(57)【要約】【課題】光学装置及びそれを用いた液晶表示装置を提供する。【解決手段】第１方向に磁化した磁性材料層を備え、磁性材料層は、第１方向に平行した磁場成分を有する電磁波を反射し、第１方向に垂直な磁場成分を有する電磁波を透過させることを特徴とする光学装置である。【選択図】図１０
2008203848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に磁化した磁性材料層を備え、前記磁性材料層は、第１方向に平行な磁場成分を有する電磁波を反射し、第１方向に垂直な磁場成分を有する電磁波を透過させることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記磁性材料層は、多数の磁性粒子及び前記多数の磁性粒子が互いに凝集することなく分布されている透明な絶縁性媒質で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記磁性材料層は、磁場が印加されれば、第１方向に磁化し、磁場が除去された後にも第１方向に磁化し続けることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項４】
前記磁性材料層は、磁場が印加される場合にのみ第１方向に磁化することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項５】
前記磁性材料層の厚さは、前記磁性材料層の磁気減衰の長さより厚いことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項６】
それぞれの磁性粒子は、透明な絶縁性シェルまたは透明な絶縁性界面活性剤によって取り囲まれていることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項７】
前記磁性粒子は、球形状、タマゴ型状、直六面体型状、正六面体型状、楕円形状またはシリンダー型状であることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項８】
前記磁性材料層の両面に配された絶縁層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項９】
前記磁性材料層が上面に配されている透明基板をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記磁性粒子は、強磁性体、超常磁性体、常磁性体、反磁性体及びフェリ磁性体のうち何れか一つであることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記磁性粒子は、チタン、コバルト、鉄、ニッケル、アルミニウム、バリウム、白金、ナトリウム、ストロンチウム、マグネシウム、ディスプロシウム、マンガン、ガドリニウム、銀、銅、クロム、ＣｏｘＰｔｙ、ＦｅｖＰｔｚ、ＭｎＺｎ（Ｆｅ２Ｏ４）２、ＭｎＦｅ２Ｏ４、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３及びＳｒ８ＣａＲｅ３Ｃｕ４Ｏ２４、ＣｏｘＺｒｙＮｂｚ、ＮｉｘＦｅｙＮｂｚ、ＣｏｘＺｒｙＮｂｚＦｅｖのうちから選択された何れか一つの材料で形成されることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記磁性粒子は、１ないし１０００ｎｍの直径を有することを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記磁性材料層は、１μｍ以下の厚さを有する磁性薄膜フィルムで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記磁性材料層は、磁性ポリマーを含むことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項１５】
前記磁性材料層は、磁性粒子と透明絶縁性粒子との混合で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項１６】
前記磁性材料層の表面にコーティングされた透明保護フィルムをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項１７】
前記磁性材料層に磁場を印加するためのものであって、前記磁性材料層の少なくとも一面に配される伝導性素子をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項１８】
前記伝導性素子に連結された電源をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の光学装置。
【請求項１９】
前記伝導性素子は、前記磁性材料層上に配列された多数本のワイヤであることを特徴とする請求項１７に記載の光学装置。
【請求項２０】
前記ワイヤの間に透光性絶縁材が充填されていることを特徴とする請求項１９に記載の光学装置。
【請求項２１】
前記伝導性素子は、板状の透明電極であることを特徴とする請求項１７に記載の光学装置。
【請求項２２】
磁性材料層を提供するステップと、
前記磁性材料層を第１方向に磁化させるステップと、
前記磁性材料層に電磁波を入射させるステップと、
第１方向に平行した磁場成分を有する電磁波を反射させるステップと、
第１方向に垂直な磁場成分を有する電磁波を透過させるステップと、
を含む偏光された電磁波を形成する方法。
【請求項２３】
第１方向に磁化した磁性材料層を提供するステップと、
前記磁性材料層に電磁波を入射させるステップと、
第１方向に平行した磁場成分を有する電磁波を反射させるステップと、
第１方向に垂直な磁場成分を有する電磁波を透過させるステップと、
を含む偏光された電磁波を形成する方法。
【請求項２４】
液晶層と、
第１方向に磁化した磁性材料層を備える偏光子と、を備え、
前記磁性材料層は、第１方向に平行した磁場成分を有する電磁波を反射し、第１方向に垂直な磁場成分を有する電磁波を透過させることを特徴とする液晶パネル。
【請求項２５】
液晶パネルと、
バックライトユニットと、
前記液晶パネルとバックライトユニットとの間に配された偏光子と、を備え、
前記偏光子は、第１方向に磁化した磁性材料層を備え、前記磁性材料層は、第１方向に平行した磁場成分を有する電磁波を反射し、第１方向に垂直な磁場成分を有する電磁波を透過させることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、能動型反射偏光子または光シャッタのような光学装置及びそれを用いた液晶表示装置に係り、さらに詳細には、製造が容易であり、大面積に製造可能な大面積能動型反射偏光子または光シャッタのような光学装置及びそれを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、ワイヤグリッド偏光子の概略的な構造を示している。図１を参照すれば、ワイヤグリッド偏光子は、透明基板１６ａ上に伝導性金属ワイヤ１６ｂを平行に一定間隔で配した構造を有する。このような構造のワイヤグリッド偏光子は、金属ワイヤ１６ｂの配置周期Ｐが光の波長に比べて長いほど、回折格子の特性をさらに多く有し、金属ワイヤ１６ｂの配置周期Ｐが光の波長に比べて短いほど、偏光子の特性をさらに多く有する特徴がある。また、偏光子の特性を有する場合、前記ワイヤグリッド偏光子は、金属ワイヤ１６ｂに平行した偏光成分を有する光を反射させ、金属ワイヤ１６ｂに垂直な偏光成分の光を透過させる。
