JP2001142099A - Color developing device and method of developing color - Google Patents

Color developing device and method of developing color

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JP2001142099A
JP2001142099A JP32282199A JP32282199A JP2001142099A JP 2001142099 A JP2001142099 A JP 2001142099A JP 32282199 A JP32282199 A JP 32282199A JP 32282199 A JP32282199 A JP 32282199A JP 2001142099 A JP2001142099 A JP 2001142099A
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JP
Japan
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color
mixture
fine particles
electrodes
voltage
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JP32282199A
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Japanese (ja)
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Toshihiko Takeda
俊彦 武田
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Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color developing device which can transit between a color developing state and a non-color developing state and which can maintain the color developing state even when the device is subjected to mechanical vibration. SOLUTION: The color developing device is equipped with a pair of transparent substrates 11, 12 having transparent electrodes 13, 14 disposed facing each other with a specified with a mixture filling the space between the substrates and consisting of a plurality of fine particles 16 having a smaller size than the specified gap and of an insulating fluid 15 having transparency for visible rays, and with a voltage applying means 17 to apply a voltage between the electrodes. When a voltage is applied on the pair of electrodes by the voltage applying means 17, such a structure that a plurality of the aforementioned fine particles are dispersed in the planes parallel to the aforementioned electrodes is formed, and colors are developed by introducing light into the mixture having the aforementioned structure.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は自然光や人工光を入
射すると可視光領域の色を発色する発色素子およびその
発色方法に関し、特に発色状態と非発色状態との間を電
気信号により可逆的に遷移可能な、液晶と微粒子からな
る混合物を用いた発色素子およびその発色方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color-forming element which emits a color in the visible light range when natural light or artificial light is incident thereon, and a color-forming method thereof. The present invention relates to a color-forming element using a mixture of liquid crystal and fine particles capable of transition and a color-forming method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、染料や顔料などの色素を使わず、
自然光や人工白色光の反射や干渉を利用する事で、より
深く鮮やかな発色をする発色構造体の研究開発が盛んに
行われている。その中で、微粒子を構成要素に含む構造
体を用いて発色させる方法がいくつか報告されている。
報告されている先行技術例を次に示す。
2. Description of the Related Art In recent years, without using dyes such as dyes and pigments,
Research and development of a coloring structure that produces deeper and more vivid color by utilizing the reflection and interference of natural light and artificial white light has been actively conducted. Among them, there have been reported several methods of developing a color using a structure containing fine particles as a constituent element.
The prior art examples reported are as follows.

【0003】まず、特開平8−211322号公報に
は、高分子樹脂中に多数の無機物質からなる微小な粒状
物質を分散した状態で固定化させた発色構造体が開示さ
れている。この発色構造体は、高分子樹脂と粒状物質と
の混合物を加熱溶融させた後、冷却する事により形成さ
れる。得られた発色構造体に光を入射すると、鮮やかな
色調を発色する。
First, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-21322 discloses a coloring structure in which a large number of fine particulate substances made of an inorganic substance are dispersed and fixed in a polymer resin. This coloring structure is formed by heating and melting a mixture of a polymer resin and a granular substance, and then cooling the mixture. When light is incident on the obtained coloring structure, a vivid color tone is developed.

【0004】また、特開平8−234007号公報に
は、ミクロンオーダーの微粒子を最密充填六方格子状に
配置している微粒子の単層膜からなる発色膜が開示され
ている。この膜は、微粒子を懸濁した液中に浸漬した基
板を引き上げる事により形成される。この構造体に光を
入射すると、オパール様の回折光を発する。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-234007 discloses a color-forming film composed of a single-layer film of fine particles in which micron-order fine particles are arranged in a close-packed hexagonal lattice. This film is formed by lifting a substrate immersed in a liquid in which fine particles are suspended. When light enters this structure, it emits opal-like diffracted light.

【0005】さらに、特開平5−85716号公報に
は、シリカ粒子を分散媒(水または水と有機溶媒との混
合溶液)に分散させた発色溶液が開示されている。この
溶液は、シリカ粒子を分散させた溶液の脱イオン処理を
施す事により形成する。脱イオン処理を施すと、シリカ
粒子は微結晶状の集合体に似た構造を呈する様になる。
この様な構造を有するシリカ粒子分散媒に光が入射する
とオパール様の色が観察される。
Further, JP-A-5-85716 discloses a coloring solution in which silica particles are dispersed in a dispersion medium (water or a mixed solution of water and an organic solvent). This solution is formed by subjecting a solution in which silica particles are dispersed to deionization. After the deionization treatment, the silica particles have a structure resembling a microcrystalline aggregate.
When light enters the silica particle dispersion medium having such a structure, an opal-like color is observed.

【0006】また、オパール様の色を示しているシリカ
粒子分散媒に機械的振動を与えると、オパール様の色は
消失する。振動を与えずに分散媒を静置すると、短時間
で発色現象が再び発現する。
[0006] When mechanical vibration is applied to the silica particle dispersion medium exhibiting an opal-like color, the opal-like color disappears. If the dispersion medium is allowed to stand without giving any vibration, the color development phenomenon appears again in a short time.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術には次の様な問題点があった。まず、上記特開平8
−211322号公報及び特開平8−234007号公
報に開示されている発色構造体や発色膜は、鮮やかな色
を発色させる事ができる。しかしながら、これらの構造
体や膜では微粒子が固体中または基板上に固定化されて
おり、入射光を遮断する以外に発色を解除する事ができ
ない。このため、入射光の存在下で発色状態と非発色状
態間を自在に遷移させる事が難しいという問題点があっ
た。
However, the above prior art has the following problems. First, Japanese Patent Laid-Open No.
The coloring structure and the coloring film disclosed in JP-A-212322 and JP-A-8-234007 can produce vivid colors. However, in these structures and films, fine particles are immobilized in a solid or on a substrate, and the color cannot be released except for blocking incident light. For this reason, there has been a problem that it is difficult to freely transition between a colored state and a non-colored state in the presence of incident light.

