JP4967541B2 - 光学素子及び光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学素子及び光学装置に関する。

近年、サブマイクロスケールの周期構造体（規則構造体）を利用した『構造色』による発色機構を用いた表示・調色システムが提案されている。現在までにシリカやポリマーの単分散粒子を用いたコロイド結晶、ブロック共重合体のミクロドメイン構造、界面活性剤のラメラ構造等による周期構造体を利用した構造色の発色が報告されている。

特に、コロイド結晶による周期構造体は多くの報告がなされており、粒子同士の斥力を利用した非最密充填型、及び粒子を密にパッキングした最密充填型の２種に分類することができる。

例えば、コロイド結晶を刺激応答性ゲルの中に固定化し刺激の入力にともなうゲルの膨潤度変化により構造色を変化させることが提案されている（例えば、非特許文献１）。また、コロイド結晶を固定するマトリックスの酸化還元を利用した調色（例えば、非特許文献２）、溶媒添加による膨潤・屈折率変化による調色（例えば、非特許文献３）も提案されている。また、積層膜に電界を作用させることで接触−剥離による構造色の消色−発色システムを用いたディスプレイ（例えば、非特許文献４）が提案さている。
K. Lee, S. A. Asher, J. Am. Chem. Soc., 122, 9534 (2000). T. Iyoda, et al., Polymer Preprints, Japan, 50 (3), 472 (2001). H. Fudouziand U. Xia, Adv. Mater., 15, 892-896 (2003). SID Digest 5.3,(2000)

これら提案での構造色は、色素や顔料を用いることなく、用いる材料の誘電特性及びメソスケールオーダーの構造に由来する特定波長の反射を利用しているため、単一素子で多色を発色させるためには最も有効な手法と思われる。
以上のように、周期構造体を用いた多色表示の技術について検討がなされている。

本発明は、前述の背景技術では解決し得なかった、以下の課題を解決することを目的とする。
即ち、本発明は、コントラストが高く、明度に優れた白表示を含む多色表示が可能な光学素子を提供することを課題とする。

上記課題は、以下の手段により解決される。
即ち、本発明は、
＜１＞ （Ａ）内部に外部と通じる空隙構造を有し、光の波長程度の大きさで屈折率の異なる２つ以上の領域がサブマイクロスケール程度で周期的に並べられた周期構造を持つ周期構造体、移動性粒子、該移動性粒子を前記周期構造体の空隙構造の内部又は外部に移動させる移動手段、及び一方が有色である又は有色体を有する一対の基板を含む調光層と、（Ｂ）少なくとも白色及び黒色を表す調光層と、を積層してなることを特徴とする光学素子である。

＜２＞ （ａ）内部に外部と通じる空隙構造を有し、光の波長程度の大きさで屈折率の異なる２つ以上の領域がサブマイクロスケール程度で周期的に並べられた周期構造を持つ周期構造体、移動性粒子、及び該移動性粒子を前記周期構造体の空隙構造の内部又は外部に移動させる移動手段を含む調光層と、（ｂ）少なくとも白色及び透明を表す調光層と、（ｃ）黒色層と、を積層してなることを特徴とする光学素子である。

＜３＞ 前記周期構造体を構成する素材が有色であることを特徴とする＜１＞又は＜２＞に記載の光学素子である。

＜４＞ 前記周期構造体を構成する素材が無色であることを特徴とする＜１＞又は＜２＞に記載の光学素子である。

＜５＞ 前記移動性粒子が酸化チタン及び酸化亜鉛から選択される少なくとも１種の金属系ナノ粒子であることを特徴とする＜１＞又は＜２＞に記載の光学素子である。

＜６＞ 前記移動性粒子が金又は銀の金属系ナノ粒子であることを特徴とする＜１＞又は＜２＞に記載の光学素子である。

＜７＞ 前記（ａ）の調光層が一対の基板を更に有し、前記一対の基板のうち一方が有色である又は有色体を有することを特徴とする＜２＞に記載の光学素子である。

＜８＞ （Ａ）内部に外部と通じる空隙構造を有し、光の波長程度の大きさで屈折率の異なる２つ以上の領域がサブマイクロスケール程度で周期的に並べられた周期構造を持つ周期構造体、移動性粒子、該移動性粒子を前記周期構造体の空隙構造の内部又は外部に移動させる移動手段、及び一方が有色である又は有色体を有する一対の基板を含む調光層と、（Ｂ）少なくとも白色及び黒色を表す調光層と、を積層してなる光学素子をマトリックス状に配置したことを特徴とする光学装置である。

＜９＞ （ａ）内部に外部と通じる空隙構造を有し、光の波長程度の大きさで屈折率の異なる２つ以上の領域がサブマイクロスケール程度で周期的に並べられた周期構造を持つ周期構造体、移動性粒子、及び該移動性粒子を前記周期構造体の空隙構造の内部又は外部に移動させる移動手段を含む調光層と、（ｂ）少なくとも白色及び透明を表す調光層と、（ｃ）黒色層と、を積層してなる光学素子をマトリックス状に配置したことを特徴とする光学装置である。

請求項１に係る発明は、本発明の構成を有していない場合に比較して、コントラストが高く、明度に優れた白表示を含む多色表示が可能となる、といった効果を奏する。
請求項２に係る発明は、本発明の構成を有していない場合に比較して、コントラストが高く、明度に優れた白表示を含む多色表示が可能となる、といった効果を奏する。
請求項３に係る発明は、本発明の構成を有していない場合に比較して、より多くの色を表示可能となる、といった効果を奏する。
請求項４に係る発明は、本発明の構成を有していない場合に比較して、より多くの色を表示可能となる、といった効果を奏する。
請求項５に係る発明は、本発明の構成を有していない場合に比較して、表示色の変化をさせ易くなる、といった効果を奏する。
請求項６に係る発明は、本発明の構成を有していない場合に比較して、安定性に優れた表示を行う、といった効果を奏する。
請求項７に係る発明は、本発明の構成を有していない場合に比較して、さらにコントラストが高い多色表示が可能となる、といった効果を奏する。
請求項８に係る発明は、本発明の構成を有していない場合に比較して、さらにコントラストが高い多色表示が可能となる、といった効果を奏する。
請求項９に係る発明は、本発明の構成を有していない場合に比較して、コントラストが高く、明度に優れた白表示を含む多色表示が可能となるといった効果を奏する。
請求項１０に係る発明は、本発明の構成を有していない場合に比較して、コントラストが高く、明度に優れた白表示を含む多色表示が可能となるといった効果を奏する。

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、実質的に同じ機能を有する部材には、全図面同じ符号を付与し、重複する説明は省略する場合がある。
本発明の第１の光学素子は、（Ａ）内部に外部と通じる空隙構造を有する周期構造体、移動性粒子、及び該移動性粒子を前記周期構造体の空隙構造の内部又は外部に移動させる移動手段を含む調光層（以下、単に「（Ａ）調光層」と称する場合がある。）と、（Ｂ）少なくとも白色及び黒色を表す調光層（以下、単に「（Ｂ）調光層」と称する場合がある。）と、を積層してなることを特徴とする。
また、本発明の第２の光学素子は、（ａ）内部に外部と通じる空隙構造を有する周期構造体、移動性粒子、及び該移動性粒子を前記周期構造体の空隙構造の内部又は外部に移動させる移動手段を含む調光層（以下、単に「（ａ）調光層」と称する場合がある。）と、（ｂ）少なくとも白色及び透明を表す調光層（以下、単に「（ｂ）調光層」と称する場合がある。）と、（ｃ）黒色層と、を積層してなることを特徴とする。
ここで、本発明の第１の光学素子における（Ａ）調光層と、本発明の第２の光学素子における（ａ）調光層と、は同じ構成を有しており、共に、後述するように、周期構造体及び移動性粒子の関係により、無色・透明状態（波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの可視領域に吸収を示さない状態）を形成したり、多色表示を可能とする層である。

まず、図面を参照して、本発明の光学素子の構成について説明する。ここで、図１は、本発明の光学素子の構成例を示す概略断面図である。なお、図１（ａ）は、本発明の第１の光学素子の構成例を示したものであり、図１（ｂ）は、本発明の第２の光学素子の構成例を示したものである。
図１（ａ）に示すように、光学素子１００ａは、（Ａ）調光層１１０と（Ｂ）調光層１２０とが積層され、更に、観察側に、（Ａ）調光層１１０が配された構成を有する。
このように本発明の第１の光学素子は、周期構造体及び移動性粒子の関係により透明状態の形成や多色表示を可能とする（Ａ）調光層と、少なくとも白色表示と黒色表示を可能とする（Ｂ）調光層と、を積層してなる。このため、（Ａ）調光層が表示する色（透明状態も含む）と、（Ｂ）調光層が表示する色と、を適宜組み合わせ、更に、例えば、図１（ａ）に示すように、観察側に配される調光層を決定することで、コントラストが高く、明度に優れた白表示を含む多色表示が可能となる。
なお、本発明の第１の光学素子は、効果を損なわない範囲において、（Ａ）調光層及び（Ｂ）調光層以外の任意の層を含む構成を有していてもよく、例えば、（Ａ）調光層と（Ｂ）調光層との間に、透明の層を含んでいてもよい。

