JP2525685B2 - Optical element - Google Patents

Optical element

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JP2525685B2
JP2525685B2 JP2110326A JP11032690A JP2525685B2 JP 2525685 B2 JP2525685 B2 JP 2525685B2 JP 2110326 A JP2110326 A JP 2110326A JP 11032690 A JP11032690 A JP 11032690A JP 2525685 B2 JP2525685 B2 JP 2525685B2
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particles
support
optical element
cell
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勇一 吉野
達夫 永井
純一 次田
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Japan Steel Works Ltd
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Japan Steel Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本発明は、光弁や表示装置、調光ウインドー等に用い
られる光学素子に関するもので、特に、媒質中に異方性
粒子を分散させた分散体に電界を印加して粒子の配向を
変えることにより光の透過率や反射率を変化させるよう
にした光学素子に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical element used for a light valve, a display device, a light control window, etc., and particularly to changing the orientation of particles by applying an electric field to a dispersion in which anisotropic particles are dispersed in a medium. The present invention relates to an optical element in which the transmittance and reflectance of light are changed.

【従来の技術】[Prior art]

異方性粒子を媒質中に分散させ、これに電界や磁界を
印加して粒子の配向を変えることにより、光の透過率等
を制御するようにしたものについては、その原理自体は
古くから知られている(例えば米国特許第1,955,923号
明細書参照)。また、そのようなものにおいて、媒質中
に粒子を均一に分散させるために、媒質の組成を改良し
たり(例えば特公昭62−40389号公報参照)、粒子に被
覆を施したり(例えば特開昭62−232623号公報参照)す
ることも提案されている。 第2図は、そのような原理を用いた従来の光学素子の
代表例を示すものである。 この図から明らかなように、この光学素子1は、形状
的あるいは光学的に異方性の粒子2を液体媒質3に分散
させた分散体4をセル5内に封入することによって形成
されている。そのセル5は、透明板からなる2枚の電極
支持板6,6を小間隔をおいて対向させ、その周囲をスペ
ーサとなるシーリング材7によって密封したもので、各
電極支持板6,6の内面にはそれぞれ透明電極8,8が設けら
れている。 このように構成された光学素子1においては、外部電
源9により電極8,8を通して交流あるいはパルス波の電
界を印加すると、粒子2の配向が変わり、光の透過率が
変化する。すなわち、電界が印加されていないときに
は、多数の粒子2がランダムな方向を向いており、その
粒子2によって光が吸収あるいは散乱されるので、光学
素子1は不透明となっているが、電界を印加すると、粒
子2がその電界と平行に配向するので、光が通りやすく
なり、透明となる。 したがって、この光学素子1を用いれば、光弁や各種
の表示装置、あるいは調光ウインドー等を得ることがで
きる。 従来の光学素子は、このように、媒質3中に粒子2を
分散させた分散体4を単にセル5内に封入したものとさ
れていた。
Anisotropic particles are dispersed in a medium, and an electric field or magnetic field is applied to the particles to change the orientation of the particles to control the light transmittance, etc. (See, for example, US Pat. No. 1,955,923). In such a case, in order to disperse the particles uniformly in the medium, the composition of the medium is improved (see, for example, Japanese Patent Publication No. 62-40389), or the particles are coated (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. No. 62-232623) is also proposed. FIG. 2 shows a typical example of a conventional optical element using such a principle. As is clear from this figure, the optical element 1 is formed by enclosing a dispersion body 4 in which particles 2 having a shape or optical anisotropy are dispersed in a liquid medium 3 in a cell 5. . The cell 5 is composed of two electrode supporting plates 6 and 6 made of transparent plates, which are opposed to each other with a small space therebetween, and the periphery thereof is sealed by a sealing material 7 serving as a spacer. Transparent electrodes 8 and 8 are provided on the inner surfaces, respectively. In the optical element 1 thus configured, when an electric field of alternating current or pulse wave is applied from the external power source 9 through the electrodes 8 and 8, the orientation of the particles 2 is changed and the light transmittance is changed. That is, when no electric field is applied, many particles 2 are oriented in random directions, and light is absorbed or scattered by the particles 2, so that the optical element 1 is opaque, but an electric field is applied. Then, the particles 2 are oriented in parallel with the electric field, so that light easily passes therethrough and the particles become transparent. Therefore, by using this optical element 1, it is possible to obtain a light valve, various display devices, a dimming window, or the like. In the conventional optical element, the dispersion 4 in which the particles 2 are dispersed in the medium 3 is simply enclosed in the cell 5 as described above.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be Solved by the Invention]

