JPH10207396A

JPH10207396A - 表示素子およびその使用方法

Info

Publication number: JPH10207396A
Application number: JP1785697A
Authority: JP
Inventors: Tadao Katsuragawa; 忠雄桂川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-01-16
Filing date: 1997-01-16
Publication date: 1998-08-07
Anticipated expiration: 2017-01-16
Also published as: JP3984317B2

Abstract

(57)【要約】【課題】解像度とコントラストに優れ、磁気光学効果
を利用して磁気パターンを明暗パターンとして可視化す
る表示素子を提供する。【解決手段】透明な支持体１ｔ上に、画像の観察面Ｐ
側から順に少なくとも可視光透過率の高い偏光子層３
ｔ、可視光透過率の高い磁性層４ｔ、光反射層５、高透
磁率層６を積層する。高透磁率層６を設けたことによ
り、観察面Ｐに接触される磁気ペン４０から発する磁束
の磁性層４ｔ中における発散が抑制され、磁化領域を狭
めることができる。高透磁率層を格子パターン状に形成
してこの層の光透過率を上昇させれば、観察面Ｐ側から
見て光反射層の手前に高透磁率層を配することもでき
る。磁気ペン４０の用いたアナログ画像形成の他、マイ
クロ磁気ヘッド・アレイを用いたデジタル画像形成も可
能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は可視光による磁気光
学効果を利用して情報を可視化する表示素子およびその
使用方法に関し、特にその画像コントラストの改善に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、永久磁石を用いて画像表示および
消去を行う磁性粒子吸引型のホワイトボードが玩具ある
いは文房具として市販されている。その構造、および画
像表示と画像消去の方法について、図６および図７を参
照しながら説明する。このホワイトボード１００は、図
６に示されるように、透明な表側パネル１０１ｔと光反
射率の高い裏側パネル１０２とが平行に配され、両パネ
ル間のギャップに黒色ないし濃色の磁性粒子１０６が白
色ないし淡色の非磁性粒子１０５と共に封入されたもの
である。上記ギャップは、実際にはたとえばハニカム・
メッシュ状の非磁性材料からなる仕切板１０３で開口径
数ミリ程度のセル１０４に空間的に分割されており、上
記非磁性粒子１０５と上記磁性粒子１０６とは混合され
た状態で該セル１０４内に収容されている。このセル１
０４が、非磁性粒子１０５と磁性粒子１０６の均一保持
を可能とすると共に、次に述べる磁気ペン２００からの
磁束の発散を抑えて解像度を高めることに寄与してい
る。

【０００３】上記ホワイトボード１００では、表側パネ
ル１０１ｔの表面が画像の観察面Ｑとなっており、画像
の形成は磁気ペン２００を用いてこの観察面Ｑ上で行
う。上記磁気ペン２００は、非磁性材料からなる柄２０
１の先端に直径１ｍｍ程度の棒状の永久磁石２０２が埋
め込まれたものである。このホワイトボード１００を使
用する際は、まず図７に示されるように、裏側パネル１
０２の全面にわたって棒状の消去用永久磁石３００を矢
印Ｂ方向にスキャンさせることにより、すべての磁性粒
子を１０６を裏側パネル１０２の側へ一旦吸引する。こ
のとき、観察面Ｑは全面的に白色もしくは淡色の背景色
を呈する。

【０００４】次に、磁気ペン２００の永久磁石２０２を
観察面Ｑに接触もしくは近接させた状態で磁気ペン２０
０を矢印Ａ方向へ動かすと、その軌跡に重なるセル１０
４内では磁性粒子１０６が表側パネル１０１ｔの方向へ
吸引され、軌跡が黒色または濃色の画像として観察され
るようになる。この画像を消去するには、再び上述の消
去用永久磁石３００を用いて全面スキャンを行えば良
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような磁気ペン２００を用いた画像形成では、永久磁石
２０２の先端部の直径と同等の細い線を描くことは原理
的に不可能で、通常は線の太さが先端部の直径の２〜３
倍となってしまう。これは、永久磁石の磁束がＮ極から
出て一旦発散した後に収束してＳ極に戻るような閉ルー
プを形成しているからである。したがって、磁気エネル
ギーの利用効率が低く、しかも背景と画像との間の高い
コントラストが得られないという問題があった。また、
磁性粒子の空間的な移動を利用して画像形成を行ってい
るので、画像の解像度の向上、薄型化、大面積化、軽量
化にも限度がある。

