(57)【要約】【課題】  高い色純度を有しつつ明るさと高コントラストとを両立させると共に、高い安定性を単純な素子構成で実現できる光学素子の提供。【解決手段】  第一の基体と、光を反射、吸収又は透過可能な弾性体を備える調光層と、第二の基体とをこの順で積層してなる調光部材と、前記第一の基体及び前記第二の基体の少なくとも一方を可動させる基体可動手段とを有し、前記第一の基体及び前記第二の基体の少なくとも一方を可動させて前記弾性体に外力を与えて前記弾性体を変形させる光学素子。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を反射、吸収又は透過可能な弾性体と、前記弾性体に外力を与える外力付与手段とを少なくとも有し、前記弾性体の形状が前記外力に応じて変形するようにした光学素子。
【請求項２】
第一の基体と、光を反射、吸収又は透過可能な弾性体を備える調光層と、第二の基体とをこの順で積層してなる調光部材と、前記第一の基体及び前記第二の基体の少なくとも一方を可動させる基体可動手段とを有し、前記第一の基体及び前記第二の基体の少なくとも一方を可動させて前記弾性体に外力を与えて前記弾性体を変形させる光学素子。
【請求項３】
前記外力は、圧縮荷重である請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記外力は、引張り荷重である請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項５】
前記外力は、剪断荷重である請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項６】
前記調光層は、さらに着色された液体を備える請求項２に記載の光学素子。
【請求項７】
前記弾性体は、ゴムである請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項８】
前記弾性体は、高分子ゲルである請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項９】
前記弾性体は、変形した状態において飽和吸収濃度以上又は飽和散乱濃度以上となる量の調光用材料を含有している請求項１又は２に記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学素子に関し、特に、外力によって弾性体に生じる変形を利用した光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
高度情報化社会の進展にともないカラー表示システム、大面積表示システムへのニーズが増大している。これらを実現する技術としてＣＲＴ、液晶、ＥＬ、ＬＥＤ、プラズマなどの表示技術が開発されてきた。一方、これらの自発光システムのほかに、低消費電力である、人間の目に違和感の少ない反射型表示システムの開発が検討されている。
反射型表示システムとしては、反射型液晶技術などが有力なものとなっている。一方、安価な大面積カラー表示システム、あるいは安価な大面積表示システムへのニーズが大きいが、それを実現する有望な技術が確立されていないのが現状である。このような候補技術として有望なものとして電気泳動表示技術が知られている。
【０００３】
電気泳動表示技術として、一般に染料等によって着色させた絶縁性溶液中に酸化チタン等の白色粒子を分散した溶液を用い、電界の付与による白色粒子の移動によって、モノクロの表示を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
電気泳動粒子は電極面に対して垂直方向に泳動し、電気泳動粒子が観測者側の基板面に付着した場合には白色の粒子色（この状態を発色時と呼ぶ）を確認でき、一方、対極基板上に移動した場合には着色溶液の色が示されるものとなる。
【０００４】
また、電気泳動粒子として着色した高分子粒子等を用いた技術が開示されている（例えば、特許文献２〜４参照。）。
これらは、非発色時には入射光が透明液体部分を通過するために、透過型表示素子や積層してカラー表示可能な表示素子としての利用も可能となる。具体的には、特許文献２に記載の技術は、帯電着色粒子の収容されているセルの可視面積が、帯電着色粒子が表示面側の位置にある場合と、表示面から離間した位置にある場合とで異ならせることで調光を行うものである。
