が変化する。これにより、光学デバイス1に入射する光の調光制御を行うことができる。 With this configuration, the light-shielding particles 62 run through the insulating liquid 61 by applying a voltage between the first electrode 30 and the second electrode 40, so that the absorbance of the dimming layer 60 can be changed. Specifically, the particle distribution of the light-shielding particles 62 in the dimming layer 60 changes, and the absorbance distribution of the dimming layer 60 changes. That is, the light transmittance of the dimming layer 60 changes. Thereby, the dimming control of the light incident on the optical device 1 can be performed.

本実施の形態では、第一電極30と第二電極40との間に電圧が印加されていない場合(電圧無印加時)には、光学デバイス1は、遮光モードとなって、第一基板10に入射された光を遮光し、第一電極30と第二電極40との間に電圧が印加されている場合(電圧印加時)には、光学デバイス1は透光モードとなって、第一基板10に入射された光のうち凹凸構造50を通過する光を遮光せずに透過させる。 In the present embodiment, when no voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40 (when no voltage is applied), the optical device 1 is in the light shielding mode and the first substrate 10 is set. When a voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 40 (when a voltage is applied), the optical device 1 is set to the translucent mode, and the first Of the light incident on the substrate 10, the light passing through the concave-convex structure 50 is transmitted without shading.

このとき、電圧印加時には、遮光粒子62は、調光層60(遮光粒子分散層)内の凹凸構造50側に偏在するので、調光層60の凹凸構造50側の領域には、凹凸構造50にしたがって、相対的に吸光度が大きい領域と相対的に吸光度が小さい領域とが交互に生成される。これにより、調光層60に吸光度分布を持たせることができる。 At this time, when the voltage is applied, the light-shielding particles 62 are unevenly distributed on the uneven structure 50 side in the light control layer 60 (light-shielding particle dispersion layer), so that the uneven structure 50 is located in the region of the light control layer 60 on the uneven structure 50 side. Therefore, a region having a relatively large absorbance and a region having a relatively low absorbance are alternately generated. As a result, the light control layer 60 can have an absorbance distribution.

このように構成される本実施の形態における光学デバイス1によれば、液晶を用いることなく調光制御を行うことができる。これにより、所望の光学機能を有する光学デバイスを実現することができる。 According to the optical device 1 according to the present embodiment configured as described above, dimming control can be performed without using a liquid crystal. Thereby, an optical device having a desired optical function can be realized.

なお、本実施の形態において、光学デバイス1は、第一光学モード(遮光モード)及び第二光学モード(透光モード)の2つのモードのみに切り替え可能であったが、これに限らない。例えば、図4に示される光学デバイス1Aのように、第二基板20の第一基板10側に第三電極42を配置することで、さらに、第三光学モードに切り替え可能に構成することもできる。 In the present embodiment, the optical device 1 can be switched to only two modes, a first optical mode (light-shielding mode) and a second optical mode (translucency mode), but the present invention is not limited to this. For example, as in the optical device 1A shown in FIG. 4, by arranging the third electrode 42 on the first substrate 10 side of the second substrate 20, the third optical mode can be further switched. ..

図4に示す光学デバイス1Aにおいて、第二電極41は、X軸方向に延在するようにストライプ状に形成されている。同様に、第三電極42は、X軸方向に延在するようにストライプ状に形成されている。また、第二電極41と第三電極42とは、第二基板20の同一面に形成されているとともに、Z軸方向に沿って交互に配置されている。つまり、本変形例における第二電極41と第三電極42は、上記実施の形態1における第二電極40を複数に分割したような形状である。なお、本変形例では、平面視において、第三電極42の総面積は、第二電極41の総面積よりも小さくなっている。これにより、第三電極42で遮光粒子62を凝集させたときに、第二基板20側での遮光粒子62による遮光領域を小さくし透光領域を広くすることができる。 In the optical device 1A shown in FIG. 4, the second electrode 41 is formed in a striped shape so as to extend in the X-axis direction. Similarly, the third electrode 42 is formed in a stripe shape so as to extend in the X-axis direction. Further, the second electrode 41 and the third electrode 42 are formed on the same surface of the second substrate 20, and are arranged alternately along the Z-axis direction. That is, the second electrode 41 and the third electrode 42 in this modification have a shape as if the second electrode 40 in the first embodiment is divided into a plurality of parts. In this modification, the total area of the third electrode 42 is smaller than the total area of the second electrode 41 in a plan view. As a result, when the light-shielding particles 62 are aggregated by the third electrode 42, the light-shielding region by the light-shielding particles 62 on the second substrate 20 side can be reduced and the light-transmitting region can be widened.

そして、光学デバイス1Aにおいて、第一電極30に印加する電位をV1、第二電極41に印加する電位をV2、第三電極42に印加する電位をV3としたときに、V1<V2<V3の関係を満たすように各電極の電位設定を行う。例えば、第一電極30にマイナス電位を印加し、第二電極41に接地電位を印加し、第三電極42にプラス電位を印加すればよい。一例として、V1=−20V、V2=0V、V3=+20Vである。このように、V1<V2<V3とすることにより、図4に示すように、マイナスに帯電した遮光粒子62は、プラス電位の第三電極42に向かって泳動し、第三電極42に凝集されて偏在する。 Then, in the optical device 1A, when the potential applied to the first electrode 30 is V1, the potential applied to the second electrode 41 is V2, and the potential applied to the third electrode 42 is V3, V1 <V2 <V3. Set the potential of each electrode so as to satisfy the relationship. For example, a negative potential may be applied to the first electrode 30, a ground potential may be applied to the second electrode 41, and a positive potential may be applied to the third electrode 42. As an example, V1 = −20V, V2 = 0V, V3 = + 20V. By setting V1 <V2 <V3 in this way, as shown in FIG. 4, the negatively charged light-shielding particles 62 migrate toward the positive potential third electrode 42 and are aggregated on the third electrode 42. Is unevenly distributed.

この場合、図4に示すように、光学デバイス1Aに対して斜め方向から光L1が入射すると、第二光学モードのときと同様に、第一基板10に入射された光のうち一部の光は遮光され、他の一部の光は遮光されずに透過する。具体的には、第一基板10に入射された光のうち第二電極41を通過する光は、遮光粒子62が凝集した領域を通過しないので、遮光粒子62で遮光されずに調光層60を透過する。一方、第一基板10に入射された光のうち第三電極42を通過する光は、遮光粒子62が凝集した領域を通過するので、遮光粒子62で遮光される。 In this case, as shown in FIG. 4, when the light L1 is incident on the optical device 1A from an oblique direction, a part of the light incident on the first substrate 10 is the same as in the second optical mode. Is shielded from light, and some other light is transmitted without being shielded. Specifically, of the light incident on the first substrate 10, the light passing through the second electrode 41 does not pass through the region where the light-shielding particles 62 are aggregated, so that the light-shielding particles 62 do not block the light and the dimming layer 60. Is transparent. On the other hand, of the light incident on the first substrate 10, the light passing through the third electrode 42 passes through the region where the light-shielding particles 62 are aggregated, and is therefore blocked by the light-shielding particles 62.

このように、本変形例における光学デバイス1Aは、第一基板10に入射された光のうち第二電極41を通過する光を遮光せずに透過させ、第一基板10に入射された光のうち第三電極42を通過する光を遮光する。 As described above, the optical device 1A in the present modification transmits the light incident on the first substrate 10 that passes through the second electrode 41 without shading, and the light incident on the first substrate 10 is transmitted. Of these, the light passing through the third electrode 42 is blocked.

このとき、本変形例では、第三電極42の総面積が第二電極41の総面積よりも小さいので、V1<V2<V3である場合(本変形例の場合)の調光層60の吸光度は、V1>V2、V3である場合(例えば上記実施の形態1の場合)の調光層60の吸光度よりも小さくなる。つまり、本変形例における第三光学モードは、上記第二光学モードよりも調光層60の吸光度が小さい(透過率が高い)透明モードであり、第三光学モードにおいて、光学デバイス1は透明状態になっている。 At this time, since the total area of the third electrode 42 is smaller than the total area of the second electrode 41 in this modification, the absorbance of the dimming layer 60 when V1 <V2 <V3 (in the case of this modification) Is smaller than the absorbance of the dimming layer 60 when V1> V2 and V3 (for example, in the case of the first embodiment). That is, the third optical mode in this modification is a transparent mode in which the absorbance of the dimming layer 60 is smaller (higher transmittance) than in the second optical mode, and in the third optical mode, the optical device 1 is in a transparent state. It has become.

(実施の形態2)
次に、実施の形態2に係る光学デバイス2の構成について、図5及び図6を用いて説明する。図5は、実施の形態2に係る光学デバイス2の断面図である。また、図6は、同光学デバイス2の拡大断面図であり、図5の破線で囲まれる領域VIの拡大図を示している。
(Embodiment 2)
Next, the configuration of the optical device 2 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a cross-sectional view of the optical device 2 according to the second embodiment. Further, FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the optical device 2, and shows an enlarged view of the region VI surrounded by the broken line in FIG.

光学デバイス2は、実施の形態1と同様に、光学デバイス2に入射する光を制御する光制御デバイスであり光学デバイス2に入射する光の進行方向及び調光の少なくとも一方を制御する。 Similar to the first embodiment, the optical device 2 is an optical control device that controls the light incident on the optical device 2, and controls at least one of the traveling direction and dimming of the light incident on the optical device 2.

本実施の形態において、光学デバイス2は、光学デバイス2に入射する光に対して、進行方向の制御と調光制御との両方を行う。具体的には、光学デバイス2は、光学デバイス2に入射する光の進行方向を変更して(例えば配光して)出射させることができる配光デバイスであるとともに、光学デバイス2に入射する光の調光制御を行う調光デバイスである。 In the present embodiment, the optical device 2 controls both the traveling direction and the dimming control with respect to the light incident on the optical device 2. Specifically, the optical device 2 is a light distribution device capable of changing the traveling direction of light incident on the optical device 2 (for example, distributing light) and emitting light, and light incident on the optical device 2. It is a dimming device that controls dimming.

図5及び図6に示すように、光学デバイス2は、第一基板10と、第二基板20と、第一電極30と、第二電極41と、第三電極42と、凹凸構造50と、屈折率可変層70とを備える。つまり、本実施の形態における光学デバイス2は、上記実施の形態1の変形例における光学デバイス1Aにおいて、調光層60を屈折率可変層70に置き換えた構成となっている。 As shown in FIGS. 5 and 6, the optical device 2 includes a first substrate 10, a second substrate 20, a first electrode 30, a second electrode 41, a third electrode 42, and an uneven structure 50. A variable refractive index layer 70 is provided. That is, the optical device 2 in the present embodiment has a configuration in which the dimming layer 60 is replaced with the variable refractive index layer 70 in the optical device 1A in the modified example of the first embodiment.

なお、図5及び図6に示すように、本実施の形態において、第一積層基板100は、実施の形態1と同様に、第一基板10、第一電極30及び凹凸構造50によって構成されている。一方、本実施の形態において、第二積層基板200は、第二基板20、第二電極41及び第三電極42によって構成されている。 As shown in FIGS. 5 and 6, in the present embodiment, the first laminated substrate 100 is composed of the first substrate 10, the first electrode 30, and the concave-convex structure 50, as in the first embodiment. There is. On the other hand, in the present embodiment, the second laminated substrate 200 is composed of the second substrate 20, the second electrode 41, and the third electrode 42.

第一積層基板100及び第二積層基板200は、実施の形態1と同様に、ギャップを介して互いに対向するように配置されており、外周端部の全周が封止されている。これにより、第一積層基板100と第二積層基板200との間に充填された屈折率可変層70を閉じ込めることができる。 The first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200 are arranged so as to face each other with a gap, as in the first embodiment, and the entire circumference of the outer peripheral end portion is sealed. As a result, the variable refractive index layer 70 filled between the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200 can be confined.

以下、図5及び図6を参照して、光学デバイス2の各構成部材について、実施の形態1と異なる構成部材を中心に説明する。 Hereinafter, each component of the optical device 2 will be described with reference to FIGS. 5 and 6, focusing on components different from those of the first embodiment.

[第一電極、第二電極、第三電極]
図5及び図6に示すように、第一電極30は、第一基板10の第二基板20側に配置され、第二電極41及び第三電極42は、第二基板20の第一基板10側に配置されている。具体的には、第一電極30は、第一基板10の第二基板20側の主面に形成されており、第二電極41及び第三電極42は、第二基板20の第一基板10側の同一の主面に形成されている。
[First electrode, second electrode, third electrode]
As shown in FIGS. 5 and 6, the first electrode 30 is arranged on the second substrate 20 side of the first substrate 10, and the second electrode 41 and the third electrode 42 are the first substrate 10 of the second substrate 20. It is located on the side. Specifically, the first electrode 30 is formed on the main surface of the first substrate 10 on the second substrate 20 side, and the second electrode 41 and the third electrode 42 are the first substrate 10 of the second substrate 20. It is formed on the same main surface on the side.

第一電極30の平面視の形状は、実施の形態1と同様に、第一基板10の表面のほぼ全面に形成された平面視形状が矩形状のべた電極である。一方、第二電極41及び第三電極42の各々は、図7に示すように、一定の幅でX軸方向に延在するようにストライプ状に形成されている。つまり、第二電極41及び第三電極42は、凹凸構造50のストライプ方向と同じである。また、第二電極41と第三電極42とは、Z軸方向に沿って交互に配置されている。 The shape of the first electrode 30 in a plan view is a solid electrode having a rectangular shape in a plan view formed on substantially the entire surface of the surface of the first substrate 10, as in the first embodiment. On the other hand, as shown in FIG. 7, each of the second electrode 41 and the third electrode 42 is formed in a striped shape so as to extend in the X-axis direction with a constant width. That is, the second electrode 41 and the third electrode 42 are the same as the stripe direction of the concave-convex structure 50. Further, the second electrode 41 and the third electrode 42 are alternately arranged along the Z-axis direction.

このように、本変形例における第二電極41と第三電極42は、実施の形態1における第二電極40を複数に分割したような形状である。なお、図7では、第二電極41及び第三電極42を分かりやすくするために、便宜上、第二電極41及び第三電極42が形成される位置にハッチングを施している。 As described above, the second electrode 41 and the third electrode 42 in the present modification have a shape as if the second electrode 40 in the first embodiment is divided into a plurality of parts. In FIG. 7, in order to make the second electrode 41 and the third electrode 42 easier to understand, hatching is performed at the positions where the second electrode 41 and the third electrode 42 are formed for convenience.

