JPH0610346Y2 - 透過率可変なメガネレンズ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、透過型エレクトロクロミック素子が表面に形
成されたレンズを用いた透過率が可変なメガネレンズに
関するものである。

［従来の技術］ 眼の保護のためあるいは装身のために、サングラスやフ
ァッショングラスをかけることが多い。

この場合、いずれもメガネレンズの透過率が一定であ
り、周囲が暗くなった場合に、見にくくなるため、メガ
ネを外す必要があり不便である。

そこで透過率を可変させるために、少なくとも一対の透
明電極層と、それらの間に挟まれたエレクトロクロミッ
ク（以下ＥＣ）層からなる面状の透過型ＥＣ素子が２０
年程前に開発された。

これは一対の電極間に電圧または電流を加えることによ
ってＥＣ層を着色及び消色することができる特徴をもっ
ている。

つまりＥＣ層を着消色することで、ＥＣ素子を通過する
光の透過率を電気的に制御できるものである。

このＥＣ素子をレンズ基板表面上に形成したレンズを用
いた透過率可変なメガネレンズ（第８図参照）は既に提
案されている。例えば、特開昭５２−５４４５５号、特
開昭５４−５４６５２号、特開昭５７−２６８２２号を
参照されたい。

ここで、ＥＣ物質としてはＷＯ_３その他の無機物質や、
ビオロゲンその他の有機物質が知られている。

第９図にＥＣ素子の簡単な駆動回路を示す。

ＥＣ素子を着消色するには外部電源１１から電荷を供給
・奪取する必要があるため、それぞれの電極層に外部配
線９を接続させる。このため、各電極層の周辺には、電
極取出し部と呼ぶ領域を設けている。

この電極取出し部に直接外部配線９を接続させるために
は、例えば導電性接着剤で接着するか直接ハンダ付けし
てもよいが、いずれにせよ接着性が悪い。

そこで断面が略コの字形のクリップと称する挾み込み端
子８を接続金具として使用することが提案された（例え
ば、特開昭６２−２７０９２５号公報参照）。

その上で、クリップ端子８に外部配線９の先端が圧着又
はハンダ付けされるのである。

ここで透明電極は比較的抵抗が高いので、これとの間に
電荷を素速く授受するには取出し部が大きい方がよく、
そのためＥＣ素子周辺部のほぼ全周に前記取出し部を設
けることが好ましい。

上部・下部の両電極層２，６にそれぞれ取り出し部が必
要であるので、従来は第１１図に示すように前記ＥＣ素
子の周辺部１ａ全周を２点Ｐ_１，Ｐ_２で二等分し、一方
を上部電極層用，他方を下部電極層用としていた。

そして、ＥＣ素子を駆動するための電源、回路スイッチ
等をフレームのどこに設けるにしても、左右のレンズの
相当する取出し部同士を連結する２本の配線コード９ａ
（第７図参照）の少なくとも１本は必要である。

ところで第１０図に示すような一般的なメガネフレーム
には、レンズを保持する左右のリム１３を連結するブリ
ッジ１４がフロント１２中央部にあるが、このブリッジ
１４はメガネを正面から見た場合、レンズの中心点より
天地方向の上部にあり、極端な場合にはレンズの天側の
端にある。

さらに、フロント１２とテンプル１６をつなぐ丁番１７
とリム１３との間にあり、リム１３の側方に隣接するヨ
ロイ１５も一般にレンズ中心より上部に位置する。

このように左右のリム１３を連結するブリッジ１４がレ
ンズ中心よりリム１３の上部に偏在するため、レンズ周
辺部を二等分して電極取り出し部を配設した場合（第１
１図参照）には、各取り出し部までの配線コード９は外
部から隠すためリム１３の内部に配設され、当該コード
９には所定の長さが必要とされる。

［考案が解決しようとする課題］ 上記のように外部配線コード９がリム１３の内部に配設
されると、当該コード９を隠す工夫のためにリム１３を
太くする必要があるため、デザイン上の制約となる。

さらに当該コード９が長くなるとその電気抵抗が大とな
り、第７図のように一方のレンズを経由して他方のレン
ズとの電荷の授受をする配線構成を採った場合には、電
圧降下が有るため左右のレンズの着消色が不揃となる問
題がある。

また製造上の問題から上部・下部の透明電極層２，６で
抵抗値が異なり、特に上部電極層６の抵抗値が大きくな
るため、着消色のレスポンスが遅くなり、着消色開始場
所が一定でないという問題がある。

