JPS61250621A - 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、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。

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）の用途が事務機器の分
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、斯かる表示素子としては、電界発色表示
素子（ＥＣＩＩ）、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、ＥＧＯ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。

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１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。

［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、１は基板、２はポリマー液層、３は透明保
護板、８は発熱要素に該当する赤外線吸収音である。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１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
、例えばプロピレン、イソブチン等のアルケン類、ブタ
ジェン、イソプレン等のジエン類、酢酸ビニル、アクリ
ルアミド等のビニル化合物、α−メチルスチレン、メタ
クリル酸メチル等のビニリデン化合物、エチレンオキシ
ド、エチレンイミン、β−プロピオラクトン等の重合性
環状化合物、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド等の
アルデヒド類などから得られる重合体、あるいはそれら
の間で得られる共重合体を主成分とする可溶性ポリマー
等が好適である。

一方、このポリマー液層を構成する溶媒とじては、水あ
るいはメタノール、エタノール等のアルコール類、アセ
トン、メチルエチルケトン等のケトン類、ペンタン、シ
クロヘキサン、ベンゼン等の炭化水素系溶媒類、テトラ
クロロエタン、ジクロルベンゼン等のハロゲン化炭化水
素系溶媒類。

酢酸イソアミル、ギ酸エチル等のエステル類、ジオキサ
ン、ジグリム等のエーテル類、ジメチルホルムアミド、
ジメチルアセトアミド類のアミド類、ジメチルスルホキ
シド等の含硫溶媒類などの有機溶媒、及び、それらの間
の混合溶媒、ならびにそれらに過塩素酸リチウム、プロ
ピオン酸アンモニウム等の塩類、尿素、グリコース等の
有機化合物など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、１ル１〜１０００
鉢ｍが適当であり、好ましくはＩＪＬ１１〜１００ルｍ
が最適な範囲である。発熱要素としては、例えば赤外線
による吸収加熱を変調手段として利用した場合には、赤
外線吸収層等が用いられる。この赤外線吸収層材料は、
壬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ものであり、かかる材料とし
ては、例えばＳｉ、　ＳｉＯ、ＳｉＯ＋、ＺｎＳ　、　
ＡＳ２Ｓ３、Ａｊ！２０３．　ＮａＦ　、　Ｚｎ５ａ、
　Ｇｄ４ｂ−Ｆｅ、カーボンブラック、金属フタロシア
ニン等が好適に用いられる。

この赤外線吸収層８の膜厚としては、　５００　Ａ〜１
００００　Ａが好適な範囲である。また、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ｌの表面に可視光反射層、又は可視光吸収層（図
示せず）を設けてもよい。

［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。

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析出して
存在するため、ポリマー液層２の低温領域４ａに入射す
る光線６−２は散乱（拡散）する。一方、情報信号に従
って赤外線吸収層８の所定位置が、例えば赤外線ビーム
５の照射によって外部から加熱された場合、この加熱部
分に接触ないし近接する領域のポリマー液層２も加温さ
れ、加温領域４内の析出ポリマーは溶液中に溶解し、透
明性を示すようになる。このため、前記加温領域４に入
射する光線６−１は、はぼそのままポリマー液層２を通
過して基板１から射出する。この加温領域４は、温度が
下がるとまた元の散乱性の状態に戻る。

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。

［実施例］ 実施例１ 第１図は本発明の第１の実施例を示す概略構成図である
。第１図において、基板１および透明保護板３として、
厚さ０．３ｍｍ　、大きさ５０ｍｍＸ　１０ｍｍの充分
に清浄なガラス板を使用し、基板１のガラス板表面上に
スパッタリング法により膜厚１５００Ａ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８を形成した。この基板ｌの赤外線吸収層
８の面と、透明保護板３とをマイラーフィルムをスペー
サーに用いて１０μｍの間隔で向い合せて接着して成形
した。次に、イソブチルメタクリレートポリマー（東京
化成製）５ｇを熱エタノール５０履βに溶解し、ポリマ
ー溶液とした。このポリマー溶液を、基板ｌと透明保護
板３との隙間に充填・封入して、ポリマー液層２を形成
し、光学素子を作製した。

このようにして得られた光学素子に、出力２０１１Ｉｗ
、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赤外線吸収層８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
が不透光性から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して、相接触するポリ
マー液層を加熱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はすぐに元の不透光性を示した。

上記レーザービームによる照射実験を繰り返し行った結
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。

実施例２ メタクリルアミド０．５ｇ、過硫酸アンモニウム１０Ｂ
を冷水３０ｍＡ＋に溶解し、テトラメチルエチレンシア
ミン３０ＩＬｌ！を添加してアスピレータにて脱気した
。室温にて３０分放置した後、メタノール２５ｍ２を加
え６０℃に加温して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。

