(57)【要約】【課題】良好な光学特性を有する配光制御デバイスを提供する。【解決手段】配光制御デバイス１は、第１基板１０と、第１基板１０に設けられた第１電極層４０と、第１電極層４０上に設けられた、所定方向に延在する複数の凸部３３を有する凹凸構造層３１と、第１基板１０に対向して設けられた第２基板２０と、第２基板２０に設けられた第２電極層５０と、第１電極層４０と第２電極層５０との間において複数の凸部３３間を充填するように設けられた、第１電極層４０及び第２電極層５０間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層３２と、第１基板１０と第２基板２０との間で屈折率可変層３２を囲むように設けられた、開口６４を有する環状の第１封止部材６０と、開口６４を塞ぐ第２封止部材７０とを備える。開口６４は、複数の凸部３３の少なくとも１つの凸部３３が延びる方向に設けられている。【選択図】図２
2020016860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する第１基板と、
前記第１基板に設けられた、光透過性を有する第１電極層と、
前記第１電極層上に設けられた、所定方向に延在する複数の凸部を有する凹凸構造層と、
前記第１基板に対向して設けられた、光透過性を有する第２基板と、
前記第２基板に設けられた、前記第１電極層と対向し、光透過性を有する第２電極層と、
前記第１電極層と前記第２電極層との間において前記複数の凸部間を充填するように設けられた、前記第１電極層及び前記第２電極層間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層と、
前記第１基板と前記第２基板との間で前記屈折率可変層を囲むように設けられた、開口を有する環状の第１封止部材と、
前記開口を塞ぐ第２封止部材とを備え、
前記開口は、前記複数の凸部の少なくとも１つの凸部が延びる方向に設けられている
配光制御デバイス。
【請求項２】
前記凹凸構造層は、前記複数の凸部が延びる方向に交差する溝を有する
請求項１に記載の配光制御デバイス。
【請求項３】
前記複数の凸部における少なくとも１つの凸部は、前記第１基板に対して傾斜した第１面と、前記第１基板に対する傾斜が前記第１面より急峻な第２面とを有し、
前記第１面は、前記開口側に位置している
請求項１又は２に記載の配光制御デバイス。
【請求項４】
前記屈折率可変層は、
絶縁性液体と、
前記絶縁性液体とは屈折率が異なり、前記絶縁性液体内に分散された帯電する複数のナノ粒子とを有する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の配光制御デバイス。
【請求項５】
前記屈折率可変層は、前記複数の凸部の屈折率と同じ屈折率に変化可能であり、
前記配光制御デバイスは、前記屈折率可変層と前記複数の凸部との屈折率が同じである場合に、透明状態になる
請求項１〜４のいずれか１項に記載の配光制御デバイス。
【請求項６】
前記屈折率可変層は、前記複数の凸部の屈折率とは異なる屈折率に変化可能であり、
前記配光制御デバイスは、鉛直方向に沿って配置された場合に、前記屈折率可変層と前記複数の凸部との屈折率が異なるとき、斜め下方に入射する光を透過させて斜め上方に出射する配光状態になる
請求項１〜５のいずれか１項に記載の配光制御デバイス。
【請求項７】
所定方向に延在する複数の凸部を有する凹凸構造層と光透過性を有する第１電極層とが設けられた、光透過性を有する第１基板と、光透過性を有する第２電極層が設けられた、光透過性を有する第２基板との少なくとも一方に、開口を有する環状の第１封止部材を形成する工程と、
前記第１電極層と前記第２電極層とが向かい合うように前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と、
前記第１電極層及び前記第２電極層間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変材料を前記開口から注入する工程と、
前記開口を第２封止部材で塞ぐ工程とを含み、
前記開口は、前記複数の凸部の少なくとも１つの凸部が延びる方向に設けられている
配光制御デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配光制御デバイス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、屋外から入射する太陽光などの外光の透過状態を変化させることができる配光制御デバイスが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、一対の透明基板と、一対の透明基板の各々に形成された一対の透明電極と、一対の透明電極に挟まれたプリズム層及び液晶層とを有する液晶光学素子が開示されている。当該液晶光学素子は、一対の透明電極に印加される電圧によって液晶層の屈折率を変化させて、プリズムの斜面と液晶層との界面を通過する光の屈折角を変化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１７３５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の液晶光学素子では、基板間に液晶材料が充分に行き渡らず、光学状態を制御できない不良部分が発生する恐れがある。このため、良好な光学特性が得られないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、良好な光学特性を有する配光制御デバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る配光制御デバイスは、光透過性を有する第１基板と、前記第１基板に設けられた、光透過性を有する第１電極層と、前記第１電極層上に設けられた、所定方向に延在する複数の凸部を有する凹凸構造層と、前記第１基板に対向して設けられた、光透過性を有する第２基板と、前記第２基板に設けられた、前記第１電極層と対向し、光透過性を有する第２電極層と、前記第１電極層と前記第２電極層との間において前記複数の凸部間を充填するように設けられた、前記第１電極層及び前記第２電極層間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層と、前記第１基板と前記第２基板との間で前記屈折率可変層を囲むように設けられた、開口を有する環状の第１封止部材と、前記開口を塞ぐ第２封止部材とを備え、前記開口は、前記複数の凸部の少なくとも１つの凸部が延びる方向に設けられている。
【０００８】
また、本発明の一態様に係る配光制御デバイスの製造方法は、所定方向に延在する複数の凸部を有する凹凸構造層と光透過性を有する第１電極層とが設けられた、光透過性を有する第１基板と、光透過性を有する第２電極層が設けられた、光透過性を有する第２基板との少なくとも一方に、開口を有する環状の第１封止部材を形成する工程と、前記第１電極層と前記第２電極層とが向かい合うように前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と、前記第１電極層及び前記第２電極層間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変材料を前記開口から注入する工程と、前記開口を第２封止部材で塞ぐ工程とを含み、前記開口は、前記複数の凸部の少なくとも１つの凸部が延びる方向に設けられている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、良好な光学特性を有する配光制御デバイス及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１に係る配光制御デバイスの、基板に垂直な断面を示す断面図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る配光制御デバイスの、基板に平行な断面を示す断面図である。
