JP3850387B2 - 偏光子の製造方法及び偏光子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスプレイなどの表示装置に用いて好適な偏光子の製造方法及び偏光子に関し、より詳細には、マイクロ磁気ヘッドアレイによって記録・消去・読み出しが繰り返し可能で、磁気ペン等を用いて記録が可能である記録媒体、極細線構成を有し表示装置に用いて好適な偏光子、及び、該偏光子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来反射型ディスプレイの代表的なものとして液晶を用いたものがあり、偏光子は１枚あるいは２枚用いる。液晶ディスプレイでは、偏光子を通過した直線偏光は、液晶によって９０°偏光面が回転し、次の偏光子を通れなくなって黒くなるか、回転しないで白くなるかによってコントラストを発現させる仕組みとなっている。
【０００３】
しかしながら、液晶を用いて所望の文字や図形を表示しようとするためには、所定のセグメント毎に電極を設ける必要があり、構造が複雑かつ高価とならざるを得ないという問題点がある。さらに、これら反射型液晶ディスプレイは、液晶に印加する電圧を取り除くと一般的には表示は消失してしまう欠点があった。メモリー機能を有するものもいくつか提案されているが（例えば、特許文献１参照）、実用化されているものはない。また、液晶は２枚のガラス又は透明プラスチックス等で挟まれている構成を有しているために、大きく曲げたりすることが難しく、さらに、液晶へ電圧印加が必要なことから厚みが数ｍｍと厚くなるのが一般的である。
偏光子としてはフィルム型偏光子（２色性物質にヨウ素用いる）が用いられているのが一般的で、この場合１枚の偏光子で４０％程度の光透過率を有する。従って、画像は非常に暗いのが一般的である。
また、上記液晶表示以外のディスプレイ技術としては、特開平５−７７５４３号公報（特許文献２）に開示された技術があるが、高いコントラストでデジタル記録・再生を可能にするための技術手段については十分に開示されていないものであった。
【０００４】
次いで、従来の技術による偏光子の主な例と、各例毎に従来技術における問題点を以下に列挙する。
１，特開平１−９３７０２号公報（特許文献３）に開示された偏光板及び偏光板の製造方法
強磁性体微粒子からなる多数の棒状素子を含む偏光層を基板表面に一定方向に配列して固着形成することにより、製造が容易でかつ光学的特性の優れた偏光板及びその製層方法を提供したもの。すなわち棒状の強磁性体を一定方向に並べたものである。
【０００５】
（問題点）
偏光層の配列のバラツキが大きく、また、棒状素子材料自体の形状のバラツキも大きい。材料は光の吸収と屈折率が大きいことが必要であるが、この点で好ましいとは言えない。
【０００６】
２，ワイヤグリッド偏光子
「現代人の物理１−光と磁気」東京農工大学 佐藤勝昭教授著，１９８８，Ｐ１０３（非特許文献１）に記載されたもの。この偏光子は、２.５μｍより長波長の光に対して機能する偏光子であって、透明基板（臭化銀、ポリエチレン等）に微小な間隔で金やアルミニウムの線をひいたものである。この場合、線の間隔ｄ、波長をλとすると、λ≫ｄの波長の光に対して、透過光は線に垂直な振動面を持つほぼ完全な直線偏光になる。中赤外用（λ２.５μｍ〜２５μｍ）としては臭化銀基板にｄ＝０.３μｍ間隔で金線をひいたものが、遠赤外用（λ１６μｍ〜１００μｍ）としてはポリエチレン板にｄ＝０.７μｍでアルミニウムをひいたものが用いられる。偏光度は９７％程度といわれる。
【０００７】
（問題点）
これは長波長の赤外線用の偏光子で、可視光では機能しない。また、このワイヤー法では線巾を５００Å以下と細くすることはできない。
【０００８】
３，コーニング社製「ポーラコア」
ポーラコア（商品名）は、長く延伸させた金属銀をガラス自身の中に一方向に配列させることにより、偏光特性をもたせたガラス材料で、従来の有機物偏光素子と異なり耐熱性、耐湿性、耐化学薬品性、及びレーザに対する耐性に非常に優れている。赤外線用が主であるが、特殊仕様として可視光用がある。
【０００９】
（問題点）
可視光用は外観上では茶色であり、従来利用されている有機物偏光素子と同じように表示デバイスでは暗くなってコントラストが付かず利用出来ない。価格も高価であり、また、サイズが大きいものの製品化が困難である。光透過率も４００から８００ｎｍで８５％程度（２ｍｍ厚のとき）と不十分である。
【００１０】
４，マイクロワイヤアレイ
東北大学のグループで赤外線用にアルミニウムの表面を陽極酸化させアルミナとし、微細な穴を開けてこの中にＮｉやＣｕなどの金属を入れ偏光子として用いることを報告したものである。
【００１１】
（問題点）
可視光域の光透過データは十分にはとられていないが、主たる利用範囲の赤外線での透過率も８５％以下と低い。このグループはガラス層間に島状金属粒子層を挿入して引き延ばし、偏光子を得ているが、可視光領域での偏光率は不十分でやはり長波長の赤外線用である。
【００１２】
５，積層型偏光子
東北大学の電気通信研究所の川上彰二郎教授により発表されているもので、可視光用としては、ＲＦスパッタリング法を用いて６０〜８０Åの厚みのＧｅ（ゲルマニウム）と、１μｍ厚みのＳｉＯ₂を交互に６０μｍ厚みになるまで積層して作製している。０.６μｍの波長で測定した性能指数α_TE／α_TM（ＴＥ波とＴＭ波に対する消衰定数の比）は４００近く、０.８μｍの波長で測定した消光比は３５ｄＢ、挿入損失は０.１８ｄＢであり、可視光に対して十分なものである。
【００１３】
（問題点）
スパッタリング法で作製するので、せいぜい５０ないし１００μｍ程度の厚みでしか作製できない。この基板上の薄膜から３〜３５μｍ厚みにスライスして切り出して用いる。用途は光センシングシステムや光導波路デバイス等への組込素子として利用され、８５０nm以上の波長ではラミポールの名称で同様の作製法を用いたものが住友大阪セメント（株）から販売されている。しかし、この製法では大面積のものは作製不可能である。
【００１４】
この他に本発明者が先に出願した先行技術として、１００Å以下の金属又は半導体粒子を有機溶剤中に分散させて、透明な支持板の上に直線状に塗布し、焼成することにより偏光子を形成するようにした技術がある。一方、本発明は、一般的なリソグラフィー技術で偏光子を作製する方法で、基本となる構造（一透明支持体上に細線を設ける）に関して提案したものであり、前記本発明者による先行出願の提案による作製法の改良に関するもので、より細く、アスペクト比（細線の高さと巾の比）が大きく、性能の向上した偏光子を作製する方法に関する。
【００１５】
【特許文献１】
特開平７−９２４３８号公報
【特許文献２】
特開平５−７７５４３号公報
【特許文献３】
特開平１−９３７０２号公報
【００１６】
【非特許文献１】
「現代人の物理１−光と磁気」東京農工大学 佐藤勝昭教授著，１９８８，Ｐ１０３
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のごとき従来の問題点を解決するためのもので、その目的は、マイクロ磁気ヘッドアレイによって高いコントラストでデジタル磁気記録・読み出し・消去を繰り返し行うことができる記録媒体を提供することである。
本発明の他の目的は、棒磁石状のペンを用いて記録動作を行うことができるディスプレイを提供することである。
