JPS5872930A - 光変換素子 - Google Patents
光変換素子Info
- Publication number
- JPS5872930A JPS5872930A JP56171297A JP17129781A JPS5872930A JP S5872930 A JPS5872930 A JP S5872930A JP 56171297 A JP56171297 A JP 56171297A JP 17129781 A JP17129781 A JP 17129781A JP S5872930 A JPS5872930 A JP S5872930A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- reduced
- substrate
- oxidized
- substance
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/17—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on variable-absorption elements not provided for in groups G02F1/015 - G02F1/169
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光エネルギーによる物質の色変化を利用した光
変換素子に関し、更に詳しくは、半導体の光触媒作用を
利用した表示又は記憶機能を有する光変換素子に関する
。
変換素子に関し、更に詳しくは、半導体の光触媒作用を
利用した表示又は記憶機能を有する光変換素子に関する
。
電気及び電子機器において、画像、文字、記号等の表示
又は記録は人間と機械とのインターフェイスにおける中
心°的役割りを果して−る。周知のように、電子的な表
示、記録素子社近時急激に技楕的進歩を遂げ、情報処理
機器、通信機器、計測機器等の分野に革新をもたらすと
ともに、我々の日常生活に密着した領域にも広く進出す
るようになった。
又は記録は人間と機械とのインターフェイスにおける中
心°的役割りを果して−る。周知のように、電子的な表
示、記録素子社近時急激に技楕的進歩を遂げ、情報処理
機器、通信機器、計測機器等の分野に革新をもたらすと
ともに、我々の日常生活に密着した領域にも広く進出す
るようになった。
一方、電気的な操作を施すことなく光エネルギーを起動
力とする表示・記録素子又は方法の研究も進められてお
り、そのようなものとルては、例えば７オトレジス）％
７オトクロえツク、フォトマグネティック、又は最近で
社ケミカルホールバーニングなどの方法が知られている
。これらの方法は、例えば日本電子工業振員会編、新電
子材料ＫＮする調査研死報告書Ｖｌ（１９８０年）に記
載されているように、それぞれ特有の長所・短所（例え
ば７オトクロミツクの場合、応答速度が遅い、使用寿命
が短いなど）を有している。
力とする表示・記録素子又は方法の研究も進められてお
り、そのようなものとルては、例えば７オトレジス）％
７オトクロえツク、フォトマグネティック、又は最近で
社ケミカルホールバーニングなどの方法が知られている
。これらの方法は、例えば日本電子工業振員会編、新電
子材料ＫＮする調査研死報告書Ｖｌ（１９８０年）に記
載されているように、それぞれ特有の長所・短所（例え
ば７オトクロミツクの場合、応答速度が遅い、使用寿命
が短いなど）を有している。
したがって、光エネルギーを起動力とする表示・記録素
子又は方法の分野にあっては、新しい素子又は方法の開
発が強く求められている。
子又は方法の分野にあっては、新しい素子又は方法の開
発が強く求められている。
一方、１９７７ 都には触媒として半導体の粉末を用い
て常温下で次式に示すように水を光分解する方法が開発
された。
て常温下で次式に示すように水を光分解する方法が開発
された。
この発見以来、光触媒を媒介とする光エネルギー（主と
して太陽光）の物質に対する酸化・還元作用を利用した
物質の分解又は製造に関する研究が進められている。例
えば、 などの光分解反応が知られている。これらは、−ずれも
光エネルギーによる燃料製造（ガス化）を目的とするも
のであった。
して太陽光）の物質に対する酸化・還元作用を利用した
物質の分解又は製造に関する研究が進められている。例
えば、 などの光分解反応が知られている。これらは、−ずれも
光エネルギーによる燃料製造（ガス化）を目的とするも
のであった。
ところで、上記した反応を機構的に考えると、例えば水
の分解反応は、光エネルギーの投入によって、光触媒と
水との接触界面では に示される酸化反応と還元反応とが（ロ）時進行してい
