JPH0990435A - 光学デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸化還元反応する反応物質を含む反応溶液
が、２以上の透明電極を備えたセル内に満たされ、上記
反応物質の酸化還元反応によって光透過率の制御を行う
光学デバイスについて、各透明電極間の隙間からの光の
漏れを無くし、光学デバイス全体にわたって光透過率の
制御を良好に行うことができるようにする。 【解決手段】 セルに設けられる各透明電極を、絶縁膜
によって互いに絶縁すると共に、セルの厚み方向から見
たときに各透明電極の間に隙間が生じないように、各透
明電極をセルの厚み方向から見たときに互いに重なり合
うように形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可逆的に酸化還元
反応する反応物質を含む反応溶液がセル内に満たされ、
このセル内の反応物質の酸化還元反応によって光透過率
の制御を行う光学デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】光学機器等に使用される光量調節用のデ
バイスとして、酸化還元反応を利用した光学デバイスが
知られている。

【０００３】この光学デバイスは、内面に電極が設けら
れたセルの内部に、可逆的に酸化還元反応する反応物質
を含む反応溶液が満たされたものである。そして、この
光学デバイスは、セル内の反応物質の酸化還元反応によ
って光透過率の制御を行う。ここで、セルの内面に設け
られる電極には、通常、透明な導電性物質である酸化イ
ンジウムスズからなる透明電極（以下、ＩＴＯ電極と称
する。）が用いられる。

【０００４】このような光学デバイスのセルは、例え
ば、図４に示すように、電極が形成された円盤状の透明
な第１の基板１１と、円盤状の透明な第２の基板１２
と、第１の基板１１と第２の基板１２の間に配される環
状のスペーサー１３とから構成される。そして、第１の
基板１１及び第２の基板１２はスペーサー１３を介して
対向するように配され、第１の基板１１、第２の基板１
２及びスペーサー１３によって密閉されたセル構造が形
成される。そして、第１の基板１１、第２の基板１２及
びスペーサー１３によって密閉された部分に、可逆的に
酸化還元反応する反応物質を含む反応溶液が満たされ
る。

【０００５】このようなセルの第１の基板１１には、電
極として、第１のＩＴＯ電極１４及び第２のＩＴＯ電極
１５と、銀板電極１６とが、第２の基板１２に対向する
ように、第１の基板１１の主面上に形成されている。こ
こで、第１のＩＴＯ電極１４は、第１の基板１１の主面
の中心に略円盤状に形成され、第２のＩＴＯ電極１５
は、第１のＩＴＯ電極１４を囲むように略環状に形成さ
れ、銀板電極１６は、第２のＩＴＯ電極１５の外側に略
環状に形成される。そして、第１のＩＴＯ電極１４から
は、第２のＩＴＯ電極１５及び銀板電極１６と導電しな
いようにセルの外部に至る配線１７が導出されており、
第２のＩＴＯ電極１５からは、第１のＩＴＯ電極１４及
び銀板電極１６と導電しないようにセルの外部に至る配
線１８が導出されており、銀板電極１６からは、第１の
ＩＴＯ電極１４及び第２のＩＴＯ電極１５と導電しない
ようにセルの外部に至る配線１９が導出されている。

【０００６】そして、第１の基板１１、第２の基板１２
及びスペーサー１３に囲まれた部分には、可逆的に酸化
還元反応する反応物質であるＡｇＣｌを含んだ反応溶液
が封入される。

【０００７】このような光学デバイスで光透過率を制御
する際は、ＩＴＯ電極１４，１５と銀板電極１６との間
に電位差を生じさせることにより、反応溶液中で酸化還
元反応を起こしてＡｇを析出させたり溶解させたりす
る。すなわち、光透過率を低下させるときには酸化還元
反応によってＡｇをＩＴＯ電極１４，１５上に析出し、
光透過率を上昇させるときには酸化還元反応によってＡ
ｇを溶解する。

