JPH04107534A

JPH04107534A - 光学素子

Info

Publication number: JPH04107534A
Application number: JP22516190A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Yoshino; 吉野　勇一; Tatsuo Nagai; 達夫永井; Junichi Tsugita; 純一次田
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1990-08-29
Filing date: 1990-08-29
Publication date: 1992-04-09
Anticipated expiration: 2011-02-21
Also published as: JPH0816748B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、光弁や表示装置、あるいは調光ウィンドー等
に用いられる光学素子に関するもので、特に、外部から
の操作によって着色状態を変化させることのできる光学
素子に関するものである。

【従来の技術】

外部からの操作によって光の透過率や屈折率あるいは散
乱率等の光学特性を変化させることカテきる光学素子と
しては、液晶を利用するもの（例えば特開昭５５−９６
９２２号公報参照）、エレクトロクロミック材料を利用
するもの（例えば特開昭６３−２３６０１６号公報参照
）、異方性粒子の分散体を利用するもの（例えば特開昭
６４−５７２４２号公報参照）などが知られている。液晶を用いた光学素子は、液晶分子が電界によって配向
することを利用するもので、電界が印加されていないと
きには液晶分子がランダムな方向を向いており、光がそ
の液晶分子によって散乱されるので不透明であるが、電
界が印加されると、液晶分子が電界の方向に配向して光
が透過するようになるので、透明となる。また、エレク
トロクロミック材料を用いた光学素子は、エレクトロク
ロミック材料がイオンの挿入あるいは抽出によって色変
化を起こすことを利用するもので、電流を流すことによ
って着色あるいは消色する。異方性粒子を用いた光学素
子も、その異方性粒子が電界によって配向することを利
用するもので、電界が印加されていないときには、ラン
ダムな方向を向いた粒子によって光が反射あるいは吸収
されるので、着色状態にあるが、電界が印加されると、
粒子が電界方向に配向することによって光透過率が高く
なる。これらはいずれも電界の印加によって光学特性が変化す
る光学素子である。そのほか、高分子ゲルの相転移に伴
う光散乱性の変化を利用するようにした光学素子につい
ても提案されている（例えば特開昭６１−１５１６２１
号公報参照）。この光学素子は、ゲルが膨潤状態では透
明になり、相転移によって液体を吐き出すと光を散乱し
て不透明になるという性質を利用するものである。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、これらの光学素子には次のような問題が
ある。まず、液晶を用いる光学素子の場合には、電界を印加し
たときに透明となるが、その逆にはならない。すなわち
、透明状態に保つためには電界の印加を継続することが
必要となる。また、電界が印加されていないときには不
透明となるが、光の反射あるいは吸収によって不透明と
なる訳ではなく、散乱によって不透明となっているだけ
であるので、透過光の光量は電界が印加されている場合
に比べてほとんど変化しない。しかも、不透明状態にお
ける色調は実質的に乳白色に限られている。一方、エレクトロクロミック素子は、記憶効果があり、
通電によって一旦着色あるいは消色すると、通電を止め
てもその状態を維持することができるという利点を有し
ているが、大形になると応答速度が著しく遅くなるとい