【０００３】
しかし、前記ワイヤグリッド偏光子が可視光線の領域で偏光子の特性を有するためには、金属ワイヤ１６ｂの配置周期Ｐが約１００ｎｍ以下とならねばならない。これまで開発された技術としては、金属ワイヤ１６ｂをかように短い周期で配するためには、半導体製造工程で使用する電子ビームリソグラフィ技術を使用せねばならない。しかし、電子ビームリソグラフィ技術は、数μｍほどの非常に小さい半導体素子の製造に適しており、ディスプレイ装置で使用するための数十ないし数百ｃｍ２規模のワイヤグリッド偏光子の製造には適していない。このような理由から、可視光線の領域で使用できるワイヤグリッド偏光子は、これまで実験室でのみ小さく製造されたところがあり、ディスプレイ装置用に適当な大面積のワイヤグリッド偏光子を量産できる技術は、まだ開発されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、大面積を有し、低コストで量産の可能な能動型反射偏光子または光シャッタのような光学装置を提供することである。
本発明の他の目的は、前記光学装置を利用したバックライトユニット、液晶パネル及び液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一類型による光学装置は、第１方向に磁化した磁性材料層を備え、前記磁性材料層は、第１方向に平行な磁場成分を有する電磁波を反射し、第１方向に垂直な磁場成分を有する電磁波を透過させることを特徴とする。
前記磁性材料層は、多数の磁性粒子及び前記多数の磁性粒子が互いに凝集することなくに分布されている透明な絶縁性媒質で形成される。
前記磁性材料層は、磁場が印加されれば、第１方向に磁化し、磁場が除去された後にも第１方向に磁化し続ける。
前記磁性材料層は、磁場が印加される場合にのみ第１方向に磁化しうる。
前記磁性材料層の厚さは、前記磁性材料層の磁気減衰の長さより大きい。
それぞれの磁性粒子は、透明な絶縁性シェルまたは透明な絶縁性界面活性剤によって取り囲まれている。
前記磁性粒子は、球形状、タマゴ型状、直六面体型状、正六面体型状、楕円形状またはシリンダー型状でありうる。
【０００６】
前記磁性材料層の両面に配された絶縁層をさらに備えうる。
前記磁性材料層が上面に配されている透明基板をさらに備えうる。
前記磁性粒子は、強磁性体、超常磁性体、常磁性体、反磁性体及びフェリ磁性体のうち何れか一つでありうる。
前記磁性粒子は、チタン、コバルト、鉄、ニッケル、アルミニウム、バリウム、白金、ナトリウム、ストロンチウム、マグネシウム、ディスプロシウム、マンガン、ガドリニウム、銀、銅、クロム、ＣｏｘＰｔｙ、ＦｅｖＰｔｚ、ＭｎＺｎ（Ｆｅ２Ｏ４）２、ＭｎＦｅ２Ｏ４、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３及びＳｒ８ＣａＲｅ３Ｃｕ４Ｏ２４、ＣｏｘＺｒｙＮｂｚ、ＮｉｘＦｅｙＮｂｚ、ＣｏｘＺｒｙＮｂｚＦｅｖのうちから選択された何れか一つでありうる。
前記磁性粒子は、１ないし１０００ｎｍの直径を有しうる。
前記磁性材料層は、１μｍ以下の厚さを有する磁性薄膜フィルムで形成される。
前記磁性材料層は、磁性ポリマーを含みうる。
前記磁性材料層は、磁性粒子と透明絶縁性粒子との混合で形成される。
前記磁性材料層の表面にコーティングされた透明保護フィルムをさらに備えうる。
前記光学装置は、前記磁性材料層に磁場を印加するためのものであって、前記磁性材料層の少なくとも一面に配される伝導性素子をさらに備えうる。  前記光学装置は、前記伝導性素子に連結された電源をさらに含みうる。  前記伝導性素子は、前記磁性材料層上に配列された多数本のワイヤでありうる。  前記ワイヤの間に透光性絶縁材が充填される。
前記伝導性素子は、板状の透明電極でありうる。
【０００７】
本発明の他の類型による偏光された電磁波を形成する方法は、磁性材料層を提供するステップと、前記磁性材料層を第１方向に磁化させるステップと、前記磁性材料層に電磁波を入射させるステップと、第１方向に平行した磁場成分を有する電磁波を反射させるステップと、第１方向に垂直な磁場成分を有する電磁波を透過させるステップと、を含むことを特徴とする。
本発明のさらに他の類型による偏光された電磁波を形成する方法は、第１方向に磁化した磁性材料層を提供するステップと、前記磁性材料層に電磁波を入射させるステップと、第１方向に平行した磁場成分を有する電磁波を反射させるステップと、第１方向に垂直な磁場成分を有する電磁波を透過させるステップと、を含むことを特徴とする。
本発明のさらに他の類型による液晶パネルは、液晶層と、第１方向に磁化した磁性材料層を備える偏光子と、を備え、前記磁性材料層は、第１方向に平行した磁場成分を有する電磁波を反射し、第１方向に垂直な磁場成分を有する電磁波を透過させることを特徴とする。
本発明のさらに他の類型による液晶表示装置は、液晶パネルと、バックライトユニットと、前記液晶パネルとバックライトユニットとの間に配された偏光子と、を備え、前記偏光子は、第１方向に磁化した磁性材料層を備え、前記磁性材料層は、第１方向に平行した磁場成分を有する電磁波を反射し、第１方向に垂直な磁場成分を有する電磁波を透過させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
前記構造を有する本発明による能動型反射偏光子の場合、ペースト状態の透明な絶縁性材料にコア・シェル構造の磁性粒子を混合して透明基板上に塗布した後に硬化させるか、または溶液内に液浸されたコア・シェル構造の磁性粒子を透明基板上にコーティングして硬化させるか、または磁性ポリマーフィルムを透明基板に直接付着する方式で磁性材料層を形成しうる。したがって、透明基板上に非常に細い金属ワイヤを非常に狭い間隔で配せねばならないワイヤグリッド偏光子に比べて、本発明による能動型反射偏光子は、製造が非常に容易である。さらに、本発明による能動型反射偏光子の製造において、サイズの制限をほとんど受けない。したがって、本発明による能動型反射偏光子は、液晶表示装置のようなディスプレイ装置で多様な方式で適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施形態による光学装置、特に能動型反射偏光子の構造及び動作について詳細に説明する。
本発明による能動型反射偏光子の動作を理解するために、まずワイヤグリッド偏光子の原理について簡単に説明する必要がある。図１に示されたワイヤグリッド偏光子に入射する光は、前述したように、伝導性金属ワイヤ１６ｂに平行した成分を有する偏光光と、伝導性金属ワイヤ１６ｂに垂直な成分を有する偏光光とに分けられる。光は、電磁波の一種であるので、図１では、金属ワイヤ１６ｂに平行した成分を有する偏光光をＥ｜｜で表示し、金属ワイヤ１６ｂに垂直な磁場成分を有する偏光光をＥ⊥で表示しうる。
【００１０】