ところで、このような光学素子1を製作するときに
は、セル5の内部に分散体4を注入することが必要とな
る。その場合、セル5の電極8,8間のギャップは極めて
小さい。しかも、その分散体4の媒質3には粘性の高い
ものが用いられることが多い。したがって、単純にはセ
ル5内に分散体4を注入することはできない。 そのために、従来の光学素子1の場合には、分散体4
を加圧して注入する加圧注入法、あるいはセル5内を減
圧して注入する減圧注入法を用いることが必要となって
いる。 しかしながら、そのような加圧注入法あるいは減圧注
入法を用いると、セル5が内外の圧力差のために凸型あ
るいは凹型に変形することは避けられない。そして、そ
のようにセル5が変形すると、セルギャップが部分的に
異なることになるので、色むらが生じてしまう。また、
セル5の変形によってその接着部が損傷することもあ
る。 このようなセル5の変形を防止するために、セル5の
内部にビーズを散在させることも行われているが、その
ようにすると、そのビーズが逆に色むらの原因になった
りする。 また、従来のような光学素子1では、セル5が大きく
なると、内部に封入された分散体4の静水圧のためにセ
ル5の下部が膨らむので、同様に色むらが生じてしま
う。 更に、媒質3の粘度が低い場合には、セル5内のわず
かな温度差によっても分散体4が対流を起こし、それに
伴って粒子2の密度が局部的に変化するために、やはり
色むらが生じるという問題がある。 また、従来のように単にセル5内に分散体4を封入し
たものでは、粒子2が自由に移動して電極7に直接接触
するので、電界を長時間連続して印加したりオン・オフ
を繰り返したりすると、粒子2が電極表面に凝集して斑
点模様ができ、透過率が変化したり色むらが生じたりす
る。 このような問題のために、この光学素子は、安価であ
るにもかかわらず、未だ実用化されるに至っていない。 本発明は、このような実情に鑑みてたされたものであ
って、その目的は、色むらや粒子の凝集が発生すること
が少なく、耐久性に優れ、しかも製作の容易なこの種の
光学素子を提供することである。
By the way, when manufacturing such an optical element 1, it is necessary to inject the dispersion 4 into the cell 5. In that case, the gap between the electrodes 8 of the cell 5 is very small. Moreover, the medium 3 of the dispersion 4 is often a highly viscous one. Therefore, the dispersion 4 cannot be simply injected into the cell 5. Therefore, in the case of the conventional optical element 1, the dispersion 4
It is necessary to use a pressure injection method of pressurizing and injecting, or a reduced pressure injection method of depressurizing and injecting the inside of the cell 5. However, when such a pressure injection method or a reduced pressure injection method is used, it is inevitable that the cell 5 is deformed into a convex shape or a concave shape due to the pressure difference between the inside and the outside. When the cells 5 are thus deformed, the cell gaps are partially different, resulting in color unevenness. Also,
Deformation of the cell 5 may damage the adhesive portion. In order to prevent such deformation of the cells 5, beads are scattered in the cells 5, but if this is done, the beads may cause color unevenness. Further, in the conventional optical element 1, when the cell 5 becomes large, the lower part of the cell 5 swells due to the hydrostatic pressure of the dispersion body 4 enclosed inside, and thus the color unevenness similarly occurs. Furthermore, when the viscosity of the medium 3 is low, the dispersion 4 causes convection due to a slight temperature difference in the cell 5, and the density of the particles 2 locally changes accordingly, which also causes color unevenness. There is a problem that it will occur. Further, in the case where the dispersion 4 is simply enclosed in the cell 5 as in the conventional case, the particles 2 freely move and come into direct contact with the electrode 7, so that the electric field is continuously applied for a long time or turned on / off. When it is repeated, the particles 2 aggregate on the electrode surface to form a spotted pattern, which causes a change in transmittance and uneven color. Due to such a problem, this optical element has not yet been put into practical use, though it is inexpensive. The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is an optical type of this type which is less likely to cause color unevenness and aggregation of particles, has excellent durability, and is easy to manufacture. It is to provide an element.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

