光学素子
【課題】光を反射する方向を容易に変更することが可能な光学素子を提供すること。
【解決手段】光学素子１００は、光を反射する方向を変更することが可能な光学素子であって、ミラー本体１０と、アクチュエータ２０ａと、アクチュエータ２０ｂとを有している。ミラー本体１０は、入射した光を反射する鏡面を備えた鏡面部１１と、回転軸１２と、鏡面とは反対側に位置する裏面板１３とを有している。アクチュエータ２０ａは、長手方向を有する板状部材で構成されたアクチュエータ本体２１ａと、長手方向の一方の端部に１つの凸部２２ａとを有している。また、アクチュエータ２０ｂは、長手方向を有する板状部材で構成されたアクチュエータ本体２１ｂと、長手方向の一方の端部に１つの凸部２２ｂとを有している。
【解決手段】光学素子１００は、光を反射する方向を変更することが可能な光学素子であって、ミラー本体１０と、アクチュエータ２０ａと、アクチュエータ２０ｂとを有している。ミラー本体１０は、入射した光を反射する鏡面を備えた鏡面部１１と、回転軸１２と、鏡面とは反対側に位置する裏面板１３とを有している。アクチュエータ２０ａは、長手方向を有する板状部材で構成されたアクチュエータ本体２１ａと、長手方向の一方の端部に１つの凸部２２ａとを有している。また、アクチュエータ２０ｂは、長手方向を有する板状部材で構成されたアクチュエータ本体２１ｂと、長手方向の一方の端部に１つの凸部２２ｂとを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
車のフロントガラスに投射するヘッドアップディスプレイ等のように、ミラーを用いた光学素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイは、表示体からの画像を反射するミラーが固定されており、運転者の身長や視角に合わせて見やすく調整することが困難であった。また、ミラーの角度を調整するのにＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いた光学素子も知られているが、ミラーの角度を微調整することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５０９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、光を反射する方向を容易に変更することが可能な光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光学素子は、光を反射する方向を変更することが可能な光学素子であって、
鏡面を有する鏡面部と、該鏡面部の鏡面の角度を変更可能とする回転軸とを備えたミラー本体と、
前記ミラー本体の前記鏡面とは反対の裏面側に配置されたアクチュエータと、を有し、
前記アクチュエータは、電気刺激により変形し、前記アクチュエータの一部を前記裏面に押し当てることにより、前記鏡面の角度を変更するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、光を反射する方向を容易に変更することが可能な光学素子を提供することができる。
【０００６】
本発明の光学素子では、前記アクチュエータは、長手方向を有する板状部材で、かつ、長手方向の一方の端部付近に凸部を有するアクチュエータ本体と、
前記アクチュエータ本体の長手方向の他方の端部に設けられ、前記アクチュエータ本体を挟持するように設置された一対の電極板と、を有し、
前記一対の電極板に電圧を印加することにより、前記アクチュエータ本体が前記裏面側または前記裏面とは反対側に向かって屈曲するよう構成されていることが好ましい。
これにより、光を反射する方向をより容易に変更することができるとともに、その変更の角度をより大きなものとすることができる。
【０００７】
本発明の光学素子では、前記アクチュエータを複数有することが好ましい。
これにより、光を反射する方向をより容易に微調整することができる。
本発明の光学素子では、前記アクチュエータの変形する部位は、酸化還元反応により分子構造が変化する刺激応答性化合物で構成されていることが好ましい。
これにより、より低電圧で光学素子を駆動させることができる。
【０００８】
本発明の光学素子では、前記刺激応答性化合物は、回転軸として機能する結合を有するユニットＡと、
前記ユニットＡの第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記ユニットＡの第２の結合部位に配置された第２のユニットＢと、
前記ユニットＡの第３の結合部位に配置された第１のユニットＣと、
前記ユニットＡの第４の結合部位に配置された第２のユニットＣと、
を含み、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとは酸化還元反応によって結合し、
前記第１のユニットＣおよび前記第２のユニットＣは液晶性を有し、重合性官能基を含むことが好ましい。
これにより、より低電圧で光学素子を駆動させることができる。
【０００９】
本発明の光学素子では、前記刺激応答性化合物は、回転軸として機能する結合を有するユニットＡと、
前記ユニットＡの第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記ユニットＡの第２の結合部位に配置された第２のユニットＢと、
前記第１のユニットＢに結合した第１のユニットＣと、
前記第２のユニットＢに結合した第２のユニットＣと、
を有し、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとは、酸化還元反応によって結合するものであり、
前記第１のユニットＣおよび前記第２のユニットＣは、液晶性を有することが好ましい。
これにより、より低電圧で光学素子を駆動させることができる。
【００１０】
本発明の光学素子では、一対のアルキル鎖と、
前記一対のアルキル鎖の間を架橋する架橋部と、
前記一対のアルキル鎖の少なくとも一方に結合した液晶性官能基と、を有し、
前記架橋部は、回転軸として機能する結合を有し、かつ、該結合の一端に位置する第１の基と、前記結合の他端に位置する第２の基とを有するユニットＡと、
前記第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記第２の基の第１の結合部位に配置された第２のユニットＢと、を有し、
前記架橋部は、前記第１の基の第２の結合部位において一方のアルキル鎖と結合し、前記第２の基の第２の結合部位において他方のアルキル鎖と結合しており、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとが、酸化還元反応によって結合することが好ましい。
これにより、より低電圧で光学素子を駆動させることができる。
【００１１】
本発明の光学素子では、酸化還元反応によって分子構造が変形する複数の変形基と、
液晶性を有する複数の液晶性官能基と、
前記変形基と前記液晶性官能基とを連結する下記式（１２）で表される複数の連結基と、を有し、
前記変形基は、回転軸として機能する結合を有し、かつ、該結合の一端に位置する第１の基と、前記結合の他端に位置する第２の基とを有するユニットＡと、
前記第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記第２の基の第１の結合部位に配置された第２のユニットＢと、を有し、
前記変形基は、前記第１の基の第２の結合部位および前記第２の基の第２の結合部位において、前記連結基と結合しており、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとが、酸化還元反応によって結合することが好ましい。
【化１】
これにより、より低電圧で光学素子を駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の光学素子の好適な実施形態を示す模式図である。
【図２】図１に示す光学素子の１つのアクチュエータが駆動した状態を示す模式図である。
【図３】図１に示す光学素子の２つのアクチュエータが駆動した状態を示す模式図である。
【図４】本発明の光学素子を車載用ディスプレイに適用した例を示す模式図である。
【図５】刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。
【図６】刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。
【図７】刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。
【図８】刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。
【図９】刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
《光学素子》
以下、本発明の光学素子について説明する。
本発明の光学素子は、外部から入射した光を反射するものであり、その反射光の進行方向を任意に変更することが可能な光学素子である。
図１は、本発明の光学素子の好適な実施形態を示す模式図、図２は、図１に示す光学素子の１つのアクチュエータが駆動した状態を示す模式図、図３は、図１に示す光学素子の２つのアクチュエータが駆動した状態を示す模式図である。
【００１４】
図１に示すように、光学素子１００は、ミラー本体１０と、アクチュエータ２０ａと、アクチュエータ２０ｂとを有している。
ミラー本体１０は、図１に示すように、入射した光を反射する鏡面を備えた鏡面部１１と、回転軸１２と、鏡面とは反対側に位置する裏面板１３とを有している。
鏡面部１１は、入射した光を反射する機能を有しており、入射した光に対する角度を任意に変更できるよう構成されている。
【００１５】
回転軸１２は、ミラー本体１０の回転軸として機能するものである。この回転軸１２を軸にミラー本体１０が回転することにより、上記鏡面部１１の鏡面の角度を変更することが可能となっている。
裏面板１３は、鏡面部１１および回転軸１２を支持するとともに、後述するアクチュエータ２０ａおよびアクチュエータ２０ｂによって押圧されることにより、ミラー本体１０が回転するよう構成されている。
【００１６】
アクチュエータ２０ａは、図１に示すように、長手方向を有する板状部材で構成されたアクチュエータ本体２１ａと、長手方向の一方の端部に１つの凸部２２ａとを有している。また、アクチュエータ２０ｂは、図１に示すように、長手方向を有する板状部材で構成されたアクチュエータ本体２１ｂと、長手方向の一方の端部に１つの凸部２２ｂとを有している。
また、アクチュエータ２０ａおよびアクチュエータ２０ｂは、長手方向の他方の端部に図示せぬ一対の電極を有し、当該一対の電極によって挟持されている。
【００１７】
アクチュエータ本体２１ａは、上記一対の電極に電圧を印加することにより、例えば、図２に示すように、裏面板１３側に向かって屈曲するよう構成されている。このように屈曲することにより、凸部２２ａが裏面板１３を押し、図２に示すようにミラー本体１０が回転し、鏡面の角度が変更される。
アクチュエータ本体２１ｂは、上記一対の電極に上記アクチュエータ本体２１ａとは反対の電圧を印加することにより、図３に示すように、裏面板１３とは反対に向かって屈曲するよう構成されている。アクチュエータ本体２１ａおよび２１ｂの双方に電圧を印加すると、図３に示すように、図２に示す場合と比較して、より大きく変位し、鏡面の角度を大きく変更することができる。
アクチュエータ本体２１ａおよび２１ｂの、電圧を印加することで屈曲する部分（変形する部分）を構成する材料としては、例えば、バッキーゲル材料や、後述するような刺激応答性化合物等を挙げることができる。
【００１８】
図示の構成では、光学素子１００は、上記ミラー本体１０、アクチュエータ２０ａ、アクチュエータ２０ｂの他に、カラーフィルター３０と、スリット４０とを備えている。
カラーフィルター３０は、ミラー本体１０に入射する光に色彩を施す機能を有している。
また、スリット４０は、ミラー本体１０で反射した光のうち、スリット（隙間）部分を通過したもののみを視認可能とするものである。
【００１９】
