(57)【要約】【課題】エレクトロウェッティング現象を利用して光の散乱状態を容易に制御し得る光散乱装置を提供する。【解決手段】光散乱装置は、第１支持体１１、第２支持体１２、接合部材１３、第１電極２１、絶縁膜２２、第２電極２３、並びに、絶縁性の第１の液体３１及び導電性の第２の液体３２を具備し、第１電極２１は所定の形状にパターニングされており、第２電極２３はベタ電極であり、電極２１，２３に電圧が印加されていないとき、第１の液体３１及び第２の液体３２は層状の状態にあり、且つ、第１の液体３１は絶縁膜２２と接し、第２の液体３２は第２電極２３と接しており、電極２１，２３に電圧が印加されたとき、第１の液体３１は絶縁膜２２と接した状態で滴状となり、第２の液体３２は、第２電極２３と接し、且つ、絶縁膜２２とも接した状態となり、滴状の第１の液体３１によって入射光が散乱される。【選択図】  図１
2009047853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）入射光に対して透明な第１支持体、
（Ｂ）第１支持体と対向して配置された、入射光に対して透明な第２支持体、
（Ｃ）第２支持体と対向する第１支持体の対向面に形成された第１電極、及び、第１電極上に形成された絶縁膜、
（Ｄ）第１支持体と第２支持体をそれらの周縁部で相互に接合する接合部材、
（Ｅ）第１支持体と第２支持体との間に配置された、絶縁性の第１の液体及び導電性の第２の液体、並びに、
（Ｆ）第２の液体に接するように配置された第２電極、
を具備した光散乱装置であって、
第１電極は、所定の形状にパターニングされており、第２電極は、１枚又は複数枚の電極から構成されており、
第１電極と第２電極との間に電圧が印加されていない状態にあっては、第１の液体及び第２の液体は層状の状態にあり、且つ、第１の液体は絶縁膜と接しており、第２の液体は第２電極と接しており、
第１電極と第２電極との間に電圧が印加されている状態にあっては、第１の液体は絶縁膜と接した状態で滴状となり、第２の液体は、第２電極と接し、且つ、絶縁膜とも接した状態となり、滴状の第１の液体によって入射光が散乱されることを特徴とする光散乱装置。
【請求項２】
絶縁膜の表面には、撥水処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の光散乱装置。
【請求項３】
第１の液体と第２の液体とは、不溶、不混合であることを特徴とする請求項１に記載の光散乱装置。
【請求項４】
第１電極及び第２電極は透明電極から成ることを特徴とする請求項１に記載の光散乱装置。
【請求項５】
（Ａ）入射光に対して透明な第１支持体、
（Ｂ）第１支持体と対向して配置された、入射光に対して透明な第２支持体、
（Ｃ）第２支持体と対向する第１支持体の対向面に形成された第１電極、及び、第１電極上に形成された第１絶縁膜、
（Ｄ）第１支持体と対向する第２支持体の対向面に形成された第２電極、及び、第２電極上に形成された第２絶縁膜、
（Ｅ）第１支持体と第２支持体をそれらの周縁部で相互に接合する接合部材、
（Ｆ）接合部材の内面上に形成された第３電極、並びに、
（Ｇ）第１支持体と第２支持体との間に順次配置された、絶縁性の第１の液体、導電性の第３の液体、及び、絶縁性の第２の液体、
を具備した光散乱装置であって、
第１電極及び第２電極は、所定の形状にパターニングされており、第３電極は、１枚又は複数枚の電極から構成されており、
第１電極と第３電極との間、及び、第２電極と第３電極との間に電圧が印加されていない状態にあっては、第１の液体、第３の液体、及び、第２の液体は層状の状態にあり、且つ、第１の液体は第１絶縁膜と接しており、第２の液体は第２絶縁膜と接しており、第３の液体は第３電極と接しており、
第１電極と第３電極との間、及び、第２電極と第３電極との間に電圧が印加されている状態にあっては、第１の液体は第１絶縁膜と接した状態で滴状となり、第２の液体は第２絶縁膜と接した状態で滴状となり、第３の液体は、第３電極と接し、且つ、第１絶縁膜及び第２絶縁膜とも接した状態となり、滴状の第１の液体及び第２の液体によって入射光が散乱されることを特徴とする光散乱装置。
【請求項６】
第１絶縁膜及び第２絶縁膜の表面には、撥水処理が施されていることを特徴とする請求項５に記載の光散乱装置。
【請求項７】
第１の液体と第３の液体とは、不溶、不混合であり、第２の液体と第３の液体とは、不溶、不混合であることを特徴とする請求項５に記載の光散乱装置。
【請求項８】
第１電極及び第２電極は透明電極から成ることを特徴とする請求項５に記載の光散乱装置。
【請求項９】
（Ａ）入射光に対して透明な第１支持体、
（Ｂ）第１支持体と対向して配置された、入射光に対して透明な第２支持体、
（Ｃ）第２支持体と対向する第１支持体の対向面に形成された第１電極、及び、第１電極上に形成された絶縁膜、
（Ｄ）第１支持体と第２支持体をそれらの周縁部で相互に接合する接合部材、
（Ｅ）第１支持体と第２支持体との間に配置された、絶縁性の第１の液体及び導電性の第２の液体、並びに、
（Ｆ）第２の液体に接するように配置された第２電極、
を具備し、
第１電極は、所定の形状にパターニングされており、第２電極は、１枚又は複数枚の電極から構成されている光散乱装置を用いた光散乱方法であって、
第１電極と第２電極との間に電圧を印加しない状態にあっては、第１の液体及び第２の液体は層状の状態にあり、且つ、第１の液体は絶縁膜と接しており、第２の液体は第２電極と接しており、
第１電極と第２電極との間に電圧を印加することで、第１の液体を絶縁膜と接した状態で滴状とし、第２の液体を、第２電極と接し、且つ、絶縁膜とも接した状態とし、滴状の第１の液体によって入射光を散乱することを特徴とする光散乱方法。
【請求項１０】