図7に示すように、第三電極42の幅は、第二電極41の幅よりも小さくなっており、平面視において、第三電極42の総面積は、第二電極41の総面積よりも小さくなっている。これにより、第三電極42で第二微粒子72bを凝集させたときに、第二基板20側での第二微粒子72bによる遮光領域を小さくして透光領域を広くすることができる。 As shown in FIG. 7, the width of the third electrode 42 is smaller than the width of the second electrode 41, and the total area of the third electrode 42 is larger than the total area of the second electrode 41 in a plan view. It's getting smaller. As a result, when the second fine particles 72b are aggregated by the third electrode 42, the light-shielding region of the second fine particles 72b on the second substrate 20 side can be reduced and the light-transmitting region can be widened.

なお、本実施の形態において、複数の第三電極42は、両端部同士が接続されているが、複数の第三電極42の両端部は、接続されていなくてもよい。また、複数の第三電極42の両端部が接続されていない場合、複数の第二電極41の両端部同士が接続されていてもよい。 In the present embodiment, both ends of the plurality of third electrodes 42 are connected to each other, but both ends of the plurality of third electrodes 42 may not be connected to each other. When both ends of the plurality of third electrodes 42 are not connected, both ends of the plurality of second electrodes 41 may be connected to each other.

第一電極30と第二電極41及び第三電極42とは、少なくとも凹凸構造50及び屈折率可変層70を挟むように、第一基板10と第二基板20との間に配置されている。具体的には、第一電極30は、第一基板10と凹凸構造50との間に配置されており、第二電極41及び第三電極42は、第二基板20と屈折率可変層70との間に配置されている。 The first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42 are arranged between the first substrate 10 and the second substrate 20 so as to sandwich at least the concave-convex structure 50 and the variable refractive index layer 70. Specifically, the first electrode 30 is arranged between the first substrate 10 and the concave-convex structure 50, and the second electrode 41 and the third electrode 42 are the second substrate 20 and the variable refractive index layer 70. It is placed between.

第一電極30、第二電極41及び第三電極42の各々の厚さは、例えば5nm〜2μmであるが、これに限るものではない。本実施の形態において、第一電極30、第二電極41及び第三電極42の各々の厚さは、いずれも100nmである。第二電極41及び第三電極42は、パターニングにより同時に形成してもよい。 The thickness of each of the first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42 is, for example, 5 nm to 2 μm, but is not limited thereto. In the present embodiment, the thickness of each of the first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42 is 100 nm. The second electrode 41 and the third electrode 42 may be formed at the same time by patterning.

第一電極30、第二電極41及び第三電極42は、透光性を有する電極であり、入射した光を透過する。第一電極30、第二電極41及び第三電極42は、実施の形態1と同様に、例えば、透明金属酸化物(ITO、IZO等)等の透明導電層からなる透明電極である。 The first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42 are electrodes having translucency and transmit incident light. The first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42 are transparent electrodes made of, for example, a transparent conductive layer such as a transparent metal oxide (ITO, IZO, etc.), as in the first embodiment.

第一電極30、第二電極41及び第三電極42は、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、屈折率可変層70を封止するシール樹脂の外部にまで各電極が引き出されて、この引き出された部分を外部電源に接続するための電極端子にしてもよい。 The first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42 are configured to enable electrical connection with an external power source. For example, each electrode may be drawn out to the outside of the sealing resin that seals the variable refractive index layer 70, and the drawn out portion may be used as an electrode terminal for connecting to an external power source.

[屈折率可変層]
図5及び図6に示すように、屈折率可変層70は、絶縁性液体71と、絶縁性液体71に含まれる第一微粒子72a及び第二微粒子72bとを有する。屈折率可変層70は、第一微粒子72a及び第二微粒子72aが絶縁性液体71に無数に分散された微粒子分散層である。
[Variable refractive index layer]
As shown in FIGS. 5 and 6, the refractive index variable layer 70 has an insulating liquid 71 and first fine particles 72a and second fine particles 72b contained in the insulating liquid 71. The variable refractive index layer 70 is a fine particle dispersion layer in which the first fine particles 72a and the second fine particles 72a are innumerably dispersed in the insulating liquid 71.

絶縁性液体71は、絶縁性を有する透明な液体であり、分散質として第一微粒子72a及び第二微粒子72bが分散される分散媒となる溶媒である。絶縁性液体71としては、例えば、屈折率(溶媒屈折率)が約1.3〜約1.6のものを用いることができる。本実施の形態では、屈折率が約1.5の絶縁性液体71を用いている。 The insulating liquid 71 is a transparent liquid having an insulating property, and is a solvent that serves as a dispersion medium in which the first fine particles 72a and the second fine particles 72b are dispersed as dispersants. As the insulating liquid 71, for example, a liquid having a refractive index (solvent refractive index) of about 1.3 to about 1.6 can be used. In this embodiment, an insulating liquid 71 having a refractive index of about 1.5 is used.

なお、本実施の形態でも、絶縁性液体71の動粘度は、100mm/s程度であるとよく、また、絶縁性液体71は、低誘電率(凹凸構造50の誘電率以下)で、非引火性(引火点が250℃以上の高引火点)及び低揮発性を有するとよい。具体的には、絶縁性液体71としては、上記実施の形態1と同様に、ハロゲン化炭素水素等の炭化水素、低分子量ハロゲン含有ポリマー、又は、これらの混合物等を用いてもよいし、シリコーンオイル等を用いてもよい。 Also in this embodiment, the kinematic viscosity of the insulating liquid 71 is preferably about 100 mm 2 / s, and the insulating liquid 71 has a low dielectric constant (less than or equal to the dielectric constant of the uneven structure 50) and is not. It is preferable to have flammability (high flash point of 250 ° C. or higher) and low volatility. Specifically, as the insulating liquid 71, a hydrocarbon such as carbon halide, a low molecular weight halogen-containing polymer, a mixture thereof, or the like may be used as in the first embodiment, or silicone. Oil or the like may be used.

第一微粒子72a及び第二微粒子72bは、絶縁性液体71に複数分散されている。第一微粒子72aは、透光性を有する透光粒子である。一方、第二微粒子72bは、遮光性を有する遮光粒子である。 A plurality of the first fine particles 72a and the second fine particles 72b are dispersed in the insulating liquid 71. The first fine particles 72a are translucent particles having translucency. On the other hand, the second fine particles 72b are light-shielding particles having a light-shielding property.

第一微粒子72aは、透過率が高い材料で構成されているとよい。具体的には、第一微粒子72aは、透明粒子であるとよい。また、第一微粒子72aは、高屈折率材料によって構成されているとよい。具体的には、第一微粒子72aの屈折率は、絶縁性液体71の屈折率よりも高い。本実施の形態において、第一微粒子72aの屈折率は、凹凸構造50の屈折率よりも高い。このような第一微粒子72aとしては、金属酸化物微粒子を用いることができる。本実施の形態では、第一微粒子72aとして、酸化ジルコニウム(ZrO)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、第一微粒子72aは、酸化ジルコニウムに限らず、酸化チタン等によって構成されていてもよい。 The first fine particles 72a are preferably made of a material having a high transmittance. Specifically, the first fine particles 72a may be transparent particles. Further, the first fine particles 72a are preferably made of a high refractive index material. Specifically, the refractive index of the first fine particles 72a is higher than the refractive index of the insulating liquid 71. In the present embodiment, the refractive index of the first fine particles 72a is higher than the refractive index of the uneven structure 50. As such first fine particles 72a, metal oxide fine particles can be used. In the present embodiment, transparent zirconia particles having a refractive index of 2.1 and composed of zirconium oxide (ZrO 2 ) are used as the first fine particles 72a. The first fine particles 72a are not limited to zirconium oxide, and may be made of titanium oxide or the like.

第二微粒子72bは、透過率が低い材料で構成されているとよい。具体的には、第二微粒子72bは、遮光粒子であるとよい。本実施の形態では、第二微粒子72bとし、カーボンブラックからなるカーボン粒子を用いている。 The second fine particles 72b are preferably made of a material having a low transmittance. Specifically, the second fine particles 72b may be light-shielding particles. In the present embodiment, the second fine particles 72b are used, and carbon particles made of carbon black are used.

第一微粒子72aは、粒径がナノオーダサイズの微粒子(ナノ粒子)である。具体的には、入射光の波長をλとすると、第一微粒子72aの粒径は、λ/4以下であるとよい。第一微粒子72aの粒径をλ/4以下にすることで、第一微粒子72aでの光散乱を少なくして、第一微粒子72aと絶縁性液体71との平均的な屈折率を得ることができる。第一微粒子72aの粒径は、小さいほどよく、好ましくは100nm以下、より好ましくは、数nm〜数十nmである。 The first fine particles 72a are fine particles (nanoparticles) having a particle size of nanoorder size. Specifically, assuming that the wavelength of the incident light is λ, the particle size of the first fine particles 72a is preferably λ / 4 or less. By setting the particle size of the first fine particles 72a to λ / 4 or less, it is possible to reduce light scattering in the first fine particles 72a and obtain an average refractive index between the first fine particles 72a and the insulating liquid 71. it can. The smaller the particle size of the first fine particles 72a, the better, preferably 100 nm or less, and more preferably several nm to several tens of nm.

一方、第二微粒子72bは、粒径がマイクロオーダサイズ(マイクロ粒子)又はナノオーダサイズの微粒子(ナノ粒子)である。第二微粒子72bの粒径は、第一微粒子72aの粒径よりも大きい方がよい。第二微粒子72bの粒径を第一微粒子72aの粒径よりも大きくすることで、第一微粒子72aで散乱した光が第二微粒子72bに当たる確率が大きくなるので、第一微粒子72aで散乱した光を第二微粒子72bで吸収することができる。具体的には、第二微粒子72bの粒径は、100nm以上であるとよい。 On the other hand, the second fine particles 72b are fine particles (nanoparticles) having a particle size of microorder size (microparticles) or nanoorder size (nanoparticles). The particle size of the second fine particles 72b should be larger than the particle size of the first fine particles 72a. By making the particle size of the second fine particles 72b larger than the particle size of the first fine particles 72a, the probability that the light scattered by the first fine particles 72a hits the second fine particles 72b increases, so that the light scattered by the first fine particles 72a Can be absorbed by the second fine particles 72b. Specifically, the particle size of the second fine particles 72b is preferably 100 nm or more.

また、第一微粒子72a及び第二微粒子72bは、帯電している荷電粒子である。例えば、第一微粒子72a及び第二微粒子72bの表面を修飾することで、第一微粒子72a及び第二微粒子72bを正(プラス)又は負(マイナス)に帯電させることができる。 The first fine particles 72a and the second fine particles 72b are charged particles that are charged. For example, by modifying the surfaces of the first fine particles 72a and the second fine particles 72b, the first fine particles 72a and the second fine particles 72b can be positively (plus) or negatively (minus) charged.

本実施の形態において、第一微粒子72aは、第一極性で帯電しており、第二微粒子72bは、第一極性とは逆極性の第二極性で帯電している。具体的には、第一微粒子72aは、正(プラス)に帯電しており、第二微粒子72bは、負(マイナス)に帯電している。 In the present embodiment, the first fine particles 72a are charged with the first polarity, and the second fine particles 72b are charged with the second polarity opposite to the first polarity. Specifically, the first fine particles 72a are positively charged, and the second fine particles 72b are negatively charged.

このように構成された屈折率可変層70では、それぞれ帯電した第一微粒子72a及び第二微粒子72bが絶縁性液体71全体に分散されている。本実施の形態では、第一微粒子72aとして屈折率が2.1のジルコニア粒子を用いるとともに第二微粒子72bとしてカーボン粒子を用いて、この第一微粒子72a及び第二微粒子72bを溶媒屈折率が約1.5の絶縁性液体71に分散させたものを屈折率可変層70としている。 In the variable refractive index layer 70 configured in this way, the charged first fine particles 72a and second fine particles 72b are dispersed in the entire insulating liquid 71, respectively. In the present embodiment, zirconia particles having a refractive index of 2.1 are used as the first fine particles 72a, and carbon particles are used as the second fine particles 72b, and the first fine particles 72a and the second fine particles 72b have a refractive index of about 2. The variable refractive index layer 70 is dispersed in the insulating liquid 71 of 1.5.

また、屈折率可変層70全体の屈折率(平均屈折率)は、第一微粒子72a及び第二微粒子72bが屈折率可変層70(絶縁性液体71)内に均一に分散された状態において、凹凸構造50の屈折率と異なっている。具体的には、屈折率可変層70全体の屈折率は、凹凸構造50の屈折率よりも高くなるように設定されており、本実施の形態では、約1.6である。 The refractive index (average refractive index) of the entire variable refractive index layer 70 is uneven when the first fine particles 72a and the second fine particles 72b are uniformly dispersed in the variable refractive index layer 70 (insulating liquid 71). It is different from the refractive index of the structure 50. Specifically, the refractive index of the entire variable refractive index layer 70 is set to be higher than the refractive index of the concave-convex structure 50, which is about 1.6 in the present embodiment.

なお、屈折率可変層70全体の屈折率は、絶縁性液体71に分散する第一微粒子72a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、第一微粒子72aの量は凹凸構造50の凹部(隣り合う2つの凸部51の間の領域)に埋まる程度にするとよく、この場合、絶縁性液体71に対する第一微粒子72aの濃度は、約10%〜30%である。 The refractive index of the entire variable refractive index layer 70 can be changed by adjusting the concentration (amount) of the first fine particles 72a dispersed in the insulating liquid 71. Although the details will be described later, the amount of the first fine particles 72a may be such that the first fine particles 72a are buried in the recesses of the concave-convex structure 50 (the region between the two adjacent convex portions 51). In this case, the first fine particles 72a with respect to the insulating liquid 71 The concentration of is about 10% to 30%.

