JPH10148802A

JPH10148802A - 表示デバイス

Info

Publication number: JPH10148802A
Application number: JP32110896A
Authority: JP
Inventors: Tadao Katsuragawa; 忠雄桂川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 1998-06-02
Anticipated expiration: 2016-11-15
Also published as: JP3560431B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ファラデー効果を示す透明な磁性層と偏光子
層とを積層し、磁性層の各部の磁化の向きを変更するこ
とにより、高いコントラストを生じさせて鮮明な画像表
示を行うことができる表示デバイスを提供する。【解決手段】透明基板１上に偏光子層２、磁性層３、
反射層４の順にこれらを積層してなる表示デバイスにお
いて、磁性層３を２層構造とし、偏光子層２と接する第
１磁性層３Ａにはフッ化鉄微粒子を使用し、反射層４と
接する第２磁性層３Ｂにはフッ化鉄微粒子よりもファラ
デー効果の性能指数（ファラデー回転角／吸収係数）の
高い磁性材料微粒子を使用した。フッ化鉄微粒子を使用
た第１磁性層３Ａは白っぽく見えるのでコントラスト比
を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表示デバイスに関
し、特に、ファラデー効果を示す磁性層と偏光子層とを
有し、磁性層の各部の磁化状態の違いによって生じる明
暗により表示を行う表示デバイスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、フラットパネルディスプレイに使
用される表示デバイスとして、光を部分的に透過あるい
は遮断することによって表示をおこなう液晶ディスプレ
イ（ＬＣＤ）が知られている。液晶ディスプレイは光学
的に結晶のような異方性を示す液体のセルを一対の透明
部材間に挟み、両透明電極の内面に設けた電極間に印加
する電圧を制御して透過光することにより、各セルごと
に透過光あるいは反射光を制御するものである。しか
し、液晶を用いて所望の文字や図形を表示するために
は、セグメントあるいはドット毎に電極を設ける必要が
あり、構造が複雑になり且つ効果にならざるを得ないと
いう欠点を有している。そこで、磁化の向きによって偏
光の回転角が異なる、いわゆるファラデー効果を示す透
明な磁性層を偏光子層とを積層し、磁性層の各部の磁化
の向きを変更することにより、光を透過する部分と反射
する部分とにより明暗（コントラスト）を生じさせて表
示を行う表示デバイスが提案された。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
にファラデー効果を示す透明な磁性層と偏光子層とを積
層し、磁性層の各部の磁化の向きを変更することにより
コントラストを生じさせて表示を行う表示デバイスの場
合、地肌の色すなわち磁性層及び偏光子層を光が透過す
る状態になっているときの色が重要であり、地肌の白色
度が高くなければ高いコントラストを得ることはでき
ず、したがって文字や図形を鮮明に表示することはでき
ない。そこで本発明の課題は、ファラデー効果を示す透
明な磁性層と偏光子層とを積層し、磁性層の各部の磁化
の向きを変更することにより、高いコントラスト比を生
じさせて鮮明な画像表示を行うことができる表示デバイ
スを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、透明基板上に偏光子層、磁
性層、反射層、保護層の順にこれらを積層してなる表示
デバイスにおいて、前記磁性層を２層構造とし、前記偏
光子層と接する第１磁性層には主としてフッ化鉄微粒子
を使用し、前記反射層と接する第２磁性層には主として
フッ化鉄微粒子よりもファラデー効果の性能指数（ファ
ラデー回転角／吸収係数）の高い磁性材料微粒子を使用
したものである。前記性能指数の高い磁性材料微粒子に
は、六方晶フェライト（ＢａＦｅ₁₃Ｏ₁₉、、ＰｂＦｅ₁₃
Ｏ₁₉、ＳｒＦｅ₁₃Ｏ₁₉）、希土類鉄ガーネット（ＹＢｉ
₂ Ｆｅ₅ Ｏ₁₂）、スピネルフェライトなどが使用され
る。また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の表示
デバイスにおいて、前記性能指数の高い磁性材料微粒子
の代わりに複屈折を示す磁性材料微粒子を用いたことを
特徴とする。また、請求項３記載の発明は、請求項１又
は２記載の表示デバイスにおいて、前記微粒子の平均粒
径を１μｍ以下としたことを特徴とする。

