JPH04182624A - 磁気光学素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気光学素子に係り、特に磁性流体を用いて光
の透過、不透過の切換えを行なうための磁気光学素子に
関する。

〔従来の技術〕

従来から、例えば、高解像度の投影型デイスプレィや液
晶デイイスプレイ、あるいは、カメラやレーザプリンタ
等の光学機器においては、各画素毎における光のＯＮ、
ＯＦＦの切換えや、光シャッタにより、光の透過、不透
過の切換えをすることが行なわれている。

このような光の切換えを行なう場合、従来から、例えば
、ＬＣＤ素子、強誘電性ＬＣＤ素子あるいはＰＬＺＴ素
子等の電気光素子が多く用いられている。

そして、このような、前記ＬＣＤ素子等の電気光素子を
通電制御して前記電気光素子を駆動することにより、光
の透過、非透過制御を行なうようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記従来のＬＣＤ素子および強誘電性ＬＣＤ素
子等の電気光素子においては、通電制御に対する０ＮＳ
ＯＦＦ動作の応答速度が極めて遅く、しかも、ＯＮ、Ｏ
ＦＦ動作時のコントラスト比が小さく、適正な解豐度を
得ることが困難であるという問題を有している。

また、前記いずれの電気光素子においても、光のＯＮ、
ＯＦＦのみの動作であり、光の透過量を調節することが
できず、光源からの光を半透過させる中間階調の光を出
光させることができず、しかも、前記いずれの電気光素
子においても、材料コストが高く、製造コストが極めて
高くなってしまうという問題を有している。

本発明は前記した点に鑑みてなされたもので、動作応答
速度が高く、かつ、コントラスト比が大で、種々の光学
機器に適用することができ、しかも、構造も簡単であり
、安価に製造することのできる磁気光学素子を提供する
ことを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため本発明に係る磁気光学素子は、
磁性流体の磁気光学効果を用いて光の透過、不透過の切
換えを行なうための磁気光学素子において、透光性を有
する基板の一面側に一部に磁界形成用の間隙部が形成さ
れたヨークコアを薄膜により形成するとともに、上記基
板に上記ヨークコアに巻回されるコイルを薄膜により形
成し、前記基板の前記ヨークコアの間隙部分に対応する
部分に磁性流体を封入するための密封層を薄膜により形
成し、この密封層の内側に磁性流体を透光性部材により
封入して磁性流体薄膜を形成したことをその特徴とする
ものである。

〔作　用〕

本発明によれば、コイルに通電することにより、ヨーク
コアの間隙部に発生する所定方向の磁界が磁性流体に加
わることにより発生する磁気光学効果を利用して、例え
ば、透過光量、透過光強度等の光の透過特性を制御する
ものであり、その結果、コイルへの通電のＯＮ、ＯＦＦ
制御を行なうことにより、光のＯＮ、ＯＦＦ制御を行な
うことができ、しかも、コイルへの通電電流を調整する
ことにより、中間階贋光を透過させることができる。

また、ヨークコアおよびコイルを薄膜により形成するよ
うにしているので、極めて容易に微小寸法のヨークコア
およびコイルを形成することかでき、しかも、密封層を
薄膜により形成しているので、磁性流体の封入作業時に
逐次密封層を形成する作業が不要となり、製造効率を著
しく高めることができるものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を箪１図から第３図を参照して説
明する。

第１図および第２図は本発明に係る磁気光学素子の一実
施例を示したもので、ガラス等の透明な材料からなる基
板１の一面側には、磁界付与手段を構成する四角枠形状
を有するヨークコア２が薄膜形成技術等の手段により、
例えば、５０μｍ以下、好ましくは、１０μ口程度の薄
膜として形成されており、このヨークコア２の一部には
、間隙部３が形成されるとともに、このヨークコア２の
間隙部３の対称側辺は、巻線部４とされている。

また、前記ヨークコア２の前記間隙部３には、磁性流体
５が、前記ヨークコア２の表面側に固着された透光部材
の一例であるカバーガラス６および円形に形成された密
封層６ａにより漏洩しないようにほぼ円形に封入されて
おり、これにより、基板１とカバーガラス６との間の前
記ヨークコア２の間隙部３に前記磁性流体５による薄膜
が形成されるものである。前記磁性流体５は、例えば、
酸化第２鉄粉、マグネタイト（磁鉄鉱）等の磁性粉と水
あるいはシクロヘキサン、エタノール等の有機溶剤とを
混合することにより構成されるものである。なお、前記
密封層６ａは、薄膜形成技術によりＳ１０　、アルミナ
等の薄膜により形成されている。