【0008】また、上記特開平5−85716号公報に
開示されている発色溶液の製造には長時間かかるという
問題点があった。この原因は溶媒の脱イオン処理に極め
て長い時間が必要であるためである。
Further, there is a problem that it takes a long time to produce the color forming solution disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-85716. This is because a very long time is required for deionizing the solvent.

【0009】また、該発色溶液は発色状態と非発色状態
の間を遷移させる事が可能である。しかしながら、発色
状態を維持したい場合には、発色溶液を充填させた容器
への振動伝達を防ぐ必要がある。即ち、発色状態は振動
に弱いという問題点があった。
The color-forming solution can make a transition between a color-forming state and a non-color-forming state. However, when it is desired to maintain the color-developing state, it is necessary to prevent the transmission of vibration to the container filled with the color-forming solution. That is, there is a problem that the color development state is weak against vibration.

【0010】本発明の目的は上記従来技術の問題点を解
決できる発色素子を提供する事である。即ち、発色状態
と非発色状態間の状態間遷移が可能であり、且つ、機械
的振動にさらされても発色状態を維持可能な発色素子お
よびその発色方法を提供する事である。
An object of the present invention is to provide a color-forming element which can solve the above-mentioned problems of the prior art. That is, an object of the present invention is to provide a color-forming element capable of transitioning between a color-forming state and a non-color-forming state and maintaining a color-forming state even when exposed to mechanical vibration, and a color-forming method thereof.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明に関する発色素子
は、所定間隙をあけて対向配置している透明電極層を有
する一対の透明基板と、前記基板間に充填された大きさ
が前記所定間隔よりも小さい複数の微粒子と可視光に対
して透過性を有する絶縁性流体からなる混合物と、前記
電極間に電圧を印加する電圧印加手段を具備する発色素
子において、前記電圧印加手段が一対の電極間に電圧を
印加することにより前記複数の微粒子が前記電極面に対
して平行な平面内に分布している構造を形成し、該構造
を有する前記混合物に光を入射する事により発色させる
事を特徴とする。
According to the present invention, there is provided a color-forming element comprising: a pair of transparent substrates having transparent electrode layers opposed to each other with a predetermined gap therebetween; A mixture of a plurality of fine particles smaller than one and an insulating fluid having transparency to visible light, and a color-forming element including voltage applying means for applying a voltage between the electrodes, wherein the voltage applying means is a pair of electrodes. Forming a structure in which the plurality of fine particles are distributed in a plane parallel to the electrode surface by applying a voltage therebetween, and causing the mixture having the structure to be colored by irradiating light to the mixture having the structure. Features.

【0012】また、本発明に関する発色素子の発色方法
は、所定間隙をあけて対向配置している透明電極層を有
する一対の透明基板と、前記基板間に充填された大きさ
が前記所定間隔よりも小さい複数の微粒子と可視光に対
して透過性を有する絶縁性流体からなる混合物と、前記
電極間に電圧を印加する電圧印加手段を具備する発色素
子の発色方法において、前記一対の電極間に前記電圧印
加手段を介して所定の電圧を印加することにより前記複
数の微粒子が前記電極面に対して平行な平面内に分布し
ている構造を形成し、該構造を有する前記混合物に光を
入射する事により発色させる事を特徴とする。
[0012] Further, according to the present invention, there is provided a color forming method for a color forming element, wherein a pair of transparent substrates having transparent electrode layers opposed to each other with a predetermined gap therebetween, and a size filled between the substrates is smaller than the predetermined interval. A mixture of a plurality of small particles and an insulating fluid having a permeability to visible light, and a method for developing a color-forming element including a voltage applying means for applying a voltage between the electrodes, wherein the method comprises: By applying a predetermined voltage through the voltage applying means, a structure in which the plurality of fine particles are distributed in a plane parallel to the electrode surface is formed, and light is incident on the mixture having the structure. It is characterized by being colored by doing.

【0013】そして、前記構造を有する前記混合物が、
該混合物に入射した光を選択透過する事で可視光領域の
色を発色する事を特徴とする。また、前記構造を有する
前記混合物が、該混合物に入射した光を選択反射する事
で可視光領域の色を発色する事を特徴とする。
The mixture having the above structure is
By selectively transmitting light incident on the mixture, a color in the visible light region is generated. Further, the mixture having the structure emits light in a visible light region by selectively reflecting light incident on the mixture.

【0014】前記絶縁性流体の種類に関して特に制限は
ない。例えば液晶をあげる事ができる。液晶としてはネ
マチック液晶やコレステリック液晶を示す低分子液晶で
ある事が好ましい。
There is no particular limitation on the type of the insulating fluid. For example, a liquid crystal can be given. The liquid crystal is preferably a low-molecular liquid crystal showing a nematic liquid crystal or a cholesteric liquid crystal.