（Ａ）入射光に対して透明な第１支持体、
（Ｂ）第１支持体と対向して配置された、入射光に対して透明な第２支持体、
（Ｃ）第２支持体と対向する第１支持体の対向面に形成された第１電極、及び、第１電極上に形成された第１絶縁膜、
（Ｄ）第１支持体と対向する第２支持体の対向面に形成された第２電極、及び、第２電極上に形成された第２絶縁膜、
（Ｅ）第１支持体と第２支持体をそれらの周縁部で相互に接合する接合部材、
（Ｆ）接合部材の内面上に形成された第３電極、並びに、
（Ｇ）第１支持体と第２支持体との間に順次配置された、絶縁性の第１の液体、導電性の第３の液体、及び、絶縁性の第２の液体、
を具備し、
第１電極及び第２電極は、所定の形状にパターニングされており、第３電極は、１枚又は複数枚の電極から構成されて光散乱装置を用いた光散乱方法であって、
第１電極と第３電極との間、及び、第２電極と第３電極との間に電圧を印加しない状態にあっては、第１の液体、第３の液体、及び、第２の液体は層状の状態にあり、且つ、第１の液体は第１絶縁膜と接しており、第２の液体は第２絶縁膜と接しており、第３の液体は第３電極と接しており、
第１電極と第３電極との間、及び、第２電極と第３電極との間に電圧を印加することで、第１の液体を第１絶縁膜と接した状態で滴状とし、第２の液体を第２絶縁膜と接した状態で滴状とし、第３の液体を、第３電極と接し、且つ、第１絶縁膜及び第２絶縁膜とも接した状態とし、滴状の第１の液体及び第２の液体によって入射光を散乱することを特徴とする光散乱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光散乱装置及び光散乱方法に関し、より具体的には、エレクトロウェッティング現象を利用した光散乱装置及び光散乱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロウェッティング現象（電気毛管現象）を利用した光学装置の開発が進められている。エレクトロウェッティング現象は、導電性を有する液体と電極との間に電圧を印加したときに電極表面と液体との固液界面におけるエネルギーが変化し、液体表面の形状が変化する現象を云う。
【０００３】
図５の（Ａ）及び（Ｂ）に、エレクトロウェッティング現象を説明するための原理図を示す。図５の（Ａ）に模式的に示すように、例えば、電極１０１の表面に絶縁膜１０２が形成されており、この絶縁膜１０２の上に電解液から成る導電性の液滴１０３が置かれているとする。絶縁膜１０２の表面には撥水処理が施されており、図５の（Ａ）に示すように、電圧を印加していない状態では、絶縁膜１０２の表面と液滴１０３との間の相互作用エネルギーは低く、接触角θ0は大きい。ここで、接触角θ0は、絶縁膜１０２の表面と液滴１０３の正接線との成す角度であり、液滴１０３の表面張力や絶縁膜１０２の表面エネルギー等の物性に依存する。
【０００４】
一方、図５の（Ｂ）に模式的に示すように、電極１０１と液滴１０３との間に電圧を印加すると、液滴側の電解質イオンが絶縁膜１０２の表面に集中することによって電荷二重層の帯電量変化が生じ、液滴１０３の表面張力の変化が誘発される。この現象がエレクトロウェッティング現象であり、印加電圧の大きさによって液滴１０３の接触角θvが変化する。即ち、図５の（Ｂ）において、接触角θvは、印加電圧Ｖの関数として、以下の式（１）の Lippman-Young の式で表される。
【０００５】
ｃｏｓ（θv）＝ｃｏｓ（θ0）＋（１／２）（ε0・ε）／（γLG・ｔ）×Ｖ2    （１）
【０００６】
ここで、
ε0 ：真空の誘電率
ε  ：絶縁膜の比誘電率
γLG：電解液の表面張力
ｔ  ：絶縁膜の膜厚
である。
【０００７】
以上のように、電極１０１と液滴１０３との間に印加する電圧Ｖの大きさによって、液滴１０３の表面形状（曲率）が変化する。従って、例えば、液滴１０３をレンズ素子として用いた場合、焦点位置（焦点距離）を電気的に制御できる光学素子を実現することができる。
【０００８】
また、例えば、特開２０００−３５６７５０には、エレクトロウェッティング現象を利用してマスクを通過する光量を調節する表示素子が開示されているし、特開２００５−３１６４７３には、エレクトロウェッティング現象を利用した光シャッタが開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３５６７５０
【特許文献２】特開２００５−３１６４７３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
例えば、或る状況にあっては透明な（光を十分に透過する）部材や装置であるが、別の状況にあっては係る透明な部材や装置が不透明な（光を余り透過しない）部材や装置となることを要求される分野、例えば、間仕切り（パーティッション）や展示品、広告媒体等の分野が存在する。しかしながら、エレクトロウェッティング現象を利用して、部材や装置におけるこのような透明／不透明（光の散乱状態）を制御する技術は、本発明者が調べた限りにおいては知られていない。
【００１０】
従って、本発明の目的は、エレクトロウェッティング現象を利用して光の散乱状態を容易に制御し得る光散乱装置及び光散乱方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る光散乱装置、及び、本発明の第１の態様に係る光散乱方法における光散乱装置は、
（Ａ）入射光に対して透明な第１支持体、
（Ｂ）第１支持体と対向して配置された、入射光に対して透明な第２支持体、
（Ｃ）第２支持体と対向する第１支持体の対向面に形成された第１電極、及び、第１電極上に形成された絶縁膜、
（Ｄ）第１支持体と第２支持体をそれらの周縁部で相互に接合する接合部材、
