JPS61149924A - 光学素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、表示素子、光変調素子等に利用され得る光学
素子に関し、とりわけゲルの膨潤・収縮性を利用した新
規な光学素子に関する。

〔従来の技術〕

自然の色調が得られ、且つ、人間の眼を疲労させない表
示素子として非発光性のものが注目されている。このよ
うな表示素子としては、例えばエレクトロクロミンク表
示素子（ＥＣＤ）や液晶表示素子（Ｌ　ＣＤ）等がある
。　しかしながら、これらの画質、性能は必ずしも良好
なものとは言い難い。例えば、ＥＣＤは表示のコントラ
ストが低いため、薄暗い所では見えにくく、少し離れる
と微細像を識別することも困難である。

他方、ＬＣＤは以上に述べた欠陥の他に、視野角が制限
されるという欠点がある。

これらを光シヤツター等の光変調素子に利用する場合に
も上記と同様の問題が生ずる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで本発明は、従来技術の解決し得なかった課題を解
決するものである。即ち本発明の目的は明瞭かつ良質な
光学素子を提供することにある。本発明の別の目的は自
然の色調が得られ、人の眼を疲れさせない表示素子を提
供することにある。本発明の更に別の目的は、製造容易
な光学素子を提供することにある。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 上記の目的は以下の本発明によって達成される。

すなわち本発明は、比較的高温で液体を吸い、比較的低
温で液体をはきだす液体吸脱性着色ポリマーと液体とを
含む液層を有することを特徴とする光学素子である。

〔作用〕

本発明でいう光学素子とは１表示素子や光変調素子を広
く包含するものである。

以下、図示例に従って本発明を具体的に説明する。

第１図及び第２図は本発明の光学素子の例示的概略構成
図で、第１図は透過型光学素子、第２図は反射型光学素
子をそれぞれ表わしている。

図において１は基板、２はゲル含有液層、３は透明保護
板で、これらの積層により図示例の光学素子が構成され
る。

基材ｌとしては１例えばガラス、プラスチック等の透明
基板、或いはシリコン・ウェハ、セラミックス、アルミ
等の金属、不透明プラスチック等の不透明基板が用いら
れる。透明保護板３には透明基板と同じ材料が用いられ
る。

ゲル含有１１１層２は、液体と色素を含む液体吸脱性ポ
リマーかならる。しかも該色素が液体吸脱性ポリマー内
にのみ存在し、その外部の液体中には流出しないか又は
しにくいものである。

本発明におけるゲルとは、液体吸脱性ポリマー（網目重
合体ともいう）が液体をその内部に含んでいる状態のも
のをいい、本発明に係る１こ 液体吸脱性ポリマーは、外側の液体中外流出しない色素
を含み、かつ比較的高温で液体を吸って膨潤し、比較的
低温で液体をはき出して収縮する性質を有するものであ
る。

このように色素を含んだゲルを以下着色ゲルという。上
記の液体吸脱性ポリマーとしては、例えばアクリルアミ
ド誘導体を主成分とし、架橋性モノマーを添加して重合
させて得られる３次元架橋ポリマーであって、上記の特
性を有するもの（例えば、商品名エンザフィックスＰ−
３Ｈ；和光純薬）、アクリルアミド誘導体を主成分とし
、イオン解離性上ツマ−及び架橋性モノマーを添加１重
合して得られる３次元架橋ポリマー（例えば、アクリル
アミド−アクリル酸−ジビニルベンゼン三元共重合体）
等が挙げられる。

本発明に係る色素は、上述の如く、網目重合体の内部又
は表面にのみ限定存在することが要求される。

このように限定存在させる方法としては、色素と網目重
合体を化学的に結合させる。いわゆる化学結合法、巨大
色素分子の存在下で３次元架橋反応を起こさせることに
り、網目の中に巨大分子を閉じこめる方法等がある。

