(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋外と屋内との間に設置される光制御デバイスであって、
光透過性を有する第１電極及び第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に位置し、前記第１電極と前記第２電極とに電圧を印加することで屈折率が調整可能な屈折率調整層と、
前記第１電極と前記屈折率調整層との間に位置し、複数の凸部の繰り返しによって構成された光透過性を有する凹凸層とを備え、
当該光制御デバイスは、前記第１電極が屋外側となるように配置され、
前記複数の凸部の各々は、当該光制御デバイスの厚み方向に対して所定の傾斜角で傾斜する傾斜面を有し、
前記複数の凸部の繰り返し方向において、前記複数の凸部のうちの一の凸部と他の凸部とは前記傾斜角が異なっている
光制御デバイス。
【請求項２】
前記複数の凸部は、鉛直下方側に位置する凸部ほど前記傾斜角が小さい
請求項１に記載の光制御デバイス。
【請求項３】
前記複数の凸部の各々の前記傾斜角は、漸次変化している
請求項１又は２に記載の光制御デバイス。
【請求項４】
前記屈折率調整層は、液晶材料によって構成されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光制御デバイス。
【請求項５】
前記屈折率調整層は、液晶材料及び光散乱性調整材料によって構成されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光制御デバイス。
【請求項６】
前記屈折率調整層は、前記第１電極側に位置する第１の層と前記第２電極側に位置する第２の層との積層構造であり、
前記第１の層は、液晶材料及び光散乱性調整材料のうち前記液晶材料のみによって構成
されており、
前記第２の層は、前記液晶材料及び前記光散乱性調整材料によって構成されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光制御デバイス。
【請求項７】
前記複数の凸部は、第１の凸部と、前記第１の凸部よりも前記傾斜角が小さい第２の凸部とからなり、
前記第１の凸部の前記傾斜角は、１０°以上２０°以下であり、
前記第２の凸部の前記傾斜角は、０°以上１０°以下である
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光制御デバイス。
【請求項８】
前記凹凸層を第１の凹凸層として、さらに、
前記屈折率調整層と前記第２電極との間に位置し、複数の凸部の繰り返しによって構成された光透過性を有する第２の凹凸層を備える
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光制御デバイス。
【請求項９】
前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方が、複数に分割されている
請求項１〜８のいずれか１項に記載の光制御デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光制御デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
屋外から入射する太陽光の進行方向を変更して屋内に導入する光制御デバイスが提案されている。例えば、特許文献１には、窓に配置することで窓に入射する太陽光の進行方向を変更して屋内の天井等に導くことができる採光シートが開示されている。特許文献１に開示された採光シートは、透明シート材に形成した凹状溝に充填材を充填して反射面を形成し、この反射面による反射により太陽光の光路を折り曲げて屋内に導入している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２５５９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された採光シートは、入射する太陽光の進行方向を変更して屋内に導入できるものの、入射する太陽光の進行方向を変更させずにそのまま屋内に導入できない。【０００５】
つまり、特許文献１に記載された採光シートは、進行方向を変化させて光を透過させることができる配光状態と、進行方向を変化させずに光を透過させることができる透明状態との切り替えを行うことができない。【０００６】
また、光制御デバイスでは、屋内の窓際にいる人に眩しさを感じさせないように太陽光を導入させたい又は屋内の奥側にまで太陽光を導入させたい等の種々の要望がある。【０００７】
本発明は、配光状態と透明状態との切り替えを行うことができ、かつ、入射する光を異なる複数の方向に変更して進行させることができる光制御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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る光制御デバイスの一態様は、屋外と屋内との間に設置される光制御デバイスであって、光透過性を有する第１電極及び第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に位置し、屈折率が調整可能な屈折率調整層と、前記第１電極と前記屈折率調整層との間に位置し、複数の凸部の繰り返しによって構成された光透過性を有する凹凸層とを備え、当該光制御デバイスは、前記第１電極が屋外側となるように配置され、前記複数の凸部の各々は、当該光制御デバイスの厚み方向に対して所定の傾斜角で傾斜する傾斜面を有し、前記複数の凸部の繰り返し方向において、前記複数の凸部のうちの一の凸部と他の凸部とは前記傾斜角が異なっている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、進行方向を変化させて光を透過させることができる配光状態と進行方向を変化させずに光を透過させることができる透明状態との切り替えを行うことができ、かつ、配光状態において、入射する光を異なる複数の方向に変更して進行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１に係る光制御デバイスの断面図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る光制御デバイスの部分拡大断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施の形態１に係る光制御デバイスが透明状態になっているときの様子を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、実施の形態１に係る光制御デバイスが配光状態になっているときの様子を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図４】図４は、実施の形態１に係る光制御デバイスが配光状態になっているときの一部拡大断面図である。
【図５】図５は、比較例の光制御デバイスの光学作用を説明するための図である。
【図６】図６は、実施の形態１に係る光制御デバイスの光学作用を説明するための図である。
【図７】図７は、実施の形態１に係る光制御デバイスの他の光学作用を説明するための図である。