（Ｅ）第１支持体と第２支持体との間に配置された、絶縁性の第１の液体及び導電性の第２の液体、並びに、
（Ｆ）第２の液体に接するように配置された第２電極、
を具備した光散乱装置であって、
第１電極は、所定の形状にパターニングされており、第２電極は、１枚又は複数枚の電極から構成されている。
【００１２】
そして、本発明の第１の態様に係る光散乱装置は、
第１電極と第２電極との間に電圧が印加されていない状態にあっては、第１の液体及び第２の液体は層状の状態にあり、且つ、第１の液体は絶縁膜と接しており、第２の液体は第２電極と接しており、
第１電極と第２電極との間に電圧が印加されている状態にあっては、第１の液体は絶縁膜と接した状態で滴状となり、第２の液体は、第２電極と接し、且つ、絶縁膜とも接した状態となり、滴状の第１の液体によって入射光が散乱されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の第１の態様に係る光散乱方法は、
第１電極と第２電極との間に電圧を印加しない状態にあっては、第１の液体及び第２の液体は層状の状態にあり、且つ、第１の液体は絶縁膜と接しており、第２の液体は第２電極と接しており、
第１電極と第２電極との間に電圧を印加することで、第１の液体を絶縁膜と接した状態で滴状とし、第２の液体を、第２電極と接し、且つ、絶縁膜とも接した状態とし、滴状の第１の液体によって入射光を散乱することを特徴とする。
【００１４】
本発明の第１の態様に係る光散乱装置あるいは本発明の第１の態様に係る光散乱方法における光散乱装置において、第２電極は、第１支持体と対向する第２支持体の対向面に形成されていてもよいし、接合部材の内面上に形成されていてもよい。
【００１５】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る光散乱装置、及び、本発明の第２の態様に係る光散乱方法における光散乱装置は、
（Ａ）入射光に対して透明な第１支持体、
（Ｂ）第１支持体と対向して配置された、入射光に対して透明な第２支持体、
（Ｃ）第２支持体と対向する第１支持体の対向面に形成された第１電極、及び、第１電極上に形成された第１絶縁膜、
（Ｄ）第１支持体と対向する第２支持体の対向面に形成された第２電極、及び、第２電極上に形成された第２絶縁膜、
（Ｅ）第１支持体と第２支持体をそれらの周縁部で相互に接合する接合部材、
（Ｆ）接合部材の内面上に形成された第３電極、並びに、
（Ｇ）第１支持体と第２支持体との間に順次配置された、絶縁性の第１の液体、導電性の第３の液体、及び、絶縁性の第２の液体、
を具備した光散乱装置であって、
第１電極及び第２電極は、所定の形状にパターニングされており、第３電極は、１枚又は複数枚の電極から構成されている。
【００１６】
そして、本発明の第２の態様に係る光散乱装置は、
第１電極と第３電極との間、及び、第２電極と第３電極との間に電圧が印加されていない状態にあっては、第１の液体、第３の液体、及び、第２の液体は層状の状態にあり、且つ、第１の液体は第１絶縁膜と接しており、第２の液体は第２絶縁膜と接しており、第３の液体は第３電極と接しており、
第１電極と第３電極との間、及び、第２電極と第３電極との間に電圧が印加されている状態にあっては、第１の液体は第１絶縁膜と接した状態で滴状となり、第２の液体は第２絶縁膜と接した状態で滴状となり、第３の液体は、第３電極と接し、且つ、第１絶縁膜及び第２絶縁膜とも接した状態となり、滴状の第１の液体及び第２の液体によって入射光が散乱されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の第２の態様に係る光散乱方法は、
第１電極と第３電極との間、及び、第２電極と第３電極との間に電圧を印加しない状態にあっては、第１の液体、第３の液体、及び、第２の液体は層状の状態にあり、且つ、第１の液体は第１絶縁膜と接しており、第２の液体は第２絶縁膜と接しており、第３の液体は第３電極と接しており、
第１電極と第３電極との間、及び、第２電極と第３電極との間に電圧を印加することで、第１の液体を第１絶縁膜と接した状態で滴状とし、第２の液体を第２絶縁膜と接した状態で滴状とし、第３の液体を、第３電極と接し、且つ、第１絶縁膜及び第２絶縁膜とも接した状態とし、滴状の第１の液体及び第２の液体によって入射光を散乱することを特徴とする。
【００１８】
本発明の第１の態様に係る光散乱装置、あるいは、本発明の第１の態様に係る光散乱方法における光散乱装置、本発明の第２の態様に係る光散乱装置、あるいは、本発明の第２の態様に係る光散乱方法における光散乱装置において、絶縁膜（あるいは、第１絶縁膜及び第２絶縁膜）の表面には撥水処理が施されていることが好ましい。撥水処理として、例えば、ポリパラキシリレンをＣＶＤ法で成膜する方法、フッ素系のポリマーであるＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の材料をコーティングする方法を挙げることができる。また、高誘電率材料と撥水性材料とを複数組み合わせた積層構造で絶縁膜（あるいは、第１絶縁膜及び第２絶縁膜）の表面を被覆してもよい。
【００１９】
上記の好ましい構成を含む本発明の第１の態様に係る光散乱装置あるいは本発明の第１の態様に係る光散乱方法における光散乱装置（以下、これらを総称して、本発明の第１の態様に係る光散乱装置等と呼ぶ場合がある）にあっては、第１の液体と第２の液体とは、不溶、不混合であることが望ましく、上記の好ましい構成を含む本発明の第２の態様に係る光散乱装置あるいは本発明の第２の態様に係る光散乱方法における光散乱装置（以下、これらを総称して、本発明の第２の態様に係る光散乱装置等と呼ぶ場合がある）にあっては、第１の液体と第３の液体とは、不溶、不混合であり、第２の液体と第３の液体とは、不溶、不混合であることが望ましい。