【０００８】このとき、第１のＩＴＯ電極１４と銀板電
極１６との間の電位差と、第２のＩＴＯ電極１５と銀板
電極１６との間の電位差とを変えることにより、第１の
ＩＴＯ電極１４上において析出又は溶解するＡｇの量
と、第２のＩＴＯ電極１５上において析出又は溶解する
Ａｇの量とを変えることができる。すなわち、この光学
デバイスでは、第１のＩＴＯ電極１４の部分と、第２の
ＩＴＯ電極１５の部分とで光透過率が異なるように制御
することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な光学デバイスでは、第１のＩＴＯ電極と第２のＩＴＯ
電極とが導通しないように、第１のＩＴＯ電極と第２の
ＩＴＯ電極との間にギャップを設ける必要があった。す
なわち、従来の光学デバイスでは、基板上の同一平面上
に独立した複数の透明電極を形成しているが、このよう
に同一平面上に独立した複数の透明電極を形成する際に
は、各透明電極間に平面方向のギャップを設ける必要が
あった。

【００１０】そして、このようなギャップが存在する
と、ギャップ上では反応物質の析出や溶解が起こらない
ため、ギャップ部分については光透過率の制御は行われ
ないこととなる。したがって、従来の光学デバイスで
は、このようなギャップから光が漏れてしまい、光透過
率の制御を十分に行うことができなかった。

【００１１】また、従来の光学デバイスには、このよう
なギャップからの光の漏れを無くすために、ギャップ部
分からの光を遮る遮光膜を基板上に形成したものもあ
る。しかし、このような遮光膜を用いると、遮光膜のた
めに光学デバイスを透過した画像に乱れが生じてしまう
という問題があった。

【００１２】そこで本発明は、このような従来の実情に
鑑みて提案されたものであり、基板上に遮光膜を形成す
ることなく、光学デバイス全体にわたって光透過率の制
御を良好に行うことができる光学デバイスを提供するこ
とを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに完成された本発明に係る光学デバイスは、酸化還元
反応する反応物質を含む反応溶液が、２以上の透明電極
を備えたセル内に満たされ、上記反応物質の酸化還元反
応によって光透過率の制御を行う光学デバイスであっ
て、上記セルに設けられた各透明電極が絶縁膜によって
互いに絶縁されていることを特徴とするものである。こ
こで、各透明電極は、各透明電極をセルの厚み方向から
見たときに、互いに接するように形成されいるか、或い
は、少なくとも一部が互いに重なり合うように形成され
ていることが好ましい。

【００１４】このような光学デバイスでは、セルに設け
られた各透明電極が絶縁膜によって互いに絶縁されてい
るので、各透明電極間に平面方向のギャップを設ける必
要がない。したがって、本発明に係る光学デバイスで
は、各透明電極間における平面方向のギャップを無く
し、各透明電極間のギャップからの光の漏れを無くすこ
とができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した具体的な
実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。なお、本発明は以下の例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、形状や材質等を
任意に変更することが可能であることは言うまでもな
い。

【００１６】本実施の形態に係る光学デバイスは、可逆
的に酸化還元反応する反応物質を含む反応溶液が、内面
に電極が設けられたセル内に満たされてなるものであ
る。そして、この光学デバイスは、セル内の反応物質の
酸化還元反応によって光透過率の制御を行う。

【００１７】この光学デバイスのセルは、図１に示すよ
うに、電極が形成された略円盤状のＢＫ−７等の光学ガ
ラスからなる透明な第１の基板１と、略円盤状のＢＫ−
７等の光学ガラスからなる透明な第２の基板２と、第１
の基板１と第２の基板２の間に配される環状のスペーサ
ー３とから構成される。そして、第１の基板１及び第２
の基板２はスペーサー３を介して対向するように配さ
れ、第１の基板１、第２の基板２及びスペーサー３によ
って密閉されたセル構造が形成される。そして、第１の
基板１、第２の基板２及びスペーサー３によって密閉さ
れた部分に、可逆的に酸化還元反応する反応物質を含む
反応溶液が満たされる。

【００１８】このようなセルの第１の基板１の主面上に
は、電極として、透明な導電性物質である酸化インジウ
ムスズからなるＩＴＯ電極４と、銀板電極５とが、第２
の基板２に対向するように形成されている。ここで、Ｉ
ＴＯ電極４は、第１の基板１の主面の中心に略円盤状に
露出するように形成された第１のＩＴＯ電極４ａと、第
１のＩＴＯ電極４ａの周囲に略環状に露出するように形
成された第２のＩＴＯ電極４ｂとからなり、第１のＩＴ
Ｏ電極４ａと第２のＩＴＯ電極４ｂとは、ＳｉＯ₂ 等の
絶縁膜６によって絶縁されている。

