KR100424738B1 - 그레이스케일을갖는액정광학기억매체 - Google Patents

그레이스케일을갖는액정광학기억매체 Download PDF

Info

Publication number
KR100424738B1
KR100424738B1 KR1019970707138A KR19970707138A KR100424738B1 KR 100424738 B1 KR100424738 B1 KR 100424738B1 KR 1019970707138 A KR1019970707138 A KR 1019970707138A KR 19970707138 A KR19970707138 A KR 19970707138A KR 100424738 B1 KR100424738 B1 KR 100424738B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
alignment
liquid crystal
storage medium
optical storage
layer
Prior art date
Application number
KR1019970707138A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19980703738A (ko
Inventor
엠. 지본스 웨인
티. 스크넬 스코트
제이. 샤논 폴
썬 샤오-탕
Original Assignee
엘시콘, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘시콘, 인코포레이티드 filed Critical 엘시콘, 인코포레이티드
Publication of KR19980703738A publication Critical patent/KR19980703738A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100424738B1 publication Critical patent/KR100424738B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/004—Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/0055—Erasing
    • G11B7/00555—Erasing involving liquid crystal media
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133753—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers with different alignment orientations or pretilt angles on a same surface, e.g. for grey scale or improved viewing angle
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/241—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material
    • G11B7/242—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers
    • G11B7/244—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only
    • G11B7/25—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only containing liquid crystals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2323/00—Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition
    • C09K2323/05—Bonding or intermediate layer characterised by chemical composition, e.g. sealant or spacer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/13378—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation
    • G02F1/133788—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation by light irradiation, e.g. linearly polarised light photo-polymerisation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 한 쌍 이상의 접합면을 구비한 일렬 얼라인먼트된 다수개의 접합기판;
얼라인먼트 층 쌍(들)을 이루도록 상기 접합면의 쌍(들)위에 배치된 얼라인먼트 층으로서 상기 얼라인먼트 층 쌍(들) 각각의 얼라인먼트 층들중 하나 이상은 광학적 얼라인먼트 층이고, 상기 광학적 얼라인먼트층(들)은 비등방성 흡광 분자 또는 부위를 포함하는 얼라인먼트 층; 및 상기 얼라인먼트층 쌍(들)사이에 배치된 액정층(들)로서, 상기 액정층(들) 각각은 세개 또는 그 이상의 상이한 얼라인먼트 상태를 갖는 세 개 또는 그 이상의 얼라인먼트 구간을 포함하며 그 상이한 얼라인먼트 상태는 비등방성 흡광 분자 또는 부위의 흡광띠내에서 파장 또는 파장들의 편광된 광선을 사용하여 상기 광학적 얼라인먼트 층(들)을 노출시키므로써 조절되는 액정층을 포함하는, 그레이 스케일을 갖는 광학 기억 매체에 관한 것이다. 본 발명은 또한 콤팩트 디스크, 소거가능한 콤팩트 디스크, 사진 기억 디바이스 및 기억 디스플레이에 관한 것이다.

Description

그레이 스케일을 갖는 액정 광학 기억 매체{LIQUID CRYSTAL OPTICAL STORAGE MEDIUM WITH GRAY SCALE}
컴퓨터 및 오디오 및 비디오 시스템의 보급됨에 따라서, 특히 기억하여야 하는 정보의 광대한 양으로 인하여 정보 기억의 문제가 날로 증가하고 있다. 정보 기억은 종래, 주로 자기 기록 수단을 포함한 다양한 수단을 사용하여 이루어져 왔다. 그러나, 주어진 표면적에 기억할 수 있는 정보의 양은 상기 시스템을 사용하는 경우 엄격하게 제한된다. 이러한 이유로, 당업자들은 공간을 더욱 효과적으로 사용할 수 있는 신규한 정보 기억 방법을 연구하여 왔다. 현재, 수종류의 광학 기억 장치가 시판 또는 개발되어 있다. 광학 기억 매체의 속성 중 많은 것들이 알란 비. 마천트(Alan B. Marchamt)著 "Optical Recording" (Addison-Wesley (뉴욕) 1990)년에 기재되어 있다.
현재, 기록/재기록 광학 데이터 기억 매체 시장에서는 자기 광학 재료가 지배적이다. 이 매체는 자기장을 이용하여 자기 광학 매체내 도메인 배향을 변화시킨다. 레이저로부터 나오는 광선을 사용하여 도메인이 자기장에서 재배향될 수 있도록 상기 매체를 그것의 큐리 온도 이상으로 국부적으로 가열한다. 정보는 광선에 의해 판독되는데, 이는 배향된 도메인을 배향시키면 입사하는 판독 빔의 편광상태를 변화시킬 수 있기 때문이다. 통상, 1 도메인 당 1-비트만이 기억되는데 이는 편광변화가 매우 작아서 각 도메인에서 더 높은 비트 수준을 얻는데 충분한 신호-대 잡음 비를 달성하기가 어렵기 때문이다.
콤팩트 디스크(CD) 및 시디-롬(CD-ROM) 광학 기억 매체는 소비 시장에서 가장 진보적이고 대중적인 기억 매체이다. 이러한 기억 매체는, 정보를 변경시킬 필요가 없는, 용도 제한된 판독 전용 기억 매체이다. 상기 매체의 밀도를 증가시키고 드라이브의 속도를 개선시키는 것이 중시된다. 더 짧은 UV광선을 사용하여 마스터 디스크를 제작함으로써, CD 및 CD롬의 밀도는 현행 밀도, 즉 약 700메가바이트의 4배에 근접한다. 높은 신호-대-잡음 비를 유지하면서 상기 고 밀도 디스크를 판독하는 데에는 어려움이 있다. 보다 밀도가 높은 매체에 접근하기 위해, 디스크를 판독하기 위한 더 짧은 파장의 다이오드 레이저(430 nm∼680 nm)를 개발하고 있다.
디스크상의 비트 밀도를 증가시키지 않으면서 더 많이 기억하기 위해 사용하고 있는 한 방법은, 복수의 디스크를 적층하여, 판독 빔의 초점 위치를 변화시킴으로써 각 디스크에 접근하는 것이다. 이 기술은 약 100 ㎛의 에어 갭으로 분리된 두 개의 음악 CD를 사용하여 입증되었다.