本発明の他の目的は、従来の偏光子の問題点を解決するものとして、５０×５０ｍｍ以上の大面積の可視光用偏光子を容易に作製する，可視光の光透過率が９０％以上である，可視光域で機能する表示デバイスに用いることが可能なように着色されない，以上の３項目すべて満足する可視光用偏光子を提供することである。
本発明の他の目的は、上述のディスプレイ，および偏光子を改良して可視光による磁気光学効果を利用したコントラストの高い表示装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、偏光子の製造方法であって、可視光に対して透明な支持体の表面に、複数列の互いに平行な直線状の凹形の溝を形成する工程と、前記凹形の溝に半導体又は金属よりなる薄膜を形成する工程と、前記薄膜間の凹形の溝に可視光に対して透明な物質を充填する工程と備えたことを特徴とする偏光子の製造方法である。
【００１９】
さらに、前記薄膜を形成する工程は、支持体に薄膜を形成する工程と、前記凹形の溝の側壁以外に形成された薄膜を除去する工程とからなることを特徴としたものである。
【００２０】
さらに、前記形成する工程は、リソグラフィー法により支持体に形成することを特徴としたものである。
【００２１】
さらに、支持体の片面もしくは両面に反射防止膜を形成する工程を備えたことを特徴としたものである。
【００２２】
さらに、前記形成する工程は、薄膜の厚さが５０〜５００Å、高さ０．１〜３μｍで形成することを特徴としたものである。
【００２６】
また、本発明は、可視光に対して透明な支持体の表面に、複数列の互いに平行な直線状の凹形の溝が形成され、前記凹形の溝に半導体又は金属よりなる薄膜が形成されてなり、前記薄膜間の凹形の溝に可視光に対して透明な物質を充填されている偏光子を特徴としたものである。
【００２７】
前記薄膜がＧｅまたはＳｉであることを特徴としたものである。
【００２９】
前記薄膜の厚さが５０〜５００Å、高さが０．１〜３μｍであることを特徴としたものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による記録媒体を用いたディスプレイの基本構成を示す構成図である。
図１に示す様に、このディスプレイは、透明基板１上に、偏光子層３，透明磁性層５，および反射層７を順次積層して記録媒体９を形成し、その記録媒体９の反射層７側にマイクロ磁気ヘッドアレイ１１を設けた構成となっている。そして、上記マイクロ磁気ヘッドアレイ１１によって上記透明磁性層５を所望の画像に従って磁化し、上記透明基板１の側より上記画像を見ることができる様にしている。
すなわち、光源からの円偏光が透明基板１を通して偏光子層３に入射すると、偏光子層３の偏光面と一致した偏光成分のみ透過し、その後、透明磁性層５に入射する。磁性層５では該磁性層５に含まれる磁性微粒子が磁化されているところではスピンが上向き（又は下向き）に揃えられており、入射した直線偏光とスピンとが平行であるときに透過光の偏光面が回転する。一方、磁性微粒子が磁化されていない所ではスピンの向きがランダムであるため、入射直線偏光の偏波面は回転しない。従って、磁性層５の内、磁化されている部分に入射した直線偏光のみその偏波面が回転し、磁化されていない部分に入射した直線偏光は偏波面が回転せずに反射層７に入射する。
【００３３】
該反射層７より反射した直線偏光は再び磁性層５に入射し、磁性層５の磁性微粒子が磁化されている部分を透過する光は更に回転し、偏光子層３に入射するが、磁性層５の磁性微粒子が磁化されていない部分を透過する光は、その偏波面が回転せずに偏光子層３に入射する。従って、磁性微粒子が磁化された部分を透過した直線偏光の偏波面と偏光子層３の偏波面とは一致せず、光は光源側に戻らない。
一方、磁性微粒子が磁化されていない部分を透過した直線偏光は、その偏波面が回転していないため、偏光子層３の偏波面と直線偏光の光軸とが一致し、偏光子層３を透過して光源側に戻り、光源側から見ると明るく見ることができる。
すなわち、上述したような動作により、磁性層の磁化の状態に応じて明暗をつくることができ、且つ、この明暗は磁気記録によるものであるため、繰り返し記録し、また保存することもでき、例えば、表示デバイスとして利用することが可能である。
【００３４】
次に、上記マイクロ磁気ヘッドアレイ１１について詳しく説明する。
まず、ここでは、磁気ヘッドとして従来ほとんど用いられていないマイクロ磁気ヘッドをアレイ化して用いている。マイクロ磁気ヘッドは最近研究・開発が活発になってきているマイクロ磁気デバイスの１つで、スパッタ法，メッキ法等の薄膜技術やＬＩＧＡプロセスといわれる微細加工技術、各種リソグラフィー技術を駆使して作製するものである。４００ｄｐｉの画素をもつヘッドを得るには６３.５μｍピッチの加工が必要となる。マイクロ磁気ヘッドは、従来のオーディオやビデオ，ハードディスク用等に用いられるヘッドより大幅に小さくマイクロで、かつ従来は１媒体１ヘッドの構成であったが、本発明では、マイクロ磁気ヘッドをアレイ化して必要な表示範囲全体にヘッドをしきつめ、同時又は少しずらして駆動させディスプレイ可能とするところに特徴がある。
更にもう１つの改善点は記録媒体とヘッドが従来の磁気記録装置では相互に移動した（テープかへッドかどちらかに対して移動）が本発明では上述した様にヘッドをアレイ状にすることによりこれがない。そのため磁気抵抗効果ヘッド（ＭＲヘッド、以下に詳しく説明）を用いることができる。ＭＲヘッドは感度が良く、最近の高密度磁気ヘッドに用いられ、磁気センサーとしても利用できる。これは磁界があれば電気抵抗が変化するため移動して磁束の変化を読まなくても良いからである。更に本発明のヘッドとしてＧＭＲ（巨大磁抵抗効果）も利用できることは当然である。
【００３５】
上述した様に、本発明の大きな特徴の１つに磁気抵抗効果ヘッド（ＭＲヘッド）を使用することが上げられる。そこでＭＲヘッドについて少し詳しく説明する。
従来は誘導コイル形ヘッドが用いられ、記録・再生のためにコイルを具備しており、１つのコイルで記録・再生の２役をさせていた。
これに比べてＭＲヘッドは記録・再生を各別々に最適設計してヘッドを構成するので特に再生時に効力を発揮する。ＭＲヘッドの構成は、記録用として従来のコイルを有する薄膜ヘッド（ただし、コイルの巻数は最大でも１２ターン程度）と、再生用としてパーマロイ磁性薄膜（膜圧３００Å程度）の磁気抵抗効果を利用したヘッドを複合化したものである。従来のコイル付薄膜ヘッドにおける再生感度を磁束の時間変化量として検出する方式に対し、上記ＭＲヘッドは磁束の強さを検出することから（１）磁束感応形のため、媒体との相対速度に無関係に出力が得られる（２）コイルを有しないため（再生の場合）、再生ノイズが全く出ずＳ／Ｎを高くとれるという効果がある。
ＭＲヘッドは薄膜が薄いことから、半導体プロセスを用いて作製する。すなわち、スパッタリングとフォトリソグラフィーが主で、場合によってメッキ法を用いる。
なお、本発明ではマイクロ磁気ヘッドとそれ以外の部分は画像形成後切り離すことができる様になっている。接触させて利用も可能であるが、切り離しにより、携帯性が向上し、軽く、薄く曲げても損傷しないという特徴を有する。
【００３６】
次に、上記透明磁性層５について詳しく説明する。
従来の透明磁性体を用いる表示デバイスには薄膜法（ＰＶＤ法ｏｒＣＶＤ法）を用いるものもあった。この方法では例えば希土類鉄ガーネット（最も代表的透明磁性体−可視光で）の場合５００℃以上が基板温度として必要で、それ以下では磁性体が結晶化せず、磁性体にならなかった。本発明のように透明基板１に（ガラスでも良いが）プラスチックスを用いるためには使用不可である。例えば、どんな磁性体（高温で焼成して作るもの）でも、微粒子で作製後結合剤と共に塗布すれば、結合剤硬化のための１００℃程度で良くなる。
