JPH04219722A

JPH04219722A - 磁気光学素子

Info

Publication number: JPH04219722A
Application number: JP40407990A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Okitsu; 淳興津; Masahiro Iizuka; 雅博飯塚; Yasushi Kanai; 靖金井
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1990-12-20
Filing date: 1990-12-20
Publication date: 1992-08-10

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】

【０００１】

【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関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば、高解像度の投影型デ
ィスプレイや液晶ディスプレイ、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。

【０００３】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。

【０００４】そして、このような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、不透過制御を行なうようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来のＬ
ＣＤ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ＯＮ、ＯＦＦ動作の応答速度
が極めて遅く、しかも、ＯＮ、ＯＦＦ動作時のコントラ
スト比が小さく、適正な解像度を得ることが困難である
という問題を有している。

【０００６】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
。

【０００７】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。

【０００８】

【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るとともにそれぞれ
コイルが巻回された多数のヨークコアを配列して固着し
、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、磁性流体を透光性部材により封入して磁性流体薄膜
を形成し、前記各コイルの一端部に個別電極をそれぞれ
接続するとともに、前記コイルの他端部に共通電極を接
続したことをその特徴とするものである。

【０００９】

【作用】本発明によれば、所定の制御信号に基づいて所
望のヨークコアに対応する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、中間階調光を透過させることがで
きる。また、基板上にヨークコアを多数配列してアレイ
化するようにしているので、レーザプリンタのヘッドや
液晶ディスプレイ等の各画素に対応する光シャッタ等に
適用することができ、さらに、各コイルの両電極の内、
一方を共通電極としているので、各コイルに対する電源
配線を著しく簡略化することができるものである。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１および図２を参
照して説明する。

【００１１】図１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、透明材料からなる長尺状の基板１の
一面側には、多数のヨークコア２，２…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、
１０μｍ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。前記各ヨークコア２は、前記間隙部３が基板
１のほぼ中央部において直線状に、かつ、例えば、それ
ぞれ約５０μｍ程度の間隔となるように配列されている
。

【００１２】また、前記基板１の表面には、四角枠状の
密封堰５がその内側に前記ヨークコア２の間隙部３が位
置するように前記基板１の長手方向に沿って形成されて
おり、この密封堰５の内側には、磁性流体６が、前記基
板１の表面側に固着された透光性のカバーガラス７によ
り漏洩しないように封入されている。これにより、基板
１とカバーガラス７との間の前記ヨークコア２の間隙部
３に前記磁性流体６による薄膜が形成されるものである
。

【００１３】この磁性流体６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、前記密封堰５は、
前記基板１あるいはカバーガラス７のいずれに形成する
ようにしてもよいし、前記カバーガラス７を基板１に固
着するための接着剤を密封堰５として用いるようにして
もよい。さらに、場合によっては、密封堰５を省略して
磁性流体６の表面張力により、封止するようにしてもよ
い。

【００１４】また、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、数１００ターン程度に巻回
されるコイル８が薄膜形成技術により形成されている。

【００１５】すなわち、このコイル８は、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８ａを形成
し、この下コイル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４の表面に、上コイル８
ｂ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。

【００１６】また、前記各コイル８の一端部には、個別
電極９が形成されており、前記各コイル８の他端部には
、前記基板１の長手方向の延在する共通電極１０が形成
されている。そして、前記個別電極９および共通電極１
０にそれぞれ図示しない電源を接続し、所定の制御信号
に基づいて所望のヨークコア２に対応するコイル８の個
別電極９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。

【００１７】次に、本実施例の作用について説明する。

【００１８】本実施例においては、所定の制御信号に基
づいて所望のヨークコア２に対応するコイル８の個別電
極９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６に加わ
ることにより、前記磁性流体６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８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８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。

【００１９】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。

【００２０】δ＝２π（ｎｐ　−ｎｖ　）ｄ／λここで
、ｎｐ　、ｎｖ　はそれぞれ磁界に平行な方向と垂直な
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。