【０００５】フッ化鉄はＦｅ₃ ⁺イオンによる光吸収が強
く反映されて茶あるいは黒色を呈するが、微粒子化した
フッ化鉄を使用して薄膜化することにより白色度は大き
く改善される。請求項１記載の発明は、このような知見
の下になされたものであり、偏光子層上に積層される磁
性層を２層構造とし、偏光子層と接する第１磁性層、す
なわち表示デバイスの前面側となる層の材料に主として
フッ化鉄微粒子を使用したことにより、表示部の地肌の
白色度を高めることができる。微粒子化したフッ化鉄を
使用すると結晶方位がランダムになるため、結晶方位の
揃ったフッ化鉄を用いた場合よりも、ファラデー効果の
性能指数が劣化することになるが、フッ化鉄の背面側に
性能指数の高い磁性層を設けることによってコントラス
トの高い表示デバイスが得られる。また、請求項２に記
載のように、前記性能指数の高い磁性材料微粒子の代わ
りに複屈折を示す磁性材料（ＹＦe Ｏ₃ ＦｅＢＯ₃ 、Ｙ
ＦｅＯ₃ 、ＬｕＦｅＯ₃ など）の微粒子を用いることに
よっても上記と同様にコントラスト比の高い表示デバイ
スが得られる。また、請求項３記載のように、フッ化鉄
微粒子、性能指数の高い磁性材料微粒子、及び複屈折を
示す磁性材料微粒子の平均粒径を１μｍ以下とすること
で、可視光の透過率を高めることができる。１μｍ以上
の粒径では可視光波長より大きすぎて光の散乱が大きく
なり、透過率が悪くなる。なお、５０Å以下の粒径では
超常磁性を示してファラデー効果がなくなるため、上記
粒径は５０μｍよりも大きく設定する。また、結合剤に
は透明な材料を使用することが好ましい。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面に示した実施の形態に
ついて説明する。図１は、本発明に係る表示デバイスの
構造を示した図であり、１はガラス基板、プラスチック
フィルムなどの透明基板、２は偏光子層、３は磁性層、
４は反射層、５は保護層、６は反射防止層である。磁性
層３は、偏光子層２と接する第１磁性層３Ａと、反射層
４と接する第２磁性層３Ｂとからなる。この表示デバイ
スは、反射防止層６を設けた透明基板１上に偏光子層
２、磁性層３、反射層４、保護層５を順次積層させてな
る。第１磁性層３Ａには、フッ化鉄（ＦｅＦ₃ ）の微粒
子が使用される。また、第２磁性層３Ｂには、フッ化鉄
よりもファラデー効果の性能指数（ファラデー回転角／
吸収係数）の大きい磁性材料である、六方晶フェライト
（ＢａＦｅ₁₃Ｏ₁₉、、ＰｂＦｅ₁₃Ｏ₁₉、ＳｒＦｅ
₁₃Ｏ₁₉）、希土類鉄ガーネット（ＹＢｉ₂ Ｆｅ₅ Ｏ₁₂，
スピネルフェライトなどの微粒子が使用される。性能指
数の大きさは例えば希土類鉄ガーネットの場合−４．１
２×１０⁴ 度／ｃｍ（λ＝０．６３μｍ）であるのに対
し、フッ化鉄の場合４００度／ｃｍ（λ＝０．４０μ
ｍ）である。

【０００７】上記のように構成された表示デバイスの機
能は以下の通りである。まず光源からの円偏光が反射防
止止層６及び透明板１を通って偏光子層２に入射する
と、偏光子層２の偏光面と一致した偏光成分のみ透過し
て、磁性層３に入射する。磁性層３では、第１磁性層３
Ａと第２磁性層３Ｂとに含まれる磁性微粒子が磁化され
ている所ではスピンが上（又は下向き）に揃えられてお
り、入射した直線偏光とスピンとが平行の際に透過光の
偏光面が回転する。一方、磁性微粒子が磁化されていな
い所ではスピンの向きがランダムであるため、入射直線
偏光の偏波面は回転しない。したがって、磁性層３の
内、磁化されている部分に入射した直線偏光のみその偏
波面が回転し、磁化されていない部分に入射した直線偏
光は偏波面が回転せずに反射層４に入射する。

