JPS61151622A - 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１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１例えばエレクトロクロミック表
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、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、比較的低温で液体を吸い。

発熱要素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、７は輻射線吸収層で、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、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。尚１本発明の光学素子は、
透過型、反射型を問うものではないが、透過型で使用す
る場合は、当然、透明基板が用いられる。透明保護板３
には透明基板用材料が用いられる。

輻射線吸収層、とりわけ赤外線吸収層７は。

それ自身は熱溶融し難い各種の公知の無機、あるいは有
機材料を製膜して得られる。かかる材料としては、例え
ばＳｉ、ＳｉＯ，５ｉ０２゜ＺｎＳ、Ａｓ２Ｓ３　、Ａ
ｌ２Ｏ３、ＮａＦ。

Ｚｎ５ｅ　、Ｇｄ＠Ｔｂ＊Ｆｅ、カーボンブラック、金
属フタロシアニン等が挙げられる。赤外線吸収層は透過
型９反射型を問わない。

赤外線吸収層の膜厚は、１００人〜５０００人が適当で
あり、好適には２００人〜２０００人である。

ゲル含有液層２は液体とゲルとからなる。

本発明で用いられるゲルは、低温で液体を吸って膨潤し
、高温で液体をはきだして収縮する液体吸脱性ポリマー
である。このような液体吸脱性ポリマーとして、例えば
アクリルアミド誘導体を主成分とし、架橋性七ツマ−を
添加。

重合して得られる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　Ｍ−１００，三井
東圧化学製、あるいはＮ−イソプロピルアクリルアミド
−アクリル酸−Ｎ、Ｎ−メチレンビスアクリルアミド三
元共重合体）アクリル酸エステル誘導体を主成分とし、
架橋性七ツマ−を添加１重合して得られる３次元架橋ポ
リマー（例えば、アクリル酸−オリゴエチレンオキサイ
ドエステル−ジビニルベンゼン三元共重合体）等が挙げ
られる。

ゲル含有液層２に充填される液体としては、無色ないし
は淡色のものが好ましく、水の他に。

例えばアセトン、メタノール、エタノール、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及びこれらの混合液等
が挙げら゛れる。

ゲル含有液ｌＩＺ中のゲルの大きさ、形状、配列は任意
であり、ゲルが一体となってゲル含有液層２中に充填さ
れていても良いし、クラック状９分散状、集塊状に充填
されていても良い。

画素又は開口（以下、画素という）の形状。

配列等に対応させて、ゲル又は微小ゲル群を配置しても
良い。

一般に一慣のゲルの大きさは２画素のそれと同程度のも
のが好適である。

ゲル含有液層２の厚さは％　ｌＩＬｍ〜１０００ｐ、ｍ
が適当であり、さらに好適にはｌ＃Ｌｍ〜１１００ＩＬ
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）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、膨潤したままである（４−２）、このためゲル
４−２を通る光線６−２は、ゲル４−２によって散乱な
いしは屈折されることなく、ゲル含有層２を通り抜ける
ことができる。

一方、図面右方から情報信号等に従って、赤外線ビーム
５を赤外線吸収層７の所定部位に照射すると、被照射部
位は赤外線を効率よく吸収して熱に変換し、それに接触
ないしは近接するゲルを加熱する。それに伴い、ゲルは
溶媒をはき出して収縮する（４−１）、ゲルは微小にな
ると光散乱性、屈折性を有するようになるため、収縮ゲ
ル４−１を通る光線６−１は、散乱ないしは屈折され、
その直進性を妨げられる。

尚、微小ゲルを密に詰まっている場合には、ゲルの微小
化に伴って、ゲル間に間隙が発生し、同様の光学的効果
が得られる。

収縮したゲル４−１は、温度が下がると膨潤して元に戻
り、再び光線を直進させるようになる。

このようにゲルの体積を任意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、また任意の中間色を得
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図で示
した反射型光学素子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。

５０ｍｍ角のガラス基板表面上にスパッタリング法によ
り膜厚１５００人のＧｄ＠Ｔｂ・Ｆｅ（ガドリニウム・
テルビウム・鉄）暦を付着して、赤外線吸収層７を形成
した。

次にＮ−イソプロピルアクリルアミド７．５ｇ。

Ｎ、Ｎ−メチレンビスアクリル７ミド０．２　ｇ　。

テトラメチルエチレンジアミン０．３　ｍ　ｌを冷水に
溶解して２８ｍ１とする。

別に、過硫酸アンモニウム０．１ｇを冷水２ｍｌに溶解
しておき、これを前述の溶液と混合したうえ、ただちに
クロロホルム４５ｍ１、）ＪｌｚＷ７１４５ｍｊＬ、ソ
ルビタントリオレート２ｍＭの混合溶媒中に分散させる
ン室温で３０分間攪拌後、得られたポリマーゲルを溶媒
にて洗浄する。