［課題を解決するための手段］ 上記問題を解決するために本考案では、 上部及び下部の各透明電極層と、これら両電極層間に挾
持されたエレクトロクロミック層との少なくとも３層構
造からなる透過型エレクトロクロミック素子がレンズ基
板の表面上に形成された透過率可変なメガネレンズにお
いて、 それぞれ電圧印加用の別々の導電部材と全域で接して前
記各透明電極層に外部から電圧を印加するための一対の
電極取り出し部を、前記レンズ基板の略円環状の全周辺
部を互いに離れた二つの分断点Ｐ_１およびＰ_２で二分し
た天側辺部の略全域と地側辺部の略全域とにそれぞれ延
在させ、 前記２点Ｐ_１およびＰ_２のうちの少なくとも一方を、前
記レンズがフレームに組込まれたときに該フレームのブ
リッジに相当する位置に設けてある。

［作用］ 本考案では、全周辺部を分断する２点Ｐ_１，Ｐ_２のうち
一方の位置を決定しているが、残りの１点の位置決めに
ついてはいくつかの決め方がある。

例えば、スイッチ１０や電源１１を最も収納しやすいヨ
ロイ１５やテンプル１６に配設した場合には、それらか
ら取出し部までの配線コードが必要になり（第７図参
照）、当該配線コードを短かくする目的で、残り１点を
ヨロイに相当する位置に持ってくることが好ましい。

また、スイッチ１０や電源１１をブリッジ１４の中に内
蔵させた場合には、残りの１点側に配線コードは必要な
い。

従ってこの場合には、原則として残りの１点をどの位置
に持って来ても自由である。

しかし、後述するように上部電極層は下部電極層に比べ
抵抗が高いのが一般的であるので、その場合には、高抵
抗の方の電極取出し部が長くなるように、残りの１点を
決めることが好ましい。

ＥＣ素子は、面状であり、好ましい薄膜タイプの構造の
一例を示すと、電極層／ＥＣ層／イオン導電層／電極
層のような４層構造、電極層／還元着色型ＥＣ層／イ
オン導電層／可逆的電解酸化層ないし酸化着色型ＥＣ層
／電極層のような５層構造があげられる。この場合、電
極層は、いずれも透明でなければならない。

透明電極の材料としては、例えばＳｎＯ_２、Ｉｎ
_２Ｏ_３、ＩＴＯなどが使用される。このような電極層
は、一般には真空蒸着、イオンプレーティング、スパッ
タリングなどの真空薄膜形成技術で形成される。（還元
着色性）ＥＣ層としては一般にＷＯ_３、Ｍ_０Ｏ_３等が使
用される。

イオン導電層としては、例えば酸化ケイ素、酸化タンタ
ル、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化
ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ランタン、フッ化
マグネシウムなどが使用される。これらの物質薄膜は製
造方法により電子に対して絶縁体であるが、プロトン
（Ｈ^＋）およびヒドロキシイオン（ＯＨ⁻）に対しては
良導体となる。ＥＣ層の着色消色反応にはカチオンが必
要とされ、Ｈ^＋イオンやＬｉ^＋イオンをＥＣ層その他に
含有させる必要がある。Ｈ^＋イオンは初めからイオンで
ある必要はなく、電圧が印加されたときにＨ^＋イオンが
生じればよく、従ってＨ^＋イオンの代わりに水を含有さ
せてもよい。この水は非常に少なくて十分であり、しば
しば、大気中から自然に侵入をする水分でも着消色す
る。

ＥＣ層とイオン導電層とは、どちらを上にしても下にし
てもよい。さらにＥＣ層に対して間にイオン導電層を挟
んで可逆的電解酸化層ないし酸化着色型ＥＣ層又は触媒
層を配設してもよい。このような層としては、例えば酸
化ないし水酸化イリジウム、同じくニッケル、同じくク
ロム、同じくバナジウム、同じくルテニウム、同じくロ
ジウムなどがあげられる。

これらの物質は、イオン導電層又は透明電極中に分散さ
れていても良いし、それらの構成物質を分散して含有し
ていてもよい。

このようなＥＣ素子に電圧を印加すると徐々に着色又は
消色され、レンズの透過率が変化する。

また、透過型ＥＣ素子の場合に必ず必要なことである
が、電極層を透明電極にしなければならない。また、Ｅ
Ｃ素子の着消色のレスポンスを速くするには、透明電極
をできるだけ低抵抗にしなければならない。特に表示面
積が大きなメガネレンズにおいては、上記特性上、より
低抵抗の透明電極層が好ましい。