【図８】図８は、実施の形態２に係る光制御デバイスの部分拡大断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、実施の形態２に係る光制御デバイスが透明状態になっているときの様子を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、実施の形態２に係る光制御デバイスが配光状態になっているときの様子を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態３に係る光制御デバイスの部分拡大断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、実施の形態３に係る光制御デバイスが透明状態になっているときの様子を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、実施の形態３に係る光制御デバイスが配光状態になっているときの様子を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図１２】図１２は、変形例１に係る光制御デバイスの部分拡大断面図である。
【図１３】図１３は、変形例２に係る光制御デバイスの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【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、各図において縮尺等は必ずしも一致しない。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。
【００１３】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１に係る光制御デバイス１の構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る光制御デバイス１の断面図である。図２は、実施の形態１に係る光制御デバイス１の部分拡大断面図であり、図１の一部分を拡大して示している。
【００１４】
図１及び図２に示すように、光制御デバイス１は、光の配光を制御することができる光配光制御デバイスであって、一対の第１電極１０及び第２電極２０と、屈折率調整層３０と、凹凸層４０とを有する。光制御デバイス１は、さらに、第１基板５０と、第２基板６０とを有する。
【００１５】
光制御デバイス１では、第１基板５０と第２基板６０との間に、第１電極１０、凹凸層４０、屈折率調整層３０及び第２電極２０がこの順で厚み方向に沿って配置されている。なお、本明細書において、「厚み方向」とは、光制御デバイス１の厚み方向を意味し、第１基板５０及び第２基板６０の主面に垂直な方向のことである。
【００１６】
図１に示すように、光制御デバイス１は、例えば、屋外（室外）と屋内（室内）との間に設置される。本実施の形態において、光制御デバイス１は、第１電極１０が屋外側、第２電極２０が屋内側となるように配置される。具体的には、光制御デバイス１は、凹凸層４０及び第１電極１０が形成された第１基板５０が屋外側となるように配置される。
【００１７】
また、光制御デバイス１は、図１に示すように、建物の窓の代わりとして用いてもよいし、建物の窓に対面するように設置してもよい。図１では、建物の外壁に窓として光制御デバイス１が取り付けられている例を示している。なお、光制御デバイス１は、建物用の窓に限るものではなく、例えば自動車又は電車等の車もしくは飛行機等の移動体の窓等に用いてもよい。光制御デバイス１を車の窓に用いる場合、屋外とは車外のことであり、屋内とは車内のことである。
【００１８】
以下、光制御デバイス１の各構成部材について詳細に説明する。
【００１９】
［第１電極、第２電極］
第１電極１０及び第２電極２０は、電気的に対となっており、屈折率調整層３０に電界を与えることができるように構成されている。
【００２０】
第１電極１０及び第２電極２０は、光透過性を有し、入射した光を透過する。第１電極１０及び第２電極２０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）やＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）等の透明金属酸化物、銀ナノワイヤや導電性粒子等の導電体を含有する樹脂からなる導電体含有樹脂、又は、銀薄膜等の金属薄膜等を用いることができる。
【００２１】
なお、第１電極１０及び第２電極２０は、これらの単層構造であってもよし、これらの積層構造（例えば透明金属酸化物と金属薄膜との積層構造）であってもよい。また、第１電極１０及び第２電極２０の電圧降下による発光面の輝度ムラを抑制するために、第１電極１０及び第２電極２０の表面には、金属等の低抵抗材料からなる細線の補助配線が設けられていてもよい。
【００２２】
第１電極１０は、第１基板５０と凹凸層４０との間に配置されている。第２電極２０は、第２基板６０と屈折率調整層３０との間に配置されている。また、第１電極１０及び第２電極２０は、電気的に対になっているだけではなく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。具体的には、第１電極１０は、第１基板５０の表面に膜状に設けられており、第２電極２０は、第１基板５０に対向する第２基板６０の表面に膜状に設けられている。
【００２３】
第１電極１０及び第２電極２０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とよい。例えば、外部電源に接続するための電極パッド等が第１電極１０及び第２電極２０から引き出されて第１基板５０又は第２基板６０に形成されていてもよい。電極パッドは、第１電極１０及び第２電極２０の一部であってもよい。
【００２４】
［屈折率調整層］
屈折率調整層（屈折率変化層）３０は、可視光領域での屈折率が調整可能となっている。屈折率調整層３０は、電界が与えられることによって屈折率が変化する材料（屈折率可変材料）によって構成されている。本実施の形態において、屈折率調整層３０は、主として液晶分子を含む液晶材料によって構成されている。つまり、屈折率可変材料として液晶材料を用いている。液晶材料としては、例えば、液晶分子が棒状分子からなるネマティック液晶又はコレステリック液晶等が挙げられる。液晶材料は、電界の変化によって液晶分子の配向状態が変化して屈折率が変化する。本実施の形態では、液晶材料として、ネガ型のネマティック液晶を用いている。
【００２５】
屈折率調整層３０は、第１電極１０と第２電極２０との間に位置しており、第１電極１０及び第２電極２０に電圧が印加されることによって電界が与えられる。第１電極１０及び第２電極２０に印加する電圧を制御して屈折率調整層３０に与えられる電界を変化させることで液晶分子の配向状態が変化し、これにより、屈折率調整層３０の屈折率が変化する。具体的には、屈折率調整層３０は、凹凸層４０の屈折率と同じ値又は近い値の屈折率と、凹凸層４０の屈折率との屈折率差が大きい屈折率との２つの屈折率に変化する。
【００２６】
この屈折率調整層３０の屈折率の変化によって、屈折率調整層３０は、進行方向を変化させずに入射光をそのまま透過させる状態である透明状態（透明モード）と、進行方向を変化させて（配光させて）入射光を透過させる状態である配光状態（配光モード）とを含む複数の状態に変化可能となる。配向状態では、例えば、入射光の向きを跳ね返る方向に変化させる。
【００２７】
本実施の形態において、屈折率調整層３０は、透明状態と配光状態との２つの状態に変化可能となっている。具体的には、屈折率調整層３０の屈折率が凹凸層４０の屈折率と同じ又は近い場合は、屈折率調整層３０は透明状態となり、屈折率調整層３０と凹凸層４０との屈折率差が大きい場合は、屈折率調整層３０は配光状態となる。
【００２８】
屈折率調整層３０を透明状態にするには、屈折率調整層３０と凹凸層４０との屈折率差は０．２以下であるとよく、０．１以下がより好ましく、さらに好ましくは０である。本実施の形態において、屈折率調整層３０の屈折率をＮａとし、凹凸層４０の屈折率をＮｂとすると、屈折率調整層３０が透明状態の場合にＮａ＝Ｎｂ（屈折率差が０）となるように設定されている。