う欠点がある。しかも、色調変化はエレクトロクロミッ
ク材料に固有のものであり、望みの色に変化させること
はできない。現状では、着色状態で実質的に青色、消色
状態で透明のものに限られている。異方性粒子を分散させた光学素子の場合には、電界を印
加すると透明、電界の印加を止めると着色状態に変化す
るが、この場合にも、その逆の作動は不可能である。ま
た、着色状態における色調は粒子に固有のものとなり、
望みの色に変化させることはできない。更に、長時間電
界を印加し続けると粒子が凝集して斑点状の模様が発生
するなどの欠点もある。また、高分子ゲルを用いた光学素子の場合には、透明か
ら不透明、あるいは不透明から透明へと可逆的に変化さ
せることはできるが、素子を着色させることはできない
。本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、電界を印加しないときに透明で印加し
たときに着色状態とすることができ、しかも、着色状態
における色調を自由に変えることができる光学素子を得
ることである。また、本発明の他の目的は、大きさにかかわらず応答速
度を一定に保つことのできる光学素子を得ることである
。

【課題を解決するための手段】

この目的を達成するために、本発明では、ラメラ−構造
を有する界面活性剤溶液を利用するようにしている。その界面活性剤溶液は、ある種の高分子ゲルとともに、
少なくとも一方の壁が透明とされたセル内に配置される
。その高分子ゲルは、外部から刺激を与えることによっ
て相転移を起こし、界面活性剤溶液の溶媒を吸収あるい
は排出するものである。

【作用】

特定の種類の界面活性剤は、一定濃度以上でラメラ−構
造の液晶を形成する。このラメラ−構造を有する溶液に
光が入射すると、結晶による光の回折現象と同じ原理で
ラメラ−層において回折が起き、特定波長の光が反射す
る。そして、反射光と補色関係の光が透過する。ラメラ
−層の厚さは界面活性剤溶液の濃度によって異なるので
、その光の色は界面活性剤溶液の濃度に応じて変化する
ことになる。また、ラメラ−層の厚さが可視光の回折条
件を満足する範囲を超えると透明となる。一方、高分子ゲルのある種のものは、液体を吸って膨潤
し、これに電界を印加したり温度変化を与えたりすると
、相転移を起こして液体を排出する。この際の液体の排
出量は電界の強さや温度によって変化する。また、この
ようなゲルには、膨潤した状態では透明であるが液体を
完全に排出した状態では不透明になるものか多い。そこで、そのような高分子ゲルに界面活性剤溶液の溶媒
を吸収させて膨潤させた状態で、ラメラ−構造を有する
界面活性剤溶液とともにセル内に配置し、上述のように
光学素子を構成する。そして、ゲルに外部から刺激を与
えて界面活性剤溶液の溶媒を適度に排出させる。すると
、界面活性剤溶液の濃度が低くなってその色調が変化す
る。刺激を止めると、ゲルは再び界面活性剤溶液の溶媒
を吸収して元の状態に戻る。その場合の色調変化は溶液
濃度の変化に応じたものとなる。したがって、セルにお
いて反射される光あるいは透過する光を観察すれば、そ
の色が変化することになる。こうして、透明状態から着色状態へ、また、ある着色状
態から他の着色状態へと変化させることのできる光学素
子を得ることが可能となる。

【実施例】

以下、図面を用いて本発明をより詳細に説明する。まず、本発明による光学素子の原理について説明する。界面活性剤を水溶液すなわち溶媒に添加していくと、あ
る濃度以上でミセルが形成される。そのミセルは、一般には球状あるいは棒状であるが、あ
る種の界面活性剤の場合には、一定濃度以上でラメラ−
構造を有する液晶状態となる。第１図に示されているよ
うに、界面活性剤の分子１は親水基２と疎水基３とを有
している。親水基２及び疎水基３の大きさがほぼ等しく
、親水基２の極性が強い界面活性剤の場合には、水溶液
に溶解させると、界面活性剤の分子１が互いに疎水基３