【０００６】そこで本発明は、上述のような従来のホワ
イトボードとは全く異なる原理にもとづき、磁気発生手
段からの磁束の発散を抑え、かつ光の利用効率を高める
ことで解像度やコントラストに格段に優れる表示素子を
提供し、さらにその使用方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の表示素子は、上
述の目的を達成するために提案されるものであり、画像
の観察面側から見て少なくとも偏光子層、可視光透過率
の高い磁性層、高透磁率層をこの順序にて含む積層膜を
支持体上に支持した構成をとることにより、該磁性層に
与えられる磁化パターンを磁気光学効果にもとづく明暗
パターンとして可視化するものである。上記の積層膜に
は、光反射膜が含まれていても良い。また、この積層膜
は支持体上に偏光子層側で接触支持されていても、ある
いは高透磁率層側で接触支持されていても良い。さら
に、観察面の最表面には反射防止膜が設けられていても
良く、また積層膜を最終的に表面保護膜で被覆しても良
い。かかる本発明の表示素子を使用する際は、観察面側
から磁気発生手段を接触もしくは近接させて該磁性層に
所定の磁化パターンを発生させる。また、磁化パターン
の消失、すなわち初期化を行うためには、観察面側また
はその反対面側から消去手段を接触もしくは近接させ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の表示素子の画像形成は、
偏光子層を通過して直線偏光に変換された可視光が磁性
層を通過する際に、磁化の状態に応じて透過光と光反射
膜で反射された反射光とに偏光面の回転が生じ（磁気光
学ファラデー効果）、この反射光が再び偏光子層を通過
する際の透過率が変化する現象を利用するものである。
つまり、磁化パターンを観察面側で明暗パターンとして
可視化するものである。

【０００９】このときの画像形成原理は、次のとおりで
ある。まず、この表示素子に自然光（可視光）が入射す
ると、偏光子層の偏光面と一致した振動成分のみが直線
偏光として取り出され、その下の磁性層に入射する。こ
の磁性層の磁化領域では、磁性微粒子のスピンの方向が
光の入射方向に対して上向きまたは下向きに揃ってお
り、この磁化領域を通過する光は偏光面がファラデー回
転角θ_Fだけ回転されながら下地層との界面に達する。
ただし、スピンの向きの上下によってファラデー回転角
θ_Fの符号は逆となるので、磁化はいずれか一方の方向
にのみ与えるようにする。この下地層の表面で反射され
た光は、再び磁化領域を通過する際にさらに同じ方向に
同じ角度だけ偏光面の回転を受けてから、再び偏光子層
に入射する。しかし、この反射光は入射光に比べて偏光
面が２θ_F回転しているために、該偏光子層を全く通過
することができないか、あるいは一部しか通過すること
ができない。したがって、磁化領域は観察面側からは暗
部となって見える。

【００１０】一方、非磁化領域では、磁性微粒子のスピ
ンの方向がランダムもしくは水平（磁性層の面内方向）
であり、この領域を通過する光は偏光面の回転を受けず
に下地層との界面に達する。この下地層の表面で反射さ
れた光は、再び非磁化領域を通過する際にも偏光面の回
転を受けないので、偏光子を透過することができる。つ
まり、非磁化領域は観察面側からは明部となって見え
る。

【００１１】このとき、偏光面の回転角が２θ_Fに達し
た場合の反射光強度がちょうどゼロとなるような設計を
行うと、スピンの垂直成分の多少に依存した階調表示を
行うことが可能となる。すなわち、強い磁化を受けてス
ピンの垂直成分の多い磁化領域ほど濃い暗部として観察
され、弱い磁化を受けてスピンの垂直成分の少ない磁化
領域ほど薄い暗部として観察される。このように、本発
明の表示素子は磁化領域のスピンの垂直成分の多少に応
じてコントラストを得るものであるから、磁化領域では
スピンが垂直方向を向き、非磁化領域ではスピンが面内
方向を向く場合にコントラストが最大となることは明ら
かである。つまり、磁性層として垂直磁気異方性を有す
る材料層を用いると、最良の表示性能を得ることができ
る。

【００１２】本発明では、このような磁気光学効果によ
る画像形成原理を応用すると共に、観察面側から見て磁
性層の背面側に高透磁率層を設けているので、磁性層内
を通過する磁束を収束させることができ、画像の高コン
トラスト化や磁気エネルギー利用の効率化を図ることが
できる。つまり、偏光子層、磁性層および高透磁率層の
３層が、本発明の表示素子の積層膜を構成する最も基本
的な要素である。ただし、この積層膜は真空薄膜形成技
術または塗布により成膜される極めて薄い膜なので、実
用的には支持体上に支持させた構成を採用する。

【００１３】上記積層膜には偏光子層、磁性層および高
透磁率層の３層に加え、画像の観察面側から見て少なく
とも磁性層の背面側に光反射層が含まれていても良い。
この光反射層は、磁性層と高透磁率層との間に設けられ
ても良いし、高透磁率層のさらに背面側に設けられても
良い。

【００１４】ところで、本発明の表示素子はいわゆる反
射型ディスプレイとして用いられるものであるから、入
射光と反射光の光路に相当する材料層はすべて可視光透
過率の高い材料層を用いて構成される必要がある。ここ
で規定される高い可視光透過率とは、可視光に対して実
質的に透明であるか、もしくは実用的な視認性を達成す
るに十分な程度の透過率である。そこで、次に各材料層
について可視光透過率を高めるための材料選択や構造上
の工夫について述べる。