本発明では透明磁性体を０.５μｍ以下の径の微粒子で作製して用いる。これは光の散乱を減少させて光透過率を向上させるため、より表面の凹凸の少ない平滑な磁性層を得るためである。さらに、表示デバイスとして必須のコントラストを上げるために従来の黄・茶磁性材料以外に白い地肌が得られるフッ化鉄を微粒子で用いたことも特徴である。また、微粒子層は大面積化が容易であることも特徴である。また、粒径は可視光波長に対して同等又はそれ以下の波長でより透明性が向上する。
【００３７】
次に、上記偏光子層３について詳しく説明する。
従来最も良く使われている偏光子はフィルム状のＬＣＤ（液晶ディスプレイ）に用いられているものである。これらは有機物の吸収が多く４０％程度の透過率しかなく、本発明のような反射型ディスプレイ（バックライトなし）では画像が暗くて品質が劣る。本発明では５０％以上の透過率が得られるグリッド偏光子を用いる。これらの偏光子における従来技術例とその欠点は従来の技術で説明したごとくである。
このような従来例に対し、本発明では９０％以上の透過率が得られるようフォトリソグラフィーを用いて従来は光ファイバー用に１ｍｍφ位でしかできなかった積層型偏光子（東北大通研川上先生）を大面積で設けて用いるものである。これにより光の吸収要素を極力減少せしめてかつ偏光度を高めている。
【００３８】
次に、上記透明基板１について詳しく説明する。
透明基板としては石英ガラス等無機材料がワイヤグリッド偏光子を表面に加工しやすい（リソグラフィー法）。以下に述べる透明プラスチックスを用いると、軽い、薄い、曲げやすい等の利点があるので利用しやすい。プラスチックスの場合はＳｉＯ₂を数μｍ表面にスパッタ等で積層し、この上にリソグラフィー法を用いて上記無機の石英ガラス等と同様にワイヤグリッド偏光子を加工して用いることができる。
透明基板用プラスチックスとしては、ＭＭＡ，ＰＭＭＡ，ポリカーボネート，ポリプロピレン，アクリル系樹脂，スチレン系樹脂，ＡＢＳ樹脂，ポリアリレート，ポリサルフォン，ポリエーテルサルフォン，エポキシ樹脂，ポリ−４−メチルペンテン−１，フッ素化ポリイミド，フッ素樹脂，フェノキシ樹脂，ポリオレフィン系樹脂，ナイロン樹脂等が使用できる。
なお、上記反射層７のヘッド側にはキズがつきやすいので保護層を設けることが望ましい。保護層の材料としては、石英ガラス，サファイア，結晶化透明ガラス、パイレックス（Ｒ）ガラス、Ａｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，ＢｅＯ，ＺｒＯ₂，Ｙ₂Ｏ₃，ＴｈＯ₂，ＣａＯ等が考えられるが好ましくはアクリル、ポリカーボネート等の透明樹脂が用いられる。
また、上記透明基板１の空気層側には反射防止膜を設けて光の透過率を向上させることが望ましい。これにより化学的腐食や光による化学的変化からの防止等の改善もなされる。上記反射防止膜としては、図２に示す様な材料を挙げることができる。
【００３９】
また、本発明の他の大きな特徴としては、図３に示すようなペン状の支持部１３の先端に支持された棒磁石１５から成るペン状磁石によって上記透明基板１側から記録を行うことができることが挙げられる。この場合、上記透明基板１はできる限り薄い方が良く、１０〜１００μｍ厚が好ましい。
なお、磁気記録に於いてマイクロ磁気ヘッドアレイ１１と記録媒体９の間隔は大きくあけることはできない。それは磁界が距離の２乗で弱くなり広がってぼけた像の記録しかできないからである。従って、ＭＲヘッドを用いたマイクロ磁気ヘッドアレイ１１による再生にはヘッドと媒体間隔が１μｍ以下であることが好ましい。
【００４０】
（実施例１−１）
次に、図４を参照して本発明に係るディスプレイの具体例について説明する。
図４に示す様に、この具体例は、７５μｍのポリカーボネートフィルムによる透明基板１の片側に反射防止膜１７としてＭｇＦ₂（ｎ＝１.３８）を真空蒸着法によって１０００Åの厚みで設け、ついで偏光子層３として５０μｍ厚のポリカーボネート膜上にフォトリソグラフィー法を用いて巾１２０Å高さ２μｍのゲルマニウム（Ｇｅ）の極細線を設けた。ここで、線間隔は０.７５μｍとし、線間はＳｉＯ₂をスパッタ法を用いてうめた。Ｓ偏光透過率（Ｔｉ）は８０％，Ｐ偏光透過率（Ｔ₂）は５％で偏光度（Ｔ₁−Ｔ₂／Ｔ₁＋Ｔ₂）は８８％であった。
上記偏光子層３をポリカーボネートフィルムによる透明基板１の反射防止膜１７のない側へ張りつけた。ついで、透明磁性層５として平均粒子径０.３μｍのＦｅＦ₃をボールミルを用いて５時間分散し、結合剤としてアクリル樹脂をＦｅＦ₃／アクリル樹脂＝１／２（重量）となるように混合した。この塗料を上記偏光子層３上に３μｍとなるように塗布した。
ついで上記ＦｅＦ₃の透明磁性層５上に真空蒸着法によってアルミニウム（Ａｌ）を０.２μｍ厚となるようにして設け反射層７とした。さらに反対層７上には保護膜１９としてアクリル樹脂を０.２μｍ厚となるように塗布固化した。このとき、波長０.６３μｍの光のファラデー回転角は０.４ｄｅｇであった。
ついでＳｉウエハ上にフォトリソグラフィー法を用いて図５に示す様なマイクロ磁気ヘッドアレイ１１を作製した。
【００４１】
すなわち、図５に示す様に、このマイクロ磁気ヘッドアレイ１１は、ＦｅＮｉの磁石２１を挟む形でＳｉ部材２３が設けられ、そのＳｉ部材２３上にポリイミド樹脂２５におおわれた状態でＡｕのコイル２７が上記磁石２１を中心にして設けられた構成となっている。
なお、ここで、上記アレイの全体寸法５×５ｍｍ
アレイのピッチ ６３.５μｍピッチ（４００ｄｐｉ）
Ａｕのコイルのターン数 １０ターン
ＦｅＮｉの組成 Ｆｅ：Ｎｉ＝１：１
ＦｅＮｉの磁性 保磁石 １０ｅ以下
Ａｕの電気抵抗 １.４μΩ、ｃｍ
Ａｕの電流 ０.５Ａ
となっている。
また、他のＭＲ用材料としてはＦｅＮｉ以外にＮｉＣｏやＣｏＺｒＴａ，ＣｏＨｆＴａＰｄ，ＣｏＮｉＦｅが用いられる。
マイクロ磁気ヘッドアレイ１１を用い一時に各ドットへの磁気記録をアルミの反射層７側から行う。
この場合、ドットは円形で各ドットの寸法は４０μｍφである。記録はヘッド端を反射層７上の保護層１９に密着せしめて行った。この時の磁気記録部と非磁気記録部のコントラストは平均で２.２：１であった。再生はＭＲヘッド（ＭＲ膜のＦｅＮｉは３００Å厚）アレイを用いた。再生出力比は平均で２.５：１であった。
【００４２】
次に、以下に述べる比較例１−１〜１−５によって上記本発明の実施例の長所を明確にする。
（比較例１−１）
上記実施例１−１のうち透明基板厚みを２００μｍとし、それ以外は実施例１−１と全く同様にしてディスプレイを作製した。透明基板側から実施例１−１と同じ棒状磁気ペン（希土類磁石使用）で記入した。実施例１−１では磁化部と非磁化部のコントラストは２.２：１であったが、この比較例１−１の２００μｍ厚み構成ではそのコントラストが１.５：１でほとんど判読できなかった。
（比較例１−２）
反射層と保護層の膜厚合計を１.８μｍした以外は実施例１−１と全く同様にしてディスプレイを作製した。実施例１−１では２.２：１であったコントラストが比較例１−２の１.８μｍの厚み（反射層０.３μｍ＋保護層１.５μｍ）構成では記録できなかった（マイクロ磁気ヘッド記録）。
（比較例１−３）
