JP2014233190A - 形状可変素子 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で任意な形状に形成する光学ミラー２０を提供する。【解決手段】ヘッドアップディスプレイ１において、光学ミラー２０は、電解質層３０と、電解質層３０の片面３０ａ側に沿うように片面３０ａ側の全体に亘って薄膜状に形成されている片面電極３１と、電解質層３０の反対面３０ｂ側に沿ようにそれぞれ独立して薄膜状に形成されている反対面電極３２〜３５とを備える。片面電極３１および反対面電極３２〜３５の間に反対面電極毎に制御回路４０から電圧が印加されることにより、電解質層３０が反対面電極毎に屈曲する。したがって、電解質層３０の片面３０ａ側には、パターニングにより複数の電極を設けることなく、光学ミラー２０において任意な形状に形成することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、形状可変素子に関するものである。

従来の形状可変素子において、電解質層と、電解質層の片面側に配置されている複数の第１の電極層と、電解質層のうち片面側の反対側に配置されている複数の第２の電極層とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

このものにおいて、複数の第１の電極層は、それぞれ、複数の第２の電極層のうち対応する第２の電極層とともに、電解質層を介して対向するように配置されている。つまり、複数対の第１、第２の電極層が共通の電解質層を介して対向することになる。このため、対をなす第１、第２の電極層の間に第１の電極毎に電圧を制御回路から印加することにより、電解質層が第１の電極層毎に屈曲することになる。したがって、形状可変素子としては、任意な形状に変形されることになる。

特許４６４６５３０号明細書

上記特許文献１では、形状可変素子を任意な形状に変形させるために、電解質層の片面側に複数の第１の電極層を配置し、かつ電解質層の反対面側に複数の第２の電極層を配置することが必要になる。このため、形状可変素子として構成が複雑になる。

本発明は上記点に鑑みて、簡素な構成で、任意な形状に形成することができる形状可変素子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、イオン交換樹脂からなる電解質層（３０）と、電解質層の片面側に沿うように片面側の全体に亘って膜状に形成されている第１の電極（３１）と、電解質層のうち片面側に対する反対面側に沿うようにそれぞれ独立して膜状に形成されている複数の第２の電極（３２、３３、３４、３５、６０〜７５）と、を備え、第１の電極および第２の電極の間に第２の電極毎に電圧が印加される際に、電解質層内で第１、第２の電極の間の電界に応じてイオンが第２の電極毎に移動することにより、電解質層が第２の電極毎に屈曲するようになっていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明では、電解質層の片面側には、パターニングにより形成される複数の電極に代えて、片面側の全体に亘って薄膜状に形成されている第１の電極が設けられている。このため、電解質層が第２の電極毎に屈曲することにより、第１の電極のうち第２の電極に対応する対応部分と第２の電極とが電解質層に沿うように変形する。したがって、簡素な構成で、任意な形状に形成することができる形状可変素子を提供することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態におけるヘッドアップディスプレイを示す図である。 第１実施形態における光学ミラーの正面図である。 第１実施形態における光学ミラーの背面図である。 図２中のIV−IV断面図である。 第１実施形態の光学ミラーの製造工程を示すフローチャートである。 第１実施形態のヘッドアップディスプレイの電気的構成を示す図である。 第１実施形態における光学ミラーの電解質層の背面側を示す図である。 第１実施形態における光学ミラーの作動を示す図である。 本発明の第２実施形態における光学ミラーの構造を示す断面図である。 本発明の第３実施形態における光学ミラーにおいて反対面電極を省略した背面図である。 第３実施形態における光学ミラーの断面図である。 本発明の第４実施形態における光学ミラーの構造を示す背面図である。 第４実施形態における光学ミラーの断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１に本発明の形状可変素子が適用される自動車用のヘッドアップディスプレイ１の第１実施形態の構成を示す。

ヘッドアップディスプレイ１は、図１に示すように、表示装置１０、および光学ミラー２０を備える。表示装置１０は、表示光を面状に出力する。光学ミラー２０は、表示装置１０から出力される面状の表示光をフロントウインドシールド２１に向けて反射する。光学ミラー２０は、その形状が変更されて、焦点距離や反射方向を変えるようになっている。