【０００８】そして、反射層４により反射された直線偏
光は再び磁性層３に入射し、第１磁性層３の磁性微粒子
が磁化されている部分を通過する光は、その偏波面が回
転せずに偏光子層２に入射するが、磁性層３の磁性微粒
子が磁化されていない部分を通過する光は、その偏波面
が回転せずに偏光子層２に入射する。したがって、磁性
微粒子が磁化された部分を透過した直線偏光の偏波面と
偏光子層２の偏波面とは一致せず、光は光源側に戻らな
い。一方、磁性微粒子が磁化されていない部分を透過し
た直線偏光の偏波面とが一致し、偏光子層２を透過して
光源側に戻り、光源側からこの表示デバイスを見ると明
るく見える。すなわち、上述したような構成とすること
により、磁性層３の磁化の状態に応じて明暗をつくるこ
とができ、且つ、この明暗は域記録によるものであるた
め、繰り返し記録し、また保存することもできる。

【０００９】上述した磁性層３の磁性微粒子の磁化には
レーザー光と磁界とが用いられる。以下、磁性微粒子の
磁化について図２により簡単に説明する。図示するよう
に、表示デバイスに対し、背面側（保護層５側）に電磁
石１０を配置した状態で、レーザー光を垂直に入射させ
る。磁性層３の磁性微粒子は、レーザー光を吸収し、こ
れにより該磁性微粒子の温度が上昇する。加熱により磁
性微粒子がキューリー温度以上になると、一旦磁化が消
失し、この状態で電磁石１０により磁界を印加すると、
昇温した所のみ磁化される。したがって、磁界を印加す
る面積は多少広くてもかまわない。これは光磁気記録材
料における磁気記録と同じ原理である。

【００１０】次に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。実施例１透明基板１に厚さ１mmのガラス基板を使用し、その片側
に反射防止層６としてＭｇＦ₂ （屈折率ｎ＝１．３８）
の層を真空蒸着法によって１０００Å厚に設けた。つい
で、ワイヤグリッド型偏光子膜を透明基板１の反射防止
層６の設けられていない側に貼り付けることにより偏光
子層２を設けた。ワイヤグリッド型偏光子膜は、５０μ
ｍ厚のポリカーボネート膜上にフォトリソグラフィー法
を用いて巾２００Å、高さ５０００ÅのＧｅ（ゲルマニ
ウム）の極細線を設けたものである。線間隔は０．７５
μｍとした。また、線間にはスパッタ法を用いてＳｉＯ
₂ で埋めた。Ｓ偏光透過率（Ｔ1 ）は８２％、Ｐ偏光透
過率（Ｔ2 ）は４％で、偏光度（Ｔ1 −Ｔ2 ／Ｔ1 ＋Ｔ
2 ）は９０．７％であった。ついで、平均粒子径を０．
５μｍとしたＦｅＦ₃ の微粒子をボールミルを用いて５
時間分散し、結合剤としてアクリル樹脂をＦｅＦ₃ ／ア
クリル樹脂＝１／２（重量）となるようにして混合し
た。この塗料を上記偏光子層２上に３μｍ厚となるよう
に塗布し固化させて第１磁性層１Ａとした。フッ化鉄の
粉末の色はうぐいす色（淡緑色）であるが、これを微粒
子化して塗布してなる第１磁性層３Ａは白色に見える。

【００１１】ついで、平均粒子径を０．３μｍとしたＢ
ｉ置換鉄ガーネット（Ｂｉ1.5 Ｄｙ1.5 Ｆｅ5 Ｏ12以下
同様）を同様にして分散、塗料化し、それを第１磁性層
３Ａ上に３μｍ厚となるように塗布し固化させて第２磁
性層１Ｂとした。ついで、第２磁性層１Ｂ上に蒸着法に
よってＡｌ（アルミニウム）を３０００Å厚となるよう
に形成して反射層４を設けた。さらに反射層４上には保
護層５としてアクリル樹脂を１μｍ厚となるようにして
付着させた。このようにして作成した表示デバイスの波
長０．６３μｍの光に対するファラデー回転角は０．４
ｄｅｇであった。この表示デバイスに対し、希土類磁
石の細い棒の周囲に電流コイルを巻いた電磁石を用いて
保護層５側から磁性層３を磁化したところ、磁化した部
分は黒くみえた。磁化しない部分は無色で、白く感じら
れた。

