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高速応答性フォトリフラクティブポリマー素子

国内特許コード P160013423
整理番号 (S2012-1108-N0)
掲載日 2016年11月2日
出願番号 特願2014-534252
出願日 平成25年8月6日(2013.8.6)
国際出願番号 JP2013071190
国際公開番号 WO2014038332
国際出願日 平成25年8月6日(2013.8.6)
国際公開日 平成26年3月13日(2014.3.13)
優先権データ
  • 特願2012-193773 (2012.9.4) JP
発明者
  • 堤 直人
  • 木梨 憲司
  • 新開 啓令
出願人
  • 国立大学法人京都工芸繊維大学
発明の名称 高速応答性フォトリフラクティブポリマー素子
発明の概要 互いに略平行状に配置された一対の絶縁基板(2、2)と、これら一対の絶縁基板(2、2)の内面(2a、2a)に形成されたITO電極(3、3)と、各ITO電極(3)の内表面(3a)に形成された暗電流制御層(4、4)と、一対の絶縁基板(2、2)間で各ITO電極(3)及び各暗電流制御層(4)を介して挟持されたフォトリフラクティブ複合材料(5)とを備えた高速応答性フォトリフラクティブポリマー素子(1)とする。フォトリフラクティブ複合材料(5)に、フォトリフラクティブポリマーであるポリトリアリールアミン(PTAA)を含有させ、暗電流制御層(4)を単一層の単分子膜又は複数層の単分子膜とすることで、応答性を格段に向上させた高速応答性フォトリフラクティブポリマー素子とした。
従来技術、競合技術の概要


ある種の物質は、良好な電荷輸送能を有することが知られており、その応用事例として次に示すフォトリフラクティブ効果がある。フォトリフラクティブ効果とは、非線形光学効果の1つであり、物質が光を吸収して屈折率が変化する現象のことである。フォトリフラクティブ効果の発現機構を説明する。光導電性及び2次の非線形光学特性を有する媒体中で2本のレーザー光を干渉させると干渉縞が形成される。この干渉稿の明部において光励起による電荷キャリアが生成され、外部印加電界により正電荷キャリアが媒体中を移動し、暗部にトラップされる。その結果、明部で負、暗部で正、に帯電した電荷密度の周期的な分布ができ、空間電界が形成される。この空間電界は、1次の電気光学効果であるポッケルス効果を引き起こし、周期的な屈折率格子が形成される。この屈折率格子と光干渉稿との間には空間的にφの位相差が生じるため、2光波間で非対称なエネルギー移動が観測され、光増幅(光学利得)が得られる。



このようなフォトリフラクティブ効果を用いることで、位相共役や、歪曲した媒体からのイメージング、実時間ホログラフィー、超多重ホログラム記録、3Dディスプレイ、3Dプリンター、さらには光増幅、光ニュートラルネットワークを含む非線形光情報処理、パターン認識、光リミッティング、高密度光データの記憶等への応用が期待されている。



上記効果を発現するフォトリフラクティブ材料として、従来、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)等の無機結晶材料が用いられていた。しかし、この無機結晶材料では、加工性が乏しいという問題点があった。そこで、近年、有機物からなるフォトリフラクティブ材料の開発が活発になっている。



有機フォトリフラクティブ材料は、無機フォトリフラクティブ材料に比べて多くの利点がある。その利点とは、組成比率の最適化が容易、高い加工性の他、例えば、大きな光学非線形性、低誘電率、低コスト、軽量、可撓性などである。また、用途に応じて望ましいものとなり得る他の重要な特性には、記録データの長い貯蔵寿命、光学品質、及び熱安定性がある。このような有機フォトリフラクティブ材料は、高度な情報通信技術にとって重要な材料となりつつある。その中でも、カルバゾール類(例えば、特許文献1参照)、トリフェニルアミン類が知られている。