るものと思われる。
の分解反応は、光エネルギーの投入によって、光触媒と
水との接触界面では に示される酸化反応と還元反応とが（ロ）時進行してい
るものと思われる。
本発明者らは上記反応機構に着目した。すなわち、第１
図に示したように光触媒１に光エネルギー２が投入され
ると、光触媒は光励起して電子（ｅ−）と空孔（ｈ＋）
を生ずる。ここに酸化される物質１と還元される物質２
を存在させた場合、光触媒１の表面では、 物質１＋ｈ＋ → 物１１’ （酸化）物質
２＋ｅ−→ 物質２′（還元） の反応が同時に起生じ、物質１１物質２はそれぞれ物質
１′、物＠ ２／に変換されることとなる。
図に示したように光触媒１に光エネルギー２が投入され
ると、光触媒は光励起して電子（ｅ−）と空孔（ｈ＋）
を生ずる。ここに酸化される物質１と還元される物質２
を存在させた場合、光触媒１の表面では、 物質１＋ｈ＋ → 物１１’ （酸化）物質
２＋ｅ−→ 物質２′（還元） の反応が同時に起生じ、物質１１物質２はそれぞれ物質
１′、物＠ ２／に変換されることとなる。
したがって、物質１、物質１′、物質２、−質２′がい
ずれも安定な物質であって、かつガスではなく、シかも
例えばこの酸化反応（物質１→物質１′）・還元反応（
物質２→物質２′）時に色彩変化するものであれば、光
エネルギーの投入による表示・記録が可能となる。
ずれも安定な物質であって、かつガスではなく、シかも
例えばこの酸化反応（物質１→物質１′）・還元反応（
物質２→物質２′）時に色彩変化するものであれば、光
エネルギーの投入による表示・記録が可能となる。
本発明者らは以上の観点に立ち、鋭意研究を重ねた結果
、本発明の光変換素子を開発するに到った。
、本発明の光変換素子を開発するに到った。
すなわち、本発明は、光エネルギーによる物質の色変化
を利用し、表示又は記憶機能を備えた光変換素子の提供
を目的とする。
を利用し、表示又は記憶機能を備えた光変換素子の提供
を目的とする。
本発明の光変換素子は、光触媒層を表面に備えた触媒基
板；該光触媒層に対向して配設されて該触媒基板との間
に所定の空間を形成する光透過基板；該空間に介在され
て、該空間に複数個の独立した区画室を形成する区画室
形成手段；及び、該区画室の全てに稠密に注液され、該
光触媒の光励起によって酸化及び還元される２種類の化
合物を溶解して成る溶液とから構成された構造であるこ
とを特做とする。
板；該光触媒層に対向して配設されて該触媒基板との間
に所定の空間を形成する光透過基板；該空間に介在され
て、該空間に複数個の独立した区画室を形成する区画室
形成手段；及び、該区画室の全てに稠密に注液され、該
光触媒の光励起によって酸化及び還元される２種類の化
合物を溶解して成る溶液とから構成された構造であるこ
とを特做とする。
本発明を第２１１Ｊに示したｌ実施例に基づき更に詳細
に説明する。第２図は、本発明の光変換素子の１例の縦
断面図である。図で１１は基板であって、この表面には
光触媒が層状に固定されてこの光触媒層１２とともに触
媒基板を構成する。基板１１としては、その表面に光触
媒層を形成し得るものであればその材質は問わないが、
例えば、数μｍの微細孔を均一に分布した多孔構造のテ
フロン膜などをあげることがで自る。
に説明する。第２図は、本発明の光変換素子の１例の縦
断面図である。図で１１は基板であって、この表面には
光触媒が層状に固定されてこの光触媒層１２とともに触
媒基板を構成する。基板１１としては、その表面に光触
媒層を形成し得るものであればその材質は問わないが、
例えば、数μｍの微細孔を均一に分布した多孔構造のテ
フロン膜などをあげることがで自る。
また、光触媒層１２を構成する光触媒としては、酸化さ
れる化合物（物質１）及び還元される化合物（物質２）
の酸化エネルギー及び還元エネルギーの水準がそれぞれ
酸化及び還元を可能とする価電子帯及び伝導帯の配電を
有する半導体で、しかも反応に対しては安定な物質であ
る。具体的には、Ｔｉｅ、 ｓ ８ｒＴｉＯ，ｓ ＷＯ
，、ＺｎＯ％Ｆｅ、 Ｏ，などの金属リン化物； Ｃｄ
８ 、 Ｚｎ８などの金属硫化物Ｉ ＩｎＰ ％ Ｇａ
Ｐなどの金属リン化物； Ｃｄ８ｅ ｓ Ｚｎ５ｅなど
の金属セレン化物； ＣｄＴｅ ｓ ＺｎＴｅなどの金
属テルル化物；ＧａＡｓ などの金属ヒ素化物；の半
導体又はこれら半導体にＰｔ、Ｐｄ、Ｎｉなどを相持せ
しめた吃のをあげることができる。
れる化合物（物質１）及び還元される化合物（物質２）
の酸化エネルギー及び還元エネルギーの水準がそれぞれ
酸化及び還元を可能とする価電子帯及び伝導帯の配電を
有する半導体で、しかも反応に対しては安定な物質であ
る。具体的には、Ｔｉｅ、 ｓ ８ｒＴｉＯ，ｓ ＷＯ
