專利名稱：有源反射偏振器、使用其的液晶顯示器及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的設(shè)備和方法涉及諸如有源反射偏振器或光閘(optical shutter)的 光學(xué)裝置以及使用有源反射偏振器的液晶顯示器(LCD)，并且更具體的， 涉及能夠容易地制造的大尺寸有源反射偏振器，以及使用該大的有源反射偏 振器的LCD。
背景技術(shù)：
圖1是線柵(wire grid)偏振器16的透射圖。參照?qǐng)D1,線柵偏振器16包 括透明基板16a以及導(dǎo)電金屬線16b,導(dǎo)電金屬線16b在透明基板16a上彼 此平行地以規(guī)則間隔排列。線柵偏振器16當(dāng)金屬線16b的間距P大于光的 波長(zhǎng)時(shí)充當(dāng)衍射光柵(diffraction grating)，并且當(dāng)金屬性線16b的間距P小于 光的波長(zhǎng)時(shí)充當(dāng)偏振器。在后一種情形中，線柵偏振器16反射具有平行于 金屬線16b的偏振分量的光并且透射具有垂直于金屬線16b的偏振分量的 光。為了讓線柵偏振器16在可見光范圍內(nèi)充當(dāng)偏振器，金屬線16b的間距 (pitch)P應(yīng)該小于大約100nm。電子束光刻(E-beam litho )，在半導(dǎo)體工業(yè)中 廣泛使用的一種光刻技術(shù)，用以在實(shí)驗(yàn)室水平的如此狹小的間距P內(nèi)排列金 屬線16b。然而，這種技術(shù)是非常昂貴且慢的工藝，在處理典型的微米級(jí)尺 寸的裝置的半導(dǎo)體工藝中其不是很大問題，但是當(dāng)制造顯示器中使用的線柵 偏振器時(shí)則成為嚴(yán)重問題，因?yàn)槠浔砻娣e通常從若干到幾百平方厘米(cm2)。 盡管在可見光范圍內(nèi)可用的小的線柵偏振器在實(shí)驗(yàn)室(應(yīng)用電子束光刻)中 已被制造，大批量制造適合于顯示器裝置的大尺寸線柵偏振器的制造技術(shù)仍 然需要開發(fā)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了光學(xué)裝置，具體的，涉及能夠以低成本大批量制造的大尺 寸有源反射偏振器。本發(fā)明也提供了使用該有源反射偏振器的背光單元、液晶面板、以及液晶顯示器。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供的光學(xué)裝置包括具有多個(gè)磁顆粒以及為 基本防止磁顆粒之間的聚集的絕緣介質(zhì)的磁材料層；以及將磁場(chǎng)施加到磁材 料層的磁場(chǎng)生成單元。磁材料層可具有大于磁材料層的磁衰減長(zhǎng)度的厚度。磁材料層可由芯殼型磁顆粒形成。磁材料層可通過將芯殼型磁顆粒和糊態(tài)的絕緣材料混和、以及在透明基 板上涂覆和固化所形成的產(chǎn)物而形成。磁材料層可通過將芯殼型磁顆粒浸入溶液、以及在透明基板上涂覆和固 化所形成的產(chǎn)物而形成。每個(gè)芯殼型磁顆粒包括由磁材料形成的芯以及圍繞芯的絕緣殼。光沿著其行進(jìn)路徑遇到的芯殼的數(shù)目n給出如下n > s/d;其中s表示磁材料層在感興趣的波長(zhǎng)處的磁衰減長(zhǎng)度，以及d表示芯的直徑。絕緣殼可由圍繞芯的透明絕緣材料形成。絕緣殼可由圍繞芯的透明聚合物型絕緣表面活性劑形成。芯的磁材料可為選自由鈦、鈷、鐵、鎳、鋁、鋇、柏、鈉、鍶、鎂、鏑、 錳、禮、銀、銅、鉻、鈷4白(CoxPg、以及鐵柏(FevPtz)、 MnZn(Fe204)2、 MnFe204、 Fe304 、 Fe203以及Sr8CaRe3Cu4024 、 CoxZryNbz、 NixFeyNbz、 CoxZryNb,Fev的組成的群組中的任一種，這里x， y， z以及v代表成分比率。磁材料層可由兩種不同類型的芯殼結(jié)構(gòu)的混合物形成，其中第一類型芯 殼結(jié)構(gòu)具有由表面活性劑圍繞的磁芯(core)，第二類型芯殼結(jié)構(gòu)具有由表面 活性劑圍繞的透明介電芯。磁材料層可通過將兩種不同類型的芯殼結(jié)構(gòu)混合入溶液以及通過退火 工藝消除附著到每個(gè)芯的表面活性劑而形成。第一類型芯殼結(jié)構(gòu)的芯可由鈷鉑(COxPty)或鐵鉑(FevPtz)形成，這里x， y， z以及v代表成分比率，并且第二類型芯殼結(jié)構(gòu)的芯由氧化鋯(Zr02)或 硅酸鹽(Si02)形成。磁材料層可通過將磁聚合物膜附著到透明基板上形成。磁場(chǎng)生成單元包括在磁材料層的周圍以規(guī)則間隔排列的多條線以及施 加電流到多條線的電源。相鄰線之間的空間可由透明材料填充。光學(xué)裝置進(jìn)一步包括涂覆在磁材料層的表面上以防止磁材料層內(nèi)的磁 矩涂到線之間的空間的透明保護(hù)膜。透明保護(hù)膜的厚度可小于50nm。所述線可由選自由鋁、銅、銀、金、鋇、鉻、鈉、鍶、鎂以及鉑組成的 組中的任一種形成。線可由諸如碘摻雜的聚乙炔的高導(dǎo)電聚合物形成。 線的間隔可在50nm到1 Onm的范圍內(nèi)。 線的厚度可大于線在感興趣的波長(zhǎng)處的趨膚深度長(zhǎng)度。 線可圍繞磁材料層排列。線可排列在磁材料層的上表面上或者下表面上。磁場(chǎng)生成單元包括圍繞磁材料層設(shè)置的透明板電極以及施加電流到透 明電極的電源。透明板電極可由銦錫氧化物(ITO)形成。 透明板電極可圍繞磁材料層設(shè)置。透明板電極可設(shè)置在磁材料層的上表面上或者下表面上。 光學(xué)裝置可用作有源反射偏振器，當(dāng)導(dǎo)通時(shí)透射光的第一偏振分量以及 反射垂直于第 一偏振分量的光的第二偏振分量，并且當(dāng)關(guān)閉時(shí)反射光的兩種偏振分量。光學(xué)裝置可用作當(dāng)導(dǎo)通時(shí)透射光以及當(dāng)關(guān)閉時(shí)阻擋光的光閘。 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供的液晶面板包括液晶層；設(shè)置在液晶層 的前表面上的前偏振器；以及設(shè)置在液晶層的后表面上的后偏振器，其中后 偏振器包括具有多個(gè)磁顆粒以及為充分防止這些磁顆粒之間的聚集的絕緣 介質(zhì)的磁材料層；以及施加磁場(chǎng)到磁材料層的磁場(chǎng)生成單元。根據(jù)本發(fā)明的另 一 方面，提供的液晶顯示器包括顯示圖像的液晶面板； 向液晶面板提供光的背光單元；設(shè)置在液晶面板和背光單元之間的有源反射 偏振器；以及設(shè)置在背光單元下面并且反射由有源反射偏振器反射到液晶面 板的光的反射板，其中有源反射偏振器包括具有多個(gè)磁顆粒以及為了基本 阻止磁顆粒之間的聚集的絕緣介質(zhì)的磁材料層；以及施加磁場(chǎng)到磁材料層的磁場(chǎng)生成單元。根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，提供了用于向圖像顯示裝置提供光的背光單 元，背光單元包括出光表面、以及設(shè)置在出光表面上的有源反射偏振器。在本發(fā)明的另一方面中，提供偏振電磁能量的方法，該方法包括在磁 層處接收電磁能；在第一方向上產(chǎn)生磁場(chǎng)以定向磁層內(nèi)的多個(gè)磁顆粒的磁 矩；反射基本平行于第一方向的電磁能的分量；以及通過磁層透射基本垂直 于第 一方向的電磁能的分量。


