(57)【要約】【課題】優れた光学性能を有する光学デバイスを提供する。【解決手段】光透過性を有する第一基板１０と、第一基板１０に対向して配置された光透過性を有する第二基板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、第一基板１０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４０と、凹凸構造５０と第二電極４０との間に配置され、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屈折率が変化する屈折率可変層６０とを備え、屈折率可変層６０は、絶縁性液体６１と、絶縁性液体６１に分散されたナノ粒子６２とを有し、ナノ粒子６２の屈折率は、絶縁性液体６１の屈折率よりも高く、第一電極３０及び第二電極４０の少なくとも一つは、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記第一基板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屈折率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、前記絶縁性液体に分散されたナノ粒子とを有し、
前記ナノ粒子の屈折率は、前記絶縁性液体の屈折率よりも高く、
前記第一電極及び前記第二電極の少なくとも一つは、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成されている、
光学デバイス。
【請求項２】
前記第一電極及び前記第二電極の両方が、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成されている、
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項３】
前記第一電極及び前記第二電極は、前記絶縁性液体に接触している、
請求項１又は２に記載の光学デバイス。
【請求項４】
前記金属は、銅、銀、白金及び金の中から選ばれる少なくとも一種である、
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】
前記第二電極は、複数の電極片によって構成されている、
請求項１〜４のいずれか１項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】
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。
【０００３】
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１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層と、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−４１００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、優れた光学性能を有す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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る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、前記第一基板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屈折率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、前記絶縁性液体に分散されたナノ粒子とを有し、前記ナノ粒子の屈折率は、前記絶縁性液体の屈折率よりも高く、前記第一電極及び前記第二電極の少なくとも一つは、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、優れた光学性能を有する光学デバイスを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態に係る光学デバイスを模式的に示す断面図である。
【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の第一光学作用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の第二光学作用を説明するための図である。
【図３Ｃ】実施の形態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。
【図４】変形例に係る光学デバイスを模式的に示す拡大断面図である。
【図５Ａ】実験で用いた光学デバイス（電圧印加前）の構成を模式的に示す断面図である。
【図５Ｂ】実験で用いた光学デバイス（電圧印加時）の構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（本発明の一態様を得るに至った経緯）
本発明の実施の形態の説明に先立ち、本発明の一態様を得るに至った経緯を説明する。
【００１０】
液晶層を備えた配光デバイスでは、液晶層を挟む一対の透明電極に印加する電圧を変化させることで、液晶層の液晶分子の配向状態を変化させている。これにより、液晶層の屈折率を変化させることができるので、入射する光の進行方向を変化させることができる配光デバイスを実現することができる。
【００１１】
近年、液晶層に代えて、帯電したナノ粒子（荷電粒子）が溶媒に分散されたナノ粒子分散層を用いた配光デバイスが検討されている。ナノ粒子分散層は、例えば、高屈折率材料からなる帯電したナノ粒子と、ナノ粒子が分散された絶縁性液体（分散液）とによって構成される。
【００１２】
このようなナノ粒子分散層を備える配光デバイスでは、ナノ粒子分散層を挟む一対の透明電極に印加する電圧を変化させることで、ナノ粒子分散層のナノ粒子を電気泳動させて絶縁性液体内に偏在させることができる。これにより、ナノ粒子分散層内の屈折率分布を変化させることができるので、入射する光の進行方向を変化させることができる配光デバイスを実現することができる。
【００１３】
