JP4588235B2

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Publication number: JP4588235B2
Application number: JP2001078367A
Authority: JP
Inventors: 忠雄桂川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2021-03-19
Also published as: JP2002277842A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像表示素子に関し、さらに詳しくは可視光に透明なマイクロ磁気ヘッドアレイによって磁気光学効果保有層を磁化し、偏光子を用いて磁化部位と非磁化部位で光透過率を変化させ、コントラストを発現させた、超薄型フレキシブル画像表示素子に関する。画像はエネルギーフリーで長期保存が可能であり、また書き換え自在であり、静止画や動画が可能である。またカラー画像形成も容易であり、手書きによる画像をデジタル入力として読み出し・送信する事も可能な画像表示素子に関する。
また、液晶ディスプレイに代わる画像表示素子として用いることが出来る。画像サイズは大小自在に製作可能であるので、ＩＣカードや携帯型電話器等の小型表示素子から、広告用大画面ディスプレイまで、各種の画像表示素子に用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】
画像表示素子に関してはこれまでに、多くの発明が提案されている。
本発明者らも、特開２０００−０４７０３２「偏光変換素子及び該偏光変換素子を使用した表示装置」、特開２０００−１７１６３３「偏光変換素子及び該偏光変換素子を利用した表示装置」、特開２０００−１６２９８８「イメージングデバイス」、特開２０００−１６２９９３「イメージングデバイス」、特開２０００−１７３０１９「磁気光学素子及び磁気ヘッドアレイ」、特開２０００−１６３５５２「カード」、特開平１１−２８７９７４「磁気光学素子」、特開平１１−３３７７２７「光学素子」の他いくつかの提案をしてきた。
【０００３】
これら画像表示素子の基本構成は、透明でかつファラデー効果を有する磁性膜と、コントラストを与えるための偏光子である。磁性膜によって発生した旋光を、偏光子を用いて通過させるか、させないかでコントラストを与えるものである。
【０００４】
本発明のような磁気光学効果を用いた空間変調素子は、古くから研究されており、多くの文献に発表されている。例えば Litton Data Systems社のWilliam E.Rose、Robert H.Andersonなどが書いた、OPTICAL ENGINEERING (1983) Vol. 22 No.4 P485がある。いずれの素子もかなり高い完成度であるものの、磁化するための配線用電流の発熱による割れや、磁性ガーネット単結晶を用いるための作製の困難さ、また大面積化の困難さ、素子のフレキシビリティのないことによる取り扱いの不便さ、基本的に大きな駆動電流が必要であり、小型化が困難で実用化ができない等の問題点が指摘されていた。
【０００５】
その他、Ｂｉ−ＹＩＧを用いての画像も確認されているが(Electrochimica Acta 44 1999, 3921-3925他山崎陽太郎）、磁気ヘッドを用いたデバイスとしての技術は報告されていない。
【０００６】
また、Ｄｙ置換ＹＩＧを磁性層とし、アルミニウム反射板を用いて、レーザー加熱により画像を確認したものも報告されているが（Trans. Mat. Res. Soc. Jpn.,Volume 15B, p1129 宇部興産（株））、これらもマイクロ磁気ヘッドアレイを内蔵させて、デジタル画像を発現させるまでには至っていない。
【０００７】
画像表示素子として、磁気旋光の他に旋光を用いたものとしては、液晶ディスプレイを挙げることができる。これら液晶ディスプレイを磁気旋光を比べると、旋光を用いる点では同様であるが、
（１）応答スピードが液晶の１０ｍｓ程度に対して、数ｎｓ以下と１０００倍以上速い。
（２）画像分解能が１００ｄｐｉ以上と容易に高くできる。
（３）タッチパネルなどの他の手段を追加して用いなくても、磁気ペンで画像への追記が容易にできる。
（４）液体漏れ防止のための袋機能（ガラス板やプラスチック板及び液の封止）が不要である。
（５）薄膜で形成ができるので薄く製作が可能である、等多くの点で磁気旋光を用いる方が優れている。
【０００８】
Litton Data Systems社の磁気光学効果を用いた空間変調素子は、画像出現原理は同じであるが、磁性体として単結晶磁性ガーネットを用いる為、そのまま視認するような、大面積画像表示素子としては用いることができない（大面積単結晶は作製が困難なため）。本発明は透明磁性材料として、多結晶磁性体薄膜を用いて、容易に大面積画像表示素子を作製できる。
【０００９】
上記した山崎陽太郎や宇部興産のデバイスの場合は、内蔵マイクロ磁気ヘッドを用いて、デジタル画像を瞬時に表示するデバイスとしては報告されていない。勿論カラー化やバックライトによる画像表示法、フレキシブル透明支持体を用いる方法、反射型偏光子を用いる方法、ペーパー２次電池を用いる方法、誘電体薄膜でコントラストを増大する方法、２次電池駆動などに関しては全く述べられていない。
【００１０】
本発明者が以前に提案した従来技術に於いては、磁気記録層を支持体上に設ける為に、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、メッキ法、塗布法などを用いた。これらの中でスパッタ法（ＲＦスパッタ、ＤＣスパッタ、レーザービームスパッタなど）で作製した磁性層は薄くて、透明性が高く性能がよい。しかし膜作製時に支持体を高い温度で加熱しなければ、結晶化した磁性体薄膜が得られない。膜作製時加熱しない場合は、膜作製後に膜の加熱処理が一般的に必要であり、透明でフレキシブルな、使用に便利なプラスチック支持体は用いることが困難であった。
【００１１】
光エネルギーを磁性層のみで吸収させ、支持体は透過させる、レーザーアニール法もあるが、膜作製時にプラズマ（スパッタ法などの場合）温度や、電子銃（真空蒸着法などの場合）によって加熱され、プラスチックは熱収縮のためにペコペコに変形してしまう。耐熱性の高いプラスチック支持体は、光透過性が一般的に劣る場合が多く、従って従来は耐熱性ガラス基板などが用いられた。しかし一般的なガラスでは、曲げたりすることができないし、割れやすいとか、厚いとかの欠点があった。高耐熱性の特殊な透明フレキシブル支持体を用いることも提案したが、コスト的に高価であるという課題を残していた。
【００１２】
更に磁性層書き換え用のマイクロ磁気ヘッドアレイを用いた場合は、例えばフォトリソグラフィー法で作製した銅線による、数ターンのコイルを用いた（比較例２に例示）。このコイル作製の場合は、比較的大きな磁界強度を得ることができるが、上層と下層のコイルパターンをつなぎ合わせることが必要で、微細であるだけに困難であり、作製上の課題を残していた。またコイル形状を用いるマイクロ磁気ヘッドアレイの場合は、各磁気ヘッド単体を小さくすることが困難で、高密度化して高精細画像を得ることも比較的困難であった。
【００１３】
従来はマイクロ磁気ヘッドアレイの直上に、透明磁性層を作製することは、比較的困難であった。それは透明磁性層作製において、ＰＶＤ法やゾルゲル法の場合は加熱温度が高い（上記で説明した）が、予め作製した磁気ヘッドに耐熱性を持たせることが比較的困難であった。また塗布法やメッキ法の場合は、使用する絶縁体や結着剤に樹脂を使うために、作製した磁気ヘッド（この場合支持体として利用）の破損の懸念があったからである。
反射型画像表示素子はバックライト不要で、消費電力が少ない点で有利であるが、しかし画像の明るさの点では不利であった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の状況を鑑みてなされたものであり、
１．可視光に透明なマイクロ磁気ヘッドアレイ作製を可能として、透過型及び反射型画像表示素子共に得られるようにする、
２．透明なマイクロ磁気ヘッドアレイ直上に透明磁性層を設けて、ヘッド磁界利用効率を向上させ、高精細画像を得られるようにする、
３．耐熱性と光透過性及びフレキシビリティを合わせ持った支持体を用いて、高精細で取り扱いやすく、透過型及び反射型画像表示素子共に得られるようにする、
４．偏光子、透明磁性体薄膜、マイクロ磁気ヘッドアレイ、ペーパー２次電池を重ねて設けて、扱いやすい超薄型モバイル画像表示素子を得られるようにする、５．従来よりも簡便な構造、製造法として、大幅に低コストな画像表示素子を得られるようにする、
画像表示素子を提供することをその課題としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、少なくとも磁気光学効果を有する層、透明なマイクロ磁気ヘッドアレイ、及び透明支持体をこの順で有する積層体と、偏光子層とを有する画像表示素子であって、
前記偏光子層が、前記積層体の少なくとも片面に設けられ、
前記透明支持体が、変形可能なオルガノポリシロキサンで処理した透明薄紙であり、
前記透明なマイクロ磁気ヘッドアレイが、透明なＩＴＯ膜からなる直線状配線層を積層して設けられたことを特徴とする画像表示素子を提供することにより、前記課題を解決することができた。
【００１６】
本発明の表示素子の代表的構成を２例示す。第一は本発明の主目的である、バックライトを設けて、磁性体の透過光（可視光）を用いてコントラストを得る、透過型画像表示素子について示す。基本構成は、偏光子（上）／透明磁性層／透明マイクロ磁気ヘッドアレイ／透明支持体／偏光子（下）／バックライト／２次電池である（図１、請求項１、２、３、４、７、８、１１、１２、１３、１４，１５、１６）。
【００１７】
この構成に対して偏光子（上）（画像を見る側）の上面に、保護層を設ける構成もキズ防止などの点で好ましい（請求項１４）。マイクロ磁気ヘッドアレイの銅線層上下には、薄い透明電気的絶縁層が設けられる。偏光子（上）と（下）は画像コントラスト比が最大になるように、各偏光軸を回転して設けられる。たとえば透明磁性層の磁気光学効果（ファラデー効果）がある特定波長域で１０度の場合には、約１０度偏光軸を回転して設けられる。なおこの構成では、バックライト光が磁性層を透過できるために、マイクロ磁気ヘッドアレイは透明体として透明支持体上に作製される。従来は支持体の一面にマイクロ磁気ヘッドアレイを、もう一方の面に磁性層を設けたために、（上記従来技術の欠点で、同一面作製困難理由を述べた）磁性層と磁気ヘッド間の距離が大きくなった。薄い支持体を用いたとしても、１０μｍ程度以上となり、大きな磁気的損失（スペーシングロス）が生じていた。
【００１８】
またカラー画像を得るために、カラーフィルターを偏光子（上）とバックライトの間に設けることができる（請求項１１）。さらには上記ファラデー回転角を増加させるために、磁性層と誘電体層を積層したりして、組み合わせ設けることができる（請求項６）。この方法は誘電体層で光を多重反射させ、磁性層内に閉じ込める目的でなされる。誘電体層の反射率を大きくすると、回転角は増大するが、光透過率が減少するので、適当な反射率が選択される。誘電体層は増大させたい波長や、得たい増大率、及び透過率などを考慮して、層構成（層厚、層数、層対象性、層繰り替えし数、層材料など。詳細は再度以下で示す）が決められる。
【００１９】
他の１つの構成例は、バックライトを用いず、反射光によってコントラストを得る場合である（以下反射型画像表示素子）。基本構成は、偏光子（上）／透明磁性層／透明マイクロ磁気ヘッドアレイ／透明支持体／偏光子（下）／反射層／２次電池である（図２、請求項１、２、３、４、５、６、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６）。
【００２０】
偏光子（下）は無くても良いし、反射型偏光子を用いても良い（請求項５）。また反射層は透明磁性層と２次電池の間（偏光子層が不要となる場合がある）に設けることもできる。従来はマイクロ磁気ヘッドアレイが不透明であったために、マイクロ磁気ヘッドアレイの磁性体層側しか配置できなかった。
【００２１】
本発明ではマイクロ磁気ヘッドアレイの構造を、図３及び図４に示すように直線状配線層（請求項２）としたので、構造が簡単であり、無機物のみでの製作が可能となり、耐熱性を高めたり、破損に対する耐久性を高める設計が、比較的容易となる。また高密度化して高精細画像を得ることも、構造が簡単であるため比較的容易となる。
【００２２】
なお直線状配線とは、図３、図４に例を示すが、いわゆる導線を直線的（折れ曲がりは許容される）に配列した配線層２枚以上を、直角に配置して積層するもので、直線で囲われた部位に発生する磁界を利用する。前記直線状配線はいくつかの変形が作製でき、図４のようにコの字型でなく、Ωの文字のようにコの字一部を直線で絞ったような形状も可能である。いわゆる何ターンものコイルに比較して、最大でも２ターン（最小単位２枚の場合、コの字型の場合）であり、発生磁界は同一電流の場合には弱いので、本発明では磁性体層を磁化しやすいように、磁性体の保磁力を低下させた（請求項１３）。更に磁性体との距離を縮めて、効率よく磁化するために、該マイクロ磁気ヘッドアレイの直上（電気絶縁層は設けるが）に、透明磁性層を配置するようにした（請求項１０）。
【００２３】
マイクロ磁気ヘッド作製に於ける従来の最大課題は、銅線（仏のＮＩＰＳＯＮ社では金線を用いる）やポリイミド樹脂などを使用して、コイルを平面上に作製するために、複雑な多層構造とするしかなく、どうしても不透明となっていた従ってマイクロ磁気ヘッド直上面に反射膜を設けて、反射型画像表示素子とするしかなかった点である。従来可視光に透明なマイクロ磁気ヘッドはなく、本発明の最大の特徴は、透明なマイクロ磁気ヘッドを始めて作製したことである。
【００２４】
本発明では偏光子を２枚利用できるため、画像コントラストが向上する。この構成に対しても偏光子の上（画像を見る側）に、保護層を設ける構成も好ましい（請求項１４）。また磁性体と誘電体層を組み合わせて、磁気光学効果（ファラデー回転角、カー回転角）を増加させるようにしても良い（請求項６）。
【００２５】
透明磁性体を透過後、反射させる場合はファラデー効果を利用する事になる。磁性体層でかなりの比率の光を反射させるカー配置も可能である。またカラー画像を得るために、カラーフィルターを偏光子（上）と反射層間に設けることができる（請求項９）。このような反射型画像表示素子は透過型と異なり、照射用のバックライトが不要となるために、エネルギー効率が向上する点が特徴となる。
【００２６】
しかし画像の明るさや、鮮明さは透過型画像表示素子の方が一般的には良好である。本発明では適宜、使用目的により、（従来はできなかった）選択が可能である。
【００２７】
他の構成例としては、偏光子／透明支持体／透明磁性層／反射層／マイクロ磁気ヘッドアレイなどの構成も可能である。
【００２８】
本発明の画像表示素子の特徴は以下の通りである。
（１）以上のような透明型にも、反射型にも利用できる基本構成を取れることである。しかも以下の理由により、従来よりも大幅に高精細（高コントラスト、高分解能）、低コストにできる。
（ａ）高コントラスト
磁気ヘッドと磁性体の距離を短縮したため（請求項１１）、ヘッドの電流値が同じでも、より強い磁界を磁性体に付与できて、強く磁化できる。回転角が増大して高コントラストになる。
（ｂ）低コスト・高分解能
従来のコイル型磁気ヘッドから、直線状配線を用いた磁気ヘッドにしたので（請求項２）、製作が容易でコストが低下した。コイル型では必ず配線が上下層間で交差するため、製作が困難であったが、本発明の磁気ヘッドでは、たとえば直線状配線／透明絶縁体層／直線状配線（請求項２）の基本構成を取るので、配線の交叉は生じない（電流は上下別回路で、タイミングをとって同時に流す）。また従来のＰＶＤ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法、メッキ法、塗布法等に比較して、作製が容易な溶射法を用いたので、作製コストが低下した。ＰＶＤ法、ゾルゲル法では、希土類鉄ガーネット利用の場合、６００度近い加熱が、結晶化の為に必要である。特に品質の高い磁性層が得られるＰＶＤ法では、高価な高真空装置が必要であり、ランニングコストも高い。結晶化済みの微粒子を用いるメッキ法、塗布法では、膜中の微粒子による光の散乱が避けがたく、透明度に僅かなくもりが生じて、画像品質の低下が見られた。
【００２９】
（２）取り扱いやすい
（ａ）画像表示素子全体の厚みが薄い。
透過型、反射型いずれの画像表示素子においても、各構成要素には超薄型のものを使用した。偏光子には反射型偏光子が好ましく、反射型偏光子は薄膜を複数層積層して作製するが、全厚みはせいぜい１００μｍ程度である。
透明磁性層には誘電体層との積層構造も画像コントラスト増大のために選択可能で、利用できるが、せいぜい数μｍの厚みである。
透明マイクロ磁気ヘッドアレイは、導電性配線層（格子状配線の内の縦配線層）／絶縁体層／導電性配線層（格子状配線の内の横配線層）の基本構成をとるが、全厚みはせいぜい３０〜１００μｍの厚みである。
透明支持体にはガラス成分（オルガノポリシロキサン）で処理した透明紙を用いる為安く、また厚味もせいぜい１００μｍの厚みである。
バックライトはプラスチックフィルム製の導光板と、この導光板の端部から光を入射するための、ＬＥＤを用いたり、全体がＥＬ（エレクトロルミネッセンス）層からなるため、せいぜい０．５ｍｍ程度の厚みである。
２次電池はペーパー２次電池と言われる、厚味０５〜１．０ｍｍのリチウム電池などを用いる。従って全体として、総厚みが１．５ｍｍ程度と従来（液晶ディスプレイなどに比較して）に無く薄い、画像表示素子が作製できる。
フレキシビリティがあり、割れにくい。
上記で説明したように（アンダーラインを施した）各素材は、いずれもプラスチック製フィルムを用いたりしているために、変形が容易であり、割れにくい。従ってフレキシビリティの高い画像表示素子が作製できる。従って扱いやすい素子となる。
【００３０】
（３）高速画像生成ができる
本発明のマイクロ磁気ヘッドアレイは、二次元的に複数のグループに分けて配置し、かつ各グループの各磁気ヘッドには、同時に通電されるようにした（請求項１５）。たとえば磁気ヘッドが配置されている、有効画像素子サイズ（この範囲で画像が見られる）が２００×１００ｍｍであれば、１００×５０ｍｍの４つの面積に分割して配線され、分割された部分の各磁気ヘッド単体には同時に通電される。従来は各磁気ヘッドには、数十ｍＡの電流が必要であったため、４分割された部分の全磁気ヘッドに同時には、電流を流すことは困難であった。全電流値が１Ａ以上になると、電池駆動が困難になるからである。本発明では軽いペーパー２次電池を用いているが、同時に各分割部位に電流を流せる。電流値が小さくても十分な磁気記録ができるからであるが、その理由は主に３つある。１つは上記したように、マイクロ磁気ヘッドアレイと磁性層の間隔が小さくなり、発生磁界の磁性層への伝達効率が向上して、電流値が小さくなったからである。もう１つは磁性体の保磁力を従来より大幅に減少させて（請求項１３、３００Ｏｅ以下）、磁気記録しやすくしたために、小さい電流でも記録できるようにしたからである。更にもう１つは、反射型の場合は磁気ヘッド部位に、高透磁率薄膜を積層する事により、大幅に磁界発生効率を向上させたからである（請求項１０）。従来のコイル型ヘッドには、高透磁率材料をコア中心部に芯として設けて、磁界発生効率を向上させていた。これと同様の効果が、単なる薄膜を追加（磁界発生部＋薄膜）する事により達成できることを見出したのである。また従来のコイル型磁気ヘッドを用いないため、インダクタンスによる問題が発生せず、従って高速画像形成が可能になる。画像に対応するマイクロ磁気ヘッドアレイの分割数は、搭載する電池の容量とのかねあいで最適に選択される。分割数を多くすれば、画像形成速度は速くなるが、必要電流値が大きくなる。以上の対策によりＡ４サイズという大画面においても、動画像を生成する事が可能である。
【００３１】
以上（１）〜（３）の特徴をもたらした要因の１つは、透明ガラス紙を支持体に用いたことである。希土類鉄ガーネットは透明磁性層として好ましい材料であるが、結晶化温度が高く（約６００度、結晶化しないと磁性が現れない）、支持体材料の選択範囲が狭かった。他にも透明、高磁気光学効果保有磁性体はあるが、いずれも同じ理由でこれに近い耐熱性が必要であった。本発明の課題であるフレキシビリティと、基本的な要件である透明性と、高耐熱性を備える材料が無かったために、画像表示素子としては作製することが困難であった。
本発明はこの必要条件を同時に満足する素材を見出して発明を完成させた。
【００３２】
透明ガラス紙とは、たとえば特許第２５３８５２７号、特開平１１−２４７０９３に示されている。用いられるオルガノポリシロキサンは、アルコール可溶性で加水分解可能な有機金属化合物であり、Ｒ_３ＳｉＯ（Ｒ_２ＳｉＯ）ｎＳｉＲ_３、（Ｒ_２ＳｉＯ）ｎなどによって示される化合物の内、特に分子量の高いものをいう。しかし本発明では磁性材料の選択如何によらず、膜作製法として溶射法（別途詳細を説明する、請求項１６）を用いるので、以下の従来からある支持体をも利用することも可能となった。ＭＭＡ、ＰＭＭＡ、ＡＢＳ樹脂、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、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、ナイロン樹脂などが用いられる。１０〜１００μｍの厚みが取り扱い上、柔軟性があって好ましい。
【００３３】
本発明の透明マイクロ磁気ヘッドアレイは、磁気ヘッドを２次元的に複数個並べたものである（図３、図４）。２次元に配列して用いるので、画像表示部位と記録用磁気ヘッドアレイを相互に移動することなく（従来の１個のヘッドを用いる場合のように）、デジタル画像を形成できる。
磁気ヘッド１個の外形は、２００μｍ以下が好ましい。本発明が高解像度画像形成用であり、１２７ＤＰＩ（画像のドットピッチは２００μｍ）以上の画像分解能を得たいためである。磁気ヘッドに発生する熱を少なくするためには、配線の形状は幅２μｍ〜１０μｍ程度が好ましい。
【００３４】
本発明の特徴が多くある中で、主要特徴点はこのマイクロ磁気ヘッドが透明である点であるが、本発明でこのマイクロ磁気ヘッドを透明化出来た主な理由は以下のとおりである。
Ｉ）従来金属導電性材料、例えば不透明な金や銅などをコイルに用いていた。更にコイルの中心には、コア材利用として金属で不透明なの高透磁率材料を用いていた。この導電性材料に、以下に示す透明なＩＴＯ膜を用いた。更に配線をコイル形状から、直線状に変更したので、コアを用いる必要が無くなった。
II）マククロ磁気ヘッドアレイの直上に磁性層を設けて（磁性層／マイクロ磁気ヘッド／支持体の層構成として）、磁性層とヘッド間距離を近接させ、ヘッドからの磁界利用効率を向上させた。
このため少ないヘッド駆動電流で、画像形成が可能となり、ターン数の多い磁気コイルでなくても、直線上配線で十分に磁気記録できるようにした。直線状配線は透明ＩＴＯ膜で作製可能である。
III）磁性層の記録が容易となるように、磁性層の保磁力を低減した。即ち小電流で記録可能となり、ＩＴＯ膜の直線上配線が使用できるようになった。
【００３５】
透明マイクロ磁気ヘッドアレイに用いられる導電材料は、透明性の点から透明導電膜が好ましい。透明導電膜とは可視光の透過率が高く、また導電性がある膜であり、酸化錫膜（ＳｎＯ₂）、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）膜の系統が代表的な材料である。
酸化インジウム膜には、比抵抗を下げるために微量添加元素（ドーパント）として、スズ（Ｔｉｎ）が用いられており、Indium Tin Oxideの頭文字をとって、ＩＴＯ膜とよばれる。以下本発明ではＩＴＯ膜と記す。膜厚としては０．１〜２．０μｍとして用いられ、面抵抗（１ｃｍ角の抵抗値）は１０〜８００Ω／□程度で用いられる。
【００３６】
マイクロ磁気ヘッドに用いられる透明絶縁材料は、一般的なたとえば透明ポリイミド膜など広く用いられるが、透明でかつ耐熱性が必要なことから、フッ素化ポリイミド樹脂、オクタキス・ヒドリドシルセスキオキサン分子とビスフェニルエチニル・ベンゼン分子を、触媒を使って共重合させた樹脂、珪素系液体、透明フッ素樹脂、オレフィン・マレイミド共重合体、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリカーボネート樹脂などが任意に用いられる。無機材料としては、別途以下に示す誘電体膜が用いられる。
【００３７】
透明ポリイミド樹脂にはたとえば「サンエバー」（日産化学工業商品名）がある。この中でも電圧印加時の樹脂自身の分極をほとんど無くしたタイプ（サンエバーＲＮ８１２）は、可視光透明性が大幅に向上して９３％以上（１μｍ厚み）と高いだけでなく、成膜したＩＴＯ膜のフィルム基板への付着性も大きく向上しており、従来使用しずらかったが、耐溶剤性、電気絶縁性、加工性、低通気性、低吸湿性、表面平滑性などの検討に置いて、従来よりも表示素子に好ましく利用できることがわかった。熱分解温度は４５０度以上であるので、本発明の目的にとって非常に好ましい。ただし、本発明で使用できる透明ポリイミド樹脂としては、他の市販品も使用可能であり、これらに限られるものではない。
【００３８】
フッ素化ポリイミド樹脂はＮＴＴによって開発され、光透過率は９０％程度と高い。（従来のポリイミド樹脂は褐色に着色していたがこれとは異なる）。現在、たとえば「ＯＰＩ」の商品名（日立化成工業）で市販されているものが挙げられ、該フッ素化ポリイミド樹脂のフッ素含有率は２０〜３０％で、熱線膨張係数は５×１０^-6／℃である。但し透明ポリイミド樹脂（フッ素化ポリイミド樹脂も含む）はコストが高いため、オレフィン・マレイミド共重合体フィルムとの積層や、従来使用されたポリエステル、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリカーボネートのフィルムとの積層としても用いることある。
【００３９】
マイクロ磁気ヘッドアレイの製造方法は大別して、フォトリソグラフィー法、電気メッキ法が用いられる。配線のパターン形成用マスクには、各種レーザー光や軟Ｘ線、紫外線などが用いられる。配線の加工に置いては、導線の断面積（線幅、線高さ）がより大きいことが、電気抵抗を低下させる点から重要であるが、前述したように、解像度の点から磁気ヘッドピッチには制限があるので、導線間の絶縁層体積がより少ない方法が選ばれる。本発明では導線の高さは０．１μｍ以上とすることにより、電気抵抗を下げて発熱や断線を防止する。
【００４０】
本発明の直線状配線層上に、高透磁率層を加えると、磁界発生効率が向上する。一般的なコイル形状の場合に、コイル中心部にコアとして、磁束を収束させる高透磁率材料を配置すると、磁束の発散を防いで磁気ヘッドとしての効率が向上する。直線状配線による磁界収束部（格子状配線間の中心部）でも、同様の効果が得られることがわかった。高透磁率層の膜厚は１００〜５０００ｎｍが好ましい。
【００４１】
前記高透磁率薄膜に用いる軟磁性材料としては、従来より多用される、純鉄、珪素鋼、鉄やニッケル及びコバルトとの各種合金（Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系）などが用いられる。特に本発明の目的には、これら鉄とニッケルで構成されるパーマロイが好適に用いられる。透磁率は１０００以上もしくは１００００以上が良い。ただし透明性に劣るために、透過型画像表示素子の場合は使用困難で、反射型画像表示素子の内、反射膜がマイクロ磁気ヘッドアレイの上（画像表示側）に設けられる場合の利用が好ましい。
【００４２】
画像形成に於いては、本マイクロ磁気ヘッドアレイを用いて上書き（オーバーライト）しても良いし、永久磁石を用いるか、交流磁界消去法を用いて広い範囲を一括して消去しても良い。またマイクロ磁気ヘッドアレイの磁界センシング機能を用いて、磁気ペンで磁性層上に画像記録した後、この記録をマイクロ磁気ヘッドアレイなどで読み取り、デジタルデータとして送信などに利用することも可能である。
【００４３】
本マイクロ磁気ヘッドアレイの電気的な駆動法は、ＦＥＴなどを用いてスイッチングによって単独又は複数個の磁気ヘッドに励磁電流を順次供給してなされる方法が任意に用いられる。なお更に高速度に画像形成したい場合は、数個ずつに同時に電流を流す方法も、電源が大きくなるが可能である。
【００４４】
本マイクロ磁気ヘッドを用いて記録する磁性体は制限されないが、適しているのは磁気光学効果の特に大きな透明磁性体が好ましい。例えば本発明者が提案している、複数の誘電体膜と透明磁性体とで構成される、磁気光学効果の大きな透明磁性層や、またいわゆる一般的な透明磁気記録媒体を用いても良い。誘電体と磁性体の多層膜によって、ファラデー効果が従来より大幅に増大されることを利用した例を以下に２つ示す。