次に、本実施形態の光学ミラー２０の構造について図２を参照して説明する。

光学ミラー２０は、図２、図３、および図４に示すように、電解質層３０、および電極３１、３２、３３、３４、３５を備える。

電解質層３０は、電極３１〜３５とともに、イオン導電性高分子アクチュエータを構成するものである。電解質層３０は、薄膜状に形成されたものであって、薄膜状のイオン交換樹脂にイオン液体（電解液）が含浸されているものである。電解質層３０は、その厚み寸法が面方向に均一になるように形成されている。電解質層３０は、その板厚方向（図１中紙面手前側）から視て四角形に形成されている。

本実施形態のイオン交換樹脂としては、例えば、Nafion（Du pont社製）、Flemion（旭硝子社製）、Aciplex（旭化成社製）等の、陽イオン交換樹脂が用いられる。
この陽イオン交換樹脂を用いたイオン導電性高分子アクチュエータは、電極３１および電極３２〜３５の間の電界によってイオン液体中の陽イオンが電極３１および電極３２〜３５の間を移動することにより、電解質層３０が屈曲するようになっているものである。

電極３１は、電解質層３０の片面側に沿って片面側の全体に亘って薄膜状に形成されている第１の電極である。電極３１は、アルミニウム、銀、金等の導電性金属膜からなるのである。電極３１の片面側は、その面方向の中心点が光軸中心、即ち頂点となる光反射面を構成する。

本実施形態の光反射面は、電極３１を構成する金属膜のうち片面側が研磨されることによって形成されたものである。なお、本実施形態の光反射面は、電極３１の表面粗さとしては、算術平均粗さ（Ｒａ）が２０ｎｍ以下になるように設定されている。

電極３２、３３、３４、３５は、図２および図３に示すように、電解質層３０のうち片面３０ａ側に対する反対面３０ｂ（図４参照）側に沿ってそれぞれ薄膜状に形成されている。電極３２、３３、３４、３５は、それぞれ、板厚方向（図３中の紙面手前側）から視て四角形に形成されている。電極３２、３３、３４、３５は、電解質層３０の反対面３０ｂ側においてに分散して配置されている。

具体的には、電極３２は、図３に示すように、電解質層３０の反対面３０ｂにて右上に配置されている。電極３３は、電解質層３０の反対面３０ｂにて右下に配置されている。電極３４は、電解質層３０の反対面３０ｂにて左下に配置されている。電極３５は、電解質層３０の反対面３２ｂにて左上に配置されている。

なお、以下、電極３１と電極３２、３３、３４、３５とを説明の便宜上区別するために、電極３１を片面電極３１とし、電極３２、３３、３４、３５を反対面電極３２、３３、３４、３５とする。

次に、本実施形態の光学ミラー２０の製造方法について図５を参照して説明する。

まず、第１の工程では、陽イオン交換樹脂からなる陽イオン交換樹脂膜を基板の一面に沿うように形成する（ステップＳ１００）。次の第２の工程では、陽イオン交換樹脂膜のうち基板に対して反対側の片面全体に亘って導電性金属膜を形成する（ステップＳ１１０）。次の第３の工程では、導電性金属膜の表面を研磨して光反射面を形成する（ステップＳ１２０）。これにより、導電性金属膜の片面全体に亘って電極３１が形成されることになる。次の第４の工程では、陽イオン交換樹脂膜から基板を剥がす（ステップＳ１３０）。

次の第５に工程にて、陽イオン交換樹脂膜のうち基板を剥がした面に対して電極３２、３３、３４、３５を形成する。つまり、陽イオン交換樹脂膜のうち片面（すなわち、電極３１）に対する反対側の面（以下、反対面という）に対して電極３２、３３、３４、３５を印刷法によって形成する。

具体的には、銀等の導電性金属の粒子（例えば、ナノ粒子）を溶媒に混ぜた導電性ペーストを用意する。そして、陽イオン交換樹脂膜の反対面のうち右上側において印刷によって導電性ペーストを当該反対面に沿う薄膜状に形成して導電性薄膜を成膜する。この形成された右上側の導電性薄膜は、電極３２に対応する。この右上側の導電性薄膜と同様に、電極３３に対応する導電性薄膜を導電性ペーストを用いた印刷によって上記反対面の右下側に上記反対面に沿うように成膜する。以下、同様に、導電性ペーストを用いた印刷法によって、電極３４、３５に対応する導電性薄膜を、上記反対面の左下側、左上側に形成する。