1 회 기록-다중 판독 콤팩트 디스크(CD-R) 기술은 몇개의 시판 가능한 매체 및 시스템을 갖는다. 이 경우, CD 시스템 및 CDROM 시스템과의 후방 호환성을 달성하는 것이 요구된다. 염료-도핑된 중합체를 주성분으로 하는 기억 재료가 전형적인매체이다. 후방 호환성을 유지하기 위해, 염료/중합체는 금속 층상에서 스핀시킨다. 고 강도의 레이저 펄스는 상기 염료/중합체 층의 굴절 특성 및 흡광 특성을 영구적으로 변화시켜서 상기 매체의 반사도 변화를 일으킨다.
탈격(ablative) 1 회 기록-다중 판독(WORM)기술은 종래, 큰 기록 보관(archival) 시스템 내에서 사용된다. 이러한 기술을 사용하면, 고 출력의 기체 레이저를 사용하여 금속층 내에 피트(pit)를 어블래이션(ablation)할 수 있다. 이 강력한 기술은 매우 유효하여 큰 기록 보존 시스템에 있어서 충분히 확립되어 있기는 하나 저 출력 IR레이저를 사용한 CD 및 CDROM 용도로는 적합하지 않다.
기록/재기록 가능을 갖는 소거 가능한 광학 기억 매체력(CD-E)는, 현재 자기-광학 매체 및 구동장치를 사용하고 있으나, 정보를 기록하기 위한 자기장 및 광학장의 존재를 요한다. 그러므로 콤팩트 디스크 용도로는 적합하지 않다. 또 다른 소거 가능한 광학 기억 매체는 이들 재료의 상을 결정질로부터 비정질 상태로 변화시키는, 다이오드 레이저로부터 나오는 짧은 고 세기의 광학 펄스를 사용한다. 이 비정질 상태는 반사율이 낮고(결정질 상의 70%에 대하여 약 28%), "피트(pit)"로서 사용된다. 더욱 긴 중간 세기 펄스를 사용하여 무정형 상태를 결정질 상태로 복귀시킨다. 레이저 다이오드의 파장은 약 680 nm이다. 이러한 매체에 관해 최대 100 회의 기록-판독-소거 사이클이 보고되고 있다.
광학적으로 정보를 기억하기 위해, 액정을 광학적으로 정렬하는 것(alignment)에는 상당한 관심이 있어왔다. 예를 들면, 미국 특허 제5,296,321호는 투명한 기판, 광크롬층 및 광선에 노출됨에 따라 배향을 반전 가능하게 변화시킬 수 있는 액정층을 주성분으로 하는 광기록 매체를 개시하고 있다. 이 매체는 두가지 얼라인먼트 상태, 즉 균일한 상태와 이질한 상태(homeotropic; 기판에 대해 평행하고 수직인 것)를 달성할 수 있다. 미국 특허 제4,780,383호는 콜레스테릭 중합체 상의 광선의 다양한 파장의 선택적인 반사를 기초로 한 확장된 기능을 갖는 광학 기억 매체를 개시하고 있다. 이 매체는 얼라인먼트의 동시 제어, 온도의 세심한 조정 및 다수의 특징적인 상태를 달성하기 위한 중합화 공정을 요한다.
미국 특허 제4,886,718호는 액정 주쇄 중합체의 필름으로 구성된 중합체 액정을 기억 매체로서 사용하여 광학 정보를 반전 가능하게 기억하는 장치를 개시하고 있다. 광학적 정보는 레이저 빔을 사용하여 공간 순서를 선택적으로 변화시키고/시키거나 액정 주쇄 중합체를 배향시킴으로써 기억된다. 기록 빔을 사용하여 산란 중심을 형성함으로써 이 매체는 이진수의 정보 기억 장치로서 구동시킬 수 있다. 이 매체는 또한 굴절율에 국소적인 변화를 유도하며 이로인해 연속 상 변화에 해당하는 다양한 정도의 재배향을 일으킬 수 있는 편광된 레이저 광선을 사용하여 기록될 수 있다. 이로써, 데이터를 아날로그 기억할 수 있다. 레이저 사진술을 정보 기억에 사용할 수 있다. 기억하고자 하는 정보는 화상으로 표현 가능한 구조, 예를 들면 대상 또는 2 차원 영상 또는 인쇄 페이지를 포함할 수 있다.
광학 기억 매체로서 액정 중합체를 사용하는 것의 주된 단점은 매체의 높은 점도이다. 매체의 초기 배향은 온도 상승, 외부장, 긴 어니일링 시간 또는 이들 공정의 몇몇 조합을 요한다. 또한, 기록 광선에 대한 매체의 응답은 낮고 종종 외부 가열을 요한다.
이러한 광학적인 기억 시스템이 기타 종래의 기록 시스템에 비해 잇점을 제공하기는 하나, 전술한 이유로 완전히 만족스럽지 못하다. 그레이 스케일 기능을 이용할 수 있는 상기 다수의 구별 가능한 상태를 갖는 실용적이고 값싼 광학 기억 매체를 구비하는 것이 유용할 것이다. 상기 매체는 숫자(digit)정보를 기억하는 외에, 예로 사진 영상 기록하고 기억하는 것에도 유용할 것이다. 또한 매체가 기록 기능을 갖는다면, 그러한 매체는 광학적 기억 디스플레이를 구성할 것이다. 또한 몇 개의 정보 레벨을 제공하여, 매체의 전체적인 정보 밀도를 증가시키도록 층화된 광학 기억 매체를 갖는 것이 유용할 것이다.
다수의 분별가능한 상태, 그레이 스케일 기능 및 전체 정보 밀도를 증가시키기 위해 층상화할 수 있는 성능을 갖는 실용적인 광학 기억 매체가 발견되었으며 본 명세서에서 이를 개시하고 있다.
따라서, 본 발명의 제1 목적은 단일 도메인에 복수의 정보 상태(즉, 하나 이상의 이진 숫자)를 기록할 수 있는 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 그레이 스케일 기능과 사진 영상을 기억하는 기능을 갖는 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 제3 목적은 각 층이 그레이 스케일을 갖는 정보를 기억할 수 있는 다층 광학 기억 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 제4 목적은 광학 기억 디스플레이를 제공하기 위해 어드레스할 수 있는 광학 기억 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 제5 목적은 판독 전용 기능을 갖는 콤팩트 디스크, 1 회 기록-다중 판독 기능을 갖는 콤팩트 디스크 및 기록-재기록 기능을 갖는 소거 가능한 콤팩트 디스크용 광학 기억 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 장점 및 기타 장점은 하기한 바람직한 실시태양의 상세한 설명으로부터 명백히 인식될 것이다.