レンズ上にＥＣ素子を形成する場合には、対の電極層の
うち下部電極層（基板側）は、レンズ基板の上に直接電
極層を形成する。前記基板として最も一般的なガラス基
板を使用すれば、当該基板は高温度に耐える（高温度、
例えば３００〜４００℃で成膜できる）ことから、低抵
抗（一般に１０Ω／□以下）の透明電極層が得られる。

これに対して、上部電極層の場合には、基板上に既にＥ
Ｃ層その他の層が形成されている。上部電極層を低抵抗
にする目的で成膜時に高温度にすると、ＥＣ層が高温度
にさらされるため著しく劣化し、極端な場合、ＥＣ素子
が作動しなくなってしまう。

そこで、ＥＣ層が劣化しない低温度で上部透明電極層を
成膜すると、高抵抗（一般に５０Ω／□以上）の透明電
極層となってしまい、どうしてもＥＣ素子のレスポンス
は遅くなる。メガネレンズのようにＥＣ素子面積が大き
い場合には、レンズの一部から着色が始まり、徐々に着
色部分が拡がってやがて全体に均一な着色となる。ま
た、消色時は同様にレンズの一部から消色が始まり、徐
々に消色（無色透明）部分が拡がってやがて全体に消色
する。

そのため、周囲環境が暗くなったので、レンズの透過率
を上げようとしてＥＣ素子を消色すべく消色操作（消色
電圧印加）をしても、すぐには全面が消色されないとい
う問題点がある。

例えば、自動車を運転中のドライバーが、この種のレン
ズを有するサングラスを装用していた場合、トンネル内
にはいって周囲環境が暗くなったので、レンズの透過率
を上げようとしても、すぐにはレンズ全面の透過率が上
らないため、前方が良く見えず危険な場合がある。そこ
で本考案では、それぞれ電圧印加用の別々の導電部材と
全域で接してＥＣ素子の前記一対（上部、下部）の各透
明電極層に外部から電圧を印加するための各電極取り出
し部を、レンズの全周辺部を二分する天側辺部の略全域
と地側辺部の略全域とに亙ってそれぞれ延在させ、例え
ば長尺状の導電性クリップ端子などの比較的低抵抗の通
電用導電部材と全域で接する各電極取り出し部の周辺長
を最大限度まで大きくした。

本考案では上記のように電極取り出し部が配設されてい
るので、フレームのブリッジの位置と前記レンズ１の天
側，地側電極取り出し部１ａの電極端子８ａ，ｂへの配
線コード９が接続される位置とが隣接するため、当該コ
ード９をリムの内部に配設する必要が無くなり、左右の
レンズ１を結ぶ配線コード９の長さが最低限に抑えられ
ている。

このため、リムをレンズの保持の目的のため以上に太く
する必要が無くなるため、細目のリムを好む装用者の支
持が得られるようなフレームのデザインが可能となっ
た。

さらに、前記配線コード９における電圧降下が最小とな
り、第７図のように接続した場合でも左右のレンズ１の
着消色反応が不揃となることを防止し、レスポンスの速
い透過率可変レンズとなっている。

本考案で、前記レンズの周辺部１ａを、前記レンズがフ
レームに組み込まれた場合に当該フレームのブリッジ及
びヨロイに近い位置で分断した場合には、前記レンズの
周辺部１ａ全周をレンズの天側と地側に二分した場合
に、天側の取り出し部より地側の取り出し部の周辺長さ
が長くなる。

このため、各取り出し部に設けた電極クリップ８ａ，ｂ
の当接する面積も異なるので、電極層のうち高抵抗の上
部電極層６の電極取り出し部を地側としたときには、電
荷の授受がより速く行われるため透過率可変レンズの着
消色のレスポンスが速くなる。

前記とは逆に当該電極層のうち高抵抗の上部電極層６の
電極取り出し部を天側とした場合、消色電圧が前記ＥＣ
素子７に印加されると、前記上部電極層（高抵抗側）の
電極取り出し部８ａ側から消色が始まる。