光Ｅ｜｜がワイヤグリッド偏光子に入射する場合、金属ワイヤ１６ｂでＸ軸方向（すなわち、金属ワイヤ１６ｂの長手方向）に誘導電流が発生するが、前記誘導電流は、光Ｅ｜｜の振幅によって時変する。したがって、電磁波の放射の原理によって、時変する誘導電流によって電磁波が発生する。このように発生した電磁波は、全ての方向に伝播されるが、図１で、ワイヤグリッド偏光子を透過する方向（すなわち、−ｚ方向）には減衰する。このとき、金属ワイヤ１６ｂの厚さｈが金属ワイヤ１６ｂの表面深さより大きい場合には、ほとんどの電磁波が減衰する。一方、＋ｚ方向に進む光は、減衰しない。結果的に、光Ｅ｜｜は、ほとんどワイヤグリッド偏光子で反射されると現れる。
【００１１】
また、金属ワイヤ１６ｂ間の空いている空間に入射する光Ｅ｜｜の場合、前記金属ワイヤ１６ｂでＸ軸方向に誘導電流が発生するため、隣接する金属ワイヤ１６ｂのＹ軸方向に相互対向する二つの地点は、同じ電位を有する。したがって、金属ワイヤ１６ｂ間の空間では、隣接する二つの金属ワイヤ１６ｂによって一定の電位が維持されるので、下記数式のように電場は、常に０となる。結果的に、この場合、平行した光Ｅ｜｜が金属ワイヤ１６ｂ間の空間に存在しないか、または金属ワイヤ１６ｂ間の空間を透過しないと見られる。
（数１）
Ｅ＝−▽Ｖ−（∂Ａ／∂ｔ）＝０
【００１２】
したがって、光Ｅ｜｜に対して、前記ワイヤグリッド偏光子は、完全な反射器として作用する。
一方、光Ｅ⊥がワイヤグリッド偏光子に入射する場合には、金属ワイヤ１６ｂでＹ軸方向（すなわち、金属ワイヤ１６ｂの幅方向）に誘導電流が発生する。しかし、金属ワイヤ１６ｂの幅は、例えば、約５０ｎｍに非常に狭いため、この場合の誘導電流は、金属ワイヤ１６ｂの長手方向に発生する誘導電流に比べて非常に小さい。したがって、この場合に発生する電磁波もやはり、無視できるほどに小さくなる。その結果、垂直な光Ｅ⊥は、金属ワイヤ１６ｂによる影響をほとんど受けず、反射される量が、光Ｅ｜｜に比べて無視できるほどに小さくなる。
【００１３】
また、前記金属ワイヤ１６ｂでＹ軸方向に誘導電流が発生するため、隣接する金属ワイヤ１６ｂのＹ軸方向に相互対向する二つの地点の間には、電位差が存在する。すなわち、Ｙ軸方向に沿って金属ワイヤ１６ｂの一側面は、正（＋）に帯電され、他側面は、負（−）に帯電される。したがって、金属ワイヤ１６ｂ間の空間では、相互隣接する二つの金属ワイヤ１６ｂによって双極磁場が存在する。結果的に、この場合、垂直な光Ｅ⊥が金属ワイヤ１６ｂ間の空間を透過すると見られる。
【００１４】
しかし、前述したように、現在の技術としては、前記ワイヤグリッド偏光子を大面積に製造することが極めて困難であるという問題がある。本発明の基本的な原理は、入射する電磁気エネルギーのポインティングベクトルＳが、下記数式２のように、常に電場Ｅと磁場Ｈとの対からなるという点に基づく。
（数２）
Ｓ＝Ｅ｜｜×Ｈ｜｜＋Ｅ⊥×Ｈ⊥
以下では、表示の簡略化のために、反射及び透過された電磁波を数式２のポインティングベクトルの電場成分Ｅ｜｜,Ｅ⊥及び磁場成分Ｈ｜｜,Ｈ⊥で表示する。例えば、図１で反射された電磁波は、Ｅ｜｜で表示され、透過された電磁波は、Ｅ⊥で表示された。図２の場合、反射された電磁波は、Ｈ｜｜、Ｈ⊥で表示されており、図１０、１４、１５及び１６で反射された電磁波は、Ｈ｜｜で表示され、透過された電磁波は、Ｈ⊥で表示される。
【００１５】
ワイヤグリッド偏光子では、反射または透過される偏光成分がポインティングベクトルの電場部分によって決定される。一方、本発明の場合には、反射または透過される偏光成分がポインティングベクトルの磁場部分によって決定される。
このような本発明による能動型反射偏光子２０の構造は、図２に示されている。図２を参照すれば、本発明による能動型反射偏光子２０は、透明基板２１上に配された磁性材料層２２で形成される。ここで、磁性材料層２２は、例えば、コア・シェル構造の磁性粒子を“ゲル”のようなペースト状態の絶縁性材料に凝集することなく分散させた後、これを透明基板２１上に薄く塗布し、硬化させて形成しうる。または、コア・シェル構造の磁性粒子を溶液内に液浸させた後、これを透明基板２１上に薄くスピンコーティングまたはディープコーティングして硬化させることにより、磁性材料層２２を形成することもある。また、最近には、磁性体の性質を有する磁性ポリマーフィルムが開発されて販売されており、このような磁性フィルムを１μｍ以下の薄膜フィルムに形成した後、これを透明基板２１上に直接付着して磁性材料層２２として使用することもある。
【００１６】
図３Ａないし図３Ｄ及び図４Ａないし図４Ｄは、本発明の磁性材料層２２に使われる多様な形態のコア・シェル構造の磁性粒子２６を示している。図３Ａないし図３Ｄ及び図４Ａないし図４Ｄに示したように、磁性粒子２６は、磁性体材料で形成されたコア２６ａと、前記コア２６ａを取り囲む絶縁性シェル２６ｂ,２６ｂ’とで形成される。このような磁性粒子２６の形態は、球形、タマゴ型、直六面体型、正六面体型、楕円形、シリンダー型またはこれに近似する形状でもあり、さらに定義されていない任意の形態となることもある。
【００１７】
ここで、磁性粒子２６のコア２６ａとして使われる材料としては、磁性体としての性質を有するならば、いかなる導電性物質でも制限がない。例えば、前記磁性粒子２６ａの材料として、コバルト、鉄、ニッケルのような強磁性体または超常磁性体金属またはＣｏｘＰｔｙやＦｅｙＰｔｚ（ここで、ｘ、ｙ、ｚは、成分比を表す）のようなこれらの合金；チタン、アルミニウム、バリウム、白金、ナトリウム、ストロンチウム、マグネシウム、ディスプロシウム、マンガン及びガドリニウムのような常磁性体金属やこれらの合金；銀または銅のような反磁性体金属やこれらの合金；ニール温度以上の温度で常磁性体に変わるクロムのような反強磁性体金属；または電気伝導度は、比較的低いが、磁化率が比較的高いＭｎＺｎ（Ｆｅ２Ｏ４）２、ＭｎＦｅ２Ｏ４、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、Ｓｒ８ＣａＲｅ３Ｃｕ４Ｏ２４、ＣｏｘＺｒｙＮｂｚ、ＮｉｘＦｅｙＮｂｚ及びＣｏｘＺｒｙＮｂｚＦｅｖのようなフェリ磁性体を使用しうる。
【００１８】
一方、コア・シェル構造の磁性粒子２６において、シェル２６ｂ,２６ｂ’の役割は、ある二つのコア２６ａが互いに凝集化するか、または互いに直接的に接触せずにするところにある。このような目的を達成できるならば、図３Ａないし図３Ｄに示されたように、例えば、ＳｉＯ２またはＺｒＯ２のような透明な絶縁性材料がコア２６ａを取り囲む形態のシェル２６ｂを使用しうる。しかし、これに制限されるものではなく、図４Ａないし図４Ｄに示したように、例えば、ポリマー形態の透明な絶縁性界面活性剤がコア２６ａを取り囲む形態のシェル２６ｂ’を使用することもある。
一方、本発明で使用するコア・シェル構造の磁性粒子２６で、コア２６ａの直径は、数ｎｍから数十ｎｍまで可能である。例えば、前記コア２６ａの直径は、使用する材料によって差があるが、約１ｎｍないし約１０００ｎｍとなりうる。特に、前記コア２６ａの直径は、一つのコア２６ａ内で単一磁区が形成されるほどであることが望ましい。そして、シェル２６ｂ,２６ｂ’の厚さは、隣接する二つのコア２６ａが互いに伝導されないほどの厚さであれば良い。
【００１９】
