JPS61149926A - 光学素子 - Google Patents

光学素子

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JPS61149926A
JPS61149926A JP27236584A JP27236584A JPS61149926A JP S61149926 A JPS61149926 A JP S61149926A JP 27236584 A JP27236584 A JP 27236584A JP 27236584 A JP27236584 A JP 27236584A JP S61149926 A JPS61149926 A JP S61149926A
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JP
Japan
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gel
liquid
optical element
polymer
electric field
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Pending
Application number
JP27236584A
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English (en)
Inventor
Yukio Nishimura
征生 西村
Masahiro Haruta
春田 昌宏
Hirohide Munakata
博英 棟方
Yoko Kuwae
桑江 曜子
Toshihiko Miyazaki
俊彦 宮崎
Satoshi Yuasa
聡 湯浅
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Priority to FR858519048A priority patent/FR2582113B1/fr
Priority to DE19853545950 priority patent/DE3545950A1/de
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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

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1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、人間の限を疲労させない表
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、−えばエレクトロクロミンク表
示素子(E CD)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9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0本発明の別の目的は自
然の色調が得られ1人の眼を疲れさせない表示素子を提
供することにある0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。
〔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、電場の作用下で液体を吸い、無電場
下で液体をはきだす液体吸脱性ポリマーと着色液体を含
む液層と該液層を挾持する少なくとも一対の電極層とを
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、表示素子、光変調素子等を
広く包含するものである。
以下1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
子をそれぞれ表わする。
図において1は基板、2はゲル含有液層、3は透明保護
板、7は画素電極又は信号電極(以下、単に画素電極と
いう)、8は対向電極で、これらのa層によって1図示
例の光学素子が構成される。
基材1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。
ゲル含有液層2は着色液体と液体吸脱性ポリマーからな
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をい
い、本発明に使用される液体吸脱性ポリマーは1着色液
体のうち溶媒のみを吸うことができ、電場をかけると着
色液体のうちの溶媒のみを吸って膨潤し、電場を切ると
(特別の条件下では逆電基をかけると)、液体をはき出
して収縮する性質を有するものである。
このような性質を有する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、架橋性上
ツマ−を添加して得られる荷電性の重合体(例えば、エ
ンザフィックスP−5H、和光純薬)あるいはN−イソ
プロピルアクリルアミド誘導体を主成分とし、架橋性モ
ノマーを添加して得られる重合体(例えば、イソプロピ
ルアクリルアミド−アクリル酸−ジビニルベンゼン共重
合体)などが挙げられる。
ゲル含有液層2に充填される着色液体は、色素と該色素
を溶解ないし分散する溶媒からなる。但し、該色素は物
理的又は化学的要因によってゲル(網目重合体)内部に
入り込めないことが要求される。
かかる色素としては、例えばポリA−133、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1300 (いずれも大日精化製)