屈折率可変層70は、凹凸構造50と第二電極41及び第三電極42との間に配置されている。具体的には、屈折率可変層70は凹凸構造50に接している。つまり、屈折率可変層70における凹凸構造50の凹凸表面との接触面は、屈折率可変層70と凹凸構造50の凹凸表面との界面である。なお、屈折率可変層70は、第二電極41及び第三電極42にも接しているが、屈折率可変層70と第二電極41及び第三電極42との間に他の層(膜)が介在していてもよい。 The variable refractive index layer 70 is arranged between the concave-convex structure 50 and the second electrode 41 and the third electrode 42. Specifically, the variable refractive index layer 70 is in contact with the uneven structure 50. That is, the contact surface of the variable refractive index layer 70 with the uneven surface of the concave-convex structure 50 is the interface between the variable refractive index layer 70 and the uneven surface of the concave-convex structure 50. The variable refractive index layer 70 is also in contact with the second electrode 41 and the third electrode 42, but another layer (film) is formed between the variable refractive index layer 70 and the second electrode 41 and the third electrode 42. May intervene.

また、屈折率可変層70は、第一電極30と第二電極41との間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する。さらに、本実施の形態では、第三電極42が形成されているので、屈折率可変層70は、第一電極30と第三電極42との間に印加される電圧及び第二電極41と第三電極42との間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する。 Further, the refractive index of the variable refractive index layer 70 changes according to the voltage applied between the first electrode 30 and the second electrode 41. Further, in the present embodiment, since the third electrode 42 is formed, the refractive index variable layer 70 has a voltage applied between the first electrode 30 and the third electrode 42 and the second electrode 41 and the third electrode 42. The refractive index changes according to the voltage applied between the three electrodes 42.

具体的には、屈折率可変層70は、第一電極30と第二電極41及び第三電極42との間に配置されており、第一電極30、第二電極41及び第三電極42に電圧が印加されることによって屈折率可変層70に電界が与えられる。例えば、第一電極30、第二電極41及び第三電極42とには直流電圧が印加される。 Specifically, the variable refractive index layer 70 is arranged between the first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42, and is placed on the first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42. An electric field is applied to the variable refractive index layer 70 by applying a voltage. For example, a DC voltage is applied to the first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42.

絶縁性液体71中に分散する第一微粒子72aは帯電しているので、屈折率可変層70に電界が与えられると、第一微粒子72aは、その電界分布にしたがって絶縁性液体71中を泳動し、絶縁性液体71内で偏在する。これにより、屈折率可変層70内の第一微粒子72aの粒子分布が変化して屈折率可変層70内に第一微粒子72aの濃度分布を持たせることができるので、屈折率可変層70内の屈折率分布が変化する。つまり、屈折率可変層70の屈折率が部分的に変化する。このように、屈折率可変層70は、主に可視光領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。 Since the first fine particles 72a dispersed in the insulating liquid 71 are charged, when an electric field is applied to the variable refractive index layer 70, the first fine particles 72a migrate in the insulating liquid 71 according to the electric field distribution. , Is unevenly distributed in the insulating liquid 71. As a result, the particle distribution of the first fine particles 72a in the variable refractive index layer 70 can be changed to have the concentration distribution of the first fine particles 72a in the variable refractive index layer 70. The refractive index distribution changes. That is, the refractive index of the variable refractive index layer 70 changes partially. As described above, the variable refractive index layer 70 functions mainly as a refractive index adjusting layer capable of adjusting the refractive index with respect to light in the visible light region.

また、絶縁性液体71中に分散する第二微粒子72aは帯電しているので、屈折率可変層70に電界が与えられると、第二微粒子72bは、その電界分布にしたがって絶縁性液体71中を泳動し、絶縁性液体71内で偏在する。これにより、屈折率可変層70内の第二微粒子72bの粒子分布が変化して屈折率可変層70内に第二微粒子72bの濃度分布を持たせることができるので、屈折率可変層70内の吸光度分布が変化する。つまり、屈折率可変層70の吸光度が部分的に変化する。 Further, since the second fine particles 72a dispersed in the insulating liquid 71 are charged, when an electric field is applied to the refractive index variable layer 70, the second fine particles 72b move in the insulating liquid 71 according to the electric field distribution. It migrates and is unevenly distributed in the insulating liquid 71. As a result, the particle distribution of the second fine particles 72b in the variable refractive index layer 70 can be changed to have the concentration distribution of the second fine particles 72b in the variable refractive index layer 70. The absorbance distribution changes. That is, the absorbance of the variable refractive index layer 70 is partially changed.

このように、屈折率可変層70は、入射する光を吸収することができる光吸収層として機能し、変化する吸光度に応じて入射する光の調光を行うことができる。つまり、屈折率可変層70は、屈折率可変層70を透過する光の量(透過量)を制御することができる。 In this way, the variable refractive index layer 70 functions as a light absorption layer capable of absorbing incident light, and can adjust the incident light according to the changing absorbance. That is, the variable refractive index layer 70 can control the amount of light (transmitted amount) transmitted through the variable refractive index layer 70.

なお、屈折率可変層70の吸光度は、絶縁性液体71に分散する第二微粒子72bの濃度(量)を調整することによって変えることができる。この場合、第二微粒子72bの濃度は、第二微粒子72bが凹凸構造50に凝集したときに、第二微粒子72bが凹凸構造50の凹部の底部周辺に存在する程度(例えば凹部の底から2μmの高さ)の濃度にすればよい。 The absorbance of the variable refractive index layer 70 can be changed by adjusting the concentration (amount) of the second fine particles 72b dispersed in the insulating liquid 71. In this case, the concentration of the second fine particles 72b is such that when the second fine particles 72b are aggregated in the concave-convex structure 50, the second fine particles 72b are present around the bottom of the concave portion of the concave-convex structure 50 (for example, 2 μm from the bottom of the concave portion). The concentration may be set to (height).

このように構成される屈折率可変層70は、第一積層基板100と第二積層基板200との間に配置されている。具体的には、第一微粒子72a及び第二微粒子72bが分散された絶縁性液体71が第一積層基板100と第二積層基板200との間に封止されている。 The variable refractive index layer 70 configured in this way is arranged between the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200. Specifically, the insulating liquid 71 in which the first fine particles 72a and the second fine particles 72b are dispersed is sealed between the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200.

屈折率可変層70の厚さ(つまり、第一積層基板100と第二積層基板200とのギャップ)は、例えば1μm〜100μmであるが、これに限るものではない。一例として、凹凸構造50の凸部51の高さが10μmである場合、屈折率可変層70の厚さは、例えば40μmである。 The thickness of the variable refractive index layer 70 (that is, the gap between the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200) is, for example, 1 μm to 100 μm, but is not limited to this. As an example, when the height of the convex portion 51 of the concave-convex structure 50 is 10 μm, the thickness of the refractive index variable layer 70 is, for example, 40 μm.

[光学デバイスの製造方法]
次に、光学デバイス2の製造方法について、図5及び図6を参照しながら説明する。
[Manufacturing method of optical device]
Next, a method of manufacturing the optical device 2 will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

まず、第一基板10として例えばPET基板を用いて、PET基板の上に第一電極30としてITO膜を形成し、ITO膜の上にアクリル樹脂(屈折率1.5)によって構成された複数の凸部51からなる凹凸構造50をインプリント法により形成することで第一積層基板100を作製する。 First, using, for example, a PET substrate as the first substrate 10, an ITO film is formed as the first electrode 30 on the PET substrate, and a plurality of acrylic resins (refractive index 1.5) are formed on the ITO film. The first laminated substrate 100 is manufactured by forming the concavo-convex structure 50 composed of the convex portions 51 by the imprint method.

次に、第二基板20として例えばPET基板を用いて、PET基板の上にITO膜からなる第二電極41及び第三電極42を形成することで、第二積層基板200を作製する。 Next, the second laminated substrate 200 is manufactured by forming the second electrode 41 and the third electrode 42 made of an ITO film on the PET substrate, for example, using a PET substrate as the second substrate 20.

次に、第一積層基板100と第二積層基板200との間に、屈折率可変層70として、第一微粒子72a及び第二微粒子72bが分散された絶縁性液体71を充填するとともに、第一積層基板100と第二積層基板200との外周部分を接合することで第一積層基板100と第二積層基板200との間に屈折率可変層70を封止する。 Next, between the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200, an insulating liquid 71 in which the first fine particles 72a and the second fine particles 72b are dispersed is filled as the refractive index variable layer 70, and the first The variable refractive index layer 70 is sealed between the first laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200 by joining the outer peripheral portions of the laminated substrate 100 and the second laminated substrate 200.

このようにして、図5に示される構造の光学デバイス2を製造することができる。 In this way, the optical device 2 having the structure shown in FIG. 5 can be manufactured.

[光学デバイスの光学作用]
次に、実施の形態に係る光学デバイス2の光学作用について、図8A、図8B及び図8Cを用いて説明する。図8Aは、実施の形態2に係る光学デバイス2の第一光学作用を説明するための図であり、図8Bは、同光学デバイス2の第二光学作用を説明するための図であり、図8Cは、同光学デバイス2の第三光学作用を説明するための図である。
[Optical action of optical device]
Next, the optical action of the optical device 2 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 8A, 8B and 8C. FIG. 8A is a diagram for explaining the first optical action of the optical device 2 according to the second embodiment, and FIG. 8B is a diagram for explaining the second optical action of the optical device 2. FIG. 8C is a diagram for explaining the third optical action of the optical device 2.

本実施の形態における光学デバイス2は、実施の形態1における光学デバイス1と同様に、例えば建物の窓に設置して配光制御機能付き窓として実現することができる。本実施の形態でも、第一基板10が光入射側(建物の外側)に位置するように光学デバイス2が設置される。 Similar to the optical device 1 in the first embodiment, the optical device 2 in the present embodiment can be installed as, for example, a window of a building and realized as a window with a light distribution control function. Also in this embodiment, the optical device 2 is installed so that the first substrate 10 is located on the light incident side (outside the building).

このとき、光学デバイス2に入射した光は、光学デバイス2を透過する際に光学デバイス2から光学作用を受ける。具体的には、光学デバイス2は、屈折率可変層70の屈折率及び吸光度の変化によって光学作用が変化する。このため、光学デバイス2に入射した光は、屈折率可変層70の屈折率及び吸光度に応じて異なる光学作用を受けることになり、屈折率可変層70の屈折率及び吸光度に応じて進行方向が変化したり光透過量が変化したりする。 At this time, the light incident on the optical device 2 receives an optical action from the optical device 2 when passing through the optical device 2. Specifically, the optical action of the optical device 2 changes depending on the change in the refractive index and the absorbance of the variable refractive index layer 70. Therefore, the light incident on the optical device 2 is subjected to different optical actions depending on the refractive index and the absorbance of the variable refractive index layer 70, and the traveling direction is changed according to the refractive index and the absorbance of the variable refractive index layer 70. It changes or the amount of light transmission changes.

本実施の形態において、光学デバイス2は、第一電極30、第二電極41及び第三電極42に印加される電圧に応じて、光学デバイス2に入射する光の進行方向の制御と調光御とを行うことができる。具体的には、第一電極30、第二電極41及び第三電極42に印加される電圧に応じて、屈折率可変層70(微粒子分散層)における第一微粒子72a及び第二微粒子72bの粒子分布が変化し、これにより、屈折率可変層70の屈折率及び吸光度が部分的に変化する。この結果、光学デバイス2の光学作用が変化する。本実施の形態における光学デバイス2は、3つの光学作用を有する。以下、光学デバイス2の3つの光学作用について詳細に説明する。 In the present embodiment, the optical device 2 controls and dims the traveling direction of the light incident on the optical device 2 according to the voltages applied to the first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42. And can be done. Specifically, the particles of the first fine particles 72a and the second fine particles 72b in the variable refractive index layer 70 (fine particle dispersion layer) are subjected to the voltages applied to the first electrode 30, the second electrode 41 and the third electrode 42. The distribution changes, which partially changes the refractive index and absorbance of the variable index of refraction layer 70. As a result, the optical action of the optical device 2 changes. The optical device 2 in the present embodiment has three optical actions. Hereinafter, the three optical actions of the optical device 2 will be described in detail.

まず、図8Aを用いて、光学デバイス2の第一光学作用を説明する。第一電極30、第二電極41及び第三電極42に電位が与えられていない場合、つまり、第一電極30、第二電極41及び第三電極42の各電極間に電圧が印加されていない場合(電圧無印加時の場合)、光学デバイス2は、第一光学モードとなり、入射した光に対して第一光学作用を与える。 First, the first optical action of the optical device 2 will be described with reference to FIG. 8A. When no potential is applied to the first electrode 30, the second electrode 41 and the third electrode 42, that is, no voltage is applied between the first electrode 30, the second electrode 41 and the third electrode 42. In the case (when no voltage is applied), the optical device 2 enters the first optical mode and gives the first optical action to the incident light.

第一光学モードでは、屈折率可変層70に電界が与えられないので、図8Aに示すように、屈折率可変層70において、第一微粒子72a及び第二微粒子72bは、絶縁性液体71全体にわたって分散された状態となる。つまり、遮光粒子である第二微粒子72bが絶縁性液体71全体にわたって存在している。 In the first optical mode, no electric field is applied to the variable refractive index layer 70. Therefore, as shown in FIG. 8A, in the variable refractive index layer 70, the first fine particles 72a and the second fine particles 72b cover the entire insulating liquid 71. It will be in a dispersed state. That is, the second fine particles 72b, which are light-shielding particles, are present throughout the insulating liquid 71.

この場合、図8Aに示すように、光学デバイス2に対して斜め方向から光L1が入射すると、光L1は、屈折率可変層70で吸収される。具体的には、遮光粒子である第二微粒子72bが屈折率可変層70の全体にわたって分散しているので、光学デバイス2に入射した光L1は、凹凸構造50の凸部51及び凹部(隣り合う2つの凸部51の間の部分)のいずれを通過する場合も第二微粒子72bによって遮光される。 In this case, as shown in FIG. 8A, when the light L1 is incident on the optical device 2 from an oblique direction, the light L1 is absorbed by the refractive index variable layer 70. Specifically, since the second fine particles 72b, which are light-shielding particles, are dispersed throughout the variable refractive index layer 70, the light L1 incident on the optical device 2 is the convex portion 51 and the concave portion (adjacent to each other) of the concave-convex structure 50. When passing through any of the two convex portions 51), the second fine particles 72b shield the light.

このように、第一電極30、第二電極41及び第三電極42の各電極間に電圧が印加されていない場合、光学デバイス2は、第一基板10に入射する光を遮光する。つまり、第一光学モードは遮光モードであり、第一光学モードにおいて、光学デバイス2は遮光状態になっている。 In this way, when no voltage is applied between the first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42, the optical device 2 blocks the light incident on the first substrate 10. That is, the first optical mode is a light-shielding mode, and in the first optical mode, the optical device 2 is in a light-shielding state.