前述したように、シェル２６ｂ,２６ｂ’の主要役割は、コア２６ａが磁性材料層２２内で互いに凝集化せずにすることである。したがって、コア２６ａが互いに凝集化せず、磁性材料層２２内に分散されれば、シェル２６ｂ,２６ｂ’を使用する必要がない。
図５は、磁性材料層２２内に分散されているコア・シェル構造の磁性粒子２６を有する能動型反射偏光子２０の物理的な構造を例示的に示しており、図６は、図５に示された能動型反射偏光子２０の断面を示している。図５及び図６では、便宜上磁性材料層２２内に磁性粒子２６が非常に稠密に分布されていると示した。しかし、実際には、前記磁性材料層２２内で前記磁性粒子２６は、相接するように非常に稠密に分布されている。図５及び図６に示したように、磁性材料層２２内には、コア・シェル構造の磁性粒子２６が密集して充填されている。また、磁性粒子２６の間の空間２２ａは、絶縁性シェル２６ｂと同様に、ＳｉＯ２やＺｒＯ２のような透明な絶縁性材料や界面活性剤で充填されてもよく、それと異なる透明な絶縁性材料で充填されてもよい。
【００２０】
また、図７に示したように、前記磁性材料層２２は、異なる２種類のコア・シェル構造を混合して形成されることもある。図７を参照すれば、前記磁性材料層２２は、磁性材料で形成されたコアＡ ２６ａを有するコア・シェル構造と、誘電体材料で形成されたコアＢ ２７ａを有するコア・シェル構造とを混合して形成される。例えば、コアＡ ２６ａは、ＣｏｘＰｔｙやＦｅｙＰｔｚ（ここで、ｘ、ｙ、ｚは、成分比を表す）で形成され、コアＢ ２７ａは、ＳｉＯ２やＺｒＯ２で形成される。コアＡ ２６ａとコアＢ ２７ａとには、それぞれ界面活性剤２６ｂ’,２７ｂ’が付着されるが、前記界面活性剤２６ｂ’,２７ｂ’は、相互同じ材料でもあり、相異なる材料でもある。図７に示したように、本発明によれば、前記コアＡ ２６ａを有するコア・シェル構造と、コアＢ ２７ａを有するコア・シェル構造とを溶液内に混合した後、アニーリング工程を通じてそれぞれのコア２６ａ,２７ａに付着されている界面活性剤２６ｂ’,２７ｂ’を何れも除去する。それにより、図７の下部分に示されたように、磁性コア２６ａが誘電体コア２７ａの間に凝集することなく分布される。表面活性剤２６ｂ’,２７ｂ’がアニーリング工程を通じて除去されるため、この場合には、前記表面活性剤２６ｂ’,２７ｂ’が必ずしも透明である必要はない。
【００２１】
図８は、磁性材料層２２’の可能なさらに他の構造を例示的に示す図面であって、図８の左側は、磁性材料層２２’の水平断面を示しており、右側は、垂直断面を示している。図８に示された磁性材料層２２’は、ＳｉＯ２のような透明な絶縁性誘電体材料２２ａ’内に、コア・シェルの代わりにシリンダー柱状の磁性粒子２６’が挿し込まれている構造である。そして、前記磁性材料層２２’の上面及び下面には、透明な絶縁性材料で形成された絶縁層２２ｉ’が形成されている。この場合にも、それぞれの磁性粒子２６’は、一つの単一磁区を形成するほどのサイズを有し、前述した磁性材料を使用して形成される。このような構造は、例えば、陽極酸化方式を利用して微細な孔隙を有する誘電体テンプレートを形成し、ここにスパッタリング方式で磁性材料を充填させることによって形成される。
【００２２】
また、たとえ、図示されていないとしても、単一磁区のサイズの磁性粒子２６ａ,２６’を使用する代わりに、薄膜の形態に磁性材料層を形成することもある。この場合、磁性粒子２６ａ,２６’を使用する場合に比べて、必要な磁場の強度を１／１０に減らせる。例えば、薄膜形態の磁性材料層の厚さは、約１μｍまたはそれ以下に形成される。
再び、図２を参照すれば、図２には、前記磁性材料層２２の周囲に磁場が印加されない場合を示している。磁場が印加されない場合、前記磁性材料層２２内の全体的な磁気モーメントは、図２で矢印で表示したように、色々な方向にランダムに配列されている。図２で、’・’は、出る方向（すなわち、＋ｘ方向）の磁気モーメントを表し、’×’は、入る方向（−ｘ方向）の磁気モーメントを表す。また、図２で、右側に拡大して表示したように、磁性材料層２２内の磁気モーメントは、水平方向（すなわち、ｘｙ平面）だけでなく、垂直方向（すなわち、−ｚ方向）にもランダムに配列されている。したがって、外部磁場が印加されていない場合（すなわち、Ｂａｐｐ＝０）、磁性材料層２２は、いかなる方向にも磁化していない（Ｍ＝０）。例えば、前記磁性材料層２２として磁性ポリマーを使用する場合、外部から磁場が印加されなければ（Ｂａｐｐ＝０）、図９に示したように、それぞれの磁性ポリマー分子が不規則に配列されるため、磁性材料層２２は、磁化していない状態となる（Ｍ＝０）。
【００２３】
この場合、図２に示したように、能動型反射偏光子２０に入射する光は、何れも反射される。それは、前記能動型反射偏光子２０内の磁気モーメントが光の進行方向（すなわち、−ｚ方向）に沿ってランダムに配列されているためである。すなわち、光を二つの相互垂直な磁場成分Ｈ｜｜,Ｈ⊥を有する光に分けるとき、任意の方向に配列されている磁気モーメントによって、それぞれの磁場成分Ｈ｜｜,Ｈ⊥を有する光の一部が能動型反射偏光子２０の表面で反射される。そして、次いで、残りの光が前記能動型反射偏光子２０内で−ｚ方向に進む過程で、いつかは他の磁気モーメントによって反射されるであろう。最終的に、前記能動型反射偏光子２０を完全に透過する光は、ほとんどなくなる。
一方、図１０は、磁性材料層２２の周囲に磁場が印加される場合を示している。図１０に示したように、前記磁性材料層２２の周囲に磁場を印加するための磁場印加手段として、前記磁性材料層２２の周囲を取り囲むように所定の間隔で配された多数本のワイヤ２４及び前記多数本のワイヤ２４に電流を印加するための電源２３を備える。前記電源２３は、交流または直流電源であって、一定の時間間隔でワイヤ２４に電流を印加してもよく、持続的に電流を印加してもよい。ワイヤ２４の配置間隔は、一定であるが、一定でなくてもよい。ここで、前記ワイヤ２４は、例えば、ＩＴＯのような透明な伝導性材料を使用することが望ましい。しかし、ワイヤ２４間の間隔ｄ２がワイヤ２４の厚さｄ１よりはるかに大きい場合には、ＩＴＯの代わりに、アルミニウム、銅、金、白金、銀のように、抵抗の小さい不透明な金属やヨードドーピングされたポリアセチレンのような導電性ポリマーを使用することもある。ＩＴＯではない、他の不透明であるが、抵抗の小さい金属をワイヤ２４として使用する場合、ワイヤ２４が覆った部分には、光が通過できないが、二つのワイヤ２４の間には、光が通過する。二つのワイヤ２４間の間隔ｄ２が、ワイヤ２４の厚さｄ１よりはるかに大きいので、ワイヤ２４によって遮断される光は、ワイヤ２４間に通過する光に比べて、無視できるほどである。また、ワイヤ２４間の間隔が非常に狭くなる場合、例えば、５０ｎｍ以下である場合にも、前記ワイヤ２４がワイヤグリッド偏光子として作用するため、本発明の目的達成には影響を与えない。
【００２４】
