(57)【要約】【課題】透過光の分光又は素子面の着色による見栄えの悪化を抑制することができる光学デバイスを提供する。【解決手段】光学デバイス１は、透光性の第１電極層４０及び第２電極層５０と、これらの電極層間に配置され、入射した光を配光する配光層３０とを備え、配光層３０は、複数の凸部３３を有する凹凸構造層３１と、複数の凸部３３間を充填するように配置され、第１電極層４０及び第２電極層５０間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層３２とを含み、青色領域における凹凸構造層３１の屈折率をｎｓ（Ｂ）、赤色領域における凹凸構造層３１の屈折率をｎｓ（Ｒ）、青色領域における屈折率可変層３２の屈折率の最小値をｎＬＣ（Ｂ）、赤色領域における屈折率可変層３２の屈折率の最小値をｎＬＣ（Ｒ）としたとき、ｎｓ（Ｂ）とｎＬＣ（Ｂ）との差の絶対値、及び、ｎｓ（Ｒ）とｎＬＣ（Ｒ）との差の絶対値はそれぞれ、０．０２以下である。【選択図】図５Ａ
2020064081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する第１電極層と、
前記第１電極層に対向して配置された、透光性を有する第２電極層と、
前記第１電極層と前記第２電極層との間に配置され、入射した光を配光する配光層とを備え、
前記配光層は、
複数の凸部を有する凹凸構造層と、
前記複数の凸部間を充填するように配置され、前記第１電極層及び前記第２電極層間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層とを含み、
青色領域における前記凹凸構造層の屈折率をｎｓ（Ｂ）、
赤色領域における前記凹凸構造層の屈折率をｎｓ（Ｒ）、
前記青色領域における前記屈折率可変層の屈折率の最小値をｎＬＣ（Ｂ）、
前記赤色領域における前記屈折率可変層の屈折率の最小値をｎＬＣ（Ｒ）としたとき、
ｎｓ（Ｂ）とｎＬＣ（Ｂ）との差の絶対値である第１絶対値、及び、ｎｓ（Ｒ）とｎＬＣ（Ｒ）との差の絶対値である第２絶対値はそれぞれ、０．０２以下である
光学デバイス。
【請求項２】
ｎＬＣ（Ｂ）＞ｎｓ（Ｂ）、かつ、ｎＬＣ（Ｒ）＜ｎｓ（Ｒ）である
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項３】
ｎＬＣ（Ｂ）＜ｎｓ（Ｂ）、かつ、ｎＬＣ（Ｒ）＞ｎｓ（Ｒ）である
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項４】
緑色領域における前記凹凸構造層の屈折率をｎｓ（Ｇ）、
前記緑色領域における前記屈折率可変層の屈折率の最小値をｎＬＣ（Ｇ）としたとき、
ｎｓ（Ｇ）とｎＬＣ（Ｇ）との差の絶対値は、前記第１絶対値及び前記第２絶対値より小さい
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学デバイス。
【請求項５】
透光性を有する第１電極層と、
前記第１電極層に対向して配置された、透光性を有する第２電極層と、
前記第１電極層と前記第２電極層との間に配置され、入射した光を配光する配光層とを備え、
前記配光層は、
複数の凸部を有する凹凸構造層と、
前記複数の凸部間を充填するように配置され、前記第１電極層及び前記第２電極層間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層とを含み、
青色領域における前記凹凸構造層の屈折率をｎｓ（Ｂ）、
赤色領域における前記凹凸構造層の屈折率をｎｓ（Ｒ）、
前記青色領域における前記屈折率可変層の屈折率の最大値をｎＬＣ（Ｂ）、
前記赤色領域における前記屈折率可変層の屈折率の最大値をｎＬＣ（Ｒ）としたとき、
ｎＬＣ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）に対するｎＬＣ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）の比は、０．９以上である
光学デバイス。
【請求項６】
緑色領域における前記凹凸構造層の屈折率をｎｓ（Ｇ）、
前記緑色領域における前記屈折率可変層の屈折率の最大値をｎＬＣ（Ｇ）としたとき、
ｎＬＣ（Ｇ）／ｎｓ（Ｇ）は、ｎＬＣ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）とｎＬＣ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）との間の値である
請求項５に記載の光学デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
屋外から入射する太陽光などの外光の透過状態を変化させることができる光学デバイスが知られている。
【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】
ところで、プリズム層及び液晶層の各々の屈折率は、波長依存性を有する。このため、上記従来の液晶光学素子に白色光が入射した場合に、光の進行方向は、波長成分によって異なる。したがって、上記従来の液晶光学素子では、透過光の分光又は素子面の着色により、透過光が着色したり、素子面の見映えが悪くなるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、透過光の分光又は素子面の着色による見映えの悪化を抑制することができる光学デバイスを提供することを目的とする。
【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光学デバイスは、透光性を有する第１電極層と、前記第１電極層に対向して配置された、透光性を有する第２電極層と、前記第１電極層と前記第２電極層との間に配置され、入射した光を配光する配光層とを備え、前記配光層は、複数の凸部を有する凹凸構造層と、前記複数の凸部間を充填するように配置され、前記第１電極層及び前記第２電極層間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層とを含み、青色領域における前記凹凸構造層の屈折率をｎｓ（Ｂ）、赤色領域における前記凹凸構造層の屈折率をｎｓ（Ｒ）、前記青色領域における前記屈折率可変層の屈折率の最小値をｎＬＣ（Ｂ）、前記赤色領域における前記屈折率可変層の屈折率の最小値をｎＬＣ（Ｒ）としたとき、ｎｓ（Ｂ）とｎＬＣ（Ｂ）との差の絶対値である第１絶対値、及び、ｎｓ（Ｒ）とｎＬＣ（Ｒ）との差の絶対値である第２絶対値はそれぞれ、０．０２以下である。
【０００８】