この目的を達成するために、本発明では、媒質中に異
方性粒子を分散させた分散体を、連続した微細な空隙を
有する透明な支持体に保持させ、その支持体をセル内の
電極間に配置するようにしている。 これを、本発明による光学素子の一実施例を示す第1
図を用いて、より詳細に説明する。 第1図から明らかなように、この光学素子10は、従来
のものと同様なセル11を備えている。すなわち、そのセ
ル11は、透明板からなる2枚の電極支持板12,12を小間
隔をおいて互いに向かい合わせ、その周囲をスペーサ13
によって密封したもので、各電極支持板12,12の内面に
は透明電極14,14が配置されている。こうして、外部電
源15により、その電極14,14を通してセル11内に交流あ
るいはパルス波の電界が印加されるようになっている。 セル11内の電極14,14間には、両端が外部に開口する
連続した多数の微細な空隙16,16…を有する透明な支持
体17が配置されている。その支持体17の空隙16内には、
形状的あるいは光学的に異方性の粒子18を媒質19中に分
散させた分散体20が保持されている。 粒子18は電界によって配向する従来と同様のものであ
り、媒質19も透明で電気的に絶縁性の従来と同様のもの
である。 支持体17としては、連続気泡を有する多孔質の高分子
物質や海綿状物質、あるいはガラス繊維布や不織布等の
繊維状物質などを用いることができる。支持体17に求め
られる機能は、光を透過すること、空隙16が分散体20を
収容し得る大きさであること、空隙16が独立しておらず
連続していること、しかもその両端が外部に開口してい
ること、電界強度を低下させないように電気的に絶縁性
であること、分散体20を保持するのに必要なだけの強度
を有すること、及び分散体20と化学反応を起こして支持
体17あるいは分散体20のいずれかを変質させるようなこ
とのないことである。 支持体17は、必ずしも空中において透明である必要は
なく、空隙16内に分散体20を保持した状態で透明であれ
ばよい。あるいは、第3の液体を保持させることによっ
て透明化することができるものであれば、その液体を保
持した状態で支持体として用いることができる。例え
ば、ガラス繊維体は、空中においては乱反射のために白
っぽく見えるが、水が繊維間に含浸した状態では乱反射
が生じないので透明となる。また、寒天のようなゼラチ
ンは、乾燥した状態では白いが、水を含むと透明にな
る。したがって、水の代わりに透明で電気的に絶縁性の
液体を用いれば、これらを本発明でいう支持体とするこ
とができる。 ここで、透明とは光が透過することを意味し、無色と
いうことを意味するものではない。支持体17は光学的に
不透明であってはならないが、無色である必要はない。
光が透過しさえすれば、着色されていてもよい。例え
ば、青色の光を吸収する粒子18を分散させた分散体20を
赤色の支持体17に保持させ、電界をオン・オフすれば、
紫色と赤色とに色変化する光学素子を得ることができ
る。また、支持体17は均一に透明であることが望ましい
が、光学素子10の用途によっては必ずしもそうでなくて
もよい。 支持体17の空隙16は、粒子18よりも大きくなければな
らないが、分散体20の移動が容易に起こるような大きさ
であってはならない。望ましい空隙16の大きさは、分散
媒質19の粘度によって異なるが、一般的には平均直径が
粒子18の5倍から500倍のものがよい。 支持体17の空隙16は両端が外部に開口しているので、
その空隙16内に分散体20を保持させるためにはいくつか
の方法を用いることができる。例えば、分散体20の粘度
が低い場合には、支持体17に含浸させることができる。
また、分散体20の粘度が高い場合には、加圧含浸させた
り塗り込んだりすることができる。その場合、支持体17
と分散体20とがなじみの悪いものであれば、支持体17を
酸あるいはアルカリで洗浄して表面を活性化させたり、
分散体20に界面活性剤を添加したりすればよい。また、
あらかじめなじみをよくするための処理を施した支持体
17を用いるようにしてもよい。 支持体17は、あらかじめ分散体20を保持させた後、電
極14,14間に挟むようにしてもよく、あるいは、電極14,
14間に配置した後、その支持体17に分散体20を染み込ま
せるようにしてもよい。 電極14と分散体20を保持させた支持体17との間には、
第1図に示されているように、電気的に絶縁性の透明物
質21を配置することが望ましい。その物質21は、絶縁性
であると同時に誘電率の大きいものであるとよい。その
ような絶縁性物質21としては、石英、窒化けい素、チタ
ン酸バリウム等の無機物や、ポリスチレン、4ふっ化エ
チレン等の高分子化合物が挙げられる。これらの絶縁性
物質21は、電極14にコーティングしてもよいし、その物
質21からなるフィルムを電極14と支持体17との間に単に
挟み込むようにしてもよい。コーティングの方法には、
蒸着やスパッタ等のほか、スプレーコーティングやはけ
塗りなどがあり、物質21の種類に応じて適当な方法を採
用することができる。
In order to achieve this object, in the present invention, a dispersion in which anisotropic particles are dispersed in a medium is held on a transparent support having continuous fine voids, and the support is used as an electrode in a cell. I am trying to place it between them. This is a first example showing an embodiment of the optical element according to the present invention.
This will be described in more detail with reference to the drawings. As is apparent from FIG. 1, the optical element 10 includes a cell 11 similar to the conventional one. That is, the cell 11 has two electrode supporting plates 12 and 12 made of transparent plates, which are opposed to each other with a small space therebetween, and a spacer 13 around the periphery thereof.
The transparent electrodes 14, 14 are arranged on the inner surface of each electrode support plate 12, 12. In this way, the external power supply 15 applies an electric field of alternating current or pulse wave into the cell 11 through the electrodes 14, 14. Between the electrodes 14, 14 in the cell 11, a transparent support 17 having a large number of continuous fine voids 16, 16 ... In the void 16 of the support 17,