ワイヤグリッド偏光子の代りに従来のヨウ素を含浸させてなるフィルム型偏光を用いた以外は全く同様にしてディスプレイを作製した。フィルム偏光子を用いた場合のマイクロ磁気ヘッド記録のコントラストは、フィルム偏光子の透過率が悪いために１.４：１であり、又フィルム偏光子の厚みが厚いため（約１ｍｍ厚）、棒状磁石では記録できなかった。
（比較例１−４）
透明基板の空気側に反射防止膜を設けた実施例１−１の場合、光透過率は可視光に対して９１％以上であったが、反射防止膜のない場合は８６.５％と低下した。
（比較例１−５）
磁性層に用いたＦｅＦ₃の平均粒子径を１.３μｍとした以外はすべて実施例１−１と全く同様にして磁性層を透明基板上に作製した。実施例１−１の０.３μｍ径の場合は透明基板＋偏光子層＋磁性層の光透過率は可視光に対して４２％以上であったが比較例１−５の平均粒子径１.３μｍでは１８％以上と低下した。
【００４３】
以下に、偏光子または偏光子の製造方法について説明する。
本発明は、基本的構成として、透明な支持体上に半導体又は金属の厚さ５０〜３００Å×高さ０.１μｍ〜３μｍの細線を０.５μｍ〜１.５μｍの間隔で設けることを提案するものである。実験によれば、光の吸収率は細線の厚さ×高さの面積（同一材料、同一間隔の場合）に依存する。しかし、同一面積でもより線の厚さが薄く、かつ高さが高い方が、すなわちアスペクト比（高さ／厚さ）が大きい方が偏光度が向上する。本発明は、この事実に基づいてなされたもので、極細線のアスペクト比を大巾に向上させた偏光子を提供するものである。従来の本発明者の提案ではアスペクト比は１０〜５０位であったが、本発明によって１００〜１０００へと向上する。このために偏光度は９５％以上１００％に近い値を得られるようになった。
【００４４】
更に、用いる線材は屈折率がより高く光吸収がより大きい程偏光度が向上することがわかった。可視光の屈折率が大きいものとしてＧｅ，Ｓｉ（アモルファス、結晶）があり、可視光吸収の大きいものとしてＲｈ，Ａｌ，Ｉｒ，Ｐｔ等があるが、これらの中ではＧｅ，Ｓｉが高偏光度を得るのに適することがわかった。
【００４５】
本発明の偏光子は、半導体製造において一般にサイドウォールと言われている壁を用いる。透明支持体としては、ＭＭＡ樹脂，ＰＭＭＡ樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリプロピレン樹脂，アクリル系樹脂，スチレン系樹脂，ＡＢＳ樹脂，ポリスチレン，ポリアリレート，ポリサルフォン，ポソエーテルサルフォン，エポキシ樹脂，ポリ−４−メチルペンテン−１，フッ素化ポリイミド樹脂，フッ素樹脂，フェノキシ樹脂，ポリオレフィン系樹脂，ジエチレングリコールビスアリルカーボネート，ナイロン樹脂，フルオレン系ポリマー等の透明プラスチックに代表される有機物や、ガラス，石英，アルミナ等の無機透明材料が用いられる。
【００４６】
この透明支持体にリソグラフィー法で表面に凹凸をつくるが、このときの凹部の側面の壁をサイドウォールと称する。この壁は比較的容易に加工面に対して垂直に深く（１０μｍ位まで）つくることができる。上記透明プラスチックを基板として用いる場合、この基板上にＳｉＯ₂薄膜をＰＶＤ法もしくはＣＶＤ法といわれる薄膜作製法で作製し、ＳｉＯ₂層表面に凹凸をつくっても良い。又、リソグラフィー法を使用すれば、直線性のきれいな細線を容易に得ることができる。この壁が作製された凹凸面にＧｅ又はＳｉによる５０〜１００Åの薄膜をつくる。この方法は、ＰＶＤ，ＣＶＤ法や、メッキ法が好適に採用されるが、特に製法が制限されるものではない。いずれにしても従来法より細い（薄い）膜を形成することができる。次いで、凸部及び凹部の薄膜のうち支持体表面に平行な部分をエッチング（湿式又は乾式かを問わない）で除去すれば、残存した垂直な薄膜部によりアスペクト比の大きなＧｅやＳｉの細線をつくることができる。このような方法によって作製が容易であり、かつ偏光度の大きな偏光子が得られる。また、細線間を可視光に透明な物質で埋めると、細線が安定して固定される。また、得られた偏光子の片面もしくは両面に反射防止膜を設けることにより、偏光子の透過光量を増すことができる。この反射防止膜の材料は公知のものを適宜選択して使用できる。
【００４７】
以下に、本発明による偏光子の製造方法の実施例を図６を参照して具体的に説明する。
（実施例２−１）
図６は、本発明による偏光子の製造方法の一実施例を説明するための偏光子の構成を概念的に示した要部側断面図を製造工程順に図６（Ａ）〜図６（Ｈ）に示すものである。図中、３１はＳｉＯ₂基板、３２はレジスト、３３はＧｅ薄膜、３４はＡｒイオン、３５はＳｉＯ₂スパッタ層で、ＳｉＯ₂基板３１のサイズは５０×５０×１ｍｍｔである。
【００４８】
偏光子の作製の手順としては、ＳｉＯ₂基板３１にレジスト３２を積層し（図６（Ａ））、１μｍの巾及び間隔になるようにパターン化し（図６（Ｂ））、エッチングする（図６（Ｃ））。このレジストエッチングによりＳｉＯ₂基板３１に設けられる凹部の深さを２μｍとした。次いでレジスト３２を剥離し（図６（Ｄ））、ゲルマニウム（Ｇｅ）薄膜３３の成膜をスパッタ法で行なった（図６（Ｅ））。このときＧｅ薄膜３３の厚みを８０Åとした。次いでＡｒイオン３４による全面エッチバック（基板側に逆バイアス電圧（−）を印加した逆バイアス法を用いると、図６（Ｆ）の矢印のようにイオンが基板に垂直に照射され、水平面のみを除去しやすい）により水平面のＧｅ薄膜３３を除去し（図６（Ｆ），（Ｇ））、ＳｉＯ₂基板３１にＧｅを格子状に形成した後、凹部にスパッタ法によってＳｉＯ₂を成膜し（図６（Ｈ））、ケンマによって平坦化してＳｉＯ₂スパッタ層３５とした。ついで、上記ＳｉＯ₂基板の両面に反射防止膜としてＭｇＦ₂（ｎ＝１.３８）の層を真空蒸着法によって１０００Å厚さになるようにして設けた（図示せず）。この反射防止膜によって可視光域の反射率は３％低下した。
【００４９】
設けられた直線状格子に対して電気ベクトルの方向が垂直な場合をＳ偏光、平行な場合をＰ偏光とすると、以上のようにして作成した偏光子のＳ偏光透過率（Ｔ１）は可視光域において、９４％以上であり、Ｐ偏光透過率（Ｔ２）は可視光域において、３％以下であった。又偏光度（Ｔ₁−Ｔ₂／Ｔ₁＋Ｔ₂）は可視光域において、９３％以上であった。これは、一般的に多用される（ＬＣＤに用いられる）ヨウ素系偏光フィルムの透過率４３％に対して大巾な向上が見られた。又、上記偏光子のＧｅの格子のアスペクト比（高さ（深さ）／厚さ）は２００００Å／８０Å、すなわち２５０であり、本発明者が前に提案した技術によるものに比べても大巾に向上させることができ偏光度の向上をはかることができた。
【００５０】
又、コーニング株式会社の偏光子（長く延伸させた金属銀をガラス自身の中に一方向に配列させたもの）であるポーラコア（商品名）はうす茶色をしており、８０％の透過率を有するも、コントラストが重視されるディスプレイには向かないのに対し、本発明品は自身の着色もなく透明であった。又積層型偏光子として住友大阪セメント（株）から販売されているラミポール（商品名）は１ｍｍφ以下の面積であるが、本発明品は５０×５０ｍｍの大面積で偏光子を得ることができた。
【００５１】
（実施例２−２）
上記実施例２−１と全く同様な工程により、かつＧｅのかわりにＳｉを用いて、ＳｉＯ₂基板上にＳｉの格子を設けた。Ｔ１は９２％以上であり、Ｔ２は３％以下であり、偏光度は９２％以上であった。
【００５２】
（比較例２−１）
上記実施例２−１と全く同様の工程によりＳｉＯ₂基板上にＡｌとＰｔの格子を設けた。Ｔ１はそれぞれ８１％と７９％、Ｔ２は５％と６％で、偏光度は８２％以上、８５％以上であった。