【0015】一方、前記微粒子は前記絶縁性流体に溶解
しない事と、前記微粒子の大きさが絶縁性流体の吸収や
化学変化等により、前記電極間ギャップより大きくなら
ない事を前提とする。この条件を満たせば微小固体の材
質は特に限定されない。例えば、高分子を主成分とする
ポリマービーズや酸化金属微粒子等をあげる事ができ
る。また、その形状も特に限定されない。球状、偏平
状、針状であっても構わない。ただし、個々の微粒子の
形状と大きさは揃っている事が望ましい。微粒子が有機
物で構成され、微粒子の形状が球形で、微粒子の大きさ
が10μm以下である事が好ましい。なお、本発明に関
する微粒子と絶縁性流体との混合比は、前記混合物に所
望の発色状態を形成する事ができれば特に制限はない。
On the other hand, it is assumed that the fine particles do not dissolve in the insulating fluid, and that the size of the fine particles does not become larger than the gap between the electrodes due to absorption of the insulating fluid or a chemical change. If this condition is satisfied, the material of the fine solid is not particularly limited. For example, polymer beads or metal oxide fine particles containing a polymer as a main component can be used. The shape is not particularly limited. It may be spherical, flat, or acicular. However, it is desirable that the shape and size of each fine particle be uniform. It is preferable that the fine particles are composed of an organic substance, the shape of the fine particles is spherical, and the size of the fine particles is 10 μm or less. The mixing ratio of the fine particles and the insulating fluid according to the present invention is not particularly limited as long as a desired color-forming state can be formed in the mixture.

【0016】また本発明では、前記一対の電極のうち少
なくとも一方の表面には絶縁膜が積層されている事が好
ましい。前記絶縁性液体として液晶を使用した場合、前
記絶縁膜にはラビング処理等の液晶配向処理が施されて
いても構わない。
In the present invention, it is preferable that an insulating film is laminated on at least one surface of the pair of electrodes. When liquid crystal is used as the insulating liquid, the insulating film may have been subjected to a liquid crystal alignment treatment such as a rubbing treatment.

【0017】また、一対の電極間に前記電圧印加手段を
介して印加する前記所定の電圧が、プラス側の波高値と
マイナス側の波高値が等しくない事を特徴とする。
Further, the predetermined voltage applied between the pair of electrodes via the voltage applying means is such that a peak value on a plus side is not equal to a peak value on a minus side.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】次に、本発明の発色素子の発色方
法の1例について図1および図2を用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an example of a method of forming a color of a color element according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0019】図1は本発明に関する発色素子の非発色状
態を示す模式図であり、電圧無印加状態で素子を放置し
た際における絶縁性流体中における微粒子の分布状態を
模式的に示している。11と12は透明基板であり、1
3と14は基板11及び12にそれぞれ設けられた透明
電極である。15は絶縁性流体である。16は複数の微
粒子の一つである。17は電極13と電極14の間に電
圧を印加する電圧印加手段である。なお、前記基板間及
び前記電極間に挟持されているスペーサーと電極面に積
層している絶縁膜は省略している。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a non-color-forming state of a color-forming element according to the present invention, and schematically shows a distribution state of fine particles in an insulating fluid when the element is left without applying a voltage. 11 and 12 are transparent substrates, and 1
Reference numerals 3 and 14 are transparent electrodes provided on the substrates 11 and 12, respectively. Reference numeral 15 denotes an insulating fluid. 16 is one of a plurality of fine particles. Reference numeral 17 denotes voltage applying means for applying a voltage between the electrodes 13 and 14. In addition, a spacer sandwiched between the substrates and between the electrodes and an insulating film laminated on the electrode surface are omitted.

【0020】図1に示した様な微粒子の分散状態にある
場合、絶縁性流体15を透過した自然光を観察しても可
視光領域の色は観察されない。一方、電極間に電圧を印
加した状態で絶縁性流体を透過した自然光を観察する
と、可視光領域の色(玉虫色またはオパール色の色調が
選られる)を観察する事ができる。
When fine particles are dispersed as shown in FIG. 1, no color in the visible light region is observed even when natural light transmitted through the insulating fluid 15 is observed. On the other hand, when natural light transmitted through the insulating fluid is observed with a voltage applied between the electrodes, it is possible to observe the color in the visible light region (i.e., iridescent or opal).

【0021】この理由を説明する。電圧印加手段17に
より電極13と電極14の間に所定の電圧を印加する
と、電極間に分散していた微粒子は電界から力を受け、
一方の電極に引き寄せられる。その結果、複数の微粒子
が前記電極面対して平行な平面内に分布している構造が
形成される。この状態を図2に模式的に示す。図2は本
発明に関する発色素子の発色状態を示す模式図である。
図2では、微粒子が電極13に引き寄せられて、しかも
電極13の電極面に対して平行な平面内に分布している
構造が形成された状態を示している。
The reason will be described. When a predetermined voltage is applied between the electrodes 13 and 14 by the voltage applying means 17, the fine particles dispersed between the electrodes receive a force from the electric field,
It is attracted to one electrode. As a result, a structure in which a plurality of fine particles are distributed in a plane parallel to the electrode surface is formed. This state is schematically shown in FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing a color-forming state of the color-forming element according to the present invention.
FIG. 2 shows a state where a structure is formed in which the fine particles are attracted to the electrode 13 and are distributed in a plane parallel to the electrode surface of the electrode 13.