【００２１】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８への通電電流を制御して磁性流体６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。

【００２２】そして、前記基板１の前面およびカバーガ
ラス７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７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６へ入射される
ことになる。

【００２３】この場合に、前記コイル８に通電していな
い状態では、前記磁性流体６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。

【００２４】一方、前記コイル８に通電すると、前記磁
性流体６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６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、

【００２５】

【００２６】という関係にあり、δが磁界の関数である
から、Ｉも磁界、すなわち、前記コイル８の電流により
変化する。

【００２７】このように前記コイル８への通電のＯＮ、
ＯＦＦ制御を行なうことにより、磁性流体６を介して光
のＯＮ、ＯＦＦ制御を行なうことができ、しかも、前記
コイル８への通電電流を調整することにより、前記磁性
流体６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。

【００２８】したがって、本実施例においては、コイル
８への通電制御を行なうことにより、磁性流体６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、本実施例においては、基板１
上にヨークコア２を多数配列してアレイ化するようにし
ているので、レーザプリンタのヘッドや液晶ディスプレ
イ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、ＯＦ
Ｆ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、
ディスプレイ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る。さらに、主駆動材料で
ある磁性流体６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。

【００２９】また、本実施例においては、前記各コイル
８の両電極の内、一方を共通電極１０としているので、
各コイル８に対する電源配線を著しく簡略化することが
できる。

【００３０】さらに、本実施例においては、前記各ヨー
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。

【００３１】また、前記磁性流体６の薄膜および磁界付
与手段である多数のヨークコア２、コイル８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。

【００３２】なお、前記コイル８への通電による発熱、
あるいは、磁性流体６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、薄膜形成技術
が確立されているとともに、放熱効果も高いＰＣ（ポリ
カーボネイト）基板を用いるようにしてもよい。

【００３３】また、前記磁性流体６を封入するための密
封堰５を薄膜形成技術によりＳｉＯ２　、アルミナ等の
薄膜により形成するようにしてもよい。

【００３４】また、図２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１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。

【００３５】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４に
接続される上ヨークコア２ｂを形成することにより形成
されるものである。

【００３６】また、前記各コイル８の一端部には、個別
電極９が形成されており、前記各コイル８の他端部には
、前記基板１の長手方向の延在する共通電極１０が形成
されている。そして、前記個別電極９および共通電極１
０にそれぞれ図示しない電源を接続し、所定の制御信号
に基づいて所望のヨークコア２に対応するコイル８の個
別電極９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。

【００３７】その他の部分は、前記図１に示す実施例の
ものと同様である。

【００３８】本実施例においても前記各実施例と同様に
、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
確保することができ、さらに、製造コストの低減を図る
ことができる。

【００３９】また、本実施例においても、各コイル８の
両電極の内、一方を共通電極１０としているので、各コ
イル８に対する電源配線を著しく簡略化することができ
、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
。

【００４０】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。

【００４１】

【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、ディスプレイ
等に適用した場合に、中間階調等の適正な解像度を得る
ことが可能となる。さらに、基板上にヨークコアを多数
配列してアレイ化するようにしているので、レーザプリ
ンタのヘッドや液晶ディスプレイ等の各画素に対応する
光シャッタ等に適用することができ、また、各コイルの
両電極の内、一方を共通電極としているので、各コイル
に対する電源配線を著しく簡略化することができる。し
かも、構造が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ができる等の効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す一部の正面図

【図２】
本発明の他の実施例を示す一部の正面図

【符号の説明】

１　　基板２　　ヨークコア３　　間隙部４　　巻線部５　　密封堰６　　磁性流体７　　カバーガラス８　　コイル９　　個別電極１０　　共通電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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るとともにそれぞれコイルが巻回
された多数のヨークコアを配列して固着し、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
を透光性部材により封入して磁性流体薄膜を形成し、前
記各コイルの一端部に個別電極をそれぞれ接続するとと
もに、前記コイルの他端部に共通電極を接続したことを
特徴とする磁気光学素子。