このような光学素子１００によれば、例えば、まず、アクチュエータ本体２１ａに電圧を印加することで、図２に示すようにアクチュエータ本体２１ａが屈曲し、ミラー本体１０の鏡面の角度がやや変更され、その結果、反射光の角度（方向）が図１に示す場合と異なることとなる。そのため、図１の状態と比べて、スリット４０を通過する光が少なくなり、光量が減少する。
【００２０】
さらに、アクチュエータ本体２１ａ、２１ｂの両方に電圧を印加することで、図３に示すようにアクチュエータ本体２１ａ、２１ｂの両方が屈曲し、ミラー本体１０の鏡面の角度が大きく変更され、その結果、反射光の角度（方向）が図１に示す場合と大きく異なることとなる。そのため、図１の状態と比べて、スリット４０を反射光が通過できなくなり、スリット４０のミラー本体１０とは反対側では、反射光を視認できなくなる。
このように、光学素子１００では、光を反射する方向を容易に変更することができるとともに、さらに、複数のアクチュエータを有することで、反射光の方向を容易に微調整することが可能となる。
【００２１】
なお、上述した実施形態では、アクチュエータが複数ある場合について説明したが、これに限定されず、アクチュエータは１つであってもよい。
また、上述した説明では、アクチュエータ本体２１ａがミラー本体１０側に屈曲し、アクチュエータ本体２１ｂがミラー本体１０とは反対側に屈曲するものとして説明したが、印加する電圧の正負をアクチュエータ本体２１ａとアクチュエータ本体２１ｂとで反対にすることで、上記とは反対に屈曲するよう構成してもよい。
【００２２】
《車載用ディスプレイ》
次に、光学素子を利用した車載用ディスプレイの好適な実施形態について説明する。
図４は、本発明の光学素子を車載用ディスプレイに適用した例を示す模式図である。
車載用ディスプレイ１０００は、ミラー本体１０とアクチュエータ２０ａおよび２０ｂとを備えた光学素子１００と、光源２００と、液晶パネル３００と、拡大レンズ４００とを有している。
【００２３】
このような車載用ディスプレイ１０００では、液晶パネル３００上の画像が拡大レンズ４００により拡大され、その画像が光学素子１００の鏡面によって反射され、フロントガラス５００に映し出されるよう構成されている。
また、この車載用ディスプレイ１０００では、ミラー本体１０をアクチュエータにより動かすことによりフロントガラス５００に映し出される画像の位置を微調整することが可能となっている。
【００２４】
《刺激応答性化合物》
次に、上記アクチュエータ本体の少なくとも屈曲する部分を構成する材料の一例として、酸化還元反応により分子構造が変化する刺激応答性化合物について説明する。
以下に説明するような刺激応答性化合物を用いた場合、一対の電極板に電圧を印加すると、アクチュエータ本体の一方の電極と接している側では、酸化反応が進み膨張し、アクチュエータ本体の他方の電極と接している側では、還元反応が進み収縮する。その結果、図２、図３に示すように、還元反応が生じた方向に屈曲する。
【００２５】
＜第１実施形態＞
次に、酸化還元反応により分子構造が変化する刺激応答性化合物の第１実施形態について詳細に説明する。
図５、図６は、本実施形態の刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。図５、図６中、○は官能基を意味し、線は結合を意味する。
【００２６】
図５（ａ）に示すように、本実施形態の刺激応答性化合物は、回転軸として機能する結合を有するユニットＡと、ユニットＡの両末端に結合した２つのユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）と、それぞれのユニットＢに結合した２つのユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）とを有している。
刺激応答性化合物は、刺激によって、分子の形状を変形（変位）させる機能を有する化合物のことを指す。
【００２７】
刺激応答性化合物を構成するユニットＡは、回転軸として機能する結合を有しており、当該結合を軸に回転可能となっている基（ユニット）である。このようなユニットを有することにより、刺激応答性化合物は、変形（変位）可能となっている。
ユニットＡとしては、例えば、２つの芳香環が結合した基を用いることができるが、中でも、下記式（１）から（３）なる群から選択される１種の基であるのが好ましい。このような基をユニットＡとして用いることにより、刺激応答性化合物は、より円滑な変形（変位）が可能となり、より低電圧で駆動するものとなる。
【００２８】
【化２】
【００２９】
ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）は、図５（ａ）に示すように、ユニットＡの回転軸方向の両末端（ユニットＡの第１の結合部位および第２の結合部位）に結合している基である。すなわち、第１のユニットＢがユニットＡの第１の結合部位に、第２のユニットＢがユニットＡの第２の結合部位に結合している。
また、ユニットＢは、ユニットＢ同士で酸化還元反応によって結合を形成する基である（図５（ｂ）参照）。言い換えると、外部から電子の受け取る（還元される）ことによって結合を形成する基である。また、外部に電子を放出する（酸化される）ことで結合を解除する基である。
【００３０】
ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）としては、ユニットＢ同士（第１のユニットＢと第２のユニットＢと）で酸化還元反応によって結合を形成する基であれば、特に限定されないが、ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）は、下記式（４）で表される基であるのが好ましい。これにより、反応条件を調整することで、ユニットＢ同士の結合状態と非結合状態とを可逆的にかつ容易に進行させることができる。また、反応性が高いため、刺激応答性化合物は、より円滑で、かつ低電圧で変形が可能となる。
【００３１】
【化３】
【００３２】
ユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）は、ユニットＢに結合した基であり、液晶性を有する基である。第１のユニットＢには第１のユニットＣが結合しており、第２のユニットＢには第２のユニットＣが結合している。液晶性を有することにより、ユニットＣは、液晶の配向技術を用いることにより、一定の配向性を示す。これにより、激応答性化合物は、その駆動に一定の方向性を有するものとなる。
【００３３】
ユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）としては、液晶性を示す基であれば特に限定されず、複数の環構造を有する基、例えば、複数のフェニル基をエステル基で連結したもの、ベンゼン環若しくはシクロヘキサン環が直接連結したものが挙げられる。
ユニットＣとしては、特に、複数の環構造のうちの１つの環構造にハロゲン原子が１つ以上結合した基を用いるのが好ましい。これにより、ユニットＣの配向時における運動性能をより高いものとすることができ、配向への移行の速度がより早くなる。その結果、刺激応答性化合物は、より速くかつやり円滑に変形（変位）が可能となり、さらに低電圧で駆動するものとなる。
【００３４】
また、ユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）は、重合性官能基を有しているのが好ましい。この重合性官能基によって、刺激応答性化合物が重合することで、より分子鎖の長い刺激応答性化合物を形成することができる。また、このように分子鎖を長くすることにより、後に詳述するように、分子の変形（変位）の度合いを大きくすることができ、より強い力（応力）で駆動させることが可能となる。
ユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）の具体例としては、以下のようなものが挙げることができる。
【００３５】
【化４】
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の刺激応答性化合物は、軸回転可能なユニットＡと、ユニットＡの両末端（第１の結合部位および第２の結合部位）に結合した２つのユニットであって、酸化還元反応によりユニット同士で結合を形成することが可能なユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）と、ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）に結合した２つのユニットであって、液晶性を有するユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）とを有している点に特徴を有している。このような特徴を有することにより、低電力で変形（変位）させることができるとともに、変位の度合いを比較的大きくすることができる。これは、以下の理由によるものと考えられる。
【００３７】
すなわち、液晶性を有するユニットＣによって複数の刺激応答性化合物分子が配向した（並んだ）状態で存在することができ、その揃った状態で電圧等を印加して１分子内のユニットＢ同士が酸化還元反応により結合する（架橋する）。このように、ユニットＣの配向性（液晶性）とユニットＢの刺激による結合性とを利用することで、図５（ａ）に示す状態から、図５（ｂ）に示す状態へと確実に変形（変位）することができる。特に、ユニットＣの配向とユニットＢ同士の結合は、低い電圧で進行するので、低電圧で、大きな変形（変位）が可能となる。
【００３８】
なお、ユニットＣが重合性官能基を利用して重合した刺激応答性化合物を用いた場合、上述したように、低電圧で、さらに大きな変形が可能となる。
すなわち、電圧を印加する前（酸化還元反応が進行する前）は、図６（ａ）に示すように、長い分子が伸びた状態で存在している。そこへ電圧を印加すると、図６（ｂ）に示すように、ユニットＡを軸に回転し、隣接するユニットＢ同士が酸化還元反応により結合し、さらに、液晶性のユニットＣが配向することにより、長い分子が折りたたまれた状態となる。このため、変位の度合いを大きなものとすることができる。
【００３９】
＜第２実施形態＞
次に、酸化還元反応により分子構造が変化する刺激応答性化合物の第２実施形態について詳細に説明する。
本実施形態の刺激応答性化合物は、ビチオフェン（ユニットＡ）と、当該ビチオフェンの２つのα位（ユニットＡの第１の結合部位および第２の結合部位）に結合した２つの１，３−ベンゾジチオーリル基（第１のユニットＢおよび第２のユニットＢ）と、ビチオフェンの２つのβ位（ユニットＡの第３の結合部位および第４の結合部位）に結合した２つの液晶性を有する液晶性官能基（第１のユニットＣおよび第２のユニットＣ）とを有しており、具体的には、下記式（６）で表すことができる。式（６）中、Ｒは、液晶性官能基を示す。
【００４０】
【化５】
【００４１】
刺激応答性化合物とは、刺激によって、分子の形状を変形（変位）させる機能を有する化合物のことを指す。
ビチオフェンは、回転軸として機能する結合を有しており、当該結合を軸に回転可能となっている基である。ビチオフェンを有することにより、刺激応答性化合物は、変形（変位）可能となっている。
【００４２】
ビオチフェンの２つのα位には、上記式（６）に示すように、１，３−ベンゾジチオーリル基が結合している。また、１，３−ベンゾジチオーリル基は、１，３−ベンゾジチオーリル基同士で酸化還元反応によって結合を形成する基である。言い換えると、外部から電子の受け取る（還元される）ことによって結合を形成する基である。また、外部に電子を放出する（酸化される）ことで結合を解除する基である。
本実施形態の刺激応答性化合物が１，３−ベンゾジチオーリル基を有することにより、反応条件を調整することで、１，３−ベンゾジチオーリル基同士の結合状態と非結合状態とを可逆的にかつ容易に進行させることができる。また、反応性が高いため、刺激応答性化合物は、より円滑で、かつ低電圧で変形が可能となる。
【００４３】
また、ビオフェンの２つのβ位には、液晶性を有する液晶性官能基（式中、Ｒで表される官能基）が結合している。液晶性を有することにより、液晶性官能基は、液晶の配向技術を用いることにより、一定の配向性を示す。これにより、刺激応答性化合物は、その駆動に一定の方向性を有するものとなる。