このように、陽イオン交換樹脂膜の反対面のうち右上側、右下側、左下側、左上側に電極３２〜３５に対応する導電性薄膜がそれぞれ独立して形成される。その後、それぞれの導電性薄膜を加熱して溶媒を気化させて硬化させる。これにより、電極３２、３３、３４、３５が形成されることになる。（ステップＳ１４０）。

次に、第６工程で、陽イオン交換樹脂膜にイオン液体を含浸させる（ステップＳ１５０）。このことにより、電解質層３０が形成されることになる。以上により、光学ミラー２０が完了することになる。

次に、本実施形態のヘッドアップディスプレイ１の電気的構成について説明する。

ヘッドアップディスプレイ１は、図６に示すように、制御回路４０を備える。
制御回路４０は、光学ミラー２０の片面電極３１および反対面電極３２、３３、３４、３５の間に反対面電極毎に電圧を印加して光学ミラー２０の形状を変化させる。

次に、本実施形態のヘッドアップディスプレイ１の作動を図７、図８を参照して説明する。図８において制御回路４０を電池の記号で示している。

まず、制御回路４０が片面電極３１および反対面電極３２の間に直流電圧を印加する。すると、電解質層３０の反対面３０ｂの中心点を固定端として、電解質層３０のうち反対面電極３２に対応する対応電解質層３０１（図７参照）、片面電極３１のうち反対面電極３２に対応する部分（以下、右上電極部分という）、および反対面電極３２が屈曲する。

例えば、片面電極３１が陽極電極で、反対面電極３２が陰極電極になるように制御回路４０が電極３１、３２の間に直流電圧を印加する。すると、陽イオンが対応電解質層３０１内を電極３１、３２の間の電界に沿って反対面電極３２側に移動する。これに伴い、図８（ａ）に示すように、対応電解質層３０１が反対面電極３２側に凸になるように屈曲する。右上電極部分および反対面電極３２が対応電解質層３０１に沿うように変形する。

また、片面電極３１が陰極電極で、反対面電極３２が陽極電極になるように制御回路４０が電極３１、３２の間に直流電圧を印加する。すると、陽イオンが対応電解質層３０１内を電極３１、３２の間の電界に沿って片面電極３１側に移動する。これに伴い、図８（ｂ）に示すように、対応電解質層３０１が片面電極３１側に凸になるように屈曲する。右上電極部分および反対面電極３２が対応電解質層３０１に沿うように変形する。

このように制御回路４０から電極３１、３２の間に直流電圧を印加して対応電解質層３０１を屈曲させる際に、電極３１、３２の間の印加電圧を大きくなるほど、対応電解質層３０１が大きく屈曲する。

次に、制御回路４０が片面電極３１および反対面電極３３の間に直流電圧を印加する。すると、電解質層３０の反対面３０ｂの中心点を固定端として、電解質層３０のうち反対面電極３３に対応する対応電解質層３０２（図７参照）、片面電極３１のうち反対面電極３３に対応する部分（以下、右下電極部分という）、および反対面電極３３が屈曲する。

例えば、片面電極３１が陽極電極で、反対面電極３３が陰極電極になるように制御回路４０が電極３１、３２の間に直流電圧を印加する。すると、陽イオンが対応電解質層３０２内を電極３１、３３の間の電界に沿って反対面電極３３側に移動する。これに伴い、対応電解質層３０２が反対面電極３３側に凸になるように屈曲する。右下電極部分および反対面電極３３が対応電解質層３０２に沿うように変形する。

また、片面電極３１が陰極電極で、反対面電極３３が陽極電極になるように制御回路４０が電極３１、３３の間に直流電圧を印加する。すると、陽イオンが対応電解質層３０２内を電極３１、３３の間の電界に沿って片面電極３１側に移動する。これに伴い、対応電解質層３０２が片面電極３１側に凸になるように屈曲する。右下電極部分および反対面電極３３が対応電解質層３０２に沿うように変形する。

このように制御回路４０から電極３１、３３の間に直流電圧を印加して対応電解質層３０２を屈曲させる際に、電極３１、３３の間の印加電圧を大きくするほど、対応電解質層３０２が大きく屈曲する。