【0022】微粒子が上述した様な構造を有している
と、該構造体は入射した自然光(白色光)に対してフィ
ルターとして機能し、ある波長領域の可視光を選択的に
透過(選択透過)する。この結果、選択透過した光の波
長に応じた色が観察される、即ち、素子は発色している
様に見える。
When the fine particles have the above-described structure, the structure functions as a filter for incident natural light (white light), and selectively transmits visible light in a certain wavelength region (selective transmission). ). As a result, a color corresponding to the wavelength of the selectively transmitted light is observed, that is, the element appears to be colored.

【0023】なお電極間への電圧印加を解除すると、前
記微粒子の構造が崩れるため、素子の発色は観察されな
くなる。即ち電極間への電圧印加と解除により、発色状
態と非発色状態とを可逆的に遷移させる事ができる。
When the application of the voltage between the electrodes is released, the structure of the fine particles is destroyed, so that the coloring of the element is not observed. That is, by applying and releasing the voltage between the electrodes, it is possible to reversibly transition between the colored state and the non-colored state.

【0024】上記説明では、微粒子が一層分並んだ構造
体が電極近傍に形成される場合について述ベた。しか
し、本発明は該構造に限定されるものではない。例え
ば、電極間隔方向に微粒子が積層した構造であっても構
わない。
In the above description, a case has been described where a structure in which fine particles are arranged in layers is formed near the electrode. However, the present invention is not limited to this structure. For example, a structure in which fine particles are stacked in the electrode interval direction may be used.

【0025】また、本発明では所望の発色を得る事がで
きれば、素子電極間に印加する電圧波形には特に制限は
ない。ただし、プラス側の波高値とマイナス側の波高値
が等しい正負対称的な電圧波形は好ましくない。この理
由は、その様な波形を有する電圧が印加されると、微粒
子は電極面の法線方向に振動して、前記光の選択透過機
能や選択反射機能を発現できる構造体を形成できない場
合があるからである。ただし、正負対称的な電圧波形は
発色状態にある微粒子構造体を速やかに崩す場合には利
用可能である。
In the present invention, the voltage waveform applied between the device electrodes is not particularly limited as long as a desired color can be obtained. However, a positive-negative symmetric voltage waveform in which the positive peak value and the negative peak value are equal is not preferable. The reason for this is that when a voltage having such a waveform is applied, the fine particles vibrate in the normal direction of the electrode surface, and a structure capable of exhibiting the selective transmission function and selective reflection function of the light cannot be formed. Because there is. However, a positive-negative symmetric voltage waveform can be used when the fine particle structure in the color-developed state is quickly destroyed.

【0026】[0026]

【実施例】以下、実施例を用いて発明の詳細について述
べる。
The details of the present invention will be described below with reference to examples.

【0027】実施例1 本実施例に関する発色素子の構造を模式的に図3に示
す。図3において、21と22はガラス基板である。2
3と24はITO電極(大きさ=1cm×1cm)であ
る。25と26は絶縁膜でポリイミド薄膜である。ポリ
イミド薄膜25には+x軸方向にラビング処理が施され
ている。ポリイミド薄膜26には−x軸方向にラビング
処理が施されている。27は絶縁性流体と微粒子からな
る混合物である。本実施例では微粒子として直径3μm
の黒色ポリマービーズ(商品名ミクロパールBB、積水
ファインケミカル(株)製)を用いた。また絶縁性流体
としてネマチック液晶(商品名BL9、メルク社製)を
用いた。電極間ギャップは5μmである。なお、図3で
はギャップ間距離を維持するスペーサーの表示を省略し
た。
Embodiment 1 FIG. 3 schematically shows the structure of a color-forming element according to this embodiment. In FIG. 3, reference numerals 21 and 22 denote glass substrates. 2
Reference numerals 3 and 24 denote ITO electrodes (size = 1 cm × 1 cm). 25 and 26 are insulating films, which are polyimide thin films. The polyimide thin film 25 has been rubbed in the + x-axis direction. The polyimide thin film 26 is subjected to a rubbing process in the −x-axis direction. 27 is a mixture comprising an insulating fluid and fine particles. In this embodiment, the particles are 3 μm in diameter.
(Trade name: Micropearl BB, manufactured by Sekisui Fine Chemical Co., Ltd.). A nematic liquid crystal (trade name BL9, manufactured by Merck) was used as an insulating fluid. The gap between the electrodes is 5 μm. In FIG. 3, the display of the spacer for maintaining the gap distance is omitted.

【0028】なお、上記混合物はポリマーピーズ1mg
と液晶5mgとを混合後、超音波処理(処理時間=30
秒)を行ってポリマービーズを液晶中に均一分散させる
事により調整した。得られた素子の応答を観察した。電
圧無印加状態で前記混合物27を透過させた白色光を観
察したが、特定の色が観察される事はなかった。
[0028] The above mixture is 1 mg of polymer peas.
And 5 mg of liquid crystal were mixed, and then subjected to ultrasonic treatment (processing time = 30
Second) to uniformly disperse the polymer beads in the liquid crystal. The response of the obtained device was observed. Observation of white light transmitted through the mixture 27 in a state where no voltage was applied, no specific color was observed.