しかしながら、ナノ粒子分散層を備える配光デバイスを実際に作製したみたところ、透明電極が色付いて着色することが判明した。この原因について、本発明者らが実験を行って鋭意検討したところ、透明電極を構成する金属材料が溶媒中に溶け出して透明電極の表面に析出することが原因であることを突き止めた。この実験と検討結果について、図５Ａ及び図５Ｂを用いて説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、本実験で用いた光学デバイスの構成を示す模式図であり、図５Ａは、電圧印加前の状態を示し、図５Ｂは、電圧印加時の状態を示している。
【００１４】
本実験では、図５Ａに示すように、各々がガラス基板からなる一対の透明基板１０Ｘ及び２０Ｘの内面の各々にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなる透明電極３０Ｘ及び４０Ｘを形成し、一対の透明電極３０Ｘ及び４０Ｘの間にナノ粒子分散層６０Ｘを充填した。ナノ粒子分散層６０Ｘとしては、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）によって構成されたジルコニア粒子からなるナノ粒子６２Ｘを絶縁性液体（分散液）６１Ｘに分散させたものを用いた。なお、ナノ粒子６２Ｘは、プラスに帯電させたものを用いた。
【００１５】
絶縁性液体６１Ｘとしては、例えばｐＨが７〜８程度の水分散液に塩酸を添加してｐＨを４〜５程度に調整したものを非水系溶媒へ置換することによって作製したものを用いた。このとき、絶縁性液体６１Ｘの成分や着色した透明電極の元素分析をしてみたところ、絶縁性液体６１Ｘの中に残留酸（具体的にはＨＣｌ）が存在することが判明した。そして、この残留酸によって、ＩＴＯからなる透明電極３０Ｘ及び４０Ｘが部分的に溶解していると推察される。
【００１６】
つまり、絶縁性液体６１Ｘの中の残留酸によって透明電極３０Ｘ及び４０Ｘの表層の一部が剥離し、透明電極３０Ｘ及び４０Ｘの金属材料によって構成された不純物金属イオンが絶縁性液体６１内に存在する状態になっている。
【００１７】
具体的には、ナノ粒子分散層６０Ｘでは、図５Ａに示すように、ＩＴＯを構成するインジウム（Ｉｎ）及びスズ（Ｓｎ）が絶縁性液体６１に溶け出し、Ｉｎイオン（Ｉｎ３＋）及びＳｎイオン（Ｓｎ２＋）となって絶縁性液体６１に存在していると考えられる。
【００１８】
この状態で、透明電極３０Ｘ及び４０Ｘに電圧を印加すると、絶縁性液体６１内の不純物金属イオンが金属析出し、透明電極３０Ｘ及び４０Ｘに析出物９０Ｘが形成される。本実験では、図５Ｂに示すように、透明電極３０Ｘに０Ｖを印加し、透明電極４０Ｘに−２０Ｖを印加したところ、絶縁性液体６１内のＩｎイオン及びＳｎイオンが金属析出し、低電位側の透明電極４０Ｘの表面に析出物９０Ｘが表出した。この析出物９０Ｘが着色部（変色部）となって透明電極３０Ｘ及び４０Ｘが色付いて見えると考えられる。
【００１９】
このように、ＩＴＯからなる透明電極を用いてナノ粒子分散層のナノ粒子を電気泳動させる光学デバイスでは、透明電極が着色して光学性能が劣化する。
【００２０】
そこで、本発明者らは、透明電極が着色しない方策を種々検討し、その結果、ナノ粒子分散層に接触する透明電極の材料を工夫することで透明電極の着色を抑制できることを見出した。
【００２１】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、所望の光学性能を有する光学デバイスを提供することを目的とする。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態に基づいて説明する。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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
（実施の形態）
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、実施の形態に係る光学デバイス１を模式的に示す断面図である。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。
【００２６】
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制御する。本実施の形態において、光学デバイス１は、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。
【００２７】
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、屈折率可変層６０とを備える。
【００２８】
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、屈折率可変層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。
【００２９】
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。
【００３０】
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屈折率可変層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。
【００３１】
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。
【００３２】
［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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
［第一電極、第二電極］
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。
【００３９】
また、第一電極３０及び第二電極４０の少なくとも一つは、水素（Ｈ）よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成されている。本実施の形態では、第一電極３０及び第二電極４０の両方が、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成されている。第一電極３０及び第二電極４０を、透明電極とし、かつ、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成する場合、第一電極３０及び第二電極４０を構成する金属としては、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）及び金（Ａｕ）の中から選ばれる少なくとも一種を用いることができる。これらの金属は、少なくとも２５ｎｍ〜２５０ｎｍ程度の厚さに薄膜化することによって透明電極にすることができる。この場合、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薄膜のべた電極であってもよいが、メタルメッシュ（例えば銅メッシュ）又はナノワイヤ（例えば銀ナノワイヤ）等のパターン電極であってもよい。なお、第一電極３０及び第二電極４０の膜厚は、上記の数値範囲に限定されるものではない。また、第一電極３０及び第二電極４０の形状についても、上記のものに限定されるものではない。