一方、図１（ｂ）に示すように、光学素子１００ｂは、（ｂ）調光層１３０と（ａ）調光層１１０と（ｃ）黒色基板（黒色層）１４０とがこの順に積層され、更に、観察側に、（ｂ）調光層１３０が配された構成を有する。
このように本発明の第２の表示素子は、周期構造体及び移動性粒子の関係により透明状態の形成や多色表示を可能とする（ａ）調光層と、少なくとも白色表示と透明状態を形成しうる（ｂ）調光層と、（ｃ）黒色層と、を積層してなる。このため、（ａ）調光層が表示する色（透明状態も含む）と、（ｂ）調光層が表示する色と、（ｃ）黒色層の黒色と、を適宜組み合わせ、更に、図１（ｂ）に示すように、観察側に対して（ａ）〜（ｃ）の３つの部材の層構成を決定することで、コントラストが高く、明度に優れた白表示を含む多色表示が可能となる。
なお、本発明の第２の光学素子は、効果を損なわない範囲において、（ａ）調光層、（ｂ）調光層、及び（ｃ）黒色層以外の任意の層を含む構成を有していてもよく、例えば、（ｂ）調光層と（ａ）調光層との間に、透明の層を含んでいてもよい。
以下、本発明の第１の光学素子及び第２の表示素子における表示機構について詳細に説明する。

まず、図２（ａ）〜（ｆ）を参照して、図１（ａ）に示される光学素子１００ａにおける表示機構について説明する。
図２（ａ）に示される光学素子は、（Ａ）調光層１１０が透明（無色）であり、（Ｂ）調光層１２０が黒色を呈しているため、これを図１（ａ）に示すように、（Ａ）調光層１１０側から観察すると、透明な（Ａ）調光層１１０を透して（Ｂ）調光層１２０の黒色が確認され、黒表示の状態となる。
図２（ｂ）に示される光学素子は、（Ａ）調光層１１０が透明（無色）であり、（Ｂ）調光層１２０が白色と黒色との間の中間色（グレー）を呈しているため、これを図１（ａ）に示すように、（Ａ）調光層１１０側から観察すると、透明な（Ａ）調光層１１０を透して（Ｂ）調光層１２０のグレーが確認され、中間色表示の状態となる。なお、このようにグレーを表示する場合には、（Ｂ）調光層１２０として、白色と黒色との間の中間色を呈することが可能なものを用いることが必要である。
図２（ｃ）に示される光学素子は、（Ａ）調光層１１０が透明（無色）であり、（Ｂ）調光層１２０が白色しているため、これを図１（ａ）に示すように、（Ａ）調光層１１０側から観察すると、透明な（Ａ）調光層１１０を透して（Ｂ）調光層１２０の白色が確認され、白表示の状態となる。
上記のように、本発明の光学素子は、白色を呈しうる（Ｂ）調光層１２０を用いることで白表示を行うため、明度に優れた状態を形成することができる。

図２（ｄ）に示される光学素子は、（Ａ）調光層１１０が赤色を呈し、（Ｂ）調光層１２０が黒色を呈しているため、これを図１（ａ）に示すように、（Ａ）調光層１１０側から観察すると、（Ｂ）調光層１２０よりも観察側に位置する（Ａ）調光層１１０の赤色が確認され、赤表示となる。
図２（ｅ）に示される光学素子は、（Ａ）調光層１１０が緑色を呈し、（Ｂ）調光層１２０が黒色を呈しているため、これを図１（ａ）に示すように、（Ａ）調光層１１０側から観察すると、（Ｂ）調光層１２０よりも観察側に位置する（Ａ）調光層１１０の緑色が確認され、緑表示の状態となる。
図２（ｆ）に示される光学素子は、（Ａ）調光層１１０が青色を呈し、（Ｂ）調光層１２０が黒色を呈しているため、これを図１（ａ）に示すように、（Ａ）調光層１１０側から観察すると、（Ｂ）調光層１２０よりも観察側に位置する（Ａ）調光層１１０の青色が確認され、青表示の状態となる。
なお、上記のように、各色を呈する（Ａ）調光層１１０の背面に、黒色を呈する（Ｂ）調光層１２０が存在することで、光学素子のコントラストを高めることができる。
また、図２（ｄ）〜（ｆ）において、観察側に対して（Ａ）調光層１１０の背面に位置する（Ｂ）調光層１２０の呈する色を、図２（ａ）〜（ｃ）のように、白色〜中間色〜黒色の変化を多段階で調整する、即ち、多段階で階調を変化させることで、各色の階調の変化も可能となる。

続いて、図３（ａ）〜（ｆ）を参照して、図１（ｂ）に示される光学素子１００ｂにおける表示機構について説明する。
図３（ａ）に示される光学素子は、（ｂ）調光層１３０が白色（高い白濁状態）を呈し、（ａ）調光層１１０が透明（無色）であるため、これを図１（ｂ）に示すように、（ｂ）調光層１３０側から観察すると、（ａ）調光層１１０及び（ｃ）黒色基板１４０よりも観察側に位置する（ｂ）調光層１３０の白色が確認され、白表示の状態となる。
図３（ｂ）に示される光学素子は、（ｂ）調光層１３０が図３（ａ）よりも低い白濁状態であり、（ａ）調光層１１０が透明（無色）であるため、これを図１（ｂ）に示すように、（ｂ）調光層１３０側から観察すると、（ｃ）黒色基板（黒色層）１４０の黒色と、（ｂ）調光層１３０の白濁と、が組み合わさり、黒色と白色との中間色（グレー）が確認され、中間色表示の状態となる。なお、このようにグレーを表示する場合には、（ｂ）調光層１３０として、白色と透明との中間的な白濁状態を形成しうるものを用いることが必要である。
図３（ｃ）に示される光学素子は、（ｂ）調光層１３０が透明状態を呈し、（ａ）調光層１１０が透明（無色）であるため、これを図１（ｂ）に示すように、（ｂ）調光層１３０側から観察すると、（ｂ）調光層１３０および（ａ）調光層１１０が透明なため（ｃ）黒色基板（黒色層）１４０の黒色が確認され、黒表示の状態となる。なお、ここで記す（ｂ）調光層１３０の透明状態とは、光散乱性の少ない、光が高い透過率で透過する状態、かつ、無色であることが望ましい。
上記のように、本発明の光学素子は、白色を呈しうる（ｂ）調光層１３０を用いることで白表示を行うため、明度に優れた状態を形成することができる。

図３（ｄ）に示される光学素子は、（ｂ）調光層１３０が透明（無色）であり、（ａ）調光層１１０が赤色を呈しているため、これを図１（ｂ）に示すように、（ｂ）調光層１３０側から観察すると、透明な（ｂ）調光層１３０を透して（ａ）調光層１１０の赤色が確認され、赤表示の状態となる。
図２（ｅ）に示される光学素子は、（ｂ）調光層１３０が透明（無色）であり、（ａ）調光層１１０が緑色を呈しているため、これを図１（ｂ）に示すように、（ｂ）調光層１３０側から観察すると、透明な（ｂ）調光層１３０を透して（ａ）調光層１１０の緑色が確認され、緑表示の状態となる。
図２（ｆ）に示される光学素子は、（ｂ）調光層１３０が透明（無色）であり、（ａ）調光層１１０が青色を呈しているため、これを図１（ｂ）に示すように、（ｂ）調光層１３０側から観察すると、透明な（ｂ）調光層１３０を透して（ａ）調光層１１０の青色が確認され、青表示の状態となる。
なお、上記のように、各色を呈する（ａ）調光層１１０の背面に、（ｃ）黒色基板（黒色層）１４０が存在することで、光学素子のコントラストを高めることができる。
また、図３（ｄ）〜（ｆ）において、観察側に対して（ａ）調光層１１０の前面に位置する（ｂ）調光層１３０の呈する色を、白色（白濁度のより高い状態）〜白濁（白濁度のより低い状態）〜透明の変化を多段階で調整する、即ち、多段階で階調を変化させることで、各色の階調の変化も可能となる。

以上のように、本発明の第１の光学素子及び第２の光学素子は、いずれも、コントラストに優れ、明度に優れた（反射率の高い）白表示を含む多色表示が可能である。
ここで、本発明において、「明度に優れた白表示」とは、反射率の高い白表示であることを意味し、具体的には、可視光域の平均反射率で３０％以上であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましい。なお、この平均反射率は、例えば、株式会社マツボー製のＩＳＯ白色度計（ＴＢ−１）を用いて測定することができる。