ここで、人間がメガネを装用した場合の瞳の位置は、メ
ガネレンズの比較的上端に近い位置であるため、メガネ
レンズの天地方向の天方向側から消色が始まると、装用
者の感覚上、消色操作開始後すぐにレンズが消色され、
透過率が向上したと同様の効果がある。

このため、メガネ装用者が消色（透過率増加）操作を開
始した後、レンズの装用者の瞳の付近がすぐに消色され
るため、装用者の感覚上、透過率可変の際にレスポンス
の早い透過率可変メガネレンズの作製が可能となった。

さらに、前記レンズ周辺部の電極取り出し部をレンズの
天側に近い位置の水平線の上下に二分すると、当該消色
変化がレンズ上部（天側）から下部（地側）へ進行する
為、メガネ装着者にとって違和感無く消色変化が進行す
るメガネとなる。

また、本考案では、ＥＣ素子の一対（上部、下部）の透
明電極層の各電極取り出し部を、レンズの全周辺部を二
分する天側辺部の略全域と地側辺部の略全域とに亙って
それぞれ延在させることにより、各電極取り出し部の周
辺長を大きくした。その結果、外部電源から比較的低抵
抗の外部配線と導電部材及び各電極取り出し部を通じて
行う比較的高抵抗の各透明電極層への電荷の授受を素速
く行うことができ、ＥＣ素子の着消色の応答速度（レス
ポンス）を更に速くすることができた。

［実施例］ 本考案の実施例を図面を参照して説明する。

本実施例では第２図に示すように、フレームのブリッジ
１４及びヨロイ１５に近い２点Ｐ_１，Ｐ_２でレンズの全
周辺部を天側のほぼ全域に亘る辺部と地側のほぼ全域に
亘る辺部との二つの周辺部に分断している。

当該レンズを作成する場合には、まず第３図に示すよう
に、レンズ基板１の凹面側上のＰ_１，Ｐ_２を通る線から
僅かな間隔をあけた地側全面に、マスク蒸着により厚さ
２０００Åの下部ＩＴＯ透明電極層２が形成される。

次に第４図に示すように、前記電極層２の周辺部１ａを
除いて、前記電極層２の上に厚さ１２００ÅのＩｒＯ_２
・ＳｎＯ_２混合物からなる酸化着色型ＥＣ層３が、同様
に前記ＥＣ層３の上に厚さ５０００ÅのＴａ_２Ｏ_５から
なる透明イオン導電層４が、更に同様に前記導電層４の
上に５０００ÅのＷＯ_３からなる還元着色型ＥＣ層５
が、それぞれ蒸着されることにより形成される。

最後に第５図に示すように、前記水平線から所定の間隔
を開けた天側の水平線より天側の全面と、地側の周辺部
１ａを除いた前記ＥＣ層５の上に、厚さ２０００Åの上
部ＩＴＯ透明電極層６が蒸着されることにより形成され
る。

尚前記２〜６の各層は、真空蒸着に代えてイオンプレー
ティングやスパッタリングで形成してもよい。

本実施例では、下部電極層２の電極取出し部を前記レン
ズ周辺部の地側の略全域に、上部電極層６の電極取出し
部を天側の略全域に割り振った。

前記周辺部１ａの電極取り出し部と外部配線コード９と
の接続を可能な限り長い周辺長範囲に延在する低抵抗の
接続構造とするために、第６図に示す如き断面が略コの
字形の長尺状のクリップ端子８ａ，８ｂが天地両取出し
部に、レンズ外周に巻き付くようにそれぞれ取付けら
れ、このクリップ８ａ，８ｂにそれぞれ外部配線コード
９ａ，９ｂがそれぞれハンダ付けされている。この様子
を第１図および第７図に示す。

こうして作成された本実施例の透過率可変なレンズを第
１０図に示す如きフレームに枠入れし、フレーム内に別
途組み込まれた電池１１（ブリッジの中……図示せず）
及びスイッチ１０（ヨロイの中……図示せず）とが、第
７図に示すように配線される。

ここで、左右のレンズをつなぐ配線コード９ａ，９ｂ
は、ブリッジ１４およびヨロイ１５の内部に埋設され外
部からすっかり隠さている。

両電極クリップ８ａ，８ｂへの配線コード９ａ，９ｂの
接続部がブリッジ１４及びヨロイ１５と隣接するため
に、リムの内表面に前記配線コード９を配設する必要が
無くなり、リム１３が太くなることが防止される。

