JPH05281582A - 光学素子の駆動方法 - Google Patents

光学素子の駆動方法

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JPH05281582A
JPH05281582A JP4103810A JP10381092A JPH05281582A JP H05281582 A JPH05281582 A JP H05281582A JP 4103810 A JP4103810 A JP 4103810A JP 10381092 A JP10381092 A JP 10381092A JP H05281582 A JPH05281582 A JP H05281582A
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Tatsuo Nagai
達夫 永井
Yuichi Yoshino
勇一 吉野
Junichi Tsugita
純一 次田
Toru Mashita
徹 真下
Hiroshi Inaba
博司 稲葉
Yukitoshi Yanagida
幸俊 柳田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学素子で、液体中に分散させた粒子が電
極表面に凝集するのを防止する。 【構成】 電極を構成する結晶の最ちょう密結晶面を
表面に平行に配向させ、この電極を有する光学素子を、
300Hz以上10kHz以下の周波数の交流電圧を印
加して駆動する。 【効果】 電極表面に粒子が付着して不可逆的に凝集
するのを実用的に防止し、長期間にわたり安定した性能
を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、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あ
り、特に電圧を印加することによって光の透過率や反射
率を制御する素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】異方性粒子を媒質中に分散させ、これに
電圧を印加して粒子の配向を変えることによって光の透
過率や、反射率を制御する光学素子の原理は古くから知
られている(例えば、米国特許第1,955,923号
明細書参照)。典型的な光学素子1を図1に基づいて説
明すると、2枚の対向する透明な壁(支持体2)をシー
ル材3で接合することによって構成されるセル4内に、
異方性粒子5を分散媒6に分散させた懸濁液7が封入さ
れており、セル4壁の内面に設けられた透明電極8を介
して電源9から交流電圧を印加して、異方性粒子5の配
向を変えるものである。この際に、少なくとも一方の電
極とセル壁とは透明であることが必要であり、透明電極
としては通常、酸化物導電体が用いられている。
【0003】このような光学素子においては、電圧が印
加されていないときは粒子がランダムな方向に分布して
おり、電圧が印加されると電界方向に粒子が配向して光
が透過し易くなることを利用している。また、透過率の
みならず反射率や屈折率も変化するので、反射ミラーと
しての応用もある。さらに、上記の光学素子と類似の素
子として電気泳動表示装置がある。電気泳動表示装置
は、図1で代表される素子において、異方性粒子の代わ
りに球形粒子を媒質中に分散させ、さらに交流電圧の代
わりに直流電圧を印加するものであり、直流電圧の印加
によって粒子を片側の電極に引き寄せて、粒子密度の変
化によって色調を変化させるので、表示装置のみなら
ず、ミラーとしても利用することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な光学素子に電圧を長時間印加したり、電圧印加のon
−offを繰り返すと、粒子が電極に付着して斑点模様
の凝集が起こる。この凝集は、非可逆的なものであり、
一度発生すると光制御性能が著しく低下する。凝集は、
粒子が電極と衝突して付着することが原因で発生し始め
るので、粒子と電極との付着力を軽減すれば凝集防止効
果があることは容易に想像できる。そこで、従来、これ
を防止する方法として電極をコーティングすることなど
が試みられてきたが、効果が十分ではなく、凝集を効果
的に防止する光学素子は未だに実用化されていない。特
に、電気泳動表示装置においては、電極のコーティング
(例えば、特開昭55−4067号参照)、電圧の印加
方法の工夫(特公昭57−506号、同57−507号