次に、制御回路４０が片面電極３１および反対面電極３４の間に直流電圧を印加する。すると、電解質層３０の反対面３０ｂの中心点を固定端として、電解質層３０のうち反対面電極３４に対応する対応電解質層３０３（図７参照）、片面電極３１のうち反対面電極３４に対応する部分（以下、左下電極部分という）、および反対面電極３４が屈曲する。

例えば、片面電極３１が陽極電極で、反対面電極３４が陰極電極になるように制御回路４０が電極３１、３４の間に直流電圧を印加する。すると、陽イオンが対応電解質層３０３内を電極３１、３４の間の電界に沿って反対面電極３４側に移動する。これに伴い、対応電解質層３０２が反対面電極３４側に凸になるように屈曲する。左下電極部分および反対面電極３４が対応電解質層３０３に沿うように変形する。

また、片面電極３１が陰極電極で、反対面電極３４が陽極電極になるように制御回路４０が電極３１、３４の間に直流電圧を印加する。すると、陽イオンが対応電解質層３０３内を電極３１、３４の間の電界に沿って片面電極３１側に移動する。これに伴い、対応電解質層３０３が片面電極３１側に凸になるように屈曲する。左下電極部分および反対面電極３４が対応電解質層３０３に沿うように変形する。

このように制御回路４０から電極３１、３４の間に直流電圧を印加して対応電解質層３０３を屈曲させる際に、電極３１、３４の間の印加電圧を大きくするほど、対応電解質層３０３が大きく屈曲する。

次に、制御回路４０が片面電極３１および反対面電極３５の間に直流電圧を印加する。すると、電解質層３０の反対面３０ｂの中心点を固定端として、電解質層３０のうち反対面電極３５に対応する対応電解質層３０４（図７参照）、片面電極３１のうち反対面電極３５に対応する部分（以下、左上電極部分という）、および反対面電極３５が屈曲する。

例えば、片面電極３１が陽極電極で、反対面電極３５が陰極電極になるように制御回路４０が電極３１、３５の間に直流電圧を印加する。すると、陽イオンが対応電解質層３０４内を電極３１、３５の間の電界に沿って反対面電極３５側に移動する。これに伴い、対応電解質層３０４が反対面電極３５側に凸になるように屈曲する。左上電極部分および反対面電極３５が対応電解質層３０４に沿うように変形する。

また、片面電極３１が陰極電極で、反対面電極３５が陽極電極になるように制御回路４０が電極３１、３５の間に直流電圧を印加する。すると、陽イオンが対応電解質層３０４内を電極３１、３５の間の電界に沿って片面電極３１側に移動する。これに伴い、対応電解質層３０４が片面電極３１側に凸になるように屈曲する。左上電極部分および反対面電極３５が対応電解質層３０４に沿うように変形する。

このように制御回路４０から電極３１、３５の間に直流電圧を印加して対応電解質層３０４を屈曲させる際に、電極３１、３５の間の印加電圧を大きくするほど、対応電解質層３０４が大きく屈曲する。

そして、制御回路４０が片面電極３１および反対面電極３２〜３５の間に反対面電極毎に相違する電圧を印加したり、或いは、制御回路４０が片面電極３１および反対面電極３２〜３５の間に反対面電極毎に同一電圧を印加することにより、電解質層３０が電極３１〜３５とともに変形する。つまり、光学ミラー２０の形状が変化して、光反射面（すなわち、電極３１の片面側）が任意な形状に変化する。

以上説明した本実施形態によれば、ヘッドアップディスプレイ１において、光学ミラー２０は、電解質層３０と、電解質層３０の片面３０ａ側に沿うように片面３０ａの全体に亘って薄膜状に形成されている片面電極３１と、電解質層３０の反対面３０ｂ側に沿ようにそれぞれ独立して薄膜状に形成されている反対面電極３２〜３５と、を備える。片面電極３１および反対面電極３２〜３５の間に反対面電極毎に制御回路４０から電圧が印加されることにより、電解質層３０、片面電極３１、および反対面電極３２〜３５が反対面電極毎に屈曲するようになっていることを特徴とする。

したがって、本実施形態の電解質層３０の片面３０ａ側には、パターニングにより形成される複数の電極に代えて、電解質層３０の片面３０ａ側の全体に亘って薄膜状に形成されている片面電極３１が設けられている。これにより、簡素な構成で、任意な形状に形成することができる光学ミラー２０を提供することができる。