液晶性官能基としては、液晶性を示す基であれば特に限定されず、複数の環構造を有する基、例えば、複数のフェニル基をエステル基で連結したもの、ベンゼン環若しくはシクロヘキサン環が直接連結したものが挙げられる。中でも特に、高い液晶性を示すことから、上記式（６）中のＲで示したような、ベンゼン環若しくはシクロヘキサン環が直接連結したものを用いるのが好ましい。
【００４４】
液晶性官能基としては、特に、複数の環構造のうちの１つの環構造にハロゲン原子が１つ以上結合した基を用いるのが好ましい。これにより、液晶性官能基の配向時における運動性能をより高いものとすることができ、配向への移行の速度がより早くなる。その結果、刺激応答性化合物は、より速くかつやり円滑に変形（変位）が可能となり、さらに低電圧で駆動するものとなる。
【００４５】
また、液晶性官能基は、重合性官能基を有している。この重合性官能基によって、刺激応答性化合物が重合させることができる。その結果、より分子鎖の長い刺激応答性化合物重合体を形成することができる。また、このように分子鎖を長くすることにより、後に詳述するように、分子の変形（変位）の度合いを大きくすることができ、より強い力（応力）で駆動させることが可能となる。
【００４６】
重合性官能基としては、特に限定されないが、ビニル基またはアクリル基であるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物を重合して得られる刺激応答性化合物重合体をより容易に得ることができる。また、得られる刺激応答性化合物重合体の運動性を高いものとすることができ、変形の度合い（変形率）をより高いものとすることができる。
また、重合性官能基は、液晶性官能基に、酸素またはメチレン基を介して結合しているのが好ましい。このような構成とすることにより、刺激応答性化合物を重合して得られる刺激応答性化合物重合体の運動性をさらに高いものとすることができ、変形の度合い（変形率）をより高いものとすることができる。
【００４７】
また、液晶性官能基は、ビチオフェンと、アルキレン基を介して結合しているのが好ましい。これにより、液晶性官能基の運動性（配向性）を向上させることができ、刺激応答性化合物の変形（駆動）の方向性をより一定なものとすることができる。
このような液晶性官能基の具体例としては、上記第１実施形態で述べたようなユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）の具体例と同様なものを挙げることができる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態の刺激応答性化合物は、軸回転可能なビチオフェン（ユニットＡ）と、ビチオフェンのα位（ユニットＡの第１の結合部位および第２の結合部位）に結合し、酸化還元反応により結合を形成する２つの１，３−ベンゾジチオーリル基（第１のユニットＢおよび第２のユニットＢ）と、ユビチオフェンのβ位（ユニットＡの第３の結合部位および第４の結合部位）に結合した２つの重合性の液晶性官能基（第１のユニットＣおよび第２のユニットＣ）とを有している点に特徴を有している。このような特徴を有することにより、変形率が高く、かつ、方向性のある変形が可能な刺激応答性化合物を提供することができる。これは、以下の理由によるものと考えられる。
【００４９】
すなわち、液晶性官能基によって複数の刺激応答性化合物分子が配向した（並んだ）状態で存在することができ、その揃った状態で電圧等を印加して１分子内の１，３−ベンゾジチオーリル基同士が酸化還元反応により結合する（架橋する）。このように、液晶性官能基の配向性（液晶性）と１，３−ベンゾジチオーリル基の結合性とを利用することで、下記式（７）の左に示す状態から、下記式（７）の右に示す状態へと確実に変形（変位）することができる。これにより、液晶性官能基によって分子の変形に一定の方向性を持たせつつ、１，３−ベンゾジチオーリル基の酸化還元反応による結合でその変形の度合いを大きくすることができる。また、液晶性官能基の配向と１，３−ベンゾジチオーリル基同士の結合は、低い電圧で進行するので、低電圧で、大きな変形（変位）が可能となる。
また、刺激応答性化合物は重合性官能基を有しているので、変形率が高く、かつ、方向性のある変形が可能な刺激応答性化合物重合体を容易に形成することができる。
【００５０】
【化６】
【００５１】
また、本実施形態の刺激応答性化合物としては、上記の化合物をそのまま用いてもよいし、上記の化合物が重合した重合物（刺激応答性化合物重合体）を用いてもよい。以下、刺激応答性化合物重合体について説明する。
図７は、刺激応答性化合物（刺激応答性化合物重合体）の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。
刺激応答性化合物重合体は、上述した刺激応答性化合物が重合性官能基によって重合して得られるものである。
【００５２】
刺激応答性化合物が重合することにより、酸化された状態では、図７の上に示される構造のように長い分子が伸びた状態で存在することとなる。そして、そこへ電圧を印加し、電子を与えて還元すると、図７の下に示される構造のように、ビチオフェンを軸に回転し、隣接する１，３−ベンゾジチオーリル基同士が酸化還元反応により結合し、さらに、液晶性官能基が配向することにより、長い分子が折りたたまれた状態となる。このため、変形の度合い（変形率）を大きなものとすることができるとともに、その変形に方向性を持たせることができる。
このような刺激応答性化合物重合体において、構成する刺激応答性化合物は、２重結合またはシクロヘキサンを介して重合しているのが好ましい。これにより、変形の方向性を保持しつつ、構成する刺激応答性化合物の運動性（配向性）が向上させることができ、変形率をより高いものとすることができる。
【００５３】
＜第３実施形態＞
次に、酸化還元反応により分子構造が変化する刺激応答性化合物の第３実施形態について詳細に説明する。
図８は、本実施形態の刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。図８中、○および□は官能基を意味し、線は結合を意味する。
【００５４】
図８（ａ）に示すように、本実施形態の刺激応答性化合物は、一対のアルキル鎖と、これらアルキル鎖を架橋する架橋部と、一対のアルキル鎖の一方に結合した液晶性官能基とを有している。なお、図では、説明をわかりやすくするため、架橋部および液晶性官能基が１つずつ記載されているが、実際には複数の架橋部および液晶性官能基が存在している。
【００５５】
架橋部は、図８（ａ）に示すように、回転軸として機能する結合を有し、当該結合の一端に位置する第１の基（図中、Ａ１）と、結合の他端に位置する第２の基（図中、Ａ２）とを有するユニットＡと、第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢ（図中、Ｂ１）と、第２の基の第１の結合部位に配置された第２のユニットＢ（図中、Ｂ２）とを有している。
【００５６】
ユニットＡは、回転軸として機能する結合を有しており、当該結合の両端にそれぞれ第１の基および第２の基が結合している。そして、当該結合を軸に回転可能となっている。このようなユニットを有することにより、刺激応答性化合物は、変形（変位）可能となっている。
ユニットＡとしては、例えば、２つの芳香環が結合した基を用いることができるが、中でも、上記式（１）から（３）なる群から選択される１種の基であるのが好ましい。このような基をユニットＡとして用いることにより、刺激応答性化合物は、より円滑な変形（変位）が可能となり、より低電圧で駆動するものとなる。
【００５７】
第１のユニットＢは、図８（ａ）に示すように、ユニットＡの第１の基の第１の結合部位に結合している。また、第２のユニットＢは、図８（ａ）に示すように、ユニットＡの第２の基の第１の結合部位に結合している。
また、第１のユニットＢおよび第２のユニットＢは、ユニットＢ同士で酸化還元反応によって結合を形成する基である（図８（ｂ）参照）。言い換えると、外部から電子の受け取る（還元される）ことによって結合を形成する基である。また、外部に電子を放出する（酸化される）ことで結合を解除する基である。
【００５８】
ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）としては、ユニットＢ同士（第１のユニットＢと第２のユニットＢと）で酸化還元反応によって結合を形成する基であれば、特に限定されないが、ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）は、上記式（４）で表される基であるのが好ましい。これにより、反応条件を調整することで、ユニットＢ同士の結合状態と非結合状態とを可逆的にかつ容易に進行させることができる。また、反応性が高いため、刺激応答性化合物は、より円滑で、かつ低電圧で変形が可能となる。
【００５９】
また、刺激応答性化合物は、図８（ａ）に示すように、液晶性官能基を有している。この液晶性官能基は、液晶の配向技術を用いることにより、一定の配向性を示す。このため、激応答性化合物は、その駆動に一定の方向性を有するものとなる。
液晶性官能基としては、液晶性を示す基であれば特に限定されず、複数の環構造を有する基、例えば、複数のフェニル基をエステル基で連結したもの、ベンゼン環若しくはシクロヘキサン環が直接連結したものが挙げられる。
【００６０】
液晶性官能基としては、特に、複数の環構造のうちの１つの環構造にハロゲン原子が１つ以上結合した基を用いるのが好ましい。これにより、液晶性官能基の配向時における運動性能をより高いものとすることができ、配向への移行の速度がより早くなる。その結果、刺激応答性化合物は、より速くかつやり円滑に変形（変位）が可能となり、さらに低電圧で駆動するものとなる。
なお、本実施形態では、液晶性官能基が一方のアルキル鎖のみに結合している場合について説明したが、これに限定されず、両方のアルキル鎖に結合していてもよい。
液晶性官能基の具体例としては、以下のようなものが挙げることができる。
【００６１】
【化７】
【００６２】
以上説明したように、本実施形態の刺激応答性化合物は、一対のアルキル鎖と、上述したような軸回転可能なユニットＡおよび酸化還元反応によりユニット同士で結合を形成することが可能なユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）を備えた架橋部と、液晶性官能基とを有している点に特徴を有している。このような特徴を有することにより、低電力で変形（変位）させることができるとともに、変位の度合いを比較的大きくすることができる。これは、以下の理由によるものと考えられる。
【００６３】
すなわち、液晶性官能基によって複数の刺激応答性化合物分子が配向した（並んだ）状態で存在することができ、その揃った状態で電圧等を印加することで、ユニットＡが軸回転、さらに、１分子内のユニットＢ同士が酸化還元反応により結合する（架橋する）。このように、液晶性官能基の配向性（液晶性）とユニットＢの刺激による結合性とを利用することで、図８（ａ）に示す状態から、図８（ｂ）に示す状態へと確実に変形（変位）することができる。特に、液晶性官能基の配向とユニットＢ同士の結合は、低い電圧で進行するので、低電圧で、大きな変形（変位）が可能となる。
【００６４】
上述したような刺激応答性化合物は、上述したようなユニットＡと、ユニットＡの第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、ユニットＡの第２の基の第１の結合部位に配置された第２のユニットＢと、ユニットＡの第１の基の第２の結合部位およびユニットＡの第２の基の第２の結合部位に結合した重合性官能基とを有する第１モノマーと、液晶性官能基と少なくとも１つの重合性官能基とを有する第２モノマーとを任意の比率で共重合させることにより、製造することができる。
【００６５】
重合性官能基としては、特に限定されないが、ビニル基、アクリル基、メタクリル基からなる群から選択される少なくとも１種であるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物をより容易に得ることができる。また、得られる刺激応答性化合物の運動性を高いものとすることができ、変形の度合い（変形率）をより高いものとすることができる。