【００４０】
なお、第一電極３０及び第二電極４０は、上記金属のうちの１種類のみを用いた単層構造であってもよいし、各々が異なる複数の金属によって構成された複数の金属層を積層した積層構造であってもよい。
【００４１】
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、屈折率可変層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。
【００４２】
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。
【００４３】
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及び屈折率可変層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と屈折率可変層６０との間に配置されている。
【００４４】
また、本実施の形態において、第一電極３０及び第二電極４０は、屈折率可変層６０に接触している。具体的には、第一電極３０及び第二電極４０は、屈折率可変層６０の絶縁性液体６１に接触している。具体的には、第一電極３０及び第二電極４０の表面全体が絶縁性液体６１に接触している。
【００４５】
なお、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、屈折率可変層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。
【００４６】
［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。
【００４７】
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。
【００４８】
本実施の形態において、凹凸構造５０は、複数の凸部５１が屈折率可変層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。
【００４９】
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、断面形状が台形でＸ軸方向に延在する長尺状の略四角柱形状であり、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。
【００５０】
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。
【００５１】
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、下底５μｍ、上底２μｍ）の場合、隣り合う２つの凸部５１の間隔は、２μｍ程度である。
【００５２】
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２つの側面の傾斜角（底角）は同じである。
【００５３】
各凸部５１の一対の側面は、屈折率可変層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。
【００５４】
具体的には、凸部５１の一対の側面の各々においては、第一基板１０から入射した光は、凸部５１と屈折率可変層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の一対の側面は、凸部５１と屈折率可変層６０との屈折率差及び光の入射角に応じて、屈折面又は全反射面となりうる。これにより、凹凸構造５０（凸部５１）は、第一基板１０から入射した光を配光する。
【００５５】
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。
【００５６】
なお、凹凸構造５０は、第一電極３０及び第二電極４０によって屈折率可変層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。
【００５７】
［屈折率可変層］
図１及び図２に示すように、屈折率可変層６０は、絶縁性液体６１と、絶縁性液体６１に含まれるナノ粒子６２とを有する。屈折率可変層６０は、無数のナノ粒子６２が絶縁性液体６１に分散されたナノ粒子分散層である。
【００５８】
絶縁性液体６１は、絶縁性を有する透明な液体であり、分散質としてナノ粒子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１．５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１．４の絶縁性液体６１を用いている。
【００５９】
なお、絶縁性液体６１の動粘度は、１００ｍｍ２／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。このような絶縁性液体６１は、塩酸等の酸を用いてｐＨが４〜５程度に調整された水分散液を非水系溶媒に置換することによって作製することができる。例えば、ｐＨが７〜８程度の水分散液に塩酸を添加してｐＨが４〜５程度となるようにｐＨ調整し、このｐＨが４〜５の酸性の水分散液を非水系溶媒に置換することで、絶縁性液体６１を得ることができる。
【００６０】
ナノ粒子６２は、絶縁性液体６１に複数分散されている。ナノ粒子６２は、粒径がナノオーダサイズの微粒子である。具体的には、入射光の波長をλとすると、ナノ粒子６２の粒径は、λ／４以下であるとよい。ナノ粒子６２の粒径をλ／４以下にすることで、ナノ粒子６２での光散乱を少なくして、ナノ粒子６２と絶縁性液体６１との平均的な屈折率を得ることができる。ナノ粒子６２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。
【００６１】
ナノ粒子６２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、ナノ粒子６２の屈折率は、絶縁性液体６１の屈折率よりも高い。本実施の形態において、ナノ粒子６２の屈折率は、凹凸構造５０の屈折率よりも高い。