본 발명은 정보 기억에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 광학 정보 기억에 관한 것이다.
도 1은 트위스트 얼라인먼트 상태에 대한 평면 i 및 i+1 사이의 디렉터(director) 각도에 있어서의 변형을 도시한다.
도 2는 본 발명의 액정층내 다양한 트위스트 얼라인먼트 상태를 갖는 몇 개의 얼라인먼트 구간을 도시한다.
도 3은 본 발명의 액정층에서 다양한 복굴절 얼라인먼트 상태를 갖는 몇 개의 얼라인먼트 구간을 도시한다.
도 4는 본 발명의 액정층내에 다양한 조합 얼라인먼트 상태를 갖는 몇 개의 얼라인먼트 구간을 도시한다.
도 5는 본 발명의 광학 기억 매체의 기본적 구조를 도시하는 단면도이다.
도 6은 편광된 광선을 사용한 백그라운드 광학적 얼라인먼트용 노출 구성을 도시한다.
도 7은 4개의 상이한 트위스트 얼라인먼트 상태를 달성하기 위해 4개의 상이한 편광된 벡터에 노출시킨 본 발명의 광학 기억 매체의 그레이 스케일을 도시한다.
도 8은 256 레벨의 그레이 스케일을 갖는 사진 영상을 얻기 위한 노출 구성을 도시한다.
도 9는 자외선 편광된 광선을 사용한 백그라운드 광학 얼라인먼트에 대한 노출 구성을 도시한다.
상세한 설명
미국 특허 제5,032,009호 "액정 매체를 정렬하는 방법" 및 미국 특허 제5,073,294호 " 다중 배향된 메소겐(mesogen)을 갖는 조성물을 제조하는 방법"을 본 명세서에서 참고로 인용한다.
상기 용어 "기판"은 얼라인먼트 층에 대한 지지용 구조물을 의미한다. 기판은 최종 광학 기억 매체에 유용한 기능을 제공하는 층구조 재료의 임의의 고체 조합물이 될 수 있다. 예를 들면, 기판은 하기한 물질중 임의의 조합물일 수 있다 :결정질 또는 비결정질 실리콘, 유리, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 및 폴리이미드를 비롯한 플라스틱; 석영, 인듐-주석-산화물, 금, 은, 이산화규소, 폴리이미드, 일산화규소, 반사방지성 코팅, 칼라 필터층, 편광체 및 상 조정 필름. 실제적으로, 이러한 물질 중 몇몇은 유리 또는 플라스틱과 같은 기본 지지용 구조물상에 침착되거나 또는 코팅된다.
"액정"은 예컨대 막대 모양 또는 디스크 모양의 비등방성 기하구조를 갖는 분자를 말하는 것으로, 이것은 액체와 고체 사이에서 안정한 중간 상태를 보이며 약 1500 미만, 바람직하게는 1000 미만의 낮은 분자량을 갖는다. 본 명세서에 개시된 본 발명을 위한 유용한 액정은 미국 특허 제5,032,009호에 개시된 모든 액정; 신규의 초플루오르화 액정 신규의 초플루오르화 액정, 예를 들면, 미국, 뉴욕, 하우손에 소재한 이엠. 인더스트리즈에서 시판하는 ZLI-5079, ZLI-5080, ZLI-5081, ZLI-5092, MLC-2016, MLC-2019, MLC-6043을 포함한다. 또한, 미국 특허 제5,032,009호에 개시된 바와 같은 모든 유형의 액정 및 비등방성 흡광 염료를 사용하여 제조된 게스트-호스트 제제(guest-host)도 유용하다. 네마틱(nematic) 액정및 네마틱 액정과 비등방성 흡광 염료를 포함하는 게스트-호스트 혼합물이 본 발명의 바람직한 액정이다.
게스트-호스트 혼합물의 제조에 바람직한 비등방성 흡광 염료는 이색(二色)의 아릴아조, 디(아릴아조), 트리(아릴아조), 테트라(아릴아조), 펜타(아릴아조), 안트라퀴논, 메리시아닌, 메틴, 2-페닐아조티아졸, 2-페닐아조벤즈티아졸, 스틸벤, 1,4-비스(2-페닐에테닐)벤젠, 4,4'-비스(아릴아조)스틸벤, 퍼릴렌 및 4,8-디아미노-1,5-나프토퀴논 염료이다. 기타 유용한 비등방성 흡광 염료는 미국 특허 제5,389,285호에 개시된 액정 커플링된 2색 염료이다. 아릴아조, 폴리(아릴아조), 및 스틸벤 2색 염료는 게스트-호스트 혼합물의 제조에 가장 바람직하다.
가장 바람직한 액정은 4-시아노-4'-알킬비페닐 및 4-알킬-(4'-시아노페닐)시클로헥산 및 이로부터 유도된 게스트-호스트 혼합물이다. 게스트-호스트 혼합물은 소거 가능한 광학 기억 매체(CD-E)에 적용하기 위한 광학적 흡광 특성을 요하는 광학 기억 매체에 대해 특히 바람직하다.
본 발명의 기타 유용한 액정은 미국 특허 제5,073,294호에 개시된 바와 같은 중합 가능한 액정 및 미국 특허 제4,892,392호에 기술된 바와 같은 액정 2작용성 메타크릴레이트 및 아크릴레이트 단량체를 포함한다.
본 발명에 유용한 바람직한 중합 가능한 액정은 (A) 하기 화학식 I(식 중, n은 10, 12 또는 14임)을 갖는 하나 이상의 단량체 20 내지 80 중량%, 및 (B) 하기 화학식 I(식 중, n은 4, 6 또는 8임)을 갖는 하나 이상의 단량체 80 내지 20 중량%를 포함하는 중합 가능한 네마틱 단량체 조성물이다.