【００２９】
一方、屈折率調整層３０を配光状態にするには、屈折率調整層３０と凹凸層４０との屈折率差は少なくとも０．１よりも大きく、０．２以上がより好ましい。本実施の形態において、屈折率調整層３０の屈折率（Ｎａ）と凹凸層４０の屈折率（Ｎｂ）とは、屈折率調整層３０が透明状態の場合にＮａ＞Ｎｂとなるように設定されている。
【００３０】
一例として、凹凸層４０として屈折率が１．５（Ｎｂ＝１．５）のものを用いた場合、電界が与えられていないとき（透明状態）の屈折率調整層３０の屈折率を１．５（Ｎａ＝Ｎｂ＝１．５）とし、電界が与えられているとき（配光状態）の屈折率調整層３０の屈折率を約１．７（Ｎａ＝１．７＞Ｎｂ）とすることができる。
【００３１】
なお、屈折率調整層３０は、交流電力によって電界が与えられてもよいし、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、正弦波でもよいし矩形波でもよい。
【００３２】
屈折率調整層３０の凹凸層４０側の面（第１基板５０側の面）は、凹凸層４０の凹凸によって凹凸面になっている。つまり、屈折率調整層３０の凸部４１は凹凸層４０の凹部に対応し、屈折率調整層３０の凹部は凹凸層４０の凸部４１に対応している。
【００３３】
［凹凸層］
凹凸層４０は、第１電極１０と屈折率調整層３０との間に位置する。本実施の形態において、凹凸層４０は、第１電極１０及び屈折率調整層３０に接している。
【００３４】
凹凸層４０は、光透過性を有し、入射した光を透過する。つまり、第１電極１０から凹凸層４０に入射した光は、凹凸層４０を透過して屈折率調整層３０に入射する。凹凸層４０と第１電極１０とは、可視光領域において屈折率の差が小さくなるように構成されているとよい。このように構成することで、凹凸層４０と第１電極１０との界面において光を有効に透過させることができ、また、光制御デバイス１が透明状態のときの透明性を向上させることができる。例えば、凹凸層４０と第１電極１０との屈折率差は０．２以下であるとよく、０．１以下であることがより好ましい。凹凸層４０の屈折率は、例えば１．３〜２．０の範囲内であるが、これに限定されるものではない。本実施の形態において、凹凸層４０の屈折率は、１．５である。
【００３５】
凹凸層４０は、複数の凸部４１の繰り返しによって構成された凹凸面を有する層である。具体的には、凹凸層４０は、屈折率調整層３０側に突出する複数の凸部４１が配列された構成となっており、第１電極１０側の面が平坦な面で、屈折率調整層３０側の面が凹凸面である。なお、本実施の形態において、複数の凸部４１の繰り返し方向は、鉛直方向であり、複数の凸部４１は、周期的に配列されている。
【００３６】
凹凸層４０における各凸部４１の高さ（凹部の深さ）は、例えば、１００ｎｍ〜１００μｍの範囲内とすることができるが、これに限定されるものではない。また、隣り合う凸部４１の頂点の間隔（凹凸ピッチ）については、例えば、１００ｎｍ〜１００μｍの範囲内にすることができるが、これに限定されるものではない。凹凸層４０の凹凸は、例えば、インプリント法によって形成することができる。凹凸層４０は、例えば第１電極１０に形成される。なお、凸部４１の高さよりも凹凸ピッチを小さくする方が凹凸層４０を容易に作製することができる。
【００３７】
複数の凸部４１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を有している。凸部４１の傾斜面は、屈折率調整層３０と凹凸層４０との境界面（界面）である。凹凸層４０から屈折率調整層３０に進行する光は、凸部４１の傾斜面において、屈折率調整層３０と凹凸層４０の屈折率差に応じて反射したり反射せずにそのまま透過したりする。つまり、凸部４１の傾斜面は、光反射面（全反射面）又は光透過面として機能する。
【００３８】
また、複数の凸部４１の繰り返し方向において、複数の凸部４１のうちの一の凸部４１と他の凸部４１とは傾斜角が異なっている。つまり、複数の凸部４１には、異なる傾斜角を有する複数の凸部４１が含まれている。
【００３９】
図２に示すように、本実施の形態において、凹凸層４０は、鉛直下方に向かって、上から順に上部領域Ａ１、中央領域Ａ２及び下部領域Ａ３の３つの領域に区分されており、各領域ごとに凸部４１の傾斜角が異なっている。また、上部領域Ａ１、中央領域Ａ２及び下部領域Ａ３の各領域内においては、複数の凸部４１の傾斜角は一定（同じ）である。
【００４０】
さらに、本実施の形態では、鉛直下方側に位置する凸部４１ほど厚み方向に対する傾斜角が小さくなっている。具体的には、上部領域Ａ１における凸部４１の傾斜角が最も大きく、下部領域Ａ３における凸部４１の傾斜角が最も小さく、中央領域Ａ２における凸部４１の傾斜角は、その中間の傾斜角になっている。
【００４１】
上部領域Ａ１における凸部４１の傾斜角は、例えば、１０°以上であり、好ましくは、１０°以上２０°以下である。下部領域Ａ３における凸部４１の傾斜角は、例えば、０°以上１０°以下であり、好ましくは、５°以下である。中央領域Ａ２における凸部４１の傾斜角は、例えば、０°以上２０°以下であり、好ましくは、５°以上１０°以下である。
【００４２】
凹凸層４０における各凸部４１は、例えば、紙面垂直方向に長尺状をなす三角柱形状であり、断面形状における高さは１μｍ〜１０μｍで、アスペクト比（高さ／底辺）は２〜５程度である。なお、凸部４１の高さやアスペクト比は、これらの範囲の値に限定されるものではない。また、凹凸層４０は、複数の凸部４１のみによって構成されるものに限るものではなく、複数の凸部４１の間に平坦面が形成されていてもよい。
【００４３】
また、凹凸層４０は、導電性を有する導電層であるとよい。例えば、凹凸層４０は、第１電極１０と同じ材料を用いて形成することができる。この場合、凹凸層４０と第１電極１０とは、一体的に形成されて一体化されていてもよいが、凹凸層４０は第１電極１０と別体で形成されていてもよい。ただし、凹凸層４０と第１電極１０とは別体である方が凹凸層４０の凹凸面を容易に形成することができる。
【００４４】
凹凸層４０の材料としては、凹凸を形成しやすい材料を用いるとよく、例えば樹脂を含む材料である。一例として、凹凸層４０の材料は、導電性高分子又は導電体含有樹脂等である。導電性高分子としては、ＰＥＤＯＴが挙げられる。導電体含有樹脂としては、銀ナノワイヤ等の導電体とこの導電体を含有するセルロースやアクリル等の樹脂とからなる混合材料（導電体含有樹脂）が挙げられる。銀ナノワイヤと樹脂との混合材料を用いた場合、凹凸層４０の屈折率を樹脂の材料で調整することができるので、凹凸層４０の屈折率を第１電極１０の屈折率又は屈折率調整層３０の屈折率に容易に近づけることができる。これにより、光制御デバイス１が透明状態のときの透明性を向上させることができる。
【００４５】
なお、第１電極１０と第２電極２０とによって屈折率調整層３０に電界を与えることができさえすれば、凹凸層４０は絶縁材料で形成された絶縁層であってもよい。この場合、凹凸層４０は、絶縁樹脂材料や無機材料によって構成することができる。凹凸層４０が絶縁材料である場合、凹凸層における電圧消費を抑制するため、凹凸層４０の厚さ×誘電率は、屈折率調整層３０の厚さ×誘電率よりも小さくなっているとよい。
【００４６】
［第１基板、第２基板］
第１基板５０及び第２基板６０は、第１電極１０、第２電極２０、屈折率調整層３０及び凹凸層４０の積層構造を間に配置して、この積層構造を支持するとともにこの積層構造を保護する。第１基板５０及び第２基板６０は、当該第１基板５０及び第２基板６０の端部外周において接着剤等で接着される。この場合、接着剤は、第１基板５０と第２基板６０との間の隙間の厚みを規定するスペーサとして機能していてもよい。例えば、ビーズ状のスペーサが分散された接着剤を用いることができる。