【００６２】
ナノ粒子６２としては、金属酸化物微粒子等の無機微粒子を用いることができる。また、ナノ粒子６２は、透過率が高い材料で構成されているとよい。本実施の形態では、ナノ粒子６２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２．１３の透明なジルコニア粒子を用いている。なお、ナノ粒子６２の材料は、酸化ジルコニウムに限らず、酸化チタン又は酸化アルミニウム等の透明金属酸化微粒子によって構成されていてもよい。
【００６３】
屈折率可変層６０では、所望の屈折率となるように、ナノ粒子６２が絶縁性液体６１内の全体に分散されている。本実施の形態において、屈折率可変層６０全体の屈折率（平均屈折率）は、ナノ粒子６２が絶縁性液体６１内に均一に分散された状態において、凹凸構造５０の屈折率と略同一に設定されている。具体的には、屈折率可変層６０全体の屈折率は、約１．５となるように調整されている。なお、屈折率可変層６０全体の屈折率は、絶縁性液体６１に分散するナノ粒子６２の濃度（量）を調整することによって調整することができる。なお、ナノ粒子６２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６１に対するナノ粒子６２の濃度は、約１０％〜３０％である。
【００６４】
このように構成された屈折率可変層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、屈折率可変層６０は凹凸構造５０に接している。つまり、屈折率可変層６０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６０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６０は、第二電極４０にも接しているが、屈折率可変層６０と第二電極４０との間に他の層（膜）が介在していてもよい。
【００６５】
また、屈折率可変層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屈折率が変化する。具体的には、屈折率可変層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屈折率可変層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。
【００６６】
絶縁性液体６１中に分散するナノ粒子６２は帯電しているので、屈折率可変層６０に電界が与えられると、ナノ粒子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、屈折率可変層６０内のナノ粒子６２の粒子分布が変化して屈折率可変層６０内にナノ粒子６２の濃度分布を持たせることができるので、屈折率可変層６０内の屈折率分布が変化する。つまり、屈折率可変層６０の屈折率が部分的に変化する。このように、屈折率可変層６０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。
【００６７】
このように構成される屈折率可変層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、ナノ粒子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。
【００６８】
屈折率可変層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、屈折率可変層６０の厚さは、例えば４０μｍである。
【００６９】
［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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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６０として、ナノ粒子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との間に屈折率可変層６０を封止する。
【００７３】
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。
【００７４】
［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〜図３Ｃ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り、図３Ｃは、同光学デバイス１の第三光学作用を説明するための図である。
【００７５】
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配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。
【００７６】
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、屈折率可変層６０の屈折率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、屈折率可変層６０の屈折率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６０の屈折率に応じて進行方向が制御される。
【００７７】
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に入射する光の進行方向を制御することができる。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、屈折率可変層６０（ナノ粒子分散層）におけるナノ粒子６２の粒子分布が変化し、これにより、屈折率可変層６０の屈折率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。以下、光学デバイス１の光学作用について詳細に説明する。
【００７８】
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。
【００７９】
第一光学モードでは、屈折率可変層６０に電界が与えられないので、図３Ａに示すように、屈折率可変層６０において、ナノ粒子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。つまり、ナノ粒子６２は、絶縁性液体６１内において等分散状態となっている。