通過參照示例性實(shí)施例的附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它特征以 及優(yōu)勢(shì)將變得更加顯而易見，附圖中 圖1是傳統(tǒng)線柵偏振器的透射圖；射偏振器的透射圖；圖3A到3D示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在圖2中的有源反射偏振器 中使用的磁顆粒的各種的芯殼(core-shell)結(jié)構(gòu)；圖4A到4D是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在圖2中的有源反射偏振器中使 用的磁顆粒的各種其它芯殼結(jié)構(gòu)；圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有在磁材料層內(nèi)分布的芯殼型的磁顆粒 的圖2中的有源反射偏振器的透射圖；圖6是圖5中的有源反射偏振器的橫截面圖；圖7示出了包括兩種不同類型芯殼的混合物的磁材料層的一個(gè)例子；圖8示出了包含單疇磁材料的磁材料層的另一例子；圖9示出了當(dāng)有源反射偏振器處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)排列在圖2的有源反射偏 振器內(nèi)的磁聚合物；圖IO是當(dāng)有源反射偏振器處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，圖2中的有源反射偏振器 的透射圖；圖IIA到IIF是示出了各種可能的線排列方式的沿圖IO中的線AA'的 有源反射偏振器的橫截面圖；圖12A到12D是示出了在磁材料層的上和下表面上的線之間的各種可 能接觸的沿圖10中的線BB，的有源反射偏振器的橫截面圖；圖13示出了當(dāng)有源反射偏振器處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，在圖2中的有源反射偏振器內(nèi)排列的分子；圖14是示出了圖10中的有源反射偏振器的一變型的透射圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)施例的有源反射偏振器的透射圖；圖16是示出了圖15中的有源反射偏振器的一變型的透射圖；圖17和18是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的通過有源反射偏振器的磁場(chǎng)的圖；圖19是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的垂直于有源反射偏振器的光的透 射率與平行于有源反射偏振器的光的透射率之比的對(duì)數(shù)值的圖；射率與垂直于有源反射偏振器的光的透射率之比的絕對(duì)值的圖； 圖21是示出了響應(yīng)于入射光的磁矩的角度波動(dòng)的圖；以及 圖22是使用根據(jù)本發(fā)明的有源反射偏振器的LCD設(shè)備的橫截面圖。
具體實(shí)施方式
下面將參照附圖更全面地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。為理解根據(jù)本發(fā)明的有源反射偏振器的操作，現(xiàn)在解釋線柵偏振器的原 理。圖1是線柵偏振器16的透射圖。入射在線柵偏振器16上的光被分離成 兩個(gè)偏振En和E"這里En是電場(chǎng)平行于金屬線16b的偏振光的電場(chǎng)，Ex是電 場(chǎng)垂直于金屬線16b的另一偏振光的電場(chǎng)，如圖1所示。為簡(jiǎn)單起見，對(duì)于 圖1所示的與線柵偏振器有關(guān)的圖示，我們用其偏振E,和E工來表示反射光 和透射光。當(dāng)光E,入射在線柵偏振器16上時(shí)，沿著線16b的長(zhǎng)度感應(yīng)電流，線16b 的長(zhǎng)度是沿著X軸的方向。因?yàn)樵磮?chǎng)本身隨時(shí)間改變，沿著線16b的長(zhǎng)度感 應(yīng)電流也隨時(shí)間改變。4艮據(jù)電^f茲輻射理論，時(shí)變的感應(yīng)電流產(chǎn)生電^f茲波，其 中產(chǎn)生的電磁波在所有方向上傳播。經(jīng)線柵偏振器16行進(jìn)的電磁波，即， 在-z方向行進(jìn)，在它傳播的時(shí)侯遭遇到衰減損失；如果金屬線16b的高度"h" 大于在感興趣的波長(zhǎng)處金屬線16b的趨膚深度，將沒有E,偏振光經(jīng)線柵偏 振器16透射。另一方面，在z方向上輻射的電磁波，即，在離開線柵偏振 器16的方向，未遭受任何衰減損失，因而可以認(rèn)為被完全反射。對(duì)于入射在兩個(gè)金屬線16b之間的空白空間(empty space)上的E,,可 以看出，當(dāng)在該偏振器-z方向上行進(jìn)時(shí)電磁波遭到衰減損失，該偏振器有 效地是二維平行板波導(dǎo)。假設(shè)線16b的高度"h"足夠大，通常，遠(yuǎn)大于它 的趨膚深度長(zhǎng)度，可證明電磁波滿足公式l中給出的關(guān)系式。E=-VV-(3A哉)二0因此，對(duì)于偏振光En,理想情形下的線柵偏振器16作為全反射器。對(duì)于入射在線柵偏振器16的金屬線16b上的另一偏振光Ex，其電場(chǎng)沿 著金屬線16b的寬度即y軸也感應(yīng)電流。因?yàn)榻饘倬€16b具有大約50nm的 狹小寬度，在金屬線16b的寬度方向上產(chǎn)生的感應(yīng)電流遠(yuǎn)小于沿金屬線16b 的長(zhǎng)度方向產(chǎn)生的感應(yīng)電流。