また、本発明の別の一態様に係る光学デバイスは、透光性を有する第１電極層と、前記第１電極層に対向して配置された、透光性を有する第２電極層と、前記第１電極層と前記第２電極層との間に配置され、入射した光を配光する配光層とを備え、前記配光層は、複数の凸部を有する凹凸構造層と、前記複数の凸部間を充填するように配置され、前記第１電極層及び前記第２電極層間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層とを含み、青色領域における前記凹凸構造層の屈折率をｎｓ（Ｂ）、赤色領域における前記凹凸構造層の屈折率をｎｓ（Ｒ）、前記青色領域における前記屈折率可変層の屈折率の最大値をｎＬＣ（Ｂ）、前記赤色領域における前記屈折率可変層の屈折率の最大値をｎＬＣ（Ｒ）としたとき、ｎＬＣ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）に対するｎＬＣ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）の比は、１．１以下である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る光学デバイスによれば、透過光の分光又は素子面の着色による見映えの悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係る光学デバイスの断面図である。
【図２】実施の形態に係る光学デバイスの拡大断面図である。
【図３Ａ】実施の形態に係る光学デバイスを窓に設置した場合において、光学デバイスが無印加モードで動作したときの作用（配光状態）を説明するための図である。
【図３Ｂ】実施の形態に係る光学デバイスを窓に設置した場合において、光学デバイスが電圧印加モードで動作したときの作用（透光状態）を説明するための図である。
【図４Ａ】実施の形態に係る光学デバイスの無印加モード（配光状態）を説明するための拡大断面図である。
【図４Ｂ】実施の形態に係る光学デバイスの電圧印加モード（透光状態）を説明するための拡大断面図である。
【図５Ａ】実施例１に係る配光層の屈折率の波長依存性の一例を示す図である。
【図５Ｂ】実施例１に係る配光層の屈折率の波長依存性の別の一例を示す図である。
【図６】実施例１に係る光学デバイスの波長依存性を考慮したときの電圧印加モードを説明するための拡大断面図である。
【図７】比較例１に係る光学デバイスの電圧印加モードを説明するための拡大断面図である。
【図８】比較例２に係る光学デバイスの電圧印加モードを説明するための拡大断面図である。
【図９】実施例２に係る配光層の屈折率の波長依存性を示す図である。
【図１０】実施例２に係る光学デバイスの波長依存性を考慮したときの無印加モードを説明するための拡大断面図である。
【図１１】比較例３に係る光学デバイスの無印加モードを説明するための拡大断面図である。
【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光学デバイスについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【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、本明細書及び図面において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、三次元直交座標系の三軸を示している。各実施の形態では、ｚ軸方向を鉛直方向とし、ｚ軸に垂直な方向（ｘｙ平面に平行な方向）を水平方向としている。なお、ｚ軸の正方向を鉛直上方としている。また、本明細書において、「厚み方向」とは、光学デバイスの厚み方向を意味し、第１基材及び第２基材の主面に垂直な方向のことであり、「平面視」とは、第１基材又は第２基材の主面に対して垂直な方向から見たときのことをいう。
【００１４】
（実施の形態）
［構成］
まず、本実施の形態に係る光学デバイス１の構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る光学デバイス１の断面図である。図２は、本実施の形態に係る光学デバイス１の拡大断面図であり、図１の一点鎖線で囲まれる領域ＩＩの拡大断面図である。
【００１５】
光学デバイス１は、光学デバイス１に入射する光を制御する光制御デバイスである。具体的には、光学デバイス１は、光学デバイス１に入射する光の進行方向を変更して（つまり、配光して）出射させることができる配光素子である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、光学デバイス１は、入射する光を透過するように構成されており、第１基材１０と、第２基材２０と、配光層３０と、第１電極層４０と、第２電極層５０とを備える。
【００１７】
なお、第１電極層４０の配光層３０側の面には、第１電極層４０と配光層３０の凹凸構造層３１とを密着させるための密着層が設けられていてもよい。密着層は、例えば、透光性の接着シート、又は、一般的にプライマーと称される樹脂材料等である。
【００１８】
光学デバイス１は、対をなす第１基材１０及び第２基材２０の間に、第１電極層４０、配光層３０及び第２電極層５０がこの順で厚み方向に沿って配置された構成である。なお、第１基材１０と第２基材２０との間の距離を保つために、粒子状の複数のスペーサが面内に分散されていてもよく、柱状の構造が形成されてもよい。
【００１９】
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。
【００２０】
［第１基材及び第２基材］
第１基材１０及び第２基材２０は、透光性を有する透光性基材である。第１基材１０及び第２基材２０としては、例えばガラス基板又は樹脂基板を用いることができる。
【００２１】
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。
【００２２】
第１基材１０と第２基材２０とは、同じ材料で構成されていてもよく、あるいは、異なる材料で構成されていてもよい。また、第１基材１０及び第２基材２０は、リジッド基板に限るものではなく、可撓性を有するフレキシブル基板でもよい。本実施の形態において、第１基材１０及び第２基材２０は、ＰＥＴ樹脂からなる透明樹脂基板である。
【００２３】
第２基材２０は、第１基材１０に対向する対向基材であり、第１基材１０に対向する位置に配置される。第１基材１０と第２基材２０とは、例えば、１０μｍ〜３０μｍなどの所定距離を空けて略平行に配置されている。第１基材１０と第２基材２０とは、互いの端部外周に額縁状に形成された接着剤などのシール樹脂によって接着されている。
【００２４】
なお、第１基材１０及び第２基材２０の平面視形状は、例えば、正方形又は長方形などの矩形状であるが、これに限るものではなく、円形又は四角形以外の多角形であってもよく、任意の形状が採用され得る。
【００２５】
［配光層］
図１及び図２に示すように、配光層３０は、第１電極層４０と第２電極層５０との間に配置される。配光層３０は、透光性を有しており、入射した光を透過させる。また、配光層３０は、入射した光を配光する。つまり、配光層３０は、配光層３０を光が通過する際に、その光の進行方向を変更する。