【００１５】まず、可視光領域で用いられる上記偏光子
層としては、まず単層構成のものとして２色性物質とし
てヨウ素を用いた多ハロゲン偏光フィルム、染料偏光フ
ィルム、金属偏光フィルムが例示される。また、積層構
成のものとしては、厚さ６〜８ｎｍのＧｅ（ゲルマニウ
ム）膜と厚さ１μｍ程度のＳｉＯ₂とを交互に積層させ
た積層型偏光子が知られている。

【００１６】本発明では、磁性層も常に高い可視光透過
率を有している必要がある。垂直磁気異方性を有する透
明磁性体としては、Ｂｉ置換鉄ガーネット、ＭｎＢｉ、
ＭｎＣｕＢｉ、およびＳｒＦｅ₁₂Ｏ₁₉，ＢａＦｅ
₁₂Ｏ₁₉，ＣｏＦｅ₂Ｏ₄等のフェライトを用いることが
できる。なお、上記の磁性材料を用いて磁性層を形成す
る場合、これをＣＶＤやＰＶＤ等の気相薄膜形成法で行
おうとすると、磁性層を結晶化させるために５００℃以
上の成膜時加熱を要するので、支持体はガラス等の高融
点材料からなるものに限られる。一方、磁性材料の微粒
子を樹脂バインダと混練した組成物を塗布し、これを１
００℃前後の温度で硬化させる方法であれば、支持体と
してプラスチック等の低融点材料からなるものも使用で
きる。この場合の磁性材料の微粒子の粒径は、光の散乱
を減少させ光透過率を高める観点から、おおよそ１μｍ
以下とすることが好適である。また、背景色を白色に近
づけるために、フッ化鉄等の白色粒子を混合しても良
い。

【００１７】高透磁率層の構成材料としては、純鉄（不
純物 0.5％以下) 、硅素鋼（4 Ｓｉ−96Ｆｅ）、アルパ
ーム（16Ａｌ−84Ｆｅ）、センダスト（85Ｆｅ−9.6 Ｓ
ｉ−5.4 Ａｌ）、78パーマロイ（78Ｎｉ−22Ｆｅ）、ス
ーパーマロイ（79Ｎｉ−5 Ｍｏ−16Ｆｅ）、ミューメタ
ル（77Ｎｉ−5 Ｃｕ−2 Ｃｒ−16Ｆｅ）、パーメンジュ
ール（50Ｃｒ−50Ｆｅ）、45−25パーミンベール（45Ｎ
ｉ−25Ｃｏ−30Ｆｅ）、フェロクスキューブ２（Ｍｇ
_0.5Ｚｎ_0.5Ｆｅ₂Ｏ₄）、フェロクスキューブ３（Ｍ
ｎ_0.5Ｚｎ_0.5Ｆｅ₂Ｏ₄）、フェロクスキューブ４
（Ｎｉ_0.3Ｚｎ_0.7Ｆｅ₂Ｏ₄）を例示することができ
る。高透磁率層の形成は、スパッタリング、あるいは上
記の材料の微粒子を含有するインクを用いたスクリーン
印刷によって行うことができる。厚さの範囲は、おおよ
そ５０〜５００ｎｍとする。

【００１８】ここで、上述のような材料からなる高透磁
率層は、本発明の表示素子の観察面側から見て磁性層の
背面側に設けられる層であるから、この層自身に高い光
反射率が備わっていれば、磁性層を通過した直線偏光を
効率良く反射させることができる。したがって、光反射
層の併用は特に必要ではない。しかし、光反射膜として
一般に用いられるＡｌやＡｕの光反射率が９０％以上と
高いのに対し、たとえばパーマロイ系の材料の光反射率
はせいぜい７０％程度であるから、このような場合には
光反射率の併用が有効である。

【００１９】上記高透磁率層が観察面側から見て光反射
層よりも背面側にある場合は、該高透磁率層の光学特性
については特に考慮する必要はない。一方、高透磁率層
が光反射層よりも手前にある場合には、該高透磁率層の
可視光透過率を高めておく必要がある。これは、高透磁
率層自身による光反射を期待しない代わりに、入射する
直線偏光をできるだけ光反射層へ到達させ、この光反射
層を利用して高い反射光強度を得るためである。ただ
し、高透磁率材料そのものは透明物質ではないので、高
透磁率層の可視光透過率を向上には構造上の工夫で対処
する。すなわち、高透磁率材料を格子パターン状に形成
することである。

【００２０】上記格子パターンの開口の形状は、矩形、
三角形、台形、菱形、六角形等、特に限定されるもので
はない。格子部と開口部との面積比は０．１〜０．８の
範囲で透磁率の大きさに応じて選択すれば良い。格子部
の面積比が上記の範囲よりも小さいと磁束の収束効果が
不足し、上記の範囲よりも大きいと光反射層側への透過
光量が減少してしまう。なお、格子パターンの厚さはお
およそ０．０５〜１μｍの範囲に選択することが好まし
い。また、格子パターンの開口部は可視光透過率の高い
非磁性材料層で埋め込んでおくことが好適である。この
ことは、磁束の局在化と表示素子の表面平坦化に寄与す
る。