通過金屬線16b透射的電磁波遭遇到衰減損失， 并且，假設(shè)金屬線的高度"h"大于在感興趣的波長(zhǎng)處金屬的趨膚深度長(zhǎng)度， 其不經(jīng)過線柵偏振器透射。另一方面，與關(guān)于偏振En的反射波相比，在金 屬線16b的表面處偏振Ex的反射波的幅度更小，其貢獻(xiàn)可忽略。相反的，對(duì)于入射在線柵偏振器16的兩個(gè)相鄰金屬線16b之家的空間 上的偏振光Ex,當(dāng)它經(jīng)空白空間傳播時(shí)不遭受任何衰減損失。因?yàn)楣釫i進(jìn) 入兩個(gè)相鄰金屬線16b之間的自由空間時(shí)不經(jīng)歷折射率上的任何變化，當(dāng)偏 振光Ex入射在線柵偏振器16上的兩個(gè)相鄰金屬線16b之間的空間上時(shí)，沒 有源自線柵偏振器16的反射發(fā)生。因此，對(duì)于偏振光E^理想情形下的線 柵偏振器16作為全透射器(perfect transmitter)。線柵偏振器，盡管理論上不錯(cuò)，但由于前面相關(guān)技術(shù)中所述的困難，難 于以顯示器裝置所需的大尺寸制造。本發(fā)明的基本思想來自入射的電磁能量 的波印廷(Poynting)矢量S總是成對(duì)的電場(chǎng)E和磁場(chǎng)H這一事實(shí)，如公式2 所示。S = E x H 十E丄xH丄 ，，,(2) 為簡(jiǎn)單起見，本發(fā)明全文中的反射的以及透射的電磁輻射由公式(2) 中的波印廷矢量S的電場(chǎng)(E ， Ei)或者磁場(chǎng)分量(H ， H丄)來表示。例 如，在圖1中，反射的電磁輻射由E,表示并且透射的電磁輻射由E工表示。 在隨意方向的磁矩的特殊情形的圖2中，反射的電磁輻射由(H , Hx)表 示；并且，在圖10, 14， 15以及16中，反射波由H,表示并且透射的電i茲 輻射由Hi來表示。在傳統(tǒng)的線柵偏振器中，波印廷矢量S的電場(chǎng)部分決定哪個(gè)偏振反射以及哪個(gè)偏振透射。與線柵偏振器相反，在本發(fā)明中，波印廷矢量S的磁場(chǎng)部 分決定通過有源反射偏振器哪個(gè)偏振光反射以及哪個(gè)透射。參照?qǐng)D2，有源反射偏振器20包括設(shè)置在透明基板21上的磁材料層22。磁 材料層22可由無(wú)聚集的磁顆粒嵌入到絕緣介質(zhì)中形成，絕緣介質(zhì)可為如"膠 (jell)"狀的牙膏形式，其可在透明基板21上涂敷或旋涂?；蛘?，磁材料層 22可由下列形式形成將芯殼(core-shell)類型的磁顆粒浸入到溶液中，然后 在透明基板21上旋涂或深度涂覆(deep coating),并且最后固化所得產(chǎn)物?；?者，磁材料層22可通過在透明基板21上直接附著磁聚合物膜而形成。圖3A到3D以及4A到4D示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在圖2的有源 反射偏振器20中使用的磁顆粒26的各種芯殼結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D3A到3D以及 4A到4D，每個(gè)磁顆粒26包括由磁材料形成的芯26a以及圍繞芯26a的絕 緣殼26b或26b，。每個(gè)^f茲顆粒26可具有圓形、橢圓形、方形、或者隨意形 狀。表示磁矩顆粒26的芯殼型結(jié)構(gòu)的磁芯26a可為鐵磁或超順磁金屬或合 金，包括選自由鈷、鐵以及鎳組成的群中的任意金屬，這里用于磁芯的合金 的例子有鈷鉑(CoxPty)和鐵鉑(FevPtz)，其中x,y，z，v表示成分比率；磁芯 26a也可選自順磁金屬或合金，包括選自由鈥、鋁、鋇、鉑、鈉、鍶、鎂、 鏑、錳以及釓組成的群中的任意金屬；磁芯26a可為抗磁性金屬或合金，包 括選自由銀、銅構(gòu)成的群中的任意一種；磁芯26a可選自反鐵磁性金屬諸如 鉻，在超過奈耳(Neel)溫度時(shí)變成順磁性；并且磁芯26a也可選自諸如 MnZn(Fe204)2、 MnFe204、 Fe304、 Fe203以及Sr8CaRe2Cu4024的亞鐵磁物質(zhì)， 其具有小的或可忽略的電導(dǎo)率但是相對(duì)大的磁化率(magnetic susceptibility )。芯殼型磁顆粒26中的殼26b或26b，防止兩個(gè)芯26a聚集或相互直接接 觸。由諸如Si02、 Zr02等絕緣材料形成的殼26b可如圖3A到3D所示圍繞 芯26a。殼26b并不局限于Si02或Zr02而可以是任何光學(xué)透明電介質(zhì)材料。 供選地，由聚合物型絕緣表面活化劑(surfactant)形成的殼26b，可如圖4A到 4D所示地圍繞芯26a。在這種情形下，要求絕緣的表面活化劑為光學(xué)透明的。芯殼型磁顆粒26的的芯26a可具有在1納米到數(shù)十納米(nm)的范圍 內(nèi)的直徑。例如，芯26a的直徑可在大約1 -200nm的范圍(但不只局限于 這個(gè)尺寸的范圍)，盡管依賴于芯26a的材料而有些差異。需要選擇芯26a 的尺寸以使在芯26a內(nèi)存在有效單磁疇。殼26b或26b，可足夠厚以防止兩個(gè)相鄰的芯26a相互傳導(dǎo)。需要提醒的是，磁材料層22內(nèi)磁矩的芯殼結(jié)構(gòu)中的殼26b或26b，存在 僅為了保持兩個(gè)磁芯26a不相互聚集。如果磁芯26a能夠在磁材料層22內(nèi) 不聚集地分布，殼26b或26b，是不必要的。前面提到的通過無(wú)聚集地在絕緣 介質(zhì)內(nèi)嵌入磁芯形成的磁材料層22就是一個(gè)例子，絕緣介質(zhì)可為如"膠" 狀的牙膏的形式，其可在透明基板21上涂敷或旋涂。在這種情形中，膠狀 介質(zhì)充當(dāng)磁芯的絕緣殼，于是不需要芯殼或任何類芯殼結(jié)構(gòu)。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2的具有分布在^t材料層22內(nèi)的芯殼 型磁顆粒26的圖2的有源反射偏振器20的透射圖。圖6為圖5的有源反射 偏振器20的橫截面圖。盡管如圖5和圖6所示磁顆粒26在整個(gè)磁材料層22 示出為稀疏分布，有意這么做是為了清楚地圖示，并且在實(shí)際的裝置中，磁 顆粒26在整個(gè)磁材料層22稠密分布。參照?qǐng)D6，區(qū)域22a可由諸如Si02、 Zr02等透明電介質(zhì)材料、或透明聚合物、或透明表面活化劑、或任何一種可 以與用于芯殼型磁顆粒26的殼26b和26b，的材料相同或不同的透明絕緣材 料構(gòu)成。供選地，磁材料層22可通過混合不同類型的芯殼結(jié)構(gòu)形成，如圖7中 所示。