参照)などの改善が図られてきたが、実用的には十分で
はなく、その他にも効果的な具体的方法はまだ見いださ
れていない実情にある。
【0005】そこで発明者らは、凝集の解決手段を見い
だすべく鋭意、研究を行った結果、電極として用いてい
る酸化物の結晶配向が凝集に著しい影響を及ぼすことを
見いだし、最ちょう密結晶面を電極表面に平行となるよ
うに優先配向させることにより凝集を有効に防止するこ
とを可能とした。さらに、その後の研究によって、単に
最ちょう密結晶面を優先配向させた電極を用いるだけで
なく、素子を高周波で駆動することにより凝集防止効果
を一層顕著なものとすることも見いだした。光学素子を
駆動する際に高周波を用いる方法は、既に特開昭46−
4464号に示されており、400kHz以上の周波数
の電圧を印加した場合に凝集が顕著に低下するとされて
いる。そして、その実施例の記載では、100kHz以
下の周波数では10分以内に凝集が発生している。した
がって、従来は、光学素子を交流電圧で印加する場合に
は上記のように高い周波数が必須のものであり、これ
を、より低い周波数で駆動した場合には、凝集防止効果
が十分に得られないと考えられていた。
【0006】しかし、このような高周波(400kHz
以上)の電圧を印加する場合には、光学素子を駆動する
ために必要な電流量が大きくなり、大容量の電源が必要
となり、また消費電力も少なからず増大するため経済上
実用性に欠けるという問題があった。ところが、出願人
は、先に述べた光学素子(優先配向の電極)と印加電圧
の周波数との組合せが凝集防止に非常に相乗的な効果を
有しており、より低い周波数でこの光学素子を駆動した
場合でも凝集が有効に防止されることを初めて見いだし
た。その結果本発明を完成し、凝集防止効果の高い光学
素子を経済的にも実用的なレベルで使用することを可能
としたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち、本願発明の光
学素子の駆動方法は、電極の少なくとも表面側結晶の最
ちょう密結晶面が電極表面に平行に優先配向しており、
この電極を有するセルに、異方性粒子が溶媒に分散した
懸濁液を封入した光学素子を、300Hz以上10kH
z以下の周波数の交流電圧を印加して駆動することを特
徴とする。
【0008】なお、本願発明における粒子としては、偏
光性粒子や電気泳動粒子などを挙げることができ、要
は、電圧の印加によって配向状態を変えるものである。
また、これら粒子の形状や大きさも特に限定されるもの
ではなく、形状として、棒状、針状、小板片状、球状な
どを例示することができる。上記粒子を分散させる液体
には、粒子を安定して分散できる有機液体などが選択さ
れ、必要に応じて、粒子の分散性を向上させる目的など
で、界面活性剤などが添加される。セル壁に形成される
電極としては、インジウム・錫酸化物(ITO)、酸化
錫、酸化インジウムなどの酸化物の他に、Au 、Pd な
どを用いることも可能である。これらの電極は、通常は
蒸着やスパッタなどにより形成されるが、形成方法がこ
れらの方法に限定されるものではない。そして電極を構
成する結晶は、その種別に従って、少なくとも表面側で
最ちょう密結晶面が電極表面に平行になるように配向し
ている。したがって、電極を構成する結晶の全部が優先
配向している必要はない。
【0009】
【作用】本願発明の作用を、透明電導ガラスとして最も
一般的なITOを例として説明する。一般にITO膜を
ガラス上に形成するには、蒸着やスパッタなどの薄膜法
の他に、ゾルゲル法などが用いられる。いずれの方法に
おいても、ITOは多結晶体となり、ランダムな結晶配
向を有するのが普通である。通常のITO膜に見られる
典型的なX線回折ピークは図2に示す通りである。とこ
ろが、ITOの形成温度、雰囲気圧力、雰囲気ガスなど
の条件が変化すると必ずしもランダム配向のITOでは
なく、特定の結晶面が表面に優先的に配向した、いわゆ
る配向結晶が得られる。そして、配向面の種類や配向度
は条件によって様々に変化する。
【0010】配向度の尺度としてここでは、(400)
結晶面と(222)結晶面のX線回折強度比を用いて次
のように簡単に表示することができる。 配向度=(P400/P222)−(P400/P222R ただし、(P400/P222)は優先配向した酸化物膜の
(400)結晶面と(222)結晶面のX線回折強度比
である。また、(P400/P222Rはランダム結晶にお
ける酸化物膜の(400)結晶面と(222)結晶面の