第１モノマーの具体例としては、例えば、下記式（９）〜（１１）を挙げることができる。
【００６６】
【化８】
【００６７】
また、第２モノマーの具体例としては、例えば、下記式（１３）〜（１５）を挙げることができる。
【００６８】
【化９】
【００６９】
＜第４実施形態＞
次に、酸化還元反応により分子構造が変化する刺激応答性化合物の第４実施形態について詳細に説明する。
図９は、本実施形態の刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。図９中、○および□は官能基を意味し、線は結合を意味する。
【００７０】
図９に示すように、本実施形態の刺激応答性化合物は、分子構造が変形する複数の変形基と、液晶性を有する複数の液晶性官能基と、変形基と液晶性官能基とを連結する複数の連結基とを有している。
変形基は、酸化還元反応によって分子構造が変形する基であり、図９（ａ）に示すように、回転軸として機能する結合を有し、かつ、当該結合の一端に位置する第１の基（図中、Ａ１）と、結合の他端に位置する第２の基（図中、Ａ２）とを有するユニットＡと、第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢ（図中、Ｂ１）と、第２の基の第１の結合部位に配置された第２のユニットＢ（図中、Ｂ２）とを有している。
【００７１】
ユニットＡは、回転軸として機能する結合を有しており、当該結合の両端にそれぞれ第１の基および第２の基が結合している。そして、当該結合を軸に回転可能となっている。このようなユニットを有することにより、刺激応答性化合物は、変形（変位）可能となっている。
ユニットＡとしては、例えば、２つの芳香環が結合した基を用いることができるが、中でも、上記式（１）から（３）なる群から選択される１種の基であるのが好ましい。このような基をユニットＡとして用いることにより、刺激応答性化合物は、より円滑な変形（変位）が可能となり、より低電圧で駆動するものとなる。
【００７２】
第１のユニットＢは、図９（ａ）に示すように、ユニットＡの第１の基（Ａ１）の第１の結合部位に結合している。また、第２のユニットＢは、図９（ａ）に示すように、ユニットＡの第２の基（Ａ２）の第１の結合部位に結合している。
また、第１のユニットＢおよび第２のユニットＢは、ユニットＢ同士で酸化還元反応によって結合を形成する基である（図９（ｂ）参照）。言い換えると、外部から電子の受け取る（還元される）ことによって結合を形成する基である。また、外部に電子を放出する（酸化される）ことで結合を解除する基である。
【００７３】
ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）としては、ユニットＢ同士（第１のユニットＢと第２のユニットＢと）で酸化還元反応によって結合を形成する基であれば、特に限定されないが、ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）は、上記式（４）で表される基であるのが好ましい。これにより、反応条件を調整することで、ユニットＢ同士の結合状態と非結合状態とを可逆的にかつ容易に進行させることができる。また、反応性が高いため、刺激応答性化合物は、より円滑で、かつ低電圧で変形が可能となる。
【００７４】
また、刺激応答性化合物は、図９（ａ）に示すように、液晶性官能基を有している。この液晶性官能基は、液晶の配向技術を用いることにより、一定の配向性を示す。このため、激応答性化合物は、その駆動に一定の方向性を有するものとなる。
液晶性官能基は、その両末端において後述する連結基と結合しており、当該連結基を介して、前述した変形基の第１の基の第２の結合部位および第２の基の第２の結合部位と接続している。
【００７５】
液晶性官能基としては、液晶性を示す基であれば特に限定されず、複数の環構造を有する基、例えば、複数のフェニル基をエステル基で連結したもの、ベンゼン環若しくはシクロヘキサン環が直接連結したものが挙げられる。
液晶性官能基としては、特に、複数の環構造のうちの１つの環構造にハロゲン原子が１つ以上結合した基を用いるのが好ましい。これにより、液晶性官能基の配向時における運動性能をより高いものとすることができ、配向への移行の速度がより早くなる。その結果、刺激応答性化合物は、より速くかつやり円滑に変形（変位）が可能となり、さらに低電圧で駆動するものとなる。
液晶性官能基の具体例としては、上記式（８）のようなものが挙げることができる。
上述した変形基と液晶性官能基とを連結する連結基は、下記式（１２）で表される基である。
【００７６】
【化１０】
【００７７】
このようなシロキサン結合を備えた連結基を用いて連結することにより、刺激応答性化合物の刺激に対する応答性をより高いものとすることができる。また、図９に示すような刺激応答性化合物の製造を容易に行うことができる。
以上説明したように、本実施形態の刺激応答性化合物は、酸化還元反応により変形可能な変形基と、液晶性官能基と、これらを連結する上記式（１２）で表される連結基とを有している点に特徴を有している。このような特徴を有することにより、低電力で変形（変位）させることができるとともに、変位の度合いを比較的大きくすることができる。これは、以下の理由によるものと考えられる。
【００７８】
すなわち、このような刺激応答性化合物では、酸化された状態では、図９（ａ）に示される構造のように長い分子が伸びた状態で存在することとなる。そして、そこへ電圧を印加し、電子を与えて還元すると、図９（ｂ）に示される構造のように、ユニットＡの回転軸を軸に回転し、隣接するユニットＢ同士が酸化還元反応により結合し、さらに、液晶性官能基が配向することにより、長い分子が折りたたまれた状態となる。このため、変形の度合い（変形率）を大きなものとすることができるとともに、その変形に方向性を持たせることができる。また、変形に酸化還元反応を利用するため、比較的低電力で駆動させることができる。
【００７９】
上述したような刺激応答性化合物は、上述したようなユニットＡと、ユニットＡの第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、ユニットＡの第２の基の第１の結合部位に配置された第２のユニットＢと、ユニットＡの第１の基の第２の結合部位およびユニットＡの第２の基の第２の結合部位に結合した重合性官能基とを有する第１モノマーと、液晶性官能基と２つの重合性官能基とを有する第２モノマーと、下記式（１６）で表される第３モノマーとを、白金等の触媒存在下において、任意の比率で共重合させることにより、製造することができる。
【００８０】
【化１１】
【００８１】
重合性官能基としては、特に限定されないが、ビニル基、アクリル基、メタクリル基からなる群から選択される少なくとも１種であるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物をより容易に得ることができる。また、得られる刺激応答性化合物の運動性を高いものとすることができ、変形の度合い（変形率）をより高いものとすることができる。
第１モノマーの具体例としては、例えば、上記式（９）〜（１１）を挙げることができる。
また、第２モノマーの具体例としては、例えば、上記式（１３）〜（１５）を挙げることができる。
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００８２】
１０…ミラー本体 １１…鏡面部 １２…回転軸 １３…裏面板 ２０ａ、２０ｂ…アクチュエータ ２１ａ、２１ｂ…アクチュエータ本体 ２２ａ、２２ｂ…凸部 ３０…カラーフィルター ４０…スリット １００…光学素子 ２００…光源 ３００…液晶パネル ４００…拡大レンズ ５００…フロントガラス １０００…車載用ディスプレイ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
車のフロントガラスに投射するヘッドアップディスプレイ等のように、ミラーを用いた光学素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイは、表示体からの画像を反射するミラーが固定されており、運転者の身長や視角に合わせて見やすく調整することが困難であった。また、ミラーの角度を調整するのにＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いた光学素子も知られているが、ミラーの角度を微調整することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５０９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、光を反射する方向を容易に変更することが可能な光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光学素子は、光を反射する方向を変更することが可能な光学素子であって、
鏡面を有する鏡面部と、該鏡面部の鏡面の角度を変更可能とする回転軸とを備えたミラー本体と、
前記ミラー本体の前記鏡面とは反対の裏面側に配置されたアクチュエータと、を有し、
前記アクチュエータは、電気刺激により変形し、前記アクチュエータの一部を前記裏面に押し当てることにより、前記鏡面の角度を変更するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、光を反射する方向を容易に変更することが可能な光学素子を提供することができる。
【０００６】
本発明の光学素子では、前記アクチュエータは、長手方向を有する板状部材で、かつ、長手方向の一方の端部付近に凸部を有するアクチュエータ本体と、
前記アクチュエータ本体の長手方向の他方の端部に設けられ、前記アクチュエータ本体を挟持するように設置された一対の電極板と、を有し、
前記一対の電極板に電圧を印加することにより、前記アクチュエータ本体が前記裏面側または前記裏面とは反対側に向かって屈曲するよう構成されていることが好ましい。
これにより、光を反射する方向をより容易に変更することができるとともに、その変更の角度をより大きなものとすることができる。
【０００７】
本発明の光学素子では、前記アクチュエータを複数有することが好ましい。
これにより、光を反射する方向をより容易に微調整することができる。
本発明の光学素子では、前記アクチュエータの変形する部位は、酸化還元反応により分子構造が変化する刺激応答性化合物で構成されていることが好ましい。
これにより、より低電圧で光学素子を駆動させることができる。
【０００８】
本発明の光学素子では、前記刺激応答性化合物は、回転軸として機能する結合を有するユニットＡと、
前記ユニットＡの第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記ユニットＡの第２の結合部位に配置された第２のユニットＢと、
前記ユニットＡの第３の結合部位に配置された第１のユニットＣと、
前記ユニットＡの第４の結合部位に配置された第２のユニットＣと、
を含み、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとは酸化還元反応によって結合し、
前記第１のユニットＣおよび前記第２のユニットＣは液晶性を有し、重合性官能基を含むことが好ましい。
これにより、より低電圧で光学素子を駆動させることができる。
【０００９】
本発明の光学素子では、前記刺激応答性化合物は、回転軸として機能する結合を有するユニットＡと、
前記ユニットＡの第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記ユニットＡの第２の結合部位に配置された第２のユニットＢと、
前記第１のユニットＢに結合した第１のユニットＣと、
前記第２のユニットＢに結合した第２のユニットＣと、
を有し、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとは、酸化還元反応によって結合するものであり、
前記第１のユニットＣおよび前記第２のユニットＣは、液晶性を有することが好ましい。