特許文献３に記載の技術は、一対の電極が入射光に対し垂直および水平方向に配置されている構成であり、発色時には泳動粒子を入射光に対して垂直な電極面上に、非発色時には水平な電極上に泳動させ、調光を行うものである。
特許文献４に記載の技術は、入射光に対して垂直方向の基板面に面積の異なる一対の電極を設け、着色粒子を基板に対し水平方向に泳動させ、各電極上に付着した粒子が形成する着色部の面積を変化させることで調光を行うものである。
【０００５】
このような従来の電気泳動表示技術には、様々な課題がある。例えば、特許文献１に開示されている電気泳動表示技術は、単純なセル構成である利点はあるが、一般に反射表示のみであり透過型表示素子や積層してカラー表示可能な表示素子には応用できない、また、一般に単色表示しかできないなどの課題がある。さらに、絶縁性液体に溶解した色素の電気泳動粒子への吸着、電気泳動粒子が吸着した電極表面と電気泳動粒子間への絶縁性液体の侵入などの悪影響により、明るさと高いコントラストを両立させることが困難である。
【０００６】
特許文献２〜４では、透過型表示素子や積層してカラー表示可能な表示素子帯に応用することは可能であるが、電気泳動粒子を収容するセルが複雑であることや、側面に電極を形成するなどで素子構成が複雑になり製造にコストがかかるといった課題がある。
【特許文献１】特開昭５９−１７１９３０号公報
【特許文献２】特公平６−５２３５８号公報
【特許文献３】特開平９−２１１４９９号公報
【特許文献４】特開平１１−２１９１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明は、従来における諸問題を解決し以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、高い色純度を有しつつ明るさと高コントラストとを両立させると共に、高い安定性を単純な素子構成で実現できる光学素子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】
即ち、本発明は、
＜１＞  光を反射、吸収又は透過可能な弾性体と、前記弾性体に外力を与える外力付与手段とを少なくとも有し、前記弾性体の形状が前記外力に応じて変形するようにした光学素子である。
【０００９】
＜２＞  第一の基体と、光を反射、吸収又は透過可能な弾性体を備える調光層と、第二の基体とをこの順で積層してなる調光部材と、前記第一の基体及び前記第二の基体の少なくとも一方を可動させる基体可動手段とを有し、前記第一の基体及び前記第二の基体の少なくとも一方を可動させて前記弾性体に外力を与えて前記弾性体を変形させる光学素子である。
【００１０】
＜３＞  前記外力は、圧縮荷重である＜１＞又は＜２＞に記載の光学素子である。
【００１１】
＜４＞  前記外力は、引張り荷重である＜１＞又は＜２＞に記載の光学素子である。
【００１２】
＜５＞  前記外力は、剪断荷重である＜１＞又は＜２＞に記載の光学素子である。
【００１３】
＜６＞  前記調光層は、さらに着色された液体を備える＜２＞に記載の光学素子である。
【００１４】
＜７＞  前記弾性体は、ゴムである＜１＞又は＜２＞に記載の光学素子である。
【００１５】
＜８＞  前記弾性体は、高分子ゲルである＜１＞又は＜２＞に記載の光学素子である。
【００１６】
＜９＞  前記弾性体は、変形した状態において飽和吸収濃度以上又は飽和散乱濃度以上となる量の調光用材料を含有している＜１＞又は＜２＞に記載の光学素子である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高い色純度を有しつつ明るさと高コントラストとを両立させると共に、高い安定性を単純な素子構成で実現できる光学素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の光学素子を詳細に説明する。
本発明の光学素子は、光を反射、吸収又は透過可能な弾性体と、前記弾性体に外力を与える外力付与手段とを少なくとも有し、前記弾性体の形状が前記外力に応じて変形するようにしたものである。