ホログラフィックを連続的に書き込み、表示させる装置として、各種のホログラフィック表示装置が知られており、当該表示装置には、上記のようなフォトリフラクティブ材料を備えたフォトリフラクティブ素子が用いられる。例えば、特許文献2には、フォトリフラクティブ材料を含んだ層と、電子・イオン混合伝導体を含んだ層と、を2枚の透明電極基板で挟んだフォトリフラクティブ素子が記載されている。

産業上の利用分野


本発明は、フォトリフラクティブポリマー素子に関し、詳細にはホストポリマーにトリフェニルアミンポリマーを用いた高速応答性フォトリフラクティブポリマー素子に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
絶縁基板と、
この絶縁基板の片面上に形成された透明電極と、
この透明電極の表面に形成された暗電流制御層と、
前記絶縁基板上で前記透明電極及び暗電流制御層を介して設けられたフォトリフラクティブ複合材料と、
を備えることを特徴とする高速応答性フォトリフラクティブポリマー素子。

【請求項2】
前記絶縁基板に略平行状に配置された他の絶縁基板と、
前記他の絶縁基板の内面上に形成された他の透明電極と、
前記他の透明電極の内表面上に形成された他の暗電流制御層と、
をさらに備え、
前記フォトリフラクティブ複合材料が前記一対の絶縁基板間で前記各透明電極及び各暗電流制御層を介して挟持されていることを特徴とする請求項1に記載の高速応答性フォトリフラクティブポリマー素子。

【請求項3】
前記暗電流制御層は、前記透明電極の表面に形成された単一層の単分子膜又複数層の単分子膜であることを特徴とする請求項1に記載の高速応答性フォトリフラクティブポリマー素子。

【請求項4】
前記単一層の単分子膜又複数層の単分子膜は、前記透明電極の表面にシラン化合物を化学修飾して形成されたものであることを特徴とする請求項3に記載の高速応答性フォトリフラクティブポリマー素子。

【請求項5】
前記シラン化合物は、3-アミノプロピルトリメトキシシランであることを特徴とする請求項4に記載の高速応答性フォトリフラクティブポリマー素子。

【請求項6】
前記単一層の単分子膜又複数層の単分子膜は、前記透明電極が前記絶縁基板上に形成された透明電極基板を、アンモニア水及び過酸化水素の混合溶液中、又はピラニア溶液中に浸漬させて親水化し、この親水化電極基板を、3-アミノプロピルトリメトキシシラン混合溶媒中に浸漬させて集積化前駆体を生成し、この集積化前駆体の表面をアルコールで洗浄して余剰分子を除去することによって形成されたものであることを特徴とする請求項5に記載の高速応答性フォトリフラクティブポリマー素子。

【請求項7】
前記単一層の単分子膜又複数層の単分子膜の膜厚はシラン化合物の1分子分以上の厚みであることを特徴とする請求項6に記載の高速応答性フォトリフラクティブポリマー素子。

【請求項8】
前記フォトリフラクティブ複合材料は、下記式(1)で表されるフォトリフラクティブポリマーを含んでいることを特徴とする請求項3に記載の高速応答性フォトリフラクティブポリマー素子。
【化1】



【請求項9】
前記フォトリフラクティブ複合材料は、非線形光学色素と、増感剤と、可塑剤と、を含んでいることを特徴とする請求項8に記載の高速応答性フォトリフラクティブポリマー素子。

【請求項10】
前記フォトリフラクティブポリマーが10~50重量%、前記非線形光学色素が20~50重量%、前記増感剤が0.1~3重量%、前記可塑剤が10~40重量%含まれていることを特徴とする請求項9に記載の高速応答性フォトリフラクティブポリマー素子。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 2K008CC00 再生
  • 2K102AA02
  • 2K102AA05
  • 2K102AA23
  • 2K102BA13
  • 2K102BA35
  • 2K102BB04
  • 2K102BC01
  • 2K102BD08
  • 2K102CA18
  • 2K102CA28
  • 2K102DA01
  • 2K102DD01
  • 2K102EA02
  • 2K102EA12
  • 2K102EA14
画像

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出願権利状態 公開
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