さらに、本実施例においては、前記基板のヨークコア２
の巻線部４には、コイル８が薄膜形成技術により形成さ
れている。

すなわち、このコイル８は、第２図に示すように、基板
１の表面にヨークコア２の裏面側に対応する下コイル８
ａを形成し、この下フィル８ａの表面にヨークコア２を
形成した後、このヨークコア２の巻線部の表面に、上コ
イル８ｂをその下端部が前記下コイル８ａの下端部に接
続されるとともに、その上端部が隣接する下コイル８ａ
の上端部に順次接続されるように形成することにより形
成されるものである。このコイル８の巻数としては、数
１００タ一ン程度とされている。そして、前記コイル８
に通電することにより、前記ヨークコア２の間隙部３に
磁界を発生させることができるものである。

次に、本実施例の作用について説明する。

本実施例においては、前記コイル７に通電することによ
り、ヨークコア２の間隙部３に所定方向の磁界が発生し
、この磁界が磁性流体５に加わることにより、前記磁性
流体５に磁気光学効果が発生する。そして、この磁気光
学効果を利用して、例えば、透過光量、透過光強度等の
光の透過特性を制御するものであり、その結果、コイル
７への通電のＯＮ、ＯＦＦ制御を行なうことにより、光
のＯＮ、ＯＦＦ制御を行なうことができ、しかも、コイ
ル７への通電電流を調整することにより、中間階調光を
透過させることができるものである。

前記磁気光学効果は、直線偏光の進行方向に対して垂直
方向から磁場が加わる際に生じる現象で、磁場方向と垂
直方向とで屈折率の差、すなわち複屈折が生じる。この
場合の磁場に垂直な偏光成分と平行な偏光成分との位相
差をδとすると、δは次式で表わすことができる。

δ＝２π（ｎ／／−ｎｌ）ｄ／λ ここで、ｎ　　Ｓｎ　　はそれぞれ磁界に平行な方／／
１ 向と垂直な方向の屈折率、ｄは磁性流体中の光路長（磁
性流体に垂直に入射する場合は、磁性流体の厚さ）、λ
は波長である。

また、δはＨ（磁界）の関数でもあり、磁場に対して垂
直方向の偏光および水平方向の偏光における光の透過率
も磁界によって変化する。その結果、コイル７への通電
電流を制御して磁性流体５に適当な磁場を印加すること
により、この位相差あるいは光出力変化の大きさから、
光のＯＮ、ＯＦＦ、透過光量の中間階調をも制御するこ
とが可能となる。

そして、前記基板１の前面およびカバーガラス６の後面
に、偏光子および検光子（共に図示せず）を配置するか
、あるいは、前記基板１およびカバーガラス６をそれぞ
れ偏光子および検光子を兼ねるように形成し、この偏光
子側から光を照射すると、前記偏光子を介して直線偏光
のみが透過されて磁性流体５へ入射されることになる。

この場合に、前記コイル７に通電していない状態では、
前記磁性流体５の薄膜が複屈折性を生じていないので、
直線偏光のまま検光子に入射し、検光子の偏光方向を前
記偏光子の偏光方向に対して垂直に配置すれば、この光
は、検光子を透過せず、遮断されることになる。

一方、前記コイル７に通電すると、前記磁性流体５の薄
膜に複屈折性が生じるので、前記偏光子を透過した直線
偏光が磁性流体５の薄膜を透過した際に、楕円偏光とな
り、偏光子の偏光面と直交した方向に偏光面を有する検
光子を通過する偏光も生じ、この偏光が透過されるよう
になる。また、透過光強度Ｉは、複屈折による位相差δ
に対し、Ｉｏｃｓｉｎ２δ／２ という関係にあり、δが磁界の関数であるから、■も磁
界、すなわち、前記コイル７の電流により変化する。

このように前記コイル７への通電のＯＮ、ＯＦＦ制御を
行なうことにより、磁性流体５を介して光のＯＮ、ＯＦ
Ｆ制御を行なうことができ、しかも、前記コイル７への
通電電流を調整することにより、前記磁性流体５を出射
した光の楕円偏光の程度を変化させることができるので
、ＯＮ、ＯＦＦの中間程度の光量の中間階調光を透過さ
せることができるものである。

したがって、本実施例においては、コイル７への通電制
御を行なうことにより、磁性流体５に磁界を印加して光
のＯＮ、ＯＦＦ制御を行なうことができるので、従来の
電気光素子の代りに、各種光学機器に適用することがで
きる。例えば、前記ヨークコア２を磁性流体５の中に多
数配列するか、あるいは、磁気光学素子を多数配列して
アレイ化することにより、レーザプリンタのヘッドや液
晶デイスプレィ等の各画素に対応する光シャッタ等に適
用することが可能となる。この場合、ヨークコア２の間
隙部３の幅寸法をレーザ光のスポットの直径とほぼ同等
に形成するとよい。また、従来のＬＣＤ素子や強誘電性
ＬＣＤ素子等の電気光素子と比較して、通電制御に対す
るＯＮ、ＯＦＦ動作の応答速度が極めて速く、しかも、
○Ｎ５ＯＦＦ動作時のコントラスト比を大きく確保する
ことができ、デイスプレィ等に適用した場合に、中間階
調等の適正な解像度を得ることか可能となる。