を向は合って並んだ層４が形成され、その層４が重なり
合い、その層４と層４との間に水溶液の分子が入り込ん
だ構造となる。これがラメラ−構造である。このような
液晶構造におけるラメラ−層の厚さｄ、すなわち隣り合
う層４と層４との間の距離は、界面活性剤溶液の濃度に
よって変化する。このようなラメラ−構造を有する界面活性剤溶液に光が
入射すると、あたかも結晶のように回折現象が起きる。その場合、ラメラ−層の厚さｄと光の波長λ及び入射角
θとの間には、ｎλ＝２ｄｓｉｎθ　　（ｎ＝１．２．
−・・）という関係が成立する。したがって、可視光の
ある波長の光が回折を起こすと、その波長の光は強く反
射される。その結果、反射光はその波長に応じた色とな
り、透過光はそれと補色関係の色となる。そして、上述のようにラメラ−層の厚さｄは界面活性剤
溶液の濃度によって変化する。すなわち、ラメラ−構造
を有する界面活性剤溶液は、その濃度の変化に応じて色
が変化することになる。例えばジグリセリンのある種の
アルキルエーテルの水溶液は、濃度１重量％で反射光が
赤色となり、濃度の増加に伴って黄色から緑色、青色と
変化し、濃度２重量％で紫色となる。濃度が１重量％以
下あるいは２重量％以上では、可視光を回折する条件と
ならないので、水溶液は透明となる。このようなラメラ−構造の液晶を形成する界面活性剤は
比較的多いが、可視光の回折条件を満足するためには、
ラメラ−層の厚さがおよそ１５０ｎｍ〜３５０ｎｍとな
るものでなければならない。そのような界面活性剤とし
ては、イソステアリルジグリセリルエーテルやミリスチ
ルジグリセリルエーテルがあるが、これに限らない。ラ
メラ−層が湾曲せず、層間に多量の水を含ませることが
できるものであればよい。特に、その会合体が水を多量
に溶解して、可視光の全波長範囲で回折条件を満足する
ように膨潤するものが最も望ましいが、部分的な波長範
囲でのみ回折条件を満足するものであっても有用である
。界面活性剤の性質から、これを溶解する溶媒は、水及び
塩や有機溶媒などのうち水に溶解するものを一定限度内
で含む混合溶媒に限られる。非水溶媒ではラメラ−状の
会合体か形成されない。ラメラ−層の厚さは、このよう
な溶解物質の種類や量によっても影響を受けると考えら
れる。このような液晶状の構造を有する界面活性剤溶液が発色
するために必要な条件は、ラメラ−層の厚さが可視光の
回折条件を満足することであるから、界面活性剤の種類
は問われない。ラメラ−層の厚さは、界面活性剤の分子
の長さや親水基の極性の強さのほかに、界面活性剤がイ
オン性であるか非イオン性であるかも関係すると考えら
れる。また、溶液の媒質が純粋な水であるかアルコール
などを含む混合溶媒であるかによっても異なるものと考
えられる。いずれにしても、ラメラ−層の厚さが可視光
の回折条件を満足する液晶状の界面活性剤溶液であれば
、界面活性剤の種類や溶媒との組み合わせに関係なく、
本発明の光学素子に用いることができる。また、紫外光や赤外光を回折する界面活性剤溶液も有用
である。そのような界面活性剤溶液を用いて光学素子を
作れば、その光学素子は紫外光あるいは赤外光を遮断す
る光シャッタなどに応用することができる。したがって
、本発明で用いられる界面活性剤溶液は、ラメラ−層の
厚さが可視光の回折条件を満足するものには限らない。このようなラメラ−構造を有する界面活性剤溶液を、あ
る種の高分子ゲルとともにセル内に収容して、本発明の
光学素子を構成する。高分子ゲルは液体を吸収して膨潤するが、ある種のもの
は、相転移に伴って液体の吸収能が大きく変化する。し
たがって、そのようなゲルは、相転移が起こると、液体
を更に吸収したり吐き出したりする。相転移は電界や温
度の変化のほか溶液のｐＨやアルコール濃度の変化など
によって引き起こされるが、電気的刺激あるいは熱的刺
激によって相転移を起こさせる方法が実用的に利用しや
すい。また、このようなゲルには、膨潤した状態で透明
あるいは半透明になるものが多い。ゲルは水をよく吸収