これにより、より低電圧で光学素子を駆動させることができる。
【００１０】
本発明の光学素子では、一対のアルキル鎖と、
前記一対のアルキル鎖の間を架橋する架橋部と、
前記一対のアルキル鎖の少なくとも一方に結合した液晶性官能基と、を有し、
前記架橋部は、回転軸として機能する結合を有し、かつ、該結合の一端に位置する第１の基と、前記結合の他端に位置する第２の基とを有するユニットＡと、
前記第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記第２の基の第１の結合部位に配置された第２のユニットＢと、を有し、
前記架橋部は、前記第１の基の第２の結合部位において一方のアルキル鎖と結合し、前記第２の基の第２の結合部位において他方のアルキル鎖と結合しており、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとが、酸化還元反応によって結合することが好ましい。
これにより、より低電圧で光学素子を駆動させることができる。
【００１１】
本発明の光学素子では、酸化還元反応によって分子構造が変形する複数の変形基と、
液晶性を有する複数の液晶性官能基と、
前記変形基と前記液晶性官能基とを連結する下記式（１２）で表される複数の連結基と、を有し、
前記変形基は、回転軸として機能する結合を有し、かつ、該結合の一端に位置する第１の基と、前記結合の他端に位置する第２の基とを有するユニットＡと、
前記第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記第２の基の第１の結合部位に配置された第２のユニットＢと、を有し、
前記変形基は、前記第１の基の第２の結合部位および前記第２の基の第２の結合部位において、前記連結基と結合しており、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとが、酸化還元反応によって結合することが好ましい。
【化１】
これにより、より低電圧で光学素子を駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の光学素子の好適な実施形態を示す模式図である。
【図２】図１に示す光学素子の１つのアクチュエータが駆動した状態を示す模式図である。
【図３】図１に示す光学素子の２つのアクチュエータが駆動した状態を示す模式図である。
【図４】本発明の光学素子を車載用ディスプレイに適用した例を示す模式図である。
【図５】刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。
【図６】刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。
【図７】刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。
【図８】刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。
【図９】刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
《光学素子》
以下、本発明の光学素子について説明する。
本発明の光学素子は、外部から入射した光を反射するものであり、その反射光の進行方向を任意に変更することが可能な光学素子である。
図１は、本発明の光学素子の好適な実施形態を示す模式図、図２は、図１に示す光学素子の１つのアクチュエータが駆動した状態を示す模式図、図３は、図１に示す光学素子の２つのアクチュエータが駆動した状態を示す模式図である。
【００１４】
図１に示すように、光学素子１００は、ミラー本体１０と、アクチュエータ２０ａと、アクチュエータ２０ｂとを有している。
ミラー本体１０は、図１に示すように、入射した光を反射する鏡面を備えた鏡面部１１と、回転軸１２と、鏡面とは反対側に位置する裏面板１３とを有している。
鏡面部１１は、入射した光を反射する機能を有しており、入射した光に対する角度を任意に変更できるよう構成されている。
【００１５】
回転軸１２は、ミラー本体１０の回転軸として機能するものである。この回転軸１２を軸にミラー本体１０が回転することにより、上記鏡面部１１の鏡面の角度を変更することが可能となっている。
裏面板１３は、鏡面部１１および回転軸１２を支持するとともに、後述するアクチュエータ２０ａおよびアクチュエータ２０ｂによって押圧されることにより、ミラー本体１０が回転するよう構成されている。
【００１６】
アクチュエータ２０ａは、図１に示すように、長手方向を有する板状部材で構成されたアクチュエータ本体２１ａと、長手方向の一方の端部に１つの凸部２２ａとを有している。また、アクチュエータ２０ｂは、図１に示すように、長手方向を有する板状部材で構成されたアクチュエータ本体２１ｂと、長手方向の一方の端部に１つの凸部２２ｂとを有している。
また、アクチュエータ２０ａおよびアクチュエータ２０ｂは、長手方向の他方の端部に図示せぬ一対の電極を有し、当該一対の電極によって挟持されている。
【００１７】
アクチュエータ本体２１ａは、上記一対の電極に電圧を印加することにより、例えば、図２に示すように、裏面板１３側に向かって屈曲するよう構成されている。このように屈曲することにより、凸部２２ａが裏面板１３を押し、図２に示すようにミラー本体１０が回転し、鏡面の角度が変更される。
アクチュエータ本体２１ｂは、上記一対の電極に上記アクチュエータ本体２１ａとは反対の電圧を印加することにより、図３に示すように、裏面板１３とは反対に向かって屈曲するよう構成されている。アクチュエータ本体２１ａおよび２１ｂの双方に電圧を印加すると、図３に示すように、図２に示す場合と比較して、より大きく変位し、鏡面の角度を大きく変更することができる。
アクチュエータ本体２１ａおよび２１ｂの、電圧を印加することで屈曲する部分（変形する部分）を構成する材料としては、例えば、バッキーゲル材料や、後述するような刺激応答性化合物等を挙げることができる。
【００１８】
図示の構成では、光学素子１００は、上記ミラー本体１０、アクチュエータ２０ａ、アクチュエータ２０ｂの他に、カラーフィルター３０と、スリット４０とを備えている。
カラーフィルター３０は、ミラー本体１０に入射する光に色彩を施す機能を有している。
また、スリット４０は、ミラー本体１０で反射した光のうち、スリット（隙間）部分を通過したもののみを視認可能とするものである。
【００１９】
このような光学素子１００によれば、例えば、まず、アクチュエータ本体２１ａに電圧を印加することで、図２に示すようにアクチュエータ本体２１ａが屈曲し、ミラー本体１０の鏡面の角度がやや変更され、その結果、反射光の角度（方向）が図１に示す場合と異なることとなる。そのため、図１の状態と比べて、スリット４０を通過する光が少なくなり、光量が減少する。
【００２０】
さらに、アクチュエータ本体２１ａ、２１ｂの両方に電圧を印加することで、図３に示すようにアクチュエータ本体２１ａ、２１ｂの両方が屈曲し、ミラー本体１０の鏡面の角度が大きく変更され、その結果、反射光の角度（方向）が図１に示す場合と大きく異なることとなる。そのため、図１の状態と比べて、スリット４０を反射光が通過できなくなり、スリット４０のミラー本体１０とは反対側では、反射光を視認できなくなる。
このように、光学素子１００では、光を反射する方向を容易に変更することができるとともに、さらに、複数のアクチュエータを有することで、反射光の方向を容易に微調整することが可能となる。
【００２１】
なお、上述した実施形態では、アクチュエータが複数ある場合について説明したが、これに限定されず、アクチュエータは１つであってもよい。
また、上述した説明では、アクチュエータ本体２１ａがミラー本体１０側に屈曲し、アクチュエータ本体２１ｂがミラー本体１０とは反対側に屈曲するものとして説明したが、印加する電圧の正負をアクチュエータ本体２１ａとアクチュエータ本体２１ｂとで反対にすることで、上記とは反対に屈曲するよう構成してもよい。
【００２２】
《車載用ディスプレイ》
次に、光学素子を利用した車載用ディスプレイの好適な実施形態について説明する。
図４は、本発明の光学素子を車載用ディスプレイに適用した例を示す模式図である。
車載用ディスプレイ１０００は、ミラー本体１０とアクチュエータ２０ａおよび２０ｂとを備えた光学素子１００と、光源２００と、液晶パネル３００と、拡大レンズ４００とを有している。
【００２３】
このような車載用ディスプレイ１０００では、液晶パネル３００上の画像が拡大レンズ４００により拡大され、その画像が光学素子１００の鏡面によって反射され、フロントガラス５００に映し出されるよう構成されている。
また、この車載用ディスプレイ１０００では、ミラー本体１０をアクチュエータにより動かすことによりフロントガラス５００に映し出される画像の位置を微調整することが可能となっている。
【００２４】
《刺激応答性化合物》
次に、上記アクチュエータ本体の少なくとも屈曲する部分を構成する材料の一例として、酸化還元反応により分子構造が変化する刺激応答性化合物について説明する。
以下に説明するような刺激応答性化合物を用いた場合、一対の電極板に電圧を印加すると、アクチュエータ本体の一方の電極と接している側では、酸化反応が進み膨張し、アクチュエータ本体の他方の電極と接している側では、還元反応が進み収縮する。その結果、図２、図３に示すように、還元反応が生じた方向に屈曲する。
【００２５】
＜第１実施形態＞
次に、酸化還元反応により分子構造が変化する刺激応答性化合物の第１実施形態について詳細に説明する。
図５、図６は、本実施形態の刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。図５、図６中、○は官能基を意味し、線は結合を意味する。
【００２６】
図５（ａ）に示すように、本実施形態の刺激応答性化合物は、回転軸として機能する結合を有するユニットＡと、ユニットＡの両末端に結合した２つのユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）と、それぞれのユニットＢに結合した２つのユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）とを有している。
刺激応答性化合物は、刺激によって、分子の形状を変形（変位）させる機能を有する化合物のことを指す。
【００２７】
刺激応答性化合物を構成するユニットＡは、回転軸として機能する結合を有しており、当該結合を軸に回転可能となっている基（ユニット）である。このようなユニットを有することにより、刺激応答性化合物は、変形（変位）可能となっている。
ユニットＡとしては、例えば、２つの芳香環が結合した基を用いることができるが、中でも、下記式（１）から（３）なる群から選択される１種の基であるのが好ましい。このような基をユニットＡとして用いることにより、刺激応答性化合物は、より円滑な変形（変位）が可能となり、より低電圧で駆動するものとなる。
【００２８】
【化２】
【００２９】
ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）は、図５（ａ）に示すように、ユニットＡの回転軸方向の両末端（ユニットＡの第１の結合部位および第２の結合部位）に結合している基である。すなわち、第１のユニットＢがユニットＡの第１の結合部位に、第２のユニットＢがユニットＡの第２の結合部位に結合している。
また、ユニットＢは、ユニットＢ同士で酸化還元反応によって結合を形成する基である（図５（ｂ）参照）。言い換えると、外部から電子の受け取る（還元される）ことによって結合を形成する基である。また、外部に電子を放出する（酸化される）ことで結合を解除する基である。
【００３０】
ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）としては、ユニットＢ同士（第１のユニットＢと第２のユニットＢと）で酸化還元反応によって結合を形成する基であれば、特に限定されないが、ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）は、下記式（４）で表される基であるのが好ましい。これにより、反応条件を調整することで、ユニットＢ同士の結合状態と非結合状態とを可逆的にかつ容易に進行させることができる。また、反応性が高いため、刺激応答性化合物は、より円滑で、かつ低電圧で変形が可能となる。