本実施形態では、電解質層３０の片面３０ａ側には、上述の如く、複数の電極に代えて、片面３０ａ側の全体に亘って薄膜状に形成されている片面電極３１が設けられている。このため、電解質層３０の片面３０ａ側に電極を形成する製造工程の工数を低減することができる。

本実施形態の光学ミラー２０では、光反射面は、電極３１を構成する金属膜の片面側が研磨されることによって形成されたものである。これにより、高反射率の光反射面の実現が可能になる。したがって、光反射面によって反射される表示のボケ・にじみを低減することができる。

また、電極３１以外に光反射膜を別途用意して、この光反射膜を電極３１の片面側に配置して光学ミラー２０を構成することも可能である。この場合、電解質層３０の屈曲によって電極３１とともに光反射膜も変形させる必要がある。このため、電解質層３０自体を変形させるための力が不足する場合がある。

これに対して、本実施形態では、上述の如く、電極３１を構成金属膜の片面側を研磨して光反射面を構成している。このため、電解質層３０の屈曲によって電極３１および光反射膜の双方を変形させる必要がない。よって、電解質層３０を変形させるために十分な力を用いることができる。これにより、電解質層３０の十分な変形量を確保しつつ、電解質層３０の十分な変形速度を確保することができる。さらに、電極３１以外に光反射膜を用いる必要がないので、光学ミラー２０の軽量化も図ることができる。

本実施形態では、陽イオン交換樹脂膜に対して印刷によって導電性金属膜を形成して電極３１〜３５を形成する。このため、エッチング等を用いる必要がないので、製造工程の工数の低減、材料の低減を図ることができる。

（第２実施形態）
本第２実施形態では、光学ミラー２０の電解質層３０の厚み寸法を、次のように、相違させるようにする。

本実施形態の光学ミラー２０では、図９に示すように、電解質層３０のうち片面電極３１と反対面電極３２〜３５とによって挟まれる部分の厚み寸法Ｓ１よりも、電解質層３０のうち片面電極３１と反対面電極３２〜３５とによって挟まれる部分以外の他の部分３０ｅの厚み寸法Ｓ２の方を小さくする。

ここで、電解質層３０のうち片面電極３１と反対面電極３２〜３５とによって挟まれる部分以外の他の部分３０ｅとは、電解質層３０の反対面側が露出する部分のことである。以下、このように電解質層３０のうち反対面側が露出する部分を電解質層露出部分３０ｅという。

図９中の厚み寸法Ｓ１は、電解質層３０のうち電極３１、３２の間の部分３０１、および電解質層３０のうち電極３１、３３の間の部分３０２のそれぞれの厚み寸法を示している。図６中の厚み寸法Ｓ２は、電解質層３０のうち電解質層露出部分３０ｅの厚み寸法を示している。

以上説明した本実施形態によれば、光学ミラー２０の電解質層３０のうち片面電極３１と反対面電極３２〜３５とによって挟まれる部分の厚み寸法Ｓ１よりも、電解質層露出部分３０ｅの厚み寸法Ｓ２の方を小さい。

ここで、反対面電極３２〜３５のうち制御対象である反対面電極（以下、制御対象電極という）と片面電極３１との間に電圧が制御回路４０から印加されているときに、この印加電圧が電解質層３０のうち制御対象電極の周囲に影響を与える場合がある。制御対象電極は、反対面電極３２〜３５のうち、電解質層３０を屈曲させるために本来電圧を印加させるべき反対面電極のことである。

例えば、上記印加される印加電圧によって、電解質層露出部分３０ｅ内の陽イオンが、電解質層３０のうち制御対象電極および片面電極３１の間の領域に移動する場合がある。この場合、電解質層露出部分３０ｅ内の陽イオンの移動に伴って電解質層露出部分３０ｅや制御対象電極部が不要に変形する。

これに対して、本実施形態では、上述の如く、電解質層３０のうち片面電極３１と反対面電極３２〜３５とによって挟まれる部分の厚み寸法Ｓ１よりも、電解質層露出部分３０ｅの厚み寸法Ｓ２の方が小さい。このため、電解質層３０の厚み寸法が面方向に亘って均一である場合に比べて、電解質層露出部分３０ｅや制御対象電極部の不要な変化量を小さくすることができる。