１つは、多層膜は誘電体をＧ、磁性体をＭとすると
｛（ＧＭ）ⁿ（ＭＧ）ⁿ｝^m／支持体の層構成を有する磁気記録媒体である。誘電体Ｇと磁性体Ｍは、ＧＭの次はＭＧのように積層順が逆になる。即ち磁性体Ｍに関して対称となることが必要である。ｎ＝１、Ｍ＝１の場合を図５に示す。光学膜厚（ｎ・ｄ）は１／４波長である。
もう１つは、上記Ｇの層を高屈折率層と低屈折率層の２層で構成する方法である。
【００４５】
一般的な透明磁気記録媒体としては、コバルトフェライト、Ｂａフェライトなどの酸化物、ＦｅＢＯ₃、ＦｅＦ₃、ＹＦｅＯ₃、ＮｄＦｅＯ₃などの複屈折が大きな材料、ＭｎＢｉ、ＭｎＣｕＢｉ、ＰｔＣｏなどがあり、透明性が得られる程度に薄くして（誘電体膜と組み合わせても良い）使用することが可能である。
本発明に於ける反射型画像表示素子の場合に、光が磁性層を透過しなくても構わない場合があるので、カー効果を有する一般的な磁気ディスク（ＭＯ）に用いられる磁性材料も利用できる。
【００４６】
可視光全体にわたって均一な、かつ大きな性能指数を有する透明磁性層としては、下記一般式（１）で代表される、希土類鉄ガーネットである透明磁性体が好ましい（請求項１２）。
Ｒ_3-XＡ_XＦｅ_5-yＢ_yＯ₁₂ （１）
［但し０．２＜ｘ＜３、０≦ｙ＜５、Ｒは希土類金属で、該希土類金属は（Ｙ）、（Ｓｍ）、（Ｅｕ）、（Ｇｄ）、（Ｔｂ）、（Ｄｙ）、（Ｈｏ）、（Ｅｒ）、（Ｔｍ）、（Ｙｂ）及び（Ｌｕ）よりなる群から選ばれた少なくとも一種、ＡはＢｉ、Ｃｅ、（Ｐｂ）、（Ｃａ）及び（Ｐｔ）よりなる群から選ばれた少なくとも一種、Ｂは（Ａｌ）、（Ｇａ）、（Ｃｒ）、（Ｍｎ）、（Ｓｃ）、（Ｉｎ）、（Ｒｕ）、（Ｒｈ）、（Ｃｏ）、（Ｆｅ（II））、（Ｃｕ）、（Ｎｉ）、（Ｚｎ）、（Ｌｉ）、（Ｓｉ）、（Ｇｅ）、（Ｚｒ）及び（Ｔｉ）よりなる群から選ばれた少なくとも一種である］
【００４７】
磁性材料の保磁力は組成を調整して、３００Ｏｅ以下好ましくは、５０〜３００Ｏｅにして用いられる。保磁力は一般的に小さいほど磁気的書き込みの為のエネルギーは小さくて済み、従って磁気ヘッドの作製が簡便となり好ましいが、あまり小さいとハンドバッグの永久磁石などに近づいた場合に消去されてしまうなどの不具合が生ずる。この点５０〜３００Ｏｅが好ましい。３００Ｏｅ以下の場合は、巻き数の多いコイル状磁気ヘッドで無くても、直線状配線層によって形成された、格子形状にした矩形の磁気ヘッドでも、十分な磁界強度が得られて、磁性体を磁化できる。磁性層厚みは５０ｎｍ〜１０μｍ、強磁性体単独では５０ｎｍ〜２μｍの範囲で選択される。
磁気光学効果は、光の進行方向とスピンの方向とが平行の場合に、最も大きな効果が得られるので、これらの材料は膜面に垂直に磁気異方性を有する膜が好ましい。
【００４８】
これらの透明磁性材料は一般的なスパッタ、真空蒸着、ＭＢＥ、イオンプレーティングなどのＰＶＤ法やＣＶＤ法、メッキ法等によって形成される。共沈法によって作製した超微粒子を、塗布法やメッキ法及び溶射法によって支持体上に形成しても良い。
溶射法とは金属などの表面に膜作製して、固くするなど、表面改質のために一般的に用いられている方法である。結晶化している微粒子を、プラズマなどの高温中を通過せしめて、溶融させて支持体上に高速度で噴射させ、薄層を形成する方法である。溶融させる方法によって、プラズマ溶射法、ジェットコート溶射法、ローカイド／スフェコード溶射法など多くの種類が開発されている。この方法の特徴は、支持体温度が低温（１００℃以下）で形成できる点である。微粒子は一度は数千度以上の高温で加熱され、加圧によってマッハ２〜５に及ぶ超高速度で、収束ジェット流としてノズル端から支持体上に供給される。支持体上では低温となり、たとえばプラスチック支持体上にも膜を形成できることである。微粒子径を特に小さくすれば、ＰＶＤ法等で形成したと同様の性質（表面平滑性、膜厚均一性など）を有する薄膜を得ることができる。特に空気中で形成可能なので、高真空が必要なＰＶＤ法、ＣＶＤ法などに比較して、低コスト化も可能となる。
【００４９】
誘電体膜に用いられる材料は、透明でかつ熱的に安定な物質が適し、例えば金属や半金属の酸化物、窒化物、カルコゲン化物、フッカ物、炭化物、及びこれらの混合物であり、具体的にはＳｉＯ₂、ＳｉＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＧｅＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＴｅＯ₂、ＴｉＯ₂、ＭｏＯ₃、ＷＯ₃、ＺｒＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＡｌＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＡｇＦ、ＰｂＦ₂、ＭｎＦ₂、ＮｉＦ₂、ＳｉＣなどの単体あるいはこれらの混合物である。これらの材料の中から透明磁性体と屈折率を異にする種類を選択すればよい。各膜厚は５〜２００ｎｍ、好ましくは５〜３０ｎｍの範囲にするのがよい。誘電体膜は複数の層構成としても良い。膜は各種のＰＶＤ、ＣＶＤ法を用いて作製される。上記のような構造とすることによって、強磁性体特有の波長依存性に応じた最大の磁気光学効果を有する波長で（ピークを与える波長）、直線偏光の偏光面回転角が増大するように設計できる。
【００５０】
反射層としては、ＰＶＤ法で設けられたＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＴｅＣ、ＳｅＡｓ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＣｒＮなどの薄膜が用いられる。また誘電体多層膜を用いた反射膜なども利用することが出来る。
厚みは０．１〜１μｍの範囲で選択される。
【００５１】
偏光子層としては、各種の市販の偏光フィルム等が用いることが出来る。偏光フィルムには大別して多ハロゲン偏光フィルム、染料偏光フィルム、金属偏光フィルムなどがある。また次のような偏光子も利用でき、これらに制限されるものではない。
１．特開平０１−９３７０２（トヨタ自動車（株））
強磁性体微粒子からなる多数の棒状素子を含む偏光層基板表面に、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。
２．ワイヤグリッド偏光子
東京農工大学佐藤勝昭著「現代人の物理−光と磁気」（朝倉書店）１９８８年出版、１０３ページに記載。
透基板に微小な間隔で金やアルミニウムの線をひいたもの。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成ることを利用している。偏光度は９７％程度と言われている。
３．コーニング社製「ポーラコア」
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、偏光特性を持たせたガラスで、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、レーザー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。
４．積層型偏光子
東北大学電気通信研究所の川上彰二郎教授が１９９１年頃に発表したもので、可視光用にはＲＦスパッタリング法で、６〜８ｎｍ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。
５．反射型偏光子
住友３Ｍ株式会社が販売している。屈折率の異なる薄膜を、何百層も重ねて積層し、層間で反射・透過を繰り返し、偏光を取り出す。ＳとＰ偏光の内一方を反射して、一方を通過させるために、反射型という。全厚みは１００μｍ程度である。吸収タイプに比較して、反射するので画像が明るく感じられる。
特に前記５の反射型偏光子が、光の吸収がなく明るく感じるので好ましい（請求項５）。いずれの偏光子を用いた場合でも、厚みは５０〜１５０μｍの中で選択される。
【００５２】
ペーパー２次電池
磁界を発生させるＸＹ駆動線用の電源としては、ペーパー電池と言われる厚みが１ｍｍ以下の２次電池が、本発明の携帯用途にとって好ましい（請求項８）。ノートパソコンなどに搭載されているフィルム状リチウムポリマー２次電池や、フッ素系高分子樹脂を用いた「ポリマー電解質」を、リチウム系の酸化物とグラファイトで表面を覆った３層構造の２次電池などが用いられる。消費電力は１時間当たり１０００ミリアンペア以上、電圧は３ボルト以上が好ましい。本発明では２次電池としたが、ペーパータイプであれば、一次電池の使用も可能である。
【００５３】
カラーフィルター
画像をカラー化するためには、液晶ディスプレイに使用されているカラーフィルターを用いる。カラーフィルターはガラス基板にブラックマトリックスを形成し、その間に光透過性のよいＲＧＢ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）の各色のフィルター層を作る。フィルター層の厚味は１〜３μｍである。そのフィルター層の上に、色層の保護や平滑性を目的としたオーバーコート層を設ける場合がある。染色法、顔料分散法、印刷法、電着法が一般的な製造方法として用いられる。
【００５４】
バックライト
バックライトは液晶ディスプレイで一般的に用いられるもので良く、蛍光管等の光源から出射した可視光を導光板で広げて、画像面に均一に照射するものである。この種のバックライトには多くの改良が加えられていて、各種の散乱板や反射板などを用いて、画面の輝度向上が図られている。また光源を複数個のＬＥＤとして、厚味を低減し、かつ電池駆動可能としたものもある。更にはＥＬを光源として用いた、厚味０．１ｍｍ程度の極薄のものも利用されている。本発明では特に限定されないが、全体を薄くフレキシブルに仕上げると言う点から、光源をＬＥＤやＥＬとした、フレキシブルで極薄タイプのものが好ましい。
【００５５】
保護膜用材料には次のものが上げられる。ＳｎＳ、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＩＴＯ、ＺｒＣ、ＴｉＣ、ＭｇＦ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＢｅＯ、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_{３、}Ｃなどの無機物やそれらの混合物が利用できる。また、有機樹脂保護膜としては、重合性モノマー及びオリゴマーを主成分とする。光硬化性樹脂組成物や、熱光硬化性樹脂組成物を用いることが出来る。
【００５６】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を詳しく説明する。
【００５７】
実施例１（請求項１〜１３に対する実施例）
（透過型画像表示素子）透明耐熱支持体として、主原料オルガノポリシロキサンを処理剤として加工した、厚味７５μｍの透明紙（石崎商事株式会社製）を用いた。該支持体の表面粗さ（１０点平均表面粗さ−ＪＩＳ法）は６２ｎｍであり、十分に平滑であった。また可視光の透明性は、各波長で８４％以上と高透過率を有していた。更には紙に近いフレキシビリティを有していた。該支持体の上に透明なマイクロ磁気ヘッドアレイを作製した。まず支持体上に直接、ＩＴＯ膜／絶縁膜／ＩＴＯ膜の層構成を作製した。各ＩＴＯ膜はスパッタ法を用い、厚味は０．５μｍとなるように作製した。絶縁層としてはＳｉＯ₂膜を用い、厚味は０．２μｍとした。この各ＩＴＯ膜にフォトリソグラフィー法を用いて、直線状配線（図４）を作製した（請求項３）。線幅は７μｍ、線間（Ａ−Ｂ−ＣとＧ−Ｈ−Ｉ）は１２７μｍとなるように配列した。図４のコの字が重なった部分の辺の長さは、約６０μｍとした。その後電池を用いて、縦（電極Ａを＋、Ｂを−）と横（電極Ｄを＋、Ｅを−）方向に電流を流した場合に、コの字が重なった場所の磁界強度は、４００ｍＡの通電時で約３４０ガウスであった。各コイルへの導線端はＩＮとＯＵＴに分離して集中させ、ＦＥＴを用いたスイッチを端部に配設して、マイクロ磁気ヘッドアレイとした。
【００５８】
ついで磁気光学効果の大きな透明磁性層と、誘電体膜を積層して、上記マイクロ磁気ヘッドアレイの上に作製した（請求項６、１）。まずスパッタ法を用いて、ＳｉＯ₂膜（屈折率ｎ＝１．４７）を８８ｎｍ、ついでＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜（ｎ＝２．０５）を２５２ｎｍ、更にその上にＳｉＯ₂膜を８８ｎｍの各厚みに作製した。以上の透明磁性層と誘電体膜の構成を１ペアーとして、２ペアー合計６層積層（請求項６）した。基板温度は加熱せず常温とした。投入電力２００Ｗ、ガス圧力は共に７．０Ｐａ（Ａｒ：Ｏ₂＝９：１）であった。製膜レイトはＳｉＯ₂場合、２ｎｍ／秒、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜の場合０．５ｎｍ／秒であった。各膜の膜厚分布は、最も厚いところと薄いところの差異が、全膜厚の３％であった。Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜の成膜毎に、紫外線レーザーを用いて、空気中で加熱してＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を結晶化した。支持体の変形は以上のプロセスでは発生しなかった。膜の組成はＢｉ_2.2Ｄｙ_0.8Ｆｅ_3.5Ａｌ_1.5Ｏ₁₂であった。磁気光学効果測定装置（日本分光株製Ｋ２５０、ビーム径２ｍｍ角）で測定したファラデー回転角の波長依存性から、ピーク（波長５２０ｎｍ）の半値幅を求めると２１ｎｍであった。ピークのファラデー回転角は１９度であった。ＶＳＭで磁界を膜面に垂直に印加して測定した保磁力は２１０Ｏｅ（請求項１３）であった。以上のようにして、磁気光学効果を有する層／透明マイクロ磁気ヘッドアレイ／透明支持体の順に積層した構成（請求項１）を作製した。
【００５９】
ついでこの磁性層の上に市販の、顔料分散法で作製したカラーフィルター（厚味２．１μｍ、解像力１５μｍ）を張り付けた（請求項１１）。ついで前記カラーフィルター上と、透明支持体の透明支持体上に、反射型偏光子（住友３Ｍ社製）を設けた（請求項５）。更に画像表示側偏光子上には塗布法によって、ポリカーボネートの保護層を５μｍの厚みにして作製した。
以上のようにして保護層／反射型偏光子層／カラーフィルター／磁気光学効果を有する層／マイクロ磁気ヘッドアレイ／透明支持体／反射型偏光子層の構成を有する表示素子を作製した。この表示素子のキズに対する耐久性は、保護層を設けない場合に対して向上し、キズ発生頻度が大幅に低減した。
この透明支持体の反射型偏光子層側に、市販の有機ＥＬ層を用いた照明用バックライトを設けた（請求項７）。更にこのバックライトやマイクロ磁気ヘッドアレイを駆動するために、市販のペーパー２次電池〔（厚み０．７ｍｍ、フッ素系高分子樹脂を用いた「ポリマー電解質」を、リチウム系の酸化物とグラファイトで表面を覆った３層構造）〕を設けた（請求項８）。
各構成要素には、いずれも柔軟性を有する材料を用いたので、表示素子は変形が容易で、割れたりする事が無く、且つ扱いが容易であった。
マイクロ磁気ヘッドの１個ずつに、スイッチを用いて通電し、第一列が終わったところで、第二列に通電した。１コイル当たりの通電時間は約５マイクロ秒であり、同時に多くのコイルに電流を流す方法を取らなくても、高速度で各列の記録が出来た。磁気光学効果を有する透明磁性層には約１２７μｍ間隔でドット状磁気記録がなされ、偏光子を通してコントラストの高いデジタルカラー画像を高密度に形成できることが確認できた。画像コントラストは５．３であった。
【００６０】
実施例２（請求項９、１０に対する実施例）
実施例１の構成の内、バックライトを設ける代わりに、保護層／反射型偏光子層／磁気光学効果を有する層／マイクロ磁気ヘッドアレイ／透明支持体の下に、２００ｎｍの厚みの銀薄膜を反射膜として、真空蒸着法を用いて設けた。実施例１と同様に画像を得る事ができたが、バックライト駆動のための電力が不要となり、実施例１に対して約１／４の電力に低下できた。画像の分解能は実施例１と同様であったが、画像コントラストは２．７であった。
【００６１】
実施例３（請求項１０に対する実施例）
実施例２において、マイクロ磁気ヘッドアレイ作製後絶縁層上に、高透磁率を有するパーマロイ層（Ｆｅ：Ｎｉ＝８０：２０）を、膜厚２３０ｎｍとなるようにスパッタ法を用いて作製した。この場合の透磁率は１４００であった。これ以外は全く実施例２と同様にしてマイクロ磁気ヘッドアレイを作製した。マイクロ磁気ヘッド直上で測定した磁束密度は、高透磁率層がない場合に比較して、約１．８倍に増加していた。画像の分解能は実施例２と同様であったが、画像コントラストは３．５であった。
【００６２】
実施例４（請求項１５に対する実施例）
実施例１のマイクロ磁気ヘッドアレイの電気配線では、１つのグループとして駆動され、１つずつのヘッドがスイッチングによって駆動されたが、４つのグループに分離して、同時に４つずつの磁気ヘッドを駆動した。全画像を表示する時間は実施例１の１／４であった。
【００６３】
実施例５（請求項１６に対する実施例）
作製工程を実施例１と同様にして、マイクロ磁気ヘッドアレイを作製した。ついで透明磁性層としてＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を、プラズマ溶射法を用いてこのマイクロ磁気ヘッドアレイ上に製膜した。プラズマ中の溶射温度は約１０，０００℃で、溶融粒子がプラズマ溶射ガンから噴射される速度は、マッハ２程度であった。Ｂｉ置換希土類鉄ガーネットとしては、Ｂｉ_2.0Ｇｄ_1.0Ｆｅ_3.8Ａｌ_1.2Ｏ₁₂の組成で、平均粒子径０．２μｍの微粒子を用いた。作製したＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜の厚みは、１．２μｍとした。磁気光学効果測定装置で測定したファラデー回転角の波長依存性から、ピーク（波長５２０ｎｍ）の半値幅を求めると２４ｎｍであった。ピークのファラデー回転角は７．７度であった。ＶＳＭで磁界を膜面に垂直に印加して測定した保磁力は２２０Ｏｅ（請求項１３）であった。ついでこの磁性層及び透明支持体の両面上に、市販の染料タイプ偏光子を各１枚ずつ接着剤を用いて設けた。２枚の偏光子の偏光軸は、上記磁性層の磁化部位と非磁化部位の透過光コントラストが最大となるように、角度を設けて固定した。以上のようにして偏光子層／磁気光学効果を有する層／透明マイクロ磁気ヘッドアレイ／透明支持体／偏光子層の構成を有する表示素子を作製した。この偏光子層の透明支持体反対側に、市販のＬＥＤとフレキシブル導光板から構成された、照明用バックライトを設けた。順電圧３．７Ｖ、順電流２０ｍＡで用いると、輝度は平均で５０ｎｉｔであった。更にこのバックライトやマイクロ磁気ヘッドアレイを駆動するために、実施例１で用いた、市販のペーパー２次電池をバックライトの裏側に設けた。各構成要素には、いずれも柔軟性を有する材料を用いたので、表示素子は変形が容易で、割れたりする事が無く、且つ扱いが容易であった。１個ずつコイルに通電し、第一列が終わったところで、第二列に通電した。１コイル当たりの通電時間は約５マイクロ秒であり、同時に多くのコイルに電流を流す方法を取らなくても、高速度で各列の記録が出来た。磁気光学効果を有する透明磁性層には約１２７μｍ間隔でドット状磁気記録がなされ、偏光子を通してコントラストの高い、デジタル白黒画像を高密度に形成できることが確認できた。画像コントラストは４．３であった。
【００６４】
比較例１（請求項１２、１３に対する比較例）
実施例５において、磁性層として希土類鉄ガーネットの代わりに、スパッタ法を用いてバリウムフェライト（ＢａＯ・６Ｆｅ₂Ｏ₃）薄膜を作製した。膜厚は希土類鉄ガーネットと同じ１．２μｍとした。ＶＳＭで磁界を膜面に垂直に印加して測定した保磁力は１７２０Ｏｅであった。この磁性層以外は実施例５と全く同様にして、画像表示素子を作製した。マイクロ磁気ヘッドに大小の電流を流したが、磁性層を磁化することができず、画像は得られなかった。
【００６５】
比較例２（請求項２、３に対する比較例）
実施例２における直線状配線層からなるマイクロ磁気ヘッドアレイの代わりに、コイルタイプのマイクロ磁気ヘッドアレイを作製した。５０μｍ厚のポリイミド基板上に、５ｎｍ厚のＰｔ膜をスパッタ法により設けた。その上に６０μｍ厚のパーマロイ（Ｎｉ：Ｆｅ＝８０：２０）膜をメッキ法で設けた。エッチング法により６０μｍ径で高さ４０μｍの丸棒状のコアを、ピッチ１８０μｍとして残した。上記パーマロイコア間にポリイミド層を設けた。ついでこのポリイミド層をパターニングして、スパイラル状のポリイミドの壁を作製した。無電界Ｃｕメッキ法を用いてこのポリイミドの壁間に、高さ１０μｍ、幅５μｍのＣｕ配線を設けた。このＣｕ配線上に更にポリイミド層を設けた後、上下Ｃｕ配線をつなぐためのコンタクトホールを設けた。ついで同様にしてもう一層のＣｕ配線をポリイミド上に設けた後、ポリイミド樹脂を用いて表面層を平坦にした。このポリイミド表面層の上に、銀膜を１００ｎｍの厚みで、反射層として形成した。
コア先端の磁界強度は、２００ｍＡの通電時で約１０００ガウスであった。各コイルへの導線端はＩＮとＯＵＴに分離して集中させ、ＦＥＴを用いたスイッチを設けて、マイクロ磁気ヘッドアレイとした。マイクロ磁気ヘッドアレイの全厚みは約１２０μｍで実施例１に対して大幅に厚くなった。マイクロ磁気ヘッドアレイ以外は実施例２と同様にして、画像表示素子を作製して画像作製を試みたが、電池のパワー不足のため画像は得られなかった。またマイクロ磁気ヘッドアレイ作製のための時間は、実施例２の直線状配線の積層型よりも３倍以上かかった。更に透過型画像表示素子の為に、銅線層をＩＴＯで透明化することはこの方法ではできなかった。
【００６６】
比較例３（請求項４に対する比較例）
実施例１において、紙をオルガノポリシロキサンで処理した支持体を用いる代わりに、７５μｍ厚のポリカーボネートフィルムを用いて、スパッタ法で全く同様にしてＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を作製した。しかしポリカーボネートフィルムは、プラズマによる熱伸縮のために大きく不規則に変形して、画像表示素子としては利用できなかった。
【００６７】
【発明の効果】
請求項１の発明の作用効果
高いコントラストを有するデジタル画像及びフレキシビリティを合わせ持った、透過型及び反射型画像表示素子を得ることができた。
マイクロ磁気ヘッドアレイ直上に磁気光学効果を有する層を設けたので、従来のような磁気光学効果を有する層の支持体が不要となり、磁気ヘッドの磁界が効率よく磁気光学効果を有する層に伝達できて、より少ない電流でのヘッド駆動が可能な画像表示素子が得られる。
請求項２の発明の作用効果
作製が容易で、低コスト化が出来、かつ薄型化がはかれた画像表示素子とすることができた。
請求項３の発明の作用効果
マイクロ磁気ヘッドの下面側からの光照射が可能になり、従来は作製が困難であった透過型画像表示素子が可能となった。このため従来の反射型画像表示素子よりも、大幅に画像の明るさが向上した。
請求項４の発明の作用効果
支持体として、紙をオルガノポリシロキ酸で処理した、耐熱性及び透明性が高く、フレキシビリティが高い薄板を用いたので、作製が容易となり、画像コントラストが向上し、取り扱いやすい画像表示素子とすることができた。
請求項５の発明の作用効果
光を吸収する従来のものよりも、大幅に明るい画像表示素子とすることができた。
請求項６の発明の作用効果
磁気光学効果を有する層を、透明磁性体と誘電体の組み合わせて作製するようにしたので、磁気光学効果が増大して、画像コントラストが大きな高精細画像表示素子を得ることができた。
請求項７の発明の作用効果
透明なマイクロ磁気ヘッドアレイと、バックライトの利用により、画像コントラストの大きな透過型画像表示素子を得ることができた。
請求項８の発明の作用効果
軽薄でフレキシブルなペーパー２次電池を、表示部の反対側に設けたので、従来より大幅に扱いやすい画像表示素子とすることができた。
請求項１１の発明の作用効果
カラーフィルターを磁性層と偏光子の間に設けたので、カラー表示可能な画像表示素子を得ることができる。
請求項９の発明の作用効果
画像表示機能を有する構造（偏光子層／磁気光学効果を有する層／マイクロ磁気ヘッドアレイ／透明支持体／偏光子層）の下に、バックライトの代わりに反射膜を設けたので、電力消費量を低減した画像表示素子を得ることができる。
請求項１２の発明の作用効果
磁気光学効果保有層として、希土類鉄ガーネットを用いたので、透明性が高く、磁気光学効果が大きくてコントラストの高い画像表示素子を得ることができる。
請求項１３の発明の作用効果
希土類鉄ガーネットの保磁力を３００Ｏｅ以下と小さくしたので、少ない磁界でも磁性層の磁化が可能となり、簡便な直線状電気配線利用可能な画像表示素子ができる。
請求項１４の発明の作用効果
表示素子最表面の偏光子層上に保護層を設けたので、ひっかきキズなどに対する耐久性が向上した画像表示素子を得ることができる。
請求項１０の発明の作用効果
マイクロ磁気ヘットアレイの絶縁体層上に、高透磁率薄膜層を設けたので、マイクロ磁気ヘッドアレイの磁界発生効率が、コイルにコアを設けた場合と同様に向上して、より高精細な画像表示素子を得ることができる。
請求項１５の発明の作用効果
マイクロ磁気ヘッドアレイを複数個にグループ分けして、かつ各グループの磁気ヘッドを同時に通電して駆動したので、分割数に比例して全画像を得るスピードが向上した画像表示素子を得ることができる。
請求項１６の発明の作用効果
マイクロ磁気ヘッドアレイを複数個にグループ分けして、かつ各グループの磁気ヘッドを同時に通電して駆動したので、分割数に比例して全画像を得るスピードが向上した画像表示素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバックライトを設けて、磁性体の透過光（可視光）を用いてコントラストを得る透過型画像表示素子を説明した図である。
【図２】バックライトを用いず、反射光によってコントラストを得る透過型画像表示素子の構成例を説明した図である。
【図３】本発明の画像表示素子のマイクロ磁気ヘッドアレイのヘッド配線部分の概略図である。
【図４】本発明の画像表示素子のマイクロ磁気ヘッドアレイのヘッド配線部分の別の態様（Ωの文字のようにコの字一部を直線で絞ったような形状）の概略図である。
【図５】誘電体Ｇと磁性体Ｍの積層構成〔｛（ＧＭ）ⁿ（ＭＧ）ⁿ｝^mにおいてｎ＝１、Ｍ＝１の場合〕を説明した図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display device, and more specifically, a magneto-optical effect holding layer is magnetized by a micro magnetic head array transparent to visible light, and light transmittance is changed between a magnetized portion and a non-magnetized portion by using a polarizer, and contrast is increased. The present invention relates to an ultra-thin flexible image display element. Images are energy-free and can be stored for a long time, and can be rewritten, and still images and moving images are possible. The present invention also relates to an image display element that can easily form a color image and can read and transmit a handwritten image as a digital input.
Further, it can be used as an image display element replacing a liquid crystal display. Since the image size can be made freely, it can be used for various image display elements from small display elements such as IC cards and portable telephones to large screen displays for advertisement.
[0002]
