JPH0876035A

JPH0876035A - 光シャッター素子

Info

Publication number: JPH0876035A
Application number: JP20983594A
Authority: JP
Inventors: Shinji Konno; 信次今野; Hisashi Fukuyama; 尚志福山; Masahiro Yamamoto; 正弘山本
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1994-09-02
Filing date: 1994-09-02
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】静電アクチュエータを利用した超薄型で軽量
の光シャッター素子の提供。【構成】透明な絶縁性支持体（２）上に所定の方向に
所定の間隔を設けて配置された互いに絶縁された透明な
複数の駆動電極（３）を有する第１の部材（１）と、縁
性薄葉体に正負の電荷が付与される第２の部材（５）と
が接するように配置されており、駆動電極への印加電圧
の切り替えにより生じる第１の部材と第２の部材との間
の静電気のクーロン力によって第１の部材と第２の部材
の相対位置を所定方向に移動させることにより、第１の
部材と第２の部材の片側に設けた発光機能を有する第３
の部材（８）からの光量を遮断又は変更することを特徴
とする光シャッター素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光シャッター素子に関
するものであり、詳しくは、静電アクチュエータを利用
した超薄型で軽量の光シャッター素子に関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術】光シャッター機構としては、例えば、フォ
トインタラプタ、モータのエンコーダのようにスリット
板を回転させることにより、連続光であるレーザー光を
断続光に変調して回転角を検出するものがある。また、
発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード、プロ
ジェクター用液晶ディスプレイ等の光源を目的に応じて
遮断するというニーズがあるものの、シャッター機構が
大型化してしまうため、あまり実用化されていなかっ
た。さらに、カメラのシャッター機構は、リンク、カム
等を用いた機構を採用しているため、小型化には限界が
あり、新たなシャッター素子が望まれていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、超薄型の静
電アクチュエータを応用することにより、従来困難であ
った超小型な光シャッター素子の提供を目的としたもの
である。すなわち、静電アクチュエータを数ｃｍ以下の
サイズで作製し、超薄型の光シャッター素子を提供する
ことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、透明な絶縁性支持体上に所定の方向に所定の間隔を
設けて配置された互いに絶縁された透明な複数の駆動電
極を有する第１の部材と、絶縁性薄葉体に正負の電荷が
付与される第２の部材とが接するように配置されてお
り、駆動電極への印加電圧の切り替えにより生じる第１
の部材と第２の部材との間の静電気のクーロン力によっ
て第１の部材と第２の部材の相対位置を変化させること
により、第１及び第２の部材の片側の面に設けた発光機
能を有する第３の部材からの光量を遮断又は変更する機
能を有することを特徴とする光シャッター素子、に存す
る。

【０００５】

【作用】本発明において、第１の部材、第２の部材及び
駆動電極への印加電圧の切り替え手段を有する駆動回路
によって静電アクチュエータを形成し、駆動回路への印
加電圧の切り替えによって生じる第１の部材と第２の部
材の間の静電気のクーロン力によって、第１の部材と第
２の部材を所定方向に相対的に移動させることにより、
第３の部材からの光量の遮断、変更又は受光素子への光
量の遮断又は変更を行なうことができるので、光シャッ
ター素子として機能することができる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１は、本発明の第１実施例を示す、光の遮
断を目的にした光シャッター素子の概略構成図である。
図２は、静電アクチュエータの説明図である。本発明の
光シャッター素子は、透明な絶縁性支持体上に互いに絶
縁された透明な複数の駆動電極を有する第１の部材と、
絶縁性薄葉体に正負の電荷が付与される第２の部材、及
び発光機能を有する第３の部材から主として成り、第１
の部材〜第３の部材は、通常、夫々接して配置される。

【０００７】図１及び図２に示すように、通常、第１の
部材（１）は、絶縁性支持体（２）上に透明な駆動電極
（３）が埋め込まれている。透明な第１の部材を有する
透明静電アクチュエータは、それ自体公知であり、例え
ば、特開平４−３４０３７２号公報記載の静電アクチュ
エータを利用することができる。本発明において、絶縁
性支持体（２）としては、例えば、透明ガラス板やポリ
カーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチ
レンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリア
リレート等の透明プラスチックフィルムを使用すること
ができる。透明プラスチックフィルムの中では、ポリカ
ーボネートフィルム、ポリエーテルサルフォンフィル
ム、ポリアリレートフィルムが複屈折率が小さいため好
ましい。さらに、光シャッター素子として、駆動電圧が
１００Ｖ以下の低電圧が要求される場合は、電極のライ
ン／スペース＝５０／５０μｍ以下とすることがあるの
で、絶縁性支持体としては、加工性の点からプラスチッ
クフィルムよりガラス基板の方がより好ましい。