，、ＺｎＯ％Ｆｅ、 Ｏ，などの金属リン化物； Ｃｄ
８ 、 Ｚｎ８などの金属硫化物Ｉ ＩｎＰ ％ Ｇａ
Ｐなどの金属リン化物； Ｃｄ８ｅ ｓ Ｚｎ５ｅなど
の金属セレン化物； ＣｄＴｅ ｓ ＺｎＴｅなどの金
属テルル化物；ＧａＡｓ などの金属ヒ素化物；の半
導体又はこれら半導体にＰｔ、Ｐｄ、Ｎｉなどを相持せ
しめた吃のをあげることができる。
基板１１への光触媒層１２の形成は、例えば上記したテ
フロン膜の表面に光触媒層の粉末を散布し、該粉末をテ
フロン膜の微細孔内に埋設することによって容易に行な
うことができる。
フロン膜の表面に光触媒層の粉末を散布し、該粉末をテ
フロン膜の微細孔内に埋設することによって容易に行な
うことができる。
１３け例えばガラスのように光を透過４する材質から成
る光透過基板で、触媒基板の周縁部に配設された所定の
高さのスペーサ１４を介して光触媒層１２に対向して設
けられ、光触媒層との間に所定の広がりを有する空間を
形成する。
る光透過基板で、触媒基板の周縁部に配設された所定の
高さのスペーサ１４を介して光触媒層１２に対向して設
けられ、光触媒層との間に所定の広がりを有する空間を
形成する。
該空間の中には、空間の高さと同一で例えば格子状の微
細な区画室１５を有する区画室形成手段１６が配設され
る。
細な区画室１５を有する区画室形成手段１６が配設され
る。
形成された区画室の全てには、酸化される化合物及び還
元される化合物の両者を溶解する溶液１７が、流動する
ことなく稠密に注液されている。
元される化合物の両者を溶解する溶液１７が、流動する
ことなく稠密に注液されている。
したがって、各区画室内の溶液１７は、それぞれ独立し
て、下方では光触媒層１２と、上方では光透過基板１３
と接触している。
て、下方では光触媒層１２と、上方では光透過基板１３
と接触している。
本発明に用いる酸化される化合物としては、例ｔｔｆ７
スコルピン酸、エチレンシアミン四酢酸、トリエタノー
ルアミンを、ま念、還元される化合−としては例えばビ
オロゲン色素、ユーロピウム錯体、コバルト錯体をあげ
ることができる。溶液１７は、酸化される化合物及び還
元される化合物の両者をそれぞれ適宜な濃度で溶解した
水溶液である。
スコルピン酸、エチレンシアミン四酢酸、トリエタノー
ルアミンを、ま念、還元される化合−としては例えばビ
オロゲン色素、ユーロピウム錯体、コバルト錯体をあげ
ることができる。溶液１７は、酸化される化合物及び還
元される化合物の両者をそれぞれ適宜な濃度で溶解した
水溶液である。
以上の構造の素子において、ある線幅の光が光ｆＩＭ基
板１３に照射されると、光は該基板１３を透過し、区画
室１５内の溶液１７をも透過して光触媒層１２ｔて到達
する。光か到達した部分の光触媒層は、第１図の原理図
で示したように、光励起して電子（ｅ〜）と空孔（ｈ＋
）を生成する。その結果、その部分の光触媒層と接触す
る溶液１７にお−てけ、溶解する化合物の酸化及び還元
反応か起生して、色変化が起る。すなわち、光の照射さ
れた部分は、照射されていない部分とその色彩が異なり
、光信号が表示されたことになる。
板１３に照射されると、光は該基板１３を透過し、区画
室１５内の溶液１７をも透過して光触媒層１２ｔて到達
する。光か到達した部分の光触媒層は、第１図の原理図
で示したように、光励起して電子（ｅ〜）と空孔（ｈ＋
）を生成する。その結果、その部分の光触媒層と接触す
る溶液１７にお−てけ、溶解する化合物の酸化及び還元
反応か起生して、色変化が起る。すなわち、光の照射さ
れた部分は、照射されていない部分とその色彩が異なり
、光信号が表示されたことになる。
例えば、平均孔径０．２μｍの微細孔を均一に分布する
テフロン膜の片面に、Ｐｔを５重ｉｔ％担持するＴｉｅ
、粉末（平均粒径、約１μｍ）を散布し、圧着して光触
媒層を形成した。
テフロン膜の片面に、Ｐｔを５重ｉｔ％担持するＴｉｅ
、粉末（平均粒径、約１μｍ）を散布し、圧着して光触
媒層を形成した。
この上に、各区１ｍ−１Ｉ；１．、Ｘ１絽で高さが３鰭
の格子枠を載せ、周囲は同じ高さのゴム製スペーサでか
こった・この区画室には、メチルビオロク〜ン３．３
Ｘ １０−＠ｍｏｌ ／ ／ 、アルコルビン酸１．５
Ｘ １０ ”ｍｏ／ ／ ｌを溶解する水溶液（無色
透明）を注液し、この上に空気を入れないようにして、
厚み２簡のガラス板を装置して本発明の光変換素子とし
た。
の格子枠を載せ、周囲は同じ高さのゴム製スペーサでか
こった・この区画室には、メチルビオロク〜ン３．３
Ｘ １０−＠ｍｏｌ ／ ／ 、アルコルビン酸１．５
Ｘ １０ ”ｍｏ／ ／ ｌを溶解する水溶液（無色
透明）を注液し、この上に空気を入れないようにして、