【００５３】
本発明は、本発明者により発明されたものを改良した表示装置を提案するものである。改良するものとして、例えば、前述のごとき偏光子層と磁性層とを別々に設けた構成を有するディスプレイがあり、また、この他に本発明者が本発明に至る過程で提案した技術として偏光子層と磁性層とを一体化して透明性を向上させたものがある。これらの特徴は、市販されている液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）と異なり、その光の透過率が約２倍に向上した偏光子層を用いていることであり、このために表示装置として明るく高いコントラストが得られるものである。更に、前述のものはＬＣＤと異なりメモリ機能を有した磁性体を用いているので、電源を切っても表示が保たれる特徴を有する。これらの表示装置において画像が発現する原理はＬＣＤと同じで、偏光面の回転の制御によってコントラストを得るものである。表示装置としては、ＬＣＤと同じように透過型（裏側にバックライトを備える）と反射型（反射膜を備える）を構成することができるが、特に光の輝度が得にくい反射型に適する。特に偏光子層と磁性層を一体化して構成したものは、光のロスが少ない。
【００５４】
上述した偏光子層と磁性層を一体化したものにおいては、偏光子層と磁性層の機能を兼用させて１つのグレーティング形成層に発現させるようにしているので、その分透明性が上がり、表示装置として得られるコントラストが向上する。しかしながら、偏光度を向上させるのに必要なグレーティングのピッチ，深さ、及び壁面に形成する薄膜の厚みと、磁気光学効果を発現させるのに最適なピッチ，深さ，厚みとが異なり、この点で改良の余地がある。すなわち、偏光度向上には薄膜の厚みは４００Å以下と薄い方が適しているのに対し、磁気光学効果を得るには４００Å以上と厚い方が好ましい。従って偏光子層と磁性層とを別々の層とする方が最適化がはかれる。
【００５５】
一方、前述のディスプレイは、偏光子層を介して透明な磁性体を基板上に均一に設け、入射光の偏光面が回転する部分と回転しない部分をつくることにより、反射光が再び偏光子層を通過して入射側に戻れるか、あるいは戻れないかの違いを生じさせてコントラストを発現させるものである。ここで用いる透明な磁性体にはＭｕＢｉ，フェライト（ＢａＦｅ₁₂Ｏ₁₉，ＣｏＦｅ₂Ｏ₄等），希土類鉄ガーネット等がある。このなかでＭｕＢｉ系を用いると大きい回転角が得られるが化学的安定性に欠けるという問題があり利用されない。一方、希土類鉄ガーネットの希土類をＢｉに置換すると６度／μｍ（λ≒５２０ｎｍ）という大きなファラデー効果を有する。しかしながら、上述したグレーティング形成タイプのものでは約１５度／μｍというさらに大きい値が得られる。従って透明磁性層を上述したグレーティング形成タイプにすることは大巾なコントラスト向上になる。なお、前述のディスプレイでは偏光機能のすぐれた半導体、例えばＧｅと強磁性薄膜とを重ねて設ける方法も提案しているが、Ｇｅと強磁性上膜との混合（マイグレーション）や重ねることによりピッチのズレが生じることがあるので、直接積層せず別々の層にした方が好ましい。
【００５６】
偏光子層の直線状格子の溝に設けられる金属又は半導体の薄膜の厚さは５０Åより薄いと効果がなく又５００Åより厚くても吸収が大きくなって偏光機能が不十分となり、また磁性層の直線状格子の溝に設けられる磁性体の薄膜の厚さは１００Åより薄いと効果がなく、又１０００Åより厚くても吸収が大きくなり、又ピッチのズレも大きくなって磁気光学効果が不十分となる。
本発明の構成では、偏光子層と磁性層の格子間隔は同じでなくても良く、それぞれ最適な格子間隔を設定できる。
【００５７】
（実施例３−１）
図７は、本発明による表示装置の実施例を説明するための磁性層の概略構成図で、図中、４１は磁性層用石英基板、４２は磁性膜（鉄蒸着膜）、Ａ，Ｂ，Ｃは石英基板上の面であり、ａは面Ａの寸法、ｂは面Ｂの寸法、ｌは面Ｃの寸法、Ｍは磁性層である。
図８は、図７に示す磁性層を用いて構成した表示装置の一実施例を説明するための概略構成図で、透過型表示装置の構成例を図８（Ａ）、反射型表示装置の構成例を図８（Ｂ）に示すものである。図中、４３は偏光子層用石英基板、４４はゲルマニウム膜（Ｇｅ蒸着膜）、４５はポリエステルフィルム、４６は反射膜、Ｒは反射膜形成層、Ｐは偏光子層で、その他、図７と同様の作用をする部分には、図７と同じ符号が付してある。
【００５８】
図７を参照して、磁性層Ｍの作製工程例を説明する。
まず、０.５ｍｍ厚の磁性層用石英基板４１の片面に図示しないＣｒ₂Ｏ₃とＣｒの２層を順に設け、合計で１２００Åの厚みとなるようにした。この上に図示しないポジ型レジストを設け、このレジスト上に図示しないフォトマスクを配置し、ＵＶ光を用いて露光した。このときに溝の面の寸法ａ，ｂが、ａ＝ｂ＝１.０μｍとなるように設定した。次いでウェットエッチング手法を用いて上記レジスト層をエッチングし、更にフッ素系ガスを用いて磁性層用石英基板４１をエッチングしてｌ＝０.４μｍとなるように加工することによりくし型の形状を作製した後、レジストを剥離した。この加工面上にガス中蒸着法（ガスはＡｒと空気の混合ガスを用い、Ａｒの流量を５０ｃｃｍ，空気の流量を５０ｃｃｍとして流し、全圧を１.３Ｐａとした）を用いて基板加熱なしで鉄を蒸着した。得られた鉄蒸着膜４２は平均７０Åの鉄微粒子を含有し、平均膜厚は７００Åであった。鉄蒸着膜４２の平坦部で測定した保磁力は５００Ｏｅで面内磁気異方性をもった膜であった。ここで鉄蒸着膜４２は、面Ａ，Ｂ，及びＣに形成されているため、イオンエッチング装置を用いて磁性層用石英基板４１に−１５０Ｖを印加し、Ａｒガスを導入して逆スパッタ法を施すことにより面Ａと面Ｂに設けられていた鉄蒸着膜４２を除去して、面Ｃにのみ鉄蒸着膜４２が残るようにし、図示するごとくの形態を得た。以上のようにして磁性層Ｍを作製した。
【００５９】
次に、図８の構成例に示される偏光子層Ｐの作製例について説明する。まず、レジストを剥離するまでは上記磁性層Ｍの工程と全く同様にしてくし型の形状を偏光子層用石英基板４３に作製した。このくし型形状の加工面上にガス中蒸着法（ガスはＡｒを用いて５０ｃｃｍの流量で流し、全圧で１.３Ｐａとした）を用いて基板加熱なしでゲルマニウム（Ｇｅ）を蒸着した。得られたＧｅ蒸着膜４４の平均膜厚は１００Åであった。次いで、イオンエッチング装置を用いて上述した磁性層Ｍの作製工程と同様にエッチング加工を行って、Ｇｅ蒸着膜４４を図８に示すごとくの形態とし、さらにスパッタ法を用いてくしの溝が埋まるまでＳｉＯ₂膜を形成し、ケンマによってその表面を平坦化して、偏光子層Ｐを得た。
一方、２０μｍ厚のポリエステルフィルム４５上に、真空蒸着法を用いて１５００Å厚さのアルミニウム膜を反射膜４６として形成し、反射膜形成層Ｒを得た。
【００６０】
磁性層Ｍにおける磁気光学効果を波長５２０ｎｍの光を用いて測定（最大印加磁界１５ＫＧ）したところ、磁界０における偏光面の回転角は１１度であった。又偏光子層Ｐにおける分光透過率は波長５２０ｎｍで６５％、磁性層Ｍの透過率は５８％であった。偏光子層Ｐの波長５２０ｎｍにおける偏光度（Ｔ₁−Ｔ₂／Ｔ₁＋Ｔ₂）（Ｔ₁→Ｓ偏光透過率，Ｔ₂→Ｐ偏光透過率）は８３％であった。
以上のようにして作製した磁性層Ｍと偏光子層ＰをＰ−Ｍ−Ｐとなるように重ねて透明接着剤を用いて貼り合わせて、図８（Ａ）に示すごとくの透過型の表示装置を得た。又、反射膜形成層Ｒをさらに用いて、Ｒ−Ｍ−Ｐとなるように重ねて貼り合わせて、図８（Ｂ）に示すごとくの反射型表示装置を得た。