【図３】図３は、図１の領域ＩＩＩを拡大して示す拡大断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図２のＩＶ−ＩＶ線における配光制御デバイスの第１封止部材の開口近傍の一例を示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図２のＩＶ−ＩＶ線における配光制御デバイスの第１封止部材の開口近傍の別の一例を示す断面図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係る配光制御デバイスの無印加モード（透明状態）を説明するための断面図である。
【図６】図６は、実施の形態１に係る配光制御デバイスの電圧印加モード（配光状態）を説明するための断面図である。
【図７】図７は、実施の形態１に係る配光制御デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は、実施の形態１に係る配光制御デバイスの屈折率可変材料の注入工程を説明するための、基板に平行な断面を示す断面図である。
【図９】図９は、実施の形態１に係る配光制御デバイスの屈折率可変材料の注入工程を説明するための、基板に垂直な断面を示す断面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態２に係る配光制御デバイスの、基板に平行な断面を示す断面図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２に係る配光制御デバイスの屈折率可変材料の注入工程を説明するための、基板に平行な断面を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では、本発明の実施の形態に係る配光制御デバイスについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、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。
【００１２】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１３】
また、本明細書において、平行又は垂直などの要素間の関係性を示す用語、及び、矩形又は台形などの要素の形状を示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する表現である。
【００１４】
また、本明細書及び図面において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、三次元直交座標系の三軸を示している。各実施の形態では、ｚ軸方向を鉛直方向とし、ｚ軸に垂直な方向（ｘｙ平面に平行な方向）を水平方向としている。なお、ｚ軸の正方向を鉛直上方としている。また、本明細書において、「厚み方向」とは、配光制御デバイスの厚み方向を意味し、第１基板及び第２基板の主面に垂直な方向のことであり、「平面視」とは、第１基板又は第２基板の主面に対して垂直な方向から見たときのことをいう。
【００１５】
（実施の形態１）
［概要］
まず、実施の形態に係る配光制御デバイスの概要について、図１〜図３を用いて説明する。
【００１６】
図１及び図２はそれぞれ、本実施の形態に係る配光制御デバイス１の断面図である。図１は、配光制御デバイス１の第１基板１０に垂直な断面を示しており、具体的には、図２のＩ−Ｉ線で示される断面を示している。図２は、配光制御デバイス１の第１基板１０に水平な断面を示しており、具体的には、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面を示している。図３は、図１の領域ＩＩＩを拡大して示す拡大断面図である。
【００１７】
配光制御デバイス１は、配光制御デバイス１に入射する光の出射方向を制御する。具体的には、配光制御デバイス１は、配光制御デバイス１に入射する光の進行方向を変更して、つまり、配光して出射させることができる配光素子である。
【００１８】
図１に示されるように、配光制御デバイス１は、第１基板１０と、第２基板２０と、配光層３０と、第１電極層４０と、第２電極層５０と、第１封止部材６０とを備える。さらに、図２に示されるように、配光制御デバイス１は、第２封止部材７０を備える。
【００１９】
配光制御デバイス１では、対をなす第１基板１０と第２基板２０との間に、第１電極層４０、配光層３０及び第２電極層５０がこの順で厚み方向に沿って配置された構成を有する。さらに、第１基板１０と第２基板２０との間において、第１封止部材６０及び第２封止部材７０が配光層３０を囲むように設けられている。なお、第１基板１０と第２基板２０との間の距離を保つために、粒子状の複数のスペーサが面内で分散されていてもよく、柱状の構造が形成されていてもよい。
【００２０】
また、第１電極層４０の配光層３０側の面には、第１電極層４０と配光層３０の凹凸構造層３１とを密着させるための密着層が設けられていてもよい。密着層は、例えば、透光性の接着シート、又は、一般にプライマーと称される樹脂材料などである。
【００２１】
配光制御デバイス１は、例えば、建物の窓に設置することで、配光機能付き窓として実現することができる。配光制御デバイス１は、例えば、粘着層を介して既存の窓ガラスなどの透明基材に貼り付けられて使用される。あるいは、配光制御デバイス１は、建物の窓そのものとして利用されてもよい。配光制御デバイス１は、例えば、第１基板１０が屋外側で、第２基板２０が屋内側になり、かつ、図３に示される凸部３３が有する２つの面、すなわち、第１面３５が上側（天井側）に面し、第２面３６が下側（床側）に面するように配置されている。なお、配光制御デバイス１は、第１基板１０が屋内側、第２基板２０が屋外側になるように配置されてもよい。
【００２２】
配光制御デバイス１では、第１電極層４０及び第２電極層５０間に印加される電圧によって、配光層３０の屈折率可変層３２の屈折率が変化する。これにより、凹凸構造層３１と屈折率可変層３２との界面に屈折率の差が生じ、当該界面による光の屈折及び反射（全反射）を利用して光が配光される。例えば、斜め下方に向けて入射する光の少なくとも一部は、凸部３３によって斜め上方に向けて出射される。
【００２３】
第１電極層４０及び第２電極層５０間に印加される電圧の大きさに応じて、配光制御デバイス１は、透明状態及び配光状態が切り替わる。また、配光制御デバイス１は、第１電極層４０及び第２電極層５０間に印加される電圧の大きさに応じて、配光状態における光の配光方向（進行方向）が変化する。
【００２４】
以下、配光制御デバイス１の各構成部材について、図１〜図３を参照して詳細に説明する。
【００２５】
［第１基板及び第２基板］
第１基板１０及び第２基板２０は、透光性を有する基材である。第１基板１０及び第２基板２０としては、例えばガラス基板又は樹脂基板を用いることができる。
【００２６】
ガラス基板の材料としては、ソーダガラス、無アルカリガラス又は高屈折率ガラスなどが挙げられる。樹脂基板の材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル（ＰＭＭＡ）又はエポキシなどの樹脂材料が挙げられる。ガラス基板は、光透過率が高く、かつ、水分の透過性が低いという利点がある。一方、樹脂基板は、破壊時の飛散が少ないという利点がある。
【００２７】