【００２０】
更には、以上に説明した好ましい構成を含む本発明の第１の態様に係る光散乱装置等にあっては、第１電極及び第２電極は透明電極から成ることが望ましく、以上に説明した好ましい構成を含む本発明の第２の態様に係る光散乱装置等にあっても、第１電極及び第２電極は透明電極から成ることが望ましい。具体的には、第１電極及び第２電極を構成する材料として、ＩＴＯ系材料、銀添加ＩＴＯ、ＩＺＯ系材料、ＳｎＯ2系材料、Ｉｎ2Ｏ3系材料、Ｓｂ2Ｏ5系材料、ＺｎＯ系材料、Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ系材料、Ｇａ添加ＺｎＯ、Ｉｎ4Ｓｎ3Ｏ12、ＩｎＧａＺｎＯ、ＴｉＮを例示することができる。尚、第３電極は、透明性を要求されないので、ＩＴＯ等の導電性酸化物や、金属、合金、半導体材料等から構成された透明電極とすることもできるし、不透明な金属や合金から構成された電極とすることもでき、具体的には、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、鉄（Ｆｅ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）等の金属；これらの金属元素を含む合金（例えばＭｏＷ）あるいは化合物（例えばＴｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2、ＴｉＳｉ2、ＴａＳｉ2等のシリサイド）；シリコン（Ｓｉ）等の半導体；ダイヤモンド等の炭素薄膜；ＩＴＯ（酸化インジウム−錫）、酸化インジウム、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物を例示することができる。これらの電極の形成方法として、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法といった蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法やイオンプレーティング法とエッチング法との組合せ；スクリーン印刷法；メッキ法（電気メッキ法や無電解メッキ法）；リフトオフ法；レーザアブレーション法；ゾル・ゲル法等を挙げることができる。尚、本発明の第１の態様に係る光散乱装置等において、第２電極を接合部材の内面上に形成する場合、係る第２電極の構成を、第３電極と同様の構成とすることができる。
【００２１】
本発明の第１の態様に係る光散乱装置等にあっては、第１電極は、１枚あるいは複数枚の電極が所定の形状にパターニングされて成り、本発明の第２の態様に係る光散乱装置等にあっては、第１電極及び第２電極は、それぞれが、１枚あるいは複数枚の電極が所定の形状にパターニングされて成るが、所定の形状として、例えば、井桁状、蜂の巣状（亀甲状）、２次元マトリクス状に配列された形状（例えば、円形、正方形、正多角形等）の間を埋めるような形状とすることができる。本発明の第２の態様に係る光散乱装置等にあっては、第１電極のパターニング形状と第２電極のパターニング形状とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。尚、１枚あるいは複数枚の電極から構成された第２電極にはパターンが形成されておらず、所謂ベタ電極である。
【００２２】
本発明の第１の態様に係る光散乱装置あるいは本発明の第１の態様に係る光散乱方法（以下、これらを総称して、本発明の第１の態様と呼ぶ場合がある）にあっては、第１の液体は絶縁膜と接した状態で滴状となり、本発明の第２の態様に係る光散乱装置あるいは本発明の第２の態様に係る光散乱方法（以下、これらを総称して、本発明の第２の態様と呼ぶ場合がある）にあっては、第１の液体は第１絶縁膜と接した状態で滴状となり、第２の液体は第２絶縁膜と接した状態で滴状となるが、滴状の大きさとして、例えば、１×１０-6ｍ乃至１×１０-4ｍを例示することができる。そして、このような大きさの滴状の状態が得られるように、電極のパターニングを行えばよい。通常、本発明の第１の態様にあっては、第１電極が設けられていない領域の上方において、第１の液体は絶縁膜と接した状態で滴状となる。また、本発明の第２の態様にあっては、第１電極が設けられていない領域の上方において、第１の液体は第１絶縁膜と接した状態で滴状となり、第２電極が設けられていない領域の上方において、第２の液体は第２絶縁膜と接した状態で滴状となる。本発明の第２の態様に係る光散乱装置あるいは本発明の第２の態様に係る光散乱方法にあっては、滴状となった第１の液体の射影像と、滴状となった第２の液体の射影像とは、重なっていてもよいし、重なっていなくともよい。
【００２３】
本発明の第１の態様に係る光散乱装置等において、滴状の第１の液体の大きさは、光散乱装置等の位置に依存することなく一定であってもよいし、光散乱装置等の位置に依存して異なっていてもよい。また、滴状の第１の液体の密度も、光散乱装置等の位置に依存することなく一定であってもよいし、光散乱装置等の位置に依存して異なっていてもよい。本発明の第２の態様に係る光散乱装置等においても、滴状の第１の液体及び第２の液体の大きさは、光散乱装置等の位置に依存することなく一定であってもよいし、光散乱装置等の位置に依存して異なっていてもよいし、滴状の第１の液体の大きさと滴状の第２の液体の大きさとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、滴状の第１の液体及び第２の液体の密度も、光散乱装置等の位置に依存することなく一定であってもよいし、光散乱装置等の位置に依存して異なっていてもよいし、第１の液体と第２の液体との間で同じであってもよいし、異なっていてもよい。本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る光散乱装置等にあっては、滴状となった第１の液体、あるいは、滴状となった第１の液体及び第２の液体によって、光散乱装置等全体が、均一に光を散乱する状態（均一に不透明な状態）となってもよいし、不均一に光を散乱する状態（不均一に不透明な状態）となってもよい。後者の場合、光散乱装置等において、例えば、光散乱状態を、徐々に変化する状態としてもよいし、階段状に変化する状態としてもよいし、模様や文字、絵等として識別できるような状態としてもよい。