するが、水に溶解する塩や有機溶媒などが多少溶けてい
る溶液でも吸収する。このような高分子ゲルの挙動につ
いては多くの文献に記載されている（例えば奥居徳昌著
、「化学工業」第６０巻第１０号、１９８９年発行、第
８９７〜９０３ページ参照）。本発明の光学素子に使用し得る高分子ゲルには多種多様
なものがある。多くのゲルは膨潤した状態で無色透明に
なるが、素子の目的によっては必ずしも無色である必要
はなく、着色していても構わない。特に反射型素子の場
合には透明である必要もない。したがって、例えばメタ
クリル酸、メチルアクリラート、アクリルアミド、ある
いはメタクリルアミドなどのモノマ−を、メチレンビス
アクリルアミドなどのアクリル系モノマーやオリゴマー
　ジアリルフタラードなどの多官能性アリル系モノマー
、あるいはメチレングリコールシアクリラードなどの多
官能性アクリル系モノマーやオリゴマーで架橋したもの
など、これまでに公知の高分子ゲルを使用することがで
きる。高分子ゲルはフィルム状であればよく、また、繊維状あ
るいは粒状であってもよい。ただし、繊維状や粒状の場
合には、膨潤状態における透明度を確保するために、１
００ミクロン以下のサイズのものであることが望ましい
。更に、用途によっては、染料をゲル内部の３次元網目構
造の中に固定して外部の液体に溶出しないようにした着
色ゲルを用いることもできる。そのようなゲルにおいて
は、色素は化学的に結合されているので、液体のみが相
転移に伴って吸収あるいは吐出される。次に、本発明による光学素子の具体的な構造について説
明する。第２図は、本発明による光学素子の原理的な実施例を示
す概略縦断面図である。この図から明らかなように、この光学素子ＩＯはセル１
］を備えている。セル１１は薄い箱形のもので、対向す
る壁１２．１３のうち少なくとも光が入射する方の壁１
２は透明とされている。そのセルｌｌ内には、上述のよ
うなラメラ−構造を有する界面活性剤溶液１４と高分子
ゲル１５とが収容されている。その高分子ゲル１５には
、セル１１の端面に設けられた電極１６．１６を介して
外部から通電されるようになっている。ゲル１５は、あらかじめ界面活性剤溶液１４の溶媒を吸
収させることにより膨潤状態とされている。このように構成された光学素子１０において、電極１６
．１６を通して高分子ゲル１５に通電すると、その電圧
の大きさに応じてゲル１５は第３図に示されているよう
に収縮し、溶媒を吐き出す。したがって、セル１１内の
界面活性剤溶液１４が溶媒によって希釈され、その濃度
が低下する。ただし、ゲル１５は、収縮した状態でも完
全に収縮する訳ではなく、膨潤の程度に変化が生ずるの
みで、ゲル１５の透明度が失われない範囲で収縮する。また、通電を止めると、ゲル１５は再び溶媒を吸収して
膨潤し、界面活性剤溶液１４は元の濃度に戻る。このようにして、高分子ゲル１５に電圧を印加し、また
、その印加を止めることによって、セル１１内の界面活
性剤溶液１４の濃度が変化する。しかも、その濃度は、
印加する電圧の大きさによって自由に変えることができ
る。そして、高分子ゲル１５は透明状態のまま保たれる
。したがって、上述の原理により、セル１１すなわち光
学素子１０の着色状態が変化する。界面活性剤溶液１４の濃度をあらかじめ限界値よりも高
く設定しておいて、電圧印加によって濃度を低下させる
ようにすれば、自然状態では透明で電圧印加によって着
色する光学素子を得ることができる。また、印加する電
界強度によってゲル１５の収縮量を変え、界面活性剤溶
液１４の濃度がその着色範囲内で種々に変化するように
しておけば、電界強度を変えることによって種々の着色
状態となる光学素子を得ることができる。例えば界面活
性剤として上述のジグリセリンのアルキルエーテルを用
いる場合、あらかじめセル１１内の溶液１４の濃度を２
％以上にしておき、高分子ゲル１５に電圧を印加して、
その溶液１４の濃度を２％以下で１％以上の範囲に低下