例如，在圖7中，芯'a' 26a可由,茲材料形成并且芯'b， 27a可由 透明電介質(zhì)材料形成。芯'a' 26a的例子為鈷鉑(CoxPty)或鐵鉑(FevPtz)， 這里的x,y,z,v表示成分比率；并且芯'b， 27a的例子為鋯氧化物(Zr02) 或硅酸鹽(Si02)。分別附著在芯'a， 26a和'b， 27a的表面的表面活化 劑26b，以及27b，可是相同或不同類型。當(dāng)該兩種不同的芯殼結(jié)構(gòu)混合到溶液 中后，表面活化劑26b，和27b，可通過退火工藝消除。退火工藝之后，介電芯 'b， 27a如圖7所圖示地防止磁芯'a， 26a相互聚集。在退火工藝期間表 面活化劑26b，以及27b，得到消除的情形中，不需限制表面活化劑26b，以及 27b'為透明的。磁芯26a的內(nèi)部可完全由磁材料填充，但是可包含空隙或電介質(zhì)材料。 磁芯26a可采用任意形狀，只要其體積，即包含磁材料的體積，是單疇尺寸的體積。圖8示出了磁材料層22，的另一例子，其中包含沒有絕緣殼的單疇磁顆 粒26，。 磁材料層22，通過賊射方法或可應(yīng)用模板(template)或預(yù)圖案化的任 意方法形成。在適宜的陽(yáng)極氧化條件下，能夠得到在每個(gè)六邊形的中心具有圓孔的非常規(guī)則的自有序的蜂巢狀的六邊形陣列；并且能夠用作模板的這種 結(jié)構(gòu)稱為陽(yáng)極氧化鋁膜(AAM)或陽(yáng)極氧化鋁氧化物(AAO)或者簡(jiǎn)化為 陽(yáng)極氧化物(AO)。圖8所示的是使用這些方法形成的磁材料層22，。圖8中的磁顆粒26， 可呈現(xiàn)任意形狀(例如，正方形、矩形、圓柱形、球形、橢圓形)，只要其 包含的體積滿足磁單疇條件。兩個(gè)相鄰的》茲顆粒26，被相互很好地分離以避 免導(dǎo)電。磁顆粒26，之間的空間可由絕緣材料22a，填充。另外，磁材料層22' 的上和下表面分別由絕緣層22，i覆蓋。在圖8中，絕緣層22，i需要為光學(xué) 透明的。圖8中所示的絕緣層22，i能夠以多個(gè)層的形式層疊從而形成更厚的 磁材料層。在這種情形中，絕緣材料22，a需要為光學(xué)透明的，除非每個(gè)層能 夠完美定向。另外，代替使用單疇尺寸的^f茲材料26a和26， ， ^磁材料層22和22，也可 形成為薄膜層。與需要若干特斯拉(Tesla)的磁場(chǎng)使材料飽和為單疇的情況中 的大塊磁材料相比，磁材料的薄膜層利用將其塊材對(duì)應(yīng)物飽和為單疇所需磁 場(chǎng)的僅十分之一就可以飽和為單疇。薄膜》茲層的厚度例如可小于 一微米 ()am )。圖2示出的是沒有外部磁場(chǎng)施加到磁材料層22的情形。在該情形中， 磁材料層22中的磁矩如圖2中箭頭所示在整個(gè)磁材料層22中隨機(jī)定向。在 圖2中，符號(hào)' '表示磁矩指向+x方向，符號(hào)'x，表示磁矩指向-x方 向。磁材料層22內(nèi)的磁矩在兩垂直即-z方向以及圖2放大部分所示的x-y 平面內(nèi)隨機(jī)定向。對(duì)于磁材料層22由磁聚合物構(gòu)成的情形中，外部磁場(chǎng)的 缺失，Bapp = 0,導(dǎo)致磁聚合物在任意方向上排列，其使得如圖9所示凈磁化 M=0。對(duì)于光入射在如圖4所示的包含任意方向上的磁矩的磁介質(zhì)層22上的 情形中，所有偏振由于下列原因被反射當(dāng)H,和Hj至過磁介質(zhì)層22傳播時(shí)， Jh和Hx至少一次遇到不完全垂直于H,或FL的磁矩，并且因此導(dǎo)致反射。當(dāng) 1h和Hi通過磁介質(zhì)層22傳播時(shí)，并且在Hn和Hx到達(dá)另一表面端之前，這個(gè) 過程繼續(xù)發(fā)生，剩下的Hn和Hx非常小，以致于可忽略。圖10是當(dāng)圍繞i茲材料層22施加磁場(chǎng)時(shí)圖2的有源反射偏振器的透射圖。 對(duì)于用以在磁材料層22內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁場(chǎng)產(chǎn)生元件，多個(gè)導(dǎo)線24被圍繞磁 材料層22排列。形成圍繞磁材料磁22的環(huán)的每個(gè)導(dǎo)線24可以規(guī)則或不規(guī)則間距布置。線24可由諸如銦錫氧化物(ITO)的透明導(dǎo)電材料形成。然而，當(dāng)線24之間的距離d2大于或等于線24的寬度dl時(shí)，線24可選自諸如鋁、 銅、金、柏、或銀等具有低電阻的金屬或諸如碘摻雜聚乙炔(iodine-doped polyacetylene)的導(dǎo)電聚合物。在該情形中，光不經(jīng)過由線24覆蓋的部分透 射但是經(jīng)過線24之間的部分透射。如果線24之間的距離d2遠(yuǎn)大于線24的 寬度dl，與通過線24之間的部分透射的光相比線24阻擋的光可忽略。另一 方面，如果dl和d2都達(dá)到lim 50nm的量級(jí)時(shí)，線24充當(dāng)線柵偏振器。圖IIA到11F示出了線24的各種可能的布局。圖IIA到IIF給出了沿 線AA，切開的可能的橫截面圖的示意。如圖IIA到11D以及11F所示，設(shè) 置在基板21以及層21p之間的相鄰線24之間的空間可由光學(xué)透明電介質(zhì)材 料21w填充。光學(xué)透明材料21w的作用是防止將^ 茲材料層22內(nèi)的^t矩涂到 線24之間的空間中，這里的磁場(chǎng)或者為零或者非常小。如果兩條線24之間 的距離d2太大時(shí)，磁材料層22的部分，當(dāng)正好放置到線24以及光學(xué)透明 填充物21w之上時(shí)，不會(huì)經(jīng)歷平行于基板21的均勻磁場(chǎng)。為確使磁材料層 22只暴露于均勾磁場(chǎng)(即，平行于基板21的磁場(chǎng))，光學(xué)透明層21p可添加 到線24和磁材料層22之間的空間。通過使層21p足夠厚從而滿足hp〉〉d2， 磁材料層22可確保位于磁場(chǎng)是均勻的并且其磁向量平行于基板21的區(qū)域 中。層21p的厚度hp依賴于兩條相鄰線24之間的相鄰距離d2。若線24以 非常近的間隔設(shè)置，例如d2非常小，hp可小于d2 (或者甚至是不必要的) 并且仍然保持用于磁材料層22的合理均勻磁場(chǎng)。在沒有21p的情況下，需 要光學(xué)透明填充物21 w以防止磁矩填充相鄰線24之間的間隙。存在21p的 情況下，填充物21w省略。用于光學(xué)透明基板21的相同材料可用于層21w和21p。