【００２４】
以上に説明した好ましい構成を含む本発明の第１の態様に係る光散乱装置あるいは本発明の第１の態様に係る光散乱方法、以上に説明した好ましい構成を含む本発明の第２の態様に係る光散乱装置あるいは本発明の第２の態様に係る光散乱方法（以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合がある）において、導電性を有する液体（以下、導電性液体と呼ぶ場合がある）として、例えば、水、電解液（塩化カリウムや塩化ナトリウム、塩化リチウム、硫酸ナトリウム等の電解質の水溶液）、これらの電解質を溶かし込んだ例えばトリエチレングリコール水溶液、分子量の小さなメチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、常温溶融塩（イオン性液体）等の有極性液体、これらの液体の混合物を挙げることができる。尚、メチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類は、水溶液として導電性を持たせたり、塩を溶かして導電性を持たせて使用すればよい。また、絶縁性を有する液体（以下、絶縁性液体と呼ぶ場合がある）として、例えば、デカン、ドデカン、ヘキサデカン、ウンデカン等の炭化水素系の材料、シリコーンオイル、フッ素系の材料等の無極性溶媒を挙げることができる。尚、導電性液体と絶縁性液体とは、互いに異なる屈折率を有すると共に、互いに混和することなく存在できることが要求される。また、導電性液体の密度と絶縁性液体の密度を、出来る限り同じ値とすることが望ましい。導電性液体及び絶縁性液体は、入射光に対して透明な液体であることが望ましいが、場合によっては、着色されていてもよい。本発明の第２の態様に係る光散乱装置等にあっては、第１の液体と第２の液体とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００２５】
第１支持体及び第２支持体を構成する材料は、入射光に対して透明であることが要求される。ここで、「入射光に対して透明である」とは、入射光の光透過率が８０％以上であることを意味する。第１支持体及び第２支持体を構成する材料として、具体的には、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリアリレート樹脂（ＰＡＲ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ガラスを例示することができる。第１支持体を構成する材料と第２支持体を構成する材料とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。接合部材も、支持体と同様の材料から作製すればよい。
【００２６】
絶縁膜、第１絶縁膜、第２絶縁膜は、電気絶縁性の物質であれば特に制限されず、好適には、比誘電率が比較的高い物質が選択される。また、比較的大きな静電容量を得るために絶縁膜、第１絶縁膜、第２絶縁膜の膜厚は薄い方が好ましいが、絶縁強度を確保できる膜厚以上であることが必要である。絶縁膜、第１絶縁膜、第２絶縁膜を構成する材料として、例えば、ＳｉＯX系材料やＳｉＮ、ＳｉＯＮ、酸化フッ化シリコン、ポリイミド樹脂、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低融点ガラス、ガラスペーストといったＳｉＯ2系材料、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化クロム（ＣｒＯx）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、又は、酸化バナジウム（ＶＯx）を挙げることができる。絶縁膜、第１絶縁膜、第２絶縁膜の形成方法として、ＣＶＤ法、塗布法、スパッタリング法、スクリーン印刷法、メッキ法、電着法、浸漬法等の公知のプロセスを挙げることができる。
【００２７】
本発明の第１の態様に係る光散乱装置等を積層した構造としてもよいし、本発明の第２の態様に係る光散乱装置等を積層した構造としてもよい。これらの場合、例えば、光散乱装置等の上に別の光散乱装置等を載置する形態とすることもできるし、場合によっては、下側に位置する光散乱装置等における支持体と、その上に位置する光散乱装置等における支持体とを共通化してもよい。即ち、下側に位置する光散乱装置等における第２支持体が、その上に位置する光散乱装置等における第１支持体あるいは第２支持体に相当する構成、構造としてもよいし、下側に位置する光散乱装置等における第１支持体が、その上に位置する光散乱装置等における第１支持体あるいは第２支持体に相当する構成、構造としてもよい。本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る光散乱装置等を積層した構造とする場合、例えば、光散乱装置等によって形成される各層における滴状となった液体の射影像は、相互に、重なっていてもよいし、重なっていなくともよい。あるいは又、本発明の第１の態様や第２の態様に係る光散乱装置等を平面的に敷き詰めて用いてもよい。尚、この場合、一方の支持体を共通化する形態とすることもできる。即ち、例えば、本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る光散乱装置等において、複数の光散乱装置等における第２支持体を共通化するような構造を採用してもよい。更には、このような各種の形態を組み合わせてもよい。
