JPS61149928A - 光学素子 - Google Patents

光学素子

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JPS61149928A
JPS61149928A JP27236784A JP27236784A JPS61149928A JP S61149928 A JPS61149928 A JP S61149928A JP 27236784 A JP27236784 A JP 27236784A JP 27236784 A JP27236784 A JP 27236784A JP S61149928 A JPS61149928 A JP S61149928A
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JP
Japan
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liquid
gel
colored
electrode
electric field
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Pending
Application number
JP27236784A
Other languages
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 DE19853545950 priority patent/DE3545950A1/de
Priority to FR858519048A priority patent/FR2582113B1/fr
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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、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1IIv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(LCD)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0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着色ポリマーと液体を含
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1表示素子、光変調素子を広
く包含するもので一ノる。
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
子をそれぞれ表わす。
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、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、これらの積層によって、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、液体と1色素を含む液体吸脱性ポリ
マーからなる。
該液体吸脱性ポリマーは色素を含むが、この色素は該液
体吸脱性ポリマーの外には決して流出しないか、流出し
にくい状態にされている。
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、本発明に係る液体吸脱性ポリマーは色素を含
み、電場をかけると液体を吸って膨潤し、電場を切ると
(特別の条件下では逆電場をかけると)液体をはき出し
て収縮する性質を有するものである。以下において本発
明で使用するゲルを着色ゲルと呼ぶことにする。
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、架橋性上
/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
ンゼン三元共重合体)などが挙げられる。
本発明に係る色素を網目重合体の内部又は表面に拘束さ
せる方法として、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、巨大色素分子を用い、その存
在下で3次元架橋反応を起こさせ、網目の中に巨大色素
分子を閉じ込める方法等がある。
かかる色素としては、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、セル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(ダイナポール社製)、セイカゲンWブルーB
K l 600. セイカゲンWプル・−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、パーマネントレッドE5B、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。
本発明に係る液体としては、網目重合体の中を出入りで
きるものであればよく、水の他、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z中の着色ゲルは1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7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電ai暦のうちのいず
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、IBm〜11000pが適当
であり、l絡m〜1100uL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
、loILm〜1cmが適当で、50gm〜1000ル
mが好適である。尚、必要に応じて、インジウム番ティ
ンやオキサイド(IφT・0)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l)上に
設けられ、必要に応じて透明′R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に接している着色ゲル4−2に電場が作用していない
とき、着色ゲル4−2は微小に収縮したままである。
られる。
一方、スイッチ5−1がオンのとき、即ち、着色ゲルに
電場が作用するとき、着色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着色ゲルは膨潤す
る(4−1)、その結果、着色ゲルの膨潤分だけ疏素は
薄められるから、そこを通る光線9−1は遮断されずゲ
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をオフにすれば着色ゲルは収縮して
元に戻る。これは電場の作用下では網目重合体分子は平
衡長以上に伸縮しているので、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。
以上、本発明はゲルの膨潤、収縮を電気的に;17J御
することにより光学的差異を生ぜしめ、それにより表示
や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、本発明を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。
ポールミヘルを用いて、モナストラルレッド(C,1,
Pigment  Violet19 ;C,I 、4
6500)50mgを水14mM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0.0
2 g、テトラエチレンジアミン20g1、過硫酸アン
モニウム10mgを溶解する。窒素パージし、20°C
で重合させる。生成した着色ゲルに水30mu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50%アセト
ン水溶液で交互に洗浄した上2最後に50%アセトン水
溶液に分散させてスラリーとする。
所定のパターンの半透明白金蒸着膜(150人)有する
ガラス板(50X60mm)を陽極、ニッケル板を陰極
として、電極間を0.3mmにして、前記スラリー中で
o、gvの電圧を印加し、白金電極上にゲルを付着させ
る。
このガラス極を、全面に膜厚2000人のI・T・0膜
が形成されているガラス極と対向させ、105mのマイ
ラーフィルムをスペーサとして、間隙に65%アセトン
水溶液を満たす。
〔表示及び光変調〕
この光学素子の白金半透明電極を陰極、工・T・0電極
を陽極として、0.8〜5Vの電圧を印加すると、印加
電極間に介在する着色ゲルは膨ill l、、透光性を
示した。
一方、スイッチをオフにしてOvにすると、着色ゲルは
収縮し、不透光性に戻った。
さらに繰返し実験を行った結果、再現性も確認された。
このように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。
ポールミヘルを用いて、モナストラルレッド(C,1,
Pigment  Violet1’9.C,1,46
500)50mgを水14rnl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
0.18g、N。
N−メチレンビスアクリルアミド0.02g、テトラエ
チレンジアミン20hl、過硫酸アンモニウム10mg
を溶解する。窒素パージして20°Cで重合させる。生
成した着色ゲルに水・30mMを加え、エマレータによ
り粉砕する。
この着色ゲルを75%アセトン水溶液及び45%アセト
ン水溶液で交互に洗浄した上、最後に45%アセトン水
溶液中に分散させてスラリーとする。
所定のパターンの半透明白金蒸着Ill!(150人)
を有するガラス板(50X60mm)を陽極、ニッケル
板を陰極として、電極間を0.3mmにして、前記スラ
リー中で0.8 Vの電圧を印加し、白金電極上にゲル
を付着させる。
このガラス極を、全面に膜厚2000人のI−T@O膜
が形成されているガラス極と対向させ、10ILmのマ
イラーフィルムをスペーサとして、間隙に65%アセト
ン水溶液を満たす。
〔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。
ボールミきルを用いて、ダイアモンドブラック(C,1
,Pigment  Black  1: C、I 、
50440)60mgを水14ml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20uLl、過硫酸
アンモニウムlongを溶解する。窒素パージを行い、
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
溶液で交互に洗浄した上、最後に57%メタノール水溶
液に分散させてスラリーとする。
所定のパターンの半透明白金蒸着膜(150人)有する
ガラス板(50X60mm)を陽極、ニッケル板を陰極
として、電極間を0.3mmにして、前記スラリー中で
0.8Vの電圧を印加し、白金電極上にゲルを付着させ
る。
このガラス極を、全面に膜厚2000人の工・T・0膜
が形成されているガラス極と対向させ、10gmのマイ
ラーフィルムをスペーサとして、間隙に72%メタノー
ル水溶液を満たす。
〔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   二基板 2    ニゲル含有液層 3    :透明保護板 4−1  :膨潤着色ゲル 4−2  =収縮着色ゲル 5−1 、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
    液体吸脱性着色ポリマーと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。
JP27236784A 1984-12-24 1984-12-24 光学素子 Pending JPS61149928A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27236784A JPS61149928A (ja) 1984-12-24 1984-12-24 光学素子
GB08531298A GB2170017B (en) 1984-12-24 1985-12-19 Optical device
DE19853545950 DE3545950A1 (de) 1984-12-24 1985-12-23 Optische vorrichtung
FR858519048A FR2582113B1 (fr) 1984-12-24 1985-12-23 Dispositif optique pour l'affichage et la modulation de la lumiere
US07/120,709 US4779962A (en) 1984-12-24 1987-11-16 Optical device

Applications Claiming Priority (1)

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