【００３１】
【化３】
【００３２】
ユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）は、ユニットＢに結合した基であり、液晶性を有する基である。第１のユニットＢには第１のユニットＣが結合しており、第２のユニットＢには第２のユニットＣが結合している。液晶性を有することにより、ユニットＣは、液晶の配向技術を用いることにより、一定の配向性を示す。これにより、激応答性化合物は、その駆動に一定の方向性を有するものとなる。
【００３３】
ユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）としては、液晶性を示す基であれば特に限定されず、複数の環構造を有する基、例えば、複数のフェニル基をエステル基で連結したもの、ベンゼン環若しくはシクロヘキサン環が直接連結したものが挙げられる。
ユニットＣとしては、特に、複数の環構造のうちの１つの環構造にハロゲン原子が１つ以上結合した基を用いるのが好ましい。これにより、ユニットＣの配向時における運動性能をより高いものとすることができ、配向への移行の速度がより早くなる。その結果、刺激応答性化合物は、より速くかつやり円滑に変形（変位）が可能となり、さらに低電圧で駆動するものとなる。
【００３４】
また、ユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）は、重合性官能基を有しているのが好ましい。この重合性官能基によって、刺激応答性化合物が重合することで、より分子鎖の長い刺激応答性化合物を形成することができる。また、このように分子鎖を長くすることにより、後に詳述するように、分子の変形（変位）の度合いを大きくすることができ、より強い力（応力）で駆動させることが可能となる。
ユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）の具体例としては、以下のようなものが挙げることができる。
【００３５】
【化４】
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の刺激応答性化合物は、軸回転可能なユニットＡと、ユニットＡの両末端（第１の結合部位および第２の結合部位）に結合した２つのユニットであって、酸化還元反応によりユニット同士で結合を形成することが可能なユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）と、ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）に結合した２つのユニットであって、液晶性を有するユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）とを有している点に特徴を有している。このような特徴を有することにより、低電力で変形（変位）させることができるとともに、変位の度合いを比較的大きくすることができる。これは、以下の理由によるものと考えられる。
【００３７】
すなわち、液晶性を有するユニットＣによって複数の刺激応答性化合物分子が配向した（並んだ）状態で存在することができ、その揃った状態で電圧等を印加して１分子内のユニットＢ同士が酸化還元反応により結合する（架橋する）。このように、ユニットＣの配向性（液晶性）とユニットＢの刺激による結合性とを利用することで、図５（ａ）に示す状態から、図５（ｂ）に示す状態へと確実に変形（変位）することができる。特に、ユニットＣの配向とユニットＢ同士の結合は、低い電圧で進行するので、低電圧で、大きな変形（変位）が可能となる。
【００３８】
なお、ユニットＣが重合性官能基を利用して重合した刺激応答性化合物を用いた場合、上述したように、低電圧で、さらに大きな変形が可能となる。
すなわち、電圧を印加する前（酸化還元反応が進行する前）は、図６（ａ）に示すように、長い分子が伸びた状態で存在している。そこへ電圧を印加すると、図６（ｂ）に示すように、ユニットＡを軸に回転し、隣接するユニットＢ同士が酸化還元反応により結合し、さらに、液晶性のユニットＣが配向することにより、長い分子が折りたたまれた状態となる。このため、変位の度合いを大きなものとすることができる。
【００３９】
＜第２実施形態＞
次に、酸化還元反応により分子構造が変化する刺激応答性化合物の第２実施形態について詳細に説明する。
本実施形態の刺激応答性化合物は、ビチオフェン（ユニットＡ）と、当該ビチオフェンの２つのα位（ユニットＡの第１の結合部位および第２の結合部位）に結合した２つの１，３−ベンゾジチオーリル基（第１のユニットＢおよび第２のユニットＢ）と、ビチオフェンの２つのβ位（ユニットＡの第３の結合部位および第４の結合部位）に結合した２つの液晶性を有する液晶性官能基（第１のユニットＣおよび第２のユニットＣ）とを有しており、具体的には、下記式（６）で表すことができる。式（６）中、Ｒは、液晶性官能基を示す。
【００４０】
【化５】
【００４１】
刺激応答性化合物とは、刺激によって、分子の形状を変形（変位）させる機能を有する化合物のことを指す。
ビチオフェンは、回転軸として機能する結合を有しており、当該結合を軸に回転可能となっている基である。ビチオフェンを有することにより、刺激応答性化合物は、変形（変位）可能となっている。
【００４２】
ビオチフェンの２つのα位には、上記式（６）に示すように、１，３−ベンゾジチオーリル基が結合している。また、１，３−ベンゾジチオーリル基は、１，３−ベンゾジチオーリル基同士で酸化還元反応によって結合を形成する基である。言い換えると、外部から電子の受け取る（還元される）ことによって結合を形成する基である。また、外部に電子を放出する（酸化される）ことで結合を解除する基である。
本実施形態の刺激応答性化合物が１，３−ベンゾジチオーリル基を有することにより、反応条件を調整することで、１，３−ベンゾジチオーリル基同士の結合状態と非結合状態とを可逆的にかつ容易に進行させることができる。また、反応性が高いため、刺激応答性化合物は、より円滑で、かつ低電圧で変形が可能となる。
【００４３】
また、ビオフェンの２つのβ位には、液晶性を有する液晶性官能基（式中、Ｒで表される官能基）が結合している。液晶性を有することにより、液晶性官能基は、液晶の配向技術を用いることにより、一定の配向性を示す。これにより、刺激応答性化合物は、その駆動に一定の方向性を有するものとなる。
液晶性官能基としては、液晶性を示す基であれば特に限定されず、複数の環構造を有する基、例えば、複数のフェニル基をエステル基で連結したもの、ベンゼン環若しくはシクロヘキサン環が直接連結したものが挙げられる。中でも特に、高い液晶性を示すことから、上記式（６）中のＲで示したような、ベンゼン環若しくはシクロヘキサン環が直接連結したものを用いるのが好ましい。
【００４４】
液晶性官能基としては、特に、複数の環構造のうちの１つの環構造にハロゲン原子が１つ以上結合した基を用いるのが好ましい。これにより、液晶性官能基の配向時における運動性能をより高いものとすることができ、配向への移行の速度がより早くなる。その結果、刺激応答性化合物は、より速くかつやり円滑に変形（変位）が可能となり、さらに低電圧で駆動するものとなる。
【００４５】
また、液晶性官能基は、重合性官能基を有している。この重合性官能基によって、刺激応答性化合物が重合させることができる。その結果、より分子鎖の長い刺激応答性化合物重合体を形成することができる。また、このように分子鎖を長くすることにより、後に詳述するように、分子の変形（変位）の度合いを大きくすることができ、より強い力（応力）で駆動させることが可能となる。
【００４６】
重合性官能基としては、特に限定されないが、ビニル基またはアクリル基であるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物を重合して得られる刺激応答性化合物重合体をより容易に得ることができる。また、得られる刺激応答性化合物重合体の運動性を高いものとすることができ、変形の度合い（変形率）をより高いものとすることができる。
また、重合性官能基は、液晶性官能基に、酸素またはメチレン基を介して結合しているのが好ましい。このような構成とすることにより、刺激応答性化合物を重合して得られる刺激応答性化合物重合体の運動性をさらに高いものとすることができ、変形の度合い（変形率）をより高いものとすることができる。
【００４７】
また、液晶性官能基は、ビチオフェンと、アルキレン基を介して結合しているのが好ましい。これにより、液晶性官能基の運動性（配向性）を向上させることができ、刺激応答性化合物の変形（駆動）の方向性をより一定なものとすることができる。
このような液晶性官能基の具体例としては、上記第１実施形態で述べたようなユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）の具体例と同様なものを挙げることができる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態の刺激応答性化合物は、軸回転可能なビチオフェン（ユニットＡ）と、ビチオフェンのα位（ユニットＡの第１の結合部位および第２の結合部位）に結合し、酸化還元反応により結合を形成する２つの１，３−ベンゾジチオーリル基（第１のユニットＢおよび第２のユニットＢ）と、ユビチオフェンのβ位（ユニットＡの第３の結合部位および第４の結合部位）に結合した２つの重合性の液晶性官能基（第１のユニットＣおよび第２のユニットＣ）とを有している点に特徴を有している。このような特徴を有することにより、変形率が高く、かつ、方向性のある変形が可能な刺激応答性化合物を提供することができる。これは、以下の理由によるものと考えられる。
【００４９】
すなわち、液晶性官能基によって複数の刺激応答性化合物分子が配向した（並んだ）状態で存在することができ、その揃った状態で電圧等を印加して１分子内の１，３−ベンゾジチオーリル基同士が酸化還元反応により結合する（架橋する）。このように、液晶性官能基の配向性（液晶性）と１，３−ベンゾジチオーリル基の結合性とを利用することで、下記式（７）の左に示す状態から、下記式（７）の右に示す状態へと確実に変形（変位）することができる。これにより、液晶性官能基によって分子の変形に一定の方向性を持たせつつ、１，３−ベンゾジチオーリル基の酸化還元反応による結合でその変形の度合いを大きくすることができる。また、液晶性官能基の配向と１，３−ベンゾジチオーリル基同士の結合は、低い電圧で進行するので、低電圧で、大きな変形（変位）が可能となる。
また、刺激応答性化合物は重合性官能基を有しているので、変形率が高く、かつ、方向性のある変形が可能な刺激応答性化合物重合体を容易に形成することができる。
【００５０】
【化６】
【００５１】
また、本実施形態の刺激応答性化合物としては、上記の化合物をそのまま用いてもよいし、上記の化合物が重合した重合物（刺激応答性化合物重合体）を用いてもよい。以下、刺激応答性化合物重合体について説明する。
図７は、刺激応答性化合物（刺激応答性化合物重合体）の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。
刺激応答性化合物重合体は、上述した刺激応答性化合物が重合性官能基によって重合して得られるものである。
【００５２】
刺激応答性化合物が重合することにより、酸化された状態では、図７の上に示される構造のように長い分子が伸びた状態で存在することとなる。そして、そこへ電圧を印加し、電子を与えて還元すると、図７の下に示される構造のように、ビチオフェンを軸に回転し、隣接する１，３−ベンゾジチオーリル基同士が酸化還元反応により結合し、さらに、液晶性官能基が配向することにより、長い分子が折りたたまれた状態となる。このため、変形の度合い（変形率）を大きなものとすることができるとともに、その変形に方向性を持たせることができる。
このような刺激応答性化合物重合体において、構成する刺激応答性化合物は、２重結合またはシクロヘキサンを介して重合しているのが好ましい。これにより、変形の方向性を保持しつつ、構成する刺激応答性化合物の運動性（配向性）が向上させることができ、変形率をより高いものとすることができる。