A dispersion 20 in which particles 18 having a shape or optically anisotropy are dispersed in a medium 19 is held. The particles 18 are the same as the conventional ones that are oriented by an electric field, and the medium 19 is also the same as the conventional one that is transparent and electrically insulating. As the support 17, a porous polymeric substance having open cells, a spongy substance, or a fibrous substance such as a glass fiber cloth or a non-woven fabric can be used. The functions required of the support 17 are that light is transmitted, the space 16 has a size capable of accommodating the dispersion 20, the space 16 is continuous without being independent, and both ends thereof are external. Open, electrically insulating so as not to reduce the electric field strength, have sufficient strength to hold the dispersion 20, and cause a chemical reaction with the dispersion 20. It does not alter either the support 17 or the dispersion 20. The support 17 does not necessarily need to be transparent in the air, but may be transparent while the dispersion 20 is held in the voids 16. Alternatively, if it can be made transparent by holding the third liquid, it can be used as a support while holding the liquid. For example, a glass fiber body looks whitish in the air due to diffuse reflection, but becomes transparent because diffuse reflection does not occur when water is impregnated between the fibers. Further, gelatin such as agar is white in a dry state, but becomes transparent when it contains water. Therefore, by using a transparent and electrically insulating liquid instead of water, these can be used as the support in the present invention. Here, transparent means that light is transmitted, and does not mean colorless. Support 17 should not be optically opaque, but need not be colorless.
It may be colored as long as it can transmit light. For example, if a dispersion 20 in which particles 18 that absorb blue light are dispersed is held on a red support 17 and the electric field is turned on / off,
An optical element that changes color between purple and red can be obtained. Further, it is desirable that the support 17 is uniformly transparent, but it is not always necessary depending on the use of the optical element 10. The voids 16 in the support 17 should be larger than the particles 18, but should not be sized to facilitate migration of the dispersion 20. The desirable size of the void 16 depends on the viscosity of the dispersion medium 19, but generally, the average diameter is preferably 5 to 500 times that of the particles 18. Since both ends of the void 16 of the support 17 are open to the outside,
Several methods can be used to hold the dispersion 20 in the voids 16. For example, when the viscosity of the dispersion 20 is low, the support 17 can be impregnated.
When the dispersion 20 has a high viscosity, it can be impregnated under pressure or smeared. In that case, the support 17
If the dispersion and the dispersion 20 are unsuitable, the support 17 may be washed with an acid or an alkali to activate the surface,
A surfactant may be added to the dispersion 20. Also,
Support that has been previously treated to improve familiarity
17 may be used. The support 17 may be sandwiched between the electrodes 14, 14 after holding the dispersion 20 in advance, or the electrodes 14,
It is also possible to disperse the dispersion 20 in the support 17 after the disposition is made between the fourteen. Between the electrode 14 and the support 17 holding the dispersion 20,
As shown in FIG. 1, it is desirable to place an electrically insulating transparent material 21. It is preferable that the substance 21 has an insulating property and a large dielectric constant. Examples of such an insulating substance 21 include inorganic substances such as quartz, silicon nitride, and barium titanate, and polymer compounds such as polystyrene and ethylene tetrafluoride. The insulating substance 21 may be coated on the electrode 14, or a film made of the substance 21 may be simply sandwiched between the electrode 14 and the support 17. The coating method includes
In addition to vapor deposition, sputtering, etc., there are spray coating, brush coating, etc., and an appropriate method can be adopted depending on the type of the substance 21.

