JPS61236533A - Optical element - Google Patents

Optical element

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JPS61236533A
JPS61236533A JP7757085A JP7757085A JPS61236533A JP S61236533 A JPS61236533 A JP S61236533A JP 7757085 A JP7757085 A JP 7757085A JP 7757085 A JP7757085 A JP 7757085A JP S61236533 A JPS61236533 A JP S61236533A
Authority
JP
Japan
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liquid layer
substrate
polymer liquid
polymer
optical element
Prior art date
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Pending
Application number
JP7757085A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukio Nishimura
征生 西村
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 US06/850,172 priority patent/US4832466A/en
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To realize the formation of a sharp image having high contrast and high resolution by the constitution consisting in sandwiching a polymer liquid layer which is deposited by heating and is dissolved by cooling between a substrate and protective plate. CONSTITUTION:A ray 6-1 which is made incident to a low temp. region 4 of the polymer liquid layer 2 sandwiched between the substrate 1 and the transparent protective plate 3 passes straightly the layer 2 and is emitted from the substrate 1. An incident ray 6-2 to a region 4a where the polymer deposits by the heating of an IR beam 5 irradiated thereto according to an information signal is scattered. The excellent scattering characteristic is thus obtd. and the sharp image having high contrast and high resolution is obtd. Since there is no limitation in the visual angle, the element does not give the feel of eye's fatigue even after long-period use.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野〕 本発明は、新規な光学素子に関し、特に可溶性ポリマー
の光散乱性を利用した光学素子に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a novel optical element, and particularly to an optical element that utilizes the light scattering properties of a soluble polymer.

近年、オフィス・オートメーション(OA)化の発展に
伴い、表示装置(ディスプレイ)の用途が専務機器の分
野にも広く進出している。このような表示装置において
は、長時間の使用にも目の疲労を感じさせないものが望
ましい。従来、かかる表示素子としては、電界発色表示
素子(EGD) 、液晶表示素子(LCD)等の非発光
型のものが知られている。しかしながら、ECDは表示
コントラストが低く、LCDはさらに視野角が狭いとい
う欠点があった。また、これらを光シャッタ等の光変調
素子として利用する場合にも同様の欠点があった。
In recent years, with the development of office automation (OA), display devices have been widely used in the field of executive office equipment. It is desirable for such a display device to be one that does not cause eye fatigue even when used for a long time. Conventionally, non-emissive display devices such as electroluminescent display devices (EGD) and liquid crystal display devices (LCD) are known as such display devices. However, ECDs have the drawbacks of low display contrast, and LCDs have even narrower viewing angles. Further, similar drawbacks occur when these are used as light modulating elements such as optical shutters.

本発明は、従来の素子におけるこのような欠点に鑑みな
されたもので、表示素子として視野角が広く、明瞭性に
優れ、長時間の使用にも目の疲労を感じさせない高品位
の素子、また、光変調素子としてコントラストが高く、
先入射角依存の小さい素子を提供することを目的とする
ものである。
The present invention was made in view of the above drawbacks of conventional elements, and provides a high-quality display element with a wide viewing angle, excellent clarity, and does not cause eye fatigue even when used for a long time. , high contrast as a light modulation element,
The object of this invention is to provide an element that is less dependent on the angle of prior incidence.

[問題点を解決するための手段] 以下、本発明の基本構成を、実施例に対応する第1図を
用いて説明する。図において、lは基板、2はポリマー
液層、3は透明保護板である。
[Means for Solving the Problems] Hereinafter, the basic configuration of the present invention will be explained using FIG. 1 corresponding to an embodiment. In the figure, 1 is a substrate, 2 is a polymer liquid layer, and 3 is a transparent protective plate.

