JPH0659288A

JPH0659288A - 光学素子の駆動方法および光学素子駆動装置

Info

Publication number: JPH0659288A
Application number: JP4227833A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Nagai; 達夫永井; Junichi Tsugita; 純一次田; Toru Mashita; 徹真下; Yuichi Yoshino; 勇一吉野; Toshio Inami; 俊夫井波; Koichi Uchino; 幸一内野; Hidehiko Yanagisawa; 秀彦柳澤
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1992-08-05
Filing date: 1992-08-05
Publication date: 1994-03-04

Abstract

(57)【要約】【目的】光学素子の粒子の凝集を防止する。【構成】交流電圧の基準電位とゼロレベルとのずれ
量を制限して、この交流で光学素子を駆動する。また、
交流電源２と、交流電圧における基準電位とゼロレベル
とのずれ量を制限する調整部４と、調整部４から交流電
圧の供給を受ける光学素子１とから光学素子駆動装置を
提供する。【効果】粒子の非可逆的的凝集を防止して、光学素
子の耐久性を増大させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光弁や表示装置、調
光ウィンドー等に用いられる光学素子に関するものであ
り、特に電圧を印加することによって光の透過率や反射
率を制御する素子の駆動方法および駆動装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】異方性粒子を媒質中に分散させた分散体
に電場を与えて粒子の配向を変えることによって、光の
透過率や反射率を制御する光学素子の原理は古くから知
られている（例えば、米国特許第１９５５９２３号明細
書参照）が、未だに十分に実用化されるには至っていな
い。その理由は種々あるが、その中でも最大の理由は駆
動中における粒子の凝集である。

【０００３】粒子凝集の解決方法については、これまで
にも多くの方法が提案されている。例えば、電極をコー
ティングする方法（特開昭５９−１７１９３１号）、電
極の背面に圧電素子を取り付けて電極を振動させる方法
（特開昭５６−６６８３０号）、高周波電圧を印加する
方法（特開昭４６−４４６４号）、分散剤としてコポリ
マーを使用する方法（特公昭６２−４０３８９号）など
が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、いずれの方法
も実用的には十分ではなく、またその他に効果的な具体
的方法はまだ見いだされていないのが実情である。そこ
で、本願発明者らは凝集の解決手段について種々研究を
行った結果、図２に示すように、光学素子の駆動に使用
している交流電圧１０は、基準電位１１がしばしばゼロ
レベル１２からずれることがあり、このずれが凝集に関
し悪影響を及ぼしていることを見いだした。

【０００５】例えば商用電源を利用した場合には、周囲
で使用している装置や電気器具により交流電圧に不規則
な直流電圧が乗じることがあり、また専用の駆動装置を
用いる場合にも、周波数変換や電圧変更、電圧波形変更
等の電気回路において直流電圧が乗じることがかなりの
頻度であることが分かった。このように交流電圧には、
種々の原因で直流電圧が乗じて、基準電位が相当程度ゼ
ロレベルからずれており、この交流で光学素子を駆動す
れば、光学素子には１０００ｍＶ／ｍｍ程度の直流成分
が印加されることになって、粒子凝集を起こす原因とな
っている。この発明は、上記事情を背景としてなされた
ものであり、駆動用交流電圧の基準電位のずれを制限し
て凝集を有効に防止する光学素子の駆動方法および光学
素子駆動装置を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願発明の光学素子の駆動方法は、異方性粒子を分
散させた分散体に、交流電圧を印加して異方性粒子の配
向を変化させて光透過率を制御する光学素子において、
前記交流電圧（１０）の基準電位（１１）とゼロレベル
（１２）とのずれ量（１３）を制限して駆動することを
特徴とする。ここで基準電位とは印加する交流電圧の中
心線電位をいい、ゼロレベルとは絶対電位におけるゼロ
電位を、またずれ量とは、基準電位とゼロレベルとの差
（絶対値）を意味する。また、本願発明の光学素子駆動
装置は、交流電源と、交流電圧における基準電位とゼロ
レベルとのずれ量を制限する調整部と、調整部から交流
電圧の供給を受ける光学素子とからなることを特徴とす
る。