【００８０】
このとき、本実施の形態では、上記のように、ナノ粒子６２が絶縁性液体６１全体に分散された状態での屈折率可変層６０の屈折率が約１．５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と第二電極４０との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６０全体の屈折率が凹凸構造５０の屈折率と略同一となる。この結果、凹凸構造５０（凸部５１）と屈折率可変層６０との間の屈折率差がほぼなくなる（屈折率差Δｎ≒０）。
【００８１】
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Ｌが入射すると、凹凸構造５０（凸部５１）と屈折率可変層６０との界面には屈折率差がないので、光学デバイス１に入射した光Ｌは、屈折率可変層６０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、第一光学モードでは、光学デバイス１に入射した光Ｌは、光学デバイス１で進行方向が曲げられることなく、光学デバイス１内をそのまま直進して光学デバイス１の外部に出射する。
【００８２】
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に入射された光を直進させて第二基板２０を透過させる。つまり、第一光学モードは透明モードであり、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に入射した光は、光学デバイス１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。
【００８３】
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６０と第二電極４０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。ただし、第一基板１０及び第二基板２０が同じ材料（つまり屈折率が同じ）であり、また、第一電極３０及び第二電極４０が同じ材料（つまり屈折率が同じ）である。このため、第一基板１０から入射して第二基板２０から出射する光は、第一光学モード（透明モード）においては、第一基板１０に入射するときの入射角と第二基板２０から出射するときの出射角とは同じになる。つまり、光Ｌが光学デバイス１に入射する前と光Ｌが光学デバイス１から出射した後とでは、光Ｌの進行方向の角度は変化しない。
【００８４】
また、第一光学モードにおいて、屈折率可変層６０全体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６０と凹凸構造５０との屈折率差が０．０１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６０及び凹凸構造５０の屈折率差が０．００５を超えると、屈折率可変層６０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。
【００８５】
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と第二電極４０との間に第一電圧が印加された場合（第一電圧印加時の場合）、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との間には直流電圧が印加される。この場合、第一電極３０と第二電極４０との間に印加する電圧（電位差）は、例えば数十Ｖ程度（例えば２０Ｖ）である。
【００８６】
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屈折率可変層６０に電界が与えられるので、屈折率可変層６０では、帯電したナノ粒子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、ナノ粒子６２は、絶縁性液体６１内を電気泳動する。
【００８７】
具体的には、ナノ粒子６２がプラスに帯電している場合、第一電極３０にマイナス電位を印加し、第二電極４０にプラス電位を印加すると、プラスに帯電したナノ粒子６２は、第一電極３０に向かって泳動し、屈折率可変層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ナノ粒子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。
【００８８】
このように、ナノ粒子６２が屈折率可変層６０内の凹凸構造５０側に偏在することで、ナノ粒子６２の粒子分布が変化し、屈折率可変層６０内の屈折率分布が一様ではなくなる。具体的には、屈折率可変層６０内には、ナノ粒子６２全体の泳動によりナノ粒子６２が集まってきてナノ粒子６２の濃度が高くなった凹凸構造５０側の第一領域６０ａと、ナノ粒子６２全体の泳動によりナノ粒子６２が無くなっていってナノ粒子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。
【００８９】
この場合、ナノ粒子６２の屈折率が絶縁性液体６１の屈折率よりも高いので、屈折率可変層６０の凹凸構造５０側の第一領域６０ａの屈折率は、屈折率可変層６０の第二電極４０側の第二領域６０ｂの屈折率よりも高くなる。したがって、屈折率可変層６０内には、凹凸構造５０側の高屈折率の第一領域６０ａと、第二電極４０側の低屈折率の第二領域６０ｂとが発生する。
【００９０】
本実施の形態では、電圧無印加時の屈折率可変層６０全体の屈折率が約１．５であるので、第一電圧印加時において、屈折率可変層６０の凹凸構造５０側の第一領域６０ａ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６０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１．４で分布する。
【００９１】
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、第二光学モードの場合（第一電極３０と第二電極４０との間に第一電圧が印加されている場合）、凹凸構造５０の屈折率（約１．５）と屈折率可変層６０の凹凸構造５０側の第一領域６０ａの屈折率（約１．６〜約１．８）との間には屈折率差が生じる。
【００９２】