[화학식 I]
Figure pct00001
Figure pct00002
상기 식 중, R은 CH3또는 H이고, Y는 공유 결합 또는 -CO2-이다. 이러한 네마틱 단량체 조성물의 합성 및 제조는 미국 특허 제5,202,053호에 개시되어 있다. 본 명세서의 실시예에 사용된 구체적인 네마틱 단량체는 Ia 및 Ib이다.
기타 바람직한 중합 가능한 액정 조성물은 상기한 화학식 I을 2작용성 메타크릴레이트 및 아크릴레이트 단량체인 화학식 II 0.1 내지 30 중량%와 결합시킨 중합 가능한 네마틱 단량체 조성물이다.
[화학식 II]
Figure pct00003
Figure pct00004
상기 식 중, R은 CH3또는 H이고, R1은 CH3, H, Cl, OCH3이고, p = 1∼12이다. 이러한 단량체들의 합성은 브로어 등에 의한 미국 특허 제4,892,392호에 개시되어 있으며 IIb 합성의 구체적인 예는 미국 특허 제5,073,294호에 개시되어 있으며 이는 본 명세서에서 참고로 인용한다. 2작용성 단량체 IIa는 본 명세서내의 실시예에서 사용된다.
중합 가능한 네마틱 조성물은 소량, 바람직하게는 0.5 내지 2.0중량%의 광개시제와 결합하여 화학 방사선에 대한 조성물의 반응성을 향상시킨다. 유용한 광개시제의 예로는 벤조페논 및 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논이 있다. 가교제로서 유용한 다작용성 단량체를 상기 액정 조성물에 약 0.1 내지 5중량%의 수준으로 첨가할 수 있다. 메틸히드로퀴논과 같은 중합 반응 억제제 또한 약 0.05 내지 0.1 중량%의 수준으로 첨가되어 상기 액정 상의 조기 중합반응을 억제할 수 있다.
용융시, 중합 가능한 조성물은 거의 실온으로 냉각하면 네마틱 메소상(nematic mesophase)을 보인다. 메소상은 종래의 네마틱 액정과 매우 유사하게 행동한다. 그러므로, 그것들은 종래의 액정과 같은 방법으로 표면 얼라인먼트 힘에 응답한다. 그러나, 그것을 활성 복사선, 흑광으로부터 나온 UV복사선 또는 200W Hg아아크에 노출시키는 경우, 액정 매체는 빠른 중합반응을 진행하여 액정상의 얼라인먼트를 중합체 매트릭스에 고정한다. 그러므로, 본 발명에서는, 당업자라면 정보를 영구적으로 기억하기를 원하는 CD, CDROM 및 WORM과 같은 광학 기억 매체에 대해 중합 가능한 액정이 바람직하다.
본 명세서에서 "얼라인먼트 층(alignment layer)"이란 외부장의 부재하에서 액정층의 얼라인먼트를 제어하는 기판의 표면위에 있는 물질 층을 말한다. "종래의얼라인먼트 층"이란 본 명세서에서는 광학적 수단외의 기타 가공을 통해 액정층을 정렬시키기만 하는 얼라인먼트 층을 말한다. 예를 들면, 기계적으로 완충된 폴리이미드, 증발된 이산화규소, 랑그뮈르-블로제트(Langmuir-Blodgett) 필름은 모두 액정을 정렬하는 것으로 알려져 왔다.
"광학 얼라인먼트 층"이란 편광된 광선에 노출시킨 후 액정을 정렬시키는 비등방성 흡광 분자 또는 그 부분을 함유하는 얼라인먼트 층을 말한다. 광학적 얼라인먼트 층은 편광된 광선에 노출시키기 전 또는 노출시킨 후 기계적 문지름과 같은 종래의 기계적 수단을 거쳐 가공될 수 있다. 광학 얼라인먼트 층의 비등방성 흡광 분자 또는 그 부분은 서로 다른 방향의 축을 따라 측정시 상이한 값의 흡광 특성을 보인다. 비등방성 흡광 분자 또는 그 부분은 150 nm 내지 약 2000 nm사이의 흡광대 영역을 보인다. 광학적 얼라인먼트 층의 비등방성 흡광용 분자 또는 그 부분은 주쇄 중합체내에서 공유 결합을 할 수 있으며 그것들은 주쇄 중합체에 사이드기로서 공유 결합할 수 있으며 중합체내에서 결합되지 않은 용질로서 존재할 수 있으며, 용질로서 상기 인접한 액정층내에 존재할 수 있고 통상의 얼라인먼트 층 표면상에 흡착되어서 광학적 얼라인먼트 층을 만들며, 그것은 기판 또는 얼라인먼트 층상에 공유결합 또는 직접 흡착되어서 광학 얼라인먼트 층을 형성할 수 있다.
바람직한 광학적 얼라인먼트 층은 150 내지 약 1600 nm사이의 최대 흡광도를 갖는다. 더욱 바람직한 광학 얼라인먼트 층은 150 nm내지 약 800 nm사이의 최대 흡광도를 갖는다. 가장 바람직한 광학적 얼라인먼트 층은 150 내지 400 nm 또는 400 nm 내지 800 nm사이의 최대 흡광도를 갖는다.
바람직하게는, 본 발명의 광학 기억 매체는 최대 흡광도가 150 내지 1600 nm, 그 차이가 10 nm이상, 바람직하게는 50 nm 이상인 두개 이상의 광학 얼라인먼트 층을 갖는다. 광학 얼라인먼트 층의 최대 흡광도가 150 내지 800 nm이고, 최대 흡광도의 차이가 10 nm이상, 바람직하게는 50 nm이상인 것이 더욱 바람직하다. 광학적 얼라인먼트 층의 최대 흡광도가 150 내지 400 nm또는 400 내지 800 nm이고, 최대 흡광도의 차이가 10 nm이상, 바람직하게는 50 nm이상인 것이 가장 바람직하다. 광학적 얼라인먼트 층들간 이러한 흡광도의 차이는 각각의 액정이 편광된 광선의 파장의 적절한 선택에 의해 선택적으로 어드레스되게 한다.
바람직한 광학적 얼라인먼트 층은 중합체 매트릭스 담체내에 용해되는 비결합된 용질로서 존재하는 비등방성 흡광 분자 또는 그 부분을 갖는다. 이들은 게스트-호스트 광학적 얼라인먼트 층으로 언급된다. 그것은 비등방성 흡광 분자 또는 부위를 함유하는 유기물질의 얇은 층을 기판상에 피복하므로써 제조된다. 전형적으로 비등방성 흡광 분자는 중합체 물질과 함께 용액으로 용해된다. 그 용액을 그후 전형적으로 스핀 주조 기술을 사용하여 기판상에 코팅한다. 그후 그 코팅을 어번에서 소성하여 잔류한 용매를 제거하고 최종 경화를 수행한다.