【００２６】
配光層３０は、凹凸構造層３１と、屈折率可変層３２とを有する。
【００２７】
凹凸構造層３１は、屈折率可変層３２の表面（界面）を凹凸にするために設けられた微細形状層である。凹凸構造層３１は、図２に示すように、複数の凸部３３と、複数の凹部３４とを有する。具体的には、凹凸構造層３１は、マイクロオーダサイズの複数の凸部３３によって構成された凹凸構造体である。複数の凸部３３の間が、複数の凹部３４である。すなわち、隣り合う２つの凸部３３の間が、１つの凹部３４である。
【００２８】
複数の凸部３３は、第１基材１０の主面（第１電極層４０が設けられた面）に平行なｚ軸方向（第１方向）に並んで配置された複数の凸部である。すなわち、本実施の形態では、ｚ軸方向は、複数の凸部３３の並び方向である。
【００２９】
複数の凸部３３の各々は、根元から先端にかけて先細る形状を有する。本実施の形態において、複数の凸部３３の各々の断面形状は、第１基材１０から第２基材２０に向かう方向（厚み方向、ｙ軸正方向）に沿って先細りのテーパ形状である。具体的には、凸部３３の断面形状（ｙｚ断面）は、三角形であるが、これに限らない。凸部３３の断面形状は、台形でもよく、その他の多角形、又は、カーブを含む多角形などでもよい。
【００３０】
具体的には、図２に示すように、複数の凸部３３の各々は、一対の側面３３ａ及び３３ｂを有する。一対の側面３３ａ及び３３ｂは、ｚ軸方向に交差する面である。一対の側面３３ａ及び３３ｂの各々は、厚み方向（ｙ軸方向）に対して所定の傾斜角で傾斜する傾斜面であり、一対の側面３３ａ及び３３ｂの間隔（凸部３３の幅（ｚ軸方向の長さ））は、第１基材１０から第２基材２０に向かって漸次小さくなっている。
【００３１】
側面３３ａは、例えば、凸部３３を構成する複数の側面のうち、鉛直上方側の側面（上側面）である。側面３３ａは、入射光を反射（全反射）させる反射面（全反射面）である。側面３３ｂは、例えば、凸部３３を構成する複数の側面のうち、鉛直下方側の側面（下側面）である。側面３３ｂは、入射光を屈折させる屈折面である。
【００３２】
本実施の形態において、複数の凸部３３は、ｘ軸方向に延びたストライプ状に形成されている。つまり、複数の凸部３３の各々は、ｘ軸方向に沿って直線状に延びる長尺状の凸部である。具体的には、複数の凸部３３の各々は、断面形状が三角形でｘ軸方向に延在する長尺状の略三角柱形状であり、ｚ軸方向に沿って略等間隔に配列されている。複数の凸部３３の各々は、同じ形状を有するが、互いに異なる形状を有してもよい。
【００３３】
複数の凸部３３の各々の高さ（ｙ軸方向の長さ）は、例えば２μｍ〜１００μｍであるが、これに限らない。複数の凸部３３の幅（ｚ軸方向の長さ）は、例えば、１μｍ〜２０μｍであり、好ましくは１０μｍ以下であるが、これに限らない。また、凹部３４の幅（ｚ軸方向）は、例えば０〜１００μｍである。つまり、隣り合う２つの凸部３３は、接触することなく所定の間隔をあけて配置されていてもよく、接触して配置されていてもよい。なお、隣り合う凸部３３の間隔は、０〜１００μｍに限らない。
【００３４】
凸部３３の材料としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂などの光透過性を有する樹脂材料を用いることができる。凸部３３は、例えば、紫外線硬化樹脂材料から形成され、モールド成形又はナノインプリントなどによって形成することができる。
【００３５】
凹凸構造層３１は、例えば、緑色光に対する屈折率が１．５のアクリル樹脂を用いて断面が三角形の凹凸構造を、モールド型押しにより形成することができる。凸部３３の高さは、例えば１０μｍであり、複数の凸部３３は、間隔が２μｍで等間隔にｚ軸方向に並んで配置されている。凸部３３の根元の厚さは、例えば５μｍである。隣り合う凸部３３の根元間の距離は、例えば０μｍ〜５μｍの値をとりうる。
【００３６】
なお、凹凸構造層３１の屈折率は、波長依存性を有する。詳細については、実施例に基づいて説明する。
【００３７】
屈折率可変層３２は、凹凸構造層３１の複数の凸部３３の間（すなわち、凹部３４）を充填するように配置されている。屈折率可変層３２は、第１電極層４０と第２電極層５０との間に形成される隙間を充填するように配置されている。例えば、図２に示すように、凸部３３と第２電極層５０とが離れているので、屈折率可変層３２は、凸部３３と第２電極層５０との間の隙間を埋めるように配置される。なお、凸部３３と第２電極層５０とは接触していてもよく、この場合、屈折率可変層３２は、凹部３４毎に分離して設けられていてもよい。
【００３８】
屈折率可変層３２は、第１電極層４０及び第２電極層５０間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する。具体的には、屈折率可変層３２は、電界が与えられることによって可視光帯域での屈折率が調整可能な屈折率調整層として機能する。例えば、屈折率可変層３２は、電界応答性を有する液晶分子３５を有する液晶によって構成されているので、配光層３０に電界が与えられることで液晶分子３５の配向状態が変化して屈折率可変層３２の屈折率が変化する。
【００３９】
屈折率可変層３２の複屈折材料は、例えば、複屈折性を有する液晶分子３５を含む液晶である。このような液晶としては、例えば、液晶分子３５が棒状分子からなるネマティック液晶、スメクティック液晶又はコレステリック液晶などを用いることができる。例えば、凸部３３の屈折率が１．５である場合、屈折率可変層３２の材料としては、常光屈折率（ｎｏ）が１．５で、異常光屈折率（ｎｅ）が１．７のポジ型の液晶を用いることができる。
【００４０】
なお、屈折率可変層３２の屈折率は、波長依存性を有する。詳細については、実施例に基づいて後で説明する。
【００４１】
屈折率可変層３２は、例えば、第１電極層４０及び凹凸構造層３１が形成された第１基材１０と、第２電極層５０が形成された第２基材２０との各々の端部外周をシール樹脂で封止した状態で、液晶材料を真空注入法で注入することで形成される。あるいは、屈折率可変層３２は、第１基材１０の第１電極層４０及び凹凸構造層３１上に液晶材料を滴下した後に第２基材を貼り合わせることで形成されてもよい。
【００４２】
なお、図２では、電圧が無印加の状態（後述する図４Ａも同様）を示しており、液晶分子３５は、長軸がｘ軸に略平行になるように配向されている。第１電極層４０及び第２電極層５０間に電圧が印加された場合には、液晶分子３５は、長軸がｙ軸に略平行になるように配向される（後述する図４Ｂを参照）。
【００４３】
また、屈折率可変層３２には、交流電力によって電界が与えられてもよく、直流電力によって電界が与えられてもよい。交流電力の場合には、電圧波形は、正弦波でもよく、矩形波でもよい。
【００４４】
［第１電極層及び第２電極層］