[Prior art]
Many inventions have been proposed so far for image display elements.
The present inventors have also disclosed JP 2000-047032 “Polarization Conversion Element and Display Device Using the Polarization Conversion Element”, JP 2000-171633 “Polarization Conversion Element and Display Device Using the Polarization Conversion Element”, JP 2000-162988 "Imaging device", JP 2000-162993 "Imaging device", JP 2000-173019 "Magnetic optical element and magnetic head array", JP 2000-163552 "Card", JP 11-287974 "Magnetic optical". Several proposals have been made in addition to "Element", Japanese Patent Laid-Open No. 11-337727, "Optical Element".
[0003]
The basic configuration of these image display elements is a transparent magnetic film having a Faraday effect and a polarizer for giving contrast. The optical rotation generated by the magnetic film is contrasted by passing or not using a polarizer.
[0004]
Spatial modulation elements using the magneto-optical effect as in the present invention have been studied for a long time and have been published in many documents. For example, there is OPTICAL ENGINEERING (1983) Vol. 22 No. 4 P485 written by William E. Rose, Robert H. Anderson, etc. of Litton Data Systems. Although all the elements are quite complete, the cracks due to the heat generated by the wiring current for magnetizing, the difficulty of manufacturing using a magnetic garnet single crystal, the difficulty of increasing the area, and the flexibility of the elements Problems such as the inconvenience of handling due to the absence of this, basically a large drive current are required, and it is difficult to reduce the size and put it into practical use.
[0005]
In addition, although an image using Bi-YIG has been confirmed (Electrochimica Acta 44 1999, 3921-3925 et al. Yotaro Yamazaki), no technology as a device using a magnetic head has been reported.
[0006]
There are also reports of Dy-substituted YIG as a magnetic layer, an aluminum reflector and images confirmed by laser heating (Trans. Mat. Res. Soc. Jpn., Volume 15B, p1129 Ube Industries ( Co., Ltd.) and these have not yet built a micro magnetic head array to express a digital image.
[0007]
As an image display element, a liquid crystal display can be cited as one that uses optical rotation in addition to magnetic rotation. When these liquid crystal displays are compared with magnetic rotation, it is the same in terms of using optical rotation,
(1) The response speed is several ns or less and 1000 times or more faster than the liquid crystal of about 10 ms.
(2) The image resolution can be easily increased to 100 dpi or more.
(3) Even if other means such as a touch panel are not used additionally, it is possible to easily add an image to the image with a magnetic pen.
(4) A bag function (a glass plate, a plastic plate and liquid sealing) for preventing liquid leakage is unnecessary.
(5) Since it can be formed with a thin film, it can be manufactured thinly, and it is better to use magnetic rotation in many respects.
[0008]
The spatial modulation element using the magneto-optic effect of Litton Data Systems has the same image appearance principle, but uses a single crystal magnetic garnet as a magnetic material, so it is used as a large area image display element that can be seen as it is. (Because it is difficult to produce large-area single crystals). In the present invention, a large-area image display element can be easily produced using a polycrystalline magnetic thin film as a transparent magnetic material.
[0009]
The devices of Yotaro Yamazaki and Ube Industries have not been reported as devices that instantly display digital images using a built-in micro magnetic head. Of course, color display and image display method using a backlight, a method using a flexible transparent support, a method using a reflective polarizer, a method using a paper secondary battery, a method for increasing contrast with a dielectric thin film, a secondary battery drive, etc. Is not mentioned at all.
[0010]
In the prior art previously proposed by the present inventor, a PVD method, a CVD method, a plating method, a coating method or the like is used to provide a magnetic recording layer on a support. Among these, the magnetic layer produced by sputtering (RF sputtering, DC sputtering, laser beam sputtering, etc.) is thin, has high transparency and good performance. However, if the support is not heated at a high temperature during film production, a crystallized magnetic thin film cannot be obtained. When heating is not performed at the time of film formation, it is generally necessary to heat the film after film formation, and it has been difficult to use a transparent, flexible, and convenient plastic support.
[0011]
There is a laser annealing method in which light energy is absorbed only by the magnetic layer and the support is transmitted, but it is heated by plasma (in the case of sputtering method) temperature or electron gun (in the case of vacuum deposition method) at the time of film formation The plastic is deformed into a pepepe because of heat shrinkage. A plastic support having high heat resistance is generally poor in light transmission, and thus a heat-resistant glass substrate or the like has been conventionally used. However, general glass cannot be bent and has the disadvantages of being easily broken and thick. The use of a special transparent flexible support having high heat resistance was also proposed, but the problem of high cost was left.
[0012]
Further, when a micro magnetic head array for rewriting a magnetic layer was used, a coil of several turns made of, for example, a copper wire produced by a photolithography method was used (illustrated in Comparative Example 2). In the case of this coil production, it is possible to obtain a relatively large magnetic field strength, but it is necessary to connect the upper and lower coil patterns, which is difficult because it is fine, and there remains a problem in production. . In the case of a micro magnetic head array using a coil shape, it is difficult to reduce the size of each magnetic head, and it is relatively difficult to obtain a high-definition image by increasing the density.
[0013]
Conventionally, it has been relatively difficult to produce a transparent magnetic layer directly on a micro magnetic head array. In the production of a transparent magnetic layer, the heating temperature is high in the case of the PVD method or the sol-gel method (described above), but it is relatively difficult to impart heat resistance to the magnetic head produced in advance. Further, in the case of the coating method or the plating method, there is a concern that the produced magnetic head (used as a support in this case) may be damaged because a resin is used as an insulator or a binder to be used.
A reflective image display element is advantageous in that it does not require a backlight and consumes less power, but it is disadvantageous in terms of image brightness.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above situation,
1. Making it possible to produce a micro magnetic head array transparent to visible light, so that both transmissive and reflective image display elements can be obtained.
2. Provide a transparent magnetic layer directly above the transparent micro magnetic head array to improve the head magnetic field utilization efficiency and obtain a high-definition image.
3. Using a support that has both heat resistance, light transmission and flexibility, it is easy to handle with high definition, so that both transmissive and reflective image display elements can be obtained.
4). 4. A polarizer, a transparent magnetic thin film, a micro magnetic head array, and a paper secondary battery are provided in an overlapping manner so that an easy-to-handle ultra-thin mobile image display element can be obtained. As a simpler structure and manufacturing method than conventional methods, a significantly lower cost image display element can be obtained.
An object is to provide an image display element.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
  As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have completed the present invention. That is, the present invention is an image display element having at least a layer having a magneto-optical effect, a transparent micro magnetic head array, a laminate having a transparent support in this order, and a polarizer layer,
  The polarizer layer is provided on at least one side of the laminate.And
  The transparent support is a transparent thin paper treated with a deformable organopolysiloxane;
  The transparent micro magnetic head array is provided by laminating a linear wiring layer made of a transparent ITO film.By providing an image display element characterized by the above, the above-mentioned problems have been solved.
[0016]
  Two typical configurations of the display element of the present invention are shown. The first is a transmissive image display element which is provided with a backlight and obtains contrast using transmitted light (visible light) of a magnetic material, which is the main object of the present invention. The basic configuration is polarizer (upper) / transparent magnetic layer / transparent micro magnetic head array / transparent support / polarizer (lower) / backlight / secondary battery (FIG. 1, claims 1, 2, 3, 4, 7, 8, 11, 12, 13, 14, 15,16).
[0017]
  In contrast to this configuration, a configuration in which a protective layer is provided on the upper surface of the polarizer (upper) (the image viewing side) is preferable in terms of preventing scratches, etc.14). Thin transparent electrical insulation layers are provided above and below the copper wire layer of the micro magnetic head array. The polarizers (upper) and (lower) are provided by rotating each polarization axis so that the image contrast ratio is maximized. For example, when the transparent optical layer has a magneto-optical effect (Faraday effect) of 10 degrees in a specific wavelength range, the polarizing axis is rotated by about 10 degrees. In this configuration, since the backlight light can pass through the magnetic layer, the micro magnetic head array is manufactured as a transparent body on the transparent support. Conventionally, since a micro magnetic head array is provided on one surface of the support and a magnetic layer is provided on the other surface, the distance between the magnetic layer and the magnetic head (explaining the reason for difficulty in producing the same surface due to the above-mentioned drawbacks of the prior art). Became larger. Even when a thin support was used, the thickness was about 10 μm or more, and a large magnetic loss (spacing loss) occurred.
[0018]
In order to obtain a color image, a color filter can be provided between the polarizer (top) and the backlight. Furthermore, in order to increase the Faraday rotation angle, a magnetic layer and a dielectric layer can be laminated and provided in combination (Claim 6). This method is performed for the purpose of confining light in a magnetic layer by multiple reflection of light at a dielectric layer. When the reflectance of the dielectric layer is increased, the rotation angle is increased, but the light transmittance is decreased. Therefore, an appropriate reflectance is selected. In consideration of the wavelength to be increased, the increase rate to be obtained, the transmittance, etc., the dielectric layer has a layer structure (layer thickness, number of layers, layer objectability, number of layer repetitions, layer material, etc. Is shown).
[0019]
  Another example of the configuration is a case where contrast is obtained by reflected light without using a backlight (hereinafter referred to as a reflective image display element). The basic structure is a polarizer (upper) / transparent magnetic layer / transparent micro magnetic head array / transparent support / polarizer (lower) / reflective layer / secondary battery (FIG. 2, claims 1, 2, 3, 4, 5,6, 10, 11, 12, 13, 14,15,16).
[0020]
The polarizer (lower) may be omitted, or a reflective polarizer may be used. The reflective layer can also be provided between the transparent magnetic layer and the secondary battery (the polarizer layer may be unnecessary). Conventionally, since the micro magnetic head array is opaque, it can be arranged only on the magnetic layer side of the micro magnetic head array.
[0021]
In the present invention, the structure of the micro magnetic head array is a linear wiring layer (Claim 2) as shown in FIGS. 3 and 4, so that the structure is simple, it is possible to manufacture only with an inorganic material, and heat resistance. It is relatively easy to improve the design and increase the durability against breakage. Further, it is relatively easy to obtain a high-definition image by increasing the density because the structure is simple.