게스트-호스트 광학적 얼라인먼트 층을 제조하는 데 유용한 중합체로는 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(아미드-6,6), 폴리(스티렌), 폴리(비닐 알코올),에폭시 아민 중합체 및 폴리이미드가 있다. 광학적 얼라인먼트 층으로서 바람직한 중합체는 폴리이미드 중합체이다. 폴리이미드의 제조방법은 문헌[D. Wilson, H. D. Stenzenberger 및 P. M. Hergenrother Eds., Chapman 및 Hall, New York(1990) "폴리이미드 "]에 기술되어 있다. 광학적 얼라인먼트 층을 제조하는데 유용한 구체적인 폴리이미드는 3,4,3',4'-벤조페논 이무수물 및 옥시(4,4'-디아닐린)의 축합반응 생성물; MicroSi, Inc.에서 시판하는 SPI 2000 폴리이미드, 포에닉스(Phoenix), 아리조나(Arizona) 85044; 및 미국, 미주리, 롤라에 소재한 Brewer 사이언스에서 시판하는 NISSAN 7311 및 7201 폴리이미드이다.
별법으로, 비등방성 흡광 분자 또는 그 부분은 중합체에 공유결합할 수 있다. 예를 들면, 폴리이미드에 대한 전구체인 폴리(암산)은 상기 폴리(암산)중합체 사슬내로 공유 결합하는 비등방성 물질을 사용하여 제조할 수 있다. 이 제법은 전형적으로 상기 두 개의 반응 성분중의 하나로서 비등방성 흡광 물질을 포함한 디무수물 및 디아민을 혼합하고 그 물질을 N-메틸피롤리돈 또는 테트라히드로푸란과 같은 용매중에서 중합시키므로써 달성된다. 그후 상기 프레폴리머 용액을 기판상에 코팅하고 오븐 소성하여 최종 폴리이미드 광학 얼라인먼트 층을 만든다.
광학 얼라인먼트 층은 폴리이미드와 같은 종래의 얼라인먼트 층을 기판상에 코팅하므로써 제조되는 것 또한 바람직하다. 비등방성 흡광 분자는 액정매체내에 용해되어 게스트-호스트 혼합물을 만든다. 게스트-호스트 혼합물을 종래의 얼라인먼트 층과 접촉시키는 경우, 비등방성 흡광 분자는 표면상에 흡수되며 광학 얼라인먼트 층이 형성된다. 이러한 방법에 의해 제조된 광학 얼라인먼트 층은 소거 가능한 광학 기억 매체(CD-E)에서의 용도로서 광학적 흡광 특성을 요하는 광학 기억 매체로서 바람직하다.
별법으로, 광학적 얼라인먼트 층은 폴리이미드와 같은 종래의 얼라인먼트 층을 기판상에 코팅하므로써 제조되며 비등방성 흡광 분자는 용매중에 용해시킨다. 이 용액을 종래의 얼라인먼트 층에 코팅하는 경우, 비등방성 흡광 분자는 상기 표면상에 흡착되며 광학적 얼라인먼트 층이 형성된다.
별법으로, 광학적 얼라인먼트 층은 비등방성 흡광 분자의 용액을 기판상에 직접 코팅하므로써 제조된다. 비등방성 흡광 분자는 상기 기판상에 흡착되어 얇은 층을 형성하거나 또는 기판에 공유결합될 수 있다.
광학 기억 매체를 위한 광학적 얼라인먼트 층의 제조에 바람직한 비등방성 흡광 분자 또는 그 부분은 2색 아릴아조, 디(아릴아조), 트리(아릴아조), 테트라(아릴아조), 펜타(아릴아조), 안트라퀴논, 메리시아닌, 메틴, 2-페닐아조티아졸, 2-페닐아조벤즈티아졸, 스틸벤, 1,4-비스(2-페닐에테닐)벤젠, 4,4'-비스(아릴아조)스틸벤, 퍼릴렌 및 4,8-디아미노-1,5-나프토퀴논 염료가 있다. 기타 유용한 비등방성 흡광 분자 물질은 미국 특허 제5,389,285호에 개시된 액정 커플링된 2색 염료이다.
상기 수록된 비등방성 흡광용 물질의 제조는 참고문헌[휴프맨 등의 미국 특허 제4,565,424호, 존 등의 미국 특허 제4,401,369호, 콜쥬니어 등의 미국 특허 제4,122,027호, 에츠바흐 등의 미국 특허 제4,667,020호 및 샤논 등의 미국 특허 제5,389,285호]에 개시되어 있다.
모든 유형의 광학적 얼라인먼트 층으로서 바람직한 비등방성 흡광 분자 및 그 부분은 아릴아조, 폴리(아릴아조) 및 스틸벤 염료이다. 액정 커플링된 염료는 게스트-호스트 광학적 얼라인먼트 층에 대해 또는 광학적 얼라인먼트 층의 제조에 사용되는 액정 게스트-호스트 혼합물에 대해 바람직하다. 아릴아조 및 스틸벤 염료는 150 내지 400 nm의 최대 흡광도를 갖는 광학적 얼라인먼트 층에 대해 가장 바람직한 염료이다. 폴리(아릴아조)염료는 400 내지 800 nm의 최대 흡광도를 갖는 광학적 얼라인먼트 층에 대해 가장 바람직하다. 가장 바람직한 폴리(아조)염료는 디아조디아민 1이고; 가장 바람직한 스틸벤 염료는 4,4'-디아미노스틸벤 2이고; 가장 바람직한 아릴아조 염료는 모노아조디아민 3이다(표 1 참조). 염료 1의 제조방법은 미국 특허 제5,389,285호에 개시되어 있으며 염료 3의 합성은 그 실시예에 기술되어 있으며; 4,4'-디아미노스틸벤은 미국 위스콘신 밀워키에 소재한 앨드리치 케미칼 컴패니에서 입수할 수 있다.