【0029】次に、電極23と電極24の間に図4に示
す矩形波を印加した。電極23は接地されている。該矩
形波を印加した状態で前記混合物27を透過させた白色
光を観察したところ、電極領域全面で鮮やかな青色が観
察された。即ち、素子が青色を発色しているように観察
された。
Next, a rectangular wave shown in FIG. 4 was applied between the electrodes 23 and 24. The electrode 23 is grounded. When white light transmitted through the mixture 27 was observed with the rectangular wave applied, bright blue was observed over the entire electrode region. That is, the device was observed to emit blue light.

【0030】この様子を図5に示す。図5は発色状態を
示す模式図であり、発色素子を一方の基板の上面から観
察した様子を示す。四角形PQRSはガラス基板31で
あり、四角形ABCDは電極領域32であり、該電極領
域全面が鮮やかな青色を発色していた。図5では青色を
発している領域を斜線で示した。なお、この様な青色は
前記矩形波印加を開始してから10msec後に発現し
始めた。
FIG. 5 shows this state. FIG. 5 is a schematic diagram showing a color-developing state, and shows a state in which the color-developing element is observed from the upper surface of one substrate. The square PQRS is the glass substrate 31, and the square ABCD is the electrode region 32, and the entire surface of the electrode region has developed a bright blue color. In FIG. 5, the region emitting blue light is indicated by oblique lines. Note that such blue color began to appear 10 msec after the start of the rectangular wave application.

【0031】前記矩形波を印加した状態で素子に機械的
振動を加えたが、前記青色が消失する事はなかった。但
し、前記矩形波印加を解除すると、前記青色が消失し
た。その後、前記矩形波の印加と解除を交互に繰り返す
と、電極領域全面で青色を発色している状態と発色して
いない状態を交合に形成する事ができた。
When a mechanical vibration was applied to the device while the rectangular wave was applied, the blue color did not disappear. However, when the rectangular wave application was released, the blue color disappeared. Thereafter, when the application and release of the rectangular wave were alternately repeated, a state in which blue was developed and a state in which blue was not developed could be formed alternately over the entire electrode region.

【0032】図4に示す矩形波の印加前後におけるポリ
マービーズの挙動を光学顕微鏡で観察した。矩形波印加
前にはポリマービーズが電極間隔方向及び電極面内方向
に分散している様子が観察された。矩形波が印加される
と、電極間に分散していたポリマービーズは電極面に平
行な平面内にほば規則的に配置している構造を形成する
様子が観察された。該構造が形成されると、電極領域が
前記青色を発色する事が確認された。
The behavior of the polymer beads before and after the application of the rectangular wave shown in FIG. 4 was observed with an optical microscope. Before the application of the rectangular wave, it was observed that the polymer beads were dispersed in the electrode spacing direction and in the electrode plane direction. When a rectangular wave was applied, it was observed that the polymer beads dispersed between the electrodes formed a structure arranged almost regularly in a plane parallel to the electrode surface. When the structure was formed, it was confirmed that the electrode region emitted the blue color.

【0033】実施例2 本実施例における発色素子は実施例1で使用した素子と
同じである。本実施例では電極間に、図6に示す矩形波
を印加した。電極23は接地されている。
Embodiment 2 The color-forming element in this embodiment is the same as the element used in Embodiment 1. In this embodiment, a rectangular wave shown in FIG. 6 was applied between the electrodes. The electrode 23 is grounded.

【0034】該矩形波を印加した状態で前記混合物27
を透過させた白色光を観察したところ、初めは電極領域
全面で鮮やかな青色を発色している様子が観察された
が、次第に青色を発色している領域が狭くなる様子が観
察された。この様子を図7(a)〜図7(c)を用いて
説明する。
In the state where the rectangular wave is applied, the mixture 27
When the white light transmitted through the electrode was observed, it was observed at first that a vivid blue color was developed on the entire surface of the electrode region, but the blue color region was gradually narrowed. This situation will be described with reference to FIGS. 7 (a) to 7 (c).

【0035】図7(a)は、前記矩形波を印加した直後
に基板上面から素子を観察した様子を示す。四角形AB
CDは電極領域32を示しており、全電極領域が鮮やか
な青色を発色していた(図では青色を発色している領域
を斜線で示した)。前記矩形波印加を続けると、青色を
発色している領域が次第に減少していく様子が観察され
た。図7(b)にその様子を示した。図7(b)で青色
を発色している領域は四角形ABEFであり、四角形F
ECDで示した領域は青色を発色していない(特定の色
が観察されるわけではない)。矩形波印加を続けると青
色を発色する領域が更に狭くなる様子が観察された。図
7(c)にその様子を示した。図7(c)で青色を発色
している領域は四角形ABGHであり、四角形HGCD
は青色を発色していない。但し、四角形ABGHの電極
エッジに近い一部の領域ABJIでは、赤色や緑色を発
色した領域が混在していた。図7(c)の状態が形成さ
れた時点で矩形波印加を解除した。その結果、発色は観
察されなくなった。
FIG. 7A shows a state in which the element is observed from the upper surface of the substrate immediately after the rectangular wave is applied. Square AB
CD indicates the electrode region 32, and all the electrode regions have developed a vivid blue color (in the figure, the blue color region is indicated by oblique lines). As the rectangular wave application was continued, it was observed that the region emitting blue color gradually decreased. FIG. 7B shows this state. In FIG. 7 (b), the region emitting blue color is a rectangle ABEF, and a rectangle FEF.
The region indicated by ECD does not emit blue (a specific color is not observed). When the application of the rectangular wave was continued, it was observed that the region for emitting blue color became narrower. FIG. 7C shows the state. In FIG. 7 (c), the region emitting blue color is the square ABGH, and the square HGCD
Is not blue. However, in a part of the area ABJI close to the electrode edge of the square ABGH, areas that developed red and green were mixed. When the state of FIG. 7C was formed, the rectangular wave application was released. As a result, no color development was observed.