[0022]
  In addition, although a linear wiring is an example shown in FIG. 3, FIG. 4, it is what laminates | stacks the wiring layer which arrange | positions two or more wiring layers which arranged what is called conducting wire linearly (bending is permitted) at right angles, A magnetic field generated in a part surrounded by a straight line is used. Several modifications can be made for the linear wiring, and a shape in which a part of the U-shape is narrowed by a straight line such as an Ω character is possible instead of the U-shape as shown in FIG. Compared to a so-called many-turn coil, the maximum number of turns is two (in the case of two minimum units, a U-shaped case), and the generated magnetic field is weak when the current is the same. The coercive force of the magnetic material is reduced so that it can be easily magnetized.13). Further, in order to reduce the distance from the magnetic material and to efficiently magnetize, a transparent magnetic layer is disposed immediately above the micro magnetic head array (although an electrical insulating layer is provided).
[0023]
The biggest problem in the conventional production of micro magnetic heads is that a complex multi-layer structure is used to produce coils on a flat surface using copper wire (gold wire is used in French NIPSON) or polyimide resin. In other words, it was inevitably opaque, and therefore a reflection film was provided on the top surface of the micromagnetic head to obtain a reflective image display element. Conventionally, there is no micro magnetic head that is transparent to visible light, and the greatest feature of the present invention is that the transparent micro magnetic head is manufactured for the first time.
[0024]
In the present invention, since two polarizers can be used, the image contrast is improved. A configuration in which a protective layer is provided on the polarizer (on the image viewing side) is also preferable for this configuration (claim 14). Further, a magneto-optical effect (Faraday rotation angle, Kerr rotation angle) may be increased by combining a magnetic material and a dielectric layer.
[0025]
When the transparent magnetic material is transmitted and then reflected, the Faraday effect is used. A Kerr arrangement in which a considerable proportion of light is reflected by the magnetic layer is also possible. In order to obtain a color image, a color filter can be provided between the polarizer (upper) and the reflective layer. Unlike the transmissive type, such a reflective image display element is characterized in that energy efficiency is improved because a backlight for irradiation is unnecessary.
[0026]
However, the transmissive image display element is generally better in image brightness and sharpness. In the present invention, selection can be made according to the purpose of use (which has not been possible in the past).
[0027]
As another configuration example, a configuration of a polarizer / transparent support / transparent magnetic layer / reflection layer / micro magnetic head array or the like is also possible.
[0028]
The features of the image display element of the present invention are as follows.
(1) It is possible to take a basic configuration that can be used for both the transparent type and the reflective type. Moreover, for the following reasons, it is possible to achieve significantly higher definition (high contrast, higher resolution) and lower cost than in the past.
(A) High contrast
Since the distance between the magnetic head and the magnetic body is shortened (claim 11), even if the current value of the head is the same, a stronger magnetic field can be applied to the magnetic body and the magnet can be strongly magnetized. The rotation angle increases and the contrast becomes high.
(B) Low cost and high resolution
Since the conventional coil-type magnetic head is changed to a magnetic head using linear wiring (Claim 2), the manufacturing is easy and the cost is reduced. In the coil type, the wiring always intersects between the upper and lower layers, so that it is difficult to manufacture. However, in the magnetic head of the present invention, for example, the basic configuration of linear wiring / transparent insulator layer / linear wiring (claim 2) is used. Therefore, crossover of wiring does not occur (current flows separately in the upper and lower circuits, and flows at the same time). In addition, compared with the conventional PVD method, CVD method, sol-gel method, plating method, coating method, and the like, the thermal spraying method that is easy to produce was used, so that the production cost was reduced. In the PVD method and the sol-gel method, when rare earth iron garnet is used, heating close to 600 degrees is necessary for crystallization. In particular, the PVD method for obtaining a high-quality magnetic layer requires an expensive high vacuum apparatus and has a high running cost. In the plating method and coating method using crystallized fine particles, light scattering due to the fine particles in the film is unavoidable, and the transparency is slightly fogged, and the image quality is deteriorated.
[0029]
(2) Easy to handle
(A) The entire image display element is thin.
In each of the transmission type and reflection type image display elements, ultra-thin ones were used for the respective constituent elements. The polarizer is preferably a reflective polarizer, and the reflective polarizer is produced by laminating a plurality of thin films, but the total thickness is about 100 μm at most.
For the transparent magnetic layer, a laminated structure with a dielectric layer can be selected and used for increasing the image contrast, but the thickness is at most several μm.
The transparent micro magnetic head array has a basic configuration of conductive wiring layer (vertical wiring layer in the grid-like wiring) / insulator layer / conductive wiring layer (horizontal wiring layer in the grid-like wiring). The thickness is at most 30 to 100 μm.
Since transparent paper treated with a glass component (organopolysiloxane) is used for the transparent support, it is inexpensive and has a thickness of at most 100 μm.
The backlight uses a light guide plate made of plastic film and an LED for making light incident from the end of the light guide plate, or the whole consists of an EL (electroluminescence) layer, so the thickness is about 0.5 mm at most. is there.
As the secondary battery, a thick lithium battery having a thickness of 05 to 1.0 mm, which is called a paper secondary battery, is used. Therefore, as a whole, an image display element having a total thickness of about 1.5 mm, which is thinner than that of a conventional liquid crystal display or the like, can be manufactured.
Flexible and difficult to break.
As described above, since each material (underlined) uses a plastic film, it can be easily deformed and hardly cracked. Therefore, an image display element with high flexibility can be manufactured. Therefore, the device is easy to handle.
[0030]
(3) High-speed image generation is possible
  The micro magnetic head array of the present invention is two-dimensionally divided into a plurality of groups, and each magnetic head of each group is energized simultaneously.15). For example, if the effective image element size (image can be seen in this range) where the magnetic head is arranged is 200 × 100 mm, the wiring is divided into four areas of 100 × 50 mm, and each of the divided portions is arranged. The magnetic head alone is energized at the same time. Conventionally, each magnetic head has required a current of several tens of mA, so that it was difficult to apply a current to all the magnetic heads divided into four at the same time. This is because battery driving becomes difficult when the total current value is 1 A or more. In this invention, although the light paper secondary battery is used, an electric current can be simultaneously sent through each division | segmentation site | part. This is because sufficient magnetic recording can be performed even if the current value is small, and there are mainly three reasons. One reason is that, as described above, the distance between the micro magnetic head array and the magnetic layer is reduced, the transmission efficiency of the generated magnetic field to the magnetic layer is improved, and the current value is reduced. The other is that the coercive force of the magnetic material is greatly reduced compared to the prior art.13, 300 Oe or less) because the magnetic recording is facilitated, so that the recording can be performed even with a small current. Furthermore, in the case of the reflection type, the magnetic field generation efficiency is greatly improved by laminating a high magnetic permeability thin film on the magnetic head portion. Conventional coil-type heads are provided with a high permeability material as a core at the center of the core to improve magnetic field generation efficiency. It has been found that the same effect can be achieved by simply adding a thin film (magnetic field generating portion + thin film). Further, since a conventional coil type magnetic head is not used, a problem due to inductance does not occur, and therefore high-speed image formation becomes possible. The division number of the micro magnetic head array corresponding to the image is optimally selected in consideration of the capacity of the battery to be mounted. Increasing the number of divisions increases the image forming speed but increases the required current value. With the above measures, a moving image can be generated even on a large screen of A4 size.
[0031]
One of the factors that brought about the characteristics (1) to (3) above is that transparent glass paper was used for the support. Although rare earth iron garnet is a preferred material for the transparent magnetic layer, it has a high crystallization temperature (about 600 ° C., and magnetism does not appear unless it is crystallized), and the support material selection range is narrow. There are other transparent and high magneto-optical effect-bearing magnetic materials, but all of them required similar heat resistance for the same reason. Since there was no material having flexibility, which is the subject of the present invention, transparency, which is a basic requirement, and high heat resistance, it was difficult to produce an image display element.
The present invention has been completed by finding a material that simultaneously satisfies this requirement.
[0032]
  Transparent glass paper is disclosed in, for example, Japanese Patent No. 2538527 and Japanese Patent Laid-Open No. 11-247093. The organopolysiloxane used is an alcohol-soluble and hydrolyzable organometallic compound, R₃SiO (R₂SiO) nSiR₃, (R₂Among compounds represented by (SiO) n or the like, those having a particularly high molecular weight. However, in the present invention, regardless of the selection of the magnetic material, the thermal spraying method (separate details will be described separately) as the film forming method.16), The following conventional supports can also be used. MMA, PMMA, ABS resin, polycarbonate, polypropylene, acrylic resin, styrene resin, polyarylate, polysulfone, polyethersulfone, epoxy resin, poly-4-methylpentene-1, fluorinated polyimide, fluororesin, phenoxy resin Polyolefin resin, nylon resin, etc. are used. A thickness of 10 to 100 μm is preferable because of its flexibility in handling.
[0033]
The transparent micro magnetic head array of the present invention has a plurality of magnetic heads arranged two-dimensionally (FIGS. 3 and 4). Since the two-dimensional arrangement is used, a digital image can be formed without moving the image display portion and the recording magnetic head array relative to each other (as in the case of using one conventional head).
The outer shape of one magnetic head is preferably 200 μm or less. This is because the present invention is for high-resolution image formation, and it is desired to obtain an image resolution of 127 DPI (image dot pitch is 200 μm) or more. In order to reduce the heat generated in the magnetic head, the width of the wiring is preferably about 2 μm to 10 μm.
[0034]
Among the many features of the present invention, the main feature is that the micro magnetic head is transparent. The main reason why the micro magnetic head can be made transparent in the present invention is as follows.