【００４７】
なお、第１基板５０と第２基板６０とは、接着剤で貼り合わせることで固定する方法に限るものではなく、枠状のスペーサ部材（離間材）を介して第１基板５０と第２基板６０とを固定してもよい。
【００４８】
第１基板５０及び第２基板６０は、光透過性を有し、入射した光を透過する。本実施の形態において、第１基板５０及び第２基板６０は、透明基板であり、例えばガラス基板又は透明な樹脂基板である。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。樹脂基板の材料としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリカーボネート、アクリル又はエポキシ等が挙げられる。ガラス基板は、光透過率（透明性）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。第１基板５０及び第２基板６０は、同じ基板材料で構成されていてもよいし、異なる基板材料で構成されていてもよいが、同じ基板材料で構成されている方がよい。
【００４９】
なお、第１基板５０及び第２基板６０は、リジッド基板に限るものではなく、フレキシブル樹脂基板やフレキシブルガラス基板等の可撓性を有するフレキシブル基板であってもよい。また、第１基板５０及び第２基板６０の平面視形状は、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。
【００５０】
また、第１基板５０と第１電極１０とは、可視光領域において屈折率の差が小さくなるように構成されているとよい。このように構成することで、第１基板５０と第１電極１０との界面において光を有効に透過させることができ、また、透明状態のときの透明性を向上させることができる。例えば、第１基板５０と第１電極１０との屈折率差は０．２以下であるとよく、０．１以下であることがより好ましい。同様に、第２基板６０と第２電極２０とは、可視光領域において屈折率の差が小さくなるように構成されているとよく、第１基板５０と第１電極１０との屈折率差は、例えば０．２以下であるとよく、０．１以下であることがより好ましい。また、第１基板５０と第２基板６０とは、屈折率が同程度であるとよく、第１基板５０と第２基板６０との屈折率差は、０．１以下であるとよい。第１電極１０と第２電極２０とについても、屈折率は同程度であるとよく、第１電極１０と第２電極２０との屈折率差は、０．１以下であるとよい。第１基板５０、第２基板６０、第１電極１０及び第２電極２０の各々の屈折率は例えば１．３〜２．０の範囲内であるが、これに限定されるものではない。
【００５１】
［光制御デバイスの光学作用］
次に、実施の形態１に係る光制御デバイス１の光学作用について説明する。
【００５２】
光制御デバイス１は、光を透過させることができる。例えば、光制御デバイス１は、第１基板５０から入射した光を透過して第２基板６０から出射させることができる。また、光制御デバイス１は、第２基板６０から入射した光を透過して第１基板５０から出射させることができる。
【００５３】
本実施の形態における光制御デバイス１は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、屈折率調整層３０の屈折率を変化させることによって、透明状態（図３Ａ）と配光状態（図３Ｂ）とを作り出すことができる。図３Ａは、実施の形態１に係る光制御デバイス１が透明状態になっているときの様子を模式的に示す部分拡大断面図である。図３Ｂは、同光制御デバイス１が配光状態になっているときの様子を模式的に示す部分拡大断面図である。なお、図３Ａ及び図３Ｂでは、屋外からの光が第１基板５０側から入射する場合を示している。
【００５４】
図３Ａに示すように、光制御デバイス１は、第１電極１０及び第２電極２０に電圧が印加されていない場合（電圧無印加の場合）に透明状態となる。つまり、第１電極１０及び第２電極２０に電圧が印加されていないときには屈折率調整層３０には電界が与えられないので、屈折率調整層３０における液晶分子の配向状態は変化しない。
【００５５】
この場合、屈折率調整層３０と凹凸層４０との屈折率差が小さくなるように（例えばゼロ）設定されているので、図３Ａの矢印で示されるように、光制御デバイス１に入射した光は曲げられることなくそのまま直進する。つまり、光制御デバイス１に入射した光は、進行方向が変化することなく光制御デバイス１を透過する。
【００５６】
このように、光制御デバイス１が透明状態（図３Ａ）の場合、光制御デバイス１に入射する屋外からの光（外光）は、光制御デバイス１をそのまま直進して通過して屋内に導かれる。例えば、光制御デバイス１に対して斜め上方から太陽光が入射する場合、太陽光はそのままの方向で直進して屋内に進入する。これにより、窓際周辺の床面に太陽光を照射させることができる。
【００５７】
一方、図３Ｂに示すように、光制御デバイス１は、第１電極１０及び第２電極２０に電圧が印加されている場合（電圧印加の場合）に配光状態となる。つまり、第１電極１０及び第２電極２０に電圧が印加されているときには屈折率調整層３０には電界が与えられるので、屈折率調整層３０における液晶分子の配向状態が変化する。
【００５８】
この場合、屈折率調整層３０と凹凸層４０との屈折率差が大きくなるように設定されているので、図３Ｂの矢印で示されるように、光制御デバイス１に入射した光は曲げられる。つまり、光制御デバイス１に入射した光は、進行方向が変化して光制御デバイス１を透過する。
【００５９】
このように、光制御デバイス１が配光状態（図３Ｂ）の場合、光制御デバイス１に入射する屋外からの光は、光制御デバイス１において進行方向が変化する。例えば、光制御デバイス１に対して斜め上方から斜め下方に向かって太陽光が入射する場合、太陽光は跳ね返る方向に（戻る方向）に反射する。これにより、天井面に太陽光を照射させることができる。
【００６０】
このように、光制御デバイス１は、第１電極１０及び第２電極２０に印加する電圧を制御することで透明状態又は配光状態に変化する。つまり、光制御デバイス１は、透明状態と配光状態との切り替えを行うことができる。なお、本実施の形態では、凸部４１の傾斜面で光を全反射させて配光状態を作り出しているので、配光状態は全反射状態でもある。
【００６１】
ここで、凹凸層４０の凸部４１の傾斜角と光線出射角との相関関係について、図４を用いて詳細に説明する。図４は、実施の形態１に係る光制御デバイス１が配光状態になっているときの一部拡大断面図である。
【００６２】
図４に示すように、凹凸層４０の各凸部４１は、光制御デバイス１の厚み方向に対して所定の傾斜角αで傾斜する傾斜面４１Ｓを有する。各凸部４１における傾斜角αは、光制御デバイス１の厚み方向と凸部４１の傾斜面４１Ｓの傾斜方向とのなす角である。なお、図４に示すように、断面形状が三角形の凸部４１には上側と下側の２つの傾斜面４１Ｓが存在するが、本実施の形態では、凹凸層４０と屈折率調整層３０との屈折率により、全反射面となるのは上側の傾斜面４１Ｓとなる。
【００６３】
また、図４に示すように、光制御デバイス１に入射する光（太陽光等）の入射角をθ１とし、この光が光制御デバイス１を透過して光制御デバイス１から出射するときの出射角をθ２とする。図４に示すように、光制御デバイス１に入射角θ１で入射する光は、第１基板５０、第１電極１０、凹凸層４０、屈折率調整層３０、第２電極２０及び第２基板６０を屈折しながら順次透過して、光制御デバイス１から出射角θ２で出射する。
【００６４】