図１１Ａないし図１１Ｆは、図１０のラインＡ−Ａ’による能動型反射偏光子２０の断面図であって、図１０に示されたワイヤ２４の多様な配列方式を例示的に示している。平行したワイヤ２４に同じ方向に電流が印加される場合、隣接したワイヤ２４の間には、それぞれのワイヤ２４で発生した磁場が相殺されて、磁場が０である領域が生じる。この領域に存在する磁性材料層２２は、ワイヤ２４に電流が印加されても磁気モーメントが一定方向に整列されない。したがって、図１１Ａに示したように、ワイヤ２４の間に磁性材料層２２が侵透しないように、磁性材料層２４の両面に透明フィルム２１ｐを付着し、この透明フィルム２１ｐの表面にワイヤ２４を形成しうる。ここで、前記透明フィルム２１ｐの厚さｈｐが十分に厚い場合、例えば、ｈｐ≫ｄ２である場合、磁性材料層２２内に形成される磁場は、非常に均一になる。また、透明基板２１と磁性材料層２２との間に位置するワイヤ２４が毀損されることを防止するために、ワイヤ２４の間に透光性材料２１ｗを充填することもある。図１１Ｂは、磁性材料層２２の上面にあるワイヤ２４と、下面にあるワイヤ２４とが交互に配されているという点で、図１１Ａと差がある。
【００２５】
また、図１１Ｃに示したように、前記磁性材料層２２の上面にも透明基板２１をさらに配しうる。この場合、前記磁性材料層２２の上面に配されたワイヤ２４の間にも透光性材料２１ｗを充填して前記ワイヤ２４を保護しうる。図１１Ｄは、磁性材料層２２の上面にあるワイヤ２４と、下面にあるワイヤ２４とが交互に配されているという点で、図１１Ｃと差がある。また、図１１Ｅに示したように、透明基板２１なしに磁性材料層２２の両面に透明フィルム２１ｐのみを付着することもある。この場合、ワイヤ２４の間に別途の透光性材料２１ｗを充填する必要はない。図１１Ｆは、磁性材料層２２の上面にあるワイヤ２４と、下面にあるワイヤ２４とが交互に配されているという点で、図１１Ｅと差がある。
【００２６】
しかし、もし、磁性材料層２２が十分に固くてワイヤ２４の間に磁性材料層２２が侵透しないならば、前記透明フィルム２１ｐと透光性材料２１ｗとは使用しない。
図１２Ａないし図１２Ｄは、図１０のラインＢ−Ｂ’による能動型反射偏光子２０の断面図であって、磁性材料層２２の上面及び下面にあるワイヤ２４間の多様な電気的連結方式を例示的に示している。例えば、図１２Ａ及び図１２Ｂに示したように、磁性材料層２２の側壁表面に沿ってワイヤ２４を延長することによって、磁性材料層２２の上面及び下面にあるワイヤ２４を電気的に連結しうる。特に、図１２Ｂの場合、ワイヤ２４がソレノイド形態で磁性材料層２２を取り囲んでいるため、単に一つのワイヤ２４のみを使用しうる。
また、図１２Ｃ及び図１２Ｄに示したように、磁性材料層２２の側壁表面に導電性薄膜３０を付着して磁性材料層２２の上面及び下面にあるワイヤ２４を電気的に連結することもある。図１２Ｄは、磁性材料層２２の上面にあるワイヤ２４と、下面にあるワイヤ２４とが交互に配されているという点で、図１２Ｃと差がある。
【００２７】
再び、図１０を参照すれば、このような前記多数本のワイヤ２４は、Ｙ方向に平行し、Ｘ方向に沿って所定の間隔で配列されている。そして、電源２３を通じて前記ワイヤ２４に電流を印加する。例えば、磁性材料層２２を取り囲むワイヤ２４に沿って時計回り方向に電流が流れる場合、図１０に示したように、前記磁性材料層２２は、−ｘ方向に磁化する。
図１３には、磁性材料層２２として磁性ポリマーを使用する場合、それぞれ一つの磁気モーメントを形成する分子が一定の方向に整列されている様子が示されている。すなわち、ワイヤ２４に流れる電流によって発生する外部磁場が前記磁性材料層２２に印加されれば（すなわち、Ｂａｐｐ≠０）、磁性材料層２２を構成する磁性ポリマーは、前記外部磁場の方向に沿って磁化する。このように磁性材料層２２は、電流の印加如何によって一定の方向にのみ磁化すればよいので、磁性材料層２２に使われる磁性体材料は、いかなる種類の磁性体でも使用が可能である。すなわち、磁性材料層２２に使われる磁性体材料が強磁性体でも、常磁性体でも、または反磁性体でも関係ない。
【００２８】
一般的に、電磁波の磁場は、図１０の磁性材料層２２の磁化方向に平行した成分を有する磁場Ｈ｜｜と、垂直な成分を有する磁場Ｈ⊥とに分解される。本発明によれば、平行した成分Ｈ｜｜は、磁性材料層２２によって反射され、垂直な成分Ｈ⊥は、前記磁性材料層２２を透過する。その原理は、前述したワイヤグリッド偏光子の偏光選択原理と類似している。すなわち、磁化方向に平行した成分Ｈ｜｜が磁性材料層２２に入射する場合、誘導磁気モーメントが発生する。前記誘導磁気モーメントは、平行した成分Ｈ｜｜の磁場の時変する振幅によって共に時変する。したがって、電磁波の放射の原理によって、時変する誘導磁気モーメントによって電磁波が発生する。このように発生した電磁波は、全ての方向に伝播される。したがって、前記磁性材料層２２の厚さｔを、電場の表面深さと類似した概念である磁気減衰長さより大きくすれば、誘導磁気モーメントによって発生した電磁波が前記磁性材料層２２を透過できなくなる。したがって、数式２で磁化方向に平行した磁場成分Ｈ｜｜と関連した光エネルギー（Ｓ｜｜＝Ｅ｜｜×Ｈ｜｜）は、ほとんど反射されると現れる。
【００２９】
一方、磁化方向に垂直な磁場成分Ｈ⊥が前記磁性材料層２２に入射する場合には、磁気モーメントとの相互作用がなく、時変する誘導磁気モーメントも発生しない。その結果、垂直な成分Ｈ⊥に対しては、あたかも磁性材料層２２が存在していないようになる。したがって、数式２で、磁化方向に垂直な磁場成分Ｈ⊥と関連した光エネルギー（Ｓ⊥＝Ｅ⊥×Ｈ⊥）は、能動型反射偏光子２０を通過する。
一方、磁性材料層２２が十分な偏光分離機能を行うためには、前述したように、前記磁性材料層２２の内部に進む電磁波を十分に減衰させる厚さを有さねばならない。すなわち、前述したように、前記磁性材料層２２の厚さは、磁性材料層２２の磁気減衰長さより大きくなければならない。特に、コア・シェル形態の磁性粒子２６を媒質内に分散させることによって、前記磁性材料層２２を形成する場合、磁性材料層２２内で光路に沿って十分な数の磁性粒子２６が存在せねばならない。例えば、磁性粒子２６が一重で均一に分布されているＸ−Ｙ平面上の層が、Ｚ方向に積層されて磁性材料層２２が構成されると仮定する場合、磁性材料層２２内で−ｚ方向に進む光路に沿って必要な磁性粒子２６の数ｎは、次の数式３のように与えられる。
（数３）
ｎ≧ｓ／ｄ
ここで、ｓは、入射光の波長で、磁性粒子２６の磁性コア２６ａの磁気減衰長さであり、ｄは、磁性コア２６ａの直径である。例えば、磁性コア２６ａの直径が７ｎｍであり、入射光の波長で磁性コア２６ａの磁気減衰長さが３５ｎｍである場合、光路に沿って少なくとも５個の磁性粒子２６が要求される。したがって、媒質内に分散された多数の磁性粒子２６で磁性材料層２２が形成される場合、磁性粒子２６の密度を考慮して、磁性材料層２２の厚さ方向にｎ個以上の磁性粒子２６が存在するように、磁性材料層２２の厚さを決定しうる。
【００３０】
一方、磁性材料層２２の上面及び下面にある多数本のワイヤ２４は、図１に示されたワイヤグリッド偏光子と類似して見られる。実際に、図１０に示された能動型反射偏光子２０は、磁性材料層２２が前記磁性材料層２２の上面及び下面にそれぞれ配されたワイヤグリッド偏光子の間に挿し込まれている構造とも見られることもある。