I) Conventionally, a metal conductive material such as opaque gold or copper has been used for the coil. Further, at the center of the coil, a metal and opaque high magnetic permeability material was used as a core material. The transparent ITO film | membrane shown below was used for this electroconductive material. Furthermore, since the wiring is changed from a coil shape to a linear shape, there is no need to use a core.
II) A magnetic layer was provided right above the macro magnetic head array (as a layer structure of magnetic layer / micro magnetic head / support), and the distance between the magnetic layer and the head was made closer to improve the magnetic field utilization efficiency from the head. .
For this reason, it is possible to form an image with a small head driving current, and it is possible to sufficiently perform magnetic recording with a straight wiring even if it is not a magnetic coil having a large number of turns. The straight wiring can be made of a transparent ITO film.
III) The coercive force of the magnetic layer was reduced so that recording of the magnetic layer was easy. That is, recording can be performed with a small current, and a straight line of ITO film can be used.
[0035]
The conductive material used for the transparent micro magnetic head array is preferably a transparent conductive film from the viewpoint of transparency. The transparent conductive film is a film having a high visible light transmittance and conductivity, and is a tin oxide film (SnO₂), Indium oxide (In₂O_Three) The membrane system is a typical material.
Tin (Tin) is used for the indium oxide film as a trace additive element (dopant) in order to lower the specific resistance, and it is called an ITO film after the acronym of Indium Tin Oxide. Hereinafter, it is referred to as an ITO film in the present invention. The film thickness is 0.1 to 2.0 μm, and the sheet resistance (1 cm square resistance value) is about 10 to 800 Ω / □.
[0036]
Transparent insulating materials used for micro magnetic heads are widely used, for example, transparent polyimide films. However, since they are transparent and require heat resistance, fluorinated polyimide resins, octakis hydridosilsesquioxane molecules and bis Resin obtained by copolymerizing phenylethynyl / benzene molecules using a catalyst, silicon-based liquid, transparent fluororesin, olefin / maleimide copolymer, polyester resin, polyarylate resin, polyethersulfone resin, polycarbonate resin, etc. Used. As the inorganic material, the following dielectric films are used.
[0037]
An example of the transparent polyimide resin is “San Ever” (trade name of Nissan Chemical Industries). Among these, the type (Sanever RN812) in which the polarization of the resin itself at the time of voltage application is almost eliminated significantly improves visible light transparency and is as high as 93% or more (1 μm thickness). The adhesion to the film substrate has also been greatly improved and has been difficult to use in the past, but in the past, it has been put into consideration for solvent resistance, electrical insulation, processability, low air permeability, low moisture absorption, surface smoothness, etc. It was found that it can be preferably used for display elements. The thermal decomposition temperature is 450 degrees or higher, which is very preferable for the purpose of the present invention. However, as the transparent polyimide resin that can be used in the present invention, other commercially available products can be used, and are not limited thereto.
[0038]
Fluorinated polyimide resin was developed by NTT and has a high light transmittance of about 90%. (The conventional polyimide resin is colored brown, but this is different). Currently, for example, a product commercially available under the trade name “OPI” (Hitachi Chemical Industry) is mentioned. The fluorine content of the fluorinated polyimide resin is 20 to 30%, and the thermal expansion coefficient is 5 × 10.^-6/ ° C. However, since transparent polyimide resin (including fluorinated polyimide resin) is expensive, it can be laminated with olefin / maleimide copolymer films or with conventional polyester, polyarylate, polyethersulfone, and polycarbonate films. May also be used.
[0039]
The manufacturing method of the micro magnetic head array is roughly classified into a photolithography method and an electroplating method. Various laser beams, soft X-rays, ultraviolet rays, and the like are used for the wiring pattern forming mask. In wiring processing, it is important that the cross-sectional area (line width, line height) of the conducting wire is larger from the viewpoint of reducing the electrical resistance, but as described above, the magnetic head pitch from the point of resolution. Since there is a limitation, a method with a smaller insulating layer volume between the conductors is selected. In the present invention, the height of the conducting wire is set to 0.1 μm or more, so that the electric resistance is lowered to prevent heat generation or disconnection.
[0040]
When a high permeability layer is added on the linear wiring layer of the present invention, the magnetic field generation efficiency is improved. In the case of a general coil shape, if a high permeability material for converging the magnetic flux is disposed as a core in the center of the coil, the magnetic head is improved in efficiency by preventing the magnetic flux from diverging. It has been found that the same effect can be obtained even in a magnetic field converging part (a central part between grid-like wirings) formed by straight wirings. The thickness of the high magnetic permeability layer is preferably 100 to 5000 nm.
[0041]
As the soft magnetic material used for the high magnetic permeability thin film, various alloys (Fe—Si—B, Co—Fe—Si—B) of pure iron, silicon steel, iron, nickel, and cobalt, which are conventionally used frequently. ) Etc. are used. In particular, permalloy composed of iron and nickel is preferably used for the purpose of the present invention. The magnetic permeability is preferably 1000 or more or 10,000 or more. However, since it is inferior in transparency, it is difficult to use in the case of a transmissive image display element, and it is preferable to use the reflective image display element when the reflective film is provided on the micromagnetic head array (on the image display side). .
[0042]
In image formation, this micro magnetic head array may be used to overwrite (overwrite), or a permanent magnet may be used, or an AC magnetic field erasing method may be used to erase a wide area at once. . It is also possible to use the magnetic field sensing function of the micro magnetic head array to record an image on the magnetic layer with a magnetic pen, and then read this recording with a micro magnetic head array or the like and use it as digital data for transmission.
[0043]
As an electrical driving method for the micro magnetic head array, a method in which an exciting current is sequentially supplied to one or a plurality of magnetic heads by switching using an FET or the like is arbitrarily used. Furthermore, when it is desired to form an image at a higher speed, a method in which a current is supplied to several pieces at the same time can increase the power supply.
[0044]
A magnetic material to be recorded using the micro magnetic head is not limited, but a transparent magnetic material having a particularly large magneto-optical effect is preferable. For example, a transparent magnetic layer having a large magneto-optical effect composed of a plurality of dielectric films and a transparent magnetic material proposed by the present inventor or a so-called general transparent magnetic recording medium may be used. Two examples using the fact that the Faraday effect is greatly increased by the multilayer film of dielectric and magnetic are shown below.
One is that the multilayer film is G for dielectric and M for magnetic
{(GM)ⁿ(MG)ⁿ}^m/ A magnetic recording medium having a layer structure of a support. The dielectric G and the magnetic body M are reversed in order of lamination after GM, like MG. That is, it is necessary to be symmetric with respect to the magnetic body M. FIG. 5 shows the case where n = 1 and M = 1. The optical film thickness (n · d) is ¼ wavelength.
The other is a method in which the G layer is composed of two layers of a high refractive index layer and a low refractive index layer.
[0045]
Common transparent magnetic recording media include oxides such as cobalt ferrite and Ba ferrite, and FeBO._Three, FeF_ThreeYFeO_ThreeNdFeO_ThreeThere are materials such as MnBi, MnCuBi, and PtCo that have a large birefringence, and the like, which can be used as thin as possible to obtain transparency (may be combined with a dielectric film).
In the case of the reflection type image display element in the present invention, since there is a case where light does not have to pass through the magnetic layer, a magnetic material used for a general magnetic disk (MO) having a Kerr effect is also used. it can.
[0046]
  The transparent magnetic layer that is uniform over the entire visible light and has a large figure of merit is preferably a transparent magnetic material represented by the following general formula (1), which is a rare earth iron garnet (claims).12).
R_3-XA_XFe_5-yB_yO₁₂  (1)
[However, 0.2 <x <3, 0 ≦ y <5, R is a rare earth metal, and the rare earth metal is (Y), (Sm), (Eu), (Gd), (Tb), (Dy), At least one selected from the group consisting of (Ho), (Er), (Tm), (Yb) and (Lu), A is from the group consisting of Bi, Ce, (Pb), (Ca) and (Pt). At least one selected, B is (Al), (Ga), (Cr), (Mn), (Sc), (In), (Ru), (Rh), (Co), (Fe (II)) , (Cu), (Ni), (Zn), (Li), (Si), (Ge), (Zr), and (Ti) and at least one selected from the group consisting of (Ti)]
[0047]
The coercivity of the magnetic material is adjusted to 300 Oe or less, preferably 50 to 300 Oe by adjusting the composition. Generally, the smaller the coercive force, the smaller the energy required for magnetic writing. Therefore, the magnetic head can be manufactured easily and preferably. However, if the coercive force is too small, the magnetic head will be erased when approaching the permanent magnet of the handbag. A malfunction occurs. This point is preferably 50 to 300 Oe. In the case of 300 Oe or less, even if it is not a coiled magnetic head having a large number of windings but a rectangular magnetic head formed by a linear wiring layer and having a lattice shape, sufficient magnetic field strength can be obtained, Can be magnetized. The thickness of the magnetic layer is selected in the range of 50 nm to 10 μm, and the ferromagnetic material alone is selected in the range of 50 nm to 2 μm.
The magneto-optic effect is most effective when the light traveling direction and the spin direction are parallel. Therefore, these materials are preferably films having magnetic anisotropy perpendicular to the film surface.
[0048]
These transparent magnetic materials are formed by PVD methods such as general sputtering, vacuum deposition, MBE, ion plating, CVD methods, plating methods, and the like. You may form the ultrafine particle produced by the coprecipitation method on a support body by the apply | coating method, the plating method, and the spraying method.
The thermal spraying method is a method generally used for surface modification, such as forming a film on the surface of metal or the like and hardening it. In this method, the crystallized fine particles are passed through a high temperature such as plasma, melted, and sprayed onto the support at a high speed to form a thin layer. Depending on the melting method, many types such as a plasma spraying method, a jet coat spraying method and a locide / sphercode spraying method have been developed. The feature of this method is that the support can be formed at a low temperature (100 ° C. or lower). The fine particles are heated at a high temperature of several thousand degrees or more at a time, and are supplied onto the support as a convergent jet flow from the nozzle end at a super high speed ranging from Mach 2 to 5 by pressurization. The temperature is low on the support, and for example, a film can be formed on a plastic support. If the particle size is particularly small, a thin film having properties similar to those formed by the PVD method (surface smoothness, film thickness uniformity, etc.) can be obtained. In particular, since it can be formed in the air, the cost can be reduced as compared with the PVD method, the CVD method and the like which require a high vacuum.
[0049]