第１基板１０と第２基板２０とは、同じ材料で構成されていてもよく、あるいは、異なる材料で構成されていてもよい。また、第１基板１０及び第２基板２０は、リジッド基板に限るものではなく、可撓性を有するフレキシブル基板でもよい。本実施の形態において、第１基板１０及び第２基板２０は、ＰＥＴ樹脂からなる透明樹脂基板である。
【００２８】
第２基板２０は、第１基板１０に対向する対向基板であり、第１基板１０に対向する位置に配置される。第１基板１０と第２基板２０とは、例えば、１μｍ〜１０００μｍなどの所定距離を空けて平行に配置されている。第１基板１０と第２基板２０とは、互いの端部外周に額縁状に形成された第１封止部材６０によって接着されている。
【００２９】
なお、第１基板１０及び第２基板２０の平面視形状は、例えば、正方形又は長方形などの矩形状であるが、これに限るものではなく、円形又は四角形以外の多角形であってもよく、任意の形状が採用され得る。
【００３０】
［配光層］
図１及び図２に示されるように、配光層３０は、第１電極層４０と第２電極層５０との間に配置される。配光層３０は、透光性を有しており、入射した光を透過させる。また、配光層３０は、入射した光を配光する。つまり、配光層３０は、配光層３０を光が通過する際に、その光の進行方向を変更する。
【００３１】
配光層３０は、凹凸構造層３１と、屈折率可変層３２とを有する。本実施の形態では、凹凸構造層３１と屈折率可変層３２との界面で光が反射されることにより、配光制御デバイス１を透過する光の、上下方向における進行方向が曲げられる。
【００３２】
［凹凸構造層］
凹凸構造層３１は、屈折率可変層３２の表面（界面）を凹凸にするために設けられた微細形状層である。凹凸構造層３１は、第１電極層４０上に設けられている。凹凸構造層３１は、図３に示されるように、複数の凸部３３と、複数の凹部３４とを有する。
【００３３】
具体的には、凹凸構造層３１は、マイクロオーダーサイズの複数の凸部３３が所定の間隔で配置されて構成された凹凸構造体である。複数の凸部３３の間に第１電極層４０が露出した平面部からなる複数の凹部３４が配置されている。すなわち、隣り合う２つの凸部３３の間が１つの凹部３４である。図３に示される例では、複数の凸部３３が所定の間隔で配置された例を示しているが、これに限らない。複数の凸部３３は根元（第１電極層４０側）で第１電極層４０が露出しないよう互いに連結されていてもよい。また、複数の凸部３３の根元には、複数の凸部３３を支持する基台層が設けられていてもよい。当該基台層は、例えば、複数の凸部３３の成型の際に残膜として残った部分である。
【００３４】
複数の凸部３３は、第１基板１０の主面（第１電極層４０が設けられた面）に平行なｚ軸方向に並んで配置された複数の凸部である。すなわち、本実施の形態では、ｚ軸方向は、複数の凸部３３の並び方向である。
【００３５】
本実施の形態では、複数の凸部３３は、その並び方向に直交する方向に延在する長尺の凸状である。具体的には、図２に示されるように、複数の凸部３３は、ｘ軸方向に延びたストライプ状に形成されている。複数の凸部３３の各々は、ｘ軸方向に沿って直線状に延びている。例えば、複数の凸部３３の各々は、第１電極層４０に対して横倒しに配置された三角柱である。なお、複数の凸部３３は、ｘ軸方向に沿って蛇行しながら延びていてもよい。例えば、複数の凸部３３は、平面視において、波線のストライプ状に形成されていてもよい。
【００３６】
図３に示されるように、複数の凸部３３の各々は、根元から先端にかけて先細る形状を有する。具体的には、複数の凸部３３の各々の断面形状は、第１基板１０から第２基板２０に向かう方向に沿って先細りのテーパ形状である。本実施の形態では、凸部３３のｙｚ断面における断面形状は、配光制御デバイス１の厚み方向に沿って先細る三角形であるが、これに限らない。凸部３３の断面形状は、台形でもよく、その他の多角形、又は、カーブを含む多角形などでもよい。本実施の形態では、複数の凸部３３は、高さ（ｙ軸方向における長さ）が互いに等しい。複数の凸部３３の高さは、例えば２μｍ〜１００μｍであるが、これに限らない。
【００３７】
あるいは、複数の凸部３３は、高さが互いに異なる複数の凸部を含んでいてもよい。例えば、複数の凸部３３の並び方向において、隣り合う２つの凸部３３の高さが異なっていてもよい。複数の凸部３３の各々の高さは、例えば複数の設定値の中からランダムに選択された値であってもよい。
【００３８】
なお、三角形又は台形には、頂点が丸みを帯びた三角形又は台形も含まれる。また、三角形又は台形には、各辺が完全に直線ではない場合、例えば、各辺の長さの数％程度の変位で僅かに屈曲している場合、又は、微小な凹凸が含まれる場合も含まれる。
【００３９】
本実施の形態では、図３に示されるように、複数の凸部３３の各々は、第１面３５及び第２面３６を有する。第１面３５及び第２面３６は、ｚ軸方向に交差する面である。第１面３５及び第２面３６の各々は、第１基板１０に対して所定の傾斜角で傾斜した傾斜面である。第１面３５及び第２面３６の間隔、すなわち、凸部３３の幅は、第１基板１０から第２基板２０に向かって漸次小さくなっている。
【００４０】
第１面３５は、例えば、ｚ軸が鉛直方向に一致するように配光制御デバイス１を配置した場合に、凸部３３を構成する複数の側面のうち、鉛直上側の側面である。第１面３５は、入射光を反射させる反射面である。ここでの反射は、全反射であり、第１面３５は、全反射面として機能する。
【００４１】
第２面３６は、例えば、ｚ軸が鉛直方向に一致するように配光制御デバイス１を配置した場合に、凸部３３を構成する複数の側面のうち、鉛直下側の側面である。第２面３６は、入射光を屈折させる屈折面である。
【００４２】
第１面３５の傾斜角及び第２面３６の傾斜角は、例えば６５°以上９０°未満の範囲である。複数の凸部３３の各々の第１面３５の傾斜角は互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。複数の凸部３３の各々の第２面３６の傾斜角は互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。
【００４３】
本実施の形態では、第２面３６の傾斜は、第１面３５の傾斜より急峻である。本実施の形態では、第１面３５は、第１封止部材６０の開口６４側に面している。詳細については、図９を用いて後で説明する。
【００４４】
複数の凸部３３の幅（ｚ軸方向の長さ）は、例えば１μｍ〜２０μｍであり、好ましくは１０μｍ以下であるが、これに限らない。また、隣り合う２つの凸部３３の間隔は、例えば、０μｍ〜１００μｍであるが、これに限らない。
【００４５】
複数の凸部３３は、例えば、紫外線硬化樹脂材料から形成され、モールド成型又はナノインプリントなどによって形成することができる。複数の凸部３３は、例えば、緑色光に対する屈折率が１．５のアクリル樹脂を用いて、断面が台形の凹凸構造をモールド型押しすることにより形成することができる。
【００４６】
［屈折率可変層］
屈折率可変層３２は、複数の凸部３３の間（すなわち、凹部３４）を充填するように設けられている。具体的には、屈折率可変層３２は、第１封止部材６０と、開口６４を封止した第２封止部材７０とで囲まれた配光制御デバイス１内の空間６５に設けられたものであって、第１電極層４０と第２電極層５０との間に形成される隙間を埋めるように配置されている。なお、凸部３３の先端部と第２電極層５０とが離れている場合、屈折率可変層３２は、凹部３４だけでなく、凸部３３の先端部と第２電極層５０との間の隙間を埋めるように配置される。
【００４７】
屈折率可変層３２は、第１電極層４０及び第２電極層５０間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する。具体的には、屈折率可変層３２は、電極層間に電圧が与えられることによって可視光帯域での屈折率が調整可能な屈折率調整層として機能する。例えば、制御部及び電源（図示せず）によって、第１電極層４０と第２電極層５０との間には直流電圧が印加される。