このような色素としては、例えばダイアミライエローＧ
、スミフィックスレッドＢ、ダイアミラブリリアントグ
リーン６Ｂ、セリマゾールブリリアントブルーＧ等の反
応染料、あるいはポリＲ−４７８、ポリＳ−１１９、ポ
リＴ−１２８（いずれもグイナポール社製）、セイカゲ
ンＷ−ブルーＢＫ１６００、セイカゲンＷブルー１３０
０　（いずれも大日精化製）等の高分子染料、ベンジジ
ンイエローＧＲ、クロモフタルオレンジ４Ｒ，トルイジ
ンマルーンＭＴ−２、パルカンファーストオレンジＧＧ
、パーマネントレッドＦ５Ｒ、リトールルビンＧＫ、　
　ブリリアントカーミン３Ｂ、サンヨーレッドＢ−Ｇ５
１１、モナストラルマルーン、パーマネントレッドＥ５
Ｂ、パーマネントピンクＥ、フタロシアニンブルー、フ
タロシアニングリーン、ナフトールグリーンＢＮ、ダイ
アモンドブラック等の顔料が挙げられる。

本発明に用いられる液体としては、網目重合体の中を出
入りできるもので、典型的には水で。

その他メタノール、ｔ−ブチルアルコール、クロロホル
ム、Ｎ−メチルピロリドン、ピラジン、ベンゼン、Ｎ、
Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の
有機溶剤、これらの混合液等が挙げられる。

ゲル含有液層２中の着色ゲルは、画素又は開口（以下、
単に画素という）の配列に対応して配置されるのが好ま
しい。尚、−個の着色ゲルが占める体積は画素空間（画
素面積×ゲル含有液層の厚さ）に比し、充分小さくなく
てはならない。好適には１／３以下である。

画素空間内には一個の着色ゲルの占有に限らず、複数の
微少な着色ゲルが集まっていても良いが、その場合にも
その集合体の体積は画素空間に対して充分小さくなけれ
ばならない。

かかる着色ゲルは後述する一対の基板のうちのいずれか
一方の側に化学的又は物理的方法により固定化される。

ゲル含有液層２の厚さは、ｌＪＬｍ〜１０００ルｍが適
当であり、１用ｍ〜ｌｏｏｇｍが好適である。

次に本発明に係る作像ないしは光変調原理を第１図（透
過型光学素子の場合）に従って説明する。

まず赤外線ビームを照射しないとき、ゲルは加温されな
いから、収縮したままである（４−２）。そのためゲル
４−２及びその近傍を通る光線６−２は吸収されてしま
うか又は部分的に吸収されて弱められる。

一方、図面右方から情報信号等に従って、赤外線ビーム
５をゲル含有液層２の所定部位に照射すると、被照射部
位（４−１）は熱せられ。

それに伴い、着色ゲルは溶媒のみを吸って膨潤する（４
−１）。その結果、着色ゲルの膨潤性だけ色素は薄めら
れるから、そこを通る光線Ｉテ ロ−１はさもと吸収されずゲル含有液層２を通り抜ける
ことが可能となる。

膨潤着色ゲル４−１は温度が下がると収縮して元に戻り
、再び光線を遮断する。

このようにゲルの体積を任意に熱的に制御することによ
り明暗、色相等を変化することができ、また、中間色を
得ることもできる。

本発明はかかる原理を光学素子に利用したものである。

以上、透過型光学素子について説明したが、第２図の反
射型についても同様である。

本発明を更に具体的に説明するために、以下に実施例を
挙げる。

実施例１ 〔光学素子の製造〕 本発明の光学素子を以下のようにして製造した。

ボールミ感ルを用いて、モナストラルレッド（Ｃ，１，
Ｐｉｇｍｅｎｔ　　Ｖｉｏ文ｅｔ　　１９　；　Ｃ，Ｉ
　、４６５００）５０ｍｇを水１４ｍ文に分散させた着
色液に、水浴上でアクリルアミド０．７５　ｇ、アクリ
ル酸０．１５ｇ、Ｎ、Ｎ−メチレンビスアクリルアミド
０．０２　ｇ、テトラエチレンアジミン２０ｇｕ、過硫
酸アンモニウム１０ｍｇを溶解する。窒素パージし、２
０℃で重合させて、生成した着色ゲルに水３０ｍｆＬを
加え１エマレータにより粉砕する。

この着色ゲルを７０％アセトン水溶液及び５０％アセト
ン水溶液で交互に洗浄する。

最後に６０％アセトン水溶液に着色ゲルを分散させ、マ
イラーフィルムにて２０ｇｍの間隙を保って２枚のガラ
ス板（５０Ｘ５０ｍｍ）（７）間に封入する。

〔表示及び光変調〕

この光学素子に、半導体レーザービーム（出力３０ｍＷ
、波長８３０ｎｍ）を裏面からほぼ垂直方向に、情報信
号に従って照射した（第１図）、また、同時に可視照射
光をも照射した。