前記外力としては、前記弾性体に垂直応力（圧縮応力、引張り応力）、せん断応力、曲げ応力、ねじれ応力等を生じさせるものが挙げられる。本発明においては、前記外力として圧縮荷重、引張り荷重又は剪断荷重を用いることが好ましい。
本発明において弾性体とは、ポアソン比が０．５に近い物質、すなわち非圧縮性物質をいい、具体的には、高分子ゲル又はゴム等が挙げられる。
【００１９】
前記外力付与手段は、前記弾性体に外力を加えて前記弾性体の形状を変形させるものであり、例えば、一対の基体間に前記弾性体を配置し、前記一対の基体の少なくとも一方を可動させることにより前記弾性体に外力を与える構成であることが好ましい。
上述した構成の外力付与手段を有する本発明の光学素子は、第一の基体と、前記弾性体を備える調光層と、第二の基体とをこの順で積層してなる調光部材と、前記第一の基体及び前記第二の基体の少なくとも一方を可動させる基体可動手段とを有し、前記第一の基体及び前記第二の基体の少なくとも一方を可動させて前記弾性体に外力を与えて前記弾性体を変形させるものである。
【００２０】
以下、図面を用いて本発明の光学素子及びその動作原理について説明する。なお、同様の機能を有する部材には、全図面を通して同じ符合を付与し、その説明を省略することがある。
図１は、本発明の光学素子の第一の実施形態の概略断面図である。光学素子１０は、第一の基体である基板１２と、着色された球形の弾性体１４を備える調光層１６と、第二の基体である基板１８とをこの順で積層してなる調光部材１９と、基板１８を可動させる基体可動手段であるねじ送り式位置決め装置２０とを有する。
基板１８を可動させることにより、基板１２と基板１８との間隔（基板間距離Ｌ）は可変可能となっている。球形の弾性体１４は、基板１２と基板１８とに挟持されて圧縮荷重が加えられており変形している。圧縮荷重は、基板面内で均一に弾性体１４に付与されている。
【００２１】
次に、図２及び図３を用いて本発明の光学素子の動作原理について説明する。図２（ａ）は、光学素子１０の要部拡大断面図である。基板間距離Ｌは、変形する前の弾性体１４の直径ｄ0よりも大きい。
【００２２】
図２（ｂ）は、光学素子１０を、基板１８の法線方向から見た図である。図２においては、基板間距離Ｌは弾性体１４の直径ｄ0よりも大きい（Ｌ＞ｄ0）ため基板１８の法線方向からみた場合の弾性体１４の基板１２への正射影の直径は、弾性体１４の直径ｄ0と同じである。また、弾性体１４の基板１２への正射影の面積Ｓは、外力を受けていない状態の弾性体１４の中心を通る面における断面積Ｓ0に等しい。
【００２３】
図３（ａ）は、基板間距離Ｌが弾性体１４の直径ｄ0よりも小さい場合の光学素子１０の要部拡大断面図を示し、図３（ｂ）は、図３（ａ）における光学素子１０を、基板１８の法線方向から見た図である。
図３では基板間距離Ｌが弾性体１４の直径ｄ0よりも小さいため、弾性体１４は基板１２及び基板１８から圧縮荷重を加えられている。その結果として、弾性体１４は弾性変形し、基板１８の法線方向からみた場合の弾性体１４の基板１２への正射影の面積Ｓは、Ｓ0よりも大きくなる。
弾性体１４は着色されているため、正射影の面積の変化の前後で基板１８の法線方向における光の透過性が変化し、光学素子１０は調光性能を示すことができる。
【００２４】
ここで、弾性体１４の変形による、弾性体１４の基板１２への正射影の面積Ｓの変化について図４を用いて説明する。図４（ａ）及び（ｃ）は、基板１２と基板１８との間に備えられてた弾性体１４を示す斜視図であり、（ｂ）及び（ｄ）は、弾性体１４を基板１８の法線方向から見た図である。図４（ａ）及び（ｂ）では、基板間距離Ｌと弾性体１４の直径ｄ0とがＬ＞ｄ0の関係を満たす。この場合、弾性体１４は、基板１２及び基板１８から圧縮荷重を受けていないため弾性体１４の断面積はＳ0となる。
次に、弾性体１４に圧縮荷重を加えることにより、弾性体１４が図４（ｃ）及び（ｄ）に示すように正射影の面積Ｓ、高さｄ0／ｎの円柱状に変形したとする（ただしｎ  ＞  １）。この変形にともうなう弾性体１４の体積変化が生じない場合、Ｓ／Ｓ0とｎとの関係は、図５に示すようにＳ／Ｓ0＝１．３３×ｎとして表される。