この場合、光制御デバイス１が配光状態の場合に、入射角θ１と傾斜角αとを変化させたときの出射角θ２は以下の表１に示す値となる。なお、図４に示す数値は各構成部材の屈折率を示しており、空気層、第１基板５０、第１電極１０、凹凸層４０、第２電極２０及び第２基板６０の各屈折率は、１．０、１．５、２．０、１．５、２．０、１．５としている。
【００６５】
また、図４は、光制御デバイス１が配光状態のとき、すなわち、入射光が凸部４１の傾斜面４１Ｓで反射するときの状態を示しており、このときの屈折率調整層３０の屈折率は１．７としている。
【００６６】
【表１】
0006473957.tif 000002
【００６７】
表１において、出射角θ２の値は、出射光が天井側に向かって反射する場合は「−（マイナス）」で表記し、出射光が地面側に向かって反射する場合は「＋（プラス）」で表記し、全反射しない（透過する）場合は「×」で表記している。
【００６８】
つまり、表１において「−」の値をとる組み合わせは、傾斜面４１Ｓにおいて、地面側に向かう入射光の進行方向（光路）を天井側に折り曲げるように反射させることができる。一方、「＋」の値をとる組み合わせは、傾斜面４１Ｓにおいて、地面側に向かう入射光の進行方向を変えることができるものの、天井側に向けて折り曲げることなく、同じ地面側に向かう範囲内で進行方向を変えている。
【００６９】
表１に示すように、凸部４１の傾斜角αを小さくすることで、入射光を天井側に向けて出射させることができることが分かる。特に、凸部４１の傾斜角αを０°以上１５°以下にすることによって、１０°以上の出射角θ２を容易に実現することができる。
【００７０】
［効果］
次に、本実施の形態に係る光制御デバイス１の効果について説明する。
【００７１】
本実施の形態に係る光制御デバイス１は、第１電極１０と第２電極２０との間に屈折率が調整可能な屈折率調整層３０を有する。これにより、進行方向を変化させて光を透過させることができる配光状態と、進行方向を変化させずに光を透過させることができる透明状態とを作り出すことができる。つまり、１つの光制御デバイス１で、配光状態と透明状態とを切り替えることができる。
【００７２】
また、光制御デバイス１は、第１電極１０と屈折率調整層３０との間に、複数の凸部４１の繰り返しによって構成された凹凸層４０を有する。これにより、光制御デバイス１は、配光状態において、凹凸層４０の凸部４１によって光の進行方向を変化させることができる。
【００７３】
このとき、仮に、凹凸層４０の凸部４１の傾斜角αが凹凸層４０の全領域で一定である光制御デバイス１００を用いると、図５に示すように、光制御デバイス１００は、配光状態の場合に、光制御デバイス１００に入射する光（太陽光）を全て同じ方向に変化させることになる。つまり、全ての凸部４１の傾斜面４１Ｓにおいて入射光が同じ方向に反射して、全て同じ出射角となって出射する。
【００７４】
この場合、例えば、屋内の奥側にまで太陽光を導入させたいように傾斜角αを設定すると、図５に示すように、窓際にいる人の目に光が入ってしまい、窓際にいる人は眩しく感じてしまう。逆に、窓際にいる人に眩しさを感じさせないような傾斜角αを設定すると、屋内の奥側にまで太陽光を届かせることができなくなる。
【００７５】
これに対して、本実施の形態における光制御デバイス１では、複数の凸部４１のうちの一の凸部４１と他の凸部４１とは傾斜角αが異なっている。つまり、複数の凸部４１には、傾斜角αが異なる凸部４１が存在する。
【００７６】
これにより、光制御デバイス１が配光状態の場合、光制御デバイス１に入射する複数の光（太陽光）は、互いに異なる複数の方向に変化して進行することになる。つまり、傾斜角αが異なる複数の凸部４１の各々の傾斜面４１Ｓで反射する複数の光は、互いに異なる出射角となって光制御デバイス１から出射する。したがって、光制御デバイス１に入射する複数の光を異なる領域に分けて配光させることができる。
【００７７】
この場合、例えば、複数の凸部４１の傾斜角αを鉛直下方側に位置する凸部４１ほど小さくするとよい。一例として、光制御デバイス１の下部領域Ａ３に存在する凸部４１の傾斜角αを小さくし（例えば、０°以上１０°以下）、光制御デバイス１の上部領域Ａ１に存在する凸部４１の傾斜角αを大きくする（１０°以上２０°以下）。
【００７８】
これにより、図６に示すように、光制御デバイス１の下部領域Ａ３に位置する凸部４１では、入射光を大きな出射角で出射させて窓側（窓近傍）の天井面に向けて反射させることができ、かつ、光制御デバイス１の上部領域Ａ１に位置する凸部４１では、入射光を小さな出射角で出射させて屋内の奥側の天井面に向けて反射させることができる。したがって、窓際にいる人に眩しさを感じさせることなく、かつ、屋内の奥側にまで太陽光を届かせることができる。
【００７９】
また、複数の凸部４１の各々の傾斜角が漸次変化するように構成してもよい。例えば、複数の凸部４１の傾斜角αを鉛直下方側に向かって漸次小さくなるように構成することができる。
【００８０】
これにより、図７に示すように、凸部４１の傾斜面４１Ｓでの反射角を漸次変化させて入射光を天井面に向けて反射させることができるので、天井面での照度ムラを抑制することができる。したがって、屋内空間において違和感のない自然な光を行き渡らせることができる。
【００８１】
以上、本実施の形態における光制御デバイス１によれば、配光状態と透明状態との切り替えを行うことができ、かつ、配光状態において、入射する光を異なる複数の方向に変更して進行させることができる。
【００８２】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る光制御デバイス２の構成について、図８を用いて説明する。図８は、実施の形態２に係る光制御デバイス２の部分拡大断面図である。
【００８３】
図８に示すように、光制御デバイス２は、実施の形態１と同様に、一対の第１電極１０及び第２電極２０と、屈折率調整層３０Ａと、凹凸層４０と、第１基板５０と、第２基板６０とを有する。
【００８４】
本実施の形態における光制御デバイス２が上記実施の形態１における光制御デバイス１と異なる点は屈折率調整層３０Ａの構成である。
【００８５】
本実施の形態における屈折率調整層３０Ａは、実施の形態１における屈折率調整層３０と同様に、可視光領域での屈折率が調整可能となっているが、実施の形態１における屈折率調整層３０と異なり、液晶材料及び光散乱性調整材料によって構成されている。つまり、屈折率調整層３０Ａは、液晶材料だけではなく光散乱性調整材料も有しており、屈折率を調整可能になっているだけではなく、光散乱性も調整可能となっている。
【００８６】
具体的には、屈折率調整層３０Ａは、光散乱性調整材料として、ポリマー構造の高分子材料（樹脂）を有している。ポリマー構造は、高分子鎖の架橋構造で形成されていてもよし、高分子材料の絡み合いで形成されていてもよい。ポリマー構造は、例えば、網目状の構造である。ポリマー構造（網目）の間に液晶分子が配置されることによって屈折率の調整が可能となる。
【００８７】
光散乱性調整材料（高分子材料）を含む屈折率調整層３０Ａの液晶材料としては、例えばポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）又は高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）等を用いることができる。
【００８８】
ＰＮＬＣ又はＰＤＬＣは、高分子材料からなる光透過性を有する樹脂部と、液晶部とによって構成される。この構成によって、屈折率調整層３０Ａの屈折率を変化させることができるとともに、屈折率調整層３０Ａを透過する光の散乱性を調整することができる。
【００８９】