【０００８】第２の部材（５）へ正負の電荷を付与する
方法としては、例えば、絶縁性薄葉体（６）の表面に帯
電防止効果の弱い帯電防止剤を塗布して表面固有抵抗率
が１０¹¹〜１０¹⁵Ω／□の範囲の抵抗体層（７）を設け
る方法、又は第２の部材として第１の部材と同様の部材
を用いて、両面電極とする方法も採用することができ
る。但し、この両面電極方法は、光シャッター素子が超
小型になった場合、配線の引き回しが問題となる場合が
ある。

【０００９】例えば、絶縁性支持体（２）上に形成され
たの各帯状電極（３）は、フォトレジスト材料を利用し
たリソグラフィー技術により、絶縁性支持体（２）の表
面に形成された導電性材料（例えば、酸化インジウム−
酸化錫等）の薄膜をパターン化する方法により形成され
る。通常、帯状電極の各表面には透明絶縁性フィルムや
透明絶縁ペースト及び透明絶縁セラミックスの塗布膜又
は蒸着膜よりなる保護層（４）が設けられる。また、通
常、絶縁性支持体（２）の帯状電極は３相構造なので、
集合線（９）の取り出しには、裏面へのスルホール技術
が必要である。しかしながら、セラミックス等の絶縁耐
圧が高い絶縁材料を使用した場合は、絶縁材料を介し
て、集合線の２層形成も可能となるので、スルホール技
術を用いることなく第１の部材を形成することが可能で
ある。

【００１０】発光機能を有する第３の部材（８）として
は、特に限定されず、小型蛍光灯、レーザ、レーザダイ
オード等の光源、自然光、プロジェクターやカメラのビ
ューファインダー及び小型カラーモニター用液晶ディス
プレイ等の面光源等適宜選択することができる。本発明
の光シャッター素子に用いる静電アクチュエータは、図
２に示すように、絶縁性支持体上に互いに絶縁され所定
間隔で並べられた駆動電極を有する第１の部材（固定
子）と絶縁性フィルムのような絶縁性薄葉体に正負の電
荷が付与されるように抵抗体層を設けた第２の部材（移
動子）からなり、固定子と移動子は接するように配置さ
れて構成される。そして、静電気の作用により、移動子
を瞬間的に浮上させて摩擦を低減しながら移動させる。
（特開平２−２８５９７８号公報等参照）。

【００１１】すなわち、スイッチング素子（１１）と高
圧電源（１２）及びスイッチング回路（１３）から構成
される駆動回路（１０）から、３相の固定子電極（３）
に＋の駆動電圧、−の駆動電圧、電荷を印加していない
状態（アース状態：Ｇ）を順次切り替えて印加すること
により、移動子の高抵抗体層に静電誘導された電荷と第
１の部材の電極との間に作用するクーロン力により第２
の部材（移動子）が移動するものである。

【００１２】本発明の特徴である第３の部材からの光量
を遮断又は変更する方法としては、第２の部材として、
例えば特開平４−３５１４７８号公報記載中のバインダ
ー樹脂にカーボンブラックを含有した樹脂液をフィルム
等に塗布して表面固有抵抗率を１０¹¹〜１０¹⁵Ω／□に
したものを用いることができる。カーボンブラックを塗
布した第２の部材（５）が第３の部材（８）の上を所定
方向に動くことにより、任意の場所での遮光が可能であ
る。遮光度合は、カーボンブラックの量によって決めら
れるが、抵抗値を１０¹¹〜１０¹⁵に設定しても、遮光率
９０％以上とすることが可能である。この方法は発光ダ
イオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード等の点光源の遮
光、プロジェクター用液晶ディスプレイ等の面光源の遮
光に有効である。また、ディスプレイの１６：９及び
４：３のアスペクト切り替えもこの遮光を応用すれば簡
単にできる。

【００１３】本実施例では、第１〜第３の部材及び駆動
回路をそれぞれ別々に記載しているが、電極ピッチを１
００μｍ（ライン／スペース＝５０／５０μｍ）以下に
形成し、現在の半導体技術を利用すれば、一つの基板上
に駆動回路（１０）、第１の部材（１）及び第３の部材
（８）を集積化することができ、超小型の光シャッター
素子が可能となる。

【００１４】図３は、本発明の第２の実施例に用いる第
２の部材の構成図である。第２の部材の絶縁性薄葉体
（６）上に、例えば特開平４−２００２８４号公報に記
載されているような抵抗体層（７）を塗布した後、着色
層（１４）及び（１５）を塗布する。第３の部材（８）
として白色の点光源を用いれば、第２の部材（移動子）
の移動に従って、点光源の色表示の調整が可能である。
一つの光源を用いた場合でも、移動子の移動及び着色層
の構成によっては、同じ位置で数種類の色表示が可能と
なる。また、前記説明では、第１の部材と第２の部材は
それぞれ１層のものを組み合わせているが、例えば、第
１の部材と第２の部材を積層して数層組み合わせた場合
はより繊細な光量調整又は色調整が可能となる。