【００２８】
本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る光散乱装置等を、例えば、間仕切り（パーティッション）や展示品、広告媒体、調光装置や表示装置のバックライトユニット等に用いられる拡散板といった分野に適用することができる。光を、第１支持体側から入射させてもよいし、第２支持体側から入射させてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明にあっては、第１電極と第２電極との間への電圧の印加の有無に応じて、あるいは又、第１電極と第３電極との間、及び、第２電極と第３電極との間への電圧の印加の有無に応じて、第１の液体、あるいは、第１の液体と第２の液体の層状状態と滴状状態との間の状態遷移が容易に制御され、その結果、滴状の第１の液体、あるいは、滴状の第１の液体及び第２の液体による入射光の散乱の制御を容易に達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【実施例１】
【００３１】
実施例１は、本発明の第１の態様に係る光散乱装置及び光散乱方法に関する。実施例１の光散乱装置は、図１の（Ａ）及び（Ｂ）に模式的な一部断面図を示し、図１の（Ｃ）に第１電極及び第１支持体の配置関係を模式的に示すように、
（Ａ）入射光に対して透明な第１支持体１１、
（Ｂ）第１支持体１１と対向して配置された、入射光に対して透明な第２支持体１２、
（Ｃ）第２支持体１２と対向する第１支持体１１の対向面に形成された第１電極２１、及び、第１電極２１上に形成された絶縁膜２２、
（Ｄ）第１支持体１１と第２支持体１２をそれらの周縁部で相互に接合する接合部材１３、
（Ｅ）第１支持体１１と第２支持体１２との間に配置された、絶縁性の第１の液体３１及び導電性の第２の液体３２、並びに、
（Ｆ）第２の液体３２に接するように配置された第２電極２３、
を具備しており、
第１電極２１は、所定の形状にパターニングされており、第２電極２３は、１枚又は複数枚の電極から構成されている。
【００３２】
ここで、第２電極２３は、第１支持体１１と対向する第２支持体１２の対向面に形成されており、絶縁性の第１の液体３１及び導電性の第２の液体３２は、より具体的には、絶縁膜２２と第２電極２３との間に配置されている。尚、第２電極２３を、接合部材１３の内面上に形成してもよい（図２の（Ｃ）参照）。
【００３３】
実施例１の光散乱装置にあっては、具体的には、第１支持体１１、第２支持体１２及び接合部材１３は、ガラス、あるいは、アクリル系樹脂等から作製されている。また、第１の液体３１と第２の液体３２とは、不溶、不混合であり、界面において分離されており、この界面が第１の液体３１における滴状の表面を構成する。具体的には、絶縁性の第１の液体３１は、シリコーンオイル（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社（旧ＧＥ東芝シリコーン株式会社））製ＴＳＦ４３７から成り、密度は１．０２グラム／ｃｍ3であり、屈折率は１．４９である。一方、導電性の第２の液体３２は塩化リチウム水溶液から成り、密度は１．０６グラム／ｃｍ3であり、屈折率は１．３４である。更には、実施例１の光散乱装置にあっては、ＳｉＯ2から成る絶縁膜２２の表面には撥水処理が施されている。即ち、絶縁膜２２の表面には撥水処理層（図示せず）が形成されている。具体的には、撥水処理層はポリパラキシリレンやフッ素系のポリマーから成る。
【００３４】
更には、それぞれが１枚の電極から構成された第１電極２１及び第２電極２３は、透明電極から成り、具体的には、ＩＴＯから構成されている。第１電極２１のパターニングされた所定の形状は、図１の（Ｃ）に示すように、井桁状である。第１電極２１に設けられた正方形の開口部の大きさを一辺２０μｍとした。尚、第１電極２１のパターニングされた所定の形状は、正方形に限定するものではなく、図２の（Ａ）に示すように、蜂の巣状（亀甲状）とすることもできるし、図２の（Ｂ）に示すように、２次元マトリクス状に配列された円形の形状の間を埋めるような形状とすることができる。図１の（Ｃ）に示した形状は、言い替えれば、２次元マトリクス状に配列された正方形の形状の間を埋めるような形状であるし、図２の（Ａ）に示した形状は、言い替えれば、２次元マトリクス状に配列された正六角形の形状の間を埋めるような形状である。ここで、図１の（Ｃ）、図２の（Ａ）、（Ｂ）には、第１電極２１及び第１支持体１１の配置関係を示したが、これらの上には絶縁膜２２が形成され、絶縁膜２２上には撥水処理層が形成されている。尚、第１電極２１を明示するために、第１電極２１に斜線を付した。１枚の電極から構成された第２電極２３にはパターンが形成されておらず、所謂ベタ電極である。実施例１の光散乱装置あるいは後述する実施例２の光散乱装置を、例えば、間仕切り（パーティッション）や展示品、広告媒体、調光装置や表示装置のバックライトユニット等に用いられる拡散板といった分野に適用することができ、光を、第１支持体側から入射させてもよいし、第２支持体側から入射させてもよい。
【００３５】