【００２１】本発明で用いられる積層膜は、偏光子層と
高透磁率層のいずれの側で支持体に接触支持されるもの
であっても良い。上記積層膜が偏光子層側で支持される
場合には、支持体側が観察面となるので、該支持体が高
い可視光透過率を有していること、つまり透明基板であ
る必要がある。かかる透明基板の構成材料は、無機系と
有機系に大別することができる。無機系としては、石
英、サファイア、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＢｅＯ、ＺｒＯ
₂、Ｙ₂Ｏ₃、ＴｈＯ₂・ＣａＯ等のガラス材料を用い
ることができる。一方、有機系としては、メタクリル酸
メチル、ポリメタクリル酸メチル、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、Ａ
ＢＳ樹脂、ポリアリレート、ポリスルフォン、ポリエー
テルスルフォン、エポキシ系樹脂、ポリ−４─メチル−
１−ペンテン、フッ化ポリイミド、フッ素樹脂、フェノ
キシ樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ナイロン系樹脂を例
示することができる。

【００２２】上述のように積層膜が偏光子層側で支持体
の一方の主面上で支持される場合、観察面となる該支持
体の他方の主面上には反射防止膜を設けても良い。可視
光域で透明であり、本発明で使用可能な反射防止膜の材
料を以下に挙げる。なお、〔〕内の数値は屈折率ｎ、
（）内の数値は屈折率ｎの測定波長λ（単位＝ｎｍ）
である。屈折率ｎが１．５未満の材料としては、ＣａＦ
₂〔1.23-1.26(546)〕，ＮａＦ〔1.34 (550)〕，Ｎａ₃
ＡｌＦ₆〔氷晶石；1.35 (550)〕，ＬｉＦ〔1.36-1.37
(546)〕，ＭｇＦ₂〔1.38 (550)〕およびＳｉＯ₂〔1.4
6 (500)〕がある。屈折率ｎが１．５以上、おおよそ
２．０までの材料としては、ＬａＦ₃〔1.59 (550)〕，
ＮｄＦ₃〔1.6(550)〕，Ａｌ₂Ｏ₃〔1.62 (600)〕，Ｃ
ｅＦ₃〔1.63 (550)〕，ＰｂＦ₂〔1.75 (550)〕，Ｍｇ
Ｏ〔1.75 (500)〕，ＴｈＯ₂〔1.8(550)〕，ＳｎＯ
₂〔1.9(550)〕，Ｌａ₂Ｏ₃〔1.95 (550)〕およびＳｉ
Ｏ〔1.7-2.0(550)〕がある。屈折率ｎが２．０以上、
３．０未満の材料としては、Ｉｎ₂Ｏ₃〔2.0(500)〕，
Ｓｂ₂Ｏ₃〔2.04 (546)〕，ＴｉＯ₂〔2.2-2.7(550)〕
およびＺｎＳ〔2.35 (550)〕がある。さらに、屈折率ｎ
が３．０以上の材料としては、Ｓｉ〔3.5 〕，Ｇｅ〔4.
5 〕およびＰｂＴｅ〔5.5 〕がある。上記反射防止膜の
厚さは、おおよそ５０〜１０００ｎｍの範囲で選択する
ことが好適である。

【００２３】また、積層膜が偏光子層側で支持体に支持
される場合には、該積層膜の高透磁率層側が表示素子の
裏面となるので、この面に表面保護層を形成しても良
い。この場合の表面保護層は観察面側には無いため、必
ずしも高い可視光透過率を有している必要はない。上記
表面保護層の構成材料も無機系と有機系に大別すること
ができる。無機系の材料としては、たとえばＴｉＮ、Ｓ
ｉ₃Ｎ₄、ＴａＮ、ＳｉＯｘを挙げることができ、いず
れも真空蒸着、スパッタリング、イオン・プレーティン
グ等の気相薄膜形成技術を用いて形成することができ
る。一方、有機系の材料としてはアクリル、ポリウレタ
ン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、ポリ
アミド、エポキシ等の樹脂を挙げることができ、これら
は塗布により形成することができる。いずれの材料を用
いた場合にも、表面保護層の厚さはおおよそ０．１〜１
０μｍの範囲に選択することが好適である。

【００２４】以上述べた場合とは逆に、積層膜が高透磁
率層側にて前記支持体の一方の主面上に接触支持される
場合には、材料選択を変更することが可能である。すな
わち、この場合の支持体は観察面側では無くなるので、
該支持体が必ずしも高い可視光透過率を有する必要はな
く、むしろ高い光反射率を有する材料を用いて構成され
ていても良い。一方、この場合の偏光子層は観察面側に
来るので、その表面に形成される表面保護層は、高い可
視光透過率を備える必要がある。なお、この表面保護層
は、反射防止層を兼ねるものであっても構わない。

【００２５】なお、上述のいずれの構成をとる場合に
も、本発明の表示素子においては、観察面から光反射層
までの合計層厚（光反射層も含む）を１００μｍ以下に
設定することが特に好適である。これは、磁束の広がり
を抑えて高コントラストを得、また光吸収を抑えて観察
面の明るさを向上させる上で有効だからである。