【0036】図7(c)に示した状態における素子電極
間の様子を光学顕微鏡で観察した。その結果、前記四角
形HGCDで示した領域(青色を発色していない領域)
にはポリマービーズがほとんど観察されなかった。前記
四角形ABGHで示した領域(青色を発色している領
域)では、ポリマービーズが電極面に平行な平面内にほ
ぼ規則的に配置した状態で、図7(c)中に示した−x
軸方向に移動していく様子が観察された。ポリマービー
ズの移動速度は約90μm/secであった。この大き
さは、青色発色領域が狭くなる事に伴う、青色発色領域
と非発色領域の境界線が移動する速さにほぼ等しかっ
た。観察を続けると顕微鏡の視野内に確認できた全ての
ポリマービーズが視野外に移動する様子が観察された。
一方、前記領域ABJIでは、前記四角形ABGHに対
応する領域(赤色や緑色の発色が混在している領域)か
ら持続的に輸送されてくるポリマービーズ同士が密に積
層している構造を形成する様子が観察された。
The state between the device electrodes in the state shown in FIG. 7C was observed with an optical microscope. As a result, the area indicated by the square HGCD (the area not colored blue)
Almost no polymer beads were observed. In the region indicated by the square ABGH (the region emitting blue color), the polymer beads are almost regularly arranged in a plane parallel to the electrode surface, and the -x shown in FIG.
A state of moving in the axial direction was observed. The moving speed of the polymer beads was about 90 μm / sec. This size was almost equal to the speed at which the border line between the blue coloring region and the non-coloring region moved with the narrowing of the blue coloring region. As the observation was continued, it was observed that all the polymer beads confirmed within the visual field of the microscope moved out of the visual field.
On the other hand, the region ABJI forms a structure in which polymer beads continuously transported from a region corresponding to the square ABGH (a region where red and green colors are mixed) are densely stacked. Was observed.

【0037】更に、本実施例では前記矩形波を印加した
状態で素子に機械的振動を加えたが、前記青色が消失す
る事はなかった。但し、前記矩形波印加を解除すると、
前記青色が消失した。その後、前記矩形波の印加と解除
を交互に繰り返すと、電極領域全面で青色を発色してい
る状態と発色していない状態を交合に形成する事ができ
た。ただし、矩形波のオン/オフを繰り返していくうち
に、青色を発色する領域は次第に狭くなっていった。
Further, in the present embodiment, the device was subjected to mechanical vibration while the rectangular wave was applied, but the blue color did not disappear. However, when the rectangular wave application is released,
The blue color disappeared. Thereafter, when the application and release of the rectangular wave were alternately repeated, a state in which blue was developed and a state in which blue was not developed could be formed alternately over the entire electrode region. However, as the rectangular wave was repeatedly turned on / off, the region for emitting blue color gradually became narrower.

【0038】実施例3 本実施例では、実施例2で説明した図7(c)に示した
状態の素子に対して、図8に示す矩形波を印加した。電
極23は接地されている。該矩形波を印加した状態で前
記混合物27を透過させた白色光を観察したところ、鮮
やかな青色を発色している領域が次第に広がる様子が観
察された。この様子を図7(c)〜図7(e)を用いて
説明する。
Example 3 In this example, a rectangular wave shown in FIG. 8 was applied to the element in the state shown in FIG. 7C described in Example 2. The electrode 23 is grounded. When white light transmitted through the mixture 27 was observed with the rectangular wave applied, it was observed that the region emitting vivid blue gradually expanded. This situation will be described with reference to FIGS. 7 (c) to 7 (e).

【0039】図7(c)は、前記矩形波を印加した直後
に基板上面から素子を観察した様子を示す。図7(c)
で青色を発色している領域は四角形ABGH(図では青
色を発色している領域を斜線で示した)である。四角形
HGCDは青色を発色していない。但し、四角形ABG
Hの電極エッジに近い一部の領域ABJIでは、赤色や
緑色を発色している領域が混在していた。なお、四角形
ABCDは電極領域を示している。
FIG. 7C shows a state in which the element is observed from the upper surface of the substrate immediately after the rectangular wave is applied. FIG. 7 (c)
Is a square ABGH (in the figure, a region emitting blue color is indicated by oblique lines). The square HGCD does not emit blue. However, square ABG
In a part of the region ABJI close to the electrode edge of H, a region emitting red or green was mixed. The square ABCD indicates an electrode region.

【0040】前記矩形波印加を更に続けると、青色を発
色している領域が次第に広がり、電極領域ABCD全域
に広がる様子が観察された。図7(e)にその様子を示
した。図7(e)の状態が形成された時点で、前記矩形
波印加を解除した。その結果、青色の発色が消失した。
When the application of the rectangular wave was further continued, it was observed that the region emitting blue color gradually spread and spread over the entire electrode region ABCD. FIG. 7E shows this state. When the state of FIG. 7E was formed, the rectangular wave application was released. As a result, the blue color disappeared.