さらに、上記印加される印加電圧によって、制御対象電極に隣接する反対面電極（以下、隣接反対面電極という）と片面電極３１の間の陽イオンが、電解質層３０のうち制御対象電極や電解質露出部分３０ｅおよび片面電極３１の間の領域に移動する場合がある。この場合、隣接反対面電極や電解質露出部分３０ｅおよび片面電極３１の間の電解質層３０が不要に変形する。

これに対して、本実施形態では、上述の如く、電解質層３０のうち片面電極３１と反対面電極３２〜３５とによって挟まれる部分の厚み寸法Ｓ１よりも、電解質層露出部分３０ｅの厚み寸法Ｓ２の方を小さい。したがって、隣接反対面電極と片面電極３１の間の陽イオンを、制御対象電極や電解質露出部分３０ｅおよび片面電極３１の間の電解質層３０側に移動させることを抑制することができる。このため、電解質層３０が不要に変形することを抑制することができる。
（第３実施形態）
上記第１実施形態では、光学ミラー２０において、反対面電極３２、３３、３４、３５に対して共通の電解質層３０を設けた例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、反対面電極３２〜３５に対応して電解質層を反対面電極毎に独立するように形成したものを用いる例について説明する。

図１０は、光学ミラー２０において反対面電極３２〜３５を省略した状態を示す背面図である。図１１は、図４に相当する断面図であって、本実施形態の光学ミラー２０の断面図である。

本実施形態の光学ミラー２０では、図１０および図１１に示すように、図２の電解質層３０に代わる電解質層３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄが設けられている。電解質層３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、反対面電極毎に独立するように形成されている。

電解質層３０Ａは、電極３１、３２の間にて反対面電極３２に沿って薄膜状に形成されている。電解質層３０Ｂは、電極３１、３３の間にて反対面電極３３に沿って薄膜状に形成されている。電解質層３０Ｃは、電極３１、３４の間にて反対面電極３４に沿って薄膜状に形成されている。電解質層３０Ｄは、電極３１、３５の間にて反対面電極３５に沿って薄膜状に形成されている。

図１０に示すように、片面電極３１の反対面側のうち反対面電極毎の電解質層３０以外の部分には、弾性変形可能な半透膜５０が配置されている。半透膜５０は、片面電極３１の反対面に沿って薄膜状に形成されている。半透膜５０は、陽イオンの移動を阻害する多孔質膜からなるものである。本実施形形態の半透膜５０として、例えば、セロファン、酢酸セルロース等が用いられる。

以上説明した本実施形態によれば、光学ミラー２０では、電解質層３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄが反対面電極毎に独立するように形成されている。このため、制御回路４０が片面電極３１および反対面電極３２〜３５の間に反対面電極毎に電圧を与える際に、電解質層３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄが独立して屈曲することができる。したがって、光学ミラー２０の変形の自由度をより一層上げることができる。

さらに、本実施形態では、電解質層３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄのうち２つの電解質層の間に半透膜５０が配置されることになる。半透膜５０は、上記２つの電解質層の間で陽イオンの移動を防ぐためのものである。

例えば、半透膜５０に代えて電解質層が設けられている場合には、反対面電極３２〜３５のうち１つの反対面電極と片面電極３１との間に電圧が制御回路４０から印加されているときに、上記１つの反対面電極に対応する電解質層に隣接する電解質層（以下、隣接電解質層という）内の陽イオンが、上記電圧の影響によって上記１つの反対面電極側の電解質層に移動する場合がある。上記１つの反対面電極側の電解質層とは、電解質層３０Ａ〜３０Ｄのうち上記１つの反対面電極に対向する電解質層のことである。この場合、隣接電解質層内の陽イオンの移動に伴って隣接電解質層が不要に変形してしまう。

これに対して、本実施形態では、上述の如く、電解質層３０Ａ〜３０Ｄのうち隣接電解質層と上記１つの反対面電極側の電解質層との間で陽イオンが移動することを半透膜５０が防ぐことができる。このため、電解質層の不要な変形を未然に防ぐことができる。

（第４実施形態）
本第４実施形態では、電解質層３０の反対面側に複数の反対面電極をマトリックス状に並べた光学ミラー２０において、光反射面を球面状に変形させる例について説明する。