また、光学デバイス2が遮光モードであるとき、光学デバイス2に入射する光L1は、光学デバイス2で完全に吸収されるとは限らず、屈折率可変層70の吸光度に応じて減光して透過する場合がある。この場合、本実施の形態における光学デバイス2では、凹凸構造50が設けられているので、凹凸構造50の屈折率と屈折率可変層70の屈折率との大小関係によって、光学デバイス2に入射する光L1は、凹凸構造50と屈折率可変層70との界面で光学作用を受けて光学デバイス2を透過する。 Further, when the optical device 2 is in the light shielding mode, the light L1 incident on the optical device 2 is not always completely absorbed by the optical device 2, and is dimmed according to the absorbance of the refractive index variable layer 70. It may be transparent. In this case, since the optical device 2 in the present embodiment is provided with the concave-convex structure 50, it is incident on the optical device 2 depending on the magnitude relationship between the refractive index of the concave-convex structure 50 and the refractive index of the refractive index variable layer 70. The light L1 receives an optical action at the interface between the concave-convex structure 50 and the variable refractive index layer 70 and transmits through the optical device 2.

このとき、本実施の形態では、上記のように、第一微粒子72a及び第二微粒子72bが絶縁性液体71全体に分散された状態での屈折率可変層70の屈折率が約1.6である。また、凹凸構造50の屈折率が約1.5である。したがって、第一電極30、第二電極41及び第三電極42の各電極間に電圧が印加されていない場合(第一光学モードの場合)、屈折率可変層70全体の屈折率は、凹凸構造50の屈折率よりも高くなっており、凹凸構造50の屈折率と屈折率可変層70との間には屈折率差が生じている。 At this time, in the present embodiment, as described above, the refractive index of the refractive index variable layer 70 in the state where the first fine particles 72a and the second fine particles 72b are dispersed in the entire insulating liquid 71 is about 1.6. is there. Further, the refractive index of the concave-convex structure 50 is about 1.5. Therefore, when no voltage is applied between the first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42 (in the case of the first optical mode), the refractive index of the entire variable refractive index layer 70 has an uneven structure. It is higher than the refractive index of 50, and there is a difference in refractive index between the refractive index of the concave-convex structure 50 and the variable refractive index layer 70.

この場合、図8Aに示すように、光学デバイス2に対して斜め方向から光L1が入射すると、凹凸構造50(凸部51)と屈折率可変層70との界面には屈折率差があるので、光L1は、屈折率可変層70と凸部51の下側の側面と屈折率可変層70との界面で屈折してから、屈折率可変層70と凸部51の上側の側面と屈折率可変層70との界面で全反射し、跳ね返る方向に進行方向が曲げられて光学デバイス2の外部に出射する。つまり、光学デバイス2に入射した光L1は、光学デバイス2によって配光されつつ吸収される。 In this case, as shown in FIG. 8A, when light L1 is incident on the optical device 2 from an oblique direction, there is a difference in refractive index at the interface between the concave-convex structure 50 (convex portion 51) and the variable refractive index layer 70. The light L1 is refracted at the interface between the variable refractive index layer 70 and the lower side surface of the convex portion 51 and the variable refractive index layer 70, and then the upper side surface of the variable refractive index layer 70 and the convex portion 51 and the refractive index. It is totally reflected at the interface with the variable layer 70, the traveling direction is bent in the direction of rebound, and the light is emitted to the outside of the optical device 2. That is, the light L1 incident on the optical device 2 is absorbed while being distributed by the optical device 2.

なお、詳細は図示していないが、第一基板10と第一電極30との界面又は屈折率可変層70と第二電極41又は第三電極42との界面等、各部材間の界面で屈折率差が存在する箇所においては、第一基板10から入射した光は、その界面で屈折することになる。 Although details are not shown, refraction occurs at the interface between each member, such as the interface between the first substrate 10 and the first electrode 30, or the interface between the variable refractive index layer 70 and the second electrode 41 or the third electrode 42. Where there is a difference in rate, the light incident from the first substrate 10 will be refracted at that interface.

次に、図8Bを用いて、光学デバイス2の第二光学作用を説明する。第一電極30、第二電極41及び第三電極42に電位が与えられた場合、つまり、第一電極30、第二電極41及び第三電極42の各電極間に電圧が印加された場合(第一の電圧印加時の場合)、光学デバイス2は、第二光学モードとなり、入射した光に対して第二光学作用を与える。具体的には、第一電極30、第二電極41及び第三電極42の各電極間には直流電圧が印加される。 Next, the second optical action of the optical device 2 will be described with reference to FIG. 8B. When a potential is applied to the first electrode 30, the second electrode 41 and the third electrode 42, that is, when a voltage is applied between the first electrode 30, the second electrode 41 and the third electrode 42 ( (When the first voltage is applied), the optical device 2 enters the second optical mode and gives a second optical action to the incident light. Specifically, a DC voltage is applied between each of the first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42.

例えば、光学デバイス2において、第一電極30に印加する電位をV1、第二電極41に印加する電位をV2、第三電極42に印加する電位をV3としたときに、第二光学モードでは、V1>V2、V1>V3の関係を満たすように各電極の電位設定を行う。例えば、第一電極30にプラス電位を印加し、第二電極41及び第三電極42にマイナス電位を印加すればよい。一例として、V1=−20V、V2=V3=+20Vである。 For example, in the optical device 2, when the potential applied to the first electrode 30 is V1, the potential applied to the second electrode 41 is V2, and the potential applied to the third electrode 42 is V3, in the second optical mode, The potential of each electrode is set so as to satisfy the relationship of V1> V2 and V1> V3. For example, a positive potential may be applied to the first electrode 30, and a negative potential may be applied to the second electrode 41 and the third electrode 42. As an example, V1 = −20V and V2 = V3 = + 20V.

これにより、逆極性で互いに帯電した第一微粒子72a及び第二微粒子72bは、屈折率可変層70内に生成された電界分布にしたがって分離される態様で絶縁性液体71内を泳動する。つまり、第一微粒子72a及び第二微粒子72bは、絶縁性液体71内を電気泳動する。この結果、第一微粒子72a及び第二微粒子72bは、屈折率可変層70内に区分されて偏在するので、第一微粒子72a及び第二微粒子72bの粒子分布が変化し、屈折率可変層70内の屈折率分布及び吸光度分布が一様ではなくなる。 As a result, the first fine particles 72a and the second fine particles 72b, which are charged with each other with opposite polarities, run in the insulating liquid 71 in such a manner that they are separated according to the electric field distribution generated in the variable refractive index layer 70. That is, the first fine particles 72a and the second fine particles 72b are electrophoresed in the insulating liquid 71. As a result, the first fine particles 72a and the second fine particles 72b are divided and unevenly distributed in the variable refractive index layer 70, so that the particle distributions of the first fine particles 72a and the second fine particles 72b change and the inside of the variable refractive index layer 70. The refractive index distribution and the absorbance distribution of the particles are not uniform.

具体的には、第二光学モードでは、V1>V2=V3の関係を満たすように、第一電極30、第二電極41及び第三電極42の各電極間に電圧が印加されるので、プラスに帯電した第一微粒子72aは、第二電極41及び第三電極42に向かって泳動し、屈折率可変層70内の第二基板20側(第二電極41及び第三電極42側)に凝集されて偏在する。このとき、第二基板20に向かって泳動した第一微粒子72aは、第二電極41及び第三電極42の表面に層状に集積していく。 Specifically, in the second optical mode, a voltage is applied between the first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42 so as to satisfy the relationship of V1> V2 = V3. The first fine particles 72a charged in the above move toward the second electrode 41 and the third electrode 42, and aggregate on the second substrate 20 side (second electrode 41 and third electrode 42 side) in the variable refractive electrode layer 70. It is unevenly distributed. At this time, the first fine particles 72a that migrated toward the second substrate 20 are accumulated in layers on the surfaces of the second electrode 41 and the third electrode 42.

これにより、屈折率可変層70内には、第一微粒子72aの泳動により第一微粒子72aが無くなっていって第一微粒子72aの濃度が低くなった凹凸構造50側の第一領域70aと、第一微粒子72aの泳動により第一微粒子72aが集まってきて第一微粒子72aの濃度が高くなった第二基板20側(第二電極41及び第三電極42側)の第二領域70bとが発生し、第一領域70aと第二領域70bとで屈折率差が生じる。 As a result, in the variable refractive index layer 70, the first fine particles 72a are eliminated by the migration of the first fine particles 72a, and the concentration of the first fine particles 72a is reduced. By the migration of the one fine particle 72a, the first fine particle 72a is gathered to generate a second region 70b on the second substrate 20 side (second electrode 41 and third electrode 42 side) in which the concentration of the first fine particle 72a is increased. , A difference in refractive index occurs between the first region 70a and the second region 70b.

この場合、第一微粒子72aの屈折率が絶縁性液体71の屈折率よりも高いので、第一微粒子72aの濃度が低くなった屈折率可変層70の凹凸構造50側の第一領域70aの屈折率は、第一微粒子72aの濃度が高くなった屈折率可変層70の第二基板20側の第二領域70bの屈折率よりも低くなる。例えば、屈折率可変層70の凹凸構造50側の第一領域70aの屈折率は厚み方向に約1.5〜約1.6で分布し、また、屈折率可変層70の第二電極40側の第二領域60bの屈折率は厚み方向に約1.6〜約1.8で分布する。 In this case, since the refractive index of the first fine particles 72a is higher than that of the insulating liquid 71, the refraction of the first region 70a on the concave-convex structure 50 side of the variable refractive index layer 70 in which the concentration of the first fine particles 72a is low. The rate is lower than the refractive index of the second region 70b on the second substrate 20 side of the variable refractive index layer 70 in which the concentration of the first fine particles 72a is increased. For example, the refractive index of the first region 70a on the concave-convex structure 50 side of the variable refractive index layer 70 is distributed in the thickness direction from about 1.5 to about 1.6, and the second electrode 40 side of the variable refractive index layer 70. The refractive index of the second region 60b is distributed in the thickness direction from about 1.6 to about 1.8.

さらに、本実施の形態では、屈折率が2.1のジルコニア粒子からなる第一微粒子72aを溶媒屈折率が約1.5の絶縁性液体71に分散させることで屈折率可変層70が構成されているので、この第二光学モードでは、屈折率可変層70の凹凸構造50側の第一領域70aにおける凹凸構造50近傍の屈折率は約1.5となる。つまり、屈折率可変層70の凹凸構造50側の第一領域70aにおける凹凸構造50近傍の屈折率は、凹凸構造50の屈折率と略同一となる。この結果、屈折率可変層70の凹凸構造50側の第一領域70aの凹凸構造50近傍部分と凹凸構造50(凸部51)との間の屈折率差がほぼなくなる(屈折率差Δn≒0)。なお、屈折率可変層70の第二基板20側の第二領域70bの屈折率は約1.8となる。 Further, in the present embodiment, the variable refractive index layer 70 is formed by dispersing the first fine particles 72a composed of zirconia particles having a refractive index of 2.1 in an insulating liquid 71 having a refractive index of about 1.5. Therefore, in this second optical mode, the refractive index in the vicinity of the concave-convex structure 50 in the first region 70a on the concave-convex structure 50 side of the variable refractive index layer 70 is about 1.5. That is, the refractive index in the vicinity of the concave-convex structure 50 in the first region 70a on the concave-convex structure 50 side of the variable refractive index layer 70 is substantially the same as the refractive index of the concave-convex structure 50. As a result, the difference in refractive index between the portion near the concave-convex structure 50 in the first region 70a on the concave-convex structure 50 side of the variable refractive index layer 70 and the concave-convex structure 50 (convex portion 51) is almost eliminated (refractive index difference Δn≈0). ). The refractive index of the second region 70b on the second substrate 20 side of the variable refractive index layer 70 is about 1.8.

一方、V1>V2=V3の関係を満たすことで、マイナスに帯電した第二微粒子72bは、プラス電位が印加された第一電極30に向かって泳動し、屈折率可変層70内の凹凸構造50側に凝集されて偏在する。このとき、第一電極30に向かって泳動する第二微粒子72bは、凹凸構造50の凹部、つまり隣り合う2つの凸部51の間の領域に入り込んで集積していく。 On the other hand, by satisfying the relationship of V1> V2 = V3, the negatively charged second fine particles 72b migrate toward the first electrode 30 to which the positive potential is applied, and the uneven structure 50 in the refractive index variable layer 70 It is aggregated and unevenly distributed on the side. At this time, the second fine particles 72b that migrate toward the first electrode 30 enter the concave portion of the concave-convex structure 50, that is, the region between the two adjacent convex portions 51 and accumulate.

このとき、屈折率可変層70の凹凸構造50側に凝集した第二微粒子72bは、凹凸構造50の凹部に入り込んで集積しているので、屈折率可変層70の凹凸構造50側の領域には、凹凸構造50の凹凸にしたがって、Z軸方向に相対的に吸光度が大きい領域と相対的に吸光度が小さい領域とが交互に生成される。具体的には、相対的に吸光度が大きい領域は、第二微粒子72bが凝集した凹凸構造50の凹部が存在する領域であり、相対的に吸光度が小さい領域は、凹凸構造50の凸部51が存在する領域である。 At this time, since the second fine particles 72b aggregated on the concave-convex structure 50 side of the variable refractive index layer 70 enter the concave portion of the concave-convex structure 50 and accumulate, the region on the concave-convex structure 50 side of the variable refractive index layer 70 According to the unevenness of the uneven structure 50, a region having a relatively large absorbance and a region having a relatively low absorbance in the Z-axis direction are alternately generated. Specifically, the region having a relatively large absorbance is the region where the concave portion of the concave-convex structure 50 in which the second fine particles 72b are aggregated exists, and the region having a relatively low absorbance is the region where the convex portion 51 of the concave-convex structure 50 is present. It is an area that exists.

このように、第二光学モードでは、第二微粒子72bは、屈折率可変層70内の凹凸構造50側の第一領域70aに偏在し、第一微粒子72aは、屈折率可変層70内の第二基板20側(第二電極41側)の第二領域70bに偏在している。 As described above, in the second optical mode, the second fine particles 72b are unevenly distributed in the first region 70a on the concave-convex structure 50 side in the variable refractive index layer 70, and the first fine particles 72a are the first in the variable refractive index layer 70. It is unevenly distributed in the second region 70b on the second substrate 20 side (second electrode 41 side).