樹脂部は、例えば、熱硬化性樹脂又は紫外線硬化性樹脂等であり、液晶部は、ネマティック液晶等である。ＰＮＬＣ又はＰＤＬＣは、樹脂部の中に液晶部が点状に存在する構造であるとよいが、樹脂部が海に相当し、液晶部が島に相当するような海島構造であってもよい。本実施の形態において、屈折率調整層３０Ａは、樹脂部の中に液晶部が網目状に不規則につながった構造であるが、液晶部の中に樹脂部が点状に存在した構造であったり、液晶部の中に樹脂部が網目状に不規則につながった構造であったりしてもよい。
【００９０】
このように、屈折率調整層３０Ａが高分子材料を含むことによって屈折率調整層３０Ａの保持性が高まり、屈折率調整層３０Ａは内部で材料が流動しにくくすることができる。また、屈折率調整層３０Ａについては、屈折率が調整された状態を高く維持することもできる。
【００９１】
屈折率調整層３０Ａは、実施の形態１における屈折率調整層３０と同様に、第１電極１０及び第２電極２０に電圧が印加されることによって電界が与えられる。これにより、液晶分子の配向状態が変化して屈折率調整層３０Ａの屈折率が変化する。具体的には、屈折率調整層３０Ａは、凹凸層４０の屈折率に近い値の屈折率と、凹凸層４０の屈折率との屈折率差が大きい屈折率との２つの屈折率に変化する。
【００９２】
この屈折率の変化によって、屈折率調整層３０Ａも、透明状態と配光状態との２つの状態に変化可能となっている。具体的には、屈折率調整層３０Ａの屈折率が凹凸層４０の屈折率に近い場合又は同じである場合、屈折率調整層３０Ａは透明状態となり、一方、屈折率調整層３０Ａと凹凸層４０との屈折率差が大きい場合、屈折率調整層３０Ａは配光状態となる。
【００９３】
ただし、本実施の形態における屈折率調整層３０Ａは、実施の形態１における屈折率調整層３０と異なり、電圧が与えられないときに配光状態となり、電圧が与えられているときに透明状態となる。また、本実施の形態では、配光状態の場合に屈折率調整層３０Ａは光散乱性を有する。つまり、光の進行方向を単に変化させるだけではなく、光を散乱させながら光の進行方向を変化させる。
【００９４】
屈折率調整層３０Ａを配光状態にするには、屈折率調整層３０Ａと凹凸層４０の屈折率差は少なくとも０．１よりも大きく、０．２以上がより好ましい。一方、屈折率調整層３０Ａを透明状態にするには、屈折率調整層３０Ａと凹凸層４０の屈折率差は０．２以下であるとよく、０．１以下がより好ましい。一例として、凹凸層４０の屈折率が１．５である場合、配光状態のときの屈折率調整層３０Ａの屈折率は１．７であり、透明状態のときの屈折率調整層３０Ａの屈折率は１．５である。
【００９５】
次に、本実施の形態における光制御デバイス２の光学作用について、図９Ａ及び図９Ｂを用いて説明する。図９Ａは、実施の形態２に係る光制御デバイス２が透明状態になっているときの様子を模式的に示す部分拡大断面図である。図９Ｂは、同光制御デバイス２が配光状態になっているときの様子を模式的に示す部分拡大断面図である。
【００９６】
本実施の形態における光制御デバイス２でも、実施の形態１と同様に、屈折率調整層３０Ａの屈折率を変化させることによって、透明状態（図９Ａ）と配光状態（図９Ｂ）とを作り出すことができる。
【００９７】
図９Ａに示すように、光制御デバイス２は、第１電極１０及び第２電極２０に電圧が印加されている場合（電圧印加の場合）に透明状態となる。つまり、第１電極１０及び第２電極２０に電圧が印加されているときには屈折率調整層３０Ａには電界が与えられるので、屈折率調整層３０Ａにおける液晶分子の配向状態が変化する。
【００９８】
光制御デバイス２が透明状態の場合、光制御デバイス２に入射する屋外からの光は、光制御デバイス２をそのまま直進通過して屋内に導かれる。
【００９９】
一方、図９Ｂに示すように、光制御デバイス２は、第１電極１０及び第２電極２０に電圧が印加されていない場合（電圧無印加の場合）に配光状態となる。つまり、第１電極１０及び第２電極２０に電圧が印加されていないときには屈折率調整層３０Ａには電界が与えらないので、屈折率調整層３０Ａにおける液晶分子の配向状態は変化しない。
【０１００】
光制御デバイス２が配光状態の場合、光制御デバイス２に入射した光は曲げられて進行方向が変化する。このとき、入射した光は屈折率調整層３０Ａで散乱する。つまり、光制御デバイス２に入射した光は進行方向が曲げられつつ散乱して光制御デバイス２を透過する。
【０１０１】
以上、本実施の形態における光制御デバイス２は、実施の形態１における光制御デバイス１と同様に、第１電極１０と第２電極２０との間に屈折率が調整可能な屈折率調整層３０Ａを有する。
【０１０２】
これにより、光制御デバイス２は、第１電極１０及び第２電極２０に印加する電圧を制御することによって、透明状態又は配光状態に変化する。つまり、光制御デバイス２でも、配光状態と透明状態とを切り替えることができる。
【０１０３】
また、本実施の形態における光制御デバイス２でも、複数の凸部４１のうちの一の凸部４１と他の凸部４１とは傾斜角αが異なっている。
【０１０４】
これにより、光制御デバイス２が配光状態の場合、光制御デバイス２に入射する複数の光（太陽光）は、互いに異なる複数の方向に変化して進行することになる。したがって、光制御デバイス２に入射する複数の光を異なる領域に分けて配光させることができる。
【０１０５】
以上、本実施の形態における光制御デバイス２によれば、実施の形態１と同様に、配光状態と透明状態との切り替えを行うことができ、かつ、配光状態において、入射する光を異なる複数の方向に変更して進行させることができる。
【０１０６】
さらに、本実施の形態における光制御デバイス２では、実施の形態１とは異なり、屈折率調整層３０Ａが液晶材料及び光散乱性調整材料によって構成されている。これにより、虹色の光を抑制して白色の光にすることができる。
【０１０７】
つまり、光の曲がる角度には波長依存性があり、波長毎に曲がる角度が異なる。このため、実施の形態１における光制御デバイス１では、配光状態の場合に、虹色の光に見えてしまう。
【０１０８】
これに対して、本実施の形態では、屈折率調整層３０Ａが液晶材料及び光散乱性調整材料によって構成されている。具体的には、屈折率調整層３０Ａは、ＰＮＬＣ又はＰＤＬＣによって構成されている。
【０１０９】
これにより、光制御デバイス２の配光状態においては、虹色の光を屈折率調整層３０Ａで拡散させることができる。この結果、各波長の光が混合して光制御デバイス２から出射するので、光制御デバイス２から出射する光を白色の光に見せることができる。
【０１１０】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係る光制御デバイス３の構成について、図１０を用いて説明する。図１０は、実施の形態３に係る光制御デバイス３の部分拡大断面図である。
【０１１１】
図１０に示すように、光制御デバイス３は、実施の形態１と同様に、一対の第１電極１０及び第２電極２０と、屈折率調整層３０Ｂと、凹凸層４０と、第１基板５０と、第２基板６０とを有する。
【０１１２】
本実施の形態における光制御デバイス３が上記実施の形態１における光制御デバイス１と異なる点は屈折率調整層３０Ｂの構成である。
【０１１３】
本実施の形態における屈折率調整層３０Ｂは、実施の形態１における屈折率調整層３０と同様に、可視光領域での屈折率が調整可能となっているが、実施の形態３における屈折率調整層３０と異なり、第１電極１０側に位置する第１の層３１と第２電極２０側に位置する第２の層３２との積層構造である。
【０１１４】
第１の層３１は、凹凸層４０に接する層であり、液晶材料及び光散乱性調整材料のうち液晶材料のみによって構成されている。例えば、第１の層３１は、実施の形態１における屈折率調整層３０と同様の構成であり、例えば、ネマティック液晶又はコレステリック液晶等で構成されている。
【０１１５】