【００４８】
図３に示されるように、屈折率可変層３２は、絶縁性液体３７と、絶縁性液体３７に含まれるナノ粒子３８とを有する。屈折率可変層３２は、無数のナノ粒子３８が絶縁性液体３７に分散されたナノ粒子分散層である。絶縁性液体３７は、凹凸構造層３１と第２電極層５０との間に充填されている。
【００４９】
絶縁性液体３７は、絶縁性を有する透明な液体であり、分散質としてナノ粒子３８が分散される分散媒となる溶媒である。絶縁性液体３７としては、例えば、屈折率（溶媒屈折率）が約１．３〜約１．６の材料を用いることができる。本実施の形態では、屈折率が約１．４の絶縁性液体３７を用いている。
【００５０】
なお、絶縁性液体３７の動粘度は、１００ｍｍ２／ｓ程度であるとよい。また、絶縁性液体３７は、低誘電率（例えば、凹凸構造層３１の誘電率以下）で、非引火性（例えば、引火点が２５０℃以上の高引火点）及び低揮発性を有してもよい。具体的には、絶縁性液体３７は、脂肪族炭化水素、ナフサ、及びその他の石油系溶剤などの炭化水素、低分子量ハロゲン含有ポリマー、又は、これらの混合物などである。一例として、絶縁性液体３７は、フッ化炭化水素などのハロゲン化炭化水素である。なお、絶縁性液体３７としては、シリコーンオイルなどを用いることもできる。
【００５１】
ナノ粒子３８は、絶縁性液体３７に複数分散されている。ナノ粒子３８は、粒径がナノオーダーサイズの微粒子である。具体的には、入射光の波長をλとすると、ナノ粒子３８の粒径は、λ／４以下であるとよい。ナノ粒子３８の粒径をλ／４以下にすることで、ナノ粒子３８による光散乱を少なくして、ナノ粒子３８と絶縁性液体３７との平均的な屈折率を得ることができる。ナノ粒子３８の粒径は、小さい程よく、好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましくは、数ｎｍ〜数十ｎｍである。
【００５２】
ナノ粒子３８は、例えば、高屈折率材料によって構成されている。具体的には、ナノ粒子３８の屈折率は、絶縁性液体３７の屈折率よりも高い。本実施の形態において、ナノ粒子３８の屈折率は、凹凸構造層３１の屈折率よりも高い。
【００５３】
ナノ粒子３８としては、例えば、金属酸化物微粒子を用いることができる。また、ナノ粒子３８は、透過率が高い材料で構成されていてもよい。本実施の形態では、ナノ粒子３８として、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）によって構成された屈折率が２．１の透明なジルコニア粒子を用いている。なお、ナノ粒子３８は、酸化ジルコニウムに限らず、酸化チタン（ＴｉＯ２：屈折率２．５）などによって構成されていてもよい。
【００５４】
また、ナノ粒子３８は、帯電している荷電粒子である。例えば、ナノ粒子３８の表面を修飾することで、ナノ粒子３８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、ナノ粒子３８は、正（プラス）に帯電している。
【００５５】
このように構成された屈折率可変層３２では、帯電したナノ粒子３８が絶縁性液体３７の全体に分散されている。本実施の形態では、一例として、ナノ粒子３８として屈折率が２．１のジルコニア粒子を用いて、溶媒屈折率が約１．４の絶縁性液体３７に分散させたものを屈折率可変層３２としている。
【００５６】
また、屈折率可変層３２の全体の屈折率（平均屈折率）は、ナノ粒子３８が絶縁性液体３７内に均一に分散された状態において、凹凸構造層３１の屈折率と略同一に設定されており、本実施の形態では、約１．５である。なお、屈折率可変層３２の全体の屈折率は、絶縁性液体３７に分散するナノ粒子３８の濃度（量）を調整することによって変えることができる。ナノ粒子３８の量は、例えば、凹凸構造層３１の凹部３４に埋まる程度である。この場合、絶縁性液体３７に対するナノ粒子３８の濃度は、約１０％〜約３０％である。
【００５７】
絶縁性液体３７中に分散するナノ粒子３８は帯電しているので、第１電極層４０及び第２電極層５０間に電圧が印加された場合、ナノ粒子３８は、ナノ粒子３８が帯びた極性とは異なる極性の電極層に引き寄せられるように絶縁性液体３７中を泳動し、絶縁性液体３７内で偏在する。本実施の形態では、ナノ粒子３８は、プラスに帯電しているので、第１電極層４０及び第２電極層５０のうち負極側の電極層に引き寄せられる。
【００５８】
これにより、屈折率可変層３２内のナノ粒子３８の粒子分布が変化して屈折率可変層３２内にナノ粒子３８の濃度分布を持たせることができるので、屈折率可変層３２内の屈折率分布が変化する。つまり、屈折率可変層３２の屈折率が部分的に変化する。このように、屈折率可変層３２は、主に可視光帯域の光に対する屈折率を調整することができる屈折率調整層として機能する。
【００５９】
［第１電極層及び第２電極層］
図１及び図３に示されるように、第１電極層４０及び第２電極層５０は、電気的に対となっている。第１電極層４０と第２電極層５０とは、電気的だけではなく配置的にも対になっており、第１基板１０と第２基板２０との間に、互いに対向するように配置されている。具体的には、第１電極層４０及び第２電極層５０は、配光層３０を挟むように配置されている。
【００６０】
第１電極層４０及び第２電極層５０は、透光性を有し、入射した光を透過する。第１電極層４０及び第２電極層５０は、例えば透明導電層である。透明導電層の材料としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）若しくはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）などの透明金属酸化物、銀ナノワイヤ若しくは導電性粒子などの導電体を含有する樹脂からなる導電体含有樹脂、又は、銀薄膜などの金属薄膜などを用いることができる。なお、第１電極層４０及び第２電極層５０は、これらの単層構造でよく、これらの積層構造（例えば透明金属酸化物と金属薄膜との積層構造）でもよい。本実施の形態では、第１電極層４０及び第２電極層５０はそれぞれ、厚さ１００ｎｍのＩＴＯである。
【００６１】
第１電極層４０は、第１基板１０と凹凸構造層３１との間に配置されている。具体的には、第１電極層４０は、第１基板１０の配光層３０側の面に形成されている。
【００６２】
一方、第２電極層５０は、屈折率可変層３２と第２基板２０との間に配置されている。具体的には、第２電極層５０は、第２基板２０の配光層３０側の面に形成されている。
【００６３】
なお、第１電極層４０及び第２電極層５０は、例えば、外部電源との電気接続が可能となるように構成されている。例えば、外部電源に接続するための電極パッドなどが、第１電極層４０及び第２電極層５０の各々から第１封止部材６０の外側に引き出されて第１基板１０及び第２基板２０に形成されていてもよい。
【００６４】
第１電極層４０及び第２電極層５０はそれぞれ、例えば、蒸着、スパッタリングなどにより、ＩＴＯなどの導電膜を成膜することで形成される。
【００６５】
［第１封止部材及び第２封止部材］
第１封止部材６０は、第１基板１０と第２基板２０との間で屈折率可変層３２を囲むように設けられている。具体的には、図２に示されるように、第１封止部材６０は、第１基板１０及び第２基板２０の外周に沿って環状に設けられている。本実施の形態では、第１基板１０及び第２基板２０の平面視形状が矩形であるので、第１封止部材６０は、矩形環状に設けられている。つまり、第１封止部材６０は、平面視において、第１基板１０の四辺に沿って設けられている。
【００６６】