得られた各表示装置の磁性層Ｍの鉄蒸着膜４２に近い側から、１ｍｍφの円筒状棒磁石（表面磁束３ＫＧ）を用いて文字を描いたところ、円筒状棒磁石により磁化された磁化部では、ファラデー回転した直線偏光が偏光子層Ｐを通過できない為に黒くみえ、又非磁化部では偏光面の回転が生じない為に明るく見える。図８（Ａ）に示す透過タイプにおいてはコントラスト３.０を、図８（Ｂ）示す反射タイプにおいてはコントラスト２.２を得た。
【００６１】
（比較例３−１）
平板の石英基板上にスパッタ法を用いて厚み１μｍの磁性膜を形成した。このスパッタ法においては、ターゲットをＢｉ₂Ｇｄ・Ｆｅ₄Ａｌ・Ｏ₁₂の組成とし、基板温度を３００℃として上述の磁性膜をアモルファス磁性膜として設けた。次いで、この磁性膜を６５０℃で３時間空気中加熱して結晶化させて希土類鉄ガーネット磁性膜を得た。得られた磁性膜の保磁力は６００Ｏｅであり、磁気光学効果は５２０ｎｍの波長で、６.２度の回転角を生ずるものであった。また、角型比は１であった。
次いで、石英基板の磁性膜が設けられていない側に実施例３−１と同様にアルミニウムの反射層（２０００Å）を設けた。磁性層の上には実施例３−１で作製した偏光子層Ｐを重ね、円筒状棒磁石で文字を描いた。この結果、得られたコントラストは０.９であった。
【００６２】
（比較例３−２）
実施例３−１で作製した反射タイプ表示装置（図８（Ｂ））から偏光子層Ｐを除いた構成の表示装置を作製した。円筒状棒磁石で描いた文字のコントラストは０.９であった。
【００６３】
前述したごとくに、本発明者は、薄膜をタテに並べた偏光子を提案してきた。以下に、さらにこれらの改良した例を説明する。
前述してきたごとくに、薄膜をタテに並べると偏光機能や磁気光学機能（ファラデー回転）が高度に得られるだけでなく、高い光の透過率が維持されることからコントラストの高い表示装置を得ることができる。
前述のディスプレイでは、偏光子層と磁性層を別々に設けた構成を有し、また本発明者により発明された技術として、偏光子層と磁性層とを一体化して（兼用して）透明性を向上させたものがある。このような構成を有する表示装置は、いずれも磁性体と相互作用した光の偏光面の回転角度が、磁化部と非磁化部で異なることを利用してコントラストを得るものである。これらの表示装置は、磁気ヘッドを用いて印字した後は持ち運びが容易であり、又、紙やプラスチック基板上に容易に作製できることから、見やすく、紙と同様に取扱いができる等の特徴を有する。
【００６４】
添付された図面を参照して説明する。
図９は、本発明による表示装置の他の実施例を説明するための概略構成図で、図中、５１は石英基板、５２は磁性膜（鉄蒸着膜）、５４はゲルマニウム膜（Ｇｅ蒸着膜）、５５はポリエステルフィルム、５６は反射膜、５７は外部磁界付与用磁性層、６０は磁気ペン、６１は柄、６２は永久磁石、Ｖは空隙部、Ｆは非空隙部、ｐは偏光子層、ｍは磁性層、Ｒ′は反射膜形成層である。なお、偏光子層ｐと磁性層ｍは便宜的に“層”として規定して説明する。
【００６５】
本発明者が提案してきた表示方法の基本要素は、薄膜を縦に並べた偏光子層と、磁性体薄膜を縦に並べた磁性層で、この磁性層は、磁気光学効果が大きく、かつ透明性（光透過性）が良好である。これまでは、磁性体薄膜の磁気光学効果（ファラデー効果）のみを用いた表示装置の提案であった。これは、薄膜を縦に並べた形態の磁性体薄膜を磁気ヘッドによって磁化し、スピン（磁気モーメント）と光の相互作用を利用するものである。この場合に用いる磁気ヘッドは表示装置外であり、磁気記録がなされた後は磁気ヘッドと表示装置は分離されるものであった。
本発明では、図９に示した表示装置における外部磁界付与用磁性層５７を磁気ヘッド等を用いて磁化し、この外部磁界付与用磁性層５７により薄い反射膜５６を通して磁性膜５２を有する磁性層ｍへ外部磁界を与えることになる。ところで、図９の磁性層ｍには、何も充填されていない空隙部Ｖと石英基板５１の凸部分である非空隙部Ｆとが存在しているが、この空隙部Ｖと非空隙部Ｆとの屈折率が異なるために偏光作用が発現する。これまでのものは、このような偏光作用の発現を避けるために空隙部Ｖを石英基板５１と同じ屈折率の材料で充填し、磁気光学効果のみにより表示を行う表示装置としたものであった。
【００６６】
本発明では、意図的に空隙部Ｖを形成し、偏光作用が発現するようにする。この偏光作用が現われる波長は、形成した格子の間隔，深さや磁性膜５２の幅（膜厚）等によって異なるが、格子の間隔が可視光波長程度であれば、可視光領域に現われることになる。また、磁性層ｍを通過した光には回折も生じるので、石英基板５１の凸部に対して間隔をあけないように反射膜５６を配する。このような構成とすることにより、磁性層ｍにおける回折を防ぐことができる。
外部磁界付与用磁性層５７は、薄い反射膜５６を通して磁性層ｍに外部磁界を与える。このときに磁性膜５２だけでなく石英基板５１の非空隙部Ｆに対しても外部磁界が加わるが、この部位を常磁性体としておくと、この部位のスピンも上又は下に向き、このスピンが引き金になって入射光の偏光面が右回転したり左回転したりするようになる。これは、外部磁界付与用磁性層５７の磁化の向きによる。従って、ゲルマニウム膜５４により形成された偏光子層ｐを通過して直線偏光となった光は、磁性層ｍで右又は左へ回転し、反射膜５６で反射した後更に右回りの光は右へ、左回りの光は左へ回転して偏光子層ｐを再び通過できなくなる。一方、磁性層ｍにおける磁化されていない部分は反射した光が偏光子層ｐを通過して戻るために明るく見える。
上述した構成とすることにより、これまでの磁気光学効果のみを用いたものより、偏光面を回転させる波長範囲を広くすることができるために、表示装置として得られるコントラストが向上する。
【００６７】
これまでは、図９に示す磁性層ｍの格子状の磁性膜５２を通過して大きな磁気光学効果を与える波長範囲は、半値巾（波長に対する偏光面の回転角のピーク値に対して半分の値のときの偏光回転を生じさせる波長範囲）で示すと５０ｎｍくらいしかなかった。これは格子の周期を入射光が通過する際に、波長が選択されるためと考えられる。この半値巾の概念を図１０に模式的に示す。本発明では、偏光面が回転する波長範囲が広く１００ｎｍくらいの判値巾を有する。但し、このような偏光面の回転を生じさせるには磁性層ｍに外部磁界が与えられることが必要であることがわかった。表示装置としては、このような偏光面の回転を生じせしめる波長範囲が広いほど明暗がはっきりする。即ち、表示装置としてのコントラストが向上する。
【００６８】
図９に戻って説明する。磁気ヘッドや磁気ペン６０を用いて磁化する表示装置の面積は、６０μｍφ程度の面積とすると解像度の良い画像が得られる。磁気ペン６０を離したあとでも磁性層ｍには磁化が残って画像を保つことができ、また、一様に水平に磁化すると画像が消えるので表示装置として利用できる。
外部磁界付与用磁性層５７には、磁性膜５２を石英基板５１に対してに垂直方向に磁化する必要があるので、いわゆる垂直磁気異方性の大きい垂直磁化膜が用いられる。また、磁性膜５２のスピンは石英基板５１に対し垂直となるために、面内磁化膜である必要がある。また、反射膜５６は厚くなりすぎると有効な磁界が弱くなるのでその膜厚は５０００Å以下とすることが好ましい。
【００６９】