図１及び図２に示すように、第１電極層４０及び第２電極層５０は、電気的に対となっており、配光層３０に電界を与えることができるように構成されている。第１電極層４０と第２電極層５０とは、電気的だけではなく配置的にも対になっており、第１基材１０と第２基材２０との間に、互いに対向するように配置されている。具体的には、第１電極層４０及び第２電極層５０は、配光層３０を挟むように配置されている。
【００４５】
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。
【００４６】
第１電極層４０は、第１基材１０と凹凸構造層３１との間に配置されている。具体的には、第１電極層４０は、第１基材１０の配光層３０側の面に形成されている。
【００４７】
一方、第２電極層５０は、屈折率可変層３２と第２基材２０との間に配置されている。具体的には、第２電極層５０は、第２基材２０の配光層３０側の面に形成されている。
【００４８】
なお、第１電極層４０及び第２電極層５０は、例えば、外部電源との電気接続が可能となるように構成されている。例えば、外部電源に接続するための電極パッドなどが、第１電極層４０及び第２電極層５０の各々から引き出されて第１基材１０及び第２基材２０に形成されていてもよい。
【００４９】
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。
【００５０】
［光学デバイスの光学状態］
続いて、本実施の形態に係る光学デバイス１の使用例を示しながら、光学デバイス１の光学状態（動作モード）について説明する。具体的には、光学デバイス１を備える光学システムについて、図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明する。
【００５１】
図３Ａ及び図３Ｂはそれぞれ、本実施の形態に係る光学デバイス１を備える光学システム６０を建物９０に適用した例を示す図である。具体的には、図３Ａ及び図３Ｂは、光学デバイス１を窓９１に設置した場合において、光学デバイス１が各動作モードで動作したときの作用を説明するための図である。
【００５２】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、光学システム６０は、光学デバイス１と、制御部６１とを備える。なお、各図において、光学デバイス１から延びるドットの網掛けが付された領域は、光学デバイス１を通過した光（具体的にはＳ偏光成分）が通過する領域を示している。
【００５３】
光学デバイス１は、入射した光を透過させることができる。例えば、光学デバイス１は、建物９０の窓９１に設置することで、配光機能付き窓として実現することができる。光学デバイス１は、例えば、粘着層を介して既存の窓９１に貼り合わされる。この場合、光学デバイス１は、第１基材１０及び第２基材２０の主面が鉛直方向（ｚ軸方向）に平行になる姿勢で窓９１に設置される。
【００５４】
なお、図３Ａ及び図３Ｂでは、光学デバイス１の詳細な構造は図示されていないが、光学デバイス１は、第１基材１０が屋外側で第２基材２０が屋内側になり、かつ、凸部３３の側面３３ａが天井９２側で側面３３ｂが床９３側になるように配置されている。
【００５５】
また、制御部６１が床９３上に設置されているが、これは模式的に図示したものであり、制御部６１の設置場所には特に限定されない。例えば、制御部６１は、光学デバイス１と一体に構成され、窓９１の窓枠などに固定されていてもよい。あるいは、制御部６１は、建物９０の天井９２、床９３又は壁などに埋め込まれていてもよい。
【００５６】
制御部６１は、光学デバイス１を駆動する制御部である。具体的には、制御部６１は、第１電極層４０と第２電極層５０との間に所定の電圧を印加することで、配光層３０に電界を印加する。
【００５７】
本実施の形態では、制御部６１は、第１電極層４０及び第２電極層５０間への電圧の印加状態に応じた２つの動作モードを有する。具体的には、２つの動作モードは、電圧を印加しない無印加モード（第１動作モード）と、電極層間に略均一に電圧を印加する電圧印加モード（第２動作モード）とである。制御部６１は、ユーザ操作又は予め定められたスケジュール情報などに基づいて、２つの動作モードを切り替えて実行する。また、第２動作モードは、印加する電圧水準を複数設定し、適宜切り替えを行ってもよい。
【００５８】
光学デバイス１では、配光層３０に印加される電界に応じて、屈折率可変層３２に含まれる液晶分子３５の配向が変化する。なお、液晶分子３５は、複屈折性を有する棒状の液晶分子であるので、入射する光の偏光状態に応じて、当該光が受ける屈折率が異なる。ここでは、例えば、入射光に含まれる緑色光に対して、凸部３３の屈折率が１．５であり、液晶分子３５としては、常光屈折率（ｎｏ）が１．５で、異常光屈折率（ｎｅ）が１．７のポジ型の液晶分子である場合を例に挙げて説明する。
【００５９】
光学デバイス１に入射する太陽光などの光は、Ｐ偏光（Ｐ偏光成分）とＳ偏光（Ｓ偏光成分）とを含んでいる。Ｐ偏光は、無印加モード及び電圧印加モードのいずれのモードにおいても、その振動方向が液晶分子３５の短軸に対して略平行になる。このため、Ｐ偏光についての液晶分子３５の屈折率は、動作モードに依存せず、常光屈折率（ｎｏ）であって、具体的には１．５である。このため、Ｐ偏光についての屈折率は、動作モードに依存せず、配光層３０内で略一定になるので、Ｐ偏光は、配光層３０をそのまま直進する。
【００６０】
一方で、Ｓ偏光についての液晶分子３５の屈折率は、動作モードに応じて変化する。
【００６１】
具体的には、光学デバイス１は、無印加モードで駆動された場合に、入射する光Ｌ（Ｓ偏光）の進行方向を変更させる配光状態になる。光学デバイス１は、電圧印加モードで駆動された場合に、入射する光Ｌ（Ｓ偏光）をそのまま（進行方向を変更することなく）通過させる透光（透明）状態になる。
【００６２】
以下では、各動作モードの詳細について、図３Ａ及び図３Ｂを適宜参照しながら、図４Ａ及び図４Ｂを用いて説明する。図４Ａ及び図４Ｂはそれぞれ、本実施の形態に係る光学デバイス１の各動作モードを説明するための拡大断面図である。
【００６３】
なお、図４Ａ及び図４Ｂでは、光学デバイス１に入射する光Ｌ（例えば太陽光）の経路を太線の矢印で示している。なお、実際には、光Ｌは、第１基材１０に入射する際、及び、第２基材２０から出射する際に屈折するが、これらの屈折による経路の変化は図示していない。また、図４Ａ及び図４Ｂでは、光Ｌに含まれる緑色光（例えば、波長が５５０ｎｍ）の経路について示している。
【００６４】
＜無印加モード（配光状態）＞
図４Ａは、無印加モードで駆動された場合の光学デバイス１の状態と、光学デバイス１を通過する光Ｌの経路とを模式的に示している。
【００６５】
制御部６１は、光学デバイス１を無印加モードで動作させる場合、第１電極層４０と第２電極層５０との間に電圧を印加しない。具体的には、第１電極層４０と第２電極層５０とが略等しい電位（例えば接地電位）になることで、配光層３０には電界が印加されない。このため、屈折率可変層３２の屈折率を面内で略均一にすることができる。