図１２に本実施形態の光学ミラー２０の背面図を示す。本実施形態では、光学ミラー２０には、図３の反対面電極３２〜３５に代えて、反対面電極６０〜７５が設けられている。反対面電極６０〜７５は、それぞれ、薄膜状に形成されている。反対面電極６０〜７５は、マトリックス状に配置されている。

なお、反対面電極６０〜７５は、上記第１実施形態の電極３２、３３、３４、３５と同様に、導電性ペーストを用いた印刷法によって形成されたものである。

このように構成される本実施形態では、制御回路４０が片面電極３１および反対面電極６０〜７５の間に反対面電極毎に電圧を印加する際に、片面電極３１および中心側反対面電極の間の印加電圧よりも片面電極３１および外周側反対面電極の間の印加電圧に比べて小さくする。

中心側反対面電極６５、６６、６９、７０は、反対面電極６０〜７５のうち、電解質層３０の面方向中心側に位置する反対面電極６５、６６、６９、７０である。外周側反対面電極は、反対面電極６０〜７５のうち、電解質層３０の面方向外周側に位置する反対面電極６０〜６４、６７、６８、７１〜７５である。

以上説明した本実施形態によれば、制御回路４０が片面電極３１および反対面電極６０〜７５の間に電圧を印加する際に、片面電極３１と中心側反対面電極との間の印加電圧よりも、片面電極３１と外周側反対面電極との間の印加電圧の方を小さくする。このことにより、電解質層３０の面方向中心側の方が電解質層３０の面方向外周側よりも大きく屈曲することになる。

電解質層３０のうち面方向中心側とは、電解質層３０のうち反対面電極６５、６６、６９、７０に対向する領域のことである。電解質層３０のうち面方向外周側とは、電解質層３０のうち反対面電極６０〜６４、６７、６８、７１〜７５に対向する領域のことである。

以上により、光学ミラー２０の光反射面において、面方向中心側のよりも、面方向外周側の方が小さく屈曲することになる。このため、光学ミラー２０の光反射面においてその面方向中心側が凸状となる滑らかな球面状に形成することができる（図１３参照）。

なお、図１３では、光学ミラー２０の面方向中心側が屈曲した角度θ１よりも、光学ミラー２０の面方向外周側が屈曲した角度θ２よりも小さくした例を示している。

（他の実施形態）
上記第１〜３の実施形態では、電極３２、３３、３４、３５を導電性ペーストを用いた印刷法によって形成した例について説明したが、これに代えて、陽イオン交換樹脂膜の反対面に導電性ペーストを塗布する方法や蒸着法、スパッタリング法、無電解めっき法などで導電性薄膜を形成してこの導電性薄膜を電極３２〜３５としてもよい。尚、電極３１の形成方法も同様である。

上記第４の実施形態においても、反対面電極６０〜７５を導電性ペーストを用いた印刷法によって形成する場合に限らず、これに代えて、陽イオン交換樹脂膜の反対面に導電性ペーストを塗布する方法や蒸着法、スパッタリング法、無電解めっき法などで導電性薄膜を形成してこの導電性薄膜を反対面電極６０〜７５としてもよい。

上記第１、２の実施形態では、電解質層３０内の陽イオンの移動によって電解質層３０を屈曲させるイオン導電性高分子アクチュエータを電解質層３０および電極３１〜３５を用いて構成した例について説明したが、これに代えて、次の（１）、（２）のようにしてもよい。
（１）電解質層３０内の陰イオンの移動によって電解質層３０を屈曲させるイオン導電性高分子アクチュエータを電解質層３０および電極３１〜３５を用いて構成してもよい。
（２）電解質層３０内の陰イオンおよび陽イオンのそれぞれの移動によって電解質層３０を屈曲させるイオン導電性高分子アクチュエータを電解質層３０および電極３１〜３５を用いて構成してもよい。

上記第３の実施形態において、電解質層３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄおよび電極３１〜３５によって電解質層３０内の陽イオンの移動によって電解質層３０を屈曲させるイオン導電性高分子アクチュエータを構成した例について説明したが、これに代えて、上記の（１）と同様に、電解質層３０Ａ〜３０Ｄ内の陰イオンの移動によって電解質層３０Ａ〜３０Ｄを屈曲させるイオン導電性高分子アクチュエータを構成してもよい。

或いは、上記の（２）と同様に、電解質層３０Ａ〜３０Ｄ内の陰イオンおよび陽イオンのそれぞれの移動によって電解質層３０Ａ〜３０Ｄを屈曲させるイオン導電性高分子アクチュエータを構成してもよい。