させると、セル１１は透明から着色状態に変化する。ま
た、あらかじめその溶液１４の濃度を１％以上で２％以
下に設定しておき、それを希釈して濃度を１％以下に低
下させるようにすれば、セル１１は着色状態から透明と
なる。更に、その溶液１４の濃度を１％から２％の範囲
で自由に変えられるようにしておけば、セル１１は種々
の色を呈するようになる。その場合、着色の速度は界面活性剤溶液１４の混合速度
によって左右されるが、その速度は素子１０の大きさに
よらず一定である。しかも、一般にゲル１５の厚さは膨
潤状態で０．３〜３ｍｍ（好適には０．５〜１ｍｍ）程
度、界面活性剤溶液１４の厚さは同じく膨潤状態で０．
１〜１ｍｍ（好適には０．２〜０．５ｍｍ）程度とされ
るから、ゲル１５の膨潤、収縮に伴う界面活性剤溶液１
４の混合は、通常、数秒以内で行われる。この間において、界面活性剤はゲル１５の網目構造より
も大きな液晶を形成しているので、はとんどの界面活性
剤はゲル１５には吸収されない。ゲル１５に吸収される
一部の界面活性剤も網目構造の中では液晶を形成するこ
とはできないので、ゲル１５は透明なまま保たれる。このような光学素子１０において、セル１１の壁１２．
１３をともに透明としておけば、その光学素子１０は反
射型あるいは透過型のいずれともすることができる。例
えばそのセル１１を光の入射側から見ると、そのセル１
１は反射光の色となる。また、反対側から見ると、その
セル１１は透過光の色となる。その場合、反射光と透過
光とは補色関係にあるので、見る方向によって色が全く
異なって見えることになる。たたし、反射光は特定波長の光のみであるから、その光
強度は透過光に比へて弱い。いずれの場合にも、その発
色の原理は界面活性剤溶液１４による回折現象であるの
で、その溶液１４の濃度を変化させることによって色変
化させることができる。光の入射側とは反対側の壁１３を不透明とすると、その
光学素子１０は反射型素子となる。その場合、セル１１内の溶液１４及び高分子ゲル１５を
透過した光は壁１３によって反射されて戻る。したがっ
て、その壁・１３を、特定の波長の光のみを反射する物
質で形成しておくと、溶液１４からの反射光と壁１３か
らの反射光とを合成した光が観察されることになる。ま
た、その壁１３に光を吸収あるいは散乱する性質を持た
せておくと、その壁１３による反射は弱められるので、
はぼ溶液１４からの反射光のみが観察されることになる
。いずれの場合にも、観察者の目に入る光のスペクトル
は界面活性剤溶液１４の色によって異なるので、その溶
液１４からの反射光の波長が変化すれば、観察者にはセ
ル１１の色が変化したとして認識されることになる。膨潤した高分子ゲル１５をセル１１内に配置あるいは固
定する方法には、外部で製作した高分子をセル１１に接
着剤で接着してから溶媒を吸わせて膨潤させる方法や、
セル１１の製造過程で重合反応を起こさせてセル１１内
で直接高分子を形成し、固定してから溶媒を吸わせて膨
潤させる方法のほか、セル１１の内外で製作したゲル１
５を種々の物理的あるいは機械的な方法で固定する方法
などがある。例えば第２図の光学素子１０における電極
１６にゲルエ５固定用のビンの役割を兼ねさせることも
できる。その場合、電極１６の先端を曲げて鍵型にして
おくと一層効果的である。光学素子１０を日光などにさらされる環境下で使用する
場合には、紫外線による界面活性剤溶液１４やゲル１５
の劣化を防止するために、セル１１の壁１２，１．３の
表面や内部に、紫外線を吸収あるいは反射する酸化チタ
ンなどの物質を塗布したり、そのような物質を含むフィ
ルムを張るなどの手段を講じることが望ましい。そのような物質は、セル１１の壁１２．１３に含有させ
ることも可能である。また、素子１０を窓として使用す
る場合などにおいては、赤外線が室内に入射するのを防
止するために、セル１１の壁１２．１３に石英などの赤
外線吸収剤や反射剤の層を設けることもできる。高分子ゲル１５は光学素子１０の表示部、すなわちセル