【００２６】かかる本発明の表示素子を使用して記録を
行うためには、観察面側から磁気発生手段を接触もしく
は近接させて該磁性層に所定の磁化パターンを発生させ
れば良い。上記磁気発生手段としては、微小な永久磁石
やマイクロ磁気ヘッド・アレイが典型的に用いられる。
上記微小な永久磁石としては、たとえば従来の磁性粒子
吸引型のホワイトボードへの画像形成用に用いられてい
た様な磁気ペンを用いることができる。上記磁気ペンが
アナログ画像表示を可能とするのに対し、所定の面積内
に微小な磁気ヘッド（マイクロ磁気ヘッド）が配列され
たマイクロ磁気ヘッド・アレイを用いれば、個々の磁気
ヘッドのＯＮ／ＯＦＦに応じて所定のドット・パターン
を形成することができる。つまり、デジタル画像表示が
可能となる。

【００２７】また、表示素子の初期化、すなわち新たな
画像表示を行うために現在の表示を一旦消去するには、
観察面側もしくはその反対面側から消去手段を接触もし
くは近接させて磁化の方向を水平（面内方向）もしくは
ランダムに変化させれば良い。特に磁性層が垂直磁気異
方性を有する場合には、磁化の方向を該磁性層の面内方
向に揃えることが有効である。最も単純な消去手段は、
たとえば従来の磁性粒子吸引型のホワイトボードで用い
られていた様な棒状の消去用永久磁石であり、これを磁
性層の面内方向にスキャンさせることにより初期化を行
うことができる。あるいは、通常の３ヘッド型のカセッ
トテープレコーダの消去用ヘッドを用いても、磁界の方
向が磁性層の面内方向とほぼ一致しているので、同様の
初期化を行うことができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について、図
面を参照しながら説明する。なお、これらの図面におい
て符号に付した添字ｔは、可視光に対して透明もしくは
十分に高い光透過率を有することが要求される層を示す
ものである。

【００２９】実施例１本実施例では、磁性層と高透磁率層との間に光反射層を
備え、透明な支持体側から磁気ペン用いた画像形成を行
うようになされた表示素子と、その製法ならびに使用方
法について、図１を参照しながら説明する。この図の
（ａ）図は、本実施例の表示素子の模式的断面図、
（ｂ）図は偏光子層の拡大図である。

【００３０】本実施例の表示素子は、図１の（ａ）図に
示されるように、ポリカーボネートからなる厚さ３０μ
ｍの支持体１ｔの一方の主面に予めＭｇＦ₂膜からなる
厚さ０．１μｍの反射防止層２ｔが形成され、他方の主
面に、厚さ４μｍの積層型の偏光子層３ｔ、Ｂｉ置換鉄
ガーネット粉末を含有する厚さ５μｍの磁性層４ｔ、Ａ
ｌからなる厚さ０．２μｍの光反射層５、78パーマロイ
からなる厚さ０．５μｍの高透磁率層６、およびアクリ
ル樹脂からなる厚さ０．５μｍの表面保護層７が順次積
層されたものである。この表示素子の観察面Ｐは、上記
反射防止膜２ｔの表面であり、該反射防止膜２ｔから光
反射層５までの合計層厚ｄ₁ は約３９μｍである。

【００３１】次に、上記表示素子の製造方法について説
明する。まず、支持体１ｔとなる厚さ３０μｍのポリカ
ーボネート・フィルムの片面に、たとえば真空蒸着法に
よってＭｇＦ₂層（屈折率ｎ＝１．３８）を１００ｎｍ
の厚さに被着させ、反射防止層２ｔを形成した。

【００３２】次に、上記ポリカーボネート・フィルムの
反対側の面に偏光子層３ｔを形成した。この偏光子層３
ｔは、図１の（ｂ）図に示されるように、ＳｉＯ₂膜の
厚さ方向に沿って一定の間隔でＧｅ膜３３がすだれ状に
配されたものであり、半導体プロセスを応用して作成し
た。すなわちまず、ポリカーボネート・フィルム上にた
とえばプラズマＣＶＤ法により厚さ４μｍの第１ＳｉＯ
₂膜３１を成膜し、フォトリソグラフィとドライエッチ
ングを経て高さ２μｍ、ピッチ１μｍのライン・アンド
・スペース・パターンを形成した。このパターニングに
より、幅１μｍの凸部３２を形成した。次に、凹凸の形
成された第１ＳｉＯ₂膜３１の全面に厚さ８ｎｍのＧｅ
膜３３をスパッタリングにより成膜し、続いてＡｒガス
を用いた逆スパッタリングを行って該Ｇｅ３３膜を凸部
３２の側壁面にのみ残した。さらに、この凹凸の全面に
第２ＳｉＯ₂膜３４をプラズマＣＶＤ法により成膜し、
化学機械研磨を行って表面を平坦化した。以上の工程に
て作成された偏光子層３ｔのＳ偏光透過率Ｔ₁は７８
％、Ｐ偏光透過率Ｔ₂は６％であり、偏光度（Ｔ₁−Ｔ
₂）／（Ｔ₁＋Ｔ₂）は８５．７％であった。