外部磁界付与用磁性層５７の材料としては、希土類鉄ガーネット，ＭｎＢｉ，ＣｏＢｎＣｕＢｉ，及びＳｒＦｅ₁₂Ｏ₁₉，ＢａＦｅ₁₂Ｏ₁₉，ＣｏＦｅ₂Ｏ₄等のフェライトがあるが、これら多結晶体よりも次のアモルファス材料の方が、良好な表面性，及び反射膜を設けた場合の高い反射率を有することから、好適である。すなわちアモルファス材料として、ＧｄＣｏ，ＧｄＦｅ，ＴｂＦｅ，ＴｂＤｙＴｅ，ＧｄＴｂＦｅ等を用いることが好ましく、膜厚は１００〜１０００μｍとすることが好ましい。また反射膜５６は、ＴｉＯ₂，ＭｇＯ等の白色微粒子を一般的な蒸着やスパッタ等のＰＶＤ法を用いて設けるようにしても良い。反射膜５６に用いる他の材料としては、アルミニウム，シリカ，銀，酸化アルミニウム等の一般によく知られているものを用いることができる。
【００７０】
また、磁性膜５２として形成される強磁性体超微粒子の粒径は２００Å以下、できれば２０〜１００Åとすることが好ましい。粒径が小さければ小さいほど光の散乱が減少して透過率が向上するが、しかし小さすぎると磁気的特性が不充分となる。
【００７１】
（実施例４−１）
本発明の表示装置を具体化した実施例を図１１及び図９を参照して説明する。
図１１は、図９の表示装置における磁性層ｍの形成部を示す概略構成図である。図中、５１は石英基板、５２は磁性膜（鉄蒸着膜）で、Ａ，Ｂ，Ｃは石英基板５１の面であり、ａ，ｂ，ｌはそれぞれ面Ａ，面Ｂ，面Ｃの寸法である。
まず、図１１を参照して説明する。０.５μｍ厚の石英基板５１の片面に合計で１２０ｎｍ厚となるように図示しないＣｒ₂Ｏ₃、Ｃｒの２層を順に設け、更にこの上に図示しないポジ型レジストを設けた。このレジスト上に図示しないフォトマスクを配置し、ＵＶ光を用いて露光した。このときに、溝の各面の寸法ａ，ｂがａ＝ｂ＝１.０μｍとなるように設定した。次いでウェットエッチング手法を用いて、上記レジスト層をエッチングし、更にフッ素系ガスを用いて石英基板５１をエッチングして、ｌ＝０.４μｍとなるように加工してくし形状を形成した後、レジスト層を剥離した。次いで上記石英基板５１の反対側表面にも全く同様な工程でくし形状形成加工を行った。
【００７２】
次いでガス中蒸着法を用いて、基板加熱なしで石英基板５１の片面に鉄を蒸着した。使用したガスはＡｒと空気の混合ガスで、Ａｒを５０ｃｃｍ，空気を５ｃｃｍの流量で流し、全圧力を１.３Ｐａとした。蒸着により得られた鉄蒸着膜５２は平均粒子径７ｎｍの鉄微粒子を含有し、平均膜厚は７０ｎｍであった。鉄蒸着膜５２の平坦部で測定した保磁力は５００Ｏｅで、面内磁気異方性を持った膜であった。次いでイオンエッチング装置を用いて、石英基板５１に−１５０Ｖを印加し、Ａｒガスを導入して逆スパッタ法により、面Ａと面Ｂ（基板における水平面）の鉄蒸着膜５２を除去し、鉄蒸着膜５２が面Ｃにのみ残るようにして、図１１に示すごとくの形態を得た。
以上のようにして作製した磁性層ｍの磁気光学効果を波長５２０ｎｍの光を用いて、最大印加磁界１５Ｋガウスとして測定したところ、印加磁界０ガウスでの偏光面回転角は１１度であった。
【００７３】
次いで、図９を用いて説明する。上記と同様にして、石英基板５１における磁性層ｍの反対側のくし形状加工面に、ガス中蒸着法を用いて基板加熱なしでゲルマニウムを蒸着した。このときガスとしてはＡｒを用い、５０ｃｃｍの流量で、全圧力を１.３ｐａとした。得られたゲルマニウム膜の平均膜厚は１０ｎｍであった。次いでイオンエッチング装置を用いて、上記と同様にくし形状をなす基板上の水平面のゲルマニウム膜を除去し、図示するごとくのゲルマニウム膜５４を形成した。そして、スパッタ法を用いてくし形状の溝が埋まるまでＳｉＯ₂膜を製膜し、研磨によってその表面を平坦化して、偏光子層ｐを得た。
ゲルマニウム膜５４を有する偏光子層ｐの分光透過率は波長５２０ｎｍで６５％であり、磁性層ｍの透過率は５８％であった。また、偏光子層ｐの波長５２０ｎｍでの偏光度は、Ｓ偏光透過率をＴ１，Ｐ偏光透過率をＴ２とすると、８３％｛（Ｔ１−Ｔ２）／（Ｔ１＋Ｔ２）｝であった。
【００７４】
次いで５０μｍのポリエステルフィルム５５に、スパッタ法を用いて１μｍ厚さのＴｂＦｅ膜を作製し外部磁界付与用磁性層５７とした。更に、この外部磁界付与用磁性層５７上に２００ｎｍ厚さのアルミニウムによる反射膜５６を真空蒸着法を用いて作製した。これらポリエステルフィルム５５，外部磁界付与用磁性層５７，及び反射膜５６よりなる積層体を反射膜形成層Ｒ′とする。
次いで上記反射膜形成層Ｒ′の反射膜５６上に、前述した磁性層ｍと偏光子層ｐを有する石英基板５１を、磁性層ｍの基板部分と反射膜５６が接触するように重ね合わせて図９に示すごとくの表示装置を完成させた。
得られた表示装置に外部磁界付与用磁性層５７の裏側から１ｍｍφの円筒状の永久磁石６２を有する磁気ペン６０（表面磁束３Ｋガウス）を用いて文字を描いた。偏光子層ｐを通過した直線偏光が、棒磁石６２で磁化された磁性層ｍの磁化部で大きく回転し、反射膜５６で反射した後、偏光子層ｐを再び通過して戻れないために黒く観察され、一方、非磁化部位を通過した光は反射した後再び偏光子層ｐを通過できるため明るく観察された。この結果、磁化部と非磁化部の２つの部位間にコントラストが表われ、このコントラストの大きさは３.２であった。
【００７５】
（実施例４−２）
実施例４−１（図９）の構成において、外部磁界付与用磁性層５７を設けなかった以外は、全く実施例４−１と同様にして表示装置を作製した。実施例４−１で機能した外部磁界付与用磁性層５７による外部磁界の代わりに、磁気ヘッドをアレイ状に並べたマイクロ磁気ヘッドを反射膜形成層Ｒ′に接して配置した。
図１２は、図９に示す表示装置の磁性層ｍに外部磁界を付与する手段の一例として用いられるマイクロ磁気ヘッド・ユニットの例を示す概略構成図で、図中、７０はマイクロ磁気ヘッド・ユニット、７１はパーマロイ層、７２はＳｉ（シリコン）基板、７３はコイル、７４は絶縁層である。
図１２は、１個のマイクロ磁気ヘッド・ユニット７０の構造を示すもので、この磁気ヘッド・ユニット７０は、シリコン基板７２を用いて形成されるコアに、ギャップ材として透磁率の高いパーマロイ層７１が埋め込まれ、このパーマロイ層７１を取り巻くように、Ａｕからなる１０ターンの渦巻状のコイル７３がリソグラフィー技術を用いて形成され、さらに、ポリイミド樹脂からなる絶縁層７４で封止されたものである。上記パーマロイ層７１の組成は５０Ｎｉ−５０Ｆｅ，保磁力は１Ｏｅ以下である。又コイル７３の電気抵抗は１.４μΩ・ｃｍ，コイル電流は０.５アンペアである。
上記のような、マイクロ磁気ヘッド・アレイを本実施例の表示装置の反射膜形成層Ｒ′に密着させながら画像形成を行なったところ、形成された黒色のドット直径は６０μｍであり、ドット画像と背景とのコントラストは平均で３.５であった。
【００７６】
（比較例４−１）
実施例４−１の外部磁界付与用磁性層５７を設けずに、磁性層ｍへ外部磁界を加えないで、１ｍｍφの円筒状磁石（表面磁束３Ｋガウス）を用いて、実施例４−１と同様にして文字を描いた。形成された画像部と背景との２つの部位のコントラストは１.２であった。
【００７７】
（比較例４−２）
実施例４−１の偏光子層ｐを作製する代わりに、表示装置の入射光側に一般に市販されているフィルム型偏光子（２色性物質にヨウ素を用いたもの）を貼り合わせ、表示装置を作製した。フィルム型偏光子の波長５２０ｎｍにおける透過率は約４０％ほどであった。
外部磁界付与用磁性層５７の裏側から１ｍｍφの円筒状磁石（表面磁束３Ｋガウス）を用いて、実施例４−１と同様にして文字を描いた。画像は全体的に薄暗く、形成された画像部と背景との２つの部位のコントラストは１.８であった。