以下、本発明の光学素子を構成する各部材について、詳細に説明する。
まず、図面を参照して、本発明の光学素子を構成する（Ａ）調光層及び（ａ）調光層について説明する。なお、（Ａ）調光層及び（ａ）調光層は構成が同一であるため、（Ａ）及び（ａ）調光層として、以下、総括的に説明する。
（Ａ）及び（ａ）調光層は、内部に外部と通じる空隙構造を有する周期構造体、移動性粒子、及び該移動性粒子を前記周期構造体の空隙構造の内部又は外部に移動させる移動手段を含む構成を有し、必要に応じて、他の構成成分を含んでいてもよい。

図４は、実施形態に係る（Ａ）及び（ａ）調光層を示す概略構成図である。本実施形態に係る（Ａ）及び（ａ）調光層は、図４に示すように、スペーサー２２により所定の間隙をもって対向配置された一対の透明基板１０及び背面基板１２を備え、当該透明基板１０及び背面基板１２の間隙内に、一対の第１電極１４及び第２電極１６と、周期構造体１８及び分散媒２０が配置されている。そして、分散媒２０には、移動性粒子として電荷移動性粒子２０Ａが分散されている。

周期構造体１８は、第１電極１４に接しており、当該第１電極１４と共に背面基板１２表面に配設されている。
一方、分散媒２０は透明基板１０と背面基板１２との間隙に封入され、周期構造体１８と接触すると共に、透明基板１０表面に配設された第２電極１６とも接触する。

周期構造体１８について具体的に説明する。周期構造体１８は、光の波長程度の大きさで屈折率の異なる２つ以上の領域がサブマイクロスケール程度で周期的に並べられた周期構造を持つものであり、ある条件下において、当該周期構造によって可視光が干渉され、周期構造体特有の「構造色」を呈するものが利用できる。
なお、周期構造体１８はその構造体に由来する構造色が無色、即ち、その構造体が可視域に吸収を有さず、周期構造体１８を構成する素材の色（以下、単に「素材色」と称する場合がある。）を呈する場合、後述する移動性粒子の移動、複合によって平均屈折率が変化することで、構造体が可視域に吸収を有するようになり、所定の構造色を呈するようにしてもよい。
なお、光学素子用に最適化された周期構造体１８は、フォトニック結晶構造体とも呼ばれている。

周期構造体１８を構成する素材は、有色であってもよし、無色であってもよい。つまり。周期構造体１８を構成する素材は、４００ｎｍ〜８００ｎｍの可視波長の範囲に特定の吸収ピークを有するもの（有色）であってもよいし、同可視波長の範囲に吸収を示さない、つまり、透明なもの（無色）であってもよい。
なお、周期構造体１８の構造色が無色の場合、又は、後述する移動性粒子によって平均屈折率が変化し、構造色が無色となった場合に、周期構造体１８における素材色を表示することができる。
例えば、周期構造体１８における素材色が黒色（有色）であると、構造色が無色になった場合、（Ａ）及び（ａ）調光層が黒色を表示できるようになる。
また、周期構造体１８の素材色が透明（無色）であると、構造色が無色になった場合、（Ａ）及び（ａ）調光層が光を透過させることができるようになる。

周期構造体１８は、電荷移動性粒子（移動性粒子）２０Ａが入り込めるように、その内部に外部と通じる空隙構造を有する必要があり、このような空隙構造としては、例えば、多孔質構造体が挙げられる。

周期構造体１８として具体的には、コロイド結晶構造体、ミクロドメイン構造体、ラメラ構造体、棒状体を周期的に規則正しく積み上げた、所謂ウッドパイル構造体などのポジ型構造体、これらポジ型構造体を鋳型として用いたネガ型構造体が挙げられる。
ポジ型構造体の場合、単位構造体（例えば、粒子等）が規則的に配列させ、該単位構造体間の間隙を用いて空隙構造（多孔質構造）を形成する。
一方、ネガ型構造体は、ポジ型構造体の単位構造体（例えば、粒子等）間の間隙に被鋳型物質を充填し、その後、当該単位構造体を除去することで、空隙構造（多孔質構造）を形成する。
これらの構造体の空隙構造に電荷移動性粒子（移動性粒子）２０Ａが入り込んだり、出たりすることで、その構造体に由来する構造色を変化させることができる。

周期構造体１８は、絶縁性であっても、導電性であってもよいが、例えば、電極を兼ねる場合には少なくとも表面が導電性を有する必要がある。
なお、導電性を有する周期構造体１８を得るには、ポジ型構造体の場合は、単位構造体（例えば、粒子等）の表面を導電性物質で被覆する方法が用いられ、一方、ネガ型構造体（所謂、中空構造体）の場合は、単位構造体（例えば、粒子等）の間隙に導電性物質を充填し、当該単位構造体を除去する方法が適用される。

ここで、電荷移動性粒子（移動性粒子）２０Ａが周期構造体１８の空隙構造の内部又は外部に移動するためには、移動性粒子２０Ａ（移動性粒子）は空隙構造に容易に出入り可能である必要がある。このため、空隙構造（これが外部と通じる通路も含む）は所定の大きさ以上である必要がある。
また、周期構造体１８の構造色を呈示するためには、周期構造体１８による反射光の波長が可視光の範囲内であることが必須である。

このため、空隙構造を構成する孔の長径（孔が球状である場合にはその直径であり、ウッドパイル構造体の場合は隣接する上下の棒状体間の距離を示す。）は、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内であることが望ましい。空隙構造を構成する孔の長径が、１０ｎｍ未満又は１０００ｎｍより大きくなると、周期構造体１８による反射光の波長が可視光範囲から大きく外れるため、移動性粒子の作用によって得られる色変化に制限が生じることがある。また、空隙構造を構成する孔間或いは外部との間には通路（穴）が存在する必要があり、その通路（穴）の径はその長径で１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが望ましい。この通路（穴）が１ｎｍ以下であると粒子の移動を抑制してしまい、また、１０００ｎｍよりも大きいと多孔質構造体の強度が低下する恐れが生じることがある。

ここで、空隙構造を構成する孔、空隙構造を構成する孔間或いは外部との間に存在する通路（穴）の大きさは、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ、ＶＥ−９８００、キーエンス）で測定した。

周期構造体の１種であるコロイド結晶構造体は、コロイド粒子同士の斥力を利用して充填した非最密充填型構造体、コロイド粒子を密に充填した最密充填型構造体である。コロイド粒子としては、例えば、体積平均粒子径１０ｎｍ〜１０００ｎｍの粒子であり、シリカ粒子、ポリマー粒子（ポリスチレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリ（メタ）アクリル酸メチル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエーテルスルフォン、ナイロン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなど）、その他、酸化チタンなどの無機物粒子）等が挙げられる。

このようなコロイド粒子は、例えば、乳化重合、懸濁重合、二段階鋳型重合、化学的気相反応法、電気炉加熱法、熱プラズマ法、レーザ加熱法、ガス中蒸発法、共沈法、均一沈殿法、化合物沈殿法、金属アルコキシド法、水熱合成法、ゾルゲル法、噴霧法、冷凍凍結法、硝酸塩分解法で作製することができる。
また、コロイド結晶構造体は、コロイド粒子分散液を用いて基板上にコロイド粒子を重力沈降法や塗布乾燥法によって自己組織的に堆積させる方法、或いは電場や磁場の作用によって基板上に堆積させる方法、更には、コロイド粒子の分散液に基板を浸漬、引き上げて、基板上に形成させる方法によって作製することができる。

コロイド結晶構造体は厚さが１００ｎｍ〜５ｍｍ、好ましくは５００ｎｍ〜１ｍｍであることがよい。

また、周期構造体の１種であるミクロドメイン構造体は、例えば、異種高分子を化学結合で繋げたブロック共重合体を利用し、当該異種高分子間の反発により、数ナノメートル〜サブマイクロメートルの周期構造を持つものである。
ブロック共重合体としては、例えば、ポリ（スチレン−ｃｏ−イソプレン）ブロック共重合体、ポリ（スチレン−ｃｏ−ブタジエン）ブロック共重合体ポリ（スチレン−ｃｏ−ビニルピリジン）ブロック共重合体、ポリ（スチレン−ｃｏ−エチレンプロピレン）ブロック共重合体などがあり、繰り返し単位が複数になってもかまわない。

このようなミクロドメイン構造体は、例えば、流動温度以上に上昇させたのちに冷却して固化させたり、溶媒に溶解させた後に溶媒を蒸散させて固化させることで作製することができる。

ミクロドメイン構造体は、それぞれのドメインの屈折率差が０．１〜１０であって、ドメインの特長距離が１０ｎｍ〜１０００ｎｍであることがよい。

また、周期構造体の１種であるラメラ構造体は、液晶構造の一つであり、分子膜が層状にスタックし、分子膜間相互の斥力により安定化されているものである。分子膜を構成する材料としては、界面活性剤等がある。

このようなラメラ構造体は、例えば、界面活性剤を用いた多層二分子膜によるラメラ層間を反応場としてアルコキシシランのゾル−ゲル合成より作製することができる。更にこの手法は界面活性剤が形成するヘキサゴナル相、逆ヘキサゴナル相を反応場に用いても周期構造体を得ることができる。