【００６６】
この場合、光Ｌ（Ｓ偏光の緑色成分）が受ける屈折率は、凸部３３が１．５であるのに対して、屈折率可変層３２が１．７になる。このため、図４Ａに示すように、光学デバイス１に対して斜めに入射する光Ｌは、凸部３３の側面３３ｂで屈折して進行方向が変化した後、凸部３３の側面３３ａで反射（全反射）される。側面３３ａで反射された光は、斜め上方に向けて出射される。すなわち、光学デバイス１は、斜め下方に入射した光Ｌを、斜め上方に向けて出射する。したがって、図３Ａに示すように、斜め下方に入射する太陽光などの光Ｌは、光学デバイス１によって進行方向が曲げられて、建物９０の天井９２を照射する。
【００６７】
＜電圧印加モード（透光状態）＞
図４Ｂは、電圧印加モードで駆動された場合の光学デバイス１の状態と、光学デバイス１を通過する光Ｌの経路とを模式的に示している。
【００６８】
制御部６１は、光学デバイス１を電圧印加モードで動作させる場合、第１電極層４０と第２電極層５０との間に所定の電圧を印加する。これにより、配光層３０に印加される電界が面内で略均一になり、屈折率可変層３２の屈折率を面内で略均一にすることができる。
【００６９】
この場合、光Ｌ（Ｓ偏光の緑色成分）が受ける屈折率は、凸部３３及び屈折率可変層３２ともに１．５となる。このため、図４Ｂに示すように、光学デバイス１に対して斜めに入射する光Ｌは、そのまま光学デバイス１を通過する。つまり、光学デバイス１は、斜め下方に入射した光Ｌを、そのまま斜め下方に出射する。したがって、図３Ｂに示すように、斜め下方に入射する太陽光などの光Ｌは、光学デバイス１をそのまま通過して、建物９０の床９３の窓９１に近い部分を照射する。
【００７０】
［配光層の屈折率の波長依存性］
続いて、配光層３０の屈折率の波長依存性について実施例に基づいて説明する。
【００７１】
＜実施例１＞
まず、実施例１に係る配光層３０の屈折率の波長依存性について説明する。実施例１では、光学デバイス１を透光状態にした場合の配光層３０の屈折率の波長依存性が小さい。
【００７２】
図５Ａは、実施例１に係る配光層３０の屈折率の波長依存性の一例を示す図である。具体的には、図５Ａは、凹凸構造層３１の屈折率と、屈折率可変層３２の屈折率の最小値とを示している。凹凸構造層３１の屈折率、及び、屈折率可変層３２の屈折率の最小値はそれぞれ、波長に対して単調減少している。
【００７３】
ここでは、赤色領域、緑色領域及び青色領域の各々における凹凸構造層３１の屈折率を、ｎｓ（Ｒ）、ｎｓ（Ｇ）及びｎｓ（Ｂ）とする。赤色領域、緑色領域及び青色領域の各々における屈折率可変層３２の屈折率の最小値を、ｎＬＣ（Ｒ）、ｎＬＣ（Ｇ）及びｎＬＣ（Ｂ）とする。
【００７４】
赤色領域の屈折率は、例えば、波長が６５０ｎｍの赤色光に対する屈折率である。緑色領域の屈折率は、例えば、波長が５５０ｎｍの緑色光に対する屈折率である。青色領域の屈折率は、例えば、波長が４６０ｎｍの青色光に対する屈折率である。
【００７５】
なお、屈折率可変層３２の屈折率の最小値は、第１電極層４０及び第２電極層５０間に電圧を印加しているときの屈折率可変層３２の屈折率である。具体的には、液晶分子３５の常光屈折率（ｎｏ）に相当する。ここでは、ポジ型の液晶分子３５を用いているが、ネガ型の液晶分子３５を用いてもよい。ネガ型の液晶分子３５を用いた場合、屈折率可変層３２の屈折率の最小値は、第１電極層４０及び第２電極層５０間に電圧を印加していないときの屈折率可変層３２の屈折率である。
【００７６】
実施例１では、図５Ａに示すように、ｎＬＣ（Ｂ）＞ｎｓ（Ｂ）、かつ、ｎＬＣ（Ｒ）＜ｎｓ（Ｒ）である。なお、図５Ｂに示すように、ｎＬＣ（Ｂ）＜ｎｓ（Ｂ）、かつ、ｎＬＣ（Ｒ）＞ｎｓ（Ｒ）であってもよい。図５Ｂは、実施例１に係る配光層３０の屈折率の波長依存性の一例を示す図である。
【００７７】
図５Ａ及び図５Ｂに示すいずれの場合においても、ｎｓ（Ｂ）とｎＬＣ（Ｂ）との差の絶対値である第１絶対値｜ｎ（Ｂ）｜、及び、ｎｓ（Ｒ）とｎＬＣ（Ｒ）との差の絶対値である第２絶対値｜ｎ（Ｒ）｜はそれぞれ、０．０２以下であり、好ましくは０．０１５以下、より好ましくは０．０１以下である。第１絶対値｜ｎ（Ｂ）｜、及び、第２絶対値｜ｎ（Ｒ）｜の少なくとも一方は、０．０１以下でもよく、０でもよい。
【００７８】
さらに、実施例１では、ｎｓ（Ｇ）とｎＬＣ（Ｇ）との差の絶対値である第３絶対値｜ｎ（Ｇ）｜は、第１絶対値｜ｎ（Ｂ）｜及び第２絶対値｜ｎ（Ｒ）｜より小さい。例えば、第３絶対値｜ｎ（Ｇ）｜は、０．０１以下でもよく、０でもよい。
【００７９】
実施例１では、例えば、青色領域（波長４６０ｎｍ）から赤色領域（波長６５０ｎｍ）の範囲内において、いずれの波長帯域においても、凹凸構造層３１の屈折率と屈折率可変層３２の屈折率の最小値との差が０．０２以下である。このとき、凹凸構造層３１の屈折率と屈折率可変層３２の屈折率の最小値との差が０．０２以下となる波長帯域は、可視光帯域の全域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）であってもよい。
【００８０】
図５Ａ又は図５Ｂに示す屈折率の波長依存性を有する凹凸構造層３１の材料と屈折率可変層３２の材料との組み合わせは、例えば、以下の材料が挙げられる。凹凸構造層３１としては、ＰＭＭＡ、屈折率可変層３２としては、５ＰＣＨ（４−ｔｒａｎｓ−ｐｅｎｔｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌｃｙａｎｏｂｅｎｚｅｎｅ）、又は、５ＣＢ（４−ｐｅｎｔｙｌ−４’−ｃｙａｎｏｂｉｐｈｅｎｙｌ）などを用いることができる。なお、これらの材料は一例に過ぎず、例えば、凹凸構造層３１としては、その他各種の透明樹脂が用いられ、屈折率可変層３２としては、透光性を有する液晶材料が用いられる。屈折率の波長依存性が図５Ａ又は図５Ｂで示した関係を満たすように、各材料の成分が調整されている。
【００８１】
図６は、実施例１に係る光学デバイス１の波長依存性を考慮したときの電圧印加モード（透光状態）を説明するための図である。なお、図６は、配光層３０が図５Ａに示す屈折率の波長依存性を有する場合を示している。
【００８２】
図６に示すように、太陽光などの白色光である光Ｌは、光学デバイス１に入射した後、凹凸構造層３１と屈折率可変層３２との界面（具体的には、凸部３３の側面３３ｂ）を通過する。このとき、凹凸構造層３１と屈折率可変層３２との屈折率差が波長によって異なるので、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂはそれぞれ、異なる方向に進行する。
【００８３】