본 명세서에 언급된 "얼라인먼트 층 쌍"이란 동일한 액정층의 얼라인먼트를 제어하는 두개의 얼라인먼트 층을 말한다.
"얼라인먼트 구간"이란 동일한 얼라인먼트 상태를 갖는 액정층의 연속적인 면적을 말한다. 그 얼라인먼트 구간은 0.01 내지 106㎛2(㎛는 마이크로미터임) 일 수 있다. 바람직한 얼라인먼트 구간 범위는 0.1 내지 106㎛2이다. 가장 바람직한 얼라인먼트 구간은 0.1 내지 100 ㎛2의 크기 범위를 갖는다. 액정 기술에서, 본 명세서에 정의된 얼라인먼트 구간은 종종 "도메인(domain)"으로 언급된다.
그러나, 정보 기억 기술에서는 도메인을 사용하여 정보 비트를 구획하는 모든 고유의 면적(기포, 착색된 스폿, 반사 표면 등)을 나타낸다. 본 명세서에서 얼라인먼트 구간이란 표현은 전술한 바와 같이 사용하였으며 액정 매체이외의 기억 매체내의 균일한 면적을 기술하기 위해서는 도메인을 사용한다.
[표 1]
Figure pct00005
액정층의 "국부적인 얼라인먼트 방향"이란 얼라인먼트 층들의 평면에 투영되는 메소겐(mesogen) 집합물의 평균 방향이다.
"얼라인먼트 상태"라 함은 3 가지 구별되는 유형의 얼라인먼트, 즉, 복굴절 얼라인먼트, 트위스트(twist) 얼라인먼트 및 복합 얼라인먼트를 언급한다. 각각의 얼라인먼트 유형은 3개 이상의 구별되는 이산 상태에 대한 기능(capability)을 갖는다. 본 발명의 액정층내의 각각의 얼라인먼트 구간은 일정한 유형의 얼라인먼트 및 이와 분별되는 얼라인먼트 상태를 취한다. 모든 얼라인먼트 구간이 고유의 얼라인먼트 상태를 가질 필요는 없다. 전 액정층에 걸쳐 상이한 얼라인먼트 구간에서 여러 차례 동일한 얼라인먼트 상태가 발생할 수도 있다.
"트위스트 얼라인먼트 상태"라 함은 꼬임의 변화에 의해 각 얼라인먼트 구간이 달라짐을 의미한다. "트위스트" 또는 "트위스트된 얼라인먼트"란 용어는 얼라인먼트 층 쌍 사이에서 액정층의 국부적인 얼라인먼트 방향이 한 얼라인먼트 층으로부터 다른 한 층까지 연속적인 유형으로 변화함을 의미한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 얼라인먼트 층(i)의 평면내에 투영된 디렉터(director) 각도인 (
Figure pct00006
i)는 얼라인먼트 층(i+1)의 평면내에 투영된 디렉터 각도인 (
Figure pct00007
i+1)과 다르며, 결과적으로 국부적 액정 투영된 디렉터는 (
Figure pct00008
i)에서 (
Figure pct00009
i+1)까지 연속적으로 변화하므로, 액정층내에 트위스트 구조를 형성한다. 본 발명에 있어서, 트위스트 각도, 즉,
Figure pct00010
t=
Figure pct00011
i+1-
Figure pct00012
i는 -360 도에서 360도까지 변화할 수 있다. 90˚이상 또는 -90˚미만의 트위스트 각도를 얻기 위해서, CB-15(뉴욕, 호오도온 소재의 EM 케미칼스)와 같은 키랄성 도판트를 혼입시킨다.
트위스트 각도
Figure pct00013
t가 0과 같을 때, 액정 매체내에 트위스트는 전혀 없고, 그 매체는 평행 정렬된 것으로 표현된다. 대부분의 액정 디스플레이 용도에서는 현재 90도 또는 -90도와 같은
Figure pct00014
t를 사용한다.
트위스트 얼라인먼트 상태에서, 각각의 얼라인먼트 구간은 0 이외의 다른 트위스트 각도를 가질 수 있으며, 트위스트 값은 구간별로 변화한다. 또한 얼라인먼트 층상으로의 국부적 액정 디렉터의 투영은 그 얼라인먼트 층에서의 모든 도메인에 대해 동일한 방향으로 존재할 필요가 있는 반면에, 제2 얼라인먼트 층상의 액정디렉터의 투영은 각각의 얼라인먼트 구간에 대해 방향이 변화하므로 트위스트 값의 변화를 일으킨다. 도 2는 트위스트 값이 변동하는 몇개의 얼라인먼트 구간을 가진 액정층을 도시한 것이다. 평면 (i) 및 (i+1)에서 각각의 얼라인먼트 구간내부의 실선은 그 평면에서의 액정의 디렉터를 나타낸다. 점선은 디렉터가 한 평면으로부터 다른 한 평면으로 진행할 때 디렉터의 회전 양태를 도시한 것이다. 예를 들면, 구간(t1)은 180˚의 트위스트 값을 갖고, t2는 0˚의 트위스트 값을 가지며, t3는 270˚의 트위스트 값을 갖는다.
도 2는 광학 얼라인먼트 층의 제어에 의해 얻을 수 있는 트위스트 각도의 광범위한 변화를 입증하는 복합도이다. 전술한 바와 같이, 90˚ 보다 크고 -90˚ 보다 작은 트위스트 각을 얻기 위해서는, 액정 매체내의 트위스트된 구조를 유도하기 위한 키랄성 도판트가 필요하다. 균일한 농도의 키랄성 도판트가 존재하는 통상의 경우에 있어서, 액정 매체는 균일한 피치를 가질 것이다. 이 피치는 광학 얼라인먼트 과정에 의해 유도되는 트위스트 각도의 변화가 일어나는 범위를 결정한다. 균일한 농도의 키랄성 도판트가 존재하여 균일한 트위스트 각도
Figure pct00015
t를 제공하는 경우에, 광학적으로 제어될 수 있는 트위스트 변화의 범위는 ±90˚이다. 예를 들어, 키랄성 도판트를
Figure pct00016
t=270˚를 제공하도록 선택할 경우, 광학적으로 제어되는 트위스트 변화의 범위는 180˚내지 360˚이다.