如果磁材料層 22足夠剛性，從而沒有磁矩能夠進(jìn)入導(dǎo)線24之間的空間，并且線放置得足 夠近從而使磁材料層22暴露于均勻磁場(chǎng)，那么層21p和21w可省略。圖12A到12D示出了沿邊線BB，切開的橫截面圖的各種可能布局。邊 線BB，表示有源反射偏振器20的邊緣，磁材料層22的上表面以及下表面上 的線24在該處連接。如圖12A和12B所示，通過將;茲材料層22的上表面 上的線延伸到磁材料層22的下表面上的另一條線可建立接觸。類似地，如 圖12C和12D所示，整個(gè)邊緣可被導(dǎo)電板30封閉以連接磁材料層22的兩 表面上的線24。通過使用圖12B所示的方案連接磁材料層22的上和下表面上的線24, 可得到用于層22的線24的螺線管狀的線圈。為產(chǎn)生螺線管型線圈，可以將 圖12B所示的接觸設(shè)計(jì)應(yīng)用到磁材料層22的兩邊緣。這里，'兩邊緣'指線 BB，代表一端以及邊緣BB，的另一相對(duì)端。螺線管線圈的始點(diǎn)可連接到例如 電源的正極，并且螺線管線圈的終點(diǎn)可連接到電源的負(fù)極。參照?qǐng)D10，每條線24內(nèi)的電流在磁材料層22內(nèi)感應(yīng)磁場(chǎng)。這個(gè)感應(yīng)的 磁場(chǎng)排列磁材料層22內(nèi)的磁矩，從而如圖IO所示感應(yīng)凈磁化M。對(duì)于磁材料層22內(nèi)的磁矩，可使用磁聚合物。圖13所示的是在通過施 加電流到線24產(chǎn)生的外部磁場(chǎng)(Bapp-0)的影響下磁聚合物的排列。通過 使用外部施加磁場(chǎng)來定向磁聚合物，根據(jù)下述磁場(chǎng)方向的狀態(tài)，入射光能夠 被反射或透射。電磁波的磁場(chǎng)可分解為平行H 和垂直分量H± ，這里H 和Hx分別為如圖 10所示分別平行和垂直于磁化M的/f茲場(chǎng)。當(dāng)垂直分量Hx入射在其中磁矩在 M的方向上定向的磁介質(zhì)層22上時(shí)，通過有源反射偏振器20透射，因?yàn)樗?不與磁矩相互作用。相反地，平行分量H,入射在其中,茲矩在M的方向上定 向的石茲介質(zhì)層22上時(shí)，與》茲矩相互作用并且導(dǎo)致感應(yīng)輻射。然而，當(dāng)它通 過磁材料層22傳播時(shí)遭受衰減損失，并且只要磁材料層22的厚度t遠(yuǎn)大于 磁衰減長(zhǎng)度(與電場(chǎng)的趨膚深度長(zhǎng)度相似)，與透射的Hx相比，透射的H,可 忽略?？傊?，平行于磁化的磁場(chǎng)從有源反射偏振器20反射，并且垂直于磁 化的磁場(chǎng)通過有源反射偏振器20透射。參照公式2，于平行于磁化M的磁 場(chǎng)相關(guān)的大部分光能(S ^E,和xH )從有源反射偏振器20反射，并且與 垂直于磁場(chǎng)M的光能(Sx:ExxHx)通過有源反射偏振器20透射。在磁材料層22內(nèi)使用上述討論的芯殼的情形中，為確使任何非所需的 光的偏振在磁材料層22內(nèi)得到完全的衰減，需要使光在行進(jìn)道路中碰到數(shù) 量足夠多的芯殼。假設(shè)芯殼是均勻的且緊密分布在磁材料層22的x-y平面 上的單層上，并且多個(gè)相同單層沿磁材料層22的z方向堆疊。那么，光沿 其行進(jìn)路徑遇到的芯殼的數(shù)目n (或單層的數(shù)目n)給出如下n>s/d,這里s為磁材料層22的在感興趣的波長(zhǎng)處的磁衰減長(zhǎng)度且d為芯殼的 磁芯的直徑。例如，如果用于芯殼的芯的材料在感興趣的波長(zhǎng)處具有35nm 的磁衰減長(zhǎng)度并且芯直徑為7nm,光沿其行進(jìn)路徑必須至少遇到5個(gè)芯殼或可需要5個(gè)單層。同日于，磁材料層22的上以及下表面上的多條線24類似如圖1所示的線 柵偏振器。有效地，可以認(rèn)為，圖10所示的有源反射偏振器20被認(rèn)為是夾 在兩個(gè)線柵偏振器之間的磁材料層22, —個(gè)在磁材料層22的上表面上并且 另 一個(gè)在磁材料層22的下表面上。在圖1所示的傳統(tǒng)的線柵偏振器16中，哪個(gè)偏振光被反射以及哪個(gè)偏 振光透射單獨(dú)由電場(chǎng)E決定。如指定E,作為平行于導(dǎo)線柵的電場(chǎng)分量，并 且指定Ex作為垂直于導(dǎo)線柵的電場(chǎng)分量，反射光就由波印廷矢量關(guān)系S =E xlln來表示并且透射光由S,:Ex xHx來表示，這里S = S +Sx。因?yàn)椤菲潏?chǎng)部 件不參與決定在線柵偏振器中哪個(gè)反射或透射，為了使線柵偏振器16在可見波長(zhǎng)范圍內(nèi)有效地充當(dāng)偏振器，通過導(dǎo)線16b的周期排列形成的光柵 (grating)具有小于大約lOOnm的周期；并且圖1中線的高度'h，必須大于感 興趣的波長(zhǎng)處的趨膚深度長(zhǎng)度。這里，當(dāng)然，趨膚深度長(zhǎng)度不要與磁衰減長(zhǎng) 度弄混。光柵周期的嚴(yán)格要求使線柵偏振器是在工業(yè)中非常難于采用的技術(shù)。磁材料層22，當(dāng)界定于其中的磁矩在指定方向上排列時(shí)，根據(jù)在相互作 用過程中光擁有的磁場(chǎng)的方向狀態(tài)反射或透射光。如果我們用Hn表示平行 于磁化M的光的磁場(chǎng)分量，并且指定Hi代表垂直于磁化M的光的磁場(chǎng)分量，反射光就具有由S =E xHn給出的波印廷矢量并且透射光具有波印廷矢量S」=EixH±。與磁材料層22內(nèi)磁矩相關(guān)的，是磁場(chǎng)(H ， H丄)而非電場(chǎng)分 量(E , 決定哪個(gè)光反射以及哪個(gè)光透射。對(duì)于用作偏振器的磁材料層22,它需要一個(gè)方案去感應(yīng)外部電場(chǎng)以在其 內(nèi)定向磁矩。許多可能方案之一為如圖IO所示地進(jìn)行，這里導(dǎo)線24的光柵 放置在磁材料層22的表面上并且電流允許流經(jīng)線24。當(dāng)然，這就是在整個(gè) 工作中我們稱為"有源反射偏振器"的本發(fā)明。當(dāng)光入射在有源反射偏振器 20上時(shí)，反射光Sn =E xHu以及透射光Si-ExX已可使其電場(chǎng)以及磁場(chǎng)分 量都參與該過程。例如，在反射光S =E xH,的情形中，En的分布可來自 導(dǎo)線24的光柵并且H 的分布可來自磁材料層22內(nèi)定向的磁矩。類似地，在 透射光Sx-ExxHx的情形中，Ex使光通過導(dǎo)線24的光柵，因?yàn)樗怪庇趯?dǎo) 線24，并且PL使光經(jīng)過磁材料層22,因?yàn)槠浯怪庇诖啪?。