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。

実施例３ 第２図は本発明の第３の実施例を示す概略構成図である
。この実施例は、前記実施例１および２で用いた赤外線
吸収層８の代わりに、発熱要素として抵抗発熱体層７を
基板１の表面上に配置し、電源１０からの電流によって
前記抵抗発熱体層７の加熱を制御するように構成したも
のであり、反射型の例を示すものである。抵抗発熱体層
７の素材としては、硼化ハフニウム、窒化タンタル等の
金属化合物、ニクロム等の合金、またはＩＴＯ（Ｉｎｄ
ｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ）等の透明酸化物等が用い
られ、膜厚としては５００〜５０００Ａの範囲が最適で
ある。また、この抵抗発熱体層７の表面には、図に示す
ように、ポリマー液層２との間に絶縁層（保護［）９が
形成される。

第２図において、抵抗発熱体層７につながるスイッチ２
０は開状態となっているため、抵抗発熱体層７には電流
は流れない、したがって、入射する光線８−２は、前述
した様に散乱する。一方、抵抗発熱体層７ａにつながる
スイッチ２０ａは閉状態となっているため、抵抗発熱体
層７ａは電源ｌＯからの電流によって加熱される。この
ため、入射する光線６−１は、はぼそのままポリマー液
層２を通過し、抵抗発熱体層７ａの表面で正反射して再
びポリマー液層２を通過して透明保護板３から射出する
。

このように、赤外線吸収層８の代わりに抵抗発熱体層７
を発熱要素としてもその効果は同様であり、光学素子と
して作像、光変調を行なうことが可能である。

以下、本実施例を更に詳細に説明する。

第３図は本発明の第３の実施例を示す基板の斜視図であ
る０本実施例において、基板１および透明保護板３は、
前記実施例１と同様なものを使用した。先ず、第３図に
示される基板ｌの表面上に、厚さ１００ＯＡの窒化タン
タル膜をスパッタリング法により形成し、続いてこの製
膜面にホトレジストを塗布し、基板ｌの短辺（１０ｍｍ
）に平行になるように２０本／■のストライプ状パター
ンを焼付は後、エツチング処理により余分の窒化タンタ
ル膜を選択的に除去して、残りを抵抗発熱層１１とした
。次に、その上に厚さ２００ＯＡのＩＴＯ−膜をスパッ
タリング法により積層し、同様の処理工程な経て、所定
のパターニングを行ない、第３図に示すストライプ状の
電極層１２を得た。この時、さらに発熱部分（４０ｇｍ
　Ｘ２８ＪＬｍ　）を得るために抵抗発熱層上のＩＴＯ
を一部除去した。

次に、その上に絶縁層１３として厚さ２ｇｍのＳ　ｉ０
２膜をスパッタリング法により積層した。ただし、抵抗
発熱層１１の両端部は、後でリード線をつけるために、
Ｓ　ｉ０２膜がつかないように遮蔽して行った。この抵
抗発熱層１１を設けた基板ｌと、透明保護板３とをマイ
ラーフィルムをスペーサーとして用いて１０ｇｒｒｒの
間隙で向い合わせて接着した０次に、ポリエチレンオキ
シド（平均分子量１０００、和光紬薬製）２ｇを、イソ
プロピルアセトン２５ｍＡ’に７０℃に加温して溶解し
、ポリマー溶液とした。このポリマー溶液を、基板ｌと
透明保護板３との隙間に充填・封入してポリマー液層２
を形成し、光学素子を作製した。

このようにして得られた光学素子の任意の組合せの抵抗
発熱層１１に、周波数１　ｋＨｚの電気パルス信号（パ
ルス高２０Ｖ、パルス長５　ａｓｅｃ）を情報信吟に応
じて入力したところ、情報信号に対応する所定の位置が
、透光性を示して応答し、情報信号に応じた書き込みが
可能であることが確認された。

上記各実施例において明らかなように、本発明の光学素
子は透過型、反射型のいずれの場合にも、良好な特性を
得ることができる。

［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１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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す概略構成図、第２
図は本発明の第３の実施例を示す概略構成図、第３図は
本発明の第３の実施例を示す基板の斜視図である。 ｌ・・・基板、２・・・ポリマー液層、３・・・透明保
護板。７，７ａ・・・抵抗発熱体層、８・・・赤外線吸
収層、１１・・・抵抗発熱層、１２・・・電極層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶媒中において、加熱により溶解して存在し、冷
   却により析出して存在する可溶性ポリマーを、少なくと
   も一方の基板の表面に発熱要素を形成した一対の基板間
   に挟持してなる光学素子。