第２の層３２は、第１の層３１に接する層であり、液晶材料及び光散乱性調整材料によって構成されている。例えば、第２の層３２は、実施の形態２における屈折率調整層３０Ａと同様の構成であり、例えばＰＮＬＣ又はＰＤＬＣで構成されている。なお、第２の層３２は、凹凸層４０に接していない。
【０１１６】
なお、第１の層３１と第２の層３２との間には明確な界面が存在していなくてもよく、第１の層３１から第２の層３２へと徐々に層状態が変化していてもよい。
【０１１７】
このように構成される屈折率調整層３０Ｂは、実施の形態１における屈折率調整層３０と同様に、第１電極１０及び第２電極２０に電圧が印加されることによって電界が与えられる。これにより、第１の層３１及び第２の層３２の液晶分子の配向状態が変化して屈折率調整層３０Ｂの屈折率が変化する。具体的には、屈折率調整層３０Ｂは、凹凸層４０の屈折率に近い値の屈折率と、凹凸層４０の屈折率との屈折率差が大きい屈折率との２つの屈折率に変化する。
【０１１８】
この屈折率の変化によって、屈折率調整層３０Ｂも、透明状態と配光状態との２つの状態に変化可能となっている。具体的には、屈折率調整層３０Ｂの屈折率が凹凸層４０の屈折率に近い場合又は同じである場合、屈折率調整層３０Ｂは透明状態となり、一方、屈折率調整層３０Ｂと凹凸層４０との屈折率差が大きい場合、屈折率調整層３０Ｂは配光状態となる。
【０１１９】
なお、本実施の形態では、実施の形態２と同様に、屈折率調整層３０Ｂは、電圧が与えられないときに配光状態となり、電圧が与えられているときに透明状態となる。また、本実施の形態でも、配光状態の場合に屈折率調整層３０Ｂは光散乱性を有する。つまり、光の進行方向を単に変化させるだけではなく、光を散乱させながら光の進行方向を変化させる。
【０１２０】
屈折率調整層３０Ｂを配光状態にするには、屈折率調整層３０Ｂと凹凸層４０の屈折率差は少なくとも０．１よりも大きく、０．２以上がより好ましい。一方、屈折率調整層３０Ｂを透明状態にするには、屈折率調整層３０Ｂと凹凸層４０の屈折率差は０．２以下であるとよく、０．１以下がより好ましい。一例として、凹凸層４０の屈折率が１．５である場合、配光状態のときの屈折率調整層３０Ｂの屈折率は１．７であり、透明状態のときの屈折率調整層３０Ｂの屈折率は１．５である。
【０１２１】
次に、本実施の形態における光制御デバイス３の光学作用について、図１１Ａ及び図１１Ｂを用いて説明する。図１１Ａは、実施の形態３に係る光制御デバイス３が透明状態になっているときの様子を模式的に示す部分拡大断面図である。図１１Ｂは、同光制御デバイス３が配光状態になっているときの様子を模式的に示す部分拡大断面図である。
【０１２２】
本実施の形態における光制御デバイス３でも、実施の形態１と同様に、屈折率調整層３０Ｂの屈折率を変化させることによって、透明状態（図１１Ａ）と配光状態（図１１Ｂ）とを作り出すことができる。
【０１２３】
図１１Ａに示すように、光制御デバイス３が透明状態（電圧印加）の場合、光制御デバイス３に入射する屋外からの光は、光制御デバイス３をそのまま直進通過して屋内に導かれる。
【０１２４】
一方、図１１Ｂに示すように、光制御デバイス３が配光状態（電圧無印加）の場合、光制御デバイス３に入射した光は曲げられて進行方向が変化する。このとき、入射した光は屈折率調整層３０Ｂで散乱する。つまり、光制御デバイス３に入射した光は進行方向が曲げられつつ散乱して光制御デバイス３を透過する。
【０１２５】
以上、本実施の形態における光制御デバイス３は、実施の形態１における光制御デバイス１と同様に、第１電極１０と第２電極２０との間に屈折率が調整可能な屈折率調整層３０Ｂを有する。
【０１２６】
これにより、光制御デバイス３は、第１電極１０及び第２電極２０に印加する電圧を制御することによって、透明状態又は配光状態に変化する。つまり、光制御デバイス２でも、配光状態と透明状態とを切り替えることができる。
【０１２７】
また、本実施の形態における光制御デバイス３でも、複数の凸部４１のうちの一の凸部４１と他の凸部４１とは傾斜角αが異なっている。
【０１２８】
これにより、光制御デバイス３が配光状態の場合、光制御デバイス３に入射する複数の光（太陽光）は、互いに異なる複数の方向に変化して進行することになる。したがって、光制御デバイス３に入射する複数の光を異なる領域に分けて配光させることができる。
【０１２９】
以上、本実施の形態における光制御デバイス３によれば、実施の形態１と同様に、配光状態と透明状態との切り替えを行うことができ、かつ、配光状態において、入射する光を異なる複数の方向に変更して進行させることができる。
【０１３０】
また、本実施の形態における光制御デバイス３では、実施の形態２と同様に、屈折率調整層３０Ｂは液晶材料及び光散乱性調整材料によって構成された第２の層３２を有する。これにより、光制御デバイス３の配光状態においては、虹色の光を屈折率調整層３０Ｂの第２の層３２で拡散させることができるので、光制御デバイス３から出射する光を白色の光に見せることができる。
【０１３１】
さらに、屈折率調整層３０Ｂは、実施の形態２と異なり、第１電極２０側に位置する第１の層３１と第２電極２０側に位置する第２の層３２との積層構造である。第１の層３１は、液晶材料及び光散乱性調整材料のうち液晶材料のみによって構成されており、第２の層３２は、液晶材料及び前記光散乱性調整材料によって構成されている。つまり、本実施の形態では、液晶材料及び前記光散乱性調整材料によって構成された第２の層３２が凹凸層４０に接していない。これにより、光制御デバイス３の配光状態において、目的とする配光を得ることができる。
【０１３２】
つまり、上記の実施の形態２における光制御デバイス２では、液晶材料及び光散乱性調整材料で構成された屈折率調整層３０Ａによって虹色に見えてしまう光を白色の光に見せることができるが、凹凸層４０の凸部４１は、屈折率調整層３０Ａの光散乱性調整材料（ポリマー）で被覆されてしまっているので、目的とする配光が得られにくい。
【０１３３】
これに対して、光制御デバイス３では、屈折率調整層３０Ｂを第１の層３１と第２の層３２との積層構造とすることによって、液晶材料及び光散乱性調整材料によって構成された第２の層３２を凹凸層４０に接しないようにすることができる。これにより、凹凸層４０による配光制御の精度を向上させることができる。この結果、光制御デバイス３では、配光状態において、虹色に見えてしまう光を白色の光に見せることができるとともに、目的とする所望の配光で光を出射させることができる。
【０１３４】
（実施例）
次に、実際に作製した光制御デバイスの実施例及び比較例について説明する。
【０１３５】
（実施例１）
実施例１の光制御デバイスは、上記実施の形態２における光制御デバイス２の構成であり、屈折率調整層３０Ａの材料としてＰＮＬＣを用いて以下のように作製した。
【０１３６】
まず、屋外側の第１基板５０としてガラス基板（厚さ０．７ｍｍ）を用いて、このガラス基板の表面に第１電極１０としてＩＴＯ膜（膜厚１００ｎｍ）を形成し、さらに、ＩＴＯ膜の表面に、屈折率が１．５のアクリル樹脂からなる膜厚１０μｍの凹凸層４０をインプリントにより形成することで、屋外側電極基板を得た。このとき、凹凸層４０の凸部４１の傾斜角αは、真ん中より上半分側では１０°とし、真ん中より下半分側では５°とした。
【０１３７】
次に、屋内側の第２基板６０としてガラス基板（０．７ｍｍ厚）を用いて、このガラス基板の表面に第２電極２０としてＩＴＯ膜（膜厚１００ｎｍ）を形成することで、屋内側電極基板を得た。
【０１３８】
次に、屋外側電極基板と屋内側電極基板とを、粒径３０μｍの複数のスペーサを挟んで貼り合わせて、屋外側電極基板と屋内側電極基板とのギャップに、ＤＩＣ（株）製のＰＮＬＣ（ＰＮＭ−１７０）を注入し、露光量０．５ｍＷのＵＶでＰＮＬＣを硬化させて屈折率調整層３０Ａを形成した。