【００５３】
＜第３実施形態＞
次に、酸化還元反応により分子構造が変化する刺激応答性化合物の第３実施形態について詳細に説明する。
図８は、本実施形態の刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。図８中、○および□は官能基を意味し、線は結合を意味する。
【００５４】
図８（ａ）に示すように、本実施形態の刺激応答性化合物は、一対のアルキル鎖と、これらアルキル鎖を架橋する架橋部と、一対のアルキル鎖の一方に結合した液晶性官能基とを有している。なお、図では、説明をわかりやすくするため、架橋部および液晶性官能基が１つずつ記載されているが、実際には複数の架橋部および液晶性官能基が存在している。
【００５５】
架橋部は、図８（ａ）に示すように、回転軸として機能する結合を有し、当該結合の一端に位置する第１の基（図中、Ａ１）と、結合の他端に位置する第２の基（図中、Ａ２）とを有するユニットＡと、第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢ（図中、Ｂ１）と、第２の基の第１の結合部位に配置された第２のユニットＢ（図中、Ｂ２）とを有している。
【００５６】
ユニットＡは、回転軸として機能する結合を有しており、当該結合の両端にそれぞれ第１の基および第２の基が結合している。そして、当該結合を軸に回転可能となっている。このようなユニットを有することにより、刺激応答性化合物は、変形（変位）可能となっている。
ユニットＡとしては、例えば、２つの芳香環が結合した基を用いることができるが、中でも、上記式（１）から（３）なる群から選択される１種の基であるのが好ましい。このような基をユニットＡとして用いることにより、刺激応答性化合物は、より円滑な変形（変位）が可能となり、より低電圧で駆動するものとなる。
【００５７】
第１のユニットＢは、図８（ａ）に示すように、ユニットＡの第１の基の第１の結合部位に結合している。また、第２のユニットＢは、図８（ａ）に示すように、ユニットＡの第２の基の第１の結合部位に結合している。
また、第１のユニットＢおよび第２のユニットＢは、ユニットＢ同士で酸化還元反応によって結合を形成する基である（図８（ｂ）参照）。言い換えると、外部から電子の受け取る（還元される）ことによって結合を形成する基である。また、外部に電子を放出する（酸化される）ことで結合を解除する基である。
【００５８】
ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）としては、ユニットＢ同士（第１のユニットＢと第２のユニットＢと）で酸化還元反応によって結合を形成する基であれば、特に限定されないが、ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）は、上記式（４）で表される基であるのが好ましい。これにより、反応条件を調整することで、ユニットＢ同士の結合状態と非結合状態とを可逆的にかつ容易に進行させることができる。また、反応性が高いため、刺激応答性化合物は、より円滑で、かつ低電圧で変形が可能となる。
【００５９】
また、刺激応答性化合物は、図８（ａ）に示すように、液晶性官能基を有している。この液晶性官能基は、液晶の配向技術を用いることにより、一定の配向性を示す。このため、激応答性化合物は、その駆動に一定の方向性を有するものとなる。
液晶性官能基としては、液晶性を示す基であれば特に限定されず、複数の環構造を有する基、例えば、複数のフェニル基をエステル基で連結したもの、ベンゼン環若しくはシクロヘキサン環が直接連結したものが挙げられる。
【００６０】
液晶性官能基としては、特に、複数の環構造のうちの１つの環構造にハロゲン原子が１つ以上結合した基を用いるのが好ましい。これにより、液晶性官能基の配向時における運動性能をより高いものとすることができ、配向への移行の速度がより早くなる。その結果、刺激応答性化合物は、より速くかつやり円滑に変形（変位）が可能となり、さらに低電圧で駆動するものとなる。
なお、本実施形態では、液晶性官能基が一方のアルキル鎖のみに結合している場合について説明したが、これに限定されず、両方のアルキル鎖に結合していてもよい。
液晶性官能基の具体例としては、以下のようなものが挙げることができる。
【００６１】
【化７】
【００６２】
以上説明したように、本実施形態の刺激応答性化合物は、一対のアルキル鎖と、上述したような軸回転可能なユニットＡおよび酸化還元反応によりユニット同士で結合を形成することが可能なユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）を備えた架橋部と、液晶性官能基とを有している点に特徴を有している。このような特徴を有することにより、低電力で変形（変位）させることができるとともに、変位の度合いを比較的大きくすることができる。これは、以下の理由によるものと考えられる。
【００６３】
すなわち、液晶性官能基によって複数の刺激応答性化合物分子が配向した（並んだ）状態で存在することができ、その揃った状態で電圧等を印加することで、ユニットＡが軸回転、さらに、１分子内のユニットＢ同士が酸化還元反応により結合する（架橋する）。このように、液晶性官能基の配向性（液晶性）とユニットＢの刺激による結合性とを利用することで、図８（ａ）に示す状態から、図８（ｂ）に示す状態へと確実に変形（変位）することができる。特に、液晶性官能基の配向とユニットＢ同士の結合は、低い電圧で進行するので、低電圧で、大きな変形（変位）が可能となる。
【００６４】
上述したような刺激応答性化合物は、上述したようなユニットＡと、ユニットＡの第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、ユニットＡの第２の基の第１の結合部位に配置された第２のユニットＢと、ユニットＡの第１の基の第２の結合部位およびユニットＡの第２の基の第２の結合部位に結合した重合性官能基とを有する第１モノマーと、液晶性官能基と少なくとも１つの重合性官能基とを有する第２モノマーとを任意の比率で共重合させることにより、製造することができる。
【００６５】
重合性官能基としては、特に限定されないが、ビニル基、アクリル基、メタクリル基からなる群から選択される少なくとも１種であるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物をより容易に得ることができる。また、得られる刺激応答性化合物の運動性を高いものとすることができ、変形の度合い（変形率）をより高いものとすることができる。
第１モノマーの具体例としては、例えば、下記式（９）〜（１１）を挙げることができる。
【００６６】
【化８】
【００６７】
また、第２モノマーの具体例としては、例えば、下記式（１３）〜（１５）を挙げることができる。
【００６８】
【化９】
【００６９】
＜第４実施形態＞
次に、酸化還元反応により分子構造が変化する刺激応答性化合物の第４実施形態について詳細に説明する。
図９は、本実施形態の刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。図９中、○および□は官能基を意味し、線は結合を意味する。
【００７０】
図９に示すように、本実施形態の刺激応答性化合物は、分子構造が変形する複数の変形基と、液晶性を有する複数の液晶性官能基と、変形基と液晶性官能基とを連結する複数の連結基とを有している。
変形基は、酸化還元反応によって分子構造が変形する基であり、図９（ａ）に示すように、回転軸として機能する結合を有し、かつ、当該結合の一端に位置する第１の基（図中、Ａ１）と、結合の他端に位置する第２の基（図中、Ａ２）とを有するユニットＡと、第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢ（図中、Ｂ１）と、第２の基の第１の結合部位に配置された第２のユニットＢ（図中、Ｂ２）とを有している。
【００７１】
ユニットＡは、回転軸として機能する結合を有しており、当該結合の両端にそれぞれ第１の基および第２の基が結合している。そして、当該結合を軸に回転可能となっている。このようなユニットを有することにより、刺激応答性化合物は、変形（変位）可能となっている。
ユニットＡとしては、例えば、２つの芳香環が結合した基を用いることができるが、中でも、上記式（１）から（３）なる群から選択される１種の基であるのが好ましい。このような基をユニットＡとして用いることにより、刺激応答性化合物は、より円滑な変形（変位）が可能となり、より低電圧で駆動するものとなる。
【００７２】
第１のユニットＢは、図９（ａ）に示すように、ユニットＡの第１の基（Ａ１）の第１の結合部位に結合している。また、第２のユニットＢは、図９（ａ）に示すように、ユニットＡの第２の基（Ａ２）の第１の結合部位に結合している。
また、第１のユニットＢおよび第２のユニットＢは、ユニットＢ同士で酸化還元反応によって結合を形成する基である（図９（ｂ）参照）。言い換えると、外部から電子の受け取る（還元される）ことによって結合を形成する基である。また、外部に電子を放出する（酸化される）ことで結合を解除する基である。
【００７３】
ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）としては、ユニットＢ同士（第１のユニットＢと第２のユニットＢと）で酸化還元反応によって結合を形成する基であれば、特に限定されないが、ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）は、上記式（４）で表される基であるのが好ましい。これにより、反応条件を調整することで、ユニットＢ同士の結合状態と非結合状態とを可逆的にかつ容易に進行させることができる。また、反応性が高いため、刺激応答性化合物は、より円滑で、かつ低電圧で変形が可能となる。
【００７４】
また、刺激応答性化合物は、図９（ａ）に示すように、液晶性官能基を有している。この液晶性官能基は、液晶の配向技術を用いることにより、一定の配向性を示す。このため、激応答性化合物は、その駆動に一定の方向性を有するものとなる。
液晶性官能基は、その両末端において後述する連結基と結合しており、当該連結基を介して、前述した変形基の第１の基の第２の結合部位および第２の基の第２の結合部位と接続している。
【００７５】
液晶性官能基としては、液晶性を示す基であれば特に限定されず、複数の環構造を有する基、例えば、複数のフェニル基をエステル基で連結したもの、ベンゼン環若しくはシクロヘキサン環が直接連結したものが挙げられる。
液晶性官能基としては、特に、複数の環構造のうちの１つの環構造にハロゲン原子が１つ以上結合した基を用いるのが好ましい。これにより、液晶性官能基の配向時における運動性能をより高いものとすることができ、配向への移行の速度がより早くなる。その結果、刺激応答性化合物は、より速くかつやり円滑に変形（変位）が可能となり、さらに低電圧で駆動するものとなる。
液晶性官能基の具体例としては、上記式（８）のようなものが挙げることができる。
上述した変形基と液晶性官能基とを連結する連結基は、下記式（１２）で表される基である。
【００７６】
【化１０】
【００７７】
このようなシロキサン結合を備えた連結基を用いて連結することにより、刺激応答性化合物の刺激に対する応答性をより高いものとすることができる。また、図９に示すような刺激応答性化合物の製造を容易に行うことができる。
以上説明したように、本実施形態の刺激応答性化合物は、酸化還元反応により変形可能な変形基と、液晶性官能基と、これらを連結する上記式（１２）で表される連結基とを有している点に特徴を有している。このような特徴を有することにより、低電力で変形（変位）させることができるとともに、変位の度合いを比較的大きくすることができる。これは、以下の理由によるものと考えられる。
【００７８】
すなわち、このような刺激応答性化合物では、酸化された状態では、図９（ａ）に示される構造のように長い分子が伸びた状態で存在することとなる。そして、そこへ電圧を印加し、電子を与えて還元すると、図９（ｂ）に示される構造のように、ユニットＡの回転軸を軸に回転し、隣接するユニットＢ同士が酸化還元反応により結合し、さらに、液晶性官能基が配向することにより、長い分子が折りたたまれた状態となる。このため、変形の度合い（変形率）を大きなものとすることができるとともに、その変形に方向性を持たせることができる。また、変形に酸化還元反応を利用するため、比較的低電力で駆動させることができる。