基板1は、光学素子を透過型とした場合にはガラス類、
プラスチック類等の光を透すものが用いられ、反射型と
した場合には、シリコンのような半導体類、セラミック
ス類、アルミのような金属類、不透明プラスチック類等
の光を透さないもの、あるいは前記した透過性材料、の
表面に、金属被膜を蒸着させたもの等が用いられる。ポ
リマー液層2は可溶性ポリマーを含む溶媒からなる液層
であり、このポリマー液層を構成する可溶性ポリマーと
しては、例えばN−イソプロピルアクリルアミド、メチ
ルビニルエーテル、エチレンオキシド、プロピレンオキ
シド等の親木性上ツマ−から得られる重合体、あるいは
それらの間の共重合体、あるいはそれらを主成分とする
共重合体等が好適である。
When the optical element is a transmission type, the substrate 1 is made of glass,
Materials that transmit light such as plastics are used, and in the case of reflective types, materials that do not transmit light such as semiconductors such as silicon, ceramics, metals such as aluminum, opaque plastics, etc. Alternatively, a material in which a metal film is deposited on the surface of the above-mentioned transparent material may be used. The polymer liquid layer 2 is a liquid layer made of a solvent containing a soluble polymer. Examples of the soluble polymer constituting this polymer liquid layer include wood-loving polymers such as N-isopropylacrylamide, methyl vinyl ether, ethylene oxide, and propylene oxide. Polymers obtained from the above, copolymers between them, copolymers containing these as main components, etc. are suitable.

一方、このポリマー液層を構成する溶媒としては、水、
またはメタノール、エタノール、エチレングリコール、
グリセリン等のアルコール類、アセトン、メチルエチル
ケトン等のケトン類、ジメチルホルムアミド、ヘキサメ
チルホスホリルアミド、ジメチルアセトアミド等のアミ
ド類、ピリジン、トリエチルアミン等のアミン類、ジメ
チルスルホキシド等の含硫黄溶媒類などの有機溶媒と水
との混合溶媒、あるいはそれらの溶媒に塩化カリウム、
塩化ナトリウム、尿素等の溶質を添加した溶液等が好適
である。また、このポリマー液層2の厚さとしては、I
gm〜1000 g mが適当であり、好ましくはIg
m〜100 g tsが最適な範囲である。透明保護板
3としては、ガラス類、プラスチック類、誘電体等の透
明体が用いられる。なお、コントラストの向上を図るた
め、基板1の表面に可視光反射層、可視光吸収層(図示
せず)を設けてもよい。
On the other hand, the solvents constituting this polymer liquid layer include water,
or methanol, ethanol, ethylene glycol,
With organic solvents such as alcohols such as glycerin, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, amides such as dimethylformamide, hexamethylphosphorylamide and dimethylacetamide, amines such as pyridine and triethylamine, and sulfur-containing solvents such as dimethyl sulfoxide. A mixed solvent with water, or potassium chloride in those solvents,
Solutions to which solutes such as sodium chloride and urea are added are suitable. Moreover, the thickness of this polymer liquid layer 2 is I
gm to 1000 g m is appropriate, preferably Ig
m to 100 g ts is the optimal range. As the transparent protection plate 3, a transparent body such as glass, plastic, dielectric, etc. is used. Note that in order to improve the contrast, a visible light reflecting layer and a visible light absorbing layer (not shown) may be provided on the surface of the substrate 1.

[作 用] 次に、この光学素子の動作(作像、光変調)原理を、同
じく第1図を用いて説明する。なお、第1図は透過型の
例を示す。
[Operation] Next, the principle of operation (imaging, light modulation) of this optical element will be explained using FIG. 1 as well. Note that FIG. 1 shows an example of a transmission type.