【０１３９】
（実施例２）
実施例２の光制御デバイスは、上記実施の形態３における光制御デバイス３の構成であり、屈折率調整層３０Ｂの第１の層３１の材料として液晶材料を用いるとともに第２の層３２の材料としてＰＮＬＣを用いて以下のように作製した。
【０１４０】
まず、実施例１と同様に、屋外側の第１基板５０としてガラス基板（厚さ０．７ｍｍ）を用いて、このガラス基板の表面に第１電極１０としてＩＴＯ膜（膜厚１００ｎｍ）を形成し、さらに、ＩＴＯ膜の表面に、屈折率が１．５のアクリル樹脂からなる膜厚１０μｍの凹凸層４０をインプリントにより形成することで、屋外側電極基板を得た。このとき、凹凸層４０の凸部４１の傾斜角αは、真ん中より上半分側では１０°とし、真ん中より下半分側では５°とした。
【０１４１】
次に、屋内側の第２基板６０としてガラス基板（０．７ｍｍ厚）を用いて、このガラス基板の表面に第２電極２０としてＩＴＯ膜（膜厚１００ｎｍ）を形成し、さらに、ＤＩＣ（株）製のＰＮＬＣ（ＰＮＭ−１７０）を塗布し、５ｍＷのＵＶでＰＮＬＣを硬化させて第２の層３２を形成することで、屋内側電極基板を得た。なお、第２の層３２（ＰＮＬＣ）の狙いの膜厚は１０μｍとした。
【０１４２】
次に、屋外側電極基板と屋内側電極基板とを、粒径３０μｍの複数のスペーサを挟んで貼り合わせて、屋外側電極基板と屋内側電極基板とのギャップに、メルク（株）製の液晶（ｍｌｃ−２１６９）を注入して第１の層３１を形成した。
【０１４３】
（比較例１）
比較例１の光制御デバイスは、上記実施例１の光制御デバイスにおいて、凹凸層４０の凸部４１の傾斜角αを全領域において一律１０°にしたものである。つまり、凹凸層４０の凸部４１の傾斜角αは、真ん中より上半分側でも真ん中より下半分側でも１０°にした。
【０１４４】
（比較例２）
比較例２の光制御デバイスは、比較例１の光制御デバイスにおいて、凹凸層を屋外側電極基板でなく、屋内側電極基板のＩＴＯ膜の表面に形成したものである。つまり、凹凸層４０が形成された第１基板５０を屋外側ではなく屋内側となるように配置した構成である。
【０１４５】
（評価結果）
実施例１、２及び比較例１、２のサンプルに対して入射角θ１が４０°となるように白色平行光を入射させて光の出射角θ２及び出射光の特性について評価した。なお、出射光の波長均一性（虹色に見えないかどうか）については目視にて評価した。その結果を以下の表２に示す。
【０１４６】
【表２】
0006473957.tif 000003
【０１４７】
表２に示すように、実施例１、２では、下半分領域（窓下部）での出射角θ２が大きいので、屋内の人は眩しさを感じにくくなっているが、比較例１、２では、下半分領域（窓下部）での出射角θ２が小さいので、屋内の人は眩しく感じる。
【０１４８】
また、実施例１及び比較例１、２では、凹凸層の表面にＰＮＬＣが接しており凸部の表面にポリマーが多く存在するので曲がる光の光量が低下するが、実施例２では、凹凸層の表面にＰＮＬＣが接しておらず凸部の表面にポリマーがほとんど存在しないので曲がる光の光量が増加する。
【０１４９】
また、比較例２では、入射光はＰＮＬＣで拡散した後に凹凸層の凸部の傾斜面（反射面）で反射するので出射光は虹色に見えて波長均一性が悪くなっているが、実施例１、２では、入射光は凹凸層の凸部の傾斜面で反射した後にＰＮＬＣで拡散するので出射光は白色に見える。つまり、実施例１、２は、比較例２に対して、波長均一性に優れている。
【０１５０】
（その他変形例等）
以上、本発明に係る光制御デバイスについて、実施の形態及び実施例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態及び実施例に限定されるものではない。
【０１５１】
例えば、上記の各実施の形態において、凹凸層４０は第１電極１０側のみに設けたが、図１２に示すように、第２電極２０側にも凹凸層７０を設けてもよい。図１２に示す光制御デバイスは、実施の形態１において、凹凸層４０を第１の凹凸層として、さらに、屈折率調整層３０と第２電極２０との間に位置し、かつ、複数の凸部７１の繰り返しによって構成された光透過性を有する第２の凹凸層７０を備えた構成である。これにより、光デバイスに入射した光をより曲げて出射させることが可能となる。
【０１５２】
また、上記の各実施の形態において、第１電極１０及び第２電極２０の少なくとも一方を複数に分割してもよい。例えば、図１３に示す光制御デバイスは、実施の形態１において、第２電極２０を面内において３つの領域に分割した構成である。これにより、分割した領域ごとに配光状態と透明状態との切り替え制御を行うことができる。
【０１５３】
また、上記の各実施の形態において、屈折率調整層における液晶材料として、強誘電性液晶等のメモリ性を有する液晶を用いてもよい。これにより、屈折率調整層がメモリ性を有することになるので、屈折率調整層に電界が与えられたときの状態が維持される。このため、屈折率を変化させたい場合に第１電極１０及び第２電極２０に電圧を印加し、屈折率を変化させたくない場合には第１電極１０及び第２電極２０に電圧を印加しないように構成することができるので、電力効率を向上させることができる。
【０１５４】
また、上記の各実施の形態では、凹凸層４０を上下方向に３つの領域（上部領域Ａ１、中央領域Ａ２、下部領域Ａ３）に区分して各領域の凸部４１の傾斜角αを異ならせたが、これに限るものではない。例えば、実施例１、２のように、上下方向に２つの領域に区分して各領域の凸部４１の傾斜角αを異ならせてもよいし、上下方向に４つ以上の領域に区分して各領域の凸部４１の傾斜角αを異ならせてもよい。また、凹凸層４０を上下方向に複数に区分するのではなく、凹凸層４０を水平方向（左右方向）に複数に区分して各領域毎に凸部４１の傾斜角αを異ならせてもよい。また、凹凸層４０を上下方向及び水平方向に複数に区分して各領域の凸部４１の傾斜角αを異ならせてもよい。
【０１５５】
また、上記の実施の形態１では、電圧を印加していないときに透明状態とし、電圧を印加しているときに配光状態としたが、液晶の種類や屈折率調整層の構造等によっては逆であってもよい。つまり、電圧を印加しているときに透明状態とし、電圧を印加していないときに配光状態となるように構成してもよい。例えば、実施の形態１において、液晶材料としてポジ型の液晶を用いることで、電圧を印加していないときに配光状態とし、電圧を印加しているときに透明状態とすることができる。
【０１５６】
同様に、上記の実施の形態２、３では、電圧を印加しているときに透明状態とし、電圧を印加していないときに配光状態としたが、電圧を印加していないときに透明状態とし、電圧を印加しているときに配光状態となるように構成してもよい。
【０１５７】
また、上記の実施の形態１において、液晶材料としてネマティック液晶を用いたが、この場合、ツイストネマティック液晶（ＴＮ液晶）を用いてもよい。
【０１５８】
なお、その他、上記の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】
【０１５９】
１、２、３  光制御デバイス
１０  第１電極
２０  第２電極
３０、３０Ａ、３０Ｂ  屈折率調整層
３１  第１の層
３２  第２の層
４０、７０  凹凸層
４１、７１  凸部
４１Ｓ  傾斜面
５０  第１基板
６０  第２基板
【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４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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