図５から明らかなようにｎの大きさに応じてＳが変化することから、本発明の光学素子によればｎに応じた透過光量制御、反射型素子の場合には面積階調により階調表示を行なうことができる。
【００２５】
なお、理解を容易にするために、弾性体１４の形状は球形としたが、弾性体１４は球体だけでなく、楕円体、立方体、多面体、多孔質体、星状、針状、中空状などのものも適用でき、これらの形状の弾性体を混合して用いることもできる。
また、外力としては圧縮荷重を例としたが、外力の種類はこれに限定されるものではない。また加える外力は異なる外力の組合せであってもよい。
【００２６】
なお、弾性体１４に加える圧縮荷重は基板面内で均一であることは必須ではなく、基板間距離Ｌが傾斜を持っていてもよい。
図６（ａ）は、基板間距離Ｌが傾斜を持っている光学素子１０の要部拡大断面図である。基板間距離Ｌが傾斜を持っているため弾性体１４の基板１２への正射影の面積Ｓは均一ではない。そのため、図６（ｂ）に示すように基板１２又は基板１８の法線方向からみた場合の光学素子１０の着色度合いに傾斜を持たせることが可能となる。
【００２７】
本発明の光学素子の第一の実施形態は、調光層に複数の弾性体を有するが、本発明の光学素子は、調光層に一つの弾性体を有する態様であってもよい。
図７は、本発明の光学素子の第二の実施形態の概略断面図である。光学素子２２は、基体可動手段としてピエゾ素子２４を有する。ピエゾ素子２４に電圧を印加することにより基板間距離Ｌを変化させることができる。これにより、弾性体１４に圧縮荷重を与えることができる。ピエゾ素子を用いることにより、弾性体一つ一つを個別に制御することができる。
【００２８】
なお、光学素子２２は可動部分が外部と遮断されていないため、外界からの刺激による影響を受けるおそれがある場合は、図８に示すように可動部分を密閉するカバー２６を設けてもよい。
【００２９】
図９は、本発明の光学素子の第三の実施形態の概略断面図である。光学素子２８は、基体可動手段として、基板３０上に設けられたピエゾ素子２４を有する。なお、基板１８と基板３０との間隔は固定されている。
本発明の光学素子の第二の実施形態の場合と同様にピエゾ素子を用いることにより、弾性体一つ一つを個別に制御することができる。
【００３０】
上述の実施態様はいずれも外力として圧縮荷重を用いた例であるが、本発明では圧縮荷重以外のその他の外力を用いることもできる。
図１０（ａ）は、本発明の光学素子の第四の実施形態の要部拡大断面図を示す。弾性体として立方体の形状を有する弾性体１４’を用い、外力として剪断荷重を用いた例である。図１０（ｂ）は、光学素子３２を、基板１８の法線方向から見た図である。ここで、図１０（ｃ）に示すように基板１８を可動させて弾性体１４’に剪断荷重を与えると、図１０（ｄ）のように基板１８の法線方向から見た弾性体１４’の正射影の面積が変化する。このため、光学素子３２は調光性能を示すことができる。
【００３１】
図１１（ａ）は、本発明の光学素子の第五の実施形態の要部拡大断面図を示す。弾性体として球状の弾性体１４’’を用い、外力として引張り荷重を用いた例である。図１１（ｂ）は、光学素子３４を、基板１８の法線方向から見た図である。ここで、図１１（ｃ）に示すように基板１８を可動させて弾性体１４’’に引張り荷重を与えると、図１１（ｄ）のように基板１８の法線方向から見た弾性体１４’’の正射影の面積が変化する。このため、光学素子３４は調光性能を示すことができる。
【００３２】
図１２（ａ）は、本発明の光学素子の第六の実施形態の要部拡大断面図を示す。調光層１６が、さらに着色された液体１５を備える例である。図１２（ｂ）は、光学素子３６を、基板１８の法線方向から見た図である。
液体を着色するために、各種染料や顔料などの色材を添加してもよい。このような色材である顔料や染料としては、後述する調光用材料と同様な種々の化合物が挙げられる。
図１２（ｂ）は基板間距離ＬがＬ＞ｄ0であるため、基板１８の法線方向からみた場合に着色された液体１５が観察され、弾性体１４は観察されない。