図１に示された従来のワイヤグリッド偏光子の場合、入射光の反射及び透過如何は、単に電場Ｅによってのみ決定される。伝導性ワイヤに平行した電場成分をＥ｜｜とし、垂直な電場成分をＥ⊥とするとき、反射される光は、平行した電場成分Ｅ｜｜と関連した光エネルギー（Ｓ｜｜＝Ｅ｜｜×Ｈ｜｜）で表現され、透過される光は、垂直な電場成分Ｅ⊥と関連した光エネルギー（Ｓ⊥＝Ｅ⊥×Ｈ⊥）で表現される。光の透過及び反射如何に磁場成分は作用しないため、既に説明したように、図１に示されたワイヤグリッド偏光子が可視光の領域で偏光子としての役割を行うためには、伝導性ワイヤ間の間隔が１００ｎｍ以下とならねばならず、伝導性ワイヤの高さが入射光の波長での表面深さより大きくなければならない。これまでこのような要求を満足するためには、非常に難しい技術が必要であった。
【００３１】
一方、本発明による磁性材料層２２は、入射光の反射及び透過如何が入射光と関連した磁場の方向によって決定される。磁化方向に平行した磁場成分をＨ｜｜とし、磁化方向に垂直な磁場成分をＨ⊥とするとき、反射される光は、平行した磁場成分Ｈ｜｜と関連した光エネルギー（Ｓ｜｜＝Ｅ｜｜×Ｈ｜｜）で表現され、透過される光は、垂直な磁場成分Ｈ⊥と関連した光エネルギー（Ｓ⊥＝Ｅ⊥×Ｈ⊥）で表現される。すなわち、本発明による磁性材料層２２で入射光の反射及び透過如何を決定することは、電場成分Ｅ｜｜,Ｅ⊥ではなく、磁場成分Ｈ｜｜,Ｈ⊥である。
前記磁性材料層２２の偏光子として作用を行うためには、外部磁場を印加してその内部にある磁気モーメントを整列させる必要がある。このために、図１０に示したように、伝導性ワイヤ２４を平行した格子形態で磁性材料層２２の表面に配させ、前記ワイヤ２４を通じて電流を流せる。このような本発明による能動型反射偏光子２０に光が入射するとき、反射光（Ｓ｜｜＝Ｅ｜｜×Ｈ｜｜）と透過光（Ｓ⊥＝Ｅ⊥×Ｈ⊥）とは、電場成分による寄与と磁場成分による寄与とを何れも有しうる。例えば、反射光（Ｓ｜｜＝Ｅ｜｜×Ｈ｜｜）の場合に、電気場成分Ｅ｜｜は、格子形態のワイヤ２４によって反射され、磁場成分Ｈ｜｜は、整列された磁気モーメントによって反射される。同様に、透過光（Ｓ⊥＝Ｅ⊥×Ｈ⊥）の場合に、電気場成分Ｅ⊥は、それと垂直方向に配列された格子形態のワイヤ２４を通過し、磁場成分Ｈ⊥は、それと垂直方向に整列された磁気モーメントを通過する。
【００３２】
したがって、図１０に示されたワイヤ２４の高さを入射光の波長に対する前記ワイヤ２４の材料の表面深さより大きくすることもある。この場合、本発明による能動型反射偏光子２０で電場成分と磁場成分とが何れも偏光分離に参加でき、したがって、電場成分と磁場成分とが相補的な役割を行える。例えば、本発明によれば、ワイヤ２４の配列間隔を１００ｎｍ以下にすることが難しい場合、約５００ｎｍないし１０ｍｍにすることもある。これにより、本発明による能動型反射偏光子２０の偏光分離性能をさらに向上させうる。
【００３３】
一方、図１４は、図１０に示された能動型反射偏光子の一変形例を示している。図１０の場合、磁場印加手段として使用する多数本のワイヤ２４が磁性材料層２２の周囲を取り囲むと示されている。しかし、図１４に示したように、ワイヤ２４が磁性材料層２２の上面または下面のうち何れか一面にのみ配されても、磁性材料層２２に十分な外部磁場を印加することが可能である。
前述した図１０及び図１４では、磁性材料層２２の周囲に磁場を印加するための磁場印加手段として、多数本のワイヤ２４を使用した。しかし、図１５のように、磁性材料層２２の周囲に形成された板状の透明電極２５を磁場印加手段として使用することもある。ここで、前記透明電極２５の材料としては、ＩＴＯのような透明な伝導性材料を使用しうる。また、最近には、金属を数ｎｍ以下に非常に薄くコーティングできる技術が開発されたが、アルミニウム、銅、銀、金、白金のような伝導性金属を、その金属の表面深さ以下の厚さに非常に薄く形成する場合にも、光の透過が可能である。したがって、伝導性金属を入射光の波長に対する表面深さより薄く磁性材料層２２の全面にコーティングすることによって、前記透明電極２５を形成することもある。図１５の場合、ワイヤ２４を使用する場合に比べて、さらに少ない電流にも磁性材料層２２内の磁気モーメントを制御でき、磁気モーメントの配列方向がさらに均一になりうる。
【００３４】
また、図１５では、前記板状の透明電極２５が磁性材料層２２の周囲を全体的に取り囲むと示されているが、図１６に示したように、板状の透明電極２５が磁性材料層２２の一部面のみを取り囲むことも可能である。すなわち、前記板状の透明電極２５は、磁性材料層２２の上面にのみ配されるか、または下面にのみ配されることもある。この場合にも、磁性材料層２２に十分な外部磁場を印加することが可能である。
一方、図１７は、本発明による能動型反射偏光子２０で時変する磁場の強度（Ａ／ｍ）を表すシミュレーショングラフであり、図１８は、図１７の一部分を拡大して示すシミュレーショングラフである。図１７及び図１８のグラフで、磁性材料層２２の磁性コア２６ａの電気伝導度及び磁化率は、チタンのそれを使用した。チタンは、比較的高い電気伝導度と比較的低い磁化率とを有する常磁性体である。例えば、チタンの電気伝導度は、約２.３８×１０６Ｓ（Ｓｉｅｍｅｎｓ）であり、磁化率は、２０℃の室温で約１８×１０−５であると知られている。また、入射光は、約５５０ｎｍの波長と１００Ｖ／ｍの強度とを有すると仮定した。また、チタンからなる磁性コア２６ａの直径は、１ｎｍであり、相互に対して完全に絶縁されていると仮定した。図１７及び図１８の計算結果のように、磁気モーメントの磁化方向に垂直な磁場成分を有する光の場合、磁性材料層２２の厚さが厚くなっても、減衰なしにほぼそのまま能動型反射偏光子２０を通過する。一方、磁気モーメントの磁化方向に平行した磁場成分を有する光の場合、大きく減衰して約６０ｎｍから０に近くなる。すなわち、チタン磁性コア２６ａの直径が１ｎｍと仮定されたので、６０個のチタン磁性コア２６ａを過ぎれば、磁気モーメントの磁化方向に平行した磁場成分を有する光は、完全に減衰する。したがって、磁性材料層２２の磁性体材料としてチタンを使用する場合、磁性材料層２２の厚さが６０ｎｍ以上であれば、５５０ｎｍの波長を有する光に対して、ほぼ完全な偏光分離が可能である。
【００３５】
図１９は、本発明による能動型反射偏光子２０の偏光消去比（すなわち、平行した光の透過量に対する垂直な光の透過量の比率）（ＣＲ：Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｒａｔｉｏ）のログ値（すなわち、ｌｏｇ１０ＣＲ）を、前述した仮定下で計算したグラフであり、図２０は、本発明による能動型反射偏光子２０の偏光消去比の絶対値を、前述した仮定下で計算したグラフである。例えば、“Ｗ１”が透過されることを所望する光であり、“Ｗ２”が透過されることを所望しない光であるとすれば、偏光消去比ＣＲは、（Ｗ１／Ｗ２）と定義される。本発明による能動型反射偏光子２０の場合、“Ｗ１”は、Ｓ⊥＝Ｅ⊥×Ｈ⊥であり、“Ｗ２”は、Ｓ｜｜＝Ｅ｜｜×Ｈ｜｜である。図１９及び図２０のグラフは、磁性材料層２２の厚さが厚くなるほど、磁気モーメントの磁化方向に平行した磁場成分を有する光の透過度は、大きく低下するが、一方、磁気モーメントの磁化方向に垂直な磁場成分を有する光の透過度は、ほとんど変わらないということを意味する。したがって、図１９及び図２０のグラフを通じて分かるように、磁性材料層２２の厚さが厚くなるほど、偏光消去比ＣＲが大きく増大する。例えば、図３Ａないし図３Ｄに示されたコア・シェル構造の磁性粒子２６を使用する場合、金属コア２６ａがチタンであり、磁性コア２６ａの直径が約１ｎｍであれば、１０００以上の偏光消去比ＣＲを得るための磁性材料層２２の厚さは、４５ｎｍを超える必要がない。