ラメラ構造体は、それぞれの層の屈折率差が０．１〜１０であって、層間距離が１０ｎｍ〜１０００ｎｍであることがよい。

また、蒸着法、スパッタ法、塗布法、引き上げ法など薄膜作製法により異なる屈折率を有する素材を積層することでも周期構造体を得ることができる。

また、周期構造体１８がネガ型構造体である場合、そのネガ型構造体を作製するための被鋳型物質としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂、ポリエステル、ポリイミド、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ポリスチレン及びその誘導体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、セルロース誘導体、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアセタール系樹脂などが挙げられる。
また、導電性の周期構造体１８を得るための導電性物質としては、炭素材料、金属（銅、アルミニウム、銀、金、ニッケル、プラチナなど等）、金属酸化物（酸化スズ、酸化スズ−酸化インジウム（ＩＴＯ）等）、導電性高分子（ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類、ポリフェニレンビニレン類、ポリアセン類、ポリアセチレン類等）、などが挙げられる。これらの中でも、炭素材料を用いた場合は、その素材色が本来黒色であるため得られた構造色のコントラストが上がる点でよい。

また、周期構造体１８としてのネガ型構造体（中空構造体）を構成する被鋳型物質（導電性物質を含む）として高分子を適用すると、光学素子にフレキシブル性（可とう性、屈曲性）を付与できる。

周期構造体１８のうちポジ型構造体に導電性を付与する場合には、上記コロイド結晶構造体、ミクロドメイン構造体、ラメラ構造体などの表面に、例えば、めっき、電解重合などにより導電性物質を被覆して作製することができる。なお、導電性物質前駆体を被覆した後、焼成などの処理を施し、導電性物質としてもよい。

一方、周期構造体１８のうちネガ型構造体（中空構造体）は、上記コロイド結晶構造体、ミクロドメイン構造体、ラメラ構造体などの間隙に、例えば、めっき、電解重合などにより被鋳型物質（導電性物質を含む）を充填し、その後、当該構造体を除去することで作製することができる。なお、被鋳型物質（導電性物質を含む）前駆体を被覆・充填した後、焼成などの処理を施し、被鋳型物質（導電性物質を含む）としてもよい。

具体的には、例えば、図５に示すように、例えば、シリカ粒子からなるコロイド結晶構造体３０を作製し（図５（Ａ））、その後、コロイド結晶構造体３０の表面及び間隙（粒子間隙）に、フルフリルアルコール樹脂などの導電性物資前駆体を被覆・充填し、焼成することで、結果、導電性物資３２として難黒鉛化炭素を充填する（図５（Ｂ））。そして、コロイド結晶構造体３０を、フッ酸などによりエッチングして除去すると、コロイド結晶構造体３０と同じ形状の空隙３４が形成される（図５（Ｃ））。このようにして、導電性物質３２からなるネガ型の周期構造体１８を作製することができる。

また、周期構造体１８は、上記ネガ型構造体（中空構造体）を粉砕した紛体群も適用することができる。ネガ型構造体を粉砕することで、周期構造自体が持つ可視光の干渉がランダム化され、結果、周期構造に由来する構造色の視野角依存性が改善される。ネガ型構造体の粉砕程度は、周期構造に由来する構造色が消えない程度、即ち、周期構造が壊れない程度、且つ粉体間で所定の間隙（多孔質体構造）を持つような程度で行われる。具体的（粉体の大きさの程度を表す特性値）には、例えば、数平均粒径が１００ｎｍ〜５ｍｍ程度となるように粉砕する。

ここで、周期構造体１８を細分したり、周期構造体１８の厚さを薄くしたりすることで視野角依存性を改善することができる。
また、周期構造体１８の細分は、例えば、一辺１０μｍ〜５ｍｍ角四方の１画素ごとで行うことができる。
更に、周期構造体１８の厚さは５００ｎｍ〜５ｍｍとすることがよい。

次に、移動性粒子としての電荷移動性粒子２０Ａについて説明する。電荷移動性粒子２０Ａは、電界（電圧）の作用により移動可能な粒子である。そして、電荷移動性粒子２０Ａ（移動性粒子も含む）は、周期構造体１８の空隙構造に入り込むことで平均屈折率を変化させ、構造色を変化させることができるものである。

電荷移動性粒子２０Ａ（移動性粒子も含む）は、分散媒に分散状態では光散乱することなく（言いかえれば、移動性粒子が分散した状態では分散媒が着色せず光透過性を有する大きさ）、周期構造体１８の空隙構造へ入り込める大きさであり、具体的には、その体積平均粒子径が１ｎｍ〜１μｍであることが好ましく、より好ましくは５ｎｍ〜５００ｎｍであり、更に好ましくは１０ｎｍ〜１００ｎｍである。なお、図中ではわかり易いように、電荷移動性粒子２０Ａ（移動性粒子）を表現している

ここで、体積平均粒子径の測定方法としては、粒子群にレーザ光を照射し、そこから発せられる回折、散乱光の強度分布パターンから平均粒径を測定する、レーザ回折散乱法を採用する。なお、測定は動的光散乱式粒径分布測定装置（ＬＢ−５５０、（株）堀場製作所）を用い、２５℃で測定を行った。また、金属ナノ粒子の場合は透過型電子顕微鏡（ＨＤ−２３００、（株）日立ハイテクノロジーズ）により測定した。

電荷移動性粒子２０Ａ（移動性粒子も含む）は、表面或いは内部に電荷を有しているものが好ましく、金属粒子（金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、プラチナ、亜鉛、シリコン、ゲルマニウム等）、無機物粒子（シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、チタン酸鉛、硫化亜鉛、鉛白、鉛丹、黄鉛、酸化ジルコニウム、酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化銅、チタン酸ストロンチウム、硫化ストロンチウム、ジルコン等）、ポリマー粒子（ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等）、天然粒子（たんぱく質等）があり、好ましい特性を得るために表面に帯電性官能基を修飾してもかまわない。また、界面活性剤を添加し電荷移動性粒子２０Ａ（移動性粒子も含む）表面への界面活性剤の吸着によるものでもかまわない。このとき電荷移動性粒子２０Ａ（移動性粒子も含む）表面に修飾させる官能基としてはアミノ基、アンモニウム基、ハロゲン基、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、アミド基、チオール基などが挙げられる。また、上記の素材の組み合わせでコア−シェル構造を形成させてもかまわない。

電荷移動性粒子２０Ａ（移動性粒子も含む）の濃度（質量比）は、周期構造体１８の空隙構造の体積によって変わるが、分散媒２０に対して０．０１質量％〜７０質量％が好ましく、より好ましくは０．０５質量％〜５０質量％であり、より好ましくは、０．１質量％〜２０質量％である。電荷移動性粒子２０Ａ（移動性粒子も含む）の濃度が小さすぎると、周期構造体１８の構造色変化に寄与しにくくなることがあり、多すぎると周期構造体１８の空隙構造に入り込めなくなる粒子が出てくる。

電荷移動性粒子２０Ａとして、具体的には、金属系ナノ粒子が好適に挙げられる。金属系ナノ粒子としては、金、銀、酸化チタン、シリカ、及び酸化亜鉛から選択される少なくとも１種の粒子であることが好ましい。
上記のような金属系ナノ粒子の中でも、屈折率が非常に高く、（Ａ）及び（ａ）調光層の色を変化させ易い観点から、酸化チタン、酸化亜鉛が好ましい。
また、金属系ナノ粒子の中でも、屈折率が非常に低く、安定性に優れるという点から、金、銀が好ましい。

なお、本実施形態では、移動性粒子として電荷移動性粒子２０Ａを用いた形態を説明しているが、移動性粒子としては、その他、磁気移動性粒子が挙げられる。
磁気移動性粒子は、磁気の作用（磁気泳動法）により移動する粒子であり、マグネタイト、マグヘマイト、フェライト等の酸化鉄、及び他の金属酸化物を含む酸化鉄；Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのような金属或いはこれらの金属とＡｌ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｓｂ、Ｂｅ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｓｅ、Ｔｉ、Ｗ、Ｖのような金属との合金；及びこれらの混合物等が挙げられる。具体的には、四三酸化鉄（Ｆｅ_３Ｏ_４）、三二酸化鉄（γ−Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化鉄亜鉛（ＺｎＦｅ_２Ｏ_４）、酸化鉄イットリウム（Ｙ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２）、酸化鉄カドミニウム（ＣｄＦｅ_２Ｏ_４）、酸化鉄ガドリニウム（Ｇｄ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２）、酸化鉄銅（ＣｕＦｅ_２Ｏ_４）、酸化鉄鉛（ＰｂＦｅ_１２Ｏ_１９）、酸化鉄ニッケル（ＮｉＦｅ_２Ｏ_４）、酸化鉄ネオジム（ＮｄＦｅ_２Ｏ_３）、酸化鉄バリウム（ＢａＦｅ_１２Ｏ_１９）、酸化鉄マグネシウム（ＭｇＦｅ_２Ｏ_４）、酸化鉄マンガン（ＭｎＦｅ_２Ｏ_４）、酸化鉄ランタン（ＬａＦｅＯ_３）、鉄粉（Ｆｅ）、コバルト粉（Ｃｏ）、ニッケル粉（Ｎｉ）等が挙げられる。本発明では磁性材料として、少なくとも磁性鉄を含有し、他に必要に応じて上述した磁性材料を一種又は二種以上任意に選択して使用することが可能である。