第１封止部材６０は、第１基板１０と第２基板２０とを周縁部分で接着する。この接着により、第１基板１０と第２基板２０と第１封止部材６０とで囲まれた空間６５が形成される。空間６５には、後述の屈折率可変材料３９が注入され、屈折率可変層３２を形成する。第１封止部材６０は、第１基板１０と第２基板２０との間隔を維持するスペーサとしても機能する。
【００６７】
図４Ａは、本実施の形態に係る第１封止部材６０の一例を示す断面図である。図４Ａは、図２のＩＶ−ＩＶ線における断面を示している。図４Ａに示されるように、第１封止部材６０は、スペーサ６１と、接着材６２及び６３とを有する。
【００６８】
スペーサ６１は、第１基板１０と第２基板２０との間隔を維持する部材である。スペーサ６１は、例えば、ＰＥＴなどの樹脂材料を用いて形成されている。あるいは、スペーサ６１は、金属材料であってもよい。スペーサ６１は、厚み（ｙ軸方向の長さ）が均一で、平面視において矩形環状に設けられている。なお、スペーサ６１は、第１基板１０の四辺の各々に対応した直線状の４つの部材から構成されてもよい。
【００６９】
接着材６２は、スペーサ６１と第１基板１０とを接着する。接着材６３は、スペーサ６１と第２基板２０とを接着する。接着材６２及び６３は、接着性を有する樹脂材料を用いて形成されている。例えば、接着材６２及び６３を形成する樹脂材料として、熱硬化性樹脂が用いられる。接着材６２及び６３はそれぞれ、第１基板１０及び第２基板２０の外周に沿って矩形環状に設けられている。
【００７０】
本実施の形態では、第１封止部材６０は、図２及び図４Ａに示されるように、少なくとも一部に開口６４が設けられている。開口６４は、凹凸構造層３１の凸部３３が延びる方向（ｘ軸方向）の第１封止部材６０の一辺に一カ所に設けられている。具体的には、開口６４は、凸部３３の延びる方向と第１封止部材６０が形成する環との交差部分に設けられている。本実施の形態では、図２に示されるように、開口６４は、第１封止部材６０の一辺に設けられている。例えば、凸部３３の延びる方向と開口６４の開口面とは、直交している。なお、開口６４の開口面は、第１封止部材６０の外周側の側面によって囲まれた部分である。
【００７１】
開口６４は、第１封止部材６０の端部に近い位置に設けられている。具体的には、開口６４は、複数の凸部３３の並び方向であるｚ軸方向において、第１封止部材６０の一辺の中央よりも、第１面３５が面する側に設けられている。例えば、開口６４は、第１封止部材６０の一辺において、端部から一辺の長さの１／４までの範囲に位置していてもよい。
【００７２】
これにより、凹凸構造層３１に含まれる過半数の凸部３３の第１面３５が、開口６４側に面する。あるいは、凹凸構造層３１に含まれる複数の凸部３３のうち、開口６４の正面に位置する１以上の凸部３３、すなわち、その延びる方向に開口６４が設けられた１以上の凸部３３以外の全ての凸部３３の第１面３５が開口６４側に面していてもよい。
【００７３】
開口６４は、屈折率可変層３２を形成する屈折率可変材料を注入する注入口である。開口６４から屈折率可変材料を注入することで、第１基板１０と第２基板２０との間で、かつ、第１封止部材６０で囲まれた領域内を屈折率可変材料で充填する。
【００７４】
開口６４の開口幅（ｚ軸方向に沿った長さ）は、屈折率可変材料を注入可能な幅であれば、特に限定されない。例えば、開口６４の開口幅は、数ｍｍ〜１ｃｍである。なお、図２では、説明の都合上、凸部３３及び凹部３４を拡大して図示しており、実際には、開口６４の開口幅は、１つの凹部３４の幅よりも大きい。なお、開口６４の開口幅は、隣り合う凸部３３間の距離、すなわち、凹部３４の幅と同等であってもよい。
【００７５】
図４Ａに示されるように、開口６４は、スペーサ６１に設けられている。例えば、開口６４は、矩形環状のスペーサ６１を形成した後、一部を切り欠くことで形成される。あるいは、開口６４は、一部が切り欠かれた形状でスペーサ６１を成型することにより、形成されてもよい。
【００７６】
なお、接着材６２及び６３は、図４Ａに示されるように、開口６４と平面視において重なる部分においても設けられている。つまり、接着材６２及び６３は、第１基板１０及び第２基板２０の全周に沿って設けられている。あるいは、接着材６２及び６３は、開口６４と平面視において重なる部分では設けられていなくてもよい。
【００７７】
図２に示されるように、開口６４は、第２封止部材７０によって塞がれている。第２封止部材７０は、例えば、紫外線硬化樹脂材料を用いて形成されている。
【００７８】
第２封止部材７０の線幅は、例えば第１封止部材６０の線幅と同じである。具体的には、第２封止部材７０は、開口６４から外側にはみ出ないように設けられている。あるいは、第２封止部材７０は、開口６４から外側に膨らむように設けられていてもよい。つまり、第２封止部材７０は、第１封止部材６０よりも線幅が太くてもよい。あるいは、第２封止部材７０は、開口６４内に凹んで設けられていてもよい。つまり、第２封止部材７０は、第１封止部材６０よりも線幅が細くてもよい。
【００７９】
また、開口６４には、固形の栓部材が挿入され、当該栓部材を覆うように紫外線硬化樹脂材料が塗布され硬化されてもよい。つまり、第２封止部材７０は、栓部材と硬化した紫外線硬化樹脂とで構成されてもよい。第２封止部材７０の一部は、開口６４から第１封止部材６０の内側に、すなわち、屈折率可変層３２内に突出していてもよい。
【００８０】
なお、配光制御デバイス１は、第１封止部材６０の代わりに、図４Ｂに示される第１封止部材６０ａを備えてもよい。図４Ｂは、本実施の形態に係る第１封止部材の別の一例を示す断面図である。図４Ｂは、図２のＩＶ−ＩＶ線における断面を示している。
【００８１】
第１封止部材６０ａは、ビーズ状のスペーサ６１ａと、接着材６２ａとを有する。複数のスペーサ６１ａが接着材６２ａ内に分散されて混入されている。
【００８２】
複数のスペーサ６１ａは、例えば、互いに同じ大きさの球体である。複数のスペーサ６１ａは、第１基板１０と第２基板２０との間隔を維持する。接着材６２ａは、第１基板１０と第２基板２０とを接着する。接着材６２ａは、例えば、熱硬化性樹脂を用いて形成されている。
【００８３】
複数のスペーサ６１ａが混入した紫外線硬化樹脂材料を、第１基板１０及び第２基板２０の一方の外周に沿って、一部を除いて環状に塗布し硬化させることによって、開口６４を有する第１封止部材６０ａが形成される。このため、容易に所望の形状の第１封止部材６０ａを形成することができる。例えば、第１基板１０及び第２基板２０の平面視形状が円形である場合であっても、容易に円環状の第１封止部材６０ａを形成することができる。
【００８４】
［配光制御デバイスの動作及び光学状態］
続いて、配光制御デバイス１の動作及び光学状態について説明する。
【００８５】
＜無印加モード（透明状態）＞
図５は、本実施の形態に係る配光制御デバイス１の無印加モード（透明状態）を説明するための断面図である。また、図５には、配光制御デバイス１に対して斜めに入射する光Ｌの経路を矢印で示している。光Ｌは、配光制御デバイス１が窓に利用された場合に、屋外から屋内に斜め下方に向けて入射する太陽光に相当する。
【００８６】
本実施の形態では、無印加モードは、複数のナノ粒子３８が絶縁性液体３７内で分散配置された第１動作モードの一例である。図５において、第１電極層４０及び第２電極層５０間には電圧が印加されていない。このとき、第１電極層４０と第２電極層５０とは、互いに等電位となっている。つまり、第１電極層４０と第２電極層５０との間の電位差は、０である。この場合、ナノ粒子３８は、いずれの電極層にも引き寄せられないので、絶縁性液体３７の全体に亘って分散された状態となる。
【００８７】
本実施の形態では、ナノ粒子３８が絶縁性液体３７の全体に分散された状態の屈折率可変層３２の屈折率は、上述したように約１．５である。また、凹凸構造層３１の凸部３３の屈折率は、約１．５である。つまり、複数の凸部３３と屈折率可変層３２とは、屈折率が同等になる。したがって、配光層３０の全体で屈折率が均一になる。