因此，更?yōu)選但非必要地，圖10中線24的高度'd3，大于在感興趣的波長(zhǎng)處線24所用材料的趨膚深度長(zhǎng)度。在該情形中，因?yàn)镋n和H,都參與有源反射偏振器20， E (或H )中產(chǎn)生的任何缺陷能夠通過H (或E )來 彌補(bǔ)。例如，因?yàn)榫哂?00nm或更小的光柵周期(grating period)的線柵偏振 器難于制造，我們可滿足于線24的光柵周期范圍為大約500nm到10nm。 然而，該光柵中增大的周期導(dǎo)致E,的缺陷，其影響了線柵偏振器作為適宜的 光場(chǎng)偏振器的整體性能。在有源反射偏振器20中，E,的缺陷通過使磁材料 層22具有更稠密的磁矩而可在H,中彌補(bǔ)。類似的，我們也可以反過來進(jìn)行 所討論的過程，這里磁材料層22的質(zhì)量的降低因此產(chǎn)生了 Hn內(nèi)的缺陷。H, 內(nèi)的缺陷可通過使導(dǎo)線24的光柵周期盡可能小來增加E 的性能而在E 內(nèi)彌 補(bǔ)。圖14是使用線配置生成磁場(chǎng)以定向磁矩的的另一透射圖。與圖IO所示 不同，電流允許經(jīng)過僅設(shè)置在磁材料層22的一側(cè)的線24。因?yàn)榇挪牧蠈?2 的厚度最大為幾微米或更小的量級(jí)，并且已知事實(shí)從每條線24產(chǎn)生的磁 場(chǎng)具有距離平方的反比關(guān)系，圖14所示的配置能夠容易產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的磁 場(chǎng)以定向磁材料層22中的磁矩。作為產(chǎn)生外部磁場(chǎng)以定向磁介質(zhì)層22內(nèi)的磁矩的另一實(shí)施例，設(shè)置在 磁材料層22周圍的透明板電極25可用作磁場(chǎng)生成單元，如圖15所示。圖 15是根據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)施例的有源反射偏振器的透射圖。透明電極25可 由諸如ITO的透明導(dǎo)電材料形成。然而，由諸如鋁、銅、銀、金、鉑等高導(dǎo) 電性金屬形成的非常薄的金屬膜可用作透明電極25。當(dāng)諸如鋁、銅、銀、金、 鉑等的光學(xué)非透明金屬涂覆為小于其電趨膚深度長(zhǎng)度的厚度時(shí)，它們就變?yōu)?光學(xué)透明。使用透明板電極25的有源反射偏振器比圖10和14的線方案在 排列磁矩方面可得到更大均勻性。雖然在圖15中透明板電極25完全圍繞磁材料層22，透明板電極25可 如圖16所示部分圍繞磁材料層22。在圖16中，透明板電極25可設(shè)置在磁 材料層22的上表面上或者下表面上，并且依舊產(chǎn)生足夠的外部磁場(chǎng)以定向 磁材料層22內(nèi)的磁矩。供選地，有產(chǎn)生i茲場(chǎng)的其它本領(lǐng)域已知方式。在本發(fā)明的另一方面，提供了根據(jù)上述操作偏振電磁能的方法。在一個(gè) 實(shí)施例中，該方法包括在磁層處接收電磁能；在第一方向上產(chǎn)生磁場(chǎng)以定向 磁層內(nèi)的多個(gè)磁顆粒的磁矩；反射基本平行于第一方向的電磁能分量；以及通過磁層透射基本垂直于第一方向的電磁能分量。圖17是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的通過有源反射偏振器20的隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)的圖。圖18是圖17的圖的一部分的放大圖。在產(chǎn)生圖17和18 的圖的計(jì)算中，為方便，磁材料層22內(nèi)的磁芯的電導(dǎo)率以及磁化率為鈦的 電導(dǎo)率和磁化率。電導(dǎo)率和磁化率的值有意從鈦獲得，是因?yàn)楸M管鈦具有相 對(duì)高的電導(dǎo)率，但鈦的磁化率小，因?yàn)樗琼槾挪牧?。換句話說，如其對(duì)基 于鈦的磁矩有效，其無(wú)疑將對(duì)基于更好的磁芯的磁矩有效。另外，假設(shè)入射 光具有大約550nm的波長(zhǎng)以及大約100V/m的強(qiáng)度。已知在室溫20。C時(shí)鈦 具有大約2.38 x 106S的電導(dǎo)率，這里S=西門子(Siemens),以及^f茲化率為 大約18xio —5S。在產(chǎn)生圖17和18的圖的理論計(jì)算中，為方便，鈦芯允許 具有l(wèi)nm的直徑并且每個(gè)鈦芯假設(shè)相互完全絕緣。參照?qǐng)D17和18，磁場(chǎng)垂 直于磁材料層22的磁化M的光經(jīng)過有源反射偏振器20透射，沒有任何衰 減損失，而與磁材料層22增加的厚度無(wú)關(guān)。反過來，磁場(chǎng)平行于磁材料層 22的磁化M的光急劇衰減，在大約60nm振幅近乎0。因?yàn)殁佇炯僭O(shè)具有 lnm的直徑，60nm可解釋為光已經(jīng)經(jīng)過了 60個(gè)鈦芯。因此，當(dāng)磁材料層 22由鈦形成并且磁材料層22的厚度大于60nm時(shí)，對(duì)于具有550nm波長(zhǎng)的 光能夠?qū)崿F(xiàn)幾乎完全偏振分離。圖19是示出了對(duì)比率CR的log,oCR的圖以及圖20為示出了對(duì)比率CR 的i(〕RI的圖。對(duì)比率CR是磁場(chǎng)垂直于有源反射偏振器20的磁化M的光的 透射率與磁場(chǎng)平行于有源反射偏振器20的磁化M的光的透射率的比率。例 如，如果"W1"是需要被透射的光以及"W2"是出于某種原因被透射但非 想要的光，對(duì)比率CR就定義為Wl/W2。在根據(jù)本實(shí)施例的有源反射偏振器 20中，"Wr為S丄-E丄xH丄以及"W2"為S =E x H"參照?qǐng)D17和18, 隨著磁材料層22的厚度增加，磁場(chǎng)平行于磁化M的光的透射下降并且磁場(chǎng) 垂直于磁化M的光的透射保持不變。因此在圖19和20中，示出了隨著磁 材料層22的厚度增加而增加的對(duì)比率。對(duì)圖3A到3D所示的磁矩的芯殼26, 其中的金屬芯26a是具有大約lnm的直徑的鈦的金屬芯時(shí)，為了得到大于 1000的對(duì)比率CR，磁材料層22的厚度不需超過45nm。在鐵磁、順磁以及超順磁源的情形中，磁矩通過使其自身平行于施加的 磁場(chǎng)而響應(yīng)磁場(chǎng)。在抗石茲性源的情形中，磁矩通過在場(chǎng)的相反方向上定向響 應(yīng)施加的磁場(chǎng)。