磁気移動性粒子は、分散性等の好ましい特性を得るために表面に官能基を修飾してもかまわない。また、界面活性剤を添加し表面への界面活性剤の吸着によるものでもかまわない。なお、この時、表面に修飾させる官能基としては、アミノ基、アンモニウム基、ハロゲン基、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、アミド基、チオール基などが挙げられる。また、他の素材でコア−シェル構造を形成させてもかまわない。

また、移動性粒子として磁気移動性粒子を適用する場合、移動手段としては磁気発生手段（例えば、電磁石、フェライト磁石、ネオジウム磁石、サマコバ磁石、アルニコ磁石、ラバー磁石、キャップ磁石等）が適用される。

次に、分散媒２０について説明する。分散媒２０は、電荷移動性粒子２０Ａ（移動性粒子）を分散させるための媒体である。分散媒２０としては、水、有機溶媒（例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのアルコール類；アセトンやメチルエチルケトンなどのケトン類；エーテル類；エステル類；等の他、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホオキシド、アセトニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、テトラヒドロフラン、ピロリドン誘導体、）、油類（例えば、脂肪族、は芳香族系有機溶媒、シリコーンオイル）、イオン液体（例えば、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムブロマイド、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムクロライド、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムラクテート、ヘキサフルオロリン酸−１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムブロマイドテトラフルオロボレート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムブロマイド、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムクロライド、ヘキサフルオロリン酸−１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、−１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、−１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムラクテート、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムブロマイド、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムクロライド、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムラクテート、ヘキサフルオロリン酸−１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウム、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムブロマイドテトラフルオロボレート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、１−オクチル−３−メチルイミダゾリウムブロマイド、１−オクチル−３−メチルイミダゾリウムクロライド、１−オクチル−３−メチルイミダゾリウムラクテート、ヘキサフルオロリン酸−１−オクチル−３−メチルイミダゾリウム、１−オクチル−３−メチルイミダゾリウムブロマイドテトラフルオロボレート、１−オクチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、１−デシル−３−メチルイミダゾリウムブロマイド、１−デシル−３−メチルイミダゾリウムクロライド、１−デシル−３−メチルイミダゾリウムラクテート、ヘキサフルオロリン酸−１−デシル−３−メチルイミダゾリウム、１−デシル−３−メチルイミダゾリウムブロマイドテトラフルオロボレート、１−デシル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、１−ドデシル−３−メチルイミダゾリウムブロマイド、１−ドデシル−３−メチルイミダゾリウムクロライド、１−ドデシル−３−メチルイミダゾリウムラクテート、ヘキサフルオロリン酸−１−ドデシル−３−メチルイミダゾリウム、１−ドデシル−３−メチルイミダゾリウムブロマイドテトラフルオロボレート、１−ドデシル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムブロマイド、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムクロライド、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムラクテート、ヘキサフルオロリン酸−１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムブロマイドテトラフルオロボレート、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムブロマイド、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムクロライド、ヘキサフルオロリン酸−１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、−１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、−１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムラクテート、１−ヘキシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムブロマイド、１−ヘキシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムクロライド、１−ヘキシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムラクテート、ヘキサフルオロリン酸−１−ヘキシル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１−ヘキシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムブロマイドテトラフルオロボレート、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、１−オクチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムブロマイド、１−オクチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムクロライド、１−オクチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムラクテート、ヘキサフルオロリン酸−１−オクチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１−オクチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムブロマイドテトラフルオロボレート、１−オクチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、１−デシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムブロマイド、１−デシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムクロライド、１−デシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムラクテート、ヘキサフルオロリン酸−１−デシル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１−デシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムブロマイドテトラフルオロボレート、１−デシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、１−ドデシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムブロマイド、１−ドデシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムクロライド、１−ドデシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムラクテート、ヘキサフルオロリン酸−１−ドデシル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１−ドデシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムブロマイドテトラフルオロボレート、１−ドデシル−２，３−ジメチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、１−エチルピリジニウムブロマイド、１−エチルピリジニウムクロライド、１−エチルピリジニウムラクテート、ヘキサフルオロリン酸−１−エチルピリジニウム、１−エチルピリジニウムテトラフルオロボレート、１−エチルピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート、１−ブチルピリジニウムブロマイド、１−ブチルピリジニウムクロライド、１−ブチルピリジニウムラクテート、ヘキサフルオロリン酸−１−ブチルピリジニウム、１−ブチルピリジニウムテトラフルオロボレート、１−ブチルピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート、１−ヘキシルピリジニウムブロマイド、１−ヘキシルピリジニウムクロライド、１−ヘキシルピリジニウムラクテート、ヘキサフルオロリン酸−１−ヘキシルピリジニウム、１−ヘキシルピリジニウムテトラフルオロボレート、１−ヘキシルピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート）が挙げられる。
特に、分散媒２０の溶媒としてイオン液体を適用することがよい。イオン液体は他の溶媒に比べ特に揮発性が低いので、素子の長期安定化が図れる。

次に、電極について説明する。移動手段（電界付与手段）としての第１電極１４及び第２電極１６の構成材料としては、炭素材料、金属（銅、アルミニウム、銀、金、ニッケル、プラチナなど等）、金属酸化物（酸化スズ、酸化スズ−酸化インジウム（ＩＴＯ）等）、導電性高分子（ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類、ポリフェニレンビニレン類、ポリアセン類、ポリアセチレン類等）、導電性高分子と前述の金属や金属酸化物の粒子との複合材料からなる電極などが好ましく用いられる。

なお、移動手段（電界付与手段）としては、電極に限られず、導電性材料で構成されていればよく、例えば、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、銀、カドニウム、インジウムなどの金属、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリメチルチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフェニレンビニレンなどの導電性高分子、高分子マトリックスに金属粒子或いは炭素粒子などを混練して導電性を持たせた樹脂、炭素材料などが挙げられる。

透明基板１０及び背面基板１２の構成材料としては、ポリエステル、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリ（メタ）アクリル酸メチル等のアクリル樹脂、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエーテルスルフォン、ナイロン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のフイルムや板状基板、ガラス基板、金属、金属フイルム、セラミックス等が使用可能である。特に、透明基板１０及び背面基板１２として屈曲性のあるフイルム基板を用いた場合はフレキシブル性（可とう性、屈曲性）を有する素子となる。

また、背面基板１２は、有色であってもよし、有色体を有していてもよい（例えば、着色フィルムを基板面に貼り付ける）。例えば、周期構造体１８の素材色が透明（無色）であると、構造色が可視領域外れたときには周期構造体１８が光を透過させるため、背面基板１２の色又は有色体の色を表示することができる。これにより、例えば、背面基板１２を黒色、又は有色体を黒色とすると、周期構造体１８の構造色の変化のみでは表現しにくい、黒色を表示することができるようになる。なお、本実施形態の場合、有色体は電極１４を兼ねることもできる。

スペーサー２２としては、例えば、樹脂、金属酸化物、ガラスなどで構成することができる。また、スペーサー２２は、特に制限はないが、基板間の間隙が、電気絶縁性液体と、周期構造体１８及び分散媒２０の配置領域が確保するために十分に均一な間隙が確保されるように配置する。

スペーサー２２の形状は安定して間隙を維持できるものであれば特に限定されないが、例えば、球、立方体、柱状のものなどの独立した形状のものが好ましく用いられる。

なお、各構成要素は、電界を付与する電圧においても、分解しない材料や不活性な材料で構成することがよい。

このような構成の本実施形態に係る（Ａ）及び（ａ）調光層では、電界付与手段としての一対の第１電極１４及び第２電極１６に電圧を印加することで、周期構造体１８へ電界を付与する。この電界により、周期構造体１８の空隙構造１８Ａに電荷移動性粒子２０Ａが入り込む（図６（ａ）参照）。そして、この入り込んだ電荷移動性粒子２０Ａにより平均屈折率が変化し、周期構造体１８に由来する構造色から色が変化する。

一方、上記電圧とは逆の電圧を一対の第１電極１４及び第２電極１６に印加すると、上記電界とは逆の電界が周期構造体１８に付与される。この逆の電界により、周期構造体１８の空隙構造１８Ａから電荷移動性粒子２０Ａが出て行く（図６（ｂ）参照）。周期構造体１８の空隙構造１８Ａから電荷移動性粒子２０Ａが無くなることで、平均屈折率が変化し、周期構造体に由来する構造色へ色が変化する。

