JPS61151623A - 光学素子 - Google Patents

光学素子

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JPS61151623A
JPS61151623A JP27694784A JP27694784A JPS61151623A JP S61151623 A JPS61151623 A JP S61151623A JP 27694784 A JP27694784 A JP 27694784A JP 27694784 A JP27694784 A JP 27694784A JP S61151623 A JPS61151623 A JP S61151623A
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JP
Japan
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gel
liquid
layer
optical element
irradiated
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Pending
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JP27694784A
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English (en)
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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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  • 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。この様
な表示素子としては、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ポリマーと7着色液体を
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である。
〔作用〕
本発明でいう光学素子とは、表示素子や光変調素子を広
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
子をそれぞれ表わしている。
図においてl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1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。透明保護板3には透明基板と同じ材料が用いられ
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、S
iO,5i02゜ZnS、As2S3.AJL203.
NaF。
Zn5e、GdeTb@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0本発明において、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)が液体を含んでいる状態をいい1本発明で使用さ
れる液体吸脱性ポリマーとしては、高温で着色液体のう
ち溶媒のみを吸って膨潤し、低温で該溶媒をはき出して
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、架橋性上ツマ−を添加、重合して得られる3次
元架橋ポリで−であって、上記の特性を有するもの(例
えば、商品名工ンザフィックスP−5R;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−及び架橋性上ツマ−を添加、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。
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、例えば重合体結合色素、即ちポリ
R−478、ポリS−119、ポリT−128(いずれ
もグイナボール社製)、セイカゲンWブルーBK160
0.セイカゲンWブルー1300 (何れも大日精化製
)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、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2中のゲルは、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、複数の微小
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、lILm−1000ルmが適
当であり、1ルm〜1100B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を通る光線6−2はゲルによって散乱、屈折せら
れ、あるいは吸収されてしまう。
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、それと接触
ないし近接するゲルを加熱する。加熱に伴ってゲルは溶
媒を吸い膨潤する(4−1)、その結果、ゲルの膨潤分
だけ着色液体は排除されるから、そこを通る光線6−1
はゲル含有液層2を通り抜けることが可能となる。
膨潤ゲル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。
尚、照明光線は必ずしも赤外線吸収層に吸収されるもの
ではない。
このようにゲルに体積を任意に熱的に制御することによ
り明暗1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図に示
す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5in)暦を付着して、赤外線吸
収層7を形成した。
次に、アクリルアミド0.75 g 、アクリル酸ナト
リウム0.20g、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
見を水14mff1に溶解する。
別に、過硫酸アンモニウム20 m g ヲ1 m l
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。ただちに四塩化炭素25mjl、トルエン75mJ
l、ソルビタントリオレート1ml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ヘキサンで充分洗浄し
1次に7七トンで洗浄し、凝集させる。さらに50%ア
セトン水溶液と70%同水溶液で交互に洗浄を繰返し、
最後に70%アセトン水溶液中で収縮させる。
ブリリアントカーミン3B(C,1,Pig−ment
  Red  60  ;C,1,16015−Lak
e)2gを7七トン60%水溶液100mJLに分散さ
せた着色液に上記ポリマーを所定量分散させた。
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20ILmのマイラーフィルムをはさ
んで空隙をつくり。
ここに前記の分散液を充填する。
〔表示及び光変調〕
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20mW、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も、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
射した照明光は散乱され、透明保護板3側から見ると、
その部分は着色液体の色が認められた。
一方、レーザー照射により加温された部分はゲルが膨潤
し1着色液体を排除した結果、透光性を示した。
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元の着色体の色に戻った。
また、繰返し行なうことができ、その再現性が確認され
た。
このように1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。
50 m m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)層を付着して、赤外線吸収層7
を形成した。
次に、アクリルアミド0.75 g、メタクリル酸ナト
リウム0.25g、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50I
Liを水14m1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
ちに四塩化炭素25mJl。
トルエン75mJl、ソルビタントリオレート1mJl
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ヘキサンで充分洗浄し
、次にア七トンで洗浄し、凝集させる。さらに40%ア
セトン水溶液と70%同水溶液で交互に洗浄を繰返し、
最後に65%アセトン水溶液中で収縮させる。
ブリリアントカーミン3B(C,1,Pig−ment
  Red  60  ;C,1,16015−Lak
e)2gをアセトン60%水溶液100m1に分散させ
た着色液に上記ポリマーを所定量分散させる。
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、ここに上記分散液を充填する。
〔表示及び光変調〕
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20mW、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M
−透明ガラス板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
入射した照明光は着色液体により吸収され、透明保護板
3側から見ると、その部分は着色液体の色が認められた
一方、レーザー照射により加温された部分はゲルが膨潤
し、着色液体を排除した結果、透光性を示し、そこに入
射した光線は赤外線吸収層に反射されて、素子外に射出
した。
両者は鮮廟に区別された。尚、加温部分は温度が下がる
と再び着色液体の色に戻った。何度も繰返し行った結果
、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1500人のGd−Tb・Fe層を付着して、
赤外線吸収層7を形成した。
次に、アクリルアミド0.75 g 、アクリル酸ナト
リウム0.20g、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504
1.を水14mjL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
ちにソルビタントリオレート1mMと流動パラフィン1
00m見の混合液中にあけ、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へ午サンで充分洗浄し
、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%同水溶液で交互に洗浄を繰返し、
最後に70%アセトン水溶液中で収縮させる。
パルカンファーストオレンジGG(C,I。
Pigment  Orange  14  HC。
1.21165)2gをアセトン60%水溶液100m
JLに分散させた着色液に、上記ポリマーを所定量分散
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20ILm
のマイラーフィルムをはさんで空隙をつくり、ここに前
記の分散液を充填する。
〔表示及び光変調〕
実施例2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、素子の製造が容易
である。
(3)視野角に制限がないため、広い角度から観察が可
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。
(5)赤外線吸収層を設けたため、エネルギー効率が向
上した。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図はそれぞれ透過型光学素子と反射型光学
素子の例示的概略構成図を示す。 l  二 基板 2  : ゲル含有液層 3  : 透明保護板 4−1: 膨潤ゲル 4−2: 収縮ゲル 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
    き出す液体吸脱性ポリマーと着色液体を含む液層と、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。
JP27694784A 1984-12-24 1984-12-26 光学素子 Pending JPS61151623A (ja)

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JP27694784A JPS61151623A (ja) 1984-12-26 1984-12-26 光学素子
GB08531300A GB2170018B (en) 1984-12-24 1985-12-19 Thermo-optical device for light modulation
DE3545892A DE3545892C2 (de) 1984-12-24 1985-12-23 Anzeigevorrichtung
FR858519047A FR2575302B1 (fr) 1984-12-24 1985-12-23 Dispositif optique sensible a une action thermique
US07/120,789 US5007714A (en) 1984-12-24 1987-11-16 Optical device

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