この場合、図8Bに示すように、光学デバイス2に対して斜め方向から光L1が入射すると、第一光学モードのときと同様に、光L1は、屈折率可変層70によって吸収されるが、第二光学モードでは、遮光粒子である第二微粒子72bが凹凸構造50側の凹部に集積されているので、第一光学モードとは異なる光学作用を受ける。具体的には、第一基板10に入射された光のうち凹凸構造50の凸部51を通過する光は、第二微粒子72bが凝集した領域(吸光度が小さい領域)を通過しないので、第二微粒子72bで遮光されずに屈折率可変層70を透過する。 In this case, as shown in FIG. 8B, when the light L1 is incident on the optical device 2 from an oblique direction, the light L1 is absorbed by the refractive index variable layer 70 as in the first optical mode. In the second optical mode, the second fine particles 72b, which are light-shielding particles, are accumulated in the concave portion on the concave-convex structure 50 side, and therefore receive an optical action different from that in the first optical mode. Specifically, of the light incident on the first substrate 10, the light that passes through the convex portion 51 of the concave-convex structure 50 does not pass through the region where the second fine particles 72b are aggregated (the region where the absorbance is small), so that the second The fine particles 72b pass through the variable refractive index layer 70 without being shielded from light.

このとき、本実施の形態では、凹凸構造50(凸部51)と屈折率可変層70との界面には屈折率差がないので、光学デバイス2に入射した光L1は、屈折率可変層70と凸部51の側面との界面では屈折されずに進行方向が変わらない。このため、凹凸構造50の凸部51を通過する光は、光学デバイス2で進行方向が曲げられることなく、光学デバイス2内をそのまま直進して光学デバイス2の外部に出射する。 At this time, in the present embodiment, since there is no difference in refractive index at the interface between the concave-convex structure 50 (convex portion 51) and the variable refractive index layer 70, the light L1 incident on the optical device 2 is the variable refractive index layer 70. At the interface between the and the side surface of the convex portion 51, the traveling direction does not change without being refracted. Therefore, the light passing through the convex portion 51 of the concave-convex structure 50 travels straight inside the optical device 2 without being bent in the traveling direction by the optical device 2, and is emitted to the outside of the optical device 2.

このように、第一電極30、第二電極41及び第三電極42の各電極間に、V1>V2、V1>V3の関係を満たすように電圧が印加されている場合、光学デバイス2は、第一基板10に入射された光のうち凹凸構造50の凸部51を通過する光を遮光せずに直進させて第二基板20を透過させる。つまり、第二光学モードは透明モードであり、第二光学モードにおいて、光学デバイス2は透明状態になっている。この場合、第一基板10に入射した光のうち凹凸構造50の凸部51を通過する光は、光学デバイス2によって配光されることなく直進透過して第二基板20から出射する。 In this way, when a voltage is applied between the electrodes of the first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42 so as to satisfy the relationship of V1> V2 and V1> V3, the optical device 2 is subjected to the optical device 2. Of the light incident on the first substrate 10, the light passing through the convex portion 51 of the concave-convex structure 50 is made to travel straight without being shielded and is transmitted through the second substrate 20. That is, the second optical mode is a transparent mode, and in the second optical mode, the optical device 2 is in a transparent state. In this case, of the light incident on the first substrate 10, the light passing through the convex portion 51 of the concave-convex structure 50 is transmitted straight through without being distributed by the optical device 2 and emitted from the second substrate 20.

なお、第一基板10に入射された光のうち凹凸構造50の凹部を通過する光は、第二微粒子72bが凝集した領域(吸光度が大きい領域)を通過するので第二微粒子72bで遮光される。つまり、第一基板10に入射した光の一部は屈折率可変層70で吸収されるが、凹凸構造50の凹部を通過する光のみを吸収するので、第二光学モードのときの屈折率可変層70の吸光度は、第一光学モードのときの屈折率可変層70の吸光度よりも小さく、第二光学モードでは、第一光学モードよりも光透過量が大きい。 Of the light incident on the first substrate 10, the light passing through the concave portion of the concave-convex structure 50 passes through the region where the second fine particles 72b are aggregated (the region having high absorbance), and is therefore shielded by the second fine particles 72b. .. That is, a part of the light incident on the first substrate 10 is absorbed by the variable refractive index layer 70, but only the light passing through the concave portion of the concave-convex structure 50 is absorbed, so that the refractive index is variable in the second optical mode. The absorbance of the layer 70 is smaller than that of the variable refractive index layer 70 in the first optical mode, and the amount of light transmitted in the second optical mode is larger than that in the first optical mode.

また、第二光学モードにおいて、屈折率可変層70の凹凸構造50側の第一領域70aの屈折率と凹凸構造50の屈折率とが略同一とは、屈折率可変層70の第一領域70aと凹凸構造50との屈折率差が0.010以下、より好ましくは0.005以下のことである(Δn≦0.005)。屈折率可変層70の第一領域70aと凹凸構造50との屈折率差が0.005を超えると、屈折率可変層70の第一領域70aと凹凸構造50との界面で光が散乱し、ヘイズが発生するおそれがある。 Further, in the second optical mode, the refractive index of the first region 70a on the concave-convex structure 50 side of the variable refractive index layer 70 and the refractive index of the concave-convex structure 50 are substantially the same as the first region 70a of the variable refractive index layer 70. The difference in refractive index between the and the concave-convex structure 50 is 0.010 or less, more preferably 0.005 or less (Δn ≦ 0.005). When the difference in refractive index between the first region 70a of the variable refractive index layer 70 and the uneven structure 50 exceeds 0.005, light is scattered at the interface between the first region 70a of the variable refractive index layer 70 and the uneven structure 50. Haze may occur.

また、詳細は図示していないが、第二光学モードの場合も、第一基板10と第一電極30との界面又は屈折率可変層70と第二電極41又は第三電極42との界面等、各部材間の界面で屈折率差が存在する箇所においては、上記同様に、第一基板10から入射した光は、その界面で屈折することになる。 Although details are not shown, even in the second optical mode, the interface between the first substrate 10 and the first electrode 30, the interface between the variable refractive index layer 70 and the second electrode 41, or the third electrode 42, etc. In a place where there is a difference in refractive index at the interface between the members, the light incident from the first substrate 10 is refracted at the interface as described above.

次に、図8Cを用いて、光学デバイス2の第三光学作用を説明する。第一電極30、第二電極41及び第三電極42に、第二光学モードのときとは異なる電位が与えられた場合、つまり、第一電極30、第二電極41及び第三電極42の各電極間に、第二光学モードのときとは異なる電圧が印加された場合(第二の電圧印加時の場合)、光学デバイス2は、第三光学モードとなり、入射した光に対して第三光学作用を与える。 Next, the third optical action of the optical device 2 will be described with reference to FIG. 8C. When a potential different from that in the second optical mode is applied to the first electrode 30, the second electrode 41 and the third electrode 42, that is, each of the first electrode 30, the second electrode 41 and the third electrode 42. When a voltage different from that in the second optical mode is applied between the electrodes (when a second voltage is applied), the optical device 2 enters the third optical mode, and the third optical with respect to the incident light. Gives action.

第三光学モードでは、第一電極30、第二電極41及び第三電極42の各電極間に直流電圧が印加されることで屈折率可変層70に電界が与えられるので、第二光学モードと同様に、屈折率可変層70では、逆極性で互いに帯電した第一微粒子72a及び第二微粒子72bがその電界分布にしたがって分離される態様で絶縁性液体71内を泳動する。 In the third optical mode, an electric field is applied to the refractive index variable layer 70 by applying a DC voltage between each of the first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42. Similarly, the variable refractive index layer 70 runs in the insulating liquid 71 in such a manner that the first fine particles 72a and the second fine particles 72b, which are charged with each other with opposite electrodes, are separated according to the electric field distribution.

具体的には、第一電極30に印加する電位をV1、第二電極41に印加する電位をV2、第三電極42に印加する電位をV3としたときに、第三光学モードでは、V1<V2<V3の関係を満たすように各電極の電位設定を行う。例えば、第一電極30にマイナス電位を印加し、第二電極41に接地電位を印加し、第三電極42にプラス電位を印加すればよい。一例として、V1=−20V、V2=0V、V3=+20Vである。 Specifically, when the potential applied to the first electrode 30 is V1, the potential applied to the second electrode 41 is V2, and the potential applied to the third electrode 42 is V3, in the third optical mode, V1 < The potential of each electrode is set so as to satisfy the relationship of V2 <V3. For example, a negative potential may be applied to the first electrode 30, a ground potential may be applied to the second electrode 41, and a positive potential may be applied to the third electrode 42. As an example, V1 = −20V, V2 = 0V, V3 = + 20V.

このように、V1<V2<V3とすることにより、図8Cに示すように、プラスに帯電した第一微粒子72aは、マイナス電位の第一電極30に向かって泳動し、マイナスに帯電した第二微粒子72bは、第三電極42に向かって泳動する。これにより、第一微粒子72a及び第二微粒子72bは、屈折率可変層70内に区分されて偏在するので、第一微粒子72a及び第二微粒子72bの粒子分布が変化し、屈折率可変層70内の屈折率分布及び吸光度分布が一様ではなくなる。 By setting V1 <V2 <V3 in this way, as shown in FIG. 8C, the positively charged first fine particles 72a migrate toward the negative potential first electrode 30 and are negatively charged second. The fine particles 72b migrate toward the third electrode 42. As a result, the first fine particles 72a and the second fine particles 72b are divided and unevenly distributed in the variable refractive index layer 70, so that the particle distributions of the first fine particles 72a and the second fine particles 72b change and the inside of the variable refractive index layer 70. The refractive index distribution and the absorbance distribution of the particles are not uniform.

具体的には、第三光学モードでは、V1<V2<V3の関係を満たすように、第一電極30、第二電極41及び第三電極42の各電極間に電圧が印加されるので、プラスに帯電した第一微粒子72aは、マイナス電位の第一電極30(第一基板10側)に向かって泳動し、屈折率可変層70内の凹凸構造50側に凝集されて偏在する。このとき、第一電極30に向かって泳動する第一微粒子72aは、凹凸構造50の凹部、つまり隣り合う2つの凸部51の間の領域に入り込んで集積していく。 Specifically, in the third optical mode, a voltage is applied between the first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42 so as to satisfy the relationship of V1 <V2 <V3. The first fine particles 72a charged in the above move toward the first electrode 30 (first substrate 10 side) having a negative potential, and are aggregated and unevenly distributed on the uneven structure 50 side in the variable refractive index layer 70. At this time, the first fine particles 72a running toward the first electrode 30 enter the recess of the concave-convex structure 50, that is, the region between the two adjacent convex portions 51, and accumulate.

これにより、屈折率可変層70内には、第一微粒子72aの泳動により第一微粒子72aが集まってきて第一微粒子72aの濃度が高くなった凹凸構造50側の第一領域70aと、第一微粒子72aの泳動により第一微粒子72aが無くなっていって第一微粒子72aの濃度が低くなった第二基板20側(第二電極41)側の第二領域70bとが発生し、第一領域70aと第二領域70bとで屈折率差が生じる。 As a result, in the variable refractive index layer 70, the first fine particles 72a are gathered by the migration of the first fine particles 72a, and the concentration of the first fine particles 72a is increased. By the migration of the fine particles 72a, the first fine particles 72a disappeared, and the second region 70b on the second substrate 20 side (second electrode 41) side where the concentration of the first fine particles 72a became low was generated, and the first region 70a was generated. And the second region 70b have a difference in refractive index.

この場合、第一微粒子72aの屈折率が絶縁性液体71の屈折率よりも高いので、屈折率可変層70の凹凸構造50側の第一領域70aの屈折率は、屈折率可変層70の第二基板20側の第二領域70bの屈折率よりも高くなる。例えば、屈折率可変層70の凹凸構造50側の第一領域70aの屈折率は厚み方向に約1.8〜約1.6で分布し、また、屈折率可変層70の第二電極40側の第二領域60bの屈折率は厚み方向に約1.6〜約1.5で分布する。 In this case, since the refractive index of the first fine particles 72a is higher than that of the insulating liquid 71, the refractive index of the first region 70a on the concave-convex structure 50 side of the variable refractive index layer 70 is the first of the variable refractive index layer 70. It is higher than the refractive index of the second region 70b on the second substrate 20 side. For example, the refractive index of the first region 70a on the concave-convex structure 50 side of the variable refractive index layer 70 is distributed in the thickness direction from about 1.8 to about 1.6, and the second electrode 40 side of the variable refractive index layer 70. The refractive index of the second region 60b is distributed in the thickness direction from about 1.6 to about 1.5.

本実施の形態では、上記のように、屈折率が2.1のジルコニア粒子からなる第一微粒子72aを溶媒屈折率が約1.5の絶縁性液体71に分散させることで屈折率可変層70が構成されており、電圧無印加時の屈折率可変層70全体の屈折率が約1.6であるので、第三光学モードにおいて、屈折率可変層70の凹凸構造50側の第一領域70aの屈折率は約1.8〜約2.0となり、また、屈折率可変層70の第二基板20側の第二領域70bの屈折率は約1.5となる。 In the present embodiment, as described above, the variable refractive index layer 70 is obtained by dispersing the first fine particles 72a composed of zirconia particles having a refractive index of 2.1 in an insulating liquid 71 having a refractive index of about 1.5. Is configured, and the refractive index of the entire variable refractive index layer 70 when no voltage is applied is about 1.6. Therefore, in the third optical mode, the first region 70a on the concave-convex structure 50 side of the variable refractive index layer 70 The refractive index of is about 1.8 to about 2.0, and the refractive index of the second region 70b on the second substrate 20 side of the variable refractive index layer 70 is about 1.5.

これにより、上記のように、凹凸構造50の屈折率は約1.5であるので、第三光学モードの場合、凹凸構造50の屈折率(約1.5)と屈折率可変層70の凹凸構造50側の第一領域70aの屈折率(約1.8〜約2.0)との間には屈折率差が生じる。具体的には、屈折率可変層70の凹凸構造50側の第一領域70aの屈折率が、凹凸構造50の屈折率よりも高くなっている。 As a result, as described above, the refractive index of the concave-convex structure 50 is about 1.5. Therefore, in the third optical mode, the refractive index (about 1.5) of the concave-convex structure 50 and the unevenness of the variable refractive index layer 70 There is a difference in refractive index from the refractive index (about 1.8 to about 2.0) of the first region 70a on the structure 50 side. Specifically, the refractive index of the first region 70a on the concave-convex structure 50 side of the variable refractive index layer 70 is higher than the refractive index of the concave-convex structure 50.