このように、電荷移動性粒子２０Ａにより平均屈折率を変化させることで、色を変化させることができるが、この電荷移動性粒子２０Ａの存在率によっても平均屈折率変化量が異なるため、当該存在率によって調色することができる。この存在率の調整は、付与する電界強度（印加電圧、電流量）や時間により適宜行うことができる。

なお、電荷移動性粒子２０Ａ（移動性粒子）の存在率とは、周期構造体１８の空隙構造の単位体積当りに、当該空隙構造に電荷移動性粒子２０Ａが存在する割合（空隙構造単位体積当りに存在する粒子体積）である。

また、電荷移動性粒子２０Ａ（移動性粒子）を周期構造体１８の空隙構造の内部で偏在さるように入り込ませることで、多色表示を行うこともできる。例えば、図７に示すように、層状の周期構造体１８の下部（背面基板側の部分）の空隙構造にのみ電荷移動性粒子２０Ａ（移動性粒子）を入り込ませるようにして、周期構造体１８の厚み方向で偏在させることで、電荷移動性粒子２０Ａが入り込んだ領域Ａのみ構造色を変化させ、電荷移動性粒子２０Ａが入り込まない領域Ｂは周期構造体１８に由来する構造色を呈するようにして、当該領域Ａでの変化した構造色と当該領域Ｂでの周期構造体１８に由来する構造色との混色が表示され、表示色の幅が広がる。このように、層状の周期構造体１８の下部（背面基板側の部分）の空隙構造にのみ電荷移動性粒子２０Ａ（移動性粒子）を入り込ませるようにするには、例えば、周期構造体１８の厚みを大きくしたり、周期構造体１８の空隙構造の総体積よりも、分散媒２０に分散させる電荷移動性粒子２０Ａの総量を少なくする（例えば、約半分）ことで実施することができる。

ここで、周期構造体１８が構造色を呈するメカニズム、及び周期構造体の空隙構造に電荷移動性粒子２０Ａ（移動性粒子）が入り込むことによる調色のメカニズムを、コロイド結晶構造体を例にして説明する。

まず、図８に示すように、コロイド結晶構造体による可視光の干渉のメカニズムはＸ線回折による結晶構造解析に用いられるブラッグの法則（下記式（１））を適用することができる。

式（１）中、ｍは定数、λは光の波長、ｌは格子定数、θは入射角である。ここではしかしＸ線回折による手法コロイド結晶構造体の干渉は波長と対象物のスケールの比率が大きく異なるためそのままは用いることはできない。つまり、コロイド結晶構造体は可視光の波長と同程度であるので屈折率の影響を考慮しなければならない。

そこで、図９に示すように、αの角度で進入した光の波長（λ_ａｉｒ）とコロイド結晶構造体によりθの角度に屈折した光の波長（λ_ｃｒｙ）との関係は、ｎ_ａｉｒ、ｎ_ｃｒｙをそれぞれ空気及びコロイド結晶構造体の屈折率としたとき、下記式（２）で表される（スネルの法則）。

更に、図１０に示すように、コロイド結晶構造体はエネルギー的に最も安定な面心立方結晶の（１１１）面を表層にしていることから（図１０中ＡＣＦ面、ｈｆｄａ面）、コロイド粒子の粒径（体積平均粒径）をＤで表すと格子定数は下記式（２’）となり、式（１）、式（２）をまとめることで、下記式（３）を得る。

ここで、式（３）ｎ_ａｉｒ、ｎ_ｃｒｙはそれぞれ空気、コロイド粒子の屈折率、φ_ａｉｒ、φ_{ｃｏｌｌｏｉｄ}はそれぞれ空気、コロイド粒子の体積分率である。このλが可視光領域（４００ｎｍ〜８００ｎｍ）に収まったとき構造色として認識できることになる。

このようなコロイド結晶構造体にナノオーダーの構造を制御し、光の波長程度の周期構造を創り込むことで構造色を操ることができる。そして、最密充填型コロイド結晶構造体から得られる反射波長は式（３）に移動性粒子の屈折率を加え、下記式（４）で表される。

式（４）中、ｎ_{ｓｏｌｕｔｉｏｎ}、ｎ_ＰＣ、ｎ_{ｐａｒｔｉｃｌｅ}はそれぞれ分散媒、コロイド結晶構造体及び移動性粒子の屈折率、φ_{ｐａｒｔｉｃｌｅ}は移動性粒子の体積分率である。また、φ_ｃｒｙ＝φ_{ｃｏｌｌｏｉｄ}である。ここで、コロイド結晶構造体の視野角を無視した場合（例えば、上記手法で視野角依存性を改善すると視野角を無視することができる）、式（４）は下記式（５）と書き直すことができる。

つまり、式（５）から、移動性粒子によりコロイド結晶構造体の構造色が変化することが示される。また、移動性粒子の量（存在率）によって調色されることも示される。

このように、本実施形態に係る（Ａ）及び（ａ）調光層は、多色表示が可能となると共に、メモリ性を有する表示が可能となる。また、多色表示の際、（Ａ）及び（ａ）調光層を構成する成分の大きさの変化は伴わないので、１画素ごとの表示が簡易に行える。また、カラーフィルターのような第３手段を必要とすることもない。

なお、本実施形態に係る（Ａ）及び（ａ）調光層では、電界付与手段としての第１電極１４及び第２電極１６を、周期構造体１８及び分散媒２０に接触配置させた形態を説明したが、第１電極１４及び第２電極１６は周期構造体１８に電界を付与できれば、非接触配置してもよく、例えば、図１１に示すように、第１電極１４及び第２電極１６を透明基板１０及び背面基板１２の外面（非対向面）に配置した形態であってもよい。

また、本実施形態に係る（Ａ）及び（ａ）調光層では、電界付与手段としての第１電極１４を別途設けた形態を説明したが、図１２に示すように、第１電極１４を周期構造体１８が兼ねることもできる。これにより、省スペース化が図れる。

次に、本発明における（Ｂ）調光層及び（ｂ）調光層について説明する。
本発明における（Ｂ）調光層は、少なくとも白色及び黒色を表すことを必須とし、好ましくは、更に、白色と黒色との中間色（グレー）を階調可能に表せるものであることが好ましい。
このような（Ｂ）調光層としては、白色度やコントラストに優れることから、トナーディスプレイ、電気泳動ディスプレイ、ゲスト−ホスト型液晶ディスプレイなどの液晶ディスプレイが好ましい。

一方、本発明における（ｂ）調光層は、少なくとも白色及び透明を表すことを必須とし、好ましくは、更に、白色と透明との中間的な白濁状態を階調可能に表せるものであることが好ましい。
このような（ｂ）調光層としては、白色度やコントラストに優れることから、高分子分散液晶ディスプレイなどの液晶ディスプレイや粒子水平移動型トナーディスプレイ、同様に粒子水平移動型のＩｎ−Ｐｌａｎ型電気泳動ディスプレイが好ましい。

本発明において、（Ｂ）調光層や（ｂ）調光層として用いられるものとして、具体的には以下のものが挙げられる。
例えば、白と黒の帯電粒子の移動によるトナーディスプレイ（粉体移動ディスプレイ）が挙げられ、その構成等は、例えば、フラットパネル・ディスプレイ２００６ 応用技術編，ｐ２１４（２００６年）（日経ＢＰ社）等に記載されている。また、白と黒の帯電粒子を液体に分散したもので粒子の移動によって表示を行う電気泳動ディスプレイも用いられ、その構成等は、電子材料、４月号 ｐ３３（２００３年）や、Ｎａｔｕｒｅ，ｐ．２５３，Ｖｏｌ．３９４（１９９８）等に記載されている。
更に、低分子液晶を高分子マトリックスにドロップレット状に分散した高分子分散液晶ディスプレイや、液晶に二色性色素を添加したゲスト−ホスト型液晶ディスプレイなども、好適に用いられる。これらの構成等は、機能材料、第１６巻、ｐ．２２（１９９５）や、応用物理、第６７巻、ｐ．１１５５（１９９８）等に記載されている。
なお、（ｂ）調光層に適用するトナーディスプレイや電気泳動ディスプレイは、黒色の粒子を使用せず、白色粒子のみを使用し、その白色粒子を移動させることにより、白色（白濁）、及び透明の状態を形成することができる。

これらのディスプレイ（調光層）の基本構造は、電極（層）を備えた２枚の基板間に、上記した材料層を形成したものであり、必要に応じて、前述の（Ａ）及び（ａ）調光層と同様の構成部材を持っていてもよい。
このような構成の（Ｂ）調光層は、電極間に印加する電圧を調整、選択することで、白表示及び黒表示を可能とすると共に、白と黒との中間色の表示とその階調も可能となる。
また、このような構成の（ｂ）調光層は、電極間に印加する電圧や波形を適宜に調整、選択することで、白表示及び透明状態の形成を可能とすると共に、白濁状態の形成とその階調も可能となる。