例えば、緑色光Ｇは、凹凸構造層３１と屈折率可変層３２との屈折率の差（第３絶対値｜ｎ（Ｇ）｜）が最も小さいので、ほとんどそのまま直進する。赤色光Ｒは、凹凸構造層３１の屈折率ｎｓ（Ｒ）が屈折率可変層３２の屈折率ｎＬＣ（Ｒ）より大きいので、大きな屈折角で曲がり、緑色光Ｇよりも光学デバイス１から離れた方向（遠方）に出射される。青色光Ｂは、凹凸構造層３１の屈折率ｎｓ（Ｂ）が屈折率可変層３２の屈折率ｎＬＣ（Ｂ）より小さいので、小さな屈折率で曲がり、緑色光Ｇよりも光学デバイス１に近い方向（近方）に出射される。なお、図５Ｂに示す屈折率の波長依存性を有する配光層３０の場合は、青色光Ｂと赤色光Ｒとが逆になる。
【００８４】
ここで、比較例を用いて実施例１に係る配光層３０による効果を説明する。
【００８５】
図７は、比較例１に係る光学デバイス１ｘの無印加モードを説明するための拡大断面図である。図７に示すように、比較例１に係る光学デバイス１ｘは、実施例１に係る光学デバイス１と比較して、凹凸構造層３１ｘと屈折率可変層３２ｘとを有する配光層３０ｘを備える点が相違している。凹凸構造層３１ｘ及び屈折率可変層３２ｘの屈折率の波長依存性が異なる点を除いて、比較例１に係る光学デバイス１ｘは、実施例１に係る光学デバイス１と同じである。
【００８６】
比較例１に係る光学デバイス１ｘの配光層３０ｘでは、緑色領域における屈折率の差である｜ｎ（Ｇ）｜は、略０である。しかしながら、赤色領域及び青色領域における屈折率の差である｜ｎ（Ｒ）｜及び｜ｎ（Ｂ）｜は、０．０２より大きい。このため、図７に示すように、赤色光Ｒ及び青色光Ｂは、緑色光Ｇに対して、より離れた方向へと進行する。このため、比較例１に係る光学デバイス１ｘでは、透過光の分光又は素子面の着色による見映えの悪化度合いが大きくなる。
【００８７】
図８は、比較例２に係る光学デバイス１ｙの無印加モードを説明するための拡大断面図である。図８に示すように、比較例１に係る光学デバイス１ｙは、実施例１に係る光学デバイス１と比較して、凹凸構造層３１ｙと屈折率可変層３２ｙとを有する配光層３０ｙを備える点が相違している。凹凸構造層３１ｙ及び屈折率可変層３２ｙの屈折率の波長依存性が異なる点を除いて、比較例２に係る光学デバイス１ｙは、実施例１に係る光学デバイス１と同じである。
【００８８】
比較例２に係る光学デバイス１ｙの配光層３０ｙでは、赤色領域における屈折率の差である｜ｎ（Ｒ）｜は、略０である。しかしながら、緑色領域における屈折率の差である｜ｎ（Ｇ）｜は、０．０２より大きい。このため、図８に示すように、赤色光Ｒは、光学デバイス１ｙを略直進しているのに対して、緑色光Ｇは、凸部３３の側面３３ｂで屈折して進行方向が変化している。このように、比較例２に係る光学デバイス１ｙでは、視感度の高い緑色光Ｇの進行方向が変化するために、透過光の分光又は素子面の着色による見映えの悪化度合いが大きくなる。
【００８９】
実施例１に係る光学デバイス１においても、青色領域及び赤色領域において、凹凸構造層３１と屈折率可変層３２との間に屈折率差が生じている。このため、図６に示すように、光Ｌは、僅かではあるが、波長成分によって異なる方向に出射される。しかしながら、比較例１及び２と比較して分かるように、各波長領域において屈折率の差の絶対値が０．０２以下であって十分に小さいので、人の目ではその差をほとんど感じられず、光学デバイス１の透過光の分光又は素子面の着色による見映えの悪化度合いを抑制することができる。
【００９０】
＜実施例２＞
次に、実施例２に係る配光層３０の屈折率の波長依存性について説明する。実施例２では、光学デバイス１を配光状態にした場合の配光層３０の屈折率の波長依存性が小さい。
【００９１】
図９は、実施例２に係る配光層３０の屈折率の波長依存性の一例を示す図である。具体的には、図９は、凹凸構造層３１の屈折率と、屈折率可変層３２の屈折率の最大値とを示している。凹凸構造層３１の屈折率、及び、屈折率可変層３２の屈折率の最大値はそれぞれ、波長に対して単調減少している。
【００９２】
ここでは、赤色領域、緑色領域及び青色領域の各々における凹凸構造層３１の屈折率を、ｎｓ（Ｒ）、ｎｓ（Ｇ）及びｎｓ（Ｂ）とする。赤色領域、緑色領域及び青色領域の各々における屈折率可変層３２の屈折率の最大値を、ｎＬＣ（Ｒ）、ｎＬＣ（Ｇ）及びｎＬＣ（Ｂ）とする。
【００９３】
赤色領域の屈折率は、例えば、波長が６５０ｎｍの赤色光に対する屈折率である。緑色領域の屈折率は、例えば、波長が５５０ｎｍの緑色光に対する屈折率である。青色領域の屈折率は、例えば、波長が４６０ｎｍの青色光に対する屈折率である。
【００９４】
なお、屈折率可変層３２の屈折率の最大値は、第１電極層４０及び第２電極層５０間に電圧を印加していないときの屈折率可変層３２の屈折率である。具体的には、液晶分子３５の異常光屈折率（ｎｅ）に相当する。ここでは、ポジ型の液晶分子３５を用いているが、ネガ型の液晶分子３５を用いてもよい。ネガ型の液晶分子３５を用いた場合、屈折率可変層３２の屈折率の最大値は、第１電極層４０及び第２電極層５０間に電圧を印加しているときの屈折率可変層３２の屈折率である。
【００９５】
実施例２では、図９に示すように、ｎＬＣ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）に対するｎＬＣ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）の比は、０．９以上である。このとき、例えば、ｎＬＣ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）に対するｎＬＣ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）の比は、１．１以下である。好ましくは、ｎＬＣ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）に対するｎＬＣ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）の比は、０．９５以上１．０５以下の範囲でもよく、さらに好ましくは０．９８以上１．０２以下の範囲である。さらに、実施例２では、ｎＬＣ（Ｇ）／ｎｓ（Ｇ）は、ｎＬＣ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）とｎＬＣ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）との間の値である。
【００９６】
光の入射角が一定の場合、屈折角は、スネルの法則により、凹凸構造層３１の屈折率と屈折率可変層３２の屈折率の最大値との比に依存する。このため、当該比の波長依存性が小さい程、光は、波長によらずに略同じ方向に屈折して進行する。ｎＬＣ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）に対するｎＬＣ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）の比が１に近い値になることで、青色光と赤色光とは、略同じ方向に屈折して進行する。
【００９７】