【００８８】
このため、図５に示されるように、斜め上方から斜め下方に向けて光Ｌが入射した場合、屈折率可変層３２と凹凸構造層３１との界面には屈折率差がないので、光Ｌが真っ直ぐに進行する。つまり、ｙｚ断面において、光Ｌの入射角と出射角とは、実質的に同じになる。
【００８９】
このように、配光制御デバイス１は、入射した光を実質的にそのまま（進行方向を変えることなく）透過させる透明状態になる。配光制御デバイス１が透明状態であるので、屋内に居る人が配光制御デバイス１を介して屋外を見た場合、屋外の景色をクリアに見ることができる。
【００９０】
なお、光Ｌは、実際には、第１基板１０に入射するとき、第２基板２０から出射するとき、第１基板１０と第１電極層４０との界面を通過するとき、及び、第２電極層５０と第２基板２０との界面を通過するとき、などの通過する媒体が変化するときに屈折するが、図５には図示していない。後述する図６においても同様である。
【００９１】
＜電圧印加モード（配光状態）＞
図６は、本実施の形態に係る配光制御デバイス１の電圧印加モード（配光状態）を説明するための拡大断面図である。また、図６には、配光制御デバイス１に対して斜めに入射する光Ｌの経路を太線の矢印で示している。
【００９２】
本実施の形態では、配光モードは、第１電極層４０及び第２電極層５０間に電位差が与えられることで、複数のナノ粒子３８が第１電極層４０側に偏在した第２動作モードの一例である。第１電極層４０及び第２電極層５０間に所定の電圧が印加されている。例えば、第１電極層４０と第２電極層５０とには、数十Ｖ程度の電位差の電圧が印加されている。これにより、屈折率可変層３２では、帯電したナノ粒子３８が、ナノ粒子３８が帯びた極性とは異なる極性の電極層に引き寄せられるように絶縁性液体３７内を泳動する。つまり、ナノ粒子３８は、絶縁性液体３７内を電気泳動する。
【００９３】
図６に示される例では、第１電極層４０は、第２電極層５０よりも低電位になっている。このため、プラスに帯電したナノ粒子３８は、低電位側の第１電極層４０に向かって泳動し、凹凸構造層３１の凹部３４に入り込んで集積していく。
【００９４】
このように、ナノ粒子３８が屈折率可変層３２内の凹凸構造層３１側、すなわち、第１電極層４０側に偏在することで、ナノ粒子３８の粒子分布が変化し、屈折率可変層３２内の屈折率分布が一様ではなくなる。具体的には、図６に示されるように、屈折率可変層３２内でナノ粒子３８の濃度分布が形成される。
【００９５】
例えば、凹凸構造層３１側の領域（具体的には、凹部３４内の領域）では、ナノ粒子３８の濃度が高くなり、第２電極層５０側の領域では、ナノ粒子３８の濃度が低くなる。したがって、屈折率可変層３２内では、第１電極層４０側の領域と第２電極層５０側の領域とには、屈折率差が生じる。
【００９６】
本実施の形態では、ナノ粒子３８の屈折率が絶縁性液体３７の屈折率よりも高い。このため、ナノ粒子３８の濃度が高い第１電極層４０側の領域の屈折率は、ナノ粒子３８の濃度が低い、すなわち、絶縁性液体３７の割合が多い第２電極層５０側の領域の屈折率よりも高くなる。例えば、第１電極層４０側の領域の屈折率は、ナノ粒子３８の濃度に応じて約１．５より大きい値〜約１．８になる。第２電極層５０側の領域の屈折率は、ナノ粒子３８の濃度に応じて約１．４〜約１．５より小さい値になる。
【００９７】
複数の凸部３３の屈折率が約１．５であるので、第１電極層４０と第２電極層５０との間に電位差が与えられている場合、凸部３３と屈折率可変層３２の第１電極層４０側の領域との間には、屈折率差が生じる。このため、図６に示されるように、斜め方向から光Ｌが入射した場合、入射した光Ｌは、凸部３３の第２面３６で屈折した後、第１面３５で全反射される。
【００９８】
これにより、図６に示されるように、垂直断面において光Ｌの入射角と出射角とが異なる。例えば、斜め上方から斜め下方に向けて入射した光Ｌは、斜め上方に向けて配光制御デバイス１から出射される。
【００９９】
このように、第１電極層４０と第２電極層５０との間に電位差が与えられた場合に、複数の凸部３３の各々と屈折率可変層３２との界面に屈折率差が発生し、配光層３０に入射する光の進行方向が曲げられる。つまり、配光制御デバイス１は、入射した光を、その進行方向を曲げて透過させる配光状態になる。
【０１００】
また、与える電位差の大きさによってナノ粒子３８の凝集の程度を変化させることができる。ナノ粒子３８の凝集の程度によって屈折率可変層３２の屈折率が変化する。このため、凸部３３の第１面３５及び第２面３６（界面）における屈折率の差を変化させることで、配光方向を変化させることも可能である。
【０１０１】
［製造方法］
続いて、配光制御デバイス１の製造方法について説明する。
【０１０２】
図７は、本実施の形態に係る配光制御デバイス１の製造方法を示すフローチャートである。
【０１０３】
図７に示されるように、まず、開口６４を有する第１封止部材６０を形成する（Ｓ１０）。具体的には、凹凸構造層３１と第１電極層４０とが設けられた第１基板１０と、第２電極層５０が設けられた第２基板２０とを準備する。例えば、第１基板１０の一面に、蒸着法又はスパッタリング法によりＩＴＯなどの透明導電膜を形成し、形成した透明導電膜をパターニングすることで、第１電極層４０を形成する。第２基板２０の一面にも同様に、第２電極層５０を形成する。さらに、第１電極層４０上に、透光性の樹脂材料からなる膜を塗布し、塗布した膜にナノインプリントによって凹凸構造を転写することにより、凹凸構造層３１を形成する。本実施の形態では、第１基板１０の全周に沿って接着材料を塗布した後、塗布した接着材料の上に、開口６４となる部分を除く一部切り欠かれた環形のスペーサ６１を配置する。さらに、配置したスペーサ６１又は第２基板２０の全周に沿って接着材料を塗布する。
【０１０４】
次に、第１基板１０と第２基板２０とを貼り合わせる（Ｓ２０）。具体的には、第１電極層４０と第２電極層５０とが向かい合うように第１基板１０と第２基板２０とを貼り合わせる。第１封止部材６０の接着材料に熱を加えることで、接着材料を硬化させる。これにより、第１封止部材６０によって第１基板１０と第２基板２０との間が維持される。
【０１０５】
次に、開口６４から屈折率可変材料を注入する（Ｓ３０）。例えば、図８に示されるように、ノズル９０を開口６４に挿入し、挿入したノズル９０から屈折率可変材料３９を吐出させることで、基板間の空間に屈折率可変材料３９を注入する。図８は、本実施の形態に係る配光制御デバイス１の屈折率可変材料３９の注入工程を説明するための、基板に平行な断面を示す断面図である。なお、ノズル９０の先端は、開口６４より奥まで挿入されてもよい。また、空間６５に存在した空気は、屈折率可変材料３９が注入されることによって開口６４とノズル９０の先端との間から外部へ放出される。また、配光制御デバイス１が大型になった場合、開口６４を同じ一辺に複数設け、それら複数の開口６４から同時に屈折率可変材料３９を注入することによって、製造時間を短縮することができる。
【０１０６】
図８の白抜きの矢印に示されるように、屈折率可変材料３９は、凸部３３の延びる方向に沿って基板間の奥まで行き渡る。このとき、屈折率可変材料３９を注入する場合において、開口６４が上側に位置するように、第１基板１０及び第２基板２０を立てて配置する。これにより、ノズル９０から吐出された屈折率可変材料３９は重力によって自然に基板間の奥へ流れる。開口６４に対向する一辺（第１封止部材６０の下辺部分）まで流れた屈折率可変材料３９は、第１封止部材６０に沿って凸部３３を越えながら横へ広がる。
【０１０７】
図９は、本実施の形態に係る配光制御デバイス１の屈折率可変材料３９の注入工程を説明するための、基板に垂直な断面を示す断面図である。なお、図９では、第２基板２０及び第２電極層５０を図示していない。