從磁矩的角度看，光的磁場(chǎng)分量，與來自導(dǎo)線24或者封閉磁材料層22的透明板電極25的外部施加磁場(chǎng)沒有區(qū)別。如果磁材料層22 的磁矩的方向能夠容易地被入射光影響，有源反射偏振器20的性能可降低。 然而，簡(jiǎn)單的計(jì)算表明，即使磁矩的慣性矩為1 x 10 —"kg.m2這么小， 一旦 通過外部施加磁場(chǎng)定向，該定向很難由進(jìn)入光的磁場(chǎng)分量影響，這由圖21示出。圖21是示出了當(dāng)磁矩響應(yīng)入射光的磁場(chǎng)時(shí)磁矩的角度波動(dòng)的圖。對(duì)于 圖21示出的計(jì)算，磁材料層22的每個(gè)磁矩被分配磁矩值1 x 10—"kg.r^并 且磁矩使用強(qiáng)度為Happ~ 265A/m的外部施加磁場(chǎng)被初始地定向。進(jìn)入光選 擇為具有550nm的波長(zhǎng)并且給定足夠大功率1327W。圖21中的縱軸的單位 為度，并且圖21中的水平軸的單位為毫微微秒(fs)時(shí)間，其必須再乘因子 0.0036692。參照?qǐng)D21,因?yàn)槿肷涔馐穷A(yù)定周期的正弦波，磁矩取向上的角 度波動(dòng)按照入射光的振幅以正弦波的形式變化。響應(yīng)入射光的磁矩的角度波 動(dòng)具有周期1.8346fs。從圖21可以看出，由于入射光的影響導(dǎo)致的磁矩的角 度波動(dòng)的峰值振幅非常小，其影響可從進(jìn)一步的考慮中忽略。即，由于入射 光導(dǎo)致的磁矩的角度波動(dòng)可忽略。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明如上所述構(gòu)造的有源反射偏振器20的情形中， 通過將芯殼型磁顆粒26與糊狀絕緣材料混以及在透明基板21上涂覆和固化 所得產(chǎn)物，或通過在溶液中浸芯殼型磁顆粒26以及在透明基板21上涂覆和 固化所得產(chǎn)物，或者將當(dāng)前可得的磁聚合物薄膜直接附著到透明基板21上， 可形成磁材料層22。因此，根據(jù)本發(fā)明的有源反射偏振器20能夠比線柵偏 振器更容易制造，在線柵偏振器中非常細(xì)的金屬線在透明基板上以非常小的 間隔排列。另外，根據(jù)本發(fā)明的有源反射偏振器20從制造工藝角度而言并 不在尺寸上局限。它能夠以任意尺寸容易地制造。因此，根據(jù)本發(fā)明的有源反射偏振器20能夠以各種方式用于諸如液晶 顯示器(LCDs)的顯示設(shè)備。例如，圖22示出了使用根據(jù)本發(fā)明的有源反 射偏振器20的LCD設(shè)備的橫截面圖。參照?qǐng)D22, LCD設(shè)備包括液晶面板 15以及面對(duì)液晶面板15的后表面并且發(fā)射光到液晶面板15的背光單元11。 液晶面板15包括液晶層13、前部偏振器14以及作為后部偏振器的有源反射 偏振器20。在這樣的配置中，導(dǎo)通狀態(tài)的有源反射偏振器20只透射從背光 單元11發(fā)射的光的一半到液晶層13并且反射剩下的一半。反射光再次在設(shè) 置在背光單元11下面的反射板18上反射到有源反射偏振器20。背光單元11通常包括漫射板(未示出)，通過它反射光均勻地偏振。因此，背光單元 11發(fā)射的大部分光能夠被使用。盡管圖22示出了有源反射偏振器20用作液晶面板15的后部偏振器， 液晶面板15可具有作為后部偏振器的傳統(tǒng)吸收偏振器，并且有源反射偏振 器20可設(shè)置在液晶面板15和背光單元11之間。而且，根據(jù)本發(fā)明的有源 反射偏振器20可作為背光單元11的一部分附著到背光單元11的發(fā)光表面。在有源反射偏振器20用到顯示裝置或背光單元中的情形中，磁材料層 22內(nèi)的磁矩可具有鐵磁源(origin)。具有鐵磁源的磁矩幾乎不能返回到任意 定向狀態(tài)，而是即使當(dāng)外部磁場(chǎng)關(guān)閉時(shí)也保持在所定向的方向。因此，當(dāng)顯 示設(shè)備開啟時(shí)， 一旦在磁材料層22內(nèi)具有鐵磁源的磁矩通過施加電流到有 源反射偏振器20在預(yù)定方向上定向，則不必再繼續(xù)施加電流到有源反射偏 振器20。另外，根據(jù)本發(fā)明的有源反射偏振器20也能夠用作諸如光閘的其它光 學(xué)器件。在磁材料層22內(nèi)的磁矩是順磁、超順磁或抗磁性源的情形中，，通 過經(jīng)由外部施加磁場(chǎng)定向這些磁矩，光閘允許透射一種偏振并且反射另一 種。通過去除外部施加磁場(chǎng)，光閘允許反射光的兩種偏振。因此，根據(jù)本發(fā) 明的光閘能夠被控制以透射或者阻擋光。在磁材料層22內(nèi)的磁矩是鐵磁源的情形中，，通過經(jīng)由外部施加磁場(chǎng)定 向這些磁矩，光閘允許透射一種偏振并且反射另一種。然而，這時(shí)，外部施 加磁場(chǎng)的去除不會(huì)導(dǎo)致磁矩隨意定向狀態(tài)并且磁矩仍保持定向。貫穿本發(fā)明，術(shù)語(yǔ)"單疇"磁顆?；虿牧?，在解釋本發(fā)明的工作原理時(shí) 廣泛使用。由定義，磁疇就是所有磁矩相互平行的區(qū)域。 一個(gè)顆粒或材料， 如果它的體積(尺寸)僅足夠容納一個(gè)磁疇，就被稱為是單疇的。相反，如 果一個(gè)顆粒或材料足夠大以容納多于一個(gè)磁疇，就稱其為多疇磁顆?；虿?料。盡管屬于相同疇的磁矩彼此平行，不同磁疇的磁矩不必彼此平行。實(shí)際 上，不同磁疇的磁矩相對(duì)于彼此隨機(jī)取向。多疇磁顆?；虿牧贤ㄟ^施加外部磁場(chǎng)能夠成為單疇。當(dāng)原先是磁多疇的 顆粒(或材料)通過施加外部磁場(chǎng)變?yōu)閱萎爩?duì)應(yīng)物時(shí)，就稱材料被飽和 (saturated)。大塊磁材料包含龐大數(shù)目的磁疇并且需要強(qiáng)度在大約幾特斯拉范圍內(nèi)的外部磁場(chǎng)以到達(dá)到飽和點(diǎn)，即單疇狀態(tài)。另一方面，盡管它依賴于材料的 類型，足夠大以包含若千磁疇的磁材料的薄層(薄磁膜)或磁顆粒能夠以相 對(duì)弱例如千分之一特斯拉的外部磁場(chǎng)達(dá)到飽和點(diǎn)。盡管貫穿本發(fā)明使用了術(shù)語(yǔ)"單疇顆粒"，重要的是單疇條件而非顆粒的實(shí)際尺寸。如果提供充分強(qiáng)的外部磁場(chǎng)，包含多數(shù)目的磁疇的任意尺寸的 磁材料，能夠被充分飽和到可近似認(rèn)為是磁單疇的點(diǎn)?？傊?，我們強(qiáng)調(diào)，磁 顆粒的物理尺寸不局限于單疇尺寸，而是可大到足以包含多個(gè)磁疇。盡管本發(fā)明已參照其示例性實(shí)施例進(jìn)行了特定示出和描述，本領(lǐng)域一般 技術(shù)人員能夠理解，在不脫離本發(fā)明所附權(quán)利要求定義的精神和范圍下可進(jìn) 行形式和細(xì)節(jié)上的各種變化。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)裝置，包括在第一方向上磁化的磁材料層，所述磁材料層反射具有平行于所述第一方向的磁場(chǎng)分量的電磁輻射并透射具有垂直于所述第一方向的磁場(chǎng)分量的電磁輻射。