１１の壁１２あるいは１３の全面を覆うように配置され
ている必要はないから、セル１１の端面部に配置する構
造を取ることもできる。また、セル１１の内部に配置さ
れなければならない理由もなく、独立した室内に配置さ
れていてパイプ等によってセル１１内と連結される構造
であってもよい。ただし、そのような構造では溶液１４
の混合に時間がかかり、実用的な利点はあまりない。電極１６は、第２図に示されているようにセル１１の端
面に配置するほか、セル１１の背面など、適宜の位置に
配置することができる。そのようにすることによって、
電極１６が光学素子１０の表示部から隠れるようにする
ことができる。また、高分子ゲル１５に電気的刺激を与えるための構造
としては種々のものが可能である。例えば、第２図のように高分子ゲル１５に直接連結され
る電極１６の代わりに、第４図に示されているように、
ガラス板あるいはプラスチック板からなるセル壁１２．
１３にＩＴＯやＺｎＯなどの透明導電膜１７．１７ある
いは金属膜をスパッタコーティングし、それらの膜１７
．１７にビン１８．１８を介して外部から通電するよう
にした構造であってもよい。更に、反射型の光学素子１
０とする場合には、不透明なセル壁１３として金属板あ
るいは絶縁コートした金属板などを用い、それを電極と
することもできる。ところで、このような光学素子１０の場合、ゲル１５が
膨張収縮する量と吸収排出される溶媒の量とは厳密には
等しくない。そこで、第５．６図の実施例においては、
セル１１の上部に貯液室２０を一体的に設けるようにし
ている。このような貯液室２０を設けることにより、ゲル１５の
膨張収縮に伴う圧力変動を吸収することができる。また
、電界の印加によって、わずかではあるが界面活性剤溶
液１４の水が電気分解されてガスが発生する。そのよう
なガスが光学素子１０の表示部内にとどまると、次第に
気泡を形成するようになり不具合である。貯液室２０は
、そのようなガスを集める貯気室としての役割も果たす
ことになる。その場合、その貯液室兼貯気室２０にガス
抜きのための小孔２１を設け、その小孔２１を栓２２に
よって開閉可能とすることが望ましい。なお、第５図はゲル１５が膨潤した状態を、また、第６
図はゲル１５が収縮した状態を示す。符号２３は、セル
１１内に界面活性剤溶液１４を注入するための注入口で
ある。電気分解によるガスの発生を防止するためには、酸素過
電圧の高い白金や過酸化鉛などを陽極とし、水素過電圧
の高い鉛や水銀などを陰極として使用するのが望ましい
。また、ひ素化合物やスズの塩を溶液１４に添加して水
素過電圧を高めることもできる。第７図は、熱的な刺激によって高分子ゲル１５を収縮あ
るいは膨潤させるようにした実施例を示す概略縦断面図
である。この光学素子１０の場合には、セル１１の壁１３に、通
電によって発熱する発熱体２４が取り付けられている。その発熱体２４には、電極１６を通して外部から通電さ
れるようになっている。高分子ゲル１５はその発熱体２
４に接触するようにして配置されている。このように構成された光学素子１０においては、発熱体
２４に通電すると、その発熱体２４が発熱してゲル１５
が加熱される。したがって、ゲル１５の温度が高くなり
、ゲル１５が収縮して溶媒を吐出する。その結果、界面
活性剤溶液１４の濃度が低下し、着色状態が変化する。こうして、上記実施例と同様の作用効果を得ることがで
きる。このような実施例の場合には、壁１３自体が発熱体であ
る構造や壁１３に発熱体が組み込まれている構造とする
ことも可能である。また、発熱体２４を発熱させるには
ジュール発熱を利用するのが最も簡単であるが、これに
限られることはない。例えばシリカや硫化亜鉛のような
赤外線吸収材を発熱体として、これに外部から赤外線を
照射して発熱させることも可能である。ゲル１５は温度上昇に伴って収縮するとは限らない。ゲ
ル１５の種類によっては温度上昇に伴って膨潤するゲル