さらに、主駆動材料である磁性流体５の材料コストが極
めて安価となるので、製造コストの低減を図ることがで
きる。

また、前記磁性流体５の薄膜および磁界付与手段である
ヨークコア２、コイル７等を１つの基板１に一体に形成
しているので、構成が簡単で、装置の小型化、微細化を
図ることができ、製造が容易で、製造コストも低減させ
ることができる。

さらに、本実施例においては、前記ヨークコア２、コイ
ル８および密封壜６ａをそれぞれ薄膜形成技術により形
成するようにしているので、ヨークコア２等の寸法が極
めて小さい場合に、極めて容易にヨークコア２、コイル
８および密封壜６ａを形成することができ、製造効率を
著しく高めることができる。

また、本実施例においては、ヨークコア２やコイル８等
を基板１に薄膜形成する際に、容易にかつ確実に密封壜
６ａを形成することかできるので、磁性流体５の封入作
業時に逐次密封壜６ａを形成する作業が不要となり、作
業効率を著しく向上させることができる。

なお、前記コイル７への通電による発熱、あるいは、磁
性流体５自体の発熱が顕著である場合には、前記基板１
の形成材料として、ガラスの代わりに、光の通過部分が
透明とされたアルミナ基板を用いたり、あるいは、光の
透過部分に開口が形成された放熱用金属薄膜を貼着する
ようにしてもよい。さらに、基板１としてＰＣ基板を用
いるようにすれば、薄膜形成技術が確立されているので
、より容易にヨークコア２等の薄膜形成を行なうことが
できる。

また、第３図は本発明の他の実施例を示したもので、透
明材料からなる基板１の一面側には、２つの分割された
ヨークコア２が薄膜形成技術により形成されており、さ
らに、前記基板］のヨークコア２の巻線部４には、スパ
イラル状のコイル８が薄膜形成技術により形成されてい
る。

すなわち、このヨークコア２およびコイル８は、基板１
の表面に下側に位置する一方の下ヨークコア２ａを形成
し、この下ヨークコア２ａ“の表面にこの巻線部４に対
応する位置を中心としたスパイラル状のコイル８を形成
した後、前記下ヨークコア２ａの巻線部に接続される上
ヨークコア２ｂを形成するものである。

その他の部分は、前記第１図に示す実施例のものと同様
である。

本実施例においても前記実施例と同様に、コイル８への
通電制御により、光のＯＮ、ＯＦＦ制御を行なうことが
できるので、各種光学機器に適用することができ、また
、ＯＮ、ＯＦＦ動作の応答速度を著しく高めることがで
きるとともに、コントラスト比を大きく確保することか
でき、さらに、製造コストの低減を図ることができる。

さらに、前記ヨークコア２およびコイル８をそれぞれ薄
膜形成技術により形成するようにしているので、極めて
容易に微小寸法のヨークコア２およびコイル８を形成す
ることができ、製造効率を著しく高めることができる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
必要に応じて種々変更することができるものである。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明に係る磁気光学素子は、コイル
への通電制御を行なうことにより、磁性流体に磁界を印
加して光のＯＮ、ＯＦＦ制御を行なうことができるので
、従来の電気光素子の代りに、各種光学機器に適用する
ことができる。また、従来の電気光素子と比較して、通
電制御に対するＯＮ、ＯＦＦ動作の応答速度が極めて速
く、しかも、ＯＮ、ＯＦＦ動作時のコントラスト比を大
きく確保することができ、デイスプレィ等に適用した場
合に、中間階調等の適正な解像度を得ることが可能とな
り、さらに、構造か簡単でコンパクトであるとともに、
主駆動材料である磁性流体の材料コストが極めて安価と
なるので、製造コストを著しく低減させることかできる
。また、ヨークコアおよびコイルを薄膜により形成する
ようにしているので、極めて容易に微小寸法のヨークコ
アおよびコイルを形成することができ、しかも、密封堰
を薄膜により形成しているので、製造効率を著しく高め
ることができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す正面図、第２図は第１
図のヨークコアの一部の断面図、第３図は本発明の他の
実施例を示す正面図である。 １・・・基板、２・・・ヨークコア、３・・・間隙部、
４・・・巻線部、５・・・磁性流体、６・・・カバーガ
ラス、６ａ・・・密封堰、８・・コイル。 出願人代理人　　中　　尾　　俊　　輔第１　図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　磁性流体の磁気光学効果を用いて光の透過、不透過の
   切換えを行なうための磁気光学素子において、透光性を
   有する基板の一面側に一部に磁界形成用の間隙部が形成
   されたヨークコアを薄膜により形成するとともに、上記
   基板に上記ヨークコアに巻回されるコイルを薄膜により
   形成し、前記基板の前記ヨークコアの間隙部分に対応す
   る部分に磁性流体を封入するための密封堰を薄膜により
   形成し、この密封堰の内側に上記磁性流体を透光性部材
   により封入して磁性流体薄膜を形成したことを特徴とす
   る磁気光学素子。