【０００７】なお、本願発明における粒子としては、偏
光性粒子や電気泳動粒子などを挙げることができ、要
は、電圧の印加によって配向状態を変えるものである。
また、これら粒子の形状や大きさも特に限定されるもの
ではなく、形状として、棒状、針状、小板片状、球状な
どを例示することができる。交流電圧の基準電位とゼロ
レベルとのずれ量は、まず、ずれ量を検出し、それと逆
の等価直流電圧を印加することにより抑制する。また、
一定以上のずれ量が一定時間以上継続して検出された場
合に、光学素子への通電を停止する回路を組み込むこと
も効果がある。ずれ量の制限値としては±５００ｍＶ／
ｍｍ以内とするのが望ましく、さらには±２００ｍＶ／
ｍｍ以内とするのが一層望ましい。

【０００８】

【作用】本発明の作用・効果がどのようなメカニズムで
起こるのかは現在、必ずしも十分に明かではないが、概
ね以下のように推察される。セルに交流電圧を印加する
と、粒子は電界方向に配向し、透過率が上昇する。そし
て通電を停止すると、粒子はブラウン運動によって元の
ランダムな方向に戻ろうとして、回転及び並進運動をす
る。一般的に分散体中に存在する粒子は種々の原因によ
り、表面電荷を帯びているので、交流電圧に直流電圧が
乗じていると、粒子自身の表面電荷と逆の電荷を持った
電極方向に徐々に移動し、ついには粒子は直接電極と衝
突して付着することになる。この際、直流成分が小さい
場合は電極との付着力が小さく、交流電圧が逆方向にか
かった場合に容易に電極から離脱するので、結局凝集が
起きない。

【０００９】本発明において、交流電圧に乗じている直
流電圧の望ましい範囲を明記しているのは以下の理由に
よる。すなわち、表面電荷は、分散体中の界面活性剤や
高分子などの吸着により、また分散体中の水素イオン濃
度等により、同じ粒子でも種々の電荷を持つ。そして粒
子自身の表面電荷と逆の電荷を持った電極への移動速度
や、電極との衝突力は、直流電圧の大きさと、粒子の表
面電荷の大きさに比例する。後述の実施例で示す分散系
における粒子の表面電荷、すなわちζ電位は約−５ｍＶ
と通常の値と比較して非常に小さく、実施例で凝集防止
に効果がある直流電圧±５００ｍＶ／ｍｍ（セル間電圧
／セル間距離）よりも小さく制限すれば、通常考えられ
る殆どの粒子分散型光学素子に関して凝集が起きないこ
とになる。したがって５００ｍＶ／ｍｍを基準電位のず
れ量の制限値として望ましいものとした。また、２００
ｍＶ／ｍｍに制限すれば、より凝集防止効果が確実かつ
顕著になる。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。（実施例１）硫酸シンコニジンのヨウ化物結晶（異方性
粒子）０．３ｇと、アクリレートポリマー（分散剤）２
０ｇとをフッ素樹脂に分散させた懸濁液１００ｇを作製
し、１００ｍｍ×１００ｍｍのガラスセル内に封入し
た。対向するガラスの内面には、２００ｎｍ厚のＩＴＯ
（インジウム・錫酸化物）膜をスパッタで形成し、さら
にこのＩＴＯ膜にリード線を取り付け、通電できるよう
にしてある。このときのセルギャップは０．１ｍｍであ
る。

【００１１】上記光学素子に対する通電では、直流成分
が乗じていない交流電源を用意し、周波数１ｋＨｚで１
００Ｖの交流を５秒間隔でｏｎ／ｏｆｆを繰りかえしな
がら印加するものとした。また、この交流電源には任意
の直流電圧をバイアスとして加えられるように直流電源
が接続してある。上記通電条件において、バイアス電圧
を変えて光学素子を駆動し、それぞれ凝集の程度を観察
した。