図１３（ａ）の基板間距離Ｌは、Ｌ＜ｄ0であるため、弾性体１４と基板１８との間の液体１５が押しのけられ、弾性体１４が基板１８に押しつけられる。そのため、図１３（ｂ）に示すように基板１８の法線方向からみた場合に弾性体１４が観察される。
再度、基板間距離ＬをＬ＞ｄ0とすることにより弾性体１４と基板１８との間に液体１５が充填され、図１２（ｂ）に示すように再び液体１５のみが観察されるようになる。
【００３３】
本発明の光学素子に大きな調光特性を与えるためには、用いる弾性体が大きな弾性変形を得られる材料、すなわち低弾性率であることが好ましい。弾性体の弾性率が大きいと、弾性体の自重による変形は無視できるが、弾性体を変形させるために必要な外力が大きくなる。
一方、弾性率が小さいと自重による変形が顕著となることや、弾性体作製時の形成精度が悪化する問題点が生じる。
【００３４】
これらの点から、弾性体の弾性率は、１０1〜１０8（Ｎ／ｍ2）であることが好ましく、さらに好ましくは１０2〜１０7（Ｎ／ｍ2）である。
【００３５】
本発明に利用可能な弾性体材料として、ゴム、高分子ゲルが使用できる。
ゴムとしては一般に知られている各種天然ゴム材料、合成ゴム材料が利用可能である。合成ゴムとしては、公知の合成高分子であれば特に限定されないが、スチレン・ブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ハイパロン、シリコンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴムなどが挙げられる。
【００３６】
高分子ゲルについては、天然物由来の高分子ゲル、合成高分子ゲルのほとんどすべてが利用可能である。なお天然物由来の高分子ゲルとしては、公知の天然物由来の高分子ゲルであれば特に限定されることはないが、例えば、アガロース、アガロペクチン、アミロース、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル、イソリケナン、インスリン、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カードラン、カゼイン、カラギーナン、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルデンプン、カロース、寒天、キチン、キトサン、絹フィブロイン、クアーガム、クインスシード、クラウンゴール多糖、グリコーゲン、グルコマンナン、ケラタン硫酸、ケラチン蛋白質、コラーゲン、酢酸セルロース、ジェランガム、シゾフィラン、ゼラチン、ゾウゲヤシマンナン、ツニシン、デキストラン、デルマタン硫酸、デンプン、トラガカントゴム、ニゲラン、ヒアルロン酸、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、プスツラン、フノラン、分解キシログルカン、ペクチン、ポルフィラン、メチルセルロース、メチルデンプン、ラミナラン、リケナン、レンチナン、ローカストビーンガム等が挙げられる。
【００３７】
なお合成高分子ゲルとしては、公知の合成高分子ゲルであれば特に限定されることはないが、例えばポリ（メタ）アクリル酸およびそのエステル、ポリアクリルアミド、ポリＮ−アルキル置換アクリルアミド、ポリビニルアルコールおよびその誘導体、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルピリジン、ポリビニルピロリドン、ポリプロピレンオキシド、ポリエチレングリコール等のホモポリマーが挙げられる。ただしこれらのホモポリマーの重合に用いられるモノマーを、２種類以上含む共重合体を用いることもできる。なお「（メタ）アクリル」なる記述は、「アクリル」および／または「メタクリル」を意味する。
【００３８】
望ましい弾性率を有するゴム、高分子ゲルは、架橋密度を変化させることにより得ることができる。
【００３９】
なお、前記高分子ゲルは、乾燥状態で弾性を示す化合物であってもよいし、液体を吸収した状態で弾性を示す化合物であってもよい。
【００４０】
本発明に利用可能な液体は、高分子ゲルが吸収可能である液体であればすべて利用可能である。
調光層に液体が存在しない場合、高分子ゲルに含有される液体は不揮発性液体（低蒸気圧液体）であることが望ましい。具体例としては、炭化水素油、シリコン油、フロロカーボン油、ジエステル、イオン性液体などや、それらの混合物が挙げられる。