【作用】[Action]

このように構成することにより、粒子18を分散させた
分散体20は支持体17の空隙16内に保持される。そして、
その空隙16は微細で流路抵抗が大きいので、分散体20は
実質的に空隙16内に閉じ込められる。特に空隙16の平均
直径が粒子18の5〜500倍に抑えられていれば、分散体2
0はほとんど移動しない。しかも、静水圧による高さ方
向の圧力差もほとんど生じない。したがって、粒子18の
その位置から移動することが防止される。従来の光学素
子における色むらや粒子の凝集は、粒子がその大きさに
比べて長距離にわたり移動することに原因がある。本発
明によれば、上述のように粒子18の移動が防止されるの
で、そのような欠点が現れない。 一方、支持体17の空隙16は粒子18よりは大きいので、
粒子18はその空隙16内で回転することはできる。したが
って、電極14,14を通して交流あるいはパルス波の電界
を印加すると、多数の粒子18,18,…が一斉にその電界と
平行な方向、すなわちセル11の厚さ方向に配向する。そ
して、分散体20を保持した支持体17は透明であるので、
それによって厚さ方向には光が透過しやすくなり、光学
素子10は透明となる。また、電界の印加を停止すると、
粒子18,18,…はブラウン運動によってランダムな方向を
向き、光学素子10は不透明となる。 前述したように、この光学素子10は、セル11内への分
散体20の注入という操作によらずに製作することができ
る。しかも、セル11内に収容される支持体17によってセ
ル11の形状が保持される。その場合、支持体17はセル11
を全面において支持するので、その形状保持効果は大き
い。したがって、製作時あるいは使用時におけるセル11
の変形が確実に防止される。 また、粒子18の凝集は電極14の表面でも生ずる。その
凝集は、電極14付近の粒子18が、電界が印加されてごく
わずかに振動する際に電極14に接触し、電荷の移動が起
こることに原因があると考えられる。したがって、電極
14と支持体17との間に絶縁性物質21を配置しておけば、
そのような電極表面での凝集も確実に防止することがで
きる。その場合、絶縁性物質21を誘電率の大きいものと
しておけば、その絶縁性物質21中における電位降下も小
さく抑えることができる。
With this structure, the dispersion 20 in which the particles 18 are dispersed is retained in the voids 16 of the support 17. And
Since the voids 16 are minute and have high flow resistance, the dispersion 20 is substantially enclosed in the voids 16. In particular, if the average diameter of the voids 16 is suppressed to 5 to 500 times that of the particles 18, the dispersion 2
0 hardly moves. Moreover, there is almost no pressure difference in the height direction due to the hydrostatic pressure. Therefore, the particles 18 are prevented from moving from their positions. Color unevenness and agglomeration of particles in conventional optical elements are caused by the particles moving over a long distance compared to their size. According to the present invention, since the movement of the particles 18 is prevented as described above, such a defect does not appear. On the other hand, since the voids 16 of the support 17 are larger than the particles 18,
The particles 18 are able to rotate within the void 16. Therefore, when an electric field of an alternating current or a pulse wave is applied through the electrodes 14, 14, a large number of particles 18, 18, ... Are all oriented in parallel to the electric field, that is, in the thickness direction of the cell 11. Since the support 17 holding the dispersion 20 is transparent,
Thereby, light is easily transmitted in the thickness direction, and the optical element 10 becomes transparent. Also, when the application of the electric field is stopped,
The particles 18, 18 ... Orient in random directions by Brownian motion, and the optical element 10 becomes opaque. As described above, the optical element 10 can be manufactured without the operation of injecting the dispersion 20 into the cell 11. Moreover, the shape of the cell 11 is maintained by the support 17 housed in the cell 11. In that case, the support 17 is the cell 11
Since it supports the entire surface, its shape retaining effect is great. Therefore, the cell 11 during manufacture or use
Deformation is reliably prevented. The aggregation of the particles 18 also occurs on the surface of the electrode 14. It is considered that the agglomeration is caused by the particles 18 near the electrode 14 contacting the electrode 14 when the electric field is applied and vibrating only slightly, resulting in the movement of charges. Therefore, the electrode
If the insulating substance 21 is arranged between the support 14 and the support 17,
Such aggregation on the electrode surface can be surely prevented. In that case, if the insulating material 21 has a large dielectric constant, the potential drop in the insulating material 21 can be suppressed to a small level.