一方、V1<V2<V3の関係を満たすことで、マイナスに帯電した第二微粒子72bは、プラス電位が印加された第三電極42に向かって泳動し、第三電極42側に凝集されて偏在する。 On the other hand, by satisfying the relationship of V1 <V2 <V3, the negatively charged second fine particles 72b migrate toward the third electrode 42 to which the positive potential is applied, and are aggregated and unevenly distributed on the third electrode 42 side. To do.

このように、第三光学モードでは、第一微粒子72aは、屈折率可変層70内の凹凸構造50側の第一領域70aに偏在し、第二微粒子72bは、屈折率可変層70内の第三電極42側に凝集されて偏在している。 As described above, in the third optical mode, the first fine particles 72a are unevenly distributed in the first region 70a on the concave-convex structure 50 side in the variable refractive index layer 70, and the second fine particles 72b are the third in the variable refractive index layer 70. It is aggregated and unevenly distributed on the three electrodes 42 side.

この場合、図8Cに示すように、光学デバイス2に対して斜め方向から光L1が入射すると、凹凸構造50(凸部51)と屈折率可変層70との界面には屈折率差があるので、光L1は、屈折率可変層70と凸部51の下側の側面と屈折率可変層70との界面で屈折してから、屈折率可変層70と凸部51の上側の側面と屈折率可変層70との界面で全反射し、跳ね返る方向に進行方向が曲げられて光学デバイス2の外部に出射する。つまり、光学デバイス2に入射した光L1は、光学デバイス2によって配光する。 In this case, as shown in FIG. 8C, when light L1 is incident on the optical device 2 from an oblique direction, there is a difference in refractive index at the interface between the concave-convex structure 50 (convex portion 51) and the variable refractive index layer 70. The light L1 is refracted at the interface between the variable refractive index layer 70 and the lower side surface of the convex portion 51 and the variable refractive index layer 70, and then the upper side surface of the variable refractive index layer 70 and the convex portion 51 and the refractive index. It is totally reflected at the interface with the variable layer 70, the traveling direction is bent in the direction of rebound, and the light is emitted to the outside of the optical device 2. That is, the light L1 incident on the optical device 2 is distributed by the optical device 2.

このように、第一電極30、第二電極41及び第三電極42の各電極間に、V1<V2<V3の関係を満たすように電圧が印加されることで、屈折率可変層70の凹凸構造50側の第一領域70aの屈折率は、屈折率可変層70の第二基板20側(第二電極41)側の第二領域70bの屈折率よりも高く、かつ、凹凸構造50の屈折率よりも高くなる。これにより、光学デバイス2は、第一基板10に入射する光を配光して第二基板20を透過させる。つまり、第三光学モードは配光モードであり、第三光学モードにおいて、光学デバイス2は配光状態になっている。この場合、第一基板10に入射した光は、上記のように、光学デバイス2の凹凸構造50で反射させられて進行方向が変化して第二基板20から出射する。 In this way, the unevenness of the refractive index variable layer 70 is formed by applying a voltage between the first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42 so as to satisfy the relationship of V1 <V2 <V3. The refractive index of the first region 70a on the structure 50 side is higher than the refractive index of the second region 70b on the second substrate 20 side (second electrode 41) side of the variable refractive index layer 70, and the refractive index of the concave-convex structure 50 It will be higher than the rate. As a result, the optical device 2 distributes the light incident on the first substrate 10 and transmits it through the second substrate 20. That is, the third optical mode is the light distribution mode, and in the third optical mode, the optical device 2 is in the light distribution state. In this case, the light incident on the first substrate 10 is reflected by the concave-convex structure 50 of the optical device 2 as described above, the traveling direction is changed, and the light is emitted from the second substrate 20.

なお、第三光学モードでは、遮光粒子である第二微粒子72bが第三電極42に凝集しているので、第一基板10に入射された光のうち第三電極42を通過しない光は、第二微粒子72bで遮光されることなく、第二基板20から出射する。一方、第一基板10に入射された光のうち第三電極42を通過する光は、第三電極42に凝集された第二微粒子72bを通過するので、第二微粒子72bで遮光される。 In the third optical mode, the second fine particles 72b, which are light-shielding particles, are aggregated on the third electrode 42, so that the light incident on the first substrate 10 that does not pass through the third electrode 42 is the third. The two fine particles 72b emit light from the second substrate 20 without being shielded from light. On the other hand, of the light incident on the first substrate 10, the light passing through the third electrode 42 passes through the second fine particles 72b aggregated on the third electrode 42, and is therefore blocked by the second fine particles 72b.

詳細は図示していないが、第三光学モードの場合も、第一基板10と第一電極30との界面又は屈折率可変層70と第二電極41又は第三電極42との界面等、各部材間の界面で屈折率差が存在する箇所においては、上記同様に、第一基板10から入射した光は、その界面で屈折することになる。 Although details are not shown, even in the third optical mode, the interface between the first substrate 10 and the first electrode 30 or the interface between the variable refractive index layer 70 and the second electrode 41 or the third electrode 42, etc. In a place where there is a difference in refractive index at the interface between the members, the light incident from the first substrate 10 is refracted at the interface as described above.

また、第一電極30、第二電極41及び第三電極42に印加する電位をゼロにして電圧無印加状態にすると、第一微粒子72a及び第二微粒子72bは絶縁性液体71内を泳動し、図8Aに示すように、第一微粒子72a及び第二微粒子72bが絶縁性液体71全体にわたって均一に分散された状態に戻る。 Further, when the potentials applied to the first electrode 30, the second electrode 41 and the third electrode 42 are set to zero so that no voltage is applied, the first fine particles 72a and the second fine particles 72b migrate in the insulating liquid 71. As shown in FIG. 8A, the first fine particles 72a and the second fine particles 72b return to a state in which they are uniformly dispersed throughout the insulating liquid 71.

以上のように構成される光学デバイス2は、凹凸構造50と屈折率可変層70との屈折率マッチングを電界によって制御することで光学作用を変化させることができるアクティブ型の光学制御デバイスである。つまり、第一電極30、第二電極41及び第三電極42の各電極間に印加する電圧を制御することによって、光学デバイス2を複数の光学モードに切り替えることができる。本実施の形態では、光学デバイス2を、第一光学モード(遮光モード)、第二光学モード(透明モード)及び第三光学モード(配光モード)の3つのモードに切り替えることができる。 The optical device 2 configured as described above is an active type optical control device capable of changing the optical action by controlling the refractive index matching between the concave-convex structure 50 and the refractive index variable layer 70 by an electric field. That is, the optical device 2 can be switched to a plurality of optical modes by controlling the voltage applied between the first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42. In the present embodiment, the optical device 2 can be switched to three modes: a first optical mode (light-shielding mode), a second optical mode (transparent mode), and a third optical mode (light distribution mode).

なお、第一電極30、第二電極41及び第三電極42の各電極間に印加する電圧によって生成される電界は、誘電率が低い方に付与されやすい。このため、凹凸構造50(凸部51)の誘電率は、屈折率可変層70の絶縁性液体71の誘電率よりも大きい方がよい。つまり、凹凸構造50(凸部51)に対して絶縁性液体71の誘電率が低い方がよい。これにより、凹凸構造50の方に電界がくわれてしまうことを抑制できる。 The electric field generated by the voltage applied between the first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42 is likely to be applied to the one having a lower dielectric constant. Therefore, the dielectric constant of the concave-convex structure 50 (convex portion 51) should be larger than the dielectric constant of the insulating liquid 71 of the variable refractive index layer 70. That is, it is preferable that the dielectric constant of the insulating liquid 71 is lower than that of the concave-convex structure 50 (convex portion 51). As a result, it is possible to prevent the electric field from being trapped in the concave-convex structure 50.

[まとめ]
以上、本実施の形態に係る光学デバイス2によれば、第一電極30と第二電極41との間に凹凸構造50及び屈折率可変層70が配置されており、屈折率可変層70として、互いに逆極性で帯電した透光性の第一微粒子72a及び遮光性の第二微粒子72bが分散された絶縁性液体71(微粒子分散層)を用いている。
[Summary]
As described above, according to the optical device 2 according to the present embodiment, the concave-convex structure 50 and the refractive index variable layer 70 are arranged between the first electrode 30 and the second electrode 41, and the refractive index variable layer 70 is formed. An insulating liquid 71 (fine particle dispersion layer) in which translucent first fine particles 72a and light-shielding second fine particles 72b, which are charged with opposite polarities, are dispersed is used.

この構成により、第一電極30と第二電極41との間に電圧を印加することで第一微粒子72a及び第二微粒子72bが絶縁性液体71内を泳動するので、屈折率可変層70の屈折率及び吸光度を変化させることができる。具体的には、屈折率可変層70における第一微粒子72a及び第二微粒子72bの粒子分布が変化して、屈折率可変層70の屈折率分布及び吸光度分布が変化する。これにより、凹凸構造50と屈折率可変層70との屈折率差が変化したり屈折率可変層70内の光透過量が変化したりするので、光学デバイス2に入射する光の進行方向を制御したり光学デバイス2に入射する光を調光したりすることができる。 With this configuration, by applying a voltage between the first electrode 30 and the second electrode 41, the first fine particles 72a and the second fine particles 72b migrate in the insulating liquid 71, so that the refractive index variable layer 70 is refracted. The rate and absorbance can be varied. Specifically, the particle distributions of the first fine particles 72a and the second fine particles 72b in the variable refractive index layer 70 change, and the refractive index distribution and the absorbance distribution of the variable refractive index layer 70 change. As a result, the difference in refractive index between the concave-convex structure 50 and the variable refractive index layer 70 changes and the amount of light transmitted in the variable refractive index layer 70 changes, so that the traveling direction of the light incident on the optical device 2 is controlled. Or the light incident on the optical device 2 can be dimmed.

具体的には、本実施の形態における光学デバイス2では、第一光学モード(遮光モード)、第二光学モード(透明モード)及び第三光学モード(配光モード)の3つのモードに切り替えることができる。これにより、第一光学モードでは、光学デバイス2に入射する光を遮光することができ、第二光学モードでは、光学デバイス2に入射する光を直進透過させることができ、第三光学モードでは、光学デバイス2に入射する光を配光することができる。しかも、第三光学モードでは、遮光粒子である第二微粒子72bを第三電極42に凝集させているので、高い光透過率で、光学デバイス2に入射する光を配光することができる。 Specifically, the optical device 2 in the present embodiment can be switched to three modes: a first optical mode (light-shielding mode), a second optical mode (transparent mode), and a third optical mode (light distribution mode). it can. As a result, in the first optical mode, the light incident on the optical device 2 can be blocked, in the second optical mode, the light incident on the optical device 2 can be transmitted straight ahead, and in the third optical mode, the light incident on the optical device 2 can be transmitted in a straight line. The light incident on the optical device 2 can be distributed. Moreover, in the third optical mode, since the second fine particles 72b, which are light-shielding particles, are aggregated on the third electrode 42, the light incident on the optical device 2 can be distributed with high light transmittance.

このように構成される本実施の形態における光学デバイス2は、屈折率可変層が液晶層である光学デバイスと比べて、凹凸構造50と屈折率可変層70との屈折率差(Δn)を大きくすることができるので、配光制御範囲を大きくすることができる。 The optical device 2 according to the present embodiment configured as described above has a large refractive index difference (Δn) between the concave-convex structure 50 and the variable refractive index layer 70 as compared with the optical device in which the variable refractive index layer is a liquid crystal layer. Therefore, the light distribution control range can be increased.

例えば、屈折率可変層が液晶層である場合は、屈折率可変層(液晶層)は、1.5〜1.7の範囲内でしか屈折率が変化しないので、屈折率が1.5の凹凸構造との最大の屈折率差は0.2である。 For example, when the variable refractive index layer is a liquid crystal layer, the variable refractive index layer (liquid crystal layer) has a refractive index of 1.5 because the refractive index changes only within the range of 1.5 to 1.7. The maximum difference in refractive index from the uneven structure is 0.2.

これに対して、本実施の形態における光学デバイス2では、溶媒屈折率約1.5の絶縁性液体71に屈折率2.1の第一微粒子72aを分散させることで屈折率可変層70が構成されているので、屈折率可変層70は、部分的に、1.5〜2.1の範囲で屈折率を変化させることが可能となる。これにより、屈折率可変層70は、屈折率が1.5の凹凸構造50との最大の屈折率差は0.6となる。 On the other hand, in the optical device 2 of the present embodiment, the variable refractive index layer 70 is formed by dispersing the first fine particles 72a having a refractive index of 2.1 in the insulating liquid 71 having a refractive index of about 1.5. Therefore, the variable refractive index layer 70 can partially change the refractive index in the range of 1.5 to 2.1. As a result, the maximum refractive index difference of the variable refractive index layer 70 from the concave-convex structure 50 having a refractive index of 1.5 is 0.6.

このように、凹凸構造50と屈折率可変層70との屈折率差が大きくなることで、光学デバイス2に入射した光が凹凸構造50で反射するときの角度を大きくしたり小さくしたりすることができる範囲(配光制御範囲)を拡大させることができる。つまり、配光角度のレンジを拡大させることができる。 By increasing the difference in refractive index between the concave-convex structure 50 and the variable refractive index layer 70 in this way, the angle at which the light incident on the optical device 2 is reflected by the concave-convex structure 50 can be increased or decreased. The range (light distribution control range) that can be used can be expanded. That is, the range of the light distribution angle can be expanded.