【００１２】凝集の程度は、合理的に定義することは難
しいので、この試験においては、予め作製しておいた限
度見本を基準にし、見本と同程度の凝集状態になった時
間を凝集時間とすることにより凝集の度合を判定した。
凝集試験の結果は表１に示すように、直流成分±５００
ｍＶ／ｍｍ以内の条件で通電したものでは凝集時間まで
の通電サイクル数が１０万回を越えており、凝集防止効
果に優れていた。

【００１３】

【表１】

【００１４】（実施例２）分散剤としてのメタクリレー
トポリマー２０ｇを用いた以外は実施例１と同様にして
試験を実施した。その結果は表２に示すように直流成分
±５００ｍＶ／ｍｍ以内の条件では凝集時間までの通電
サイクル数が１０万回を越えており、凝集防止効果に優
れていた。

【００１５】

【表２】

【００１６】（実施例３）次に、実施例１における光学
素子１を用いた駆動装置を説明する。周波数１ｋＨｚ、
電圧１００Ｖの交流が得られように商用電源２に周波数
変換装置３が接続されており、変換装置３にこの交流の
直流成分を±５００ｍＶ／ｍｍ以内に制限する調整部４
が接続されている。なお、調整部４は、オペアンプ、コ
ンデンサ、抵抗等の組合せ（図示しない）によって構成
されており、交流電圧の基準電位とゼロレベルとのずれ
量を検出し、それと逆の等価直流電圧を印加することに
より、直流成分を制限する。また、この調整部４の最終
部に、一定以上のずれ量が一定時間以上継続して検出さ
れた場合に、光学素子への通電を停止する回路を組み込
んでいる。この調整部４で直流成分が制限された交流
は、光学素子１に供給されている。上記装置で商用電源
を周波数変換した後には、直流成分が断続的に最大で１
０００ｍＶ／ｍｍ含まれていたが、調整部４によって直
流成分は所定範囲内に抑制されていた。上記駆動装置に
よって光学素子を駆動したところ、１０万回を越えるサ
イクル数でも凝集が有効に防止されていた。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本願発明の光学素子
の駆動方法によれば、異方性粒子を分散させた分散体
に、交流電圧を印加して異方性粒子の配向を変化させて
光透過率を制御する光学素子において、前記交流電圧の
基準電位とゼロレベルとのずれ量を制限して駆動するの
で、電極表面に粒子が付着して非可逆的的に凝集するの
を防止でき、長時間にわたり性能が劣化しないで光学素
子を駆動することができる。また、本願発明の光学素
子駆動装置によれば、交流電圧における基準電位とゼロ
レベルとのずれ量を制限する調整部を有するので、交流
電圧の直流成分を所望以下に抑制して光学素子の凝集を
有効に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の一実施例の駆動装置の概略
図である。

【図２】図２は、光学素子の駆動に使用する交流電圧を
示す図である。

【符号の説明】

１光学素子２商用電源３周波数変換装置４調整部１０交流電圧１１基準電位１２ゼロレベル１３ずれ量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉野勇一千葉県四街道市鷹の台１丁目３番株式会社日本製鋼所内 (72)発明者井波俊夫千葉県四街道市鷹の台１丁目３番株式会社日本製鋼所内 (72)発明者内野幸一千葉県四街道市鷹の台１丁目３番株式会社日本製鋼所内 (72)発明者柳澤秀彦千葉県四街道市鷹の台１丁目３番株式会社日本製鋼所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】異方性粒子を分散させた分散体に、交流
電圧を印加して異方性粒子の配向を変化させて光透過率
を制御する光学素子において、前記交流電圧の基準電位
とゼロレベルとのずれ量を制限して駆動することを特徴
とする光学素子の駆動方法
【請求項２】交流電源と、交流電圧における基準電位
とゼロレベルとのずれ量を制限する調整部と、調整部か
ら交流電圧の供給を受ける光学素子とからなることを特
徴とする光学素子駆動装置