実施例２では、例えば、青色領域（波長４６０ｎｍ）から赤色領域（波長６５０ｎｍ）の範囲内において、いずれの波長帯域においても、凹凸構造層３１の屈折率に対する屈折率可変層３２の屈折率の最小値の比は、ｎＬＣ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）とｎＬＣ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）との間の値になる。このとき、凹凸構造層３１の屈折率に対する屈折率可変層３２の屈折率の最小値の比がｎＬＣ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）とｎＬＣ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）との間の値になる波長帯域は、可視光帯域の全域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）であってもよい。
【００９８】
図９に示す屈折率の波長依存性を有する凹凸構造層３１の材料と屈折率可変層３２の材料との組み合わせは、例えば、凹凸構造層３１としては、アクリル系樹脂などの各種の透明樹脂が用いられ、屈折率可変層３２としては、透光性を有する液晶材料が用いられる。屈折率の波長依存性が図９で示した関係を満たすように、各材料の成分が調整されている。
【００９９】
図１０は、実施例２に係る光学デバイス１の波長依存性を考慮したときの無印加モード（配光状態）を説明するための図である。なお、図１０では、ｎＬＣ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）＞ｎＬＣ（Ｇ）／ｎｓ（Ｇ）＞ｎＬＣ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）である場合について示している。
【０１００】
図１０に示すように、太陽光などの白色光である光Ｌは、光学デバイス１に入射した後、凹凸構造層３１と屈折率可変層３２との界面（具体的には、凸部３３の側面３３ｂ）によって屈折する。このとき、凹凸構造層３１の屈折率に対する屈折率可変層３２の屈折率の比が波長によって異なるので、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂはそれぞれ、異なる方向に屈折する。屈折した赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂはそれぞれ、凸部３３の側面３３ａによって全反射されて光学デバイス１から斜め上方に向けて出射される。
【０１０１】
例えば、赤色光Ｒは、例えば、ｎＬＣ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）がｎＬＣ（Ｇ）／ｎｓ（Ｇ）より小さいので、緑色光Ｇよりも小さく曲がり、緑色光Ｇよりも側面３３ａの第２基材２０側で反射される。このため、赤色光Ｒは、緑色光Ｇよりも斜め上方のより遠方に向けて出射される。
【０１０２】
青色光Ｂは、例えば、ｎＬＣ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）がｎＬＣ（Ｇ）／ｎｓ（Ｇ）より大きいので、緑色光Ｇよりも大きく曲がり、緑色光Ｇよりも側面３３ａの第１基材１０側で反射される。このため、青色光Ｂは、緑色光Ｇよりも斜め上方のより近方に向けて出射される。
【０１０３】
ここで、比較例を用いて実施例２に係る配光層３０による効果を説明する。
【０１０４】
図１１は、比較例３に係る光学デバイス１ｚの無印加モードを説明するための拡大断面図である。図１１に示すように、比較例３に係る光学デバイス１ｚは、実施例２に係る光学デバイス１と比較して、凹凸構造層３１ｚと屈折率可変層３２ｚとを有する配光層３０ｚを備える点が相違している。凹凸構造層３１ｚ及び屈折率可変層３２ｚの屈折率の波長依存性が異なる点を除いて、比較例３に係る光学デバイス１ｚは、実施例２に係る光学デバイス１と同じである。
【０１０５】
比較例３に係る光学デバイス１ｚの配光層３０ｚでは、ｎＬＣ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）に対するｎＬＣ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）の比は、０．９より小さい。このため、図１１に示すように、赤色光Ｒ及び青色光Ｂは、緑色光Ｇに対して、より離れた方向へと進行する。このため、比較例３に係る光学デバイス１ｚでは、透過光又は配光の分光及び素子面の着色による見映えの悪化の度合いが大きくなる。
【０１０６】
実施例２に係る光学デバイス１においても、青色領域及び赤色領域において、屈折率比に差が生じている。このため、図１０に示すように、光Ｌは、僅かではあるが、波長成分によって異なる方向に出射される。しかしながら、比較例３と比較して分かるように、各波長領域において屈折率比の比が１．１以下であって十分に１に近いので、人の目ではその差をほとんど感じられず、光学デバイス１の透過光又は配光の分光及び素子面の着色による見映えの悪化の度合いを抑制することができる。
【０１０７】
［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る光学デバイス１は、実施例１に示したように、透光性を有する第１電極層４０と、第１電極層４０に対向して配置された、透光性を有する第２電極層５０と、第１電極層４０と第２電極層５０との間に配置され、入射した光を配光する配光層３０とを備え、配光層３０は、複数の凸部３３を有する凹凸構造層３１と、複数の凸部３３間を充填するように配置され、第１電極層４０及び第２電極層５０間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層３２とを含み、青色領域における凹凸構造層３１の屈折率をｎｓ（Ｂ）、赤色領域における凹凸構造層３１の屈折率をｎｓ（Ｒ）、青色領域における屈折率可変層３２の屈折率の最小値をｎＬＣ（Ｂ）、赤色領域における屈折率可変層３２の屈折率の最小値をｎＬＣ（Ｒ）としたとき、ｎｓ（Ｂ）とｎＬＣ（Ｂ）との差の絶対値である第１絶対値、及び、ｎｓ（Ｒ）とｎＬＣ（Ｒ）との差の絶対値である第２絶対値はそれぞれ、０．０２以下である。
【０１０８】
これにより、赤色領域及び青色領域における凹凸構造層３１の屈折率と屈折率可変層３２の屈折率の最小値との差が０．０２以下になるので、光学デバイス１が透光状態である場合に、入射光の波長依存性が小さくなる。このため、光学デバイス１を通過する光は、凹凸構造層３１と屈折率可変層３２との界面において、波長領域毎の光の進行方向の差が小さくなる。したがって、当該界面における透過光の分光又は素子面の着色による見映えの悪化の度合いが抑制される。
【０１０９】
また、例えば、ｎＬＣ（Ｂ）＞ｎｓ（Ｂ）、かつ、ｎＬＣ（Ｒ）＜ｎｓ（Ｒ）である。あるいは、例えば、ｎＬＣ（Ｂ）＜ｎｓ（Ｂ）、かつ、ｎＬＣ（Ｒ）＞ｎｓ（Ｒ）であってもよい。