【０１０８】
図９に示されるように、第２面３６より傾斜が緩やかな第１面３５が開口６４側に位置している。このため、屈折率可変材料３９は、緩やかな第１面３５に沿って容易に凸部３３を越えることができ、基板間の奥にまで行き渡ることができる。特に、基板間の距離が５００μｍ以下である場合に、屈折率可変材料３９をスムーズに基板間に充填させることができる。
【０１０９】
なお、屈折率可変材料３９の注入は、大気圧下で行われるが、大気圧より気圧が低い減圧空間で行われてもよい。これにより、気泡の混入をさらに抑制することができる。また、屈折率可変材料３９の注入は、開口６４が上側に位置すれば、基板を斜めに立てて行ってもよい。
【０１１０】
屈折率可変材料３９を基板間に充填した後、図７に示されるように、開口６４を第２封止部材７０で塞ぐ（Ｓ４０）。具体的には、開口６４を塞ぐように紫外線硬化性樹脂を塗布し、紫外線を照射することにより硬化させる。このとき、紫外線硬化性樹脂を塗布する前に、開口６４内に固形の栓部材を挿入してもよい。
【０１１１】
［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る配光制御デバイス１は、光透過性を有する第１基板１０と、第１基板１０に設けられた、光透過性を有する第１電極層４０と、第１電極層４０上に設けられた、所定方向に延在する複数の凸部３３を有する凹凸構造層３１と、第１基板１０に対向して設けられた、光透過性を有する第２基板２０と、第２基板２０に設けられた、第１電極層４０と対向し、光透過性を有する第２電極層５０と、第１電極層４０と第２電極層５０との間において複数の凸部３３間を充填するように設けられた、第１電極層４０及び第２電極層５０間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層３２とを備える。さらに、配光制御デバイス１は、第１基板１０と第２基板２０との間で屈折率可変層３２を囲むように設けられた、開口６４を有する環状の第１封止部材６０と、開口６４を塞ぐ第２封止部材７０とを備える。開口６４は、複数の凸部３３の少なくとも１つの凸部が延びる方向に設けられている。
【０１１２】
これにより、開口６４が凸部３３の延びる方向に設けられているので、開口６４から注入された屈折率可変材料が凸部３３に沿って奥までスムーズに行き渡る。このため、気泡が混入しにくく、基板間に屈折率可変材料が均一に充填されやすくなる。したがって、配光制御デバイス１の光学状態を面内で均一に制御することが可能になる。このように、本実施の形態によれば、良好な光学特性を有する配光制御デバイス１を実現することができる。
【０１１３】
また、配光制御デバイス１は透光性を有し、内部に設けられる凹凸構造層３１も透光性を有しているため、外観上、凹凸構造層３１の延びる方向が目視でわかりにくい。つまり、設置時等において、配光制御デバイス１の正しい取り付け方向が把握しにくいという課題がある。これに対して、本実施の形態では、開口６４が凸部３３の延びる方向に設けられているので、第２封着部材７０による開口６４の封止後においても、開口６４又は第２封着部材７０の位置を確認することにより、凸部３３の向きを把握することができる。このため、配光制御デバイス１を窓などに設置する際に、配光制御デバイス１の縦横の向きを正しい向きに合わせるのを容易に行うことができる。なお、第２封着部材７０に第１封着部材６０とは異なる色の着色部材を用いれば、配光制御デバイス１の正しい向きを容易に素早く把握することができる。
【０１１４】
また、例えば、複数の凸部３３の少なくとも１つの凸部の各々は、第１基板１０に対して傾斜した第１面３５と、第１基板１０に対する傾斜が第１面３５より急峻な第２面３６とを有する。第１面３５は、開口６４側に面している。
【０１１５】
これにより、開口６４から注入された屈折率可変材料は、傾斜が緩やかな第１面３５に沿って容易に凸部３３を超えることができ、基板間をスムーズに充填することができる。
【０１１６】
また、例えば、屈折率可変層３２は、絶縁性液体３７と、絶縁性液体３７とは屈折率が異なり、絶縁性液体３７内に分散された帯電する複数のナノ粒子３８とを有する。
【０１１７】
これにより、絶縁性液体３７に分散された帯電するナノ粒子３８の凝集の程度に応じて、配光状態において配光される光の方向が変化する。ナノ粒子３８の凝集の程度は、第１電極層４０及び第２電極層５０の間に印加される電圧に応じて容易に変更することができる。したがって、透明状態及び配光状態を容易に変更することができる。また、配光状態においては、Ｐ偏光及びＳ偏光のいずれの光にも屈折率差の影響を与えることができるので、配光性及び透明性を高めることができる。
【０１１８】
また、例えば、屈折率可変層３２は、複数の凸部３３の屈折率と同じ屈折率に変化可能である。配光制御デバイス１は、屈折率可変層３２と複数の凸部３３との屈折率が同じである場合に、透明状態になる。
【０１１９】
これにより、配光制御デバイス１を窓に利用することができる。つまり、配光制御デバイス１が透明状態になりうるので、屋内に居る人が屋外の景色を見ることができ、開放感を得ることができる。
【０１２０】
また、例えば、屈折率可変層３２は、複数の凸部３３の屈折率とは異なる屈折率に変化可能である。配光制御デバイス１は、鉛直方向に沿って配置された場合に、屈折率可変層３２と複数の凸部３３との屈折率が異なるとき、斜め下方に入射する光を透過させて斜め上方に出射する配光状態になる。
【０１２１】
これにより、配光制御デバイス１を窓に利用した場合に、屋内に光を効率良く採り入れることができる。屋内を明るくすることができるので、屋内照明の光量を抑えることができ、消費電力を低減することができる。つまり、配光制御デバイス１は、省エネ化を支援することができる。
【０１２２】
また、例えば、本実施の形態に係る配光制御デバイス１の製造方法は、所定方向に延在する複数の凸部３３を有する凹凸構造層３１と光透過性を有する第１電極層４０とが設けられた、光透過性を有する第１基板１０と、光透過性を有する第２電極層５０が設けられた、光透過性を有する第２基板２０との少なくとも一方に、開口６４を有する環状の第１封止部材６０を形成する工程と、第１電極層４０と第２電極層５０とが向かい合うように第１基板１０と第２基板２０とを貼り合わせる工程と、第１電極層４０及び第２電極層５０間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変材料を開口６４から注入する工程と、開口６４を第２封止部材７０で塞ぐ工程とを含む。開口６４は、複数の凸部３３の少なくとも１つの凸部が延びる方向に設けられている。
【０１２３】
これにより、開口６４が凸部３３の延びる方向に設けられているので、開口６４から注入された屈折率可変材料が凸部３３に沿って奥までスムーズに行き渡る。このため、気泡が混入しにくく、基板間に屈折率可変材料が均一に充填されやすくなる。これにより、良好な光学特性を有する配光制御デバイス１を製造することができる。
【０１２４】
また、屈折率可変材料３９として用いられる電気泳動材料は、一般的には液晶材料に比べて粘度が低い。したがって、封止部材をダム材として利用して基板上に滴下する方法では、屈折率可変材料３９が流動しやすいので、充分な量の屈折率可変材料を基板上に留め置くことが難しい。このため、基板を貼り合わせた場合に、基板間に気泡が混入しやすい。
【０１２５】
本実施の形態によれば、開口６４から屈折率可変材料３９を注入することで、上述したように、屈折率可変材料３９を基板内に充分に、かつ、容易に行き渡らせることができる。これにより、気泡の混入を抑制し、良好な光学特性を有する配光制御デバイス１を製造することができる。
【０１２６】