また、本実施の形態における光学デバイス2は、屈折率可変層が液晶層である光学デバイスと比べて、配光率を向上させることができる。つまり、液晶層は、複屈折性を有する液晶分子によって構成されているので、液晶層を用いた光学デバイスでは、S波及びP波のいずれかしか配光させることができない。これに対して、絶縁性液体71及び第一微粒子72aは、S波及びP波に対して無依存であるので、本実施の形態における光学デバイス2は、S波及びP波のいずれに対しても配光させることができる。したがって、本実施の形態における光学デバイス2は、液晶層を用いた光学デバイスに対して、配光率が2倍になる。 Further, the optical device 2 in the present embodiment can improve the light distribution rate as compared with the optical device in which the variable refractive index layer is a liquid crystal layer. That is, since the liquid crystal layer is composed of liquid crystal molecules having birefringence, an optical device using the liquid crystal layer can distribute only one of S wave and P wave. On the other hand, since the insulating liquid 71 and the first fine particles 72a are independent of the S wave and the P wave, the optical device 2 in the present embodiment is independent of either the S wave or the P wave. Can also be light-distributed. Therefore, the optical device 2 in the present embodiment has twice the light distribution rate as that of the optical device using the liquid crystal layer.

以上のように、本実施の形態における光学デバイス2によれば、屈折率可変層が液晶層である光学デバイスと比べて、配光制御範囲を大きくすることができるとともに、配光率を向上させることができる。したがって、優れた配光性能を有する光学デバイスを実現できる。これにより、所望の光学機能を有する光学デバイスを実現することができる。 As described above, according to the optical device 2 in the present embodiment, the light distribution control range can be increased and the light distribution rate can be improved as compared with the optical device in which the variable refractive index layer is a liquid crystal layer. be able to. Therefore, an optical device having excellent light distribution performance can be realized. Thereby, an optical device having a desired optical function can be realized.

また、光学デバイス2が第三光学モード(配光モード)のときに凹凸構造50の凸部51の上側の側面の全面を反射面にするために、第一電極30側に偏在させる第一微粒子72aは、凹凸構造50の凹部(隣り合う2つの凸部51の間の領域)の全てを埋めるように存在するとよい。つまり、第一微粒子72aが凸部51の頂点にまで存在するとよい。この場合、凹凸構造50の凹部の全てを埋めるために必要な第一微粒子72aの量は、凹凸構造50の高さ及び屈折率可変層70の厚さに応じて、絶縁性液体71における第一微粒子72aの濃度を調整して決定すればよい。また、この場合、第二微粒子72bについては、凹凸構造50の凹部の底から2μmの高さを埋めるために必要な粒子量によって、絶縁性液体71における濃度及び透過率を決定すればよい。 Further, when the optical device 2 is in the third optical mode (light distribution mode), the first fine particles are unevenly distributed on the first electrode 30 side in order to make the entire upper side surface of the convex portion 51 of the concave-convex structure 50 a reflective surface. The 72a may exist so as to fill all the concave portions (the region between the two adjacent convex portions 51) of the concave-convex structure 50. That is, it is preferable that the first fine particles 72a exist up to the apex of the convex portion 51. In this case, the amount of the first fine particles 72a required to fill all the recesses of the concave-convex structure 50 is the first in the insulating liquid 71 according to the height of the concave-convex structure 50 and the thickness of the variable refractive index layer 70. It may be determined by adjusting the concentration of the fine particles 72a. Further, in this case, for the second fine particles 72b, the concentration and the transmittance in the insulating liquid 71 may be determined by the amount of particles required to fill the height of 2 μm from the bottom of the concave portion of the concave-convex structure 50.

(変形例)
以上、本発明に係る光学デバイスについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
(Modification example)
The optical device according to the present invention has been described above based on the embodiment, but the present invention is not limited to the above embodiment.

例えば、上記実施の形態1、2において、第三電極42を形成する場合、第三電極42は、第二電極41と同層に形成したが、これに限らず、第三電極42と第二電極41とを異なる導電層に形成してもよい。例えば、図9に示すように、実施の形態1と同じ第二電極40を用いて、この第二電極40の表面に絶縁層80を形成し、絶縁層80の表面に第三電極42を形成してもよい。この場合、第三電極42は、ストライプ状ではなく、格子状に形成してもよい。 For example, in the above-described first and second embodiments, when the third electrode 42 is formed, the third electrode 42 is formed in the same layer as the second electrode 41, but the present invention is not limited to this, and the third electrode 42 and the second electrode 42 are formed. The electrode 41 may be formed on a different conductive layer. For example, as shown in FIG. 9, using the same second electrode 40 as in the first embodiment, the insulating layer 80 is formed on the surface of the second electrode 40, and the third electrode 42 is formed on the surface of the insulating layer 80. You may. In this case, the third electrode 42 may be formed in a grid pattern instead of a stripe shape.

また、上記実施の形態1、2において、第三電極42を形成する場合、第二電極41及び第三電極42をX軸方向に延在するように形成したが、これに限らない。例えば、第二電極41及び第三電極42は、図10に示すように、Z軸方向に延在するように形成してもよい。つまり、第二電極41及び第三電極42が延在する方向が、凹凸構造50の凸部51が延在する方向とが直交していてもよい。 Further, in the above-described first and second embodiments, when the third electrode 42 is formed, the second electrode 41 and the third electrode 42 are formed so as to extend in the X-axis direction, but the present invention is not limited to this. For example, the second electrode 41 and the third electrode 42 may be formed so as to extend in the Z-axis direction as shown in FIG. That is, the direction in which the second electrode 41 and the third electrode 42 extend may be orthogonal to the direction in which the convex portion 51 of the concave-convex structure 50 extends.

また、上記実施の形態1、2において、第一電極30はべた電極としたが、これに限らない。例えば、第一電極30を第二電極41及び第三電極42と同様の形状にしてもよい。つまり、第一電極30を複数に分割された分割電極にしてもよい。 Further, in the first and second embodiments, the first electrode 30 is a solid electrode, but the present invention is not limited to this. For example, the first electrode 30 may have the same shape as the second electrode 41 and the third electrode 42. That is, the first electrode 30 may be a divided electrode divided into a plurality of parts.

また、上記実施の形態1において、第二微粒子72bは、マイナスに帯電させたが、これに限らない。つまり、第二微粒子72bをプラスに帯電させてもよい。この場合、第一電極30にはマイナス電位を印加し、第二電極40にはプラス電位を印加することで、第一電極30と第二電極40との間に直流電圧を印加すればよい。 Further, in the first embodiment, the second fine particles 72b are negatively charged, but the present invention is not limited to this. That is, the second fine particles 72b may be positively charged. In this case, a DC voltage may be applied between the first electrode 30 and the second electrode 40 by applying a negative potential to the first electrode 30 and a positive potential to the second electrode 40.

また、上記実施の形態2において、第一微粒子72aをプラスに帯電させ、第二微粒子72bをマイナスに帯電させたが、第一微粒子72a及び第二微粒子72bは、逆極性で帯電していれば、これに限らない。つまり、第一微粒子72aをマイナスに帯電させ、第二微粒子72bをプラスに帯電させてもよい。この場合、第一電極30、第二電極41及び第三電極42の各電極間の電圧は、所望の電位差関係となるように適宜調整すればよい。 Further, in the second embodiment, the first fine particles 72a are positively charged and the second fine particles 72b are negatively charged, but if the first fine particles 72a and the second fine particles 72b are charged with opposite polarities, , Not limited to this. That is, the first fine particles 72a may be negatively charged and the second fine particles 72b may be positively charged. In this case, the voltage between the first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode 42 may be appropriately adjusted so as to have a desired potential difference relationship.

また、上記実施の形態1、2において、第二光学モードでは、第一電極30にプラス電位を印加し、第二電極41及び第三電極42にマイナス電位を印加したが、これに限らない。例えば、第一電極30と第二電極41又は第三電極42との間に所定の電圧(電位差)が印加されれば、第二光学モードにおいて、第一電極30と第二電極41及び第三電極42の全てにプラス電位が印加されてもよいしマイナス電位が印加されてもよい。 Further, in the first and second embodiments, in the second optical mode, a positive potential is applied to the first electrode 30, and a negative potential is applied to the second electrode 41 and the third electrode 42, but the present invention is not limited to this. For example, if a predetermined voltage (potential difference) is applied between the first electrode 30 and the second electrode 41 or the third electrode 42, the first electrode 30, the second electrode 41, and the third electrode are in the second optical mode. A positive potential may be applied to all of the electrodes 42, or a negative potential may be applied to all of the electrodes 42.

また、上記実施の形態1、2において、凹凸構造50を構成する凸部51は、断面形状が三角形の長尺状の三角柱であったが、これに限らない。例えば、凸部51は、断面形状が略台形の長尺状の略四角柱であってもよい。また、凸部51の側面の断面形状は、直線に限らず、曲線又は鋸状であってもよい。さらに、複数の凸部51の各々は、X軸方向に延在する1本の長尺状部材に限らず、X軸方向に部分的に分断されていてもよい。 Further, in the first and second embodiments, the convex portion 51 constituting the concave-convex structure 50 is a long triangular prism having a triangular cross-sectional shape, but the present invention is not limited to this. For example, the convex portion 51 may be an elongated substantially quadrangular prism having a substantially trapezoidal cross section. Further, the cross-sectional shape of the side surface of the convex portion 51 is not limited to a straight line, but may be a curved line or a saw shape. Further, each of the plurality of convex portions 51 is not limited to one elongated member extending in the X-axis direction, and may be partially divided in the X-axis direction.

また、上記実施の形態1、2において、複数の凸部51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51の高さがランダムに異なっていてもよい。あるいは、凸部51の間隔がランダムに異なっていてもよいし、高さと間隔の両方がランダムであってもよい。 Further, in the first and second embodiments, the heights of the plurality of convex portions 51 are constant, but the height is not limited to this. For example, the heights of the plurality of convex portions 51 may be randomly different. Alternatively, the spacing between the protrusions 51 may be randomly different, or both the height and the spacing may be random.

また、上記実施の形態1、2において、光学デバイスに入射する光として太陽光を例示したが、これに限るものではない。例えば、光学デバイスに入射する光は、照明器具等の発光装置が発する光であってもよい。 Further, in the first and second embodiments, sunlight is exemplified as the light incident on the optical device, but the present invention is not limited to this. For example, the light incident on the optical device may be the light emitted by a light emitting device such as a lighting fixture.

また、上記実施の形態1、2において、凸部51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51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。 Further, in the first and second embodiments, the optical device is arranged in the window so that the longitudinal direction of the convex portion 51 is the X-axis direction, but the present invention is not limited to this. For example, the optical device may be arranged in the window so that the longitudinal direction of the convex portion 51 is the Z-axis direction.

また、上記実施の形態1、2において、光学デバイスを窓に貼り付けたが、光学デバイス1を建物の窓そのものとして用いてもよい。また、光学デバイスは、建物の窓に設置する場合に限るものではなく、例えば車の窓等に設置してもよい。 Further, although the optical device is attached to the window in the above-described first and second embodiments, the optical device 1 may be used as the window itself of the building. Further, the optical device is not limited to the case where it is installed in the window of a building, and may be installed in, for example, a window of a car.

なお、その他、上記実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記の各実施の形態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。 In addition, in addition, a form obtained by applying various modifications to the above-described embodiment, or a combination of components and functions in each of the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention. The embodiment realized by the above is also included in the present invention.

1、1A、2 光学デバイス
10 第一基板
20 第二基板
30 第一電極
40、41 第二電極
42 第三電極
50 凹凸構造
60 調光層(遮光粒子分散層)
60a、70a 第一領域
60b、70b 第二領域
70 屈折率可変層(微粒子分散層)
1, 1A, 2 Optical devices 10 1st substrate 20 2nd substrate 30 1st electrode 40, 41 2nd electrode 42 3rd electrode 50 Concavo-convex structure 60 Dimming layer (light-shielding particle dispersion layer)
60a, 70a 1st region 60b, 70b 2nd region 70 Refractive index variable layer (fine particle dispersion layer)

Claims (21)