【０１１０】
これにより、赤色領域及び青色領域における屈折率の大小関係には特に限定されないので、凹凸構造層３１を構成する材料と屈折率可変層３２を構成する材料との組み合わせの選択の幅が広がる。材料の選択性がよくなるので、低コスト化及び軽量化などの目的に応じて適切な光学デバイス１を実現することができる。
【０１１１】
また、例えば、緑色領域における凹凸構造層３１の屈折率をｎｓ（Ｇ）、緑色領域における屈折率可変層３２の屈折率の最小値をｎＬＣ（Ｇ）としたとき、ｎｓ（Ｇ）とｎＬＣ（Ｇ）との差の絶対値は、第１絶対値｜ｎ（Ｂ）｜及び第２絶対値｜ｎ（Ｒ）｜より小さい。
【０１１２】
これにより、最も視感度が高い緑色領域で屈折率差が小さくなるので、透光状態の光学デバイス１による透過光の分光又は素子面の着色による見映えの悪化の度合いを抑制することができる。
【０１１３】
また、例えば、本実施の形態に係る光学デバイス１は、実施例２に示したように、透光性を有する第１電極層４０と、第１電極層４０に対向して配置された、透光性を有する第２電極層５０と、第１電極層４０と第２電極層５０との間に配置され、入射した光を配光する配光層３０とを備え、配光層３０は、複数の凸部３３を有する凹凸構造層３１と、複数の凸部３３間を充填するように配置され、第１電極層４０及び第２電極層５０間に印加される電圧に応じて屈折率が変化する屈折率可変層３２とを含み、青色領域における凹凸構造層３１の屈折率をｎｓ（Ｂ）、赤色領域における凹凸構造層３１の屈折率をｎｓ（Ｒ）、青色領域における屈折率可変層３２の屈折率の最大値をｎＬＣ（Ｂ）、赤色領域における屈折率可変層３２の屈折率の最大値をｎＬＣ（Ｒ）としたとき、ｎＬＣ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）に対するｎＬＣ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）の比は、０．９以上であってもよい。
【０１１４】
これにより、赤色領域における屈折率比に対する青色領域における屈折率比が１に近いので、光学デバイス１が配光状態である場合に、入射光の波長依存性が小さくなる。このため、光学デバイス１によって配光される光は、凹凸構造層３１と屈折率可変層３２との界面において、波長領域毎の光の進行方向の差が小さくなる。したがって、当該界面における透過光又は配光の分光及び素子面の着色による見映えの悪化の度合いが抑制される。
【０１１５】
また、例えば、緑色領域における凹凸構造層３１の屈折率をｎｓ（Ｇ）、緑色領域における屈折率可変層３２の屈折率の最大値をｎＬＣ（Ｇ）としたとき、ｎＬＣ（Ｇ）／ｎｓ（Ｇ）は、ｎＬＣ（Ｂ）／ｎｓ（Ｂ）とｎＬＣ（Ｒ）／ｎｓ（Ｒ）との間の値であってもよい。
【０１１６】
これにより、最も視感度が高い緑色光Ｇを中心に赤色光Ｒ及び青色光Ｂが屈折して進行するので、透光状態の光学デバイス１による透過光又は配光の分光及び素子面の着色による見映えの悪化の度合いを抑制することができる。
【０１１７】
（その他）
以上、本発明に係る光学デバイスについて、上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【０１１８】
例えば、上記の実施の形態では、緑色領域における屈折率の差が、赤色領域における屈折率の差、及び、青色領域における屈折率の差より小さくなる例について示したが、これに限らない。例えば、緑色領域における屈折率の差は、赤色領域における屈折率の差、及び、青色領域における屈折率の差の少なくとも一方に等しく、又は、より大きくてもよい。屈折率の比についても同様である。
【０１１９】
また、例えば、青色領域から赤色領域の範囲において、いずれの波長においても、凹凸構造層３１の屈折率は、屈折率可変層３２の屈折率の最小値以上であってもよい。具体的には、ｎＬＣ（Ｂ）＜ｎｓ（Ｂ）、かつ、ｎＬＣ（Ｒ）＜ｎｓ（Ｒ）でもよい。あるいは、青色領域から赤色領域の範囲において、いずれの波長においても、凹凸構造層３１の屈折率は、屈折率可変層３２の屈折率の最小値以下であってもよい。具体的には、ｎＬＣ（Ｂ）＞ｎｓ（Ｂ）、かつ、ｎＬＣ（Ｒ）＞ｎｓ（Ｒ）でもよい。
【０１２０】
また、例えば、上記の実施の形態では、凸部３３の長手方向がｘ軸方向となるように光学デバイスを窓に配置したが、これに限らない。例えば、凸部３３の長手方向がｚ軸方向となるように光学デバイスを窓に配置してもよい。
【０１２１】
また、例えば、上記の実施の形態では、凹凸構造層３１を構成する複数の凸部３３の各々は、長尺状であったが、これに限らない。例えば、複数の凸部３３は、マトリクス状などに点在するように配置されていてもよい。つまり、複数の凸部３３を、ドット状に点在するように配置してもよい。
【０１２２】
また、例えば、上記の実施の形態では、複数の凸部３３の各々は、同じ形状としたが、これに限るものではなく、例えば、面内において異なる形状であってもよい。例えば、光学デバイス１におけるｚ軸方向の上半分と下半分とで複数の凸部３３の側面３３ａ又は３３ｂの傾斜角を異ならせてもよい。
【０１２３】
また、例えば、上記の実施の形態では、複数の凸部３３の高さは、一定としたが、これに限るものではない。例えば、複数の凸部３３の高さは、ランダムに異なっていてもよい。このようにすることで、光学デバイスを透過する光が虹色に見えてしまうことを抑制できる。つまり、複数の凸部３３の高さをランダムに異ならせることで、凹凸界面での微小な回折光や散乱光が波長で平均化されて出射光の色付きが抑制される。
【０１２４】
また、上記の実施の形態では、光学デバイス１に入射する光として太陽光を例示したが、これに限らない。例えば、光学デバイス１に入射する光は、照明装置などの発光装置が発する光であってもよい。
【０１２５】
また、上記の実施の形態では、光学デバイス１は、窓９１の屋内側の面に貼り付けたが、窓９１の屋外側の面に貼り付けてもよい。屋内側に貼り付けることで、光学素子の劣化を抑制することができる。また、光学デバイス１を窓９１に貼り付けたが、光学デバイスを建物９０の窓そのものとして用いてもよい。また、光学デバイス１は、建物９０の窓９１に設置する場合に限るものではなく、例えば車の窓などに設置してもよい。
【０１２６】
なお、これらの変形例は、他の実施の形態及び変形例にも適用できる。
【０１２７】
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】
【０１２８】
１  光学デバイス
３０  配光層
３１  凹凸構造層
３２  屈折率可変層
３３  凸部
４０  第１電極層
５０  第２電極層
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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