【００７９】
上述したような刺激応答性化合物は、上述したようなユニットＡと、ユニットＡの第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、ユニットＡの第２の基の第１の結合部位に配置された第２のユニットＢと、ユニットＡの第１の基の第２の結合部位およびユニットＡの第２の基の第２の結合部位に結合した重合性官能基とを有する第１モノマーと、液晶性官能基と２つの重合性官能基とを有する第２モノマーと、下記式（１６）で表される第３モノマーとを、白金等の触媒存在下において、任意の比率で共重合させることにより、製造することができる。
【００８０】
【化１１】
【００８１】
重合性官能基としては、特に限定されないが、ビニル基、アクリル基、メタクリル基からなる群から選択される少なくとも１種であるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物をより容易に得ることができる。また、得られる刺激応答性化合物の運動性を高いものとすることができ、変形の度合い（変形率）をより高いものとすることができる。
第１モノマーの具体例としては、例えば、上記式（９）〜（１１）を挙げることができる。
また、第２モノマーの具体例としては、例えば、上記式（１３）〜（１５）を挙げることができる。
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００８２】
１０…ミラー本体 １１…鏡面部 １２…回転軸 １３…裏面板 ２０ａ、２０ｂ…アクチュエータ ２１ａ、２１ｂ…アクチュエータ本体 ２２ａ、２２ｂ…凸部 ３０…カラーフィルター ４０…スリット １００…光学素子 ２００…光源 ３００…液晶パネル ４００…拡大レンズ ５００…フロントガラス １０００…車載用ディスプレイ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を反射する方向を変更することが可能な光学素子であって、
鏡面を有する鏡面部と、該鏡面部の鏡面の角度を変更可能とする回転軸とを備えたミラー本体と、
前記ミラー本体の前記鏡面とは反対の裏面側に配置されたアクチュエータと、を有し、
前記アクチュエータは、電気刺激により変形し、前記アクチュエータの一部を前記裏面に押し当てることにより、前記鏡面の角度を変更するよう構成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記アクチュエータは、長手方向を有する板状部材で、かつ、長手方向の一方の端部付近に凸部を有するアクチュエータ本体と、
前記アクチュエータ本体の長手方向の他方の端部に設けられ、前記アクチュエータ本体を挟持するように設置された一対の電極板と、を有し、
前記一対の電極板に電圧を印加することにより、前記アクチュエータ本体が前記裏面側または前記裏面とは反対側に向かって屈曲するよう構成されている請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記アクチュエータを複数有する請求項１または２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記アクチュエータの変形する部位は、酸化還元反応により分子構造が変化する刺激応答性化合物で構成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項５】
前記刺激応答性化合物は、回転軸として機能する結合を有するユニットＡと、
前記ユニットＡの第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記ユニットＡの第２の結合部位に配置された第２のユニットＢと、
前記ユニットＡの第３の結合部位に配置された第１のユニットＣと、
前記ユニットＡの第４の結合部位に配置された第２のユニットＣと、
を含み、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとは酸化還元反応によって結合し、
前記第１のユニットＣおよび前記第２のユニットＣは液晶性を有し、重合性官能基を含む請求項４に記載の光学素子。
【請求項６】
前記刺激応答性化合物は、回転軸として機能する結合を有するユニットＡと、
前記ユニットＡの第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記ユニットＡの第２の結合部位に配置された第２のユニットＢと、
前記第１のユニットＢに結合した第１のユニットＣと、
前記第２のユニットＢに結合した第２のユニットＣと、
を有し、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとは、酸化還元反応によって結合するものであり、
前記第１のユニットＣおよび前記第２のユニットＣは、液晶性を有する請求項４に記載の光学素子。
【請求項７】
一対のアルキル鎖と、
前記一対のアルキル鎖の間を架橋する架橋部と、
前記一対のアルキル鎖の少なくとも一方に結合した液晶性官能基と、を有し、
前記架橋部は、回転軸として機能する結合を有し、かつ、該結合の一端に位置する第１の基と、前記結合の他端に位置する第２の基とを有するユニットＡと、
前記第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記第２の基の第１の結合部位に配置された第２のユニットＢと、を有し、
前記架橋部は、前記第１の基の第２の結合部位において一方のアルキル鎖と結合し、前記第２の基の第２の結合部位において他方のアルキル鎖と結合しており、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとが、酸化還元反応によって結合する請求項４に記載の光学素子。
【請求項８】
酸化還元反応によって分子構造が変形する複数の変形基と、
液晶性を有する複数の液晶性官能基と、
前記変形基と前記液晶性官能基とを連結する下記式（１２）で表される複数の連結基と、を有し、
前記変形基は、回転軸として機能する結合を有し、かつ、該結合の一端に位置する第１の基と、前記結合の他端に位置する第２の基とを有するユニットＡと、
前記第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記第２の基の第１の結合部位に配置された第２のユニットＢと、を有し、
前記変形基は、前記第１の基の第２の結合部位および前記第２の基の第２の結合部位において、前記連結基と結合しており、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとが、酸化還元反応によって結合する請求項４に記載の光学素子。
【化１】
【請求項１】
光を反射する方向を変更することが可能な光学素子であって、
鏡面を有する鏡面部と、該鏡面部の鏡面の角度を変更可能とする回転軸とを備えたミラー本体と、
前記ミラー本体の前記鏡面とは反対の裏面側に配置されたアクチュエータと、を有し、
前記アクチュエータは、電気刺激により変形し、前記アクチュエータの一部を前記裏面に押し当てることにより、前記鏡面の角度を変更するよう構成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記アクチュエータは、長手方向を有する板状部材で、かつ、長手方向の一方の端部付近に凸部を有するアクチュエータ本体と、
前記アクチュエータ本体の長手方向の他方の端部に設けられ、前記アクチュエータ本体を挟持するように設置された一対の電極板と、を有し、
前記一対の電極板に電圧を印加することにより、前記アクチュエータ本体が前記裏面側または前記裏面とは反対側に向かって屈曲するよう構成されている請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記アクチュエータを複数有する請求項１または２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記アクチュエータの変形する部位は、酸化還元反応により分子構造が変化する刺激応答性化合物で構成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項５】
前記刺激応答性化合物は、回転軸として機能する結合を有するユニットＡと、
前記ユニットＡの第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記ユニットＡの第２の結合部位に配置された第２のユニットＢと、
前記ユニットＡの第３の結合部位に配置された第１のユニットＣと、
前記ユニットＡの第４の結合部位に配置された第２のユニットＣと、
を含み、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとは酸化還元反応によって結合し、
前記第１のユニットＣおよび前記第２のユニットＣは液晶性を有し、重合性官能基を含む請求項４に記載の光学素子。
【請求項６】
前記刺激応答性化合物は、回転軸として機能する結合を有するユニットＡと、
前記ユニットＡの第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記ユニットＡの第２の結合部位に配置された第２のユニットＢと、
前記第１のユニットＢに結合した第１のユニットＣと、
前記第２のユニットＢに結合した第２のユニットＣと、
を有し、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとは、酸化還元反応によって結合するものであり、
前記第１のユニットＣおよび前記第２のユニットＣは、液晶性を有する請求項４に記載の光学素子。
【請求項７】
一対のアルキル鎖と、
前記一対のアルキル鎖の間を架橋する架橋部と、
前記一対のアルキル鎖の少なくとも一方に結合した液晶性官能基と、を有し、
前記架橋部は、回転軸として機能する結合を有し、かつ、該結合の一端に位置する第１の基と、前記結合の他端に位置する第２の基とを有するユニットＡと、
前記第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記第２の基の第１の結合部位に配置された第２のユニットＢと、を有し、
前記架橋部は、前記第１の基の第２の結合部位において一方のアルキル鎖と結合し、前記第２の基の第２の結合部位において他方のアルキル鎖と結合しており、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとが、酸化還元反応によって結合する請求項４に記載の光学素子。
【請求項８】
酸化還元反応によって分子構造が変形する複数の変形基と、
液晶性を有する複数の液晶性官能基と、
前記変形基と前記液晶性官能基とを連結する下記式（１２）で表される複数の連結基と、を有し、
前記変形基は、回転軸として機能する結合を有し、かつ、該結合の一端に位置する第１の基と、前記結合の他端に位置する第２の基とを有するユニットＡと、
前記第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記第２の基の第１の結合部位に配置された第２のユニットＢと、を有し、
前記変形基は、前記第１の基の第２の結合部位および前記第２の基の第２の結合部位において、前記連結基と結合しており、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとが、酸化還元反応によって結合する請求項４に記載の光学素子。
【化１】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−５３３２６（Ｐ２０１２−５３３２６Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９６５１３（Ｐ２０１０−１９６５１３）
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]