第１電極２１及び第２電極２３は、図示しない接続部を介して、外部の制御回路に接続され、所望の電圧が印加される構成、構造となっている。そして、第１電極２１と第２電極２３との間に電圧が印加されていない状態にあっては、図１の（Ａ）に示すように、第１の液体３１及び第２の液体３２は層状の状態にあり、且つ、第１の液体３１は絶縁膜２２と接しており、第２の液体３２は第２電極２３と接している。一方、第１電極２１と第２電極２３との間に電圧が印加されている状態にあっては、第１の液体３１は絶縁膜２２と接した状態で滴状となり、第２の液体３２は、第２電極２３と接し、且つ、絶縁膜２２とも接した状態となる（式（１）参照）。あるいは又、第１電極２１と第２電極２３との間に電圧を印加しない状態にあっては、第１の液体３１及び第２の液体３２は層状の状態にあり、且つ、第１の液体３１は絶縁膜２２と接しており、第２の液体３２は第２電極２３と接しており、第１電極２１と第２電極２３との間に電圧を印加することで、第１の液体３１を絶縁膜２２と接した状態で滴状とし、第２の液体３２を、第２電極２３と接し、且つ、絶縁膜２２とも接した状態とする。こうして、実施例１の光散乱装置にあっては、滴状の第１の液体によって入射光が散乱され、実施例１の光散乱方法にあっては、滴状の第１の液体３１によって入射光を散乱する。
【実施例２】
【００３６】
実施例２は、本発明の第２の態様に係る光散乱装置及び光散乱方法に関する。実施例２の光散乱装置は、図３の（Ａ）及び（Ｂ）に模式的な一部断面図を示すように、
（Ａ）入射光に対して透明な第１支持体１１、
（Ｂ）第１支持体１１と対向して配置された、入射光に対して透明な第２支持体１２、
（Ｃ）第２支持体１２と対向する第１支持体１１の対向面に形成された第１電極４１、及び、第１電極４１上に形成された第１絶縁膜４２、
（Ｄ）第１支持体１１と対向する第２支持体１２の対向面に形成された第２電極４３、及び、第２電極４３上に形成された第２絶縁膜４４、
（Ｅ）第１支持体１１と第２支持体１２をそれらの周縁部で相互に接合する接合部材１３、
（Ｆ）接合部材１３の内面上に形成された第３電極４５、並びに、
（Ｇ）第１支持体１１と第２支持体１２との間に順次配置された、絶縁性の第１の液体５１、導電性の第３の液体５２、及び、絶縁性の第２の液体５３、
を具備し、
第１電極４１及び第２電極４３は、所定の形状にパターニングされており、第３電極４５は、１枚又は複数枚の電極から構成されている。
【００３７】
実施例２の光散乱装置にあっては、具体的には、第１支持体１１、第２支持体１２及び接合部材１３は、ガラス、あるいは、アクリル系樹脂等から作製されている。また、第１の液体５１と第３の液体５３とは、不溶、不混合であり、界面において分離されており、この界面が第１の液体５１における滴状の表面を構成する。更には、第２の液体５２と第３の液体５３とは、不溶、不混合であり、界面において分離されており、この界面が第２の液体５２における滴状の表面を構成する。具体的には、絶縁性の第１の液体５１及び第２の液体は、実施例１における第１の液体５１と同じ材料から構成され、導電性の第３の液体５３は、実施例１における第２の液体５２と同じ材料から構成されている。また、実施例２の光散乱装置にあっては、ＳｉＯ2から成る第１絶縁膜４２及び第２絶縁膜４４の表面には撥水処理が施されている。即ち、第１絶縁膜４２及び第２絶縁膜４４の表面には、実施例１と同様の撥水処理層（図示せず）が形成されている。
【００３８】
更には、それぞれが１枚の電極から構成された第１電極４１及び第２電極４３は、透明電極から成り、具体的には、ＩＴＯから構成されている。第１電極４１及び第２電極４３のパターニングされた所定の形状は、図１の（Ｃ）に示したと同様に、井桁状である。第１電極４１及び第２電極４３に設けられた正方形の開口部の大きさを一辺２０μｍとした。尚、第１電極４１及び第２電極４３のパターニングされた所定の形状は、正方形に限定するものではなく、図２の（Ａ）に示したと同様に、蜂の巣状（亀甲状）とすることもできるし、図２の（Ｂ）に示すように、２次元マトリクス状に配列された円形の形状の間を埋めるような形状とすることができる。また、実施例２にあっては、滴状となった第１の液体の射影像と滴状となった第２の液体の射影像とが重なるように、第１電極４１及び第２電極４３をパターニングしたが、滴状となった第１の液体の射影像と滴状となった第２の液体の射影像とが重ならないように、第１電極４１及び第２電極４３をパターニングしてもよい。接合部材１３の内面上に形成された第３電極４５は、例えば、金の薄膜から成り、接合部材１３の内面全周に１枚の電極として形成されており、所謂ベタ電極である。
【００３９】
第１電極４１、第２電極４３及び第３電極４５は、図示しない接続部を介して、外部の制御回路に接続され、所望の電圧が印加される構成、構造となっている。そして、第１電極４１と第３電極４５との間、及び、第２電極４３と第３電極４５との間に電圧が印加されていない状態にあっては、図３の（Ａ）に示すように、第１の液体５１、第３の液体５３、及び、第２の液体５２は層状の状態にあり、且つ、第１の液体５１は第１絶縁膜４２と接しており、第２の液体５２は第２絶縁膜４４と接しており、第３の液体５３は第３電極４５と接している。一方、第１電極４１と第３電極４５との間、及び、第２電極４３と第３電極４５との間に電圧が印加されている状態にあっては、第１の液体５１は第１絶縁膜４２と接した状態で滴状となり、第２の液体５２は第２絶縁膜４４と接した状態で滴状となり、第３の液体５３は、第３電極４５と接し、且つ、第１絶縁膜４２及び第２絶縁膜４４とも接した状態となる（式（１）参照）。あるいは又、第１電極４１と第３電極４５との間、及び、第２電極４３と第３電極４５との間に電圧を印加しない状態にあっては、第１の液体５１、第３の液体５３、及び、第２の液体５２は層状の状態にあり、且つ、第１の液体５１は第１絶縁膜４２と接しており、第２の液体５２は第２絶縁膜４４と接しており、第３の液体５３は第３電極４５と接している。一方、第１電極４１と第３電極４５との間、及び、第２電極４３と第３電極４５との間に電圧を印加することで、第１の液体５１を第１絶縁膜４２と接した状態で滴状とし、第２の液体５２を第２絶縁膜４４と接した状態で滴状とし、第３の液体５３を、第３電極４５と接し、且つ、第１絶縁膜４２及び第２絶縁膜４４とも接した状態とする。こうして、実施例２の光散乱装置にあっては、滴状の第１の液体５１及び第２の液体５２によって入射光が散乱される。また、実施例２の光散乱方法にあっては、滴状の第１の液体及び第２の液体によって入射光を散乱する。