本発明において、（Ｂ）調光層や（ｂ）調光層は、より高いコントラスト比を示すように設計されていることが望ましい。具体的には、白色時の反射率が高く、また、白色時と黒色時或いは透明状態時の各反射率（透過率）の比が大きいものが望ましい。

本発明の第２の光学素子は、その構成部材として（ｃ）黒色層を有する。（ｃ）黒色層は、黒色に着色された基板（黒色基板）であってもよく、黒色に着色された層、又は、黒色に着色された層が基板上に設けられたものであっても構わない。（ｃ）黒色層が、基板上に黒色に着色された層が設けられたものである場合、樹脂に黒色顔料や染料を添加した層形成用材料を基板上に塗布することで形成してもよいし、着色された樹脂フイルムや金属フイルム等を基板上に貼付したものであってもよい。なお、黒色に着色された層は、一般的に、基板上に、１μｍ〜１００μｍの厚みで形成されることが好ましい。
この（ｃ）黒色層は、前述のように、黒表示に用いられ、また、高い各色のコントラストを高めることができる。

その他、本発明の光学素子には、上記した構成要素の他にも、表面保護層、カラーフィルター層、ＵＶ吸収層、反射防止層、配線、電気回路、ＴＦＴ等のスイッチング素子、ＩＣ、ＬＳＩ、電源等の要素を備えていてもかまわない。

本発明の第１の光学素子は、（Ａ）調光層と（Ｂ）調光層とを接着剤によって貼り合わせることで得ることができる。
本発明の第２の光学素子は、（ｂ）調光層、（ａ）調光層、及び（ｃ）黒色層をこの順に貼り合わせることで得ることができる。
ここで用いられる接着剤としては、熱硬化型、放射線硬化型等のものが使用できる。また、表示に影響を与えないために、接着剤は透明性の高いものが好ましく使用される。

また、本実施形態に係る光学素子は、最小単位（１画素単位）の構成について説明したが、例えば、当該１画素単位（光学素子）をマトリクス状に配置した表示装置などの光学装置（本発明の光学装置）に適用される。無論、電極対をマトリクス状に配置してもよい。
また、表示装置などの光学装置の駆動装置及び駆動方法としては、従来公知のものを用いることができる。

以下、本発明を、実施例を挙げて更に具体的に説明する。ただし、これら各実施例は、本発明を制限するものではない。

（実施例１）
以下のようにして、図１（ａ）に示される構成を有する光学素子（本発明の第１の光学素子）を作製した。
まず、体積平均一次粒径が２６０ｎｍの単分散ポリスチレン粒子（商品名：エスタポールＥＳ、メルク）を所定量含むエタノール懸濁液に、平滑なＩＴＯ電極付ガラス基板（３ｃｍ×５ｃｍ、厚み２ｍｍ）を部分マスキング（基板面の露出部分は２ｃｍ×２ｃｍ）したものを浸漬し、ディップコート法を用いて基板上（ＩＴＯ電極上）にポリスチレン粒子が約２０層で規則正しく積層された最密充填型コロイド結晶を２ｃｍ×２ｃｍの面積で形成した。なお、ここでは基板の引き上げ速度を０．５μｍ／ｓとし、最密充填型コロイド結晶を厚さ５μｍで作製した。得られた最密充填型周期構造体は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察により表層を（１，１，１）面とした面心立方格子を形成していることが確認できたが、空気中では無色（透明）であった。
次に、このコロイド結晶構造体を鋳型として、当該構造体の粒子間隙に紫外線硬化型樹脂前駆体（東亞合成製：アロニックスＵＶ）を滴下して含浸させ、その後、紫外線を照射して硬化させた（硬化樹脂の屈折率は約１．５）。硬化後、表面を研磨してポリスチレン粒子を露出させ、その後、有機溶媒（トルエン、和光純薬社製）を用いたエッチング処理によってポリスチレン粒子を溶出させてポリスチレン粒子を鋳型として形成された空隙構造を有する多孔質構造体（周期構造体）を得た。得られた周期構造体（多孔質構造体）は厚みが５μｍであり（空気中では）無色であった。

得られた周期構造体（多孔質構造体）をＳＥＭにより観察したところ、ポリスチレン粒子からなる周期構造体をほぼ反転させた構造の多孔質構造体（本発明の周期構造体に相当）であることが確認された。また、その空隙の径は２５０ｎｍであった。更に、各孔は互いに繋がっており、孔による連続相をもっていることが観察された。また、測定の結果、空隙構造の体積は周期構造体の７５％を占めていた。
一方、分散状態の体積平均一次粒径が３０ｎｍの酸化チタン粒子（酸化チタンの比重：約４、屈折率：約２．７）を、分散媒としてのエタノールに濃度１０質量％に分散したエタノール分散媒を調製した（エタノールの屈折率：１．３６）。分散媒は透明であった。
上記得られた多孔質構造体（周期構造体）を形成した上記ガラス基板の、多孔質構造体による層（２ｃｍ×２ｃｍ）の外周部に沿って高さ１００μｍの樹脂スペーサー層を形成し、別のＩＴＯ電極付ガラス基板と電極面が対向するように重ねあわせ、部分的に設けた開口部から上記酸化チタン粒子のエタノール分散媒を注入した。
以上により、実施例１における（Ａ）調光層を作製した。

作製された（Ａ）調光層１１０は、無色であり、黒色フイルム上に、この光学素子を配置したところ、黒色を呈した。この光学素子の背面に黒色フイルムを配置した状態で、多孔質構造体を形成したガラス基板上の電極を、マイナス電極とし、このガラス基板に対して多孔質構造体及びエタノール分散媒を介して対向して設けられたガラス基板上の電極をプラス電極として、−３Ｖの電圧を印加したところ、時間経過に伴って、多孔質構造体（周期構造体）の構造色は連続的に黒色、青色、緑色、赤色へと順に変化した。また、逆極性の電圧を印加すると、再び順次黒色まで色変化し可逆的であった。

次に、下記のようにして、トナーディスプレイからなる（Ｂ）調光層を作製した。
互いに異なる帯電性をもった白色（負帯電）及び黒色（正帯電）のポリマー微粒子（体積平均粒径２０μｍ）を等量で用い、３００μｍの間隔の２枚のＩＴＯ電極（厚み２ｍｍ）を備えた基板間に８０％の体積充填率で封入した、所謂トナーディスプレイ（面積が２ｃｍ×２ｃｍであるもの）を作製した。

得られた（Ｂ）調光層１２０は、２００Ｖの直流電圧を付与することで、黒及び白を表すことができた。また、白表示の際の反射率は、株式会社マツボー製のＩＳＯ白色度計（ＴＢ−１）を用いて測定したところ、最大６０％であった。また、黒表示の際の反射率は、最低５％であった。
更に、電圧とその印加時間を種々選択することで、最大反射率と最低反射率の間で、４段階の階調表現が可能であった。具体的には、印加時間を一定にして電圧を１５０Ｖから２００Ｖの範囲で増加させることで、（Ｂ）調光層１２０の観察側に対向する面において、白粒子と黒粒子との混合割合が変化し、５％、２０％、４０％、及び６０％のという４段階の異なる反射率を得ることができる。

前述の方法で得られた（Ａ）調光層の背面に、熱硬化式接着剤を用いて、上記トナーディスプレイからなる（Ｂ）調光層を貼り合わせ、本発明の第１の光学素子を作製した。
作製された光学素子の色変化、及び階調表現について以下のように評価を行った。
白表示：（Ｂ）調光層を白色とし、（Ａ）調光層を無色状態とすることで、最大反射率４５％の白表示が得られた。
黒表示：（Ｂ）調光層を黒色とし、（Ａ）調光層を無色状態とすることで、反射率４％の黒表示が得られた。
中間色表示：（Ａ）調光層を無色状態としたまま、前述のように、反射率が４段階で変化する（Ｂ）調光層の階調を利用することで、４段階の明るさ（濃淡）で変化するグレー表示が得られた。
カラー表示：（Ｂ）調光層を黒色とし、（Ａ）調光層を電気的に制御することで、青色、緑色、赤色のカラー色を得ることができた。また、前述のように、反射率が４段階で変化する（Ｂ）調光層の階調を利用し、各カラー色の明るさを４段階に変化させることができた。
以上の評価結果から、この実施の態様の光学素子では、一画素でカラー、白黒、階調を表せることを確認できた。

（実施例２）
以下のようにして、図１（ａ）に示される構成を有する光学素子（本発明の第１の光学素子）を作製した。
まず、電気泳動ディスプレイからなる（Ｂ）調光層を作製した。
酸化チタンからなる平均粒径０．２μｍの白色顔料（白粒子：正帯電）と、平均粒径０．２μｍのカーボンブラック顔料（黒粒子：負帯電）と、を等量で用い、５質量％の濃度でシリコーンオイルに分散した溶液を、１００μｍの間隔の２枚のＩＴＯ電極（厚み２ｍｍ）を備えた基板間に封入した、所謂電気泳動ディスプレイ（面積が２ｃｍ×２ｃｍであるもの）を作製した。