【００４１】
調光層に液体が存在する場合に、調光層を充填する液体としては、光学素子使用条件下で液体であればいずれの液体も利用可能である。そのなかでも低蒸気圧液体を用いることが好ましい。ただし弾性体がゴムである場合には、ゴムに耐性がある液体を用いる。また高分子ゲルに含有される液体と、調光層に充填される液体とは相溶しない異なる液体であっても構わない。
【００４２】
本発明においては、弾性体は光の反射、吸収又は透過可能である。使用する弾性体の種類によっては、そのままでも外力の変化によって光散乱性が変化するものがあるが、弾性体に染料や顔料などの色材（以下、染料又は顔料を単に色材と称することがある。）や光散乱材などの調光用材料とを混合したものが好ましく使用される。
調光用材料の具体例としては、染料、顔料や光散乱材などが挙げられる。また、高分子ゲルについては、調光用材料が高分子ゲル中に物理的あるいは化学的に固定化されることが好ましい。さまざまな色の弾性体を用いることで、カラー表示可能な表示素子を作製することができる。
【００４３】
本発明において使用可能な染料としては、例えば、黒色のニグロシン系染料や赤、緑、青、シアン、マゼンタ、イエロー等のカラー染料であるアゾ染料、アントラキノン系染料、インジゴ系染料、フタロシアニン系染料、カルボニウム染料、キノンイミン染料、メチン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ベンゾキノン染料、ナフトキノン染料、ナフタルイミド染料、ベリノン染料等が挙げられ、特に光吸収係数が高いものが望ましい。
【００４４】
一方、本発明において使用可能な、顔料及び光散乱材の好適な具体例としては、黒色顔料であるブロンズ粉、チタンブラック、各種カーボンブラック（チャネルブラック、ファーネスブラック等）、白色顔料である酸化チタン、シリカ等の金属酸化物、炭酸カルシウムや金属紛等の光散乱材やカラー顔料である例えば、フタロシアニン系のシアン顔料、ベンジジン系のイエロー顔料、ローダミン系のマゼンタ顔料、あるいはこの他にもアントラキノン系、アゾ系、アゾ金属錯体、フタロシアニン系、キナクリドン系、ペリレン系、インジゴ系、イソインドリノン系、キナクリドン系、アリルアミド系等の各種顔料や光散乱材を挙げることができる。
【００４５】
弾性体は、変形した状態において飽和吸収濃度以上となる量の色材を含有していることが好ましい。なお、少なくとも弾性体の一部分で飽和吸収濃度以上の濃度に達していればよい。弾性体を外力により変形させることで、弾性体の基板面への正射影面積を変化させ，基板の法線方向における光の反射、吸収又は透過を制御することができる。
【００４６】
ここで、飽和吸収濃度以上とは、色材の濃度が十分に濃い状態において、単位色材当たりの光吸収効率が低下する濃度である。また、飽和吸収濃度以上という定義を別な特性で表現すれば、特定の光路長のもとにおける色材濃度と光吸収量の関係が１次直線の関係から大きく外れるような色材濃度である。
【００４７】
また、弾性体中に含有される光散乱材の濃度も、色材の濃度と類似した理由のもと、飽和散乱濃度以上の濃度に達することが望ましい。
ここで、飽和散乱濃度以上とは、ひとつの指標として各々の光散乱材同士の平均間隔が十分に短くなることで、光散乱材の光散乱の働きが１次粒子的なものから、集合体的なものに変化し、光散乱の効率が減少する濃度である。
このような光散乱材が集合体的な光散乱特性を示す状態を、光散乱材の濃度が飽和散乱濃度以上にある状態と呼ぶ。また、飽和散乱濃度以上という定義を別な特性で表現すれば、特定の光路長のもとにおける光散乱材濃度と光散乱量の関係が１次直線の関係から大きく外れるような光散乱材濃度である。
また調光材料を加えなくても、材料の微結晶化や弾性体内部の微小空洞による散乱を利用することによって弾性体に光散乱材としての性質を付与することも可能である。
【００４８】
基体間での弾性体の移動を防止することは、基板間距離Ｌが常にＬ＜ｄ0となるようにして弾性体を基板間に挟みつけた状態にすることで可能である。より好ましくは、弾性体が第一の基体及び第二の基体の少なくとも一方に固定されていることが好ましい。