【００３３】次に、上記偏光子層３ｔの上に磁性層４ｔ
を形成した。すなわちまず、磁性層４の原料である平均
粒径６０ｎｍのＢｉ置換鉄ガーネット粉末（Ｂｉ_2.0Ｄ
ｙ_1.0Ｆｅ_3.8Ａｌ_1.2Ｏ₁₂）をボールミルを用いて２
５時間分散させ、この後、同重量部のビニルエステル結
合剤と共に混練して磁性塗料を調製した。この磁性塗料
を、上記偏光子層３ｔの上に５μｍの厚さに塗布し、１
００℃に加熱して結合剤を硬化させた。この磁性層４ｔ
の膜面に垂直に磁界を印加して保磁力Ｈを測定したとこ
ろ、６５０Ｏｅであり、垂直磁化膜であることが確認さ
れた。この垂直磁気異方性は、結合剤として用いたビニ
ルエステル樹脂の熱収縮時の膜応力により発生したもの
と考えられる。また、波長５００ｎｍにおけるファラデ
ー回転角θ_Fは１．４°／μｍ、ヒステリシス・ループ
の角形比はほぼ１であり、良好な磁気光学特性を有して
いることがわった。

【００３４】次に、上記磁性層４ｔの上に真空蒸着法に
よりＡｌを０．２μｍの厚さに成膜し、光反射層５を形
成した。次に、上記光反射層５の上にスパッタリング法
により78パーマロイを０．５μｍの厚さに成膜し、高透
磁率層６を形成した。さらに、上記高透磁率層６の上に
アクリル樹脂塗料を０．５μｍの厚さに塗布して表面保
護層７を形成し、表示素子を完成した。この表示素子の
観察面Ｐは、ほぼ白色を呈していた。

【００３５】このようにして作成された表示素子に画像
形成を行った。ここで使用した磁気ペン４０は、樹脂等
の非磁性材料からなる柄４１の先端に、直径２ｍｍ、長
さ１０ｍｍの棒状のアルニコ磁石が永久磁石４２として
埋め込まれたものである。上記の磁気ペン４０を観察面
Ｐに接触させながら移動させたところ、その軌跡に沿っ
て磁性層４ｔが磁化されるために、該軌跡が黒色の画像
として観察された。この画像と背景とのコントラスト
は、平均で約３．５であった。

【００３６】なお、比較のために高透磁率層６を設けな
かった以外は、上述の全く同様に表示素子を作成し、同
様に画像形成を行ったところ、コントラストは２．４で
あった。したがって、本発明によりコントラストが大幅
に改善されたことが明らかである。

【００３７】実施例２本実施例では、上述の実施例１で用いた光反射層５を省
略する代わりに、光反射率のやや高い材料を用いて高透
磁率層が形成された表示素子について、図２を参照しな
がら説明する。

【００３８】すなわち、本実施例の表示素子は、ポリカ
ーボネートからなる厚さ３０μｍの支持体１ｔの一方の
主面に予めＭｇＦ₂膜からなる厚さ０．１μｍの反射防
止層２ｔが形成され、他方の主面に、厚さ４μｍの積層
型の偏光子層３ｔ、Ｂｉ置換鉄ガーネット粉末を含有す
る厚さ５μｍの磁性層４ｔ、アルパームからなる厚さ
０．５μｍの高透磁率層１６、およびアクリル樹脂から
なる厚さ０．５μｍの表面保護層７が順次積層されたも
のである。上記表示素子の製造方法は、実施例１で述べ
た方法と同様である。上記の磁気ペン４０を観察面Ｐに
接触させながら移動させて画像を形成したところ、画像
と背景とのコントラストは、平均して約２．０であっ
た。

【００３９】実施例３本実施例では、光透過率の高い高透磁率層を観察面Ｐ側
から見て光反射層よりも手前に配した本発明の表示素子
と、マイクロ磁気ヘッド・アレイを用いた画像形成方法
について、図３および図４を参照しながら説明する。図
３の（ａ）図は、本実施例の表示素子の模式的断面図、
（ｂ）図は高透磁率層と磁性層とを積層順を反転して示
す拡大斜視図である。

【００４０】本実施例の表示素子は、図３の（ａ）図に
示されるように、ポリカーボネートからなる厚さ３０μ
ｍの支持体１ｔの一方の主面に予めＭｇＦ₂膜からなる
厚さ０．１μｍの反射防止層２ｔが形成され、他方の主
面に、厚さ４μｍの積層型の偏光子層３ｔ、Ｂｉ置換鉄
ガーネット粉末を含有する厚さ５μｍの磁性層４ｔ、高
い可視光透過率を有する厚さ２μｍの高透磁率層２６
ｔ、Ａｌからなる厚さ０．２μｍの光反射層５、および
アクリル樹脂からなる厚さ０．５μｍの表面保護層７が
順次積層されたものである。上記反射防止膜２ｔから上
記光反射層５までの合計層厚ｄ₂は約４２μｍである。