得られた（Ｂ）調光層は、２０Ｖの直流電圧を付与することで、黒及び白を表すことができた。また、白表示の際の反射率は、株式会社マツボー製のＩＳＯ白色度計（ＴＢ−１）を用いて測定したところ、最大５５％であった。また、黒表示の際の反射率は、最低３％であった。
更に、電圧と印加時間を種々選択することで、最大反射率と最低反射率の間で、４段階の階調表現が可能であった。具体的には、印加時間を一定にして電圧を１０Ｖから２０Ｖの範囲で増加させることで、（Ｂ）調光層１２０の観察側に対向する面において、白粒子と黒粒子との混合割合が変化し、３％、２０％、４０％、及び５５％のという４段階の異なる反射率を得ることができる。

実施例１で作製した（Ａ）調光層の背面に、熱硬化式接着剤を用いて、上記電気泳動ディスプレイからなる（Ｂ）調光層を貼り合わせ、本発明の第１の光学素子を作製した。
作製された光学素子の色変化、及び階調表現について以下のように評価を行った。
白表示：（Ｂ）調光層を白色とし、（Ａ）調光層を無色状態とすることで、最大反射率４０％の白表示ができた。
黒表示：（Ｂ）調光層を黒色とし、（Ａ）調光層を無色状態とすることで、反射率２％の黒表示が得られた。
中間色表示：（Ａ）調光層を無色状態としたまま、前述のように、反射率が４段階で変化する（Ｂ）調光層の階調を利用することで、４段階の明るさ（濃淡）で変化するグレー表示が得られた。
カラー表示：（Ｂ）調光層を黒色とし、（Ａ）調光層を電気的に制御することで、青色、緑色、赤色のカラー色を得ることができた。また、前述のように、反射率が４段階で変化する（Ｂ）調光層の階調を利用し、各カラー色の明るさを４段階に変化させることができた。
以上の評価結果から、この実施の態様の光学素子では、一画素でカラー、白黒、階調を表せることを確認できた。

（実施例３）
以下のようにして、図１（ｂ）に示される構成を有する光学素子（本発明の第２の光学素子）を作製した。
まず、液晶ディスプレイからなる（ｂ）調光層を作製した。
ＵＶ硬化樹脂中にネマチック液晶を分散した光散乱・透過型の、所謂高分子分散液晶素子（面積が２ｃｍ×２ｃｍであるもの）を作製した。高分子分散液晶としては、日本化薬製ＵＶ硬化樹脂に液晶（Ｅ−４４、メルク社）を質量比で８０％分散したものを、紫外線硬化法によって作製した。作製した素子は、高分子分散液晶層を２枚のＩＴＯ電極（厚み０．２ｍｍ）を備えた基板間に２０μｍの厚みで形成したものである。

得られた（ｂ）調光層は、５０Ｖの直流電圧を付与することで、白色及び透明を表すことができた。また、（ｂ）調光層の背景に黒色層を配置して測定した、白表示の際の反射率は、株式会社マツボー製のＩＳＯ白色度計（ＴＢ−１）を用いて測定したところ、最大４０％であった。また、透明時の反射率は２％であった。
更に、電圧を種々選択することで、最大反射率と最低反射率の間で、４段階の階調表現が可能であった。具体的には、電圧を３０Ｖから５０Ｖの範囲で増加させることで、高分子分散液晶層の光散乱性が変化し、２％、１５％、３０％、及び４０％のという４段階の異なる反射率を得ることができる。

上記高分子分散液晶素子からなる（ｂ）調光層の背面に、熱硬化式接着剤を用いて、実施例１で作製された（Ａ）調光層を（ａ）調光層として用いて貼り合わせ、更に、（ａ）調光層の背面に、１０μｍの厚さの黒色のＵＶ硬化樹脂層を塗設し、（ｃ）黒色層（黒色基板）を形成することで、本発明の第２の光学素子を作製した。
作製された光学素子の色変化、及び階調表現について以下のように評価を行った。
白表示：（ｂ）調光層を白色とし、（ａ）調光層を無色状態とすることで、最大反射率４０％の白表示が得られた。
黒表示：（ｂ）調光層を透明とし、（ａ）調光層を無色状態とすることで、反射率２％の黒表示が得られた。
中間色表示：（ａ）調光層を無色状態としたまま、前述のように、反射率が４段階で変化する（ｂ）調光層の階調を利用し、４段階の明るさ（濃淡）で変化するグレー表示が得られた。
カラー表示：（ａ）調光層を透明とし、（ａ）調光層を電気的に制御することで、青色、緑色、赤色のカラー色を得ることができた。また、前述のように、反射率が４段階で変化する（ｂ）調光層の階調を利用し、各カラー色の明るさを４段階に変化させることができた。
以上の評価結果から、この実施の態様の光学素子では、一画素でカラー、白黒、階調を表せることを確認できた。

実施形態に係る光学素子を示す概略構成図である。 図１（ａ）に示される光学素子１００ａにおける表示機構について説明する。 図１（ｂ）に示される光学素子１００ｂにおける表示機構について説明する。 実施形態に係る調光層を示す概略構成図である。 実施形態に係る光学素子における周期構造体の製造例を説明する模式的な図である。 実施形態に係る光学素子における周期構造体の空隙構造に移動性粒子を偏在させた例を示す模式図であり、（ａ）が空隙構造に移動性粒子が入り込んだ例であり、（ｂ）が空隙構造から移動性粒子が出て行った例を示す。 実施形態に係る光学素子（周期構造体）に移動性粒子を偏在させた例を示す概略構成図である。 ブラッグの法則を説明するための図である。 スネルの法則を説明するための図である。 面心立法結晶の結晶構造を示す概略図である。 他の実施形態に係る光学素子を示す概略構成図である。 他の実施形態に係る光学素子を示す概略構成図である。

符号の説明

１０ 透明基板
１２ 背面基板
１４ 第１電極（移動手段）
１６ 第２電極（移動手段）
１８ 周期構造体
１８Ａ 空隙構造
２０ 分散媒
２０Ａ 電荷移動性粒子（移動性粒子）
２２ スペーサー
３０ コロイド結晶構造体
３２ 導電性物資
３４ 空隙
１００ａ、１００ｂ 光学素子
１１０ （Ａ）調光層、（ａ）調光層
１２０ （Ｂ）調光層
１３０ （ｂ）調光層
１４０ （ｃ）黒色基板（黒色層）

Claims (9)

1. （Ａ）内部に外部と通じる空隙構造を有し、光の波長程度の大きさで屈折率の異なる２つ以上の領域がサブマイクロスケール程度で周期的に並べられた周期構造を持つ周期構造体、移動性粒子、該移動性粒子を前記周期構造体の空隙構造の内部又は外部に移動させる移動手段、及び一方が有色である又は有色体を有する一対の基板を含む調光層と、
   （Ｂ）少なくとも白色及び黒色を表す調光層と、
   を積層してなることを特徴とする光学素子。
2. （ａ）内部に外部と通じる空隙構造を有し、光の波長程度の大きさで屈折率の異なる２つ以上の領域がサブマイクロスケール程度で周期的に並べられた周期構造を持つ周期構造体、移動性粒子、及び該移動性粒子を前記周期構造体の空隙構造の内部又は外部に移動させる移動手段を含む調光層と、
   （ｂ）少なくとも白色及び透明を表す調光層と、
   （ｃ）黒色層と、
   を積層してなることを特徴とする光学素子。
3. 前記周期構造体を構成する素材が有色であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学素子。
4. 前記周期構造体を構成する素材が無色であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学素子。
5. 前記移動性粒子が酸化チタン及び酸化亜鉛から選択される少なくとも１種の金属系ナノ粒子であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学素子。
6. 前記移動性粒子が金又は銀の金属系ナノ粒子であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学素子。
7. 前記（ａ）の調光層が一対の基板を更に有し、前記一対の基板のうち一方が有色である又は有色体を有することを特徴とする請求項２に記載の光学素子。
8. （Ａ）内部に外部と通じる空隙構造を有し、光の波長程度の大きさで屈折率の異なる２つ以上の領域がサブマイクロスケール程度で周期的に並べられた周期構造を持つ周期構造体、移動性粒子、該移動性粒子を前記周期構造体の空隙構造の内部又は外部に移動させる移動手段、及び一方が有色である又は有色体を有する一対の基板を含む調光層と、（Ｂ）少なくとも白色及び黒色を表す調光層と、を積層してなる光学素子をマトリックス状に配置したことを特徴とする光学装置。
9. （ａ）内部に外部と通じる空隙構造を有し、光の波長程度の大きさで屈折率の異なる２つ以上の領域がサブマイクロスケール程度で周期的に並べられた周期構造を持つ周期構造体、移動性粒子、及び該移動性粒子を前記周期構造体の空隙構造の内部又は外部に移動させる移動手段を含む調光層と、（ｂ）少なくとも白色及び透明を表す調光層と、（ｃ）黒色層と、を積層してなる光学素子をマトリックス状に配置したことを特徴とする光学装置。

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