レーザーど−ムの照射を受けなかった着色ゲル群４−２
に入射した照明光は、着色ゲルによって吸収され、透明
保護板３側から見ると、その部分は着色ゲルの色又は不
透光性を示した。

一方、レーザー照射により加温された部分４−１は透光
性を示した。尚、加温部分は温度が下がると、元の着色
ゲルの色又は不透光性を示した。

このようにして表示作用及び光変調作用が確認された。

また、何度も繰返し行なった結果、その再現性が確認さ
れた。

実施例２ 〔光学素子の製造〕 本発明の光学素子を以下のようにして製造した。

ポールミ〜ルを用いて、モナストラルレッド（Ｃ，１，
Ｐｉｇｍｅｎｔ　　　Ｖｉｏｌｅｔ　　　Ｌ９；Ｃ，１
，４６５００）５０ｍｇを水１４ｍ文に分散させた着色
液に、水浴上でアクリルアミド０．７５　ｇ、メタクリ
ル酸０．１７ｇ、Ｎ、Ｎ−メチレンビスアクリルアミド
０．０２ｇ、テトラエチレンアジミン２０＃Ｌｌ、過硫
酸アンモニウムｌ　Ｏｍｇを溶解する。窒素パージし、
２００Ｃで重合させる。生成した着色ゲルに水３０ｍ文
を加え、エマレータにより粉砕する。

この着色ゲルを７０％アセトン水溶液及び４５％アセト
ン水溶液で交互に洗浄する。

最後に６０％アセトン水溶液に着色ゲルを分散させ、ヤ
イラーフイルムにて２０ｇｍの間隙を保たせた２枚のガ
ラス板（５０Ｘ５０ｍｍ）の間に封入する。

〔表示及び光変調〕

実施例１と同様の操作を行うと、同様の結果が得られた
。

実施例３ 〔光学素子の製造〕 本発明の光学素子を以下のようにして製造した。

ポールミヘルを用いて、ダイアモンドブラック　　（Ｃ
，１，Ｐｉｇｍｅｎｔ　　　　Ｂ　　ｆＬ　ａｃｋ　　
　　　１；　Ｃ、Ｉ　、５０４４０）６０ｍｇを水１４
ｍＭに分散させた着色液に、水浴上でアクリルアミド０
．７５　ｇ、アクリル酸０．１５ｇ、Ｎ、Ｎ−メチレン
ビスアクリルアミド０．０２　ｇ、テトラエチレンジア
ミン２０絡立、過硫酸アンモニウムも １０ｍｇを溶解する。窒素パーへ行い、２０℃で重合さ
せる。生成した着色ゲルに水３０ｍ１を加え、エマレー
タにより粉砕する。

この着色ゲルを９０％メタノール水溶液及び５０％同水
溶液で交互に洗浄する。

最後に７５％メタノール水溶液にゲルを分散させ、マイ
ラーフ１′イルムで２０ｇ、ｍの間隙を保りせた２枚の
ガラス板（５０Ｘ５０ｍｍ）の間に封入する。

〔表示及び光変調〕

実施例１と同様の操作を行うと、同様の結果が得られた
。

〔効果〕

本発明の主要な効果をまとめると以下の通りである。

（１）ゲルをいくらでも微小にできるため、明瞭で高解
像の出力又は像を得ることができる。

（２）ゲルの製造が容易であるので、光学素子の製造が
容易である。

（３）視野角に制限がないため、あらゆる角度から観察
可能である。

（４）種々の着色色素を用いることができるので、色彩
表現性に富む。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の光学素子の例示的概略構成
図であり、第１図は透過型の、第２図は反射型の光学素
子をそれぞれ表わしている。 １　　：　基板 ２　　：　ゲル含有液層 ３　　：　透明保護板 ４−１：　膨潤着色ゲル ４−２：　収縮着色ゲル ５　　：　赤外線 ６−１．６−２：照明光線

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 比較的高温で液体を吸い、比較的低温で液体をはき出す
   液体吸脱性着色ポリマーと液体 とを含む液層を有することを特徴とする光学素子。