【0041】図7(d)に示した状態における素子電極
間の様子を光学顕微鏡で観察した。その結果、前記四角
形ABLKで示した領域(青色を発色している領域)で
は、ポリマービーズが電極面に平行な平面内にほぼ規則
的に配置した状態で、図中に示した+x軸方向に移動し
ていく様子が観察された。ポリマービーズの移動速度は
約9μm/secであった。この大きさは、青色発色領
域が広くなる事に伴う、青色発色領域と非発色領域の境
界線が移動する速さにほぼ等しかった。一方、前記領域
四角形KLCDで示した領域(青色を発色していない領
域)では、初めポリマービーズは確認できなかったが、
次第に前記四角形ABLKに対応する領域から持続的に
ポリマービーズが輸送されてくる様子が観察された。
The state between the device electrodes in the state shown in FIG. 7D was observed with an optical microscope. As a result, in the region indicated by the square ABLK (the region emitting blue color), the polymer beads are arranged almost regularly in a plane parallel to the electrode surface, and in the + x-axis direction shown in the drawing. It was observed that it was moving. The moving speed of the polymer beads was about 9 μm / sec. This size was almost equal to the speed at which the boundary line between the blue coloring region and the non-coloring region moved as the blue coloring region became wider. On the other hand, in the area shown by the area square KLCD (area not emitting blue color), polymer beads could not be confirmed at first,
It was observed that the polymer beads were gradually transported from the region corresponding to the square ABLK.

【0042】更に、本実施例では前記矩形波を印加した
状態で素子に機械的振動を加えたが、前記青色が消失す
る事はなかった。但し、前記矩形波印加を解除すると、
前記青色が消失した。その後、前記矩形波の印加と解除
を交互に繰り返すと、電極領域全面で青色を発色してい
る状態と発色していない状態を交合に形成する事ができ
た。ただし、矩形波のオン/オフを繰り返していくうち
に、青色を発色する領域は次第に広くなっていった。
Further, in this embodiment, mechanical vibration was applied to the element while the rectangular wave was applied, but the blue color did not disappear. However, when the rectangular wave application is released,
The blue color disappeared. Thereafter, when the application and release of the rectangular wave were alternately repeated, a state in which blue was developed and a state in which blue was not developed could be formed alternately over the entire electrode region. However, as the rectangular wave was repeatedly turned on / off, the area for emitting blue color gradually became wider.

【0043】以上、本発明に関する実施形態として電気
信号により発色状態と非発色状態を可逆的に遷移する事
が可能な発色素子を例にして述べてきた。しかし、これ
らの素子を二次元的に配列してカラー表示素子や広告用
パネル、光シャッター等への応用も可能である。あるい
は波長変換素子やフォトニッククリスタルなどの光学素
子への応用も適用可能である。
As described above, the embodiment of the present invention has been described by taking as an example a color-forming element capable of reversibly changing between a color-forming state and a non-color-forming state by an electric signal. However, these elements can be two-dimensionally arranged and applied to a color display element, an advertising panel, an optical shutter, and the like. Alternatively, application to an optical element such as a wavelength conversion element or a photonic crystal is also applicable.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電気信号により発色状態と非発色状態と間の状態間遷移
が可能であり、且つ機械的振動にさらされても発色状態
を維持可能な発色素子およびその発色方法を提供する事
ができた。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a coloring element capable of transitioning between a coloring state and a non-coloring state by an electric signal and maintaining the coloring state even when exposed to mechanical vibration, and a coloring method thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に関する発色素子の非発色状態を示す模
式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a non-color-forming state of a color-forming element according to the present invention.

【図2】本発明に関する発色素子の発色状態を示す模式
図である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a color development state of a color development element according to the present invention.

【図3】実施例1に関する発色素子を示す模式図であ
る。
FIG. 3 is a schematic view showing a color-forming element according to Example 1.

【図4】実施例1で用いた素子駆動用の電気信号を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing electric signals for driving an element used in the first embodiment.

【図5】実施例1における発色状態を示す模式図であ
る。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a color development state in Example 1.

【図6】実施例2で用いた素子駆動用の電気信号を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing an electric signal for driving an element used in Example 2.

【図7】実施例2および実施例3における発色状態を示
す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a color development state in Examples 2 and 3.

【図8】実施例3で用いた素子駆動用の電気信号を示す
図である。
FIG. 8 is a diagram showing an electric signal for driving an element used in Example 3.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、12 透明基板 13、14 透明電極 15 絶縁性流体 16 微粒子 17 電圧印加手段 21、22 ガラス基板 23、24 ITO電極 25、26 絶縁膜 27 混合物 28 電圧印加手段 31 ガラス基板 32 電極領域 11, 12 Transparent substrate 13, 14 Transparent electrode 15 Insulating fluid 16 Fine particles 17 Voltage applying means 21, 22 Glass substrate 23, 24 ITO electrode 25, 26 Insulating film 27 Mixture 28 Voltage applying means 31 Glass substrate 32 Electrode area