【００７８】
【発明の効果】
本発明の記録媒体は、透明基板上に偏光子層，透明磁性層，反射層と順次積層して形成されているので、非常に薄くてかつ瞬間に像を形成することができる。
【００７９】
前記透明基板の厚さを１００μｍ以下としたので、基板側からも画像形成できる。
【００８０】
前記反射層の前記透明磁性層の反対側に、保護層が設けられているので、物の接触、光、水等などによる変化を受けにくくなり、長期間安定して利用できる。
【００８１】
前記偏光層にワイヤグリッド偏光子が用いられているので、非常に明るい像が得られ、コントラストが大幅に向上する。
【００８２】
前記反射層と保護層の２つの膜厚合計が１μｍ以下であるので、マイクロ磁気ヘッドからの磁束のうち垂直成分がより多く有効に利用でき、より高速度でコントラストの高い高分解能の像が得られる。
【００８３】
前記透明基板の空気側に、さらに反射防止膜が設けられているので、反射タイプディスプレイでありながら基板で反射する光を少なくし、作像に有効に光を用いることができ、明るい像が得られる。
【００８４】
前記透明基板がプラスチックよりなるので、軽く、薄く、曲げ可能な使いやすいディスプレイとなる。
【００８５】
前記透明磁性層は０.５μｍ以下の径の磁性微粒子からなるので、可視光の散乱が少なく透明性が向上して明と暗の像コントラストが向上したディスプレイを得ることが可能となる。
【００８６】
本発明による偏光子は、可視光に対して透明な支持体の表面に互いに平行な直線状の凹形の溝が複数列形成され、前記凹形の溝の側壁の表面にのみ半導体又は金属よりなる薄膜が形成されてなり、前記薄膜により細線が形成されているので、アスペクト比が向上し、従って光の透過率が向上し、偏光度が高く、かつ無色透明であってディスプレイ用に好ましい偏光子を得ることができる。
【００８７】
前記細線の材料がＧｅまたはＳｉであるので、より高い偏光度を得ることができる。
【００８８】
前記細線が厚さ５０〜１００Å、高さ３〜１００μｍ及び間隔０.５〜１.５μｍの範囲で、形成されるので、アスペクト比の高い格子状の薄膜（細線）を有し、従って、光の透過率及び偏光度が高く、かつ無色透明なディスプレイ用に好ましい偏光子が得られる。
【００８９】
前記細線が形成された面の縦横の巾が各々５０ｍｍ以上である方形の有効部分を切り出すことができる大きさを有するので、５０×５０ｍ以上の大面積の偏光子を得ることができる。
【００９０】
更に、本発明は、可視光に対して透明な支持体の表面に互いに平行な直線状の凹形の溝が複数列形成され、前記凹形の溝の側壁の表面にのみ半導体又は金属よりなる薄膜が形成されてなり、前記薄膜により細線が形成されている偏光子の製造方法において、前記細線間を可視光に対して透明な物質で充填するようにしたので、偏光子の本来的な性能を阻害することなく、細線を安定して固定できるとともに、透過光が凹凸によって回折や散乱することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による記録媒体を用いたディスプレイの一実施例における基本構成を示す構成図である。
【図２】 図４に示す反射防止膜に用いられる薄膜物質を示す表である。
【図３】 図１に示す透明基板側から記録を行うためのペン状磁石の構成を示す図である。
【図４】 本発明に係る記録媒体を用いたディスプレイの具体例の構成図である。
【図５】 図４に示す具体例におけるマイクロ磁気ヘッドの構成図である。
【図６】 本発明による偏光子の製造方法の一実施例を説明するための偏光子の構成を概念的に示した要部側断面図を製造工程順に図６（Ａ）〜図６（Ｈ）に示すものである。
【図７】 本発明による記録媒体の実施例を説明するための磁性層の概略構成図である。
【図８】 図７に示す磁性層を用いて構成した表示装置の一実施例を説明するための概略構成図で、透過型表示装置の構成例を図８（Ａ）、反射型表示装置の構成例を図８（Ｂ）に示すものである。
【図９】 本発明による記録媒体の他の実施例を説明するための概略構成図である。
【図１０】 表示装置におけるコントラストを決定する因子の一例としての判値巾の概念を説明するための模式的なグラフである。
【図１１】 図９の記録媒体における磁性層の形成部を示す概略構成図である。
【図１２】 図９に示す記録媒体の外部磁界を付与する手段の一例として用いられるマイクロ磁気ヘッド・ユニットの例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１…透明基板、３…偏光子層、５…透明磁性層、７…反射層、９…記録媒体、１１…マイクロ磁気ヘッドアレイ、１３…ペン状の支持部材、１５…棒磁石、１７…反射防止膜、１９…保護膜、２１…磁石、２３…Ｓｉ部材、２５…ポリミイド樹脂、２７…コイル、３１…ＳｉＯ2基板、３２…レジスト、３３…Ｇｅ薄膜、３４…Ａｒイオン、３５…ＳｉＯ2スパッタ層、４１…磁性層用石英基板、４２…磁性膜（鉄蒸着膜）、４３…偏光子層用石英基板、４４…ゲルマニウム膜（Ｇｅ蒸着膜）、４５…ポリエステルフィルム、４６…反射膜、５１…石英基板、５２…磁性膜（鉄蒸着膜）、５４…ゲルマニウム膜（Ｇｅ蒸着膜）、５５…ポリエステルフィルム、５６…反射膜、５７…外部磁界付与用磁性層、６０…磁気ペン、６１…柄、６２…永久磁石、７０…マイクロ磁気ヘッド・ユニット、７１…パーマロイ層、７２…シリコン基板、７３…コイル、７４…絶縁層、Ａ，Ｂ，Ｃ…石英基板上の面、ａ…面Ａの寸法、ｂ…面Ｂの寸法、ｌ…面Ｃの寸法、Ｆ…非空隙部、Ｍ…磁性層、ｍ…磁性層、Ｐ…偏光子層、ｐ…偏光子層、Ｒ，Ｒ′…反射膜形成層、Ｖ…空隙部。

Claims (8)

1. 偏光子の製造方法であって、可視光に対して透明な支持体の表面に、複数列の互いに平行な直線状の凹形の溝を形成する工程と、前記凹形の溝に半導体又は金属よりなる薄膜を形成する工程と、前記薄膜間の凹形の溝に可視光に対して透明な物質を充填する工程と備えたことを特徴とする偏光子の製造方法。
2. 前記薄膜を形成する工程は、支持体に薄膜を形成する工程と、前記凹形の溝の側壁以外に形成された薄膜を除去する工程とからなることを特徴とする請求項１に記載の偏光子の製造方法。
3. 前記形成する工程は、リソグラフィー法により支持体に形成することを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載の偏光子の製造方法。
4. さらに、支持体の片面もしくは両面に反射防止膜を形成する工程を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の偏光子の製造方法。
5. 前記形成する工程は、薄膜の厚さが５０〜５００Å、高さ０．１〜３μｍで形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の偏光子の製造方法。
6. 可視光に対して透明な支持体の表面に、複数列の互いに平行な直線状の凹形の溝が形成され、前記凹形の溝に半導体又は金属よりなる薄膜が形成されてなり、前記薄膜間の凹形の溝に可視光に対して透明な物質を充填されていることを特徴とする偏光子。
7. 前記薄膜の厚さが５０〜５００Å、高さが０．１〜３μｍであることを特徴とする請求項６に記載の偏光子。
8. 前記薄膜がＧｅまたはＳｉであることを特徴とする請求項６または７に記載の偏光子。

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