【実施例】【Example】

以下、本発明による光学素子を実際に製作して試験し
た実施例を、比較例とともに説明する。 (比較例1) 厚さ3mmの透明ガラスの片面に、透明電極膜(ITO膜)
を2000オングストロームの厚さにスパッタ成膜した。そ
のガラスを2枚用意し、ITO膜が内側になるようにして
互いに向かい合わせ、スペーサとして厚さ0.1mmのデュ
ポン社製高分子樹脂マイラーを使用して、エポキシ系接
着剤でセルギャップ0.1mmのセルを作製した。セルの外
寸は縦50mm×横50mmであり、内寸は縦40mm×横40mmであ
る。ITO膜の端部に導電性接着剤でリード線を接合し、
そのリード線を交流100Vの商用電源にスイッチを介して
接続した。 一方、ハロカーボンプロダクツ社製のハロカーボンオ
イル#0.8/100を75重量部、ネオペンチルアクリレート
とメチロールアクリルアミドとのコポリマーを25重量
部、混合して混合液を得た。そして、その混合液を分散
媒質として、異方性粒子としての重硫酸シンコニジンの
過よう化物の微粒子を重量濃度で0.3%になるように添
加して、振とう機で24時間分散させ、均一な分散液を得
た。 この分散液を上述のセル内に注入して、商用電源から
交流電圧を印加した。 セルは青色であるが、電圧を印加すると透明に変化し
た。この状態を続けたところ、50分後には筋状の色むら
が発生し、1時間20分後には凝集が起きて斑点が現れ
た。そして、斑点は時間の経過とともに大きさ及び数が
増し、3時間後にはセルの全面に凝集が発生した。 (比較例2) ハロカーボンプロダクツ社製のハロカーボン(0.8)
を75重量部、ネオペンチルアクリレートとメチロールア
クリルアミドとのコポリマーを25重量部、混合して混合
液を得た。得られた混合液を分散媒質とし、その媒質に
異方性粒子としての過よう化無水グリシンの微粒子を0.
3重量%になるように添加して分散させた。そして、そ
の分散液を比較例1と同じセルに注入した。 比較例1と同様に交流電圧を印加したところ、電圧を
印加してから2時間5分後に色むらが発生し、2時間50
分後には斑点が発生し始めた。そして、4時間40分後に
はセルの全面に凝集が発生した。 (実施例1) 直径5〜24ミクロンの長繊維ガラスからなる厚さ0.15
mmのガラスペーパーを、真空炉内において圧力10Torr、
温度500℃で1時間加熱して、バインダを除去した後、
希塩酸溶液に1時間浸し、次いで水洗して乾燥させた。
そして、そのガラスペーパーを縦40mm×横40mmに切断
し、それに比較例1の分散液を含浸させた。 このガラスペーパーを、比較例1と同じITO膜をスパ
ッタした縦50mm、横50mmの2枚の透明ガラス板間に挟ん
で横置きした。このとき、ガラスペーパーに含浸した分
散液は漏れなかったので、シールは行わず、平板上に置
いたガラス板の上にガラスペーパーを重ねて置き、更に
その上にもう1枚のガラス板を重ねて置いた。 この状態で、電界強度を一定にするために150Vの交流
電圧を印加した。 この場合には、電圧を印加してから50時間経過した後
でも色むらや凝集は発生しなかった。 (実施例2) 比較例2の分散液を用いた以外は実施例1と同じ方法
及び条件で試験した。 この場合にも、電圧を印加してから50時間経過した後
においても色むらや凝集は発生しなかった。 (実施例3) 長繊維ポリエステル製の厚さ0.15mmの不織布に比較例
1の分散液を含浸させ、それ以外は実施例1と同じ方法
及び条件で試験した。 150Vの電圧を印加してから50時間経過後も、色むらや
凝集は発生しなかった。 (実施例4) 実施例1のITO膜の上に、石英を2000オングストロー
ムの厚さにスパッタコーティングした。そして、それ以
外は実施例1と同じ方法及び条件で試験をした。 この場合には、より長時間電圧の印加を続けてみた
が、電圧を印加してから100時間経過しても、色むらや
凝集は発生しなかった。 なお、以上の説明では透過型の光学素子についてのみ
説明したが、本発明はこれに限らず、反射型の光学素子
にも用いることができる。
Hereinafter, examples in which the optical element according to the present invention was actually manufactured and tested will be described together with comparative examples. (Comparative Example 1) A transparent electrode film (ITO film) was formed on one surface of transparent glass with a thickness of 3 mm.
Was sputter-deposited to a thickness of 2000 angstrom. Prepare two pieces of the glass, face each other with the ITO film inside, and use a DuPont polymer resin mylar with a thickness of 0.1 mm as a spacer and use an epoxy adhesive to create a cell gap of 0.1 mm. A cell was prepared. The outer dimensions of the cell are 50 mm long x 50 mm wide, and the inner dimensions are 40 mm long x 40 mm wide. Join the lead wire to the edge of the ITO film with a conductive adhesive,
The lead wire was connected to a commercial power source of 100 V AC through a switch. On the other hand, 75 parts by weight of Halocarbon Oil # 0.8 / 100 manufactured by Halocarbon Products and 25 parts by weight of a copolymer of neopentyl acrylate and methylol acrylamide were mixed to obtain a mixed solution. Then, using the mixture as a dispersion medium, fine particles of cinchonidine bisulfate periodide as anisotropic particles were added so that the concentration by weight was 0.3%, and the mixture was dispersed for 24 hours with a shaker to obtain a uniform dispersion. A dispersion was obtained. This dispersion was injected into the above cell, and an AC voltage was applied from a commercial power source. The cell was blue, but turned transparent when a voltage was applied. When this state was continued, streaky color unevenness occurred after 50 minutes, and aggregation occurred after 1 hour and 20 minutes, and spots appeared. The size and number of the spots increased with time, and after 3 hours, aggregation occurred on the entire surface of the cell. (Comparative Example 2) Halocarbon manufactured by Halocarbon Products (0.8)