等の染料、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−G511、モナストラルマルーン、パ
ーマネントレッ1” E 5 B 、パーマネントレッ
ド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。
本発明において使用され得る溶媒としては、無色又は淡
色で、ゲル(網目重合体)の内部に入り込み得ることが
要求される。典型的には水であり、他にメタノール、L
−ブチルアルコール、クロロホルム、N−メチルピロリ
ドン、ピリジン、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
合液及びこれらと水の混合液等が挙げられる。
ゲル含有液層2中のゲルは、画素又は開口(以下、弔に
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ゲルの占有に限らず。
複数の微少な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。
かかるゲルは後述する一対の電極層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、IILm−1000gmが適
当であり、lpm〜1. OO4mが好適である。
次に画素電極7−1.7−2は画素に対応して基板l(
又は透明保護板3)上に設けられ、必要に応じてセグメ
ント状、ストライプ状、ドツトマトリックス状等の形状
をとり得る0画素電極7−1.7−2の一辺の長さは、
例えばドツトマトリックス状の場合、10gm〜1cm
が適当で、50 g m −1000g mが好適であ
る。尚、必要に応じて、インジウム・ティン・オキサイ
ド(I−T@O)のような透明電極が用いられる。
対向電極8はゲル含有液層2を介して画素電極7−1.
7−2に向い合って、透明保護板3(又は基板)玉に設
けられ、必要に応じて透明電極が用いられる。
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)に従って説明する。
まず、スイッチ5−2がオフのとき、即ち画素電極7−
2に接しているゲル4−2に電場が作用していないとき
、ゲル4−2は微小に収縮したままである。
そのためゲル4−2及びその近傍を通る光線9−2はゲ
ル含有液層2中の着色液体によって吸収されてしまうか
、あるいは部分的に吸収されるため弱められる。
一方、スイッチ5−1がオンのとき、即ち、ゲルに電場
が作用するとき、ゲルの網目重合体はマイナスに荷電し
ているため、プラス側の電極8の方に引張られ、電極8
に接触ないしは近接するまでゲルは膨潤する(4−1)
、その結果、ゲルの膨潤分だけ着色液体は後退するから
、そこを通る光線9−1はゲル含有液層2を通り抜ける
ことができるようになる。
尚、液中において、プラスに荷電する網目重合体を用い
た場合にも、図示例における電極の極性を逆にすること
により、同様の作用効果を得ることができる。
次にスイッチ5−1をオフにすればゲルは収縮して元に
戻る。これは電場の作用下では、#1目重合体分子は平
衡長以上に伸張されているので、電場をとりさると、負
の圧力、即ち復元力が生ずるからである。その結果、そ
こを通る光線は再び散乱ないしは屈折され、直進が妨げ
られる。この時、逆の電場をかけることにより収縮速度
を付勢することができる。
つまり、本発明は、ゲルの膨潤、収縮を電気的に制御す
ることにより光学的差異を生ゼしめ、それにより表示壱
光変調を可能にするものである。
本発明は、かかる原理を光学素子に利用するものである
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。アクリ
ルアミド0.75 g、アクリル酸ナトリウム0.20
g、N、N−メチレンビスアクリルアミF 0.02 
g、テトラメチルエチレンジアミン50g見を水14m
1に溶解する。
別に、過硫酸アンモニウム20mgを1mJLの水に溶
解しておき、これを前記モノマー溶液と混合する。ただ
ちに四塩化炭素25m1、トルエン75mM、ソルビタ
ントリオレート1m文の混合溶媒中にあけ、窒素雰囲気
下で激しく攪拌する。
重合終了後、生成ポリマーをまずへキサンで充分洗浄し
、次にアセトンで洗浄し、東果させる。さらに50%ア
セトン水溶液と70%アセトン水溶液で交互に洗浄を繰
返し、最後に50%アセトン水溶液中に分散させる。
このポリマーゲル分散液中で、白金の半透明n% (1
50人)を適当なパターン状に蒸着したガラス板(50
X60mm)を陽極、ニッケル板を陰極とし、0.8v
の電圧を印加し、白金パターン上にポリマーゲルを凝集
させる。
このゲル凝集白金極を陰極とし、20gmのマイラーフ
ィルムをはさみ、全面に膜厚2000人のI・T・OI
l!をスパッタリング法により形成したガラス板(50
X60mm)を陽極として対向させる。
空隙に、ボールミ今ルを用いてブリリアント カ − 
ミ ン 3B   (C,1,PfgmentRed 
 60;C,1,16015−Lake)を分散させた
60%アセトン水溶液を充填し、光学素子を製造した。
〔表示及び変調〕
この光学素子の白金半透明電極を陰極、I・T−0電極
を陽極として、0.8〜5Vの電圧を印加すると、印加
電極間に介在するゲルは膨潤し、透光性を示した。
一方、スイッチをオフにしてOvにすると、ゲルは収縮
し、着色液体の色に戻った。
さらに繰返し実験を行った結果、再現性も確認された。
これにより、表示作用及び光変調作用が確認された。
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。アクリ