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Ｌが入射すると、凹凸構造５０（凸部５１）と屈折率可変層６０との界面には屈折率差があるので、光Ｌは、凸部５１の下側の側面と屈折率可変層６０との界面で屈折してから、下隣りの凸部５１の上側の側面と屈折率可変層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Ｌは、光学デバイス１によって、電圧無印加時とは異なる角度で配光される。
【００９３】
このように、第一電極３０と第二電極４０との間に第一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に入射する光を配光して第二基板２０を透過させる。つまり、第二光学モードは配光モードであり、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１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。
【００９４】
なお、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６０と第二電極４０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。
【００９５】
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、ナノ粒子６２は絶縁性液体６１内を泳動し、図３Ａに示すように、ナノ粒子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。
【００９６】
一方、第一電極３０と第二電極４０との間に第一電圧とは逆バイアスの第二電圧が印加された場合（第二電圧印加時の場合）、光学デバイス１は、第一光学モード（電圧無印加時）及び第二光学モード（第一電圧印加時）とは異なる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。
【００９７】
以下、図３Ｃを用いて、光学デバイス１の第三光学作用について説明する。第一電極３０と第二電極４０との間に第一電圧とは逆バイアスの第二電圧が印加された場合（第二電圧印加時の場合）、光学デバイス１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。具体的には、第一電極３０と第二電極４０との間には、第二電圧として、第一電圧とは逆バイアスとなる直流電圧が印加される。例えば、第一電圧が＋２０Ｖである場合、第二電圧は−２０Ｖである。
【００９８】
第三光学モードでも、第二光学モードと同様に、第一電極３０と第二電極４０との間に印加された電圧に応じて屈折率可変層６０に電界が与えられるので、屈折率可変層６０では、帯電したナノ粒子６２がその電界分布にしたがって絶縁性液体６１内を電気泳動する。
【００９９】
具体的には、第一電極３０にプラス電位を印加し、第二電極４０にマイナス電位を印加すると、プラスに帯電したナノ粒子６２は、第二電極４０に向かって泳動し、屈折率可変層６０内の第二電極４０側に凝集されて偏在する。
【０１００】
このように、ナノ粒子６２が屈折率可変層６０内の第二電極４０側に偏在することで、ナノ粒子６２の粒子分布が変化し、屈折率可変層６０内の屈折率分布が一様ではなくなる。具体的には、屈折率可変層６０内には、ナノ粒子６２全体の泳動によりナノ粒子６２が集まってきてナノ粒子６２の濃度が高くなった第二電極４０側の第一領域６０ａと、ナノ粒子６２全体の泳動によりナノ粒子６２が無くなっていってナノ粒子６２の濃度が低くなった凹凸構造５０側の第二領域６０ｂとが発生する。
【０１０１】
この場合、ナノ粒子６２の屈折率が絶縁性液体６１の屈折率よりも高いので、屈折率可変層６０の第二電極４０側の第一領域６０ａの屈折率は、屈折率可変層６０の凹凸構造５０側の第二領域６０ｂの屈折率よりも高くなる。言い換えると、屈折率可変層６０の凹凸構造５０側の第二領域６０ｂの屈折率は、屈折率可変層６０の第二電極４０側の第一領域６０ａの屈折率よりも低くなる。したがって、屈折率可変層６０内には、第二電極４０側の高屈折率の第一領域６０ａと、凹凸構造５０側の低屈折率の第二領域６０ｂとが発生する。
【０１０２】
本実施の形態では、電圧無印加時の屈折率可変層６０全体の屈折率が約１．５であるので、第二電圧印加時において、屈折率可変層６０の第二電極４０側の第一領域６０ａの屈折率は厚み方向に約１．６〜約１．８で分布し、また、屈折率可変層６０の凹凸構造５０側の第二領域６０ｂの屈折率は厚み方向に約１．４〜約１．５で分布する。
【０１０３】
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（第一電極３０と第二電極４０との間に第二電圧が印加されている場合）、凹凸構造５０の屈折率（約１．５）と屈折率可変層６０の凹凸構造５０側の第二領域６０ｂの屈折率（約１．４〜約１．５）との間には屈折率差が生じる。
【０１０４】
この場合、図３Ｃに示すように、光学デバイス１に対して斜め方向から光Ｌが入射すると、凹凸構造５０（凸部５１）と屈折率可変層６０との界面には屈折率差があるので、光Ｌは、凹凸構造５０（凸部５１）に入射して、凸部５１の上側の側面（特に凸部５１の第一電極３０側よりの側面）と屈折率可変層６０との界面で全反射して跳ね返る方向に進行方向が曲げられてから、当該凸部５１の上側の側面と屈折率可変層６０との界面で屈折して光学デバイス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Ｌは、光学デバイス１によって、電圧無印加時及び第一電圧印加時とは異なる角度で配光される。
【０１０５】
このように、第一電極３０と第二電極４０との間に第二電圧が印加されている場合も、光学デバイス１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、第三光学モードも第二光学モードと同様に配光モードであり、第三光学モードにおいて、光学デバイス１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１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。
【０１０６】
なお、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６０と第二電極４０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。
【０１０７】