先ず、ポリマー液層2が加温されていない状態(すなわ
ち低温状態)では、可溶性ポリマーは溶媒中に溶解して
存在するため、ポリマー液層2の低温領域4に入射する
光線8−1は、はぼそのままポリマ一層2を通過して基
板1から射出する。一方、情報信号に従ってポリマー液
層2の所定位置が、例えば赤外線ビーム5の照射等によ
る外部からの加熱手段によって加温状態となった場合、
加温領域4a内の可溶性ポリマーは析出し、光散乱性を
示すようになる。このため、前記加温領域4aに入射す
る光線8−2は、散乱(拡散)する。この加温領域4a
は、温度が下がるとまた元の透光性の状”  態に戻る
First, when the polymer liquid layer 2 is not heated (that is, in a low temperature state), the soluble polymer exists dissolved in the solvent, so the light ray 8-1 incident on the low temperature region 4 of the polymer liquid layer 2 is It passes directly through the polymer layer 2 and is ejected from the substrate 1. On the other hand, when a predetermined position of the polymer liquid layer 2 is heated by external heating means such as irradiation with an infrared beam 5 according to the information signal,
The soluble polymer within the heating region 4a precipitates and exhibits light scattering properties. Therefore, the light beam 8-2 that enters the heating region 4a is scattered (diffused). This heating area 4a
When the temperature drops, it returns to its original translucent state.

以上の説明で明らかなように、可溶性ポリマーの散乱(
不透光)、非散乱(透光)の状態を熱的に制御すること
により、光変調や表示を行うことができる。
As is clear from the above explanation, scattering of soluble polymers (
Light modulation and display can be performed by thermally controlling the state of non-transparent) and non-scattering (transparent).

[実施例] 以下、本発明の実施例を第1図とともに説明す実施例1 基板1及び透明保護板3として、厚さ0.3mm 。[Example] Embodiment 1 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. The thickness of the substrate 1 and transparent protection plate 3 is 0.3 mm.

大きさ50■謬X longの充分に清浄なガラス板を
使用し、この2枚のガラス板を、マイラー・フィルムを
スペーサーとして10ル麿の間隔で向い合せて接着して
セル容器を形成した。次に、イソプロピルアクリルアミ
ド5g、過硫酸アンモニウム30mgを冷水100m1
’に溶解し、テトラメチルエチレンジアミン80m1を
添加してアスピレータにて脱気した。
A cell container was formed by using sufficiently clean glass plates having a size of 50 x long, and adhering the two glass plates facing each other at a distance of 10 mm using a Mylar film as a spacer. Next, add 5 g of isopropylacrylamide and 30 mg of ammonium persulfate to 100 ml of cold water.
80 ml of tetramethylethylenediamine was added and degassed using an aspirator.

その後30分間室温にて放置して重合を行い、ポリマー
溶液とした。このポリマー溶液を、前記セル容器内に充
填封入し、ポリマー液層2を形成することによって光学
素子を作製した。
Thereafter, the mixture was allowed to stand at room temperature for 30 minutes to perform polymerization, resulting in a polymer solution. This polymer solution was filled and sealed in the cell container to form a polymer liquid layer 2, thereby producing an optical element.

このようにして得られた光学素子に、出力20mW、波
長830nmの半導体レーザービームを、情報信号に従
って素子裏面からポリマー液層2に焦点を合せてスキャ
ニング照射したところ、ポリマー液層2の所定領域が透
光性から不透光性に変化することが確認された。これは
、ポリマー液層2の被照射領域において、半導体レーザ
ービームを吸収して熱に変換するためであると考えられ
る。なお、半導体レーザービームによる加熱時間は一瞬
であり、ポリマー液層2はすぐに元の透光性を示した。
When the thus obtained optical element was scanned and irradiated with a semiconductor laser beam with an output of 20 mW and a wavelength of 830 nm, focusing on the polymer liquid layer 2 from the back surface of the element according to the information signal, a predetermined area of the polymer liquid layer 2 was irradiated. It was confirmed that there was a change from translucency to opacity. This is considered to be because the semiconductor laser beam is absorbed and converted into heat in the irradiated region of the polymer liquid layer 2. Note that the heating time by the semiconductor laser beam was instantaneous, and the polymer liquid layer 2 immediately showed its original translucency.