ルアミド0.75 g、アクリル酸ナトリウム0.20
g、N、N−メチレンビスアクリルアミド0.02 g
、テトラメチルエチレンジアミン50終見を14mJL
の水に溶解する。
別に、過硫酸アンモニウム20mgを1mlの水に溶解
しておき、これを前記モノマー溶液と混合する。ただち
に流動パラ747100m文とソルビタントリオレート
1mJ1の混合液中にあけ、窒素雰囲気下で激しく攪拌
する。
重合終了後、生成ポリマーをまずヘキサンで充分洗浄し
、次にアセトンで洗浄し、凝集させる。さらに50%ア
セトン水溶液と70%アセトン水溶液で交互に洗浄を繰
返し、最後に50%アセトン水溶液中に分散させる。
このポリマーゲル分散液中で、白金の半透明II(15
0人)を適当なパターン状に蒸着したガラス板(50X
60mm)を陽極、ニッケル板を陰極とし、o、 g 
vの電圧を印加し、白金パターン上にポリマーゲルを凝
集させる。
このゲル凝集白金極を陰極とし、20gmのマイラーフ
ィルムをはさみ、全面に膜厚2000人のI・T−01
1%をスパッタリング法により形成したガラス板(50
X60mm)を陽極として対向させる。
空隙に、ボールミ4ルを用いてブリリアント カ − 
ミ ン 3B  (C,1,PigmentRed  
60;C,1,16015−Lake)を分散させた6
0%アセトン水溶液を充填し。
光学素子を製造した。
〔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。アクリ
ルアミド0.75 g 、メタクリル醜ナトリウム0.
22g、N、N−メチレンビスアクリルアミド0.02
 g、テトラメチルエチレンジアミン50ILfLを1
4mJ1の水に溶解する。
別に、過硫酸アンモニウム20mgを1mJLの水に溶
解しておき、これを前記七ツマー溶液と混合する。ただ
ちに流動79747100m文、ソルビタントリオレー
ト1 m lの混合液中にあけ、窒素雰囲気下で激しく
攪拌する。
重合終了後、生成ポリマーをまずヘキサンで充分洗浄し
、次にアセトンで洗浄し、凝集させる。さらに50%ア
セトン水溶液と70%アセトン水溶液で交互に洗浄を繰
返し、最後に50%アセトン水溶液中に分散させる。
このポリマー分散液中で、白金の半透明膜(150人)
を適当なパターン状に蒸着したガラス板(50X60m
m)を陽極、ニッケル板を陰極とし、O,S Vの電圧
を印加して白金パターン上にポリマーゲルを凝集させる
このゲル凝集白金極を陰極とし、20gmのマイラーフ
ィルムをはさみ、全面に膜厚2000人の工・T−0膜
をスパッタリング法により形成したガラス板(50X6
0mm)を陽極として対向させる。
空隙に、ポールミ→ルを用いてバルカンファーストオL
/7ジGG (C,1,PigmentOrange 
 14;C,1,21165)を分散させた60%アセ
トン水溶液を充填し。
光学素子を製造した。
〔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1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型 図は反射画の光学素子をそれぞれ表わしている。 l    :基板 2    ニゲル含有液層 3   :透明保護板 4−1    :11潤ゲル 4−2  :収縮ゲル 5−1 、5−2 :スイッチ 6   :電源 7−1.7〜2=画素電極 8    :対向電極 9−1 、9−2 :照明光線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電場の作用下で液体を吸い、無電場下で液体をはき出す
    液体吸脱性ポリマーと着色液体を含む液層と該液層を挾
    持する少なくとも一対の電極層とを有することを特徴と
    する光学素子。
JP27236584A 1984-12-24 1984-12-24 光学素子 Pending JPS61149926A (ja)

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JP27236584A JPS61149926A (ja) 1984-12-24 1984-12-24 光学素子
GB08531298A GB2170017B (en) 1984-12-24 1985-12-19 Optical device
FR858519048A FR2582113B1 (fr) 1984-12-24 1985-12-23 Dispositif optique pour l'affichage et la modulation de la lumiere
DE19853545950 DE3545950A1 (de) 1984-12-24 1985-12-23 Optische vorrichtung
US07/120,709 US4779962A (en) 1984-12-24 1987-11-16 Optical device

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6287485B1 (en) 1997-12-15 2001-09-11 Fuji Xerox Co., Ltd. Volume-modulation coloration producing material, volume-modulation coloration producing composition, and optical element and method for optical modulation using the composition
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