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、ナノ粒子６２は絶縁性液体６１内を泳動し、図３Ａに示すように、ナノ粒子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。一方、第一電極３０と第二電極４０との間に印加する電圧を第二電圧から第一電圧に切り替えると、ナノ粒子６２は絶縁性液体６１内を逆方向に泳動して、図３Ｂに示すように、ナノ粒子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。
【０１０８】
以上のように構成される光学デバイス１は、電流駆動型のデバイスである。したがって、第一電極３０及び第二電極４０に電圧を印加している間は、分散液（絶縁性液体６１）にも電流が流れている。
【０１０９】
また、光学デバイス１は、凹凸構造５０と屈折率可変層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（透明モード）、第二光学モード（第一配光モード）及び第三光学モード（第二配光モード）の３つのモードに切り替えることができる。
【０１１０】
このように構成される光学デバイス１を建物の窓に設置した場合、第一光学モードでは、室外から室内に向かう太陽光を床側に向けてそのまま直進させることができ、第二光学モード及び第三光学モードでは、室外から室内に向かう太陽光を天井側に向けて配光することができる。つまり、第二光学モード及び第三光学モードは、室内の天井に太陽光を採光することができる採光モードである。
【０１１１】
また、第一電極３０と第二電極４０との間に印加する電圧を段階的に切り替えることによって、第一光学モードと第二光学モード又は第三光学モードとの間に複数の中間モードを設定したり、第二光学モードと第三光学モードとの間に複数の中間モードを設定したりすることもできる。あるいは、第一電極３０と第二電極４０との間に印加する電圧をアナログ的に変化させることによって、第一光学モードと第二光学モード又は第三光学モードとの間で配光状態を徐々に変化させたり、第二光学モードと第三光学モードとの間で配光状態を徐々に変化させたりすることもできる。
【０１１２】
［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及び屈折率可変層６０が配置されており、屈折率可変層６０として、帯電したナノ粒子６２が分散された絶縁性液体６１を用いている。
【０１１３】
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ナノ粒子６２が絶縁性液体６１内を泳動するので、屈折率可変層６０の屈折率を変化させることができる。具体的には、屈折率可変層６０におけるナノ粒子６２の粒子分布が変化して、屈折率可変層６０の屈折率分布が変化する。これにより、凹凸構造５０と屈折率可変層６０との屈折率差が変化するので、光学デバイス１に入射する光の進行方向を制御することができる。
【０１１４】
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６０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。つまり、配光角度のレンジを拡大させることができる。
【０１１５】
また、本実施の形態における光学デバイス１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６１及びナノ粒子６２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１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１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。
【０１１６】
このように、本実施の形態における光学デバイス１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１を実現することができる。
【０１１７】
しかも、本実施の形態に係る光学デバイス１では、第一電極３０及び第二電極４０の少なくとも一つが、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成されている。具体的には、第一電極３０及び第二電極４０は、銅、銀、白金及び金の中から選ばれる少なくとも一種の金属によって構成されている。
【０１１８】
これにより、図５Ａのように第一電極３０及び第二電極４０を構成する金属が絶縁性液体６１内に溶け出して不純物金属イオンが絶縁性液体６１内に存在する状態になったとしても、第一電極３０及び第二電極４０に電圧が印加されたときに、当該不純物金属イオンが第一電極３０及び第二電極４０の表面に金属析出して、第一電極３０及び第二電極４０の表面に析出物による着色層が形成されてしまうことを抑制できる。つまり、第一電極３０及び第二電極４０が着色することを抑制できる。したがって、優れた光学性能を有する光学デバイス１を実現することができる。
【０１１９】
特に、本実施の形態では、第一電極３０及び第二電極４０の両方が、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成されている。
【０１２０】
これにより、第一電極３０及び第二電極４０の両方について、第一電極３０及び第二電極４０の表面に金属析出による析出物が形成されることを抑制できる。したがって、より光学性能に優れた光学デバイス１を実現することができる。
【０１２１】
また、第一電極３０及び第二電極４０の構成する金属が絶縁性液体６１内に溶け出すこと自体を阻止するために、第一電極３０及び第二電極４０の表面をＳｉＯ２膜等のパッシベーション膜で被覆する方策も考えられるが、本実施の形態における光学デバイス１は、ナノ粒子６２を電気泳動させる電流駆動型のデバイスであるため、第一電極３０及び第二電極４０が絶縁性のパッシベーション膜によって被覆されてしまうと、ナノ粒子６２の電気泳動を阻害してしまうことになる。
【０１２２】
したがって、本実施の形態における光学デバイス１では、第一電極３０及び第二電極４０が絶縁性のパッシベーション膜によって被覆されておらず、第一電極３０及び第二電極４０は、絶縁性液体に６１に接触している。具体的には、第一電極３０及び第二電極４０の表面全体が絶縁性液体６１に接触している。このため、絶縁性液体６１を介した第一電極３０と第二電極４０との間の電気的パスを確保することができる。
【０１２３】