【００４１】この表示素子の製造方法は、高透磁率層２
６ｔの形成工程のみが上述の実施例と異なっているの
で、以下、この工程について図３の（ｂ）図を参照しな
がら説明する。まず、78パーマロイの微粒子を５０重量
％の割合で含有するインクを用いてスクリーン印刷を行
うことにより、磁性層４ｔの上に厚さ１μｍの格子パタ
ーン２６１を形成した。この格子パターン２６１は、幅
２０μｍの帯状部を縦横方向に直交させたものである。
換言すれば、１辺２０μｍの正方形の開口部２６２が規
則的に配列されたパターンである。この格子パターン２
６１の格子部と開口部２６２との面積比は０．７５であ
る。次に、アクリル樹脂インクを用いてスクリーン印刷
を行うことにより、上記の開口部２６２を埋め込む第１
非磁性層２６３ｔを形成した。さらに、表面の平面性を
改善するために、アクリル塗料を全面的に塗布し、厚さ
１μｍの第２非磁性層２６４ｔを形成した。

【００４２】上述のようにして作成された表示素子に対
し、マイクロ磁気ヘッド・アレイ５０を用いて画像形成
を行った。ここで上記マイクロ磁気ヘッド・アレイ５０
は、図３の（ａ）図に示されるように、非磁性の基材５
２の上に一定の配列パターンをもってマイクロ磁気ヘッ
ド・ユニット５１が配されたものである。アレイの全体
寸法は５×５ｍｍ、マイクロ磁気ヘッド５１の配列密度
は４００ドット／インチ（６３．５μｍピッチ）であ
る。

【００４３】図４に、１個のマイクロ磁気ヘッド・ユニ
ット５１の構造を示す。このヘッドは、シリコン基板５
１２を用いて形成されるコアに、ギャップ材として透磁
率の高いパーマロイ層５１１が埋め込まれ、このパーマ
ロイ層５１１を取り巻くようにＡｕからなる渦巻き状
（１０ターン）のコイル５１３がリソグラフィ技術を用
いて形成され、ポリイミド樹脂からなる絶縁層５１４で
封止されたものである。上記パーマロイ層５１１の組成
は50Ｎｉ−50Ｆｅ、保持力は１Ｏｅ以下である。また、
コイル５１３の電気抵抗は１．４μΩ・ｃｍ、コイル電
流は０．５アンペアである。

【００４４】上記のようなマイクロ磁気ヘッド・アレイ
５０を本実施例の表示素子の観察面Ｐに密着させながら
画像形成を行ったところ、形成された黒色のドットの直
径は９０μｍであり、ドット画像と背景とのコントラス
トは、平均で約３．５であった。なお、比較のために高
透磁率層２６ｔを設けなかった以外は、上述の全く同様
に表示素子を作成し、同様に画像形成を行ったところ、
コントラストは１．６であった。したがって、本発明に
よりコントラストが大幅に改善されたことが明らかであ
る。

【００４５】実施例４本実施例では、偏光子層、磁性層、光反射層、高透磁率
層からなる積層膜を、実施例１とは逆向き、つまり高透
磁率層側で支持体上に接触支持させた表示素子につい
て、図５を参照しながら説明する。

【００４６】本実施例の表示素子は、図５に示されるよ
うに、ポリカーボネートからなる厚さ３０μｍの支持体
１ｔの上に、78パーマロイからなる厚さ０．５μｍの高
透磁率層６、Ａｌからなる厚さ０．２μｍの光反射層
５、Ｂｉ置換鉄ガーネット粉末を含有する厚さ５μｍの
磁性層４ｔ、厚さ４μｍの積層型の偏光子層３ｔ、およ
びアクリル樹脂からなる厚さ０．５μｍの表面保護層７
ｔが順次積層されたものである。なお、上記表面保護層
７ｔには、屈折率と膜厚を最適化することにより反射防
止膜の機能を持たせても良い。この表示素子の観察面Ｐ
は、上記表面保護層７ｔの表面であり、該表面保護層７
から光反射層５までの合計層厚ｄ₃は約９．５μｍであ
る。この表示素子を構成する各材料層の形成方法は、実
施例１で述べた通りである。

【００４７】本実施例の表示素子は、最も厚みの大きい
支持体１を観察面Ｐ側とは反対側に配したことにより、
磁気発生手段である磁気ペン４０と磁性層４ｔとの距
離、および光路が大幅に短縮された構成となっている。
磁気ペン４０を観察面Ｐに接触させながら画像を形成し
たところ、画像と背景とのコントラストは、平均で約
３．９であった。

【００４８】なお、比較のために高透磁率層６を設けな
かった以外は、上述の全く同様に表示素子を作成し、同
様に画像形成を行ったところ、コントラストは２．９で
あった。したがって、本発明によりコントラストが大幅
に改善されたことが明らかである。