【００３６】
前述したように、磁性材料層２２内の磁気モーメントは、外部磁場によって方向が変わりうるが、入射光度も一種の電磁気場であるので、入射光によっても磁性材料層２２内の磁気モーメントの方向が変わる可能性がある。もし、入射光によって磁性材料層２２の磁気モーメントの方向が容易に変われば、能動型反射偏光子２０の性能が悪化する恐れがある。しかし、図１７ないし図２０と関連した仮定下で行われた簡単な計算によれば、磁性材料層２２の磁性体材料の慣性モーメントが１×１０−１５ｋｇ・ｍ２ほどに非常に小さい場合にも、磁性材料層２２に電流を印加して磁気モーメントが一旦整列されれば、外部光によって磁気モーメントの方向がほとんど変わらないことが確認された。これは、図２１のグラフを通じて確認できる。
【００３７】
図２１は、このような入射光の磁場による磁気モーメントの角度変動を示すグラフである。図２１のグラフで、磁性材料層２２の磁性体材料の慣性モーメントが１×１０−１５ｋｇ・ｍ２であり、前記磁性材料層２２内の磁気モーメントが約２６５Ａ／ｍの外部磁場によって既に整列されていると仮定した。また、入射光の波長は、５５０ｎｍであり、約１３２７Ｗの強度を有すると仮定した。図２１のグラフで、縦軸の単位は、度（ｄｅｇｒｅｅ）であり、横軸の単位は、０.００３６６９２ｆｓ（ｆｅｍｔｏ ｓｅｃｏｎｄ）である。図２１で、入射光が所定の周期を有するサイン波であるので、磁気モーメントの角度変動も入射光の振幅によってサイン波の形態に変わる。図２１のグラフで、入射光による磁気モーメントの角度変動周期は、約１.８３４６ｆｓであることが分かる。また、図２１のグラフを見れば、入射光による磁気モーメントの角度変動が最大である時のピーク値が非常に小さいということが分かる。すなわち、入射光による磁気モーメントの角度変動は、ほぼ無視しうる。したがって、本発明による磁性材料層２２の性能は、入射光によってほとんど影響を受けないと見られる。
【００３８】
前述した構造を有する本発明による能動型反射偏光子２０の場合、ペースト状態の透明な絶縁性材料にコア・シェル構造の磁性粒子２６を混合して透明基板２１上に塗布した後に硬化させるか、または溶液内に液浸されたコア・シェル構造の磁性粒子２６を透明基板２１上にコーティングして硬化させるか、または磁性ポリマーフィルムを透明基板２１に直接付着する方式で磁性材料層２２を形成しうる。したがって、透明基板上に非常に細い金属ワイヤを非常に狭い間隔で配せねばならないワイヤグリッド偏光子に比べて、本発明による能動型反射偏光子２０は、製造が非常に容易である。さらに、本発明による能動型反射偏光子２０の製造において、サイズの制限をほとんど受けない。したがって、本発明による能動型反射偏光子２０は、液晶表示装置のようなディスプレイ装置で多様な方式で適用可能である。
【００３９】
例えば、図２２に示したように、本発明による能動型反射偏光子２０は、液晶表示装置に使われる。図２２を参照すれば、本発明による液晶表示装置は、バックライトユニット１１と液晶表示パネル１５とを備え、前記液晶表示パネル１５は、液晶層１３、前記液晶層１３の前面に配された前面偏光子１４、前記液晶層１３の背面に配されて背面偏光子の役割を行う能動型反射偏光子２０を備えうる。このような構造で、バックライトユニット１１に放出された光の半分は、能動型反射偏光子２０を通過して液晶層１３に提供され、残りの半分は、反射される。反射された光は、バックライトユニット１１の下部の反射板１８によって再び前記能動型反射偏光子２０に向かって反射される。このとき、反射された光は、バックライトユニット１１の内部の拡散板（図示せず）によって無偏光状態の光に変わりうる。それにより、反射された光の半分が前記能動型反射偏光子２０を通過しうる。このような方式でバックライトユニット１１から放出された光のほとんどを使用しうる。
【００４０】
図２２では、前記能動型反射偏光子２０が液晶表示パネル１５の背面偏光子として使われると示されている。しかし、液晶表示パネル１５の背面偏光子を一般的な吸収型偏光子として使用し、前記能動型反射偏光子２０は、液晶表示パネル１５とバックライトユニット１１との間に配されることもある。また、本発明によれば、前記能動型反射偏光子２０は、バックライトユニット１１の一部品であって、バックライトユニット１１の光放出面に付着されることもある。
本発明による能動型反射偏光子２０を表示装置またはバックライトユニットに使用する場合、前記磁性材料層２２の磁性体材料として強磁性体を使用することもある。強磁性体は、一旦外部磁場によって磁気モーメントが一定に整列されれば、外部磁場が除去されても、磁気モーメントが整列された状態をそのまま維持する傾向がある。このような強磁性体の性質によって、表示装置やバックライトユニットをターンオンさせるとき、能動型反射偏光子２０に一回のみ電流を印加しても、磁性材料層２２内の磁気モーメントが一定方向に継続整列されているため、能動型反射偏光子２０に電流を印加し続ける必要はない。したがって、前記磁性材料層２２の磁性体材料として強磁性体を使用する場合、表示装置やバックライトユニットの消費電力を低減しうる。
【００４１】
また、本発明による能動型反射偏光子２０は、偏光子だけでなく、光シャッタのような光学装置として使われることもある。磁性材料層２２の磁性体材料として常磁性体、肖像磁性体または反磁性体を使用する場合、外部磁場が印加されれば、本発明による能動型反射偏光子２０は、特定偏光方向の光を透過させ、他の偏光方向の光は反射させる。そして、外部磁場が除去されれば、本発明による能動型反射偏光子２０は、全ての光を反射させる。したがって、前記能動型反射偏光子２０は、外部磁場が印加される時に光を透過させ（シャッタが開いた状態）、外部磁場が印加されていない時に光を遮断する（シャッタが閉じた状態）光シャッタの機能を行える。
【００４２】
本発明による能動型反射偏光子２０を光シャッタとして利用する場合にも、磁性材料層２２の磁性体材料として強磁性体を使用することもある。この場合、前記光シャッタは、一旦外部磁場が印加されれば、光を透過させ、外部磁場が除去された後にも続けて光を透過させうる。
これまで、本明細書で“単一磁区”という用語が使われた。ここで、“磁区”は、内部の全ての磁気モーメントが相互平行に存在している一つの最小領域を意味する。磁性材料層または磁性粒子の大きさが一つの磁区を保有できるほどのサイズならば、単一磁区であってもよい。一方、磁性材料層または磁性粒子の大きさが単一磁区を複数保有できるほどのサイズならば、多重磁区であってよい。なかでも、磁性材料層は単一磁区であることが好ましいが、２〜３程度の多重磁区であってもよい。
【００４３】
一般的に、同じ磁区に属する磁気モーメントが相互平行に配列されていても、相異なる磁区の磁気モーメントとは完全に平行しないこともある。事実、磁気モーメントがランダムに配列されているというのは、相異なる磁区の磁気モーメントが相互平行せず、ランダムに配列されているということを意味する。
多重磁区粒子または材料も、外部磁場を印加して単一磁区にしうる。初期に多重磁区粒子または材料であったものが、外部磁場によって単一磁区に変わるとき、その材料が飽和されたという。