【００１２】比較例１上記実施例１の構成のうち、磁性層はＦｅＦ₃ の微粒子
層だけとし、磁性層の厚さを６μｍ厚として、他は実施
例１と全く同様にして表示デバイスを作製した。波長
０．６３μｍの光に対するファラデー回転角は０．１ｄ
ｅｇであった。この表示デバイスの磁性層を実施例１と
同様にして磁化したところ、磁化した部分は黒くみえ
た。磁化しない部分は無色で、白く感じられた。非磁化
部は白いが、磁化部の濃度は低くコントラストは実施例
１よりは悪かった。比較例２上記実施例１の構成のうち、磁性層をＢｉ置換鉄ガーネ
ット層だけとし、磁性層の厚さを６μｍ厚として、他は
実施例１と全く同様にして表示デバイスを作製した。波
長０．６３μｍの光に対するファラデー回転角は０．１
ｄｅｇであった。この表示デバイスの磁性層を実施例１
と同様にして磁化したところ、非磁化部分の色は茶色で
あり、磁化部の濃度は高かったが、コントラストは実施
例１よりは悪かった。

【００１３】実施例２上記実施例１の第１磁性層（ＦｅＦ₃ 微粒子層）３Ａを
平均粒子径を３μｍ、第２磁性層（ＹＦｅＯ₃ 微粒子
層）３Ｂの平均粒子径を７μｍ、平均粒子径０．７μ
ｍとした以外は実施例１と全く同様にして表示デバイス
を作製した。波長０．６３μｍの光に対するファラデ
ー回転角は０．５ｄｅｇであった。この表示デバイスの
磁性層を実施例１と同様にして磁化したところ、非磁化
部分は白っぽく、磁化部分は濃度が高かった。以上によ
り、本発明の表示デバイスによれば、表示部の地肌の白
色度を高めることができ、コントラストの高い表示が行
えることが確かめられた。これは、偏光子層２上に積層
される磁性層３を２層構造とし、偏光子層２と接する第
１磁性層３Ａ、すなわち表示デバイスの前面側となる層
の材料にフッ化鉄微粒子を使用したことによる。また、
磁性層を２層化したことにより、ファラデー回転角の可
視光域における波長依存性に関して設計の自由度が大き
くなることも大きな利点であり、このことにより、表示
部の地肌を白く保ちながら、第１磁性層と第２磁性層の
ファラデー回転角を同じ方向に広い範囲で拡大させるこ
とができる。なお、上記の例では透明基板としてガラス
基板を用いているが、ポリカーボネート系樹脂を使用す
ることもできる。また、磁性膜は、磁性微粒子と結合剤
の分散液をスピンコーティングする方法、メッキ法、ス
クリーン印刷法等によっても形成することが可能であ
る。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、請
求項１では、透明基板上に偏光子層、磁性層、反射層、
保護層の順にこれらを積層してなる表示デバイスにおい
て、前記磁性層を２層構造とし、前記偏光子層と接する
第１磁性層には主としてフッ化鉄微粒子を使用し、前記
反射層と接する第２磁性層には主としてフッ化鉄微粒子
よりもファラデー効果の性能指数の高い磁性材料微粒子
を使用したことにより、表示部の地肌の白色度を高め、
高いコントラスト比を生じさせて鮮明な画像表示を行う
ことができる。また、請求項２記載のように、前記性能
指数の高い磁性材料微粒子の代わりに複屈折を示す磁性
材料微粒子を用いることによっても上記と同様に高いコ
ントラスト比を生じさせて鮮明な画像表示を行うことが
できる。また、請求項３記載では、フッ化鉄微粒子、性
能指数の高い磁性材料微粒子、及び複屈折を示す磁性材
料微粒子の平均粒径を１μｍ以下とすることで、可視光
の透過率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表示デバイスの実施の形態の一例
を示す構造説明図である。

【図２】本発明に係る表示デバイスの磁性層を磁化させ
る方法の説明図である。

【符号の説明】

１ガラス基板、２偏光子層、３磁性層、３Ａ第
１磁性層、３Ｂ第２磁性層、４反射層、５保護
層、６反射防止層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に偏光子層、磁性層、反射層
の順にこれらを積層してなる表示デバイスであって、前記磁性層は、前記偏光子層と接する第１磁性層と前記
反射層と接する第２磁性層とを有し、且つ、第１磁性層
は主としてフッ化鉄微粒子からなり、第２磁性層は主と
してフッ化鉄微粒子よりもファラデー効果の性能指数の
高い磁性材料微粒子からなることを特徴とする表示デバ
イス。
【請求項２】前記性能指数の高い磁性材料微粒子の代
わりに複屈折を示す磁性材料微粒子を用いたことを特徴
とする請求項１記載の表示デバイス。
【請求項３】前記微粒子の平均粒径が１μｍ以下であ
ることを特徴とする請求項１又は２記載の表示デバイ
ス。