The material used for the dielectric film is preferably a transparent and thermally stable material, such as metal or metalloid oxides, nitrides, chalcogenides, hookers, carbides, and mixtures thereof. For SiO₂, SiO, Al₂O_Three, GeO₂, In₂O_Three, Ta₂O_Five, TeO₂TiO₂, MoO_Three, WO_Three, ZrO₂, Si_ThreeN_FourAlN, BN, TiN, ZnS, CdS, CdSe, ZnSe, ZnTe, AgF, PbF₂, MnF₂, NiF₂, SiC or the like alone or a mixture thereof. A material having a refractive index different from that of the transparent magnetic material may be selected from these materials. Each film thickness is 5 to 200 nm, preferably 5 to 30 nm. The dielectric film may have a plurality of layer structures. A film | membrane is produced using various PVD and CVD methods. Designed to increase the rotation angle of the polarization plane of linearly polarized light at the wavelength having the maximum magneto-optical effect according to the wavelength dependence peculiar to the ferromagnet (wavelength that gives a peak). it can.
[0050]
As the reflective layer, Al, Cu, Ag, Au, Pt, Rh, Al provided by the PVD method₂O_Three, SiO₂, TeC, SeAs, TiN, TaN, CrN and other thin films are used. A reflective film using a dielectric multilayer film can also be used.
The thickness is selected in the range of 0.1 to 1 μm.
[0051]
As the polarizer layer, various commercially available polarizing films and the like can be used. The polarizing film is roughly classified into a multi-halogen polarizing film, a dye polarizing film, and a metal polarizing film. Moreover, the following polarizers can also be used and are not limited thereto.
1. JP 01-93702 (Toyota Motor Corporation)
A polarizing plate that is easy to manufacture and has excellent optical properties by being fixedly formed on a polarizing layer substrate surface including a large number of rod-shaped elements made of ferromagnetic fine particles.
2. Wire grid polarizer
Tokyo University of Agriculture and Technology, Katsuaki Sato, “Physics of Modern People: Light and Magnetism” (Asakura Shoten) published in 1988, page 103.
A gold or aluminum wire drawn on a transparent substrate at minute intervals. In this case, if the distance d between the lines and the wavelength are λ, it is utilized that the transmitted light becomes almost completely linearly polarized light having a vibration plane perpendicular to the line with respect to light having a wavelength of λ >> d. The degree of polarization is said to be about 97%.
3. "Polacore" manufactured by Corning
Unlike conventional organic polarizing elements, heat-resistant, moisture-resistant, chemical-resistant, and laser-resistant glass that has polarization characteristics by aligning long stretched metallic silver in the glass itself in one direction Very good. Infrared is mainly used, but there is a special specification for visible light.
4). Multilayer polarizer
Produced by Prof. Shojiro Kawakami of Tohoku University Research Institute of Electrical Communication around 1991. For visible light, RF sputtering is used to form Ge (germanium) with a thickness of 6-8 nm and SiO with a thickness of 1 μm.₂Are alternately laminated until the thickness becomes 60 μm. Figure of merit α measured at a wavelength of 0.6 μm_TE/ Α_TMThe ratio of the extinction constant to the TE wave and TM wave is close to 400, the extinction ratio measured at a wavelength of 0.8 μm is 35 dB, and the insertion loss is 0.18 dB, which is sufficient for visible light.
5. Reflective polarizer
Sold by Sumitomo 3M Co., Ltd. Hundreds of thin films with different refractive indexes are stacked and repeatedly reflected and transmitted between the layers to extract polarized light. In order to reflect one of S and P polarized light and pass one of them, it is called a reflection type. The total thickness is about 100 μm. Compared to the absorption type, the image is felt bright because it is reflected.
In particular, the reflection type polarizer 5 is preferable because it does not absorb light and feels bright (Claim 5). Regardless of which polarizer is used, the thickness is selected from 50 to 150 μm.
[0052]
Paper secondary battery
As a power source for the XY drive line that generates a magnetic field, a secondary battery having a thickness of 1 mm or less, which is called a paper battery, is preferable for the portable use of the present invention (claim 8). Lithium-polymer secondary batteries mounted on laptop computers, etc., and “polymer electrolytes” using fluorine-based polymer resins, with a three-layer structure that covers the surface with lithium-based oxides and graphite Etc. are used. The power consumption is preferably 1000 milliamperes per hour and the voltage is preferably 3 volts or more. Although the secondary battery is used in the present invention, a primary battery can be used if it is a paper type.
[0053]
Color filter
In order to colorize an image, a color filter used in a liquid crystal display is used. In the color filter, a black matrix is formed on a glass substrate, and a filter layer of each color of RGB (Red, Green, Blue) having good light transmittance is formed therebetween. The thickness of the filter layer is 1 to 3 μm. An overcoat layer may be provided on the filter layer for the purpose of protecting the color layer and smoothness. A dyeing method, a pigment dispersion method, a printing method, and an electrodeposition method are used as general manufacturing methods.
[0054]
Backlight
The backlight may be generally used in a liquid crystal display, and spreads visible light emitted from a light source such as a fluorescent tube with a light guide plate, and irradiates the image surface uniformly. Many improvements have been made to this type of backlight, and various screens and reflectors are used to improve the brightness of the screen. In some cases, the light source is made of a plurality of LEDs to reduce the thickness and drive the battery. Furthermore, an ultrathin material having a thickness of about 0.1 mm using EL as a light source is also used. Although it does not specifically limit in this invention, From the point of saying that the whole is finished thinly and flexible, the thing of the flexible ultrathin type which used LED and EL as the light source is preferable.
[0055]
Examples of the protective film material include the following. SnS, SiO_2,Ta₂O_5,ITO, ZrC, TiC, MgF_2,Al₂O_3,MgO, BeO, ZrO_2,Y₂O_3,Inorganic substances such as C and mixtures thereof can be used. Moreover, as an organic resin protective film, a polymerizable monomer and an oligomer are the main components. A photocurable resin composition or a thermophotocurable resin composition can be used.
[0056]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.
[0057]
Example 113Example for
(Transmission-type image display element) As a transparent heat-resistant support, a thick 75 μm transparent paper (manufactured by Ishizaki Shoji Co., Ltd.) processed with a main raw material organopolysiloxane as a treating agent was used. The support had a surface roughness (10-point average surface roughness—JIS method) of 62 nm and was sufficiently smooth. Moreover, the transparency of visible light had a high transmittance of 84% or more at each wavelength. Furthermore, it had flexibility close to that of paper. A transparent micro magnetic head array was produced on the support. First, a layer structure of ITO film / insulating film / ITO film was produced directly on the support. Each ITO film was fabricated using a sputtering method so as to have a thickness of 0.5 μm. Insulating layer is SiO₂A film was used and the thickness was 0.2 μm. A linear wiring (FIG. 4) was produced on each ITO film by photolithography (Claim 3). The lines were arranged so that the line width was 7 μm and the distance between the lines (ABC and GH-I) was 127 μm. The length of the side where the U-shapes overlapped in FIG. 4 was about 60 μm. After that, using a battery, when current was passed in the vertical (electrode A +, B--) and horizontal (electrode D +, E--) direction, the magnetic field strength where the U-shaped overlap was The current was about 340 gauss when the current was 400 mA. Conductive wire ends to each coil were separated into IN and OUT and concentrated, and a switch using an FET was arranged at the end to form a micro magnetic head array.
[0058]
  Next, a transparent magnetic layer having a large magneto-optical effect and a dielectric film were laminated to produce the micro magnetic head array.1). First, using sputtering, SiO₂The film (refractive index n = 1.47) is 88 nm, then the Bi-substituted rare earth iron garnet film (n = 2.05) is 252 nm, and further SiO 2₂Membranes were made to a thickness of 88 nm. The above-described structure of the transparent magnetic layer and the dielectric film was used as one pair, and a total of two pairs of six layers were stacked (claim 6). The substrate temperature was room temperature without heating. The input power is 200 W and the gas pressure is 7.0 Pa (Ar: O₂= 9: 1). The deposition rate is SiO₂In this case, it was 2 nm / second, and in the case of a Bi-substituted rare earth iron garnet film, it was 0.5 nm / second. In the film thickness distribution of each film, the difference between the thickest part and the thinnest part was 3% of the total film thickness. Each time the Bi-substituted rare earth iron garnet film was formed, the Bi-substituted rare earth iron garnet film was crystallized by heating in air using an ultraviolet laser. The deformation of the support did not occur in the above process. The composition of the film is Bi_2.2Dy_0.8Fe_3.5Al_1.5O₁₂Met. From the wavelength dependence of the Faraday rotation angle measured with a magneto-optical effect measuring device (K250 manufactured by JASCO Corporation, beam diameter 2 mm square), the half width of the peak (wavelength 520 nm) was found to be 21 nm. The peak Faraday rotation angle was 19 degrees. The coercive force measured by applying a magnetic field perpendicularly to the film surface with a VSM is 210 Oe.13)Met. As described above, a configuration in which a layer having a magneto-optical effect / a transparent micro magnetic head array / a transparent support is laminated in this order (claims)1) Was produced.
[0059]
Subsequently, a commercially available color filter (thickness 2.1 μm, resolution 15 μm) produced by a pigment dispersion method was pasted on the magnetic layer (claim 11). Next, a reflective polarizer (manufactured by Sumitomo 3M) was provided on the color filter and on the transparent support of the transparent support (Claim 5). Further, a polycarbonate protective layer having a thickness of 5 μm was formed on the image display side polarizer by a coating method.
As described above, a display element having the configuration of protective layer / reflective polarizer layer / color filter / layer having magneto-optical effect / micro magnetic head array / transparent support / reflective polarizer layer was produced. The durability of the display element against scratches was improved as compared with the case where no protective layer was provided, and the frequency of scratches was greatly reduced.
A lighting backlight using a commercially available organic EL layer was provided on the reflective polarizer layer side of the transparent support (claim 7). Furthermore, in order to drive the backlight and the micro magnetic head array, a commercially available paper secondary battery [(thickness: 0.7 mm, “polymer electrolyte” using a fluorine-based polymer resin is made of lithium-based oxide and graphite is used. (Three-layer structure covering the surface)].
Since each component is made of a flexible material, the display element can be easily deformed, is not cracked, and is easy to handle.
Each micro magnetic head was energized using a switch, and when the first row was completed, the second row was energized. The energization time per coil was about 5 microseconds, and each row could be recorded at a high speed without using a method of passing current through many coils at the same time. It was confirmed that high-contrast digital color images can be formed with high density through a polarizer by performing dot-like magnetic recording on the transparent magnetic layer having a magneto-optical effect at intervals of about 127 μm. The image contrast was 5.3.
[0060]
Example 2 (Examples for Claims 9 and 10)
In place of providing a backlight in the configuration of Example 1, a silver thin film having a thickness of 200 nm is formed under a protective layer / reflective polarizer layer / layer having a magneto-optical effect / micro magnetic head array / transparent support. A reflective film was provided using a vacuum deposition method. Although an image could be obtained in the same manner as in Example 1, power for driving the backlight became unnecessary, and the power could be reduced to about 1/4 of that in Example 1. The image resolution was the same as in Example 1, but the image contrast was 2.7.