【００１９】なお、本実施の形態では、第１の基板１の
主面に形成される透明電極としてＩＴＯ電極４、すなわ
ち酸化インジウムスズからなる電極を用いたが、この電
極は透明な導電性物質からなるものであればよく、酸化
インジウムスズからなる電極に限られるものではない。

【００２０】このような電極が形成された第１の基板に
ついて、電極が形成された側から見た平面図を図２に示
すと共に、図２の破線Ａ−Ｂにおける断面図を図３に示
す。

【００２１】図２及び図３に示すように、第１のＩＴＯ
電極４ａは、第１の基板１の主面の中心に略円盤状に露
出するように形成され、第２のＩＴＯ電極４ｂは、第１
のＩＴＯ電極４ａの周囲に略環状に露出するように形成
され、銀板電極５は、第２のＩＴＯ電極４ｂの外側に略
環状に露出するように形成されている。ここで、第１の
ＩＴＯ電極４ａと第２のＩＴＯ電極４ｂは、これらの電
極をセルの厚み方向から見たときに第１のＩＴＯ電極４
ａと第２のＩＴＯ電極４ｂとの間に平面方向のギャップ
ができないように、セルの厚み方向から見たときに互い
に重なり合うように形成されている。そして、これらの
第１のＩＴＯ電極４ａと第２のＩＴＯ電極４ｂとの間に
は絶縁膜６が配され、この絶縁膜６によって第１のＩＴ
Ｏ電極４ａと第２のＩＴＯ電極４ｂとが絶縁されてい
る。

【００２２】ここで、第１のＩＴＯ電極４ａと第２のＩ
ＴＯ電極４ｂとの重なりは、当然のことながら、第１の
ＩＴＯ電極４ａと第２のＩＴＯ電極４ｂとが全て重なっ
てしまっては２つのＩＴＯ電極を設けた意味がなくなっ
てしまうため好ましくない。そこで、第１のＩＴＯ電極
４ａと第２のＩＴＯ電極４ｂは、第１のＩＴＯ電極４ａ
と第２のＩＴＯ電極４ｂの両方が表面に露出するように
形成される。

【００２３】このように、第１のＩＴＯ電極４ａと第２
のＩＴＯ電極４ｂを、第１のＩＴＯ電極４ａと第２のＩ
ＴＯ電極４ｂとの間に平面方向のギャップができないよ
うに形成することにより、第１のＩＴＯ電極４ａと第２
のＩＴＯ電極４ｂとの間のギャップから光が漏れるよう
なことがなくなる。したがって、この光学デバイスで
は、第１のＩＴＯ電極４ａと第２のＩＴＯ電極４ｂとの
間のギャップからの光の漏れを遮るための遮光膜が不要
となる。そして、この光学デバイスでは、第１のＩＴＯ
電極４ａと第２のＩＴＯ電極４ｂとの間に平面方向のギ
ャップが無く遮光膜が不要であるため、遮光膜のために
光学デバイスを透過した画像に乱れが生じてしまうよう
なことがない。また、この光学デバイスでは、遮光膜が
不要であるため、薄膜工程は電極の形成だけでよい。す
なわち、この光学デバイスでは、薄膜工程を基板の一方
の主面に対してだけ施せばよく、薄膜工程におけるパタ
ーンニングを非常に精度良く行うことができる。

【００２４】なお、本実施の形態では、第１のＩＴＯ電
極４ａと第２のＩＴＯ電極４ｂをセルの厚み方向から見
たときに互いに重なり合うように形成したが、第１のＩ
ＴＯ電極４ａと第２のＩＴＯ電極４ｂは、セルの厚み方
向から見たときに第１のＩＴＯ電極４ａと第２のＩＴＯ
電極４ｂとの間に平面方向のギャップができないように
形成されていればよく、互いに重なり合っていなくても
よい。すなわち、第１のＩＴＯ電極４ａと第２のＩＴＯ
電極４ｂは、セルの厚み方向から見たときに第１のＩＴ
Ｏ電極４ａと第２のＩＴＯ電極４ｂとが互いに接するよ
うに形成されていてもよい。

【００２５】そして、これらの電極からは、外部接続用
の配線が、各電極が互いに導電しないように導出されて
いる。すなわち、第１のＩＴＯ電極４ａから、第２のＩ
ＴＯ電極４ｂ及び銀板電極５と導電しないように、絶縁
膜６を介して第２のＩＴＯ電極４ｂの下を通り、セルの
外部に至る配線７ａが導出されており、また、第２のＩ
ＴＯ電極４ｂから、第１のＩＴＯ電極４ａ及び銀板電極
５と導電しないようにセルの外部に至る配線７ｂが導出
されており、また、銀板電極５から、第１のＩＴＯ電極
４ａ及び第２のＩＴＯ電極４ｂと導電しないようにセル
の外部に至る配線７ｃが導出されている。