2. 如權(quán)利要求1的所述光學(xué)裝置，其中所述磁材料層由多個(gè)磁顆粒以 及透明絕緣介質(zhì)形成，在透明絕緣介質(zhì)中嵌入所述多個(gè)磁顆粒而沒有所述多 個(gè)磁顆粒之間的聚集。
3. 如權(quán)利要求1的所述光學(xué)裝置，其中所述磁材料層當(dāng)磁場(chǎng)施加到其 上時(shí)在所述第一方向上磁化并且當(dāng)所述磁場(chǎng)從其去除以后繼續(xù)在所述第一 方向上;茲化。
4. 如權(quán)利要求1的所述光學(xué)裝置，其中所述磁材料層只在磁場(chǎng)施加到 其上時(shí)在所述方向上磁化。
5. 如權(quán)利要求1的所述光學(xué)裝置，其中所述磁材料層具有大于所述磁 材料層的磁衰減長(zhǎng)度的厚度。
6. 如權(quán)利要求2的所述光學(xué)裝置，其中所述多個(gè)磁顆粒的每一個(gè)由透 明絕緣殼或透明聚合物型絕緣表面活性劑包圍。
7. 如權(quán)利要求2的所述光學(xué)裝置，其中所述多個(gè)磁顆粒具有球形、橢 圓形、正方形、矩形、圓柱形、橢圓形或任意形狀。
8. 如權(quán)利要求1的所述光學(xué)裝置，進(jìn)一步包括在所述磁材料層的兩相 對(duì)表面上的絕緣層。
9. 如權(quán)利要求1的所迷光學(xué)裝置，進(jìn)一步包括透明基板，所述磁材料 層設(shè)置在所述透明基板上。
10. 如權(quán)利要求2的所述光學(xué)裝置，其中所述多個(gè)磁顆粒包括鐵磁材料、 超順磁材料、順磁材料、抗磁材料以及亞鐵磁材料中的 一種或多種。
11. 如權(quán)利要求2的所述光學(xué)裝置，其中所述多個(gè)磁顆粒選自由鈦、鈷、 鐵、鎳、鋁、鋇、柏、鈉、鍶、鎂、鏑、錳、禮、銀、銅、鉻、鈷鉑Co,Pty、 鐵鉬Fe、,Ptz、 MnZn(Fe204)2、 MnFe204、 Fe304、 Fe203、以及Sr8CaRe3Cu4024、 CoxZryNbz、 NixFeyNbz、 CoxZryNbzFev組成的群組，這里x， y， z以及v代表 成分比率。
12. 如權(quán)利要求2的所述光學(xué)裝置，其中所述多個(gè)磁顆粒具有在1到lOOOnm的范圍內(nèi)的直徑。
13. 如權(quán)利要求1的所述光學(xué)裝置，其中所述磁材料層由厚度小于1微 米的磁薄膜形成。
14. 如權(quán)利要求1的所述光學(xué)裝置，其中所述磁材料層包含磁聚合物。
15. 如權(quán)利要求1的所述光學(xué)裝置，其中所述磁材料層由磁和透明絕緣 材料的不同顆粒的混和物形成。
16. 如權(quán)利要求1的所述光學(xué)裝置，進(jìn)一步包括涂覆在所述磁材料層的 表面上的透明保護(hù)膜。
17. 如權(quán)利要求1的所述光學(xué)裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述磁材料層的 至少 一側(cè)以向所述f茲材料層施加》茲場(chǎng)的導(dǎo)電元件。
18. 如權(quán)利要求17的所述光學(xué)裝置，進(jìn)一步包括與所述導(dǎo)電元件相連 的電源。
19. 如權(quán)利要求17的所述光學(xué)裝置，其中所述導(dǎo)電元件具有排列在所 述磁材料層上的多條線。
20. 如權(quán)利要求19的所述光學(xué)裝置，其中所述多條線的相鄰線之間的 空間用透明絕緣材料填充。
21. 如權(quán)利要求17的所述光學(xué)裝置，其中所述導(dǎo)電元件是透明板電極。
22. —種產(chǎn)生偏振的電磁輻射的方法，包括 在第 一 方向上磁化磁材料層；在所述磁材料層處接收電磁輻射；反射具有平行于所述第一方向的磁場(chǎng)分量的所述電磁輻射的第一分量；以及透射具有垂直于所述第一方向的磁場(chǎng)分量的所述電磁輻射的第二分量。
23. —種產(chǎn)生偏振的電^i輻射的方法，包括 在第 一 方向上磁化的磁材料層處接收電磁輻射；反射具有平行于所述第一方向的磁場(chǎng)分量的所述電磁輻射的第一分量；以及透射具有垂直于所述第一方向的磁場(chǎng)分量的所述電磁輻射的第二分量。
24. —種液晶面板，包括 液晶層；以及偏振器，包括在第一方向上磁化的磁材料層，所述磁材料層反射具有平 行于所述第一方向的磁場(chǎng)分量的光并朝所述液晶面板透射具有垂直于所述 第一方向的磁場(chǎng)分量的光。
25. —種液晶顯示器，包括 液晶層;提供光的背光單元；偏振器，設(shè)置在所述背光單元與所述液晶層之間，所述偏振器包括在第 一方向上磁化的磁材料層，所述磁材料層反射具有平行于所述第一方向的磁 場(chǎng)分量的所述光的第一分量以及透射具有垂直于所述第一方向的磁場(chǎng)分量 的所述光的第二分量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光學(xué)裝置，具體而言，提供了大尺寸的有源反射偏振器以及使用其的液晶顯示器(LCD)。該光學(xué)裝置包括具有多個(gè)磁顆粒以及基本防止這些磁顆粒之間的聚集的絕緣介質(zhì)的磁材料層；以及施加磁場(chǎng)到磁材料層的磁場(chǎng)生成單元。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK101246232SQ20071019282
公開日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2007年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月16日
發(fā)明者趙勝來 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社