[0061]
Example 3 (Example for Claim 10)
In Example 2, a permalloy layer (Fe: Ni = 80: 20) having a high magnetic permeability was fabricated on the insulating layer after fabrication of the micro magnetic head array using a sputtering method so as to have a film thickness of 230 nm. In this case, the magnetic permeability was 1400. Except for this, a micro magnetic head array was fabricated in the same manner as in Example 2. The magnetic flux density measured immediately above the micro magnetic head increased about 1.8 times compared to the case where there was no high permeability layer. The image resolution was the same as in Example 2, but the image contrast was 3.5.
[0062]
Example 4 (claims)15Example for
  In the electrical wiring of the micro magnetic head array of Example 1, one group was driven and each head was driven by switching, but it was separated into four groups and four magnetic heads were driven simultaneously. did. The time for displaying all images was 1/4 of that in Example 1.
[0063]
Example 5 (claims)16Example for
  The production process was the same as in Example 1 to produce a micro magnetic head array. Next, a Bi-substituted rare earth iron garnet film was formed as a transparent magnetic layer on the micro magnetic head array using a plasma spraying method. The spraying temperature in the plasma was about 10,000 ° C., and the speed at which the molten particles were sprayed from the plasma spraying gun was about Mach 2. Bi-substituted rare earth iron garnets include Bi_2.0Gd_1.0Fe_3.8Al_1.2O₁₂Fine particles having an average particle size of 0.2 μm were used. The thickness of the produced Bi-substituted rare earth iron garnet film was 1.2 μm. From the wavelength dependence of the Faraday rotation angle measured with the magneto-optical effect measuring device, the half-value width of the peak (wavelength 520 nm) was found to be 24 nm. The peak Faraday rotation angle was 7.7 degrees. The coercive force measured by applying a magnetic field perpendicular to the film surface with VSM is 220 Oe (claims)13)Met. Subsequently, a commercially available dye-type polarizer was provided on each side of the magnetic layer and the transparent support using an adhesive. The polarization axes of the two polarizers were fixed at an angle so that the transmitted light contrast between the magnetized portion and the non-magnetized portion of the magnetic layer was maximized. As described above, a display element having the structure of polarizer layer / layer having magneto-optical effect / transparent micromagnetic head array / transparent support / polarizer layer was produced. An illumination backlight composed of a commercially available LED and a flexible light guide plate was provided on the opposite side of the polarizer layer from the transparent support. When used at a forward voltage of 3.7 V and a forward current of 20 mA, the average brightness was 50 nits. Furthermore, in order to drive the backlight and the micro magnetic head array, a commercially available paper secondary battery used in Example 1 was provided on the back side of the backlight. Since each component is made of a flexible material, the display element can be easily deformed, is not cracked, and is easy to handle. The coils were energized one by one, and when the first row was completed, the second row was energized. The energization time per coil was about 5 microseconds, and each row could be recorded at a high speed without using a method of passing current through many coils at the same time. The transparent magnetic layer having a magneto-optical effect was subjected to dot-like magnetic recording at intervals of about 127 μm, and it was confirmed that a high-contrast digital black and white image could be formed with high density through a polarizer. The image contrast was 4.3.
[0064]
Comparative Example 1 (Claims)12,13Comparison example)
  In Example 5, instead of rare earth iron garnet as the magnetic layer, barium ferrite (BaO.6Fe₂O_Three) A thin film was prepared. The film thickness was 1.2 μm, the same as that of rare earth iron garnet. The coercive force measured by applying a magnetic field perpendicular to the film surface with VSM was 1720 Oe. An image display element was produced in the same manner as in Example 5 except for this magnetic layer. Although a small or large current was passed through the micro magnetic head, the magnetic layer could not be magnetized and an image could not be obtained.
[0065]
Comparative Example 2 (Comparative Example for Claims 2 and 3)
Instead of the micro magnetic head array comprising the linear wiring layer in Example 2, a coil type micro magnetic head array was produced. A 5 nm thick Pt film was provided on a 50 μm thick polyimide substrate by sputtering. A 60 μm thick permalloy (Ni: Fe = 80: 20) film was provided thereon by a plating method. A round bar-like core having a diameter of 60 μm and a height of 40 μm was left at a pitch of 180 μm by an etching method. A polyimide layer was provided between the permalloy cores. Subsequently, this polyimide layer was patterned to produce a spiral polyimide wall. A Cu wiring having a height of 10 μm and a width of 5 μm was provided between the polyimide walls by using an electroless Cu plating method. After further providing a polyimide layer on this Cu wiring, a contact hole for connecting the upper and lower Cu wirings was provided. Next, after another Cu wiring was provided on the polyimide in the same manner, the surface layer was flattened using a polyimide resin. On this polyimide surface layer, a silver film having a thickness of 100 nm was formed as a reflective layer.
The magnetic field strength at the tip of the core was about 1000 Gauss when energized with 200 mA. Conductive wire ends to each coil are separated into IN and OUT and concentrated, and a switch using an FET is provided to form a micro magnetic head array. The total thickness of the micro magnetic head array was about 120 μm, which was significantly thicker than that of Example 1. Except for the micro magnetic head array, an image display device was produced in the same manner as in Example 2 to produce an image. However, no image was obtained due to insufficient battery power. In addition, the time for manufacturing the micro magnetic head array took 3 times or more as compared with the laminated type of the linear wiring of Example 2. Furthermore, it was not possible with this method to make the copper wire layer transparent with ITO for a transmissive image display element.
[0066]
Comparative Example 3 (Comparative Example for Claim 4)
In Example 1, instead of using a support obtained by treating paper with organopolysiloxane, a Bi-substituted rare earth iron garnet film was prepared in the same manner by a sputtering method using a polycarbonate film having a thickness of 75 μm. However, the polycarbonate film is deformed largely and irregularly due to thermal expansion and contraction by plasma, and cannot be used as an image display element.
[0067]
【The invention's effect】
Advantageous Effects of Invention of Claim 1
  A transmissive and reflective image display element having both a high contrast digital image and flexibility could be obtained.
  Since a layer having a magneto-optical effect is provided immediately above the micro magnetic head array, a conventional support for the layer having the magneto-optical effect is not required, and the magnetic field of the magnetic head can be efficiently transmitted to the layer having the magneto-optical effect. Thus, an image display element capable of driving the head with a smaller current can be obtained.
Advantageous Effects of Invention of Claim 2
  The image display device can be easily manufactured, reduced in cost, and reduced in thickness.
Effects of the Invention of Claim 3
  Light can be irradiated from the lower surface side of the micro magnetic head, and a transmissive image display element, which has been difficult to manufacture in the past, has become possible. For this reason, the brightness of the image is greatly improved as compared with the conventional reflective image display element.
Effects of the Invention of Claim 4
  As a support, a thin plate having high heat resistance, high transparency, and high flexibility, which is treated with organopolysiloxy acid, is used as a support, so that it is easy to produce, image contrast is improved, and an easy-to-handle image display device is obtained. I was able to.
Effects of the invention of claim 5
  An image display device that is significantly brighter than the conventional device that absorbs light can be obtained.
Effects of the Invention of Claim 6
  Since the layer having the magneto-optical effect was produced by combining a transparent magnetic material and a dielectric, the magneto-optical effect was increased and a high-definition image display device having a large image contrast could be obtained.
Effects of the Invention of Claim 7
  By using a transparent micro magnetic head array and a backlight, a transmissive image display device having a large image contrast could be obtained.
Effects of the Invention of Claim 8
  Since a light and thin flexible paper secondary battery is provided on the opposite side of the display unit, the image display device can be made much easier to handle than in the past.
Claim11Effects of the invention
  Since the color filter is provided between the magnetic layer and the polarizer, an image display element capable of color display can be obtained.
Claim9Effects of the invention
  Since a reflective film is provided in place of the backlight under the structure having the image display function (polarizer layer / layer having magneto-optical effect / micro magnetic head array / transparent support / polarizer layer), power consumption It is possible to obtain an image display element with reducedwear.
Effects of the invention of claim 12
  Since the rare earth iron garnet is used as the magneto-optical effect retaining layer, an image display element with high transparency, large magneto-optical effect and high contrast can be obtained.
Effects of the invention of claim 13
  Since the coercive force of the rare earth iron garnet is reduced to 300 Oe or less, the magnetic layer can be magnetized even with a small magnetic field, and an image display element that can use simple linear electric wiring can be obtained.
Effects of the invention of claim 14
  Since the protective layer is provided on the polarizer layer on the outermost surface of the display element, an image display element having improved durability against scratches and the like can be obtained.
Claim10Effects of the invention
  Since a high-permeability thin film layer is provided on the insulator layer of the micromagnetic head array, the magnetic field generation efficiency of the micromagnetic head array is improved in the same manner as when the core is provided in the coil, and a higher-definition image display. An element can be obtained.
Claim15Effects of the invention
  Since the micro magnetic head array is divided into a plurality of groups and the magnetic heads of each group are simultaneously energized and driven, it is possible to obtain an image display element whose speed for obtaining all images is improved in proportion to the number of divisions. .
Claim16Effects of the invention
  Since the micro magnetic head array is divided into a plurality of groups and the magnetic heads of each group are simultaneously energized and driven, it is possible to obtain an image display element whose speed for obtaining all images is improved in proportion to the number of divisions. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a transmissive image display element provided with a backlight according to the present invention and obtaining contrast using transmitted light (visible light) of a magnetic material.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a transmissive image display element that obtains contrast by reflected light without using a backlight.
FIG. 3 is a schematic view of a head wiring portion of a micro magnetic head array of an image display element of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view of another aspect of the head wiring portion of the micro magnetic head array of the image display element of the present invention (a shape in which a part of the U-shape is narrowed with a straight line like the character Ω).
FIG. 5 is a stacked configuration of dielectric G and magnetic M [{(GM)ⁿ(MG)ⁿ}^mFIG. 6 is a diagram illustrating the case where n = 1 and M = 1.