固定化の方法としては、接着などの物理的固定化、化学結合などの化学的固定化などが適用できる。
【００４９】
基体可動手段としては、ねじ送り式位置決め装置やピエゾ素子以外に各種アクチュエータ（各種電磁式、空気圧、静電、形状記憶合金型、圧電、光、超磁歪、高分子ゲル）が利用される。またラックピオニン式、ベルトまたはチェーン式、ピストン・クランク機構、カム機構を利用した、直線運動を発生させる位置決め装置なども利用することができる。
【００５０】
本発明に用いられる基体としては、ポリエステル、ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、セルロース誘導体などの高分子のフィルムや板状基板、ガラス基板、金属基板、セラミック基板などの無機基板を使用することができる。
また、例えば建築物の壁を基体の一方として用い、壁に直接本発明の光学素子を設けるようにしてもよい。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明の光学素子を実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明は下記実施例により限定されるものではない。
［実施例１］
−弾性体の作製−
ホットメルト法により（２００℃）、スチレン／イソプレン／スチレントリブロック共重合体（ＳＩＳ）７９質量％、およびジブチルヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）１％をニーダーで混練し、流動パラフィン２０質量％を投入した。これらが均一になったのちにニーダーより取り出した。室温まで冷却した後、一辺５ｍｍの立方体として切り出し、本発明における弾性体とした。本弾性体は白色である。
【００５２】
−調光素子の作製−
５０  ｍｍ×５０  ｍｍの青板ガラス面上に、切り出した弾性体を１．５ｃｍの間隔で配置、接着剤を用いて固定した。
【００５３】
−機能評価−
大きさ５０ｍｍ×５０ｍｍの青板ガラスを対向基板として、弾性体が固定されている基板に対して７ｍｍ離して配置した。この時の光の透過率は８７％であった。ねじ送り式位置決め装置を基体可動手段として用い、基板間の距離を約１．２  ｍｍまで近づけたところ、透過率は１０％まで減少した。この動作を一万回繰り返し行なったが、光学特性に変化はなく、安定的に繰り返しが行なえることを確認した。なお、光学素子の透過率は分光光度計により測定した。
【００５４】
［実施例２］
−弾性体の作製−
主モノマーとして、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド１０ｇ、架橋剤としてメチレンビスアクリルアミド０．１ｇを用い、これに蒸留水２０ｇ、過硫酸アンモニウム０．１ｇ、顔料（帯電剤）として１次粒子０．１μｍの黒色顔料（大日本インキ化学社製：マイクロカプセル化顔料、ＭＣ  Ｂｌａｃｋ  ）８．０ｇを添加し、攪拌混合した水溶液Ａを調整した。上記作業は窒素下にて行った。
ソルビトール系界面活性剤（第一工業製薬製：ソルゲン５０）１．０ｇをシクロヘキサン２００ｍｌに溶解した溶液を窒素置換された容器に加え、これに先に調整した水溶液Ａを添加し、回転式攪拌装置を用いて高速攪拌して乳化させた。乳化後、反応系の温度を２０℃に調節し、さらに溶液を攪拌しながらこれにテトラメチルエチレンジアミンの５０％水溶液を添加し、重合を行った。
重合後、生成した着色高分子ゲルを回収し、純水で洗浄し、凍結乾燥法により着色高分子ゲル中の水分を除去した。乾燥状態の着色高分子ゲルに、蒸留後、モレキュラーシーブを加えて保存しておいたジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を加えて膨潤させた高分子ゲル粒子を弾性体として利用した。膨潤した着色高分子ゲル粒子の平均粒径は１２０μｍであった。
【００５５】
−調光素子の作製−
次に、透明基板として厚さ３ｍｍの青板ガラス（旭硝子社製）を使用し、アセトン、２Ｎ  ＮａＯＨ水溶液で表面洗浄を行った。その後、エタノール９５％水溶液２００ｍｌにγ‐アミノプロピルトリエトキシシラン４ｍｌを攪拌下に加え調整した溶液中に、３０分間浸漬させた。