厚み２簡のガラス板を装置して本発明の光変換素子とし
た。
ガラス板の上方からビーム径１酎のＮ１ガスレーザーを
照射した。
照射した。
レーザーを照射した部分が青色に変化した。
コレハ、水溶液に溶解するメチルビ第１：ｌ ｆ ンカ
次の反応を起ヒすためと考えられる。
次の反応を起ヒすためと考えられる。
（無色） （青色）また、ア
スコルビン酸も空孔（ｈ”）Ｋよってデヒドロアスコル
ビン酸に変化していると思われるか、これ社色変化を伴
なわないので上記した青色変化に影響を及ばずことはな
い。
スコルビン酸も空孔（ｈ”）Ｋよってデヒドロアスコル
ビン酸に変化していると思われるか、これ社色変化を伴
なわないので上記した青色変化に影響を及ばずことはな
い。
以上のように１本発明の光変換素子は電気的装置社不要
であり、しかも用いる光触媒は、通常の半導体素手のよ
うな厳格な特性を必要とせず、その１作＃′１極めて容
すである；また、溶液を構成する物質をかえれば、異な
った表示・記録を行なわぜることもできる；更には、反
応は投入される光エネルギーの蓄積反応なので、投入す
る光エネルギーを変化させれば色の濃淡を１１ｍするこ
とができるなどの効果を有して有用である。
であり、しかも用いる光触媒は、通常の半導体素手のよ
うな厳格な特性を必要とせず、その１作＃′１極めて容
すである；また、溶液を構成する物質をかえれば、異な
った表示・記録を行なわぜることもできる；更には、反
応は投入される光エネルギーの蓄積反応なので、投入す
る光エネルギーを変化させれば色の濃淡を１１ｍするこ
とができるなどの効果を有して有用である。
第１図は４発明の光変換素子の原理を説明するための図
で、第２図は本発明の光変換素子の１例を４くす縦−「
面図である。 １・・・光触媒、２・・・光、１１・・・基板、１２・
・・光触媒層、１３・・・光透過基板、１４・・・スペ
ーサ、１５・・・区画室、１６・・・区画室形成手段、
１７・・・溶液。
で、第２図は本発明の光変換素子の１例を４くす縦−「
面図である。 １・・・光触媒、２・・・光、１１・・・基板、１２・
・・光触媒層、１３・・・光透過基板、１４・・・スペ
ーサ、１５・・・区画室、１６・・・区画室形成手段、
１７・・・溶液。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 光触媒層を表面に備えた触媒基板； 該光触媒層に対向して配設されて該触媒基板との間に所
定の空間を形成する光透過基板；該空間内に配設されて
、該空間に複数個の独立した区画室を形成する区画室形
成手段；５及び、該区画室の全てに稠密に注液され、該
光触媒の光励起によって酔化及び還元される２種類の化
合物を溶解して成る溶液； とから成る構造の光変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56171297A JPS5872930A (ja) | 1981-10-28 | 1981-10-28 | 光変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56171297A JPS5872930A (ja) | 1981-10-28 | 1981-10-28 | 光変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5872930A true JPS5872930A (ja) | 1983-05-02 |
Family
ID=15920677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56171297A Pending JPS5872930A (ja) | 1981-10-28 | 1981-10-28 | 光変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5872930A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0712025A3 (en) * | 1994-11-11 | 1996-07-10 | Sony Corp | Optical device |
-
1981
- 1981-10-28 JP JP56171297A patent/JPS5872930A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0712025A3 (en) * | 1994-11-11 | 1996-07-10 | Sony Corp | Optical device |
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