【００１５】さらに、絶縁性薄葉体を構成する透明プラ
スチックフィルム中に紫外線吸収剤または反射剤、熱線
吸収剤または反射剤などを含有させたり、透明プラスチ
ックフィルム上に塗布することにより、第３の部材（光
源）からの紫外線、熱線等の特定の波長領域の光を目的
に応じて遮断することができる。図４は、本発明の第３
の実施例に用いる第１の部材の平面図である。絶縁性支
持体（２）上に同心円で複数の放射状の帯状電極（３）
を配置し、保護層（４）が設けられ、円盤上の第２の部
材（移動子）が回転するように構成される。移動子フィ
ルムに明暗の縞を形成すれば、モータのエンコーダ、光
の変調素子としても利用できる。光の変調素子として利
用する場合、回転数の向上が必要であり、その手段とし
て、例えば第２の部材の放射電極の直径を１０ｍｍ以
下、帯状電極の線数を３本又は６本とすることにより、
５０００ｒｐｍ以上可能となる。

【００１６】図５は、本発明の第４の実施例である光シ
ャッター素子の概略構成図である。前述した実施例１〜
３の構成にさらに第４の部材として、第３の部材とは異
なった位置に受光素子（１６）を設けた点が異なってい
る。受光素子（１６）としては、フォトダードード、電
子写真及び写真フィルム等の感光材料を用いることがで
きる。着色又は遮光機能を付加された第２の部材と第１
の部材が相対的に移動することにより、受光素子（１
６）への光量を調整することが可能であるので、カメラ
のシャッター機構、顕微鏡下のトリミング撮影に利用す
ることができる。

【００１７】図６は、本発明の第５の実施例である光シ
ャッター素子を応用したスイッチの概念図である。例え
ば、透明絶縁性支持体にストライプ状の透明電極を形成
したタッチパネル用電極（２０）及び（２１）の隙間に
タッチパネルのスイッチ機能に併せて一部切り欠き（２
２）が設けられた絶縁性薄葉体が可動できるように構成
されている。この構成にすることにより、間違った箇所
を押しても絶縁性薄葉体で保護されるので、人に優しい
スイッチが可能となる。これは、ペン入力のデジタイザ
ーにも応用できる。

【００１８】図７は、本発明の第６の実施例に用いる反
射角調整機構の概念図である。反射機能が付加された第
２の部材（移動子）（５）を立体的に配置することによ
り、光源（８）からの反射角を調整する機構として小型
化が可能である。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果を奏す
ることができるので、従来困難であった光シャッターに
応用できると共に、新しいニーズの喚起も期待できる。（１）透明な第１の部材と第２の部材との間に作用する
静電気のクーロン力を利用して第１の部材と第２の部材
の相対位置を変化させる静電アクチュエータを用いて、
発光ダイオード（ＬＥＤ）等からの光量を遮断できる超
薄型の光シャッター素子が可能となる。特に、カーボン
ブラックを塗布した第２の部材を用いれば、完全遮光も
可能である。さらに、着色した第２の部材を用いること
により、一つの光源で、様々な色のバリエーションが簡
単に構成することができる。これは、第４の部材として
受光素子を備えた場合も同様である。

【００２０】（２）半導体技術を利用することにより、
第１の部材、第３の部材及び駆動回路を一つの基板上に
集積化することが可能であり、組立コストの低減が図
れ、且つ超小型な光シャッター素子を部品の状態で提供
することが可能となる。（３）超小型な放射状電極を形成することにより、高速
で回転することが可能であり、レーザ光を断続的にカッ
トする光変調素子として利用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す光シャッター素子
の概略構成図である。

【図２】実施例に用いる静電アクチュエータの説明図で
ある。

【図３】本発明の第２の実施例に用いる第２の部材（移
動子）の構成図である。

【図４】本発明の第３の実施例に用いる第１の部材（固
定子）及び第２の部材（移動子）の構成図である。

【図５】本発明の第４の実施例を示す光シャッター素子
の概略構成図である。

【図６】本発明の第５の実施例を示す光シャッター素子
の概念図である。

【図７】本発明の第６の実施例に用いる反射角調整機構
の概念図である。

【符号の簡単な説明】

（１）：第１の部材（５）：第２の部材（８）：第３の部材（１６）：第４の部材（１０）：駆動回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な絶縁性支持体上に所定の方向に所
定の間隔を設けて配置された互いに絶縁された透明な複
数の駆動電極を有する第１の部材と、絶縁性薄葉体に正
負の電荷が付与される第２の部材とが接するように配置
されており、駆動電極への印加電圧の切り替えにより生
じる第１の部材と第２の部材との間の静電気のクーロン
力によって第１の部材と第２の部材の相対位置を変化さ
せることにより、第１及び第２の部材の片側の面に設け
た発光機能を有する第３の部材からの光量を遮断又は変
更する機能を有することを特徴とする光シャッター素
子。
【請求項２】第４の部材として、第１及び第２の部材
に対して第３の部材と反対側の面に受光素子を設けてい
る光シャッター素子。