（実施の形態２）
続いて、実施の形態２に係る配光制御デバイスについて説明する。
【０１２７】
図１０は、本実施の形態に係る配光制御デバイス１０１の、基板に平行な断面を示す断面図である。図１１は、本実施の形態に係る配光制御デバイス１０１の屈折率可変材料３９の注入工程を説明するための、基板に平行な断面を示す断面図である。
【０１２８】
図１０に示されるように、配光制御デバイス１０１は、凹凸構造層３１の代わりに、凹凸構造層１３１を備える。凹凸構造層１３１は、凸部３３が延びる方向に交差する溝１３９を有する。
【０１２９】
溝１３９は、図１０に示されるように、複数の凸部３３の両端部に設けられている。具体的には、溝１３９は、複数の凸部３３と第１封止部材６０との間に設けられている。例えば、全ての凸部３３の両端部に溝１３９が設けられているが、これに限らない。溝１３９は、第１封止部材６０に囲まれた全ての凸部３３の一方の端部のみに設けられていてもよい。例えば、溝１３９は、凸部３３と、第１封止部材６０の、開口６４が設けられた辺の対辺（具体的には、図１０における下辺）との間のみに設けられていてもよい。溝１３９は、凸部３３の延びる方向に直交する方向（具体的にはｚ軸方向）に沿って設けられている。
【０１３０】
なお、溝１３９は、凸部３３の中央部分で交差するように設けられていてもよい。このとき、溝１３９は、ｚ軸方向に凸部３３を交差（すなわち、凸部３３に直交）してもよく、斜めに凸部３３を交差してもよい。例えば、溝１３９は、開口６４を中心とする放射状に延びるように設けられていてもよい。
【０１３１】
以上のように、本実施の形態に係る配光制御デバイス１０１では、凹凸構造層１３１は、複数の凸部３３が延びる方向に交差する溝１３９を有する。
【０１３２】
これにより、図１１に示されるように、溝１３９に沿って屈折率可変材料３９が流れやすくなるので、よりスムーズに屈折率可変材料３９を基板間に行き渡らせることができる。
【０１３３】
（その他）
以上、本発明に係る配光制御デバイス及びその製造方法について、上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【０１３４】
例えば、凹凸構造層３１は、第１基板１０の全面に設けられていてもよい。つまり、凹凸構造層３１は、平面視において、第１封止部材６０と重なる位置に設けられていてもよい。この場合、凸部３３は、開口６４を通過するように設けられている。
【０１３５】
また、例えば、開口６４の開口面と凸部３３の延びる方向とは、斜めに交差していてもよい。言い換えると、凸部３３の延びる方向に対して、第１封止部材６０の一辺であって、開口６４が設けられた辺は、斜めに交差していてもよい。
【０１３６】
また、例えば、開口６４から注入する屈折率可変材料は、液晶材料であってもよい。この場合、液晶材料に含まれる液晶分子の複屈折性を利用して、屈折率可変層の屈折率が変化する。屈折率可変層に与えられる電界に応じて液晶分子の配向を変化させることにより、屈折率可変層の屈折率が変化する。これにより、透明状態及び配光状態、並びに、配光状態における配光方向を制御することができる。
【０１３７】
また、例えば、凹凸構造層３１は、第２基板２０側に設けられていてもよい。つまり、凹凸構造層３１は、第２電極層５０上に設けられていてもよい。
【０１３８】
また、凸部３３同士の間隔は、等間隔で設けたが、異なる間隔で設けてもよい。図３に示されるように、凸部３３同士の間に平面部が存在するが、平面部が無く、凸部３３が連続して配置されたものでもよい。一般的に凸部３３間が狭くなるほど、凸部３３間に屈折率可変材料３９が入り込みにくくなる。これに対して、本実施の形態によれば、凸部３３の第１面３５及び第２面３６の表面、第１電極層４０及び第２電極層５０の表面等、すなわち、配光制御デバイス１の内表面に沿ってスムーズに行き渡ることになり、屈折率可変材料３９を凹部３４に隙間なく充填することができる。
【０１３９】
また、例えば、複数の凸部３３は、ｘ軸方向において複数に分割されていてもよい。例えば、複数の凸部３３は、マトリクス状などに点在するように配置されていてもよい。つまり、複数の凸部３３を、ドット状に点在するように配置してもよい。
【０１４０】
また、例えば、上記の実施の形態において、ナノ粒子３８の屈折率が絶縁性液体３７の屈折率より低くてもよい。ナノ粒子３８の屈折率などに応じて印加する電圧を適宜調整することで、透明状態及び配光状態を実現することができる。例えば、第１電極層４０及び第２電極層５０間に電圧が印加されていない場合に配光状態が実現され、電圧が印加された場合に透明状態が実現されてもよい。
【０１４１】
また、例えば、上記の実施の形態において、ナノ粒子３８はプラスに帯電させたが、これに限らない。つまり、ナノ粒子３８をマイナスに帯電させてもよい。この場合、第１電極層４０にはプラス電位を印加し、第２電極層５０にはマイナス電位を印加することで、第１電極層４０と第２電極層５０との間に直流電圧を印加してもよい。
【０１４２】
また、複数のナノ粒子３８には、光学特性の異なる複数種類のナノ粒子が含まれてもよい。例えば、プラスに帯電させた透明の第１ナノ粒子と、マイナスに帯電させた不透明（黒色など）の第２ナノ粒子とを含んでもよい。例えば、第２ナノ粒子を凝集させて偏在させることで、配光制御デバイス１に遮光機能を持たせてもよい。
【０１４３】
また、例えば、複数のナノ粒子３８が分散配置された状態で、複数の凸部３３の屈折率と屈折率可変層３２の屈折率とが異なっていてもよい。例えば、電極間に電圧が印加されずに無印加状態で、配光制御デバイス１が配光状態になってもよい。また、複数のナノ粒子３８が第１電極層４０側に偏在した状態で、複数の凸部３３の屈折率と屈折率可変層３２の屈折率とが同じであってもよい。つまり、例えば、電極間に所定の電圧が印加された状態で、配光制御デバイス１が透明状態になってもよい。
【０１４４】
また、上記の実施の形態では、配光制御デバイス１に入射する光として太陽光を例示したが、これに限らない。例えば、配光制御デバイス１に入射する光は、照明装置などの発光装置が発する光であってもよい。
【０１４５】
また、例えば、配光制御デバイス１は、建物の窓に設置する場合に限るものではなく、例えば車の窓などに設置してもよい。また、配光制御デバイス１は、例えば、照明器具の透光カバーなどの配光制御部材などに利用することもできる。あるいは、配光制御デバイス１は、凹凸構造の界面での光の散乱を利用した目隠し部材としても利用することができる。
【０１４６】
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【０１４７】
１、１０１  配光制御デバイス
１０  第１基板
２０  第２基板
３１、１３１  凹凸構造層
３２  屈折率可変層
３３  凸部
３４  凹部
３５  第１面
３６  第２面
３７  絶縁性液体
３８  ナノ粒子
３９  屈折率可変材料
４０  第１電極層
５０  第２電極層
６０、６０ａ  第１封止部材
６４  開口
７０  第２封止部材
１３９  溝
【図１】
2020016860.tif 000003
【図２】
2020016860.tif 000004
【図３】
2020016860.tif 000005
【図４Ａ】
2020016860.tif 000006
【図４Ｂ】
2020016860.tif 000007
【図５】
2020016860.tif 000008
【図６】
2020016860.tif 000009
【図７】
2020016860.tif 000010
【図８】
2020016860.tif 000011
【図９】
2020016860.tif 000012
【図１０】
2020016860.tif 000013
【図１１】
2020016860.tif 000014