Claims

An image display device comprising at least a layer having a magneto-optical effect, a transparent micro magnetic head array, a laminate having a transparent support in this order, and a polarizer layer,
The polarizer layer, is at least et on one side of the laminate,
The transparent support is a transparent thin paper treated with a deformable organopolysiloxane;
An image display element, wherein the transparent micromagnetic head array is provided by laminating a linear wiring layer made of a transparent ITO film .

The image display element according to claim 1 , wherein a reflective polarizer that reflects polarized light perpendicular to a polarization axis is used as the polarizer.

The layer having the magneto-optic effect is a combination of a transparent magnetic layer (M) and a dielectric (G),
The composition of the layer having the magneto-optical effect per transparent support is {(GM) ⁿ (MG) ⁿ } ^m (where n and m represent an integer of 1 or more). the image display device according to any one of claims 1-2.

The backlight is provided on one side of the image display device, image display device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that to form an image with light from the backlight.

5. The image display element according to claim 4 , wherein a paper secondary battery for driving the backlight and the transparent micro magnetic head array is provided on the backlight side.

The image display device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a reflective film on the image display device.

Micro image display surface side of the insulating layer on the magnetic head array, an image display device according to any one of claims 1 to 3 and 6, characterized in that a high permeability thin layer.

The color filter, an image display device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the color image is obtained.

Magnetic as a layer having an optical effect, an image display device according to any one of claims 1 to 8, characterized by using a rare earth iron garnet represented by the following general formula (1).
_{_{_{R 3-X A X Fe 5}}} -y B y O 12 (1)
(However, R is a rare earth metal, and the rare earth metal is (Y), (Sm), (Eu), (Gd), (Tb), (Dy), (Ho), (Er), (Tm) , (Yb) and (Lu), A is Bi, Ce, (Pb), (Ca), (Pt), etc., and B is (Al), (Ga), (Cr ), (Mn), (Sc), (In), (Ru), (Rh), (Co), (Fe (II)), (Cu), (Ni), (Zn), (Li), ( (Si), (Ge), (Zr), and (Ti) are at least one kind, and 0.2 <x <3 and 0 ≦ y <5)

The image display element according to claim 1, wherein the rare earth iron garnet is a Bi-substituted rare earth iron garnet.

The image display element according to claim 9, wherein the coercive force of the rare earth iron garnet layer is 300 Oe or less.

The image display device according to any one of claims 1 to 11, characterized in that a protective layer on the image display device surface.

The micro magnetic head array is divided into a plurality of groups, and an image display device according to any one of claims 1 to 12, characterized in that it is energized at the same time the magnetic head alone of each group.

The image display device according to any one of claims 1 to 13, wherein the transparent magnetic layer, characterized in that it is one that is formed by the spraying method.

The image display element according to claim 1, which is a transmissive image display element.