このポリマーゲルを冷水に分散し、充分膨潤させる。

次に５０ｍｍ角の透明ガラス基板３と前記赤外線吸収層
を設けたガラス基板ｌとを赤外線吸収層を内側にして向
い合わせ、厚さ２０＃Ｌｍのマイラーフィルムをはさん
で空隙をつくり、ここに前記分散液を充填する。

χ 〔表示及びβ調〕 この光学素子の赤外線吸収層７に、半導体レーザービー
ム（出力２０　ｍ　Ｗ　、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。

また、同時に透明保護ガラス板３側から可視照明光を照
射した（第２図）。

レーザービームの照射を受けなかったゲル群４−２に入
射した照明光は赤外線吸収層により反射されて射出した
。

一方、レーザー照射により加温された部分は。

ゲルが収縮したため不透光性を示し乳白色を呈した０両
者は鮮明に識別された。尚、加温部分は温度が下がると
、元の透光性に戻った。

このように表示作用及び光、変調作用が確認された。

また、繰返し行なうことができ、その再現性が確認でき
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。

５０ｍｍ角のガラス基板表面上にスパッタリング法によ
り膜厚１５００人の５ｔｏ２層を付着して、赤外線吸収
Ｍ７を形成した。

この赤外線吸収層を内側にしたガラス板と。

５０ｍｍ角の透明ガラス板を向い合わせ、厚さＬＯｇｍ
のマイラーフィルムをはさみ空隙を設ける。

液体吸脱性ポリマーＭ−１００（三井東圧化学製）をボ
ールミルにて、平均粒径０．７４　ｍに破砕した後、冷
水に分散し、暫時攪拌して充分膨潤させる。

得られたスラリーを前記ガラス板の空隙に封入する。

九 〔表示及び変調〕 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。

また、同時に裏面から可視照明光を照射した（第１図）
。

レーザービームの照射を受けなかったゲル群４−２に入
射した照明光はそこを通り抜けることができた。

一方、レーザー照射により加温された部分４−１は収縮
し、不透光性を示した０両者は鮮明に識別された。尚、
加温部分は温度が下がると１元のＩ透光性に戻った。こ
のように表示作用及び光変調作用が確認された。

また、繰返し行なうことができ、その再現性が確認され
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。

５０ｍｍ角のガラス基板表面上にスパッタリング法によ
り膜厚１ｓｏｏ人のＧｄ＠Ｔｂ・Ｆｅ（ガドリニウム−
テルビウム・鉄）層を付着して、赤外線吸収層７を形成
した。

次にＮ−イソプロピルアクリルアミド７．５ｇ。

Ｎ、Ｎ−メチレンビスアクリルアミド０．２ｇ、テトラ
メチルエチレンジアミン０．３　ｍ　ｌ　ｔｔ　冷水に
溶解して２８ｍ文とする。

別に、過硫酸アンモニウム０．１　ｇを冷水２ｍｌに溶
解しておき、これを前述の溶液と混合したうえ、ただち
に流動パラフィン２００ｍｊＬとソルビタントリオレー
ト２ｍＪＬの混合液中に分散させる。室温にて３０分間
攪拌後、得られたポリマーゲルを溶媒にて洗浄する。

このポリマーゲルを冷水に分散し、充分膨潤させる。

次に５０ｍｍ角の透明ガラス基板３と前記赤外線吸収層
を設けたガラス基板ｌとを赤外線吸収層を内側にして向
い合わせ、厚さ２０４ｍのマイラーフィルムをはさんで
空隙をつくり、ここに前記分散液を充填する。

〔表示及び光変調〕

実施例１と同様の操作により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）赤外線吸収層を設けたことにより、エネルギー効
率が向上した。

【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。 ｌ　　二　基板 ２　　：　ゲル含有液層 ３　　：　透明保護板 ４−１：　収縮ゲル ４−２：　膨潤ゲル ５　　：　赤外線 ６−１．６−２：照明光線 ７　　：　赤外線吸収層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）比較的低温で液体を吸い、比較的高温で液体をは
   き出す液体吸脱性ポリマーを含む液層と該液層に熱エネ
   ルギーを付与するための発熱要素を有することを特徴と
   する光学素子。
2. （２）該発熱要素が輻射線吸収層である特許請求の範囲
   第１項記載の光学素子。