"복굴절 얼라인먼트 상태"라는 용어는 액정층내의 얼라인먼트 구간이 복굴절 변화에 의해 달라지는 것을 의미한다. 각각의 얼라인먼트 구간은 0 트위스트각도(
Figure pct00017
t=0˚)를 갖지만, 얼라인먼트 층상에서의 액정 디렉터의 투영은 각각의 얼라인먼트 구간에 대해 방향이 달라진다. 몇 개의 복굴절 얼라인먼트 상태를 가진 액정층을 도 3에 도시하였다. 얼라인먼트 구간(b1,b2및 b3)는 평면 (i)내의 백그라운드(background) 얼라인먼트에 대하여 다양한 국부적인 얼라인먼트의 디렉터 각도, 즉, 각각 60˚, 0˚ 및 90˚를 갖는다.
"복합 얼라인먼트 상태"라는 용어는 액정층내의 하나 이상의 얼라인먼트 구간이 트위스트 및 복굴절의 변화에 의해 달라짐을 의미한다. 따라서, 각각의 얼라인먼트 구간에 대하여, 트위스트 범위는 달라질 수 있으며, 각각의 얼라인먼트 층 상에서의 국부적인 액정 디렉터의 투영은 그 방향이 변화할 수 있다. 도 4는 상이한 복합 얼라인먼트 상태를 갖는 몇가지 얼라인먼트 구간을 구비한 액정 얼라인먼트층을 도시한 것이다. 양 얼라인먼트 층으로의 국부적인 액정 디렉터의 투영은 상이할 수 있다. 얼라인먼트 구간(c1,c2및 c3)는 모두 상이한 트위스트 값 및 상이한 국부적인 얼라인먼트 디렉터를 갖는다. 예를 들면, c1은 (i)의 백그라운드 얼라인먼트에 대하여 45˚의 트위스트 및 90˚의 디렉터 변화를 가지며, c2는 0˚의 트위스트 및 0˚의 디렉터 변화를 갖고, c3는 270˚의 트위스트 및 0˚의 디렉터 변화를 갖는다. 마찬가지로, 각각의 액정층에 대한 트위스트 각도의 범위는 액정 매체의 피치에 좌우된다.
"그레이스케일(grayscale)"이라 함은 광학 기억 매체내의 각각의 도메인을 3개 이상의 값으로 암호화할 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 각각의 도메인이 N개의 가능한 값으로 암호화될 수 있는 경우(N은 정수임), 각각의 도메인은 특정한 용도에 적합한 감지 시스템에 의해 측정되는 N개의 상이한 상태를 가져야 한다. N의 크기는 광학 기억 매체의 감도 및/또는 감지 시스템의 감도에 의해 정해진다.
통상적으로, N개의 가능한 값은 2의 멱(power)으로서 표시된다. N=16 이라는 가능한 값일 경우, 16개의 값(따라서 매체내의 각각의 구간에 대한 16개의 상이한 상태)은 24및 소위 4 비트 그레이스케일로 표시될 수 있다. 비트라는 용어는 가능한 합계 값을 얻는 데 필요한 2의 멱을 나타낸다. 예를 들면, 0 비트는 1개의 가능한 암호화된 값을, 1 비트는 2개의 가능한 암호화된 값을, …J 비트는 2J개의 가능한 암호화된 값을 나타낸다.
광학 기억 매체의 대부분의 용도에 있어서, 각각의 구간의 구분된 상태는 감광성 검출기상에 입사되는 광의 투과 또는 반사 플럭스에서 변화를 일으킨다. 각각의 상이한 상태에 대하여, 투과 또는 반사되는 불연속된 광 준위가 존재한다. 반도체를 주성분으로 하는 고체 상태의 검출기, 및 사람의 육안은 감광성 검출기의 몇가지 예이다. 각각의 검출 시스템은 투과 또는 반사된 광 신호를 해독이 유용한 정보로 처리해야 한다.
고체 상태 검출기의 경우에, 전자 처리는 광 플럭스를 컴퓨터에 의해 해독되는 이진수(2의 멱)로 전환시킨다. 컴퓨터는 각각의 도메인으로부터 얻은 이진수를 순차적으로(한번에 하나의 도메인) 또는 병렬식으로(한번에 다수의 도메인) 처리하여 프로그래밍된 과제를 수행하는데 필요한 정보를 유도한다.
사람의 눈의 경우에, 각각의 도메인과의 상이한 광 준위는 뇌에 의해 병렬식으로 처리되어 사진 영상을 형성한다. 각각의 도메인은 그 자체로서는 뇌에 무의미하지만, 각각의 도메인으로부터 투과 또는 반사된 모든 광의 총 합계는 뇌에 의해 해독되는 의미있는 정보를 제공한다.
대부분의 광학 기억 매체는 단지 1 비트의 정보를 단일의 구간에 기록할 수 있음을 입증한다. 결과적으로, 단 2개의 구분된 상태만이 가능하다(즉, 이진수 체계에서 0 또는 1). 그러므로, 이 매체에 16 이라는 수를 기억시키기 위해서는 4개의 도메인이 필요하다. 그러나, 각각의 도메인이 16개의 상이한 상태를 갖는 경우에, 단일의 도메인을 사용하여 1 비트 매체내의 4개의 도메인을 필요로 하는 동일한 수를 기억시킬 수 있다. 따라서, 본 발명자들은 기억 밀도를 4 배 증가시켰다. 이러한 논리를 논리학적 결론으로 귀결지으면, 2k개의 검출 가능한 상태가 각각의 도메인에 대해 얻어지는 경우, 매체의 기억 밀도는 k 배만큼 증가한다는 것이다.
본 발명에 있어서, 광학 기억 매체내의 각각의 액정 얼라인먼트 구간은 별개의 복굴절 얼라인먼트 상태, 트위스트 얼라인먼트 상태, 또는 복합 얼라인먼트 상태로 암호화될 수 있다. 편광된 광선이 매체를 통해 투과 또는 반사된 후에, 편광체를 통과하는 경우, 상이한 얼라인먼트 상태는 검출된 광 준위를 변화시킨다. 예를 들어서, 각각의 얼라인먼트 구간에 대해 트위스트 얼라인먼트 상태를 사용한 경우, 트위스트 얼라인먼트 상태에 대하여 검출되는 상이한 광 준위가 검출되며, 그것의 트위스트 값은 완전 360 도 트위스트의 4분원에 제한된다(0 내지 90 도, 90 내지 180 도 등). 하나의 4분원과 N개의 상이한 트위스트 얼라인먼트 상태에 대하여, 90/N개의 가능한 광 준위가 검출된다. 그러므로, 본 발명의 매체에서 각각의 얼라인먼트 구간은 그레이스케일을 사용할 수 있다. 유사한 논리가 본 발명에 사용된 복굴절 및 복합 얼라인먼트 상태에도 적용될 수 있다.