また、前記配線コード９ａ，９ｂの長さそのものも、前
記ブリッジの長さ（左右のリムの間隔）およびリムから
スイッチまで（ヨロイの大きさ以下）であり、最も短く
て済んでいる。

さらに、電極層のうちより高抵抗の上部電極層６の電極
取り出し部を天側に配置したため、スイッチ１０を操作
してＥＣ素子７に電荷を印加させると、前記レンズの天
の方（上部），すなわち第１図(A),(B)に示すクリップ
８ａに近い方から着消色が始まり、次第にレンズの地の
方（下部）へと着消色が進み、やがてレンズ全体が一様
に着消色される。

ここで、第１図(B)に示すように、メガネ装着者の目の
位置は通常レンズ中心より天の方（上）にあるので、本
実施例にかかるレンズを用いたメガネでは、目に近い部
分からレンズの着消色が始まり、着色および消色の変化
が事実上速く感じられる。

［考案の効果］ 以上の様に本考案によれば、略円環状のレンズ全周辺部
１ａを２点Ｐ_１，Ｐ_２で分断して天地に２分する場合
に、１点をフレームのブリッジに近い位置としたので透
明電極層の電極取出し部への外部配線コードの長さが短
くて済むため、配線の電気抵抗が小さくなるので、左右
のレンズの着消色が同時に進行し、かつ着消色のレスポ
ンスが向上する。

又、前記コードをリムに隠す必要が無いため、リムを必
要以上に太くする必要が無くなり、当該レンズを用いた
メガネを作成する場合のメガネフレームのデザインの自
由度が高くなるという効果もある。また、各電極取り出
し部を、レンズの全周辺部を二分する天側辺部の略全域
と地側辺部の略全域とに亙ってそれぞれ延在させること
により、各電極取り出し部の周辺長を大きくしたので、
外部電源から比較的低抵抗の外部配線と導電部材及び各
電極取り出し部を通じて行う比較的高抵抗の透明電極層
への電荷の授受を素速く行うことができ、ＥＣ素子の着
消色の応答速度（レスポンス）をさらに速くすることが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図，第３図〜第５図は、本考案の実施例にかかるメ
ガネレンズを製造する際の各工程における半製品又は製
品の状態を示すものであり、(A)は概略正面図、(B)は概
略縦断面図（Ｘ−Ｘ断面）、 第２図は、本考案の実施例にかかるレンズ基板の概略正
面図、 第６図は、同じくレンズに用いられるクリップ端子の概
略斜視図、 第７図は、同じく左右のレンズに配線した状態を示す概
略図、 第８図は、従来の透過率可変なメガネレンズの概略断面
図、 第９図は、ＥＣ素子の簡単な駆動図である。 第１０図は、メガネフレームの一例を示す概略斜視図で
ある。 第１１図は、従来のレンズ基板の概略正面図である。 ［主要部分の符号の説明］ １……レンズ基板，１ａ……レンズ周辺部，２……下部
透明電極層，３……酸化着色型ＥＣ層，４……イオン導
電層，５……還元着色型ＥＣ層，６……上部透明電極
層，７……ＥＣ素子，８ａ……導電性クリップ端子（天
側），８ｂ……導電性クリップ端子（地側），９ａ……
上部電極取り出し部側外部配線，９ｂ……下部電極取り
出し部側外部配線，１０……スイッチ，１１……電源，
１２……フロント，１３……リム，１４……ブリッジ，
１５……ヨロイ，１６……テンプル，１７……丁番，Ｐ
_１、Ｐ_２……レンズ周辺部を分断する部分。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】上部及び下部の各透明電極層と、これら両
   電極層間に挾持されたエレクトロクロミック層との少な
   くとも３層構造からなる透過型エレクトロクロミック素
   子がレンズ基板の表面上に形成された透過率可変なメガ
   ネレンズにおいて、 それぞれ電圧印加用の別々の導電部材と全域で接して前
   記各透明電極層に外部から電圧を印加するための一対の
   電極取り出し部が、前記レンズ基板の略円環状の全周辺
   部を互いに離れた二つの分断点Ｐ_１およびＰ_２で二分し
   た天側辺部の略全域と地側辺部の略全域とにそれぞれ延
   在され、 前記２点Ｐ_１およびＰ_２のうちの少なくとも一方が、前
   記レンズがフレームに組込まれたときに該フレームのブ
   リッジに相当する位置に設けられていることを特徴とす
   る透過率可変なメガネレンズ。