【００４０】
例えば、実施例１において説明した光散乱装置（図参照）は、以下の方法で作製することができる。
【００４１】
先ず、第１支持体１１、第２支持体１２、接合部材１３を作製する。尚、第１支持体１１の所定の領域に、例えば、スパッタリング法とエッチング技術との組合せや、リフトオフ法に基づき、所定の形状にパターニングされた第１電極２１を形成し、第１電極２１上に、例えば、スパッタリング法に基づき絶縁膜２２を形成し、絶縁膜２２上に塗布法に基づき撥水処理層を設けておく。一方、第２支持体１２の所定の領域に、スパッタリング法とエッチング技術との組合せや、リフトオフ法に基づき、第２電極２３を設けておく。また、接合部材１３には、液体を注入し、また、液体を排出するための注入口及び排出口を適宜設けておく。そして、第１支持体１１、第２支持体１２、及び、接合部材１３を、接着剤等を用いて組み立てる。
【００４２】
次いで、第１支持体１１、第２支持体１２及び接合部材１３によって囲まれた空間を減圧しながら、接合部材１３に設けられた注入口（図示せず）から第１の液体３１を注入し、第１の液体３１の一部を排出口（図示せず）から排出することで、空間を第１の液体３１で完全に充填する。次いで、接合部材１３に設けられた注入口（図示せず）から第２の液体３２を注入する。このとき、第１の液体３１及び第２の液体３２との間で界面が形成されるように、第２の液体３２を注入する。第１の液体３１及び第２の液体３２の一部は、排出口（図示せず）から排出される。最後に、注入口及び排出口を封止し、電極を外部の制御回路と接続することで、光散乱装置を完成させることができる。
【００４３】
尚、実施例２において説明した光散乱装置も、実質的に同様の方法で作製することができる。
【００４４】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した光散乱装置の構成、構造は例示であるし、光散乱装置を構成する材料等も例示であり、適宜、変更することができる。
【００４５】
実施例１あるいは実施例２において説明した光散乱装置を積層した構造としてもよい。具体的には、実施例１において説明した光散乱装置を単純に積層した構造としてもよいし、実施例２において説明した光散乱装置を単純に積層した構造としてもよいし、実施例１と実施例２において説明した光散乱装置とを単純に積層した構造としてもよい。あるいは又、図４の（Ａ）に示すように、実施例１において説明した光散乱装置に関して、下側に位置する光散乱装置における支持体と、その上に位置する光散乱装置における支持体を共通化してもよい。即ち、例えば、下側に位置する光散乱装置における第２支持体１２が、その上に位置する光散乱装置における第１支持体１１に相当する構成、構造とすることができる。あるいは又、図４の（Ｂ）に示すように、実施例２において説明した光散乱装置に関して、下側に位置する光散乱装置における支持体と、その上に位置する光散乱装置における支持体を共通化してもよい。即ち、例えば、下側に位置する光散乱装置における第２支持体１２が、その上に位置する光散乱装置における第１支持体１１に相当する構成、構造とすることができる。ここで、光散乱装置によって形成される各層における滴状となった液体の射影像は、相互に、重なっていてもよいし、重なっていなくともよい。あるいは又、実施例１あるいは実施例２において説明した光散乱装置を平面的に敷き詰めて用いてもよい。更には、このような各種の形態を組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例１の光散乱装置の模式的な一部断面図であり、図１の（Ｃ）は、第１電極及び第１支持体の配置関係を模式的に示す図である。
【図２】図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第１電極及び第１支持体の配置関係の変形例を模式的に示す図であり、図２の（Ｃ）は、実施例１の光散乱装置の別の変形例の模式的な一部断面図である。
【図３】図３の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例２の光散乱装置の模式的な一部断面図である。
【図４】図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１及び実施例２の光散乱装置の変形例の模式的な一部断面図である。
【図５】図５の（Ａ）及び（Ｂ）は、電気毛管現象を説明するための原理図である。
【符号の説明】
【００４７】
１１・・・第１支持体、１２・・・第２支持体、２１，４１・・・第１電極、２２・・・絶縁膜、４２・・・第１絶縁膜、２３，４３・・・第２電極、４４・・・第２絶縁膜、４５・・・第３電極、１３・・・接合部材、３１，５１・・・第１の液体、３２，５２・・・第２の液体、５３・・・第３の液体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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