上記レーザービームによる照射実験を繰返し行った結果
、再現性及び信号応答性のいずれにおいても、実用上十
分であることが判明した。
As a result of repeated irradiation experiments with the above laser beam, it was found that both reproducibility and signal response were practically sufficient.

実施例2 N−イソプロピルアクリルアミド4g、ヒドロキシエチ
ルメタクリレ−) 0−5g、過硫酸アンモニウム30
mgを冷水100腸βに溶解し、テトラメチルエチレン
ジアミン60履Pを添加してアスピレータ−にて脱気し
た。その後30分間室温にて放置して重合を行い、ポリ
マー溶液とした。この可溶性ポリマー溶液を用いる以外
は、前記実施例1と全く同様にして光学素子を作製した
Example 2 4 g of N-isopropylacrylamide, 0-5 g of hydroxyethyl methacrylate, 30 g of ammonium persulfate
mg was dissolved in 100 mg of cold water, 60 P of tetramethylethylenediamine was added, and the mixture was degassed using an aspirator. Thereafter, the mixture was allowed to stand at room temperature for 30 minutes to perform polymerization, resulting in a polymer solution. An optical element was produced in exactly the same manner as in Example 1 except for using this soluble polymer solution.

このようにして得られた光学素子に、前記実施例1と同
様な作像、光変調の実験を行ったところ、実施例1と同
様に良好な結果を得ることができた。
When the optical element thus obtained was subjected to imaging and light modulation experiments similar to those in Example 1, good results similar to those in Example 1 were obtained.

実施例3 ポリエチレンオキシド(平均分子量400、キシダ化学
製)5gを水50mji’と混合し、ポリマー溶液とし
た。この可溶性ポリマー溶液を用いる以外は前記実施例
1と全く同様にして光学素子を作製した。
Example 3 5 g of polyethylene oxide (average molecular weight 400, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) was mixed with 50 mji' of water to prepare a polymer solution. An optical element was produced in exactly the same manner as in Example 1 except for using this soluble polymer solution.

このようにして得られた光学素子に、前記実施例1と同
様な作像、光変調の実験を行ったところ、同様に良好な
結果を得ることができた。
When the optical element thus obtained was subjected to imaging and light modulation experiments similar to those in Example 1, similarly good results were obtained.

上記各実施例においては、いずれも透過型の光学素子に
ついて説明したが、反射型の光学素子とした場合にも、
同様な特性を得ることができる。
In each of the above embodiments, transmissive optical elements have been described, but even when reflective optical elements are used,
Similar characteristics can be obtained.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明による光学素子は散乱特性
に優れているため、コントラストの高い明瞭かつ高解像
の画像を得ることができ、視野角の制限もなくすことが
できる。したがって、表示装置として長時間使用した場
合でも目の疲れを感じさせることがない。また、ポリマ
ー液層がわずかな加熱で変調するので、表示装置の消費
電力を節減させることができる。さらには高周波変調も
可能である。
[Effects of the Invention] As explained above, since the optical element according to the present invention has excellent scattering properties, it is possible to obtain clear and high-resolution images with high contrast, and it is also possible to eliminate limitations on the viewing angle. . Therefore, even when used as a display device for a long time, the eyes will not feel tired. Furthermore, since the polymer liquid layer is modulated by slight heating, the power consumption of the display device can be reduced. Furthermore, high frequency modulation is also possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の基本概念を示す概略構成図で   ゛
ある。 1・・・基板、2・・・ポリマー液層、3・・・透明保
護板。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the basic concept of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Substrate, 2...Polymer liquid layer, 3...Transparent protection plate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)溶媒中において、加熱により析出して存在し、冷
却により溶解して存在する可溶性ポリマーからなるポリ
マー液層を、基板及び保護板との間に挟持してなる光学
素子。
(1) An optical element in which a polymer liquid layer consisting of a soluble polymer that is precipitated by heating and dissolved by cooling in a solvent is sandwiched between a substrate and a protective plate.
JP7757085A 1985-04-13 1985-04-13 Optical element Pending JPS61236533A (en)

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