取り出した基板をエタノールで軽く洗浄した後、１１０℃のオーブン中にて３０分放置し、シラン層を硬化させた。着色高分子ゲル粒子とＤＭＦとからなる溶液を調製し、これと青板ガラスとを接触させて加熱することによってガラス面の反応性シランカップリング部とゲル粒子とを化学反応させて固定化した。
【００５６】
−機能評価−
大きさ５０ｍｍ×５０ｍｍの青板ガラスを対向基板として、弾性体が固定されている基板に対して１５０μｍ離して配置した。この時の光の透過率は７０％であった。ピエゾ素子を利用したアクチュエータを基体可動手段として用い、基板間の距離を約６０μｍまで近づけたところ、透過率は２５％まで減少した。この動作を一万回繰り返し行なったが、光学特性に変化はなく、安定的に繰り返しが行なえることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の光学素子の第一の実施形態の概略断面図である。
【図２】本発明の光学素子の動作原理を説明するための図であり、基板間距離Ｌが弾性体の直径ｄ0よりも大きい（Ｌ＞ｄ0）場合である。（ａ）は、光学素子の要部拡大断面図であり、（ｂ）は、光学素子を、基板の法線方向から見た図である。
【図３】本発明の光学素子の動作原理を説明するための図であり、基板間距離Ｌが弾性体の直径ｄ0よりも小さい（Ｌ＜ｄ0）場合である。（ａ）は、光学素子の要部拡大断面図であり、（ｂ）は、光学素子を、基板の法線方向から見た図である。
【図４】弾性体の変形による、弾性体の基板への正射影の面積の変化について説明するための図である。（ａ）及び（ｃ）は、基板間に備えられてた弾性体を示す斜視図であり、（ｂ）及び（ｄ）は、弾性体を基板の法線方向から見た図である。
【図５】本発明の光学素子における、Ｓ／Ｓ0とｎとの関係を表す図である。
【図６】基板間距離Ｌが傾斜を持っている光学素子を説明するための図である。（ａ）は、光学素子の要部拡大断面図であり、（ｂ）は、光学素子を、基板の法線方向から見た図である。
【図７】本発明の光学素子の第二の実施形態の概略断面図である。
【図８】本発明の光学素子の第二の実施形態において、可動部分を密閉するカバーを設けた態様を示す図である。
【図９】本発明の光学素子の第三の実施形態の概略断面図である。
【図１０】本発明の光学素子の第四の実施形態を示す図である。（ａ）及び（ｃ）は、光学素子の概略断面図であり、（ｂ）及び（ｄ）は、光学素子を基板の法線方向から見た図である。
【図１１】本発明の光学素子の第五の実施形態を示す図である。（ａ）及び（ｃ）は、光学素子の概略断面図であり、（ｂ）及び（ｄ）は、光学素子を基板の法線方向から見た図である。
【図１２】本発明の光学素子の第六の実施形態を示す図であり、基板間距離Ｌが弾性体の直径ｄ0よりも大きい（Ｌ＞ｄ0）場合である。（ａ）は、光学素子の要部拡大断面図であり、（ｂ）は、光学素子を、基板の法線方向から見た図である。
【図１３】本発明の光学素子の第六の実施形態を示す図であり、基板間距離Ｌが弾性体の直径ｄ0よりも小さい（Ｌ＜ｄ0）場合である。（ａ）は、光学素子の要部拡大断面図であり、（ｂ）は、光学素子を、基板の法線方向から見た図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  光学素子
１２、１８  基板
１４  弾性体
１６  調光層
１９  調光部材
２０  ねじ送り式位置決め装置
【図１】
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【図２】
2005241849.tif 000003
【図３】
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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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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