X線回折強度比であり、例えばASTMファイル6−4
16で与えられる。発明者らはこの中で、図3に示すX
線回折ピークを有する、(400)面を優先配向させた
ITOが粒子の凝集に対して効果的であることを見いだ
した。また、上記ITO膜電極では、最ちょう密結晶面
は(400)結晶面となるが、他の物質からなる電極で
は、その物質の結晶構造に従って決定される最ちょう密
結晶面を優先配向させることにより同様の効果が得られ
ることも確認している。そしてそのメカニズムは以下の
通りと考えている。
【0011】最ちょう密面は表面エネルギが最大である
ために、これを低下させようとして分散体中の界面活性
剤や高分子などの成分が強固に吸着して電極表面を覆う
ようになる。このため粒子は直接電極と衝突しにくくな
り、立体障害効果が強まる。また、優先配向が起きると
きには、電極膜表面に微小な突起が多数形成されるよう
になることがトンネル顕微鏡観察で判明している。粒子
が電極に衝突して付着しようとしても突起のために接触
面積が非常に小さくなり、逆方向の電圧がかかった場合
に容易に電極から離脱するので、結局凝集が起きない。
これらの2つの現象が凝集防止に有効に作用しているも
のと推定される。そして、上記式で表される配向度は、
1未満であると凝集防止効果はほとんど期待できない。
この結晶からなる電極を用いた光学素子を300Hz以
上10kHz以下の交流電圧で駆動することにより凝集
防止効果が一層向上することになる。凝集発生の難易度
を表現するには、一定時間間隔で電圧をon−offし
て、凝集までの繰り返し数で比較するのが一般的であ
る。電極がランダム配向したITOである場合には、周
波数を10kHzまで高くしても、繰り返し数はせいぜ
い200回以下である。これに対して、優先配向したI
TOを電極に用いると、例えば1kHzでは10万回を
超える寿命が得られる。
【0012】本発明において、周波数範囲を300Hz
から10kHzに制限しているのは以下の理由による。
すなわち、周波数が300Hz未満では電極の結晶配向
との相乗効果があまり期待できないために、実用に耐え
得る性質を示さない。発明者らは種々の条件について検
討した結果、周波数が300Hz以上で凝集防止効果が
あることを確認した。一方、周波数が高くなると、前述
したように大容量の電源等が必要になる。このような経
済的なデメリットを許容できる範囲に制限するために1
0kHzという上限を設けた。
【0013】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。 (実施例1)粒子に相当する硫酸シンコニジンのヨウ化
物結晶0.3gと、分散剤としてのアクリレートポリマ
ー20gとをフッ素樹脂に分散させた懸濁液100gを
作製し、100mm×100mmのガラスセル内に封入
した。対向するガラスの内面には、200nm厚のIT
O膜をスパッタで形成し、さらにこのITO膜にリード
線を取り付け、通電できるようにしてある。このときの
セルギャップは0.1mmである。なお、上記ITO膜
をスパッタで形成する際には、基板温度を室温から40
0℃まで変化させ、かつ各基板温度において抵抗値を最
小にする酸素分圧として、結晶配向度の異なる2種類の
ITO膜を作製した。上記光学素子に対する通電では、
交流100Vで、周波数を50Hzから10kHzの間
で種々に変化させ、5秒間隔でon−offを繰り返し
た。
【0014】凝集の程度は、合理的に定義することは難
しいので、この試験においては、予め作製しておいた限
度見本を基準にし、見本と同程度の凝集状態になった時
間を凝集時間とすることにより凝集の度合を判定した。
また、最ちょう密結晶面の配向度は、前記で定義した配
向度で表現した。詳細には、(400)結晶面における
回折強度P400と(222)結晶面における回折強度P
222を測定して、その比(P400/P222)を得る。さら
に、ASTMファイル6−416で与えられるITOの
ランダム結晶における(400)結晶面と(222)結
晶面の回折強度を参照して、その比(P400/P222R
を得て、それぞれの比の差を以下に示すように配向度と
する。 配向度=(P400/P222)−(P400/P222R 配向度が−0.2(比較材1)のITOと3.6のIT
O(発明材)の2種類の電極について、凝集までの繰り
返し数を比較した。凝集試験の結果は図4に示すよう
に、配向度−0.2の素子(比較材)は、高周波でも5
0回の寿命しかないが、配向度3.6の素子(発明材)