もある。例えばイソブロビルアクリルアミドのゲルは収
縮し、イソブチルアクリレートのゲルは膨潤する。その
ように膨潤するゲル１５の場合には、熱電冷却素子など
の吸熱体をセル壁１３に組み込んで、ゲル１５を冷却し
て相転移を起こさせるようにする。更に、光学素子ｌＯ
の使用環境の温度が相転移温度より高い場合にも、同様
にゲル１５を冷却するようにする。このように、ゲル１５の温度変化を起こさせるための手
段を講じたものであれば、発熱体あるいは吸熱体の材質
や、発熱あるいは吸熱させるためのエネルギーの供給方
法あるいは排出方法は、本発明においては何ら限定され
ない。次に、このような光学素子を実際に試作して実験を行っ
た結果について説明する。（実験例１）第８図に示されているように、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ
のガラス板１２．１３の表面に、スパッタ法によってＺ
ｎＯの透明電極１６をコーティングし、端部にリード線
２５を銀ペースト２６により取り付けた。そして、その
一方のガラス板１３の上に、メタクリル酸１重量部、メ
チレンビスアクリルアミド０．０２重量部、水６重量部
からなる溶液に重合開始剤としてベルオキソ硫酸カリウ
ム０．０３重量部を溶かしたものを塗布し、６０’Ｃで
１０時間、重合させて、高分子ゲル１５を得た。次いで
、そのゲル１５をガラス板１３ごと水に浸して膨潤させ
た。更に、そのゲル１５に白金ワイヤの電極を差し込ん
で６Ｖの直流電圧を印加し、水を吐き出させた後、再び
膨潤させた。このような操作を３回繰り返して、膨潤し
たゲル１５を得た。そのゲル１５の厚さは約１．２ｍｍ
であった。次に、それらのガラス板１２．１３を、プラスチック板
２７を介して接着剤により接着し、ゲル１５を含むセル
ギャップが１．５ｍｍのセル１１を作成した。そして、
端面のプラスチック板２７に設けた穴からニッケルのビ
ン２８を挿入してゲル１５を固定した。貯液室の作用を
持たせるために、上部のプラスチック板２７はゲル１５
の上端から５ｍｍ離すとともに、テーバを持たせ、その
間に隙間が形成されるようにした。また、そのプラスチ
ック板２７の中央部には、ガス抜きを兼ねた注入口２９
を設けた。次いで、その注入口２９からセル１１内に２．５重量％
のイソステアリルジグセリルエーテルの水溶液１４を注
入し、その水溶液１４によってセル１１を満たした。この状態では、セル１１は透明であった。ゲル１５側の電極１６を陽極として３Ｖの直流電圧を印
加し、光の入射方向から観察したところ、徐々に紫色に
変化していき、約１分後には青色を呈するようになった
。そこで、電圧を６ｖに上昇させたところ、約１分後に
緑色になった。更に、１０■にしたところ、赤色になっ
た。電圧の印加を止めて放置しておいたところ、元の透明状
態に戻った。次に、ニッケルのビン２８にリード線を取り付けて６Ｖ
で通電したところ、同じように緑色に変化した。（実験例２）インステアリルジグリセリルエーテルの水溶液の濃度を
１．６重量％とした以外は実験例１と同じにした。自然状態では赤色であったが、ＩＯＶの電圧を透明電極
１６に印加したところ、約１分後に透明になった。また
、電圧印加を停止したところ、元の着色状態に復帰した
。（実験例３）実験例１のガラス板１３にスパッタ法で窒化タンタルを
コーティングして、抵抗発熱体を形成した。そして、そ
の抵抗発熱体の電極部に、金蒸着によりリード線を取り
付け、外部電源に接続した。また、その発熱体の上には
、保護層としてシリカをスパッタした。イソプロピルアクリルアミド５ｇ、アクリル酸０．１ｇ
、メチレンビスアクリルアミドｏ、８ｇ、過硫酸アンモ
ニウム０．０４ｇを冷水４０ｃｃに溶かした後、テトラ
メチルエチレンジアミン０．２ｃｃを加えて、減圧中で
脱気し、ガラス板の上で４５分間放置して重合させ、ゲ
ルを得た。そのゲルを水中に浸して膨潤させてから、発
熱体に通電したところ、水を放出した。この操作を３回