Was mixed with 75 parts by weight of a copolymer of neopentyl acrylate and methylol acrylamide to obtain a mixed solution. The obtained mixed liquid was used as a dispersion medium, and fine particles of anhydrous glycine periodide as anisotropic particles were added to the medium.
3% by weight was added and dispersed. Then, the dispersion liquid was injected into the same cell as in Comparative Example 1. When an AC voltage was applied in the same manner as in Comparative Example 1, color unevenness occurred 2 hours and 5 minutes after the voltage was applied, and the voltage was 2 hours and 50 minutes.
After a minute, spots began to appear. Then, after 4 hours and 40 minutes, aggregation occurred on the entire surface of the cell. (Example 1) Thickness of 0.15 made of long fiber glass having a diameter of 5 to 24 microns
mm glass paper in a vacuum furnace at a pressure of 10 Torr,
After heating at a temperature of 500 ° C for 1 hour to remove the binder,
It was immersed in a dilute hydrochloric acid solution for 1 hour, then washed with water and dried.
Then, the glass paper was cut into a length of 40 mm and a width of 40 mm and impregnated with the dispersion liquid of Comparative Example 1. This glass paper was placed horizontally between two transparent glass plates of 50 mm in length and 50 mm in width which were sputtered with the same ITO film as in Comparative Example 1. At this time, since the dispersion liquid impregnated in the glass paper did not leak, sealing was not performed, and the glass paper was placed on the flat glass plate and then another glass plate was placed on top of it. I put it down. In this state, an alternating voltage of 150 V was applied to keep the electric field strength constant. In this case, color unevenness and aggregation did not occur even after 50 hours had passed since the voltage was applied. (Example 2) The same method and conditions as in Example 1 were used except that the dispersion liquid of Comparative Example 2 was used. Also in this case, color unevenness and agglomeration did not occur even after 50 hours had passed since the voltage was applied. (Example 3) A nonwoven fabric made of long-fiber polyester and having a thickness of 0.15 mm was impregnated with the dispersion liquid of Comparative Example 1 and tested in the same manner and under the same conditions as in Example 1. Even after 50 hours had passed after the voltage of 150 V was applied, color unevenness and aggregation did not occur. Example 4 Quartz was sputter coated on the ITO film of Example 1 to a thickness of 2000 angstroms. Then, other than that, the test was performed under the same method and conditions as in Example 1. In this case, the voltage application was continued for a longer time, but color unevenness and aggregation did not occur even after 100 hours had elapsed after the voltage was applied. In the above description, only a transmissive optical element has been described, but the present invention is not limited to this, and can be used for a reflective optical element.