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定間隙をあけて対向配置している透明
電極層を有する一対の透明基板と、前記基板間に充填さ
れた大きさが前記所定間隔よりも小さい複数の微粒子と
可視光に対して透過性を有する絶縁性流体からなる混合
物と、前記電極間に電圧を印加する電圧印加手段を具備
する発色素子において、前記電圧印加手段が一対の電極
間に電圧を印加することにより前記複数の微粒子が前記
電極面に対して平行な平面内に分布している構造を形成
し、該構造を有する前記混合物に光を入射する事により
発色させる事を特徴とする発色素子。
1. A pair of transparent substrates having transparent electrode layers opposed to each other with a predetermined gap therebetween, a plurality of fine particles filled between the substrates and having a size smaller than the predetermined gap, and visible light. A mixture comprising an insulating fluid having transparency and a color-developing device comprising voltage applying means for applying a voltage between the electrodes, wherein the voltage applying means applies a voltage between a pair of electrodes to form the plurality of electrodes. A color-forming element, wherein the color-forming element forms a structure in which fine particles are distributed in a plane parallel to the electrode surface, and emits light by entering light into the mixture having the structure.
【請求項2】 前記構造を有する混合物が、該混合物に
入射した光を選択透過する事で可視光領域の色を発色す
る事を特徴とする請求項1記載の発色素子。
2. The color-forming element according to claim 1, wherein the mixture having the structure emits a color in a visible light region by selectively transmitting light incident on the mixture.
【請求項3】 前記構造を有する混合物が、該混合物に
入射した光を選択反射する事で可視光領域の色を発色す
る事を特徴とする請求項1記載の発色素子。
3. The color-forming device according to claim 1, wherein the mixture having the structure emits a color in a visible light region by selectively reflecting light incident on the mixture.
【請求項4】 前記絶縁性流体が液晶である事を特徴と
する請求項1記載の発色素子。
4. The color developing device according to claim 1, wherein said insulating fluid is a liquid crystal.
【請求項5】 前記微粒子が前記絶縁性液体に溶解しな
い事を特徴とする請求項1記載の発色素子。
5. The color developing device according to claim 1, wherein the fine particles do not dissolve in the insulating liquid.
【請求項6】 前記微粒子が有機物で構成されている事
を特徴とする請求項1記載の発色素子。
6. The color developing device according to claim 1, wherein said fine particles are made of an organic substance.
【請求項7】 前記微粒子の形状が球形である事を特徴
とする請求項1記載の発色素子。
7. The color-forming element according to claim 1, wherein said fine particles have a spherical shape.
【請求項8】 前記微粒子の大きさが10μm以下であ
る事を特徴とする請求項1記載の発色素子。
8. The color developing device according to claim 1, wherein the size of the fine particles is 10 μm or less.
【請求項9】 前記一対の電極のうち少なくとも一方の
表面には絶縁膜が設けられている事を特徴とする請求項
1記載の発色素子。
9. The color developing device according to claim 1, wherein an insulating film is provided on at least one surface of the pair of electrodes.
【請求項10】 前記絶縁膜が液晶配向処理が施されて
いる事を特徴とする請求項4又は9記載の発色素子。
10. The color developing device according to claim 4, wherein the insulating film is subjected to a liquid crystal alignment treatment.
【請求項11】 前記液晶配向処理が水平配向処理であ
る事を特徴とする請求項10記載の発色素子。
11. The color developing device according to claim 10, wherein said liquid crystal alignment processing is a horizontal alignment processing.
【請求項12】 所定間隙をあけて対向配置している透
明電極層を有する一対の透明基板と、前記基板間に充填
された大きさが前記所定間隔よりも小さい複数の微粒子
と可視光に対して透過性を有する絶縁性流体からなる混
合物と、前記電極間に電圧を印加する電圧印加手段を具
備する発色素子の発色方法において、前記一対の電極間
に前記電圧印加手段を介して所定の電圧を印加すること
により前記複数の微粒子が前記電極面に対して平行な平
面内に分布している構造を形成し、該構造を有する前記
混合物に光を入射する事により発色させる事を特徴とす
る発色素子の発色方法。
12. A pair of transparent substrates each having a transparent electrode layer opposed to each other with a predetermined gap, a plurality of fine particles filled between the substrates and having a size smaller than the predetermined distance, and visible light. A mixture of an insulating fluid having permeability and a voltage applying means for applying a voltage between the electrodes, wherein the color developing element has a predetermined voltage via the voltage applying means between the pair of electrodes. Is applied to form a structure in which the plurality of fine particles are distributed in a plane parallel to the electrode surface, and the mixture is colored by entering light into the mixture having the structure. Coloring method of the coloring element.
【請求項13】 前記構造を有する混合物が、該混合物
に入射した光を選択透過する事で可視光領域の色を発色
させる事を特徴とする請求項12記載の発色素子の発色
方法。
13. The method of claim 12, wherein the mixture having the structure selectively emits light incident on the mixture to produce a color in a visible light region.
【請求項14】 前記構造を有する混合物が、該混合物
に入射した光を選択反射する事で可視光領域の色を発色
させる事を特徴とする請求項12記載の発色素子の発色
方法。
14. The color forming method according to claim 12, wherein the mixture having the structure causes a color in a visible light region to be colored by selectively reflecting light incident on the mixture.
【請求項15】 前記所定の電圧が、プラス側の波高値
とマイナス側の波高値が等しくない事を特徴とする請求
項12記載の発色素子の発色方法。
15. The color forming method according to claim 12, wherein the peak value of the predetermined voltage is not equal to the peak value of the positive side.
【請求項16】 前記絶縁性流体が液晶である事を特徴
とする請求項12記載の発色素子の発色方法。
16. The method according to claim 12, wherein the insulating fluid is a liquid crystal.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7064886B2 (en) 2002-07-27 2006-06-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Light regulating device and photonic crystal display utilizing photonic bandgap controls
JP2007241198A (en) * 2005-03-31 2007-09-20 Sk Kaken Co Ltd Method of manufacturing color developing structure

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