光透過性を有する第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された光透過性を有する第二基板と、
前記第一基板の前記第二基板側に配置された第一電極と、
前記第一電極の前記第二基板側に配置された凹凸構造と、
前記第二基板の前記第一基板側に配置された第二電極と、
前記凹凸構造と前記第二電極との間に配置され、前記第一電極と前記第二電極との間に印加される電圧に応じて吸光度が変化する調光層とを備え、
前記調光層は、絶縁性液体と、前記絶縁性液体に分散された帯電する遮光粒子とを有する、
光学デバイス。
The first substrate with light transmission and
A light-transmitting second substrate arranged to face the first substrate and
The first electrode arranged on the second substrate side of the first substrate and
Concavo-convex structure arranged on the second substrate side of the first electrode and
The second electrode arranged on the first substrate side of the second substrate and
A dimming layer which is arranged between the uneven structure and the second electrode and whose absorbance changes according to the voltage applied between the first electrode and the second electrode is provided.
The light control layer has an insulating liquid and charged light-shielding particles dispersed in the insulating liquid.
Optical device.
前記第一電極と前記第二電極との間に電圧が印加されている場合、前記調光層の前記凹凸構造側の領域には、前記凹凸構造にしたがって、相対的に吸光度が大きい領域と相対的に吸光度が小さい領域とが交互に生成される、
請求項1に記載の光学デバイス。
When a voltage is applied between the first electrode and the second electrode, the region on the concave-convex structure side of the dimming layer is relative to the region having a relatively large absorbance according to the concave-convex structure. Areas with low absorbance are alternately generated.
The optical device according to claim 1.
さらに、前記第二基板の前記第一基板側に配置された第三電極を備え、
前記第一電極に印加する電位をV1、前記第二電極に印加する電位をV2、前記第三電極に印加する電位をV3とすると、V1<V2<V3である場合の前記調光層の吸光度は、V1>V2、V3である場合の前記調光層の吸光度よりも小さい、
請求項2に記載の光学デバイス。
Further, a third electrode arranged on the first substrate side of the second substrate is provided.
Assuming that the potential applied to the first electrode is V1, the potential applied to the second electrode is V2, and the potential applied to the third electrode is V3, the absorbance of the dimming layer when V1 <V2 <V3. Is smaller than the absorbance of the dimming layer when V1> V2 and V3.
The optical device according to claim 2.
入射する光を制御する光学デバイスであって、
光透過性を有する第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された光透過性を有する第二基板と、
前記第一基板の前記第二基板側に配置された第一電極と、
前記第一電極の前記第二基板側に配置された凹凸構造と、
前記第二基板の前記第一基板側に配置された第二電極と、
前記凹凸構造と前記第二電極との間に配置され、絶縁性液体及び前記絶縁性液体に分散された帯電する遮光粒子を有する遮光粒子分散層とを備え、
前記光学デバイスは、前記第一電極と前記第二電極との間に印加される電圧に応じて、前記光学デバイスに入射する光の調光制御を行う、
光学デバイス。
An optical device that controls incident light
The first substrate with light transmission and
A light-transmitting second substrate arranged to face the first substrate and
The first electrode arranged on the second substrate side of the first substrate and
Concavo-convex structure arranged on the second substrate side of the first electrode and
The second electrode arranged on the first substrate side of the second substrate and
A light-shielding particle dispersion layer arranged between the uneven structure and the second electrode and having an insulating liquid and charged light-shielding particles dispersed in the insulating liquid is provided.
The optical device controls dimming of light incident on the optical device according to a voltage applied between the first electrode and the second electrode.
Optical device.
前記光学デバイスは、
前記第一電極と前記第二電極との間に電圧が印加されていない場合、前記第一基板に入射された光を遮光し、
前記第一電極と前記第二電極との間に電圧が印加されている場合、前記第一基板に入射された光のうち前記凹凸構造を通過する光を遮光せずに透過させる、
請求項4に記載の光学デバイス。
The optical device is
When no voltage is applied between the first electrode and the second electrode, the light incident on the first substrate is blocked.
When a voltage is applied between the first electrode and the second electrode, the light incident on the first substrate that passes through the uneven structure is transmitted without shading.
The optical device according to claim 4.
さらに、前記第二基板の前記第一基板側に配置された第三電極を備え、
前記第一電極に印加する電位をV1、前記第二電極に印加する電位をV2、前記第三電極に印加する電位をV3とすると、V1<V2<V3である場合、前記光学デバイスは、前記第一基板に入射された光のうち前記第二電極を通過する光を遮光せずに透過させ、前記第一基板に入射された光のうち前記第三電極を通過する光を遮光する、
請求項5に記載の光学デバイス。
Further, a third electrode arranged on the first substrate side of the second substrate is provided.
Assuming that the potential applied to the first electrode is V1, the potential applied to the second electrode is V2, and the potential applied to the third electrode is V3, when V1 <V2 <V3, the optical device is described. Of the light incident on the first substrate, the light passing through the second electrode is transmitted without shading, and among the light incident on the first substrate, the light passing through the third electrode is blocked.
The optical device according to claim 5.
光透過性を有する第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された光透過性を有する第二基板と、
前記第一基板の前記第二基板側に配置された第一電極と、
前記第一電極の前記第二基板側に配置された凹凸構造と、
前記第二基板の前記第一基板側に配置された第二電極と、
前記凹凸構造と前記第二電極との間に配置され、絶縁性液体及び前記絶縁性液体に分散された帯電する遮光粒子を有する遮光粒子分散層とを備え、
前記第一電極と前記第二電極との間に印加される電圧に応じて、前記遮光粒子分散層における前記遮光粒子の粒子分布が変化する、
光学デバイス。
The first substrate with light transmission and
A light-transmitting second substrate arranged to face the first substrate and
The first electrode arranged on the second substrate side of the first substrate and
Concavo-convex structure arranged on the second substrate side of the first electrode and
The second electrode arranged on the first substrate side of the second substrate and
A light-shielding particle dispersion layer arranged between the uneven structure and the second electrode and having an insulating liquid and charged light-shielding particles dispersed in the insulating liquid is provided.
The particle distribution of the light-shielding particles in the light-shielding particle dispersion layer changes according to the voltage applied between the first electrode and the second electrode.
Optical device.
前記第一電極と前記第二電極との間に電圧が印加されている場合、前記遮光粒子は、前記遮光粒子分散層内の前記凹凸構造側に偏在している、
請求項7に記載の光学デバイス。
When a voltage is applied between the first electrode and the second electrode, the light-shielding particles are unevenly distributed on the uneven structure side in the light-shielding particle dispersion layer.
The optical device according to claim 7.
さらに、前記第二基板の前記第一基板側に配置された第三電極を備え、
前記第一電極に印加する電位をV1、前記第二電極に印加する電位をV2、前記第三電極に印加する電位をV3とすると、V1<V2<V3である場合、前記遮光粒子は、前記第三電極に凝集されて偏在している、
請求項8に記載の光学デバイス。
Further, a third electrode arranged on the first substrate side of the second substrate is provided.
Assuming that the potential applied to the first electrode is V1, the potential applied to the second electrode is V2, and the potential applied to the third electrode is V3, when V1 <V2 <V3, the light-shielding particles are described as described above. Aggregated and unevenly distributed on the third electrode,
The optical device according to claim 8.
光透過性を有する第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された光透過性を有する第二基板と、
前記第一基板の前記第二基板側に配置された第一電極と、
前記第一電極の前記第二基板側に配置された凹凸構造と、
前記第二基板の前記第一基板側に配置された第二電極と、
前記凹凸構造と前記第二電極との間に配置され、前記第一電極と前記第二電極との間に印加される電圧に応じて吸光度及び屈折率の少なくとも一方が変化する屈折率可変層とを備え、
前記屈折率可変層は、絶縁性液体と、前記絶縁性液体に含まれる第一微粒子及び第二微粒子とを有し、
前記第一微粒子は、第一極性で帯電しており、
前記第二微粒子は、遮光性を有し、かつ、前記第一極性とは逆極性の第二極性で帯電しており、
前記第一微粒子の屈折率は、前記絶縁性液体の屈折率よりも高い、
光学デバイス。
The first substrate with light transmission and
A light-transmitting second substrate arranged to face the first substrate and
The first electrode arranged on the second substrate side of the first substrate and
Concavo-convex structure arranged on the second substrate side of the first electrode and
The second electrode arranged on the first substrate side of the second substrate and
A refractive index variable layer arranged between the uneven structure and the second electrode, in which at least one of the absorbance and the refractive index changes according to the voltage applied between the first electrode and the second electrode. With
The variable refractive index layer has an insulating liquid and first and second fine particles contained in the insulating liquid.
The first fine particles are charged with the first polarity and are charged.
The second fine particles have a light-shielding property and are charged with a second polarity opposite to the first polarity.
The refractive index of the first fine particles is higher than the refractive index of the insulating liquid.
Optical device.
前記第一電極と前記第二電極との間に電圧が印加されている場合、前記調光層の前記凹凸構造側の領域には、前記凹凸構造にしたがって、相対的に吸光度が大きい領域と相対的に吸光度が小さい領域とが交互に生成される、
請求項10に記載の光学デバイス。
When a voltage is applied between the first electrode and the second electrode, the region on the concave-convex structure side of the dimming layer is relative to the region having a relatively large absorbance according to the concave-convex structure. Areas with low absorbance are alternately generated.
The optical device according to claim 10.
前記第一電極と前記第二電極との間に電圧が印加されている場合、前記屈折率可変層の前記凹凸構造側の第一領域の屈折率は、前記屈折率可変層の前記第二電極側の第二領域の屈折率よりも低く、かつ、前記凹凸構造の屈折率と略同一である、
請求項10又は11に記載の光学デバイス。
When a voltage is applied between the first electrode and the second electrode, the refractive index of the first region on the concave-convex structure side of the variable refractive index layer is the second electrode of the variable refractive index layer. It is lower than the refractive index of the second region on the side and is substantially the same as the refractive index of the uneven structure.
The optical device according to claim 10 or 11.
さらに、前記第二基板の前記第一基板側に配置された第三電極を備え、
前記第一電極に印加する電位をV1、前記第二電極に印加する電位をV2、前記第三電極に印加する電位をV3とすると、V1<V2<V3である場合、前記屈折率可変層の前記凹凸構造側の第一領域の屈折率は、前記屈折率可変層の前記第二電極側の第二領域の屈折率よりも高く、かつ、前記凹凸構造の屈折率よりも高い、
請求項12に記載の光学デバイス。
Further, a third electrode arranged on the first substrate side of the second substrate is provided.
Assuming that the potential applied to the first electrode is V1, the potential applied to the second electrode is V2, and the potential applied to the third electrode is V3, when V1 <V2 <V3, the refractive index variable layer The refractive index of the first region on the concave-convex structure side is higher than the refractive index of the second region on the second electrode side of the variable refractive index layer, and is higher than the refractive index of the concave-convex structure.
The optical device according to claim 12.
入射する光を制御する光学デバイスであって、
光透過性を有する第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された光透過性を有する第二基板と、
前記第一基板の前記第二基板側に配置された第一電極と、
前記第一電極の前記第二基板側に配置された凹凸構造と、
前記第二基板の前記第一基板側に配置された第二電極と、
前記凹凸構造と前記第二電極との間に配置され、絶縁性液体と、前記絶縁性液体に分散された第一微粒子及び第二微粒子を有する微粒子分散層とを備え、
前記第一微粒子は、第一極性で帯電しており、
前記第二微粒子は、遮光性を有し、かつ、前記第一極性とは逆極性の第二極性で帯電しており、
前記光学デバイスは、前記第一電極と前記第二電極との間に印加される電圧に応じて、前記光学デバイスに入射する光の進行方向及び調光の少なくとも一方を制御する、
光学デバイス。
An optical device that controls incident light
The first substrate with light transmission and
A light-transmitting second substrate arranged to face the first substrate and
The first electrode arranged on the second substrate side of the first substrate and
Concavo-convex structure arranged on the second substrate side of the first electrode and
The second electrode arranged on the first substrate side of the second substrate and
An insulating liquid and a fine particle dispersion layer having first fine particles and second fine particles dispersed in the insulating liquid are provided between the uneven structure and the second electrode.
The first fine particles are charged with the first polarity and are charged.
The second fine particles have a light-shielding property and are charged with a second polarity opposite to the first polarity.
The optical device controls at least one of the traveling direction and dimming of light incident on the optical device according to the voltage applied between the first electrode and the second electrode.
Optical device.
前記第一電極と前記第二電極との間に電圧が印加されていない場合、前記光学デバイスは、前記第一基板に入射された光を遮光する、
請求項14に記載の光学デバイス。
When no voltage is applied between the first electrode and the second electrode, the optical device blocks the light incident on the first substrate.
The optical device according to claim 14.
前記第一電極と前記第二電極との間に電圧が印加されている場合、前記光学デバイスは、前記第一基板に入射する光を直進させて前記第二基板を透過させる、
請求項14又は15に記載の光学デバイス。
When a voltage is applied between the first electrode and the second electrode, the optical device causes light incident on the first substrate to travel straight through the second substrate.
The optical device according to claim 14 or 15.
さらに、前記第二基板の前記第一基板側に配置された第三電極を備え、
前記第一電極に印加する電位をV1、前記第二電極に印加する電位をV2、前記第三電極に印加する電位をV3とすると、V1<V2<V3である場合、前記光学デバイスは、前記第一基板に入射された光を配光して前記第二基板を透過させる、
請求項14〜16のいずれか1項に記載の光学デバイス。
Further, a third electrode arranged on the first substrate side of the second substrate is provided.
Assuming that the potential applied to the first electrode is V1, the potential applied to the second electrode is V2, and the potential applied to the third electrode is V3, when V1 <V2 <V3, the optical device is described. The light incident on the first substrate is distributed and transmitted through the second substrate.
The optical device according to any one of claims 14 to 16.
光透過性を有する第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された光透過性を有する第二基板と、
前記第一基板の前記第二基板側に配置された第一電極と、
前記第一電極の前記第二基板側に配置された凹凸構造と、
前記第二基板の前記第一基板側に配置された第二電極と、
前記凹凸構造と前記第二電極との間に配置され、絶縁性液体と、前記絶縁性液体に分散された第一微粒子及び第二微粒子を有する微粒子分散層とを備え、
前記第一微粒子は、第一極性で帯電しており、
前記第二微粒子は、遮光性を有し、かつ、前記第一極性とは逆極性の第二極性で帯電しており、
前記第一電極と前記第二電極との間に印加される電圧に応じて、前記微粒子分散層における前記第一微粒子及び前記第二微粒子の粒子分布が変化する、
光学デバイス。
The first substrate with light transmission and
A light-transmitting second substrate arranged to face the first substrate and
The first electrode arranged on the second substrate side of the first substrate and
Concavo-convex structure arranged on the second substrate side of the first electrode and
The second electrode arranged on the first substrate side of the second substrate and
An insulating liquid and a fine particle dispersion layer having first fine particles and second fine particles dispersed in the insulating liquid are provided between the uneven structure and the second electrode.
The first fine particles are charged with the first polarity and are charged.
The second fine particles have a light-shielding property and are charged with a second polarity opposite to the first polarity.
The particle distribution of the first fine particles and the second fine particles in the fine particle dispersion layer changes according to the voltage applied between the first electrode and the second electrode.
Optical device.
前記第一電極と前記第二電極との間に第一電圧が印加されている場合、前記第二微粒子は、前記微粒子分散層内の前記凹凸構造側の第一領域に偏在し、前記第一微粒子は、前記微粒子分散層内の前記第二電極側の第二領域に偏在している、
請求項18に記載の光学デバイス。
When the first voltage is applied between the first electrode and the second electrode, the second fine particles are unevenly distributed in the first region on the uneven structure side in the fine particle dispersion layer, and the first. The fine particles are unevenly distributed in the second region on the second electrode side in the fine particle dispersion layer.
The optical device according to claim 18.
さらに、前記第二基板の前記第一基板側に配置された第三電極を備え、
前記第一電極に印加する電位をV1、前記第二電極に印加する電位をV2、前記第三電極に印加する電位をV3とすると、V1<V2<V3である場合、前記第一微粒子は、前記微粒子分散層内の前記凹凸構造側の第一領域に偏在し、前記第二微粒子は、前記微粒子分散層内の前記第三電極側に凝集されて偏在している、
請求項18又は19に記載の光学デバイス。
Further, a third electrode arranged on the first substrate side of the second substrate is provided.
Assuming that the potential applied to the first electrode is V1, the potential applied to the second electrode is V2, and the potential applied to the third electrode is V3, when V1 <V2 <V3, the first fine particles are: The second fine particles are unevenly distributed in the first region on the uneven structure side in the fine particle dispersion layer, and the second fine particles are aggregated and unevenly distributed on the third electrode side in the fine particle dispersion layer.
The optical device according to claim 18 or 19.
前記第三電極の総面積は、前記第二電極の総面積よりも小さい、
請求項3、6、9、13、17及び20のいずれか1項に記載の光学デバイス。
The total area of the third electrode is smaller than the total area of the second electrode.
The optical device according to any one of claims 3, 6, 9, 13, 17 and 20.
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