では1kHZで50万回にも達しており、凝集防止効果
に優れていた。
【0015】(実施例2)次に、透明電極としてインジ
ウム酸化物を使用して、その他は実施例1と同様にして
試験を行った。その結果は同じく図4にまとめた。 配
向度0.4の素子(比較材2)は高周波でも100回以
下の寿命しかないが、配向度3.5の素子(発明材)で
は1kHzで10万回を優に上回っていた。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本願発明の光学素
子の駆動方法によれば、電極を構成する結晶の最ちょう
密結晶面の配向を制御し、かつ所定範囲の周波数の交流
電圧を印加して駆動するので、電極表面に粒子が付着し
て非可逆的に凝集するのを防止でき、長時間にわたり性
能が劣化しない光学素子を得ることができる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、異方性粒子分散型光学素子の代表的構
造を示す断面図である。
【図2】図2は、インジウム・錫酸化物の、配向度1未
満の代表的なX線回折パターンである。
【図3】図3は、インジウム・錫酸化物の、配向度1以
上の代表的なX線回折パターンである。
【図4】図4は、凝集発生までの繰り返し数に及ぼす周
波数と電極の結晶配向度の影響を示すグラフである。
【符号の説明】
1 光学素子 2 支持体 3
シール材 4 セル 5 異方性粒子 6
分散媒 7 懸濁液 8 透明電極 9
電源
フロントページの続き (72)発明者 次田 純一 千葉県四街道市鷹の台1丁目3番 株式会 社日本製鋼所内 (72)発明者 真下 徹 千葉県四街道市鷹の台1丁目3番 株式会 社日本製鋼所内 (72)発明者 稲葉 博司 三重県松阪市大口町1510番地 セントラル 硝子株式会社内 (72)発明者 柳田 幸俊 三重県松阪市大口町1510番地 セントラル 硝子株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極の少なくとも表面側結晶の最ちょう
    密結晶面が電極表面に平行に優先配向しており、この電
    極を有するセルに、異方性粒子が溶媒に分散した懸濁液
    を封入した光学素子を、300Hz以上10kHz以下
    の周波数の交流電圧を印加して駆動することを特徴とす
    る光学素子の駆動方法
  2. 【請求項2】 電極がインジウム酸化物膜またはインジ
    ウム・錫酸化物膜で形成されており、これら酸化物膜
    は、次式で与えられる配向度が1以上であることを特徴
    とする請求項1記載の光学素子の駆動方法 配向度=(P400/P222)−(P400/P222R ただし、(P400/P222)は、優先配向した酸化物膜の
    (400)結晶面と、(222)結晶面とのX線回折強
    度比であり、(P400/P222Rはランダム結晶におけ
    る酸化物膜の(400)結晶面と(222)結晶面のX
    線回折強度比である
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002107773A (ja) * 2000-09-28 2002-04-10 Hachiro Nakanishi 表示素子
JP2008158042A (ja) * 2006-12-21 2008-07-10 Hitachi Chem Co Ltd 調光フィルム
JP2019512744A (ja) * 2016-03-22 2019-05-16 マーケティング ディスプレイズ インコーポレイテッドMarketing Displays,Inc. グラフィックミラー

Cited By (3)

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JP2002107773A (ja) * 2000-09-28 2002-04-10 Hachiro Nakanishi 表示素子
JP2008158042A (ja) * 2006-12-21 2008-07-10 Hitachi Chem Co Ltd 調光フィルム
JP2019512744A (ja) * 2016-03-22 2019-05-16 マーケティング ディスプレイズ インコーポレイテッドMarketing Displays,Inc. グラフィックミラー

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