上記第４の実施形態において、電解質層３０および電極３１、６０〜７５によって電解質層３０内の陽イオンの移動によって電解質層３０を屈曲させるイオン導電性高分子アクチュエータを構成した例について説明したが、これに代えて、上記の（１）と同様に、電解質層３０内の陰イオンの移動によって電解質層３０を屈曲させるイオン導電性高分子アクチュエータを構成してもよい。

或いは、上記の（２）と同様に、電解質層３０内の陰イオンおよび陽イオンのそれぞれの移動によって電解質層３０を屈曲させるイオン導電性高分子アクチュエータを構成してもよい。

上記第１〜４実施形態では、表示装置１０から出力される面状の表示光を光学ミラー２０によって反射させる例について説明したが、これに限らず、表示装置１０から出力される線状の表示光を光学ミラー２０によって反射させるようにしてもよい。

上記第１〜４実施形態では、反対面電極３２〜３５、６０〜７５として、板厚方向から視て正方形の薄膜状に形成された電極をマトリックス状に配置した例について説明したが、これに代えて、反対面電極３２〜３５、６０〜７５として、短冊状にした電極をマトリックス状に配置してもよい。

上記第１〜４実施形態では、本発明に係る光学ミラー２０をヘッドアップディスプレイ１に適用した例について説明したが、これに代えて、顕微鏡、望遠鏡などの各種の光学機器に本発明に係る光学ミラー２０を適用してもよい。

上記第１〜４実施形態では、本発明の形状可変素子を光学ミラー２０に適用した例について説明したが、これに代えて、光学ミラー２０以外の機器に本発明の形状可変素子を適用してもよい。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記第１〜第４の実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。

１ ヘッドアップディスプレイ
１０ 表示装置
２０ 光学ミラー
２１ フロントウインドシールド
３０ 電解質層
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ 電解質層
３１ 片面電極（第１の電極）
３２、３３、３４、３５ 反対面電極（第２の電極）
４０ 制御回路

Claims (8)

1. イオン交換樹脂からなる電解質層（３０）と、前記電解質層の片面側に沿うように前記片面側の全体に亘って膜状に形成されている第１の電極（３１）と、前記電解質層のうち前記片面側に対する反対面側に沿うようにそれぞれ独立して膜状に形成されている複数の第２の電極（３２、３３、３４、３５、６０〜７５）と、を備え、
   前記第１の電極および前記第２の電極の間に前記第２の電極毎に電圧が印加される際に、前記電解質層内で前記第１、第２の電極の間の電界に応じてイオンが前記第２の電極毎に移動することにより、前記電解質層が前記第２の電極毎に屈曲するようになっていることを特徴とする形状可変素子。
2. 前記第１の電極および前記第２の電極の間に前記第２の電極毎に相違する電圧が印加されることにより、前記電解質層が前記第２の電極毎に相違する形状に屈曲するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の形状可変素子。
3. 前記複数の第２の電極は、それぞれ、導電性材料を印刷法で膜状に形成されたものからなることを特徴とする請求項１または２に記載の形状可変素子。
4. 前記電解質層のうち前記第１の電極と前記複数の第２の電極とによって挟まれる部分の厚み寸法よりも、前記電解質層のうち前記第１の電極と前記複数の第２の電極とによって挟まれる部分以外の他の部分の厚み寸法の方が小さくなっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の形状可変素子。
5. 前記電解質層は、前記第２の電極毎に独立するように形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の形状可変素子。
6. 前記第１の電極と前記複数の第２の電極のうち前記電解質層の面方向外周側に位置する第２の電極との間の印加電圧を、前記第１の電極と前記複数の第２の電極のうち前記電解質層の面方向中心側に位置する第２の電極との間の印加電圧に比べて小さくすることにより、前記電解質層の前記面方向外周側が前記電解質層のうち前記面方向中心側に比べて小さく屈曲するようになっていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の形状可変素子。
7. 前記第１の電極には、光を反射する光反射面が形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の形状可変素子。
8. 前記第１の電極は、前記電解質層の片面側に沿うように形成された金属膜から構成されており、
   前記光反射面は、前記金属膜の研磨によって形成されたものであることを特徴とする請求項７に記載の形状可変素子。

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