【発明の効果】【The invention's effect】

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、連
続した微細な空隙を有する支持体に、粒子を分散させた
分散体を保持させるようにしているので、粒子の長距離
にわたる移動が規制されるようになり、粒子密度の局部
的変化による色むらや凝集の発生を防止することができ
る。また、製作時には支持体を電極間に挟むだけでよ
く、分散体をセル内に注入する必要がなくなるので、内
外圧力差によるセルの変形を防止することができる。し
かも、支持体によってセルが内面から支持されるように
なるので、外力等によるセルの変形も防止することがで
きる。更に、静水圧による高さ方向の圧力差もほとんど
生じないので、大形のものとすることも可能となる。 こうして、長時間の使用に耐え、製作も容易で安価な
光学素子を得ることができる。
As is clear from the above description, according to the present invention, the support having continuous fine voids is made to hold the dispersion in which the particles are dispersed, so that the movement of the particles over a long distance is restricted. As a result, it is possible to prevent color unevenness and aggregation due to local changes in particle density. Further, at the time of manufacture, it is only necessary to sandwich the support between the electrodes and it is not necessary to inject the dispersion into the cell, so that the cell can be prevented from being deformed due to the difference in internal and external pressures. Moreover, since the cells are supported from the inner surface by the support, it is possible to prevent the cells from being deformed by an external force or the like. Further, since there is almost no pressure difference in the height direction due to the hydrostatic pressure, it is possible to make the size large. In this way, it is possible to obtain an optical element that can be used for a long time, is easy to manufacture, and is inexpensive.

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

第1図は、本発明による光学素子の一実施例を示す縦断
面図、 第2図は、従来の光学素子を示す縦断面図である。 10……光学素子、11……セル 14……電極、16……空隙 17……支持体、18……粒子 19……媒質、20……分散体 21……絶縁性物質
FIG. 1 is a vertical sectional view showing an embodiment of an optical element according to the present invention, and FIG. 2 is a vertical sectional view showing a conventional optical element. 10 ... Optical element, 11 ... Cell, 14 ... Electrode, 16 ... Void, 17 ... Support, 18 ... Particle, 19 ... Medium, 20 ... Dispersion, 21 ... Insulating material

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−303325(JP,A) 特開 昭54−56396(JP,A) 特開 昭56−91223(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page (56) References JP-A-63-303325 (JP, A) JP-A-54-56396 (JP, A) JP-A-56-91223 (JP, A)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】電気的に絶縁性の媒質中に異方性粒子を分
散させた分散体を、対向する2面にそれぞれ電極が配置
された薄いセル内に封入し、その電極を通して電界を印
加して前記粒子の配向を変えることにより光の透過率あ
るいは反射率を制御するようにした光学素子において; 前記分散体を、両端が外部に開口する連続した空隙を有
する電気的に絶縁性の透明な支持体の前記空隙内に保持
させ、 その支持体を前記電極間に配置したことを特徴とする、 光学素子。
1. A dispersion in which anisotropic particles are dispersed in an electrically insulating medium is enclosed in a thin cell having electrodes arranged on two opposing surfaces, and an electric field is applied through the electrodes. An optical element in which the transmittance or reflectance of light is controlled by changing the orientation of the particles; and the dispersion is an electrically insulating transparent material having continuous voids open at both ends. An optical element, characterized in that the support is held in the voids and the support is placed between the electrodes.
【請求項2】前記支持体が、平均直径が前記粒子の5〜
500倍の空隙を有する多孔質物質あるいは繊維状物質で
ある、 請求項1記載の光学素子。
2. The support has an average diameter of 5 to 5 of the particles.
The optical element according to claim 1, which is a porous material or a fibrous material having 500 times as many voids.
【請求項3】前記電極と支持体との間に電気的に絶縁性
の透明物質が配置されている、 請求項1又は2記載の光学素子。
3. The optical element according to claim 1, wherein an electrically insulating transparent substance is arranged between the electrode and the support.
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