【００４９】以上、本発明の具体的な実施例を４例挙げ
たが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるもので
はなく、各材料層の厚さ、構成材料、磁気発生手段の仕
様等の細部については、適宜変更、選択、組み合わせが
可能である。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の表示素子は優れた解像度とコントラストを有する。
しかも、磁気光学効果を利用して観察面上に明暗パター
ンを発生させるものであるため、繰り返し使用に堪え、
ランニング・コストが極めて低く、軽量化、薄型化、大
面積化にも有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁性層と高透磁率層との間に光反射層を備えた
本発明の表示素子の構成例（実施例１）を磁気ペンと共
に示す図であり、（ａ）図は模式的断面図、（ｂ）図は
すだれ状構成を有する偏光子層の拡大図である。

【図２】図１の光反射層を省略する代わりに光反射率の
大きい高透磁率層を備えた本発明の表示素子の構成例
（実施例２）を磁気ペンと共に示す模式的断面図であ
る。

【図３】光透過率の高い高透磁率層を光反射層よりも観
察面側に配した本発明の表示素子の構成例（実施例３）
をマイクロ磁気ヘッド・アレイと共に示す図であり、
（ａ）図は模式的断面図、（ｂ）図は高透磁率層と磁性
層の拡大図である。

【図４】マイクロ磁気ヘッドの要部を示す模式的断面図
である。

【図５】表面保護層を画像の観察面側に配した本発明の
表示素子の構成例（実施例４）を磁気ペンと共に示す模
式的断面図である。

【図６】従来の磁性粒子吸引型のホワイトボードにおけ
る画像形成状態を説明するための模式的断面図である。

【図７】従来の磁性粒子吸引型のホワイトボードにおけ
る画像消去状態を説明するための模式的断面図である。

【符号の説明】

１，１ｔ支持体２ｔ反射防止層３ｔ偏光子層４ｔ磁性層５光反射層６，６ｔ，１６，２６ｔ高透磁率層７，７ｔ表面保護層３２凸部３３Ｇｅ膜４０磁気ペン４２永久磁石５０マイクロ磁気ヘッド・アレイ５１マイクロ磁気ヘッド２６１格子パターン２６２開口部２６３ｔ第１非磁性層２６４ｔ第２非磁性層Ｐ観察面ｄ₁，ｄ₂，ｄ₃ 観察面側から光反射層までの合計厚
さ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像の観察面側から見て少なくとも偏光
子層、可視光透過率の高い磁性層、高透磁率層をこの順
序にて含む積層膜が支持体上に支持されてなり、該磁性
層に生成される磁化パターンを明暗パターンとして可視
化するようになされた表示素子。
【請求項２】前記磁性層が垂直磁気異方性を有する請
求項１記載の表示素子。
【請求項３】前記積層膜が画像の観察面側から見て少
なくとも前記磁性層の背面側に光反射層を含む請求項１
記載の表示素子。
【請求項４】前記光反射層が、前記磁性層と前記高透
磁率層との間に設けられてなる請求項３記載の表示素
子。
【請求項５】前記光反射層が、画像の観察面側から見
て前記高透磁率層の背面側に積層されてなる請求項３記
載の表示素子。
【請求項６】前記高透磁率層が高透磁率材料からなる
格子パターンを含む請求項５記載の表示素子。
【請求項７】前記格子パターンの開口部が可視光透過
率の高い非磁性材料層で埋め込まれてなる請求項６記載
の表示素子。
【請求項８】前記支持体の可視光透過率が高く、前記
積層膜が前記偏光子層側にて該支持体の一方の主面上に
接触支持されてなる請求項１記載の表示素子。
【請求項９】前記支持体の他方の主面上に反射防止膜
が設けられてなる請求項８記載の表示素子。
【請求項１０】前記積層膜の高透磁率層側に表面保護
層が積層されてなる請求項８記載の表示素子。
【請求項１１】前記積層膜が前記高透磁率層側にて前
記支持体の一方の主面上に接触支持されてなる請求項１
記載の表示素子。
【請求項１２】前記積層膜の前記偏光子層側に可視光
透過率の高い表面保護層が積層されてなる請求項１１記
載の表示素子。
【請求項１３】画像の観察面側からみて少なくとも偏
光子層、可視光透過率の高い磁性層、高透磁率層をこの
順序にて含む積層膜が支持体上に支持されてなる表示素
子に対し、該観察面側から磁気発生手段を接触もしくは
近接させて該磁性層に所定の磁化パターンを発生させる
表示素子の使用方法。
【請求項１４】前記磁気発生手段として微小な永久磁
石を用いる請求項１３記載の表示装置の使用方法。
【請求項１５】前記磁気発生手段としてマイクロ磁気
ヘッド・アレイを用いる請求項１３記載の表示素子の使
用方法。
【請求項１６】前記観察面側もしくはその反対面側か
ら消去手段を接触もしくは近接させて前記磁化パターン
を消失させることにより初期化を行う請求項１３記載の
表示素子の使用方法。
【請求項１７】前記磁性層が垂直磁気異方性を有する
場合に、前記消去手段を用いて磁化の方向を該磁性層の
面内方向に揃える請求項１６記載の表示素子の使用方
法。