これにより、第一電極３０及び第二電極４０の着色を抑制して光学性能に優れた光学デバイス１を実現できるだけではなく、電流駆動によりナノ粒子６２を効率よく電気泳動させることができるので、配光性能に優れた光学デバイス１を実現することができる。
【０１２４】
また、第一電極３０及び第二電極４０を構成する金属が絶縁性液体６１内に溶け出すことを抑制するとの観点では、第一電極３０及び第二電極４０の少なくとも表面層（つまり、絶縁性液体に６１に接触する部分）が、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成されていればよい。したがって、第一電極３０及び第二電極４０は、絶縁性液体６１内に溶け出した不純物金属イオンが電圧印加によって金属析出しうる導電材料（ＩＴＯ等）によって構成された導電層を有していてもよく、この場合、この導電層は、絶縁性液体６１に接触しないように、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成された金属層によって被覆されているとよい。つまり、第一電極３０及び第二電極４０は、ＩＴＯ等によって構成された導電層と、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成された金属層との積層構造であってもよい。なお、第一電極３０及び第二電極４０は、水素よりもイオン化傾向が小さい金属のみによって構成されていてもよい。
【０１２５】
また、屈折率可変層６０を挟む第一電極３０及び第二電極４０に電圧を印加したときに、絶縁性液体６１内の金属イオンは、第一電極３０及び第二電極４０のうちの低電位側の電極で金属析出することになる。このため、第一電極３０及び第二電極４０の一方が常に低電位側の電極として用いられる場合（例えば、第一光学モード及び第二光学モードのみで第三光学モードがない場合）、低電位側となる電極のみを、水素よりもイオン化傾向が小さい金属によって構成し、高電位側となる電極は、水素よりもイオン化傾向が小さい金属で構成しなくてもよく、例えばＩＴＯによって構成されていてもよい。
【０１２６】
（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。
【０１２７】
例えば、上記実施の形態では、第二電極４０は、分離されていない１つの電極として構成されていたが、これに限らない。第二電極４０は、分離された複数の電極片によって構成されていてもよい。
【０１２８】
具体的には、図４に示すように、第二電極４０Ａは、互いに分離された第一電極片４１及び第二電極片４２によって構成されていてもよい。これにより、第一電極３０と第一電極片４１と第二電極片４２とに互いに異なる電圧を印加することで、屈折率可変層６０においては、第一電極３０と第二電極４０Ａ（第一電極片４１、第二電極片４２）との間に電界分布が形成されるだけではなく、第一電極片４１と第二電極片４２との間にも電界分布がされる。これにより、屈折率可変層６０に形成された電界分布に従ってナノ粒子６２が偏在することになる。
【０１２９】
一例として、第一電極３０に−２０Ｖを印加し、第一電極片４１に＋２０を印加し、第二電極片４２に＋１５を印加することで、第一電極３０と第二電極４０Ａとの間だけではなく、第一電極片４１と第二電極片４２との間にも電界分布を形成することができる。
【０１３０】
この場合、第一基板１０から入射した光は、屈折率可変層６０内で２回屈折してから第二基板２０から出射する。これにより、図４にされる光学デバイスを窓に設置した場合、光学デバイス１に入射した光を、上記実施の形態における光学デバイス１よりも大きな角度で折り曲げることができ、より窓側に近い天井に向けて配光することができる光学デバイスを実現することができる。
【０１３１】
また、上記実施の形態において、ナノ粒子６２はプラスに帯電されていたが、これに限らない。つまり、ナノ粒子６２はマイナスに帯電されていてもよい。
【０１３２】
また、上記実施の形態において、第二光学モードでは、第一電極３０にマイナス電位を印加し、第二電極４０にプラ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４０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及び第二電極４０の両方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。
【０１３３】
また、上記実施の形態において、凹凸構造５０を構成する凸部５１は、断面形状が台形の長尺状の四角柱であったが、これに限らない。例えば、凸部５１は、断面形状が三角形（例えば二等辺三角形）の長尺状の三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。
【０１３４】
また、上記実施の形態において、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。
【０１３５】
また、上記実施の形態において、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、これに限るものではない。例えば、光学デバイス１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。
【０１３６】
また、上記実施の形態において、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１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１を窓に配置してもよい。
【０１３７】
また、上記実施の形態において、光学デバイス１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、例えば車の窓等に設置してもよい。
【０１３８】
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。
【符号の説明】
【０１３９】
１  光学デバイス
１０  第一基板
２０  第二基板
３０  第一電極
４０、４０Ａ  第二電極
４１  第一電極片
４２  第二電極片
５０  凹凸構造
６０  屈折率可変層
６１  絶縁性液体
６２  ナノ粒子
【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３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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