一般的に、体積の大きいバルク型磁性体材料は、多数の磁区を有しているため、飽和点に達するためには、すなわち、単一磁区状態になるためには、数テスラ（Ｔ）ほどの外部磁場が要求される。一方、磁性体の種類によって異なるが、単に数個の磁区のみを保有できるほどのサイズの磁性体薄膜または磁性粒子は、例えば１／１０００Ｔほどの相対的に非常に弱い外部磁場によっても飽和点に達しうる。
【００４４】
したがって、本発明で使われた“単一磁区サイズの磁性粒子”は、粒子の実際サイズを意味するのではなく、磁性粒子が単一磁区状態にあるという意味として理解せねばならない。多数の磁区を有する磁性粒子であっても、十分な強度の磁場が印加されされば、そのサイズに関係なく、ほぼ単一磁区と見られる状態まで十分に飽和される。要すれば、本発明で磁性粒子の物理的なサイズは、単一磁区の物理的なサイズに限定されず、多数の磁区を含むサイズでもある。
以上、本願発明の理解を助けるために、模範的な実施形態が説明され、添付された図面に示された。しかし、このような実施形態は、単に本発明を例示するためのものであり、これを制限しないという点が理解されねばならない。そして、本発明は、図示されて説明された説明に限定されないという点が理解されねばならない。これは、多様な他の変形が当業者によって起きることができるためである。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、ディスプレイ装置関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】一般的なワイヤグリッド偏光子の構造を概略的に示す図面である。
【図２】本発明の一実施形態による能動型反射偏光子がＯＦＦ状態にある場合を概略的に示す図面である。
【図３Ａ】本発明による能動型反射偏光子で使用する磁性粒子の多様なコア・シェル形態を例示的に示す図面である。
【図３Ｂ】本発明による能動型反射偏光子で使用する磁性粒子の多様なコア・シェル形態を例示的に示す図面である。
【図３Ｃ】本発明による能動型反射偏光子で使用する磁性粒子の多様なコア・シェル形態を例示的に示す図面である。
【図３Ｄ】本発明による能動型反射偏光子で使用する磁性粒子の多様なコア・シェル形態を例示的に示す図面である。
【図４Ａ】本発明による能動型反射偏光子で使用する磁性粒子の多様な他のコア・シェル形態を例示的に示す図面である。
【図４Ｂ】本発明による能動型反射偏光子で使用する磁性粒子の多様な他のコア・シェル形態を例示的に示す図面である。
【図４Ｃ】本発明による能動型反射偏光子で使用する磁性粒子の多様な他のコア・シェル形態を例示的に示す図面である。
【図４Ｄ】本発明による能動型反射偏光子で使用する磁性粒子の多様な他のコア・シェル形態を例示的に示す図面である。
【図５】磁性材料層内に分布されたコア・シェル形態の磁性粒子を有する本発明による能動型反射偏光子の物理的な構造を例示的に示す図面である。
【図６】図５に示された能動型反射偏光子の断面図である。
【図７】相異なるタイプのコア・シェルが混合された磁性材料層の構造を例示的に示す図面である。
【図８】単一磁区の磁性材料を有する磁性材料層の他の構造を例示的に示す図面である。
【図９】ＯＦＦ状態にある能動型反射偏光子内の分子配列状態を概略的に示す図面である。
【図１０】本発明の一実施形態による能動型反射偏光子がＯＮ状態にある場合を概略的に示す図面である。
【図１１Ａ】図１０のラインＡ−Ａ’による能動型反射偏光子の断面図であって、図１０に示されたワイヤの多様な配列方式を例示的に示す図面である。
【図１１Ｂ】図１０のラインＡ−Ａ’による能動型反射偏光子の断面図であって、図１０に示されたワイヤの多様な配列方式を例示的に示す図面である。
【図１１Ｃ】図１０のラインＡ−Ａ’による能動型反射偏光子の断面図であって、図１０に示されたワイヤの多様な配列方式を例示的に示す図面である。
【図１１Ｄ】図１０のラインＡ−Ａ’による能動型反射偏光子の断面図であって、図１０に示されたワイヤの多様な配列方式を例示的に示す図面である。
【図１１Ｅ】図１０のラインＡ−Ａ’による能動型反射偏光子の断面図であって、図１０に示されたワイヤの多様な配列方式を例示的に示す図面である。
【図１１Ｆ】図１０のラインＡ−Ａ’による能動型反射偏光子の断面図であって、図１０に示されたワイヤの多様な配列方式を例示的に示す図面である。
【図１２Ａ】図１０のラインＢ−Ｂ’による能動型反射偏光子の断面図であって、能動型反射偏光子の上面及び下面にあるワイヤ間の多様な電気的連結方式を例示的に示す図面である。
【図１２Ｂ】図１０のラインＢ−Ｂ’による能動型反射偏光子の断面図であって、能動型反射偏光子の上面及び下面にあるワイヤ間の多様な電気的連結方式を例示的に示す図面である。
【図１２Ｃ】図１０のラインＢ−Ｂ’による能動型反射偏光子の断面図であって、能動型反射偏光子の上面及び下面にあるワイヤ間の多様な電気的連結方式を例示的に示す図面である。
【図１２Ｄ】図１０のラインＢ−Ｂ’による能動型反射偏光子の断面図であって、能動型反射偏光子の上面及び下面にあるワイヤ間の多様な電気的連結方式を例示的に示す図面である。
【図１３】ＯＮ状態にある能動型反射偏光子内の分子配列状態を概略的に示す図面である。
【図１４】図１０に示された能動型反射偏光子の一変形例を示す図面である。
【図１５】本発明の他の実施形態による能動型反射偏光子を概略的に示す図面である。
【図１６】図１５に示された能動型反射偏光子の一変形例を示す図面である。
【図１７】本発明による能動型反射偏光子で磁場の透過を示すグラフである。
【図１８】本発明による能動型反射偏光子で磁場の透過を示すグラフである。
【図１９】本発明による能動型反射偏光子で磁気モーメント方向に平行した成分の磁場を有する光の透過度と、垂直な成分の磁場を有する光の透過度との比率のログ値を示すグラフである。
【図２０】本発明による能動型反射偏光子で、磁気モーメント方向に平行した成分の磁場を有する光の透過度と、垂直な成分の磁場を有する光の透過度との比率の絶対値を示すグラフである。
【図２１】入射光による磁気モーメントの角度変動を示すグラフである。
【図２２】本発明による能動型反射偏光子を使用した液晶表示装置の断面図を概略的に示す図面である。
【符号の説明】
【００４７】
２０    能動型反射偏光子
２１    透明基板
２２    磁性材料層
２３    電源
２４    ワイヤ
ｄ１    厚さ
ｄ２    間隔
【図１】
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【図２】
2008203848.tif 000004
【図３Ａ】
2008203848.tif 000005
【図３Ｂ】
2008203848.tif 000006
【図３Ｃ】
2008203848.tif 000007
【図３Ｄ】
2008203848.tif 000008
【図４Ａ】
2008203848.tif 000009
【図４Ｂ】
2008203848.tif 000010
【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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