繰り返して、ゲルを膨潤させた状態で実験例１と同様に
してセルを作成した。ただし、窒化タンタルをコートし
たガラス板１３に対向するガラス板１２には何も処理を
施していない。次に、２．５重量％のイソステアリルジグリセリルエー
テルの水溶液でセルを満たした。この状態では、セルは透明であった。電極に２０Ｖの交流電圧を印加して光の入射方向から観
察したところ、徐々に紫色に変化していき、約１分後に
は緑色を呈するようになった。電圧の印加を止めて放置
しておいたところ、元の透明状態に戻った。

【発明の効果】

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ラメ
ラ−構造を有する界面活性剤溶液を高分子ゲルとともに
セル内に収容し、その高分子ゲルに外部から電気的ある
いは熱的などの刺激を加え・ることによりそのゲルに相
転移を起こさせるようにしているので、セル内の界面活
性剤溶液の濃度を変化させ、そのセルを透明あるいは任
意の色に変化させることができる。したがって、透明状
態と着色状態の間で色変化する光学素子、あるいはある
色から他の色へと着色状態が変化する光学素子とするこ
とができる。しかも、その応答速度は界面活性剤溶液の混合速度にの
み左右され、光学素子の大きさによっては影響を受けな
いので、大形の光学素子としても高い応答速度を確保す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による光学素子の原理を説明するため
の説明図、第２図は、本発明による光学素子の原理的な実施例を示
す概略縦断面図、第３図は、第２図の光学素子の作動状態を示す同様の縦
断面図、第４図は、本発明による光学素子の異なる実施例を示す
概略縦断面図、第５図は、本発明による光学素子の更に異なる実施例を
示す概略縦断面図、第６図は、第５図の光学素子の作動状態を示す同様の縦
断面図第７図は、本発明の効果を確認するために行った実験に
用いた光学素子の概略縦断面図である。Ｏ・・・光学素子２．１３・・・セル壁４・・・界面活性剤溶液５・・・高分子ゲル０・・・貯液室兼貯気室４・・・発熱体１１・・・セル１６・・・電極特許出願人　　株式会社日本製゛鋼所代理人　　弁理士　森　下　端　侑第１図第７図第８図手続補正書（刀剣平成２年１２月７日特許庁長官　　植　松　　敏　　殿１、事件の表示平成２年特許願第２２５１６１、発明の名称光学素子３、補正をする者事件との関係　特許出願人（４２１）　　株式会社日本製鋼所理人東京都中央区八丁堀３丁目１１番１２号川口ビル４、代住所平成２年１１月２７日６、補正の対象７　補正の内容（１）明細書第３３ページの第１３行と第１４行との間
に、ｒ第７図は、本発明による光学素子の他の実施例を示す
概略縦断面図、」を加入する。（２）明細書第３３ページ第１４行の「第７図」という
記載を、ｒ第８図１に補正する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも一方の壁が透明とされたセル内に、ラ
メラー構造を有する界面活性剤溶液と、外部からの刺激
により相転移を起こして前記界面活性剤溶液の溶媒を吸
収あるいは排出する高分子ゲルとを配置してなる、光学素子。
（２）前記セルに、通電することによって前記高分子ゲ
ルに相転移を起こさせる電極が取り付けられている、請求項１記載の光学素子。
（３）前記セル内に、酸素過電圧及び／又は水素過電圧
を高める物質が設けられている、請求項２記載の光学素子。
（４）前記セルに、温度変化によって前記高分子ゲルに
相転移を起こさせる発熱体あるいは吸熱体が取り付けら
れている、請求項１記載の光学素子。
（５）前記セルの内部と連通する貯液室兼貯気室を備え
ている、請求項１ないし４のいずれか記載の光学素子。
（６）前記セルの壁が、紫外線及び／又は赤外線を吸収
あるいは反射する物質を有している、請求項１ないし５のいずれか記載の光学素子。