【００２６】そして、第１の基板１、第２の基板２及び
スペーサー３に囲まれた部分には、可逆的に酸化還元反
応する反応物質であるＡｇＣｌを含んだ反応溶液が封入
される。なお、反応物質はＡｇＣｌに限られるものでは
なく、酸化還元反応によってＩＴＯ電極４の表面上で析
出と溶解を繰り返すことができる物質であればよく、一
般にエレクトロクロミック材料として知られているもの
が全て使用可能である。

【００２７】このような光学デバイスで光透過率を制御
する際は、ＩＴＯ電極４と銀板電極５との間に電位差を
生じさせることにより、反応溶液中で酸化還元反応を起
こしてＡｇを析出させたり溶解させたりする。すなわ
ち、光透過率を低下させるときには酸化還元反応によっ
てＡｇをＩＴＯ電極４上に析出し、光透過率を上昇させ
るときには酸化還元反応によってＡｇを溶解する。

【００２８】このとき、第１のＩＴＯ電極４ａと銀板電
極５との間の電位差と、第２のＩＴＯ電極４ｂと銀板電
極５との間の電位差とを変えることにより、第１のＩＴ
Ｏ電極４ａ上において析出又は溶解するＡｇの量と、第
２のＩＴＯ電極４ｂ上において析出又は溶解するＡｇの
量とを変えることができる。すなわち、この光学デバイ
スでは、第１のＩＴＯ電極４ａが露出している部分と、
第２のＩＴＯ電極４ｂが露出している部分とで、光透過
率が異なるように制御することができる。なお、この光
学デバイスでは、ＩＴＯ電極として第１のＩＴＯ電極４
ａと第２のＩＴＯ電極４ｂの２つのＩＴＯ電極を設け
て、第１のＩＴＯ電極４ａの部分と、第２のＩＴＯ電極
４ｂの部分とで光透過率が異なるように制御できるよう
にしたが、このような光透過率の制御をより細かく行い
たいときには、ＩＴＯ電極の数を増やせばよい。

【００２９】なお、以上のような光学デバイスにおい
て、第１の基板１や第２の基板２の主面は平面である必
要はなく、光学デバイスがレンズとしても機能するよう
に、第１の基板１や第２の基板２の主面は曲面とされて
いてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る光学デバイスでは、セルに設けられた各透明電極
間における平面方向のギャップを無くし、各透明電極間
のギャップからの光の漏れを無くすことができる。した
がって、この光学デバイスでは、遮光膜を形成すること
なく、光学デバイス全体にわたって光透過率の制御を良
好に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した光学デバイスのセルの一構成
例を一部を切り欠いて示す斜視図である。

【図２】図１に示す光学デバイスの第１の基板の平面図
である。

【図３】図１に示す光学デバイスの第１の基板の断面図
である。

【図４】従来の光学デバイスのセルの一構成例を一部を
切り欠いて示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 第１の基板 ２ 第２の基板 ３ スペーサー ４ ＩＴＯ電極 ４ａ 第１のＩＴＯ電極 ４ｂ 第２のＩＴＯ電極 ５ 銀板電極 ６ 絶縁膜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化還元反応する反応物質を含む反応溶
   液が、２以上の透明電極を備えたセル内に満たされ、上
   記反応物質の酸化還元反応によって光透過率の制御を行
   う光学デバイスにおいて、 上記セルに設けられた各透明電極が絶縁膜によって互い
   に絶縁されていることを特徴とする光学デバイス。
2. 【請求項２】 前記各透明電極が、各透明電極をセルの
   厚み方向から見たときに少なくとも一部が互いに重なり
   合うように形成されていることを特徴とする請求項１記
   載の光学デバイス。
3. 【請求項３】 前記各透明電極が、各透明電極をセルの
   厚み方向から見たときに互いに接するように形成されて
   いることを特徴とする請求項１記載の光学デバイス。
4. 【請求項４】 前記セルが曲面を有しており、レンズと
   して機能することを特徴とする請求項１記載の光学デバ
   イス。