매체내에서 바람직한 그레이스케일 특징을 달성하기 위하여, 2 이상의 얼라인먼트 상태가 요구된다. 본 명세서에 개시된 바람직한 본 발명의 광학 기억 매체는 4 내지 2000개의 얼라인먼트 상태를 갖는다.
본 발명의 한 실시양태를 이하에서는 첨부 도면과 관련하여 상세히 설명하고자 한다. 도 5는 본 발명의 광학 기억 매체의 기본 구성을 도시한 단면도이다. 일련의 기판(1)은 그 한 측면 또는 양 측면상에서 얼라인먼트 층(2)로 피복된다. 이어서 피복된 기판을 직렬로 적층하고 스페이서(도시 생략)에 의해 적절하게 이격시킨다. 일련의 기판은, 충전구 및 출구를 제외한 경계선(도시 생략)에서 밀봉용 화합물로 밀봉되어 셀을 형성할 수 있다. 이어서 셀을 목적하는 액정으로 충전하여 액정층(3)을 제공한 후에, 충전구 및 출구를 밀봉한다. 직렬로 적층된 각각의 부가적인 이중 피복 기판에 의하면, 추가의 액정층을 포함하는 반복부(4)를 형성할 수 있다. 반복부는 X=0 내지 약 20의 범위의 수일 수 있으며, 각각의 액정층을 어드레스하는 성능에 의해서만 제한된다.
기판의 이격은 미립자 스페이서를 사용하므로써 수행할 수 있다. 스페이서는 그 물리적 크기가, 1 차원 이상에서, 소정의 셀 두께의 물리적 크기에 부합하는 불활성 입자이다. 유리 섬유 로드(뉴욕, 호오도온 소재의 EM 인더스트리즈, 인코오포레이티드), 고무 및 폴리스티렌 라텍스 구형체, 증발 또는 스퍼터링된 필름을 스페이서로서 이용할 수 있다. 스페이서는 기판을 스페이서 입자와 직접 접촉시키므로써 셀 간격을 물리적으로 제어하는 작용을 하므로, 기판들을 이격된 상태로 유지시킨다. 스페이서를 표시물을 구성하는 전체 구간에 걸쳐 소량, 그리고 균일하게 산재시킨 후에 스페이서를 기판과 함께 운송하거나, 또는 별법으로서 스페이서를 접착제내로 혼입시키고, 밀봉용 화합물에 의해서 형성된 가스킷 솔기부에만 도포할 수도 있다. 이격을 제어하는 데 사용된 또 다른 메카니즘은 명확히 한정된 두께를 가진 박층 가스킷을 셀 주위에 배치하는 것이다. 특성 규명된 중합체 박층, 예를 들면 Mylar 또는 Teflon(델라웨어, 윌밍턴 소재의 듀퐁 컴패니) 및 알루미늄 필름을 이러한 목적으로 사용할 수 있다.
기판의 밀봉은 셀 주위에 도포되고 경화전에 임의의 개구부 또는 공극을 모세관 상으로 충전시킬 수 있는 경화성 접착제를 사용하므로써 달성될 수 있다. 퀵-스틱(Quick-Stik) 에폭시 수지(GC 일렉트로닉스, 일리노이, 록크포드 소재) 및 Norland 광학용 접착제(뉴저지, 뉴 브룬스윅 소재의 노랜드 프로덕츠 인코오포레이티드)를 이러한 목적으로 이용할 수 있다. 열가소성 중합체 기판을 이용하는 표면적인 큰 가요성 표시물의 경우에, 용봉 기법을 사용하므로써, 각종 기판를 열과 압력을 가하여 함께 용접시킬 수 있다.
도 5를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 각각의 액정층은 그 액정층의 얼라인먼트를 제어하는 상응하는 얼라인먼트 층 쌍을 갖는다. 본 발명에서, 각각의 얼라인먼트 층 쌍중 하나 이상의 얼라인먼트 층은 광학 얼라인먼트 층이다. 액정층의 상이한 얼라인먼트 구간(5)는 3개 이상의 얼라인먼트 상태를 갖고 그레이-스케일을 형성한다. 도 5 에서, 얼라인먼트 구간(5)의 특정 얼라인먼트 상태는 도 2∼4에 도시한 바와 같은, 상이한 트위스트, 복굴절, 또는 복합 얼라인먼트 상태, 또는 이들 세 가지 유형의 상태의 혼합물일 수 있다. 얼라인먼트 상태는 광학 얼라인먼트 층의 선택된 구간을 편광에 노출시킴으로써 제어된다. 각각의 액정층은 적절한 파장의 편광된 광선과 상응하는 광학 얼라인먼트 층의 흡광 특성을 조화시키므로써 선택적으로 어드레스될 수 있다. 광학 얼라인먼트 층을 편광된 광선에 노광하는 단계는 셀의 구성 이전 또는 이후에, 그리고 액정 매체와 접촉시키기 이전 또는 이후에 수행할 수 있다.
그레이 스케일을 나타내는 광학 기억 매체를 얻기 위해서, 그레이 스케일로 정보를 액정층에 기억시키기 위해 광학 처리가 요구된다. 그러한 처리는 a) 선택된 얼라인먼트 구간에서, 얼라인먼트 층 쌍의 1 또는 2개의 광학 얼라인먼트 층을, 벡터를 갖는 편광된 광선에 노광시키는 단계로서, 이 때 광학 얼라인먼트 층(들)은 비등방성 흡광 분자 또는 그 부분을 갖고 편광된 광선은 상기 비등방성 흡광 분자 또는 그 부분의 흡광대 영역내의 파장(들)을 가지며, 상기 노광된 광학 얼라인먼트층은 편광된 광선의 벡터에 대하여 광학 얼라인먼트 층(들)의 평면을 따라 각도 +θ 및 -θ에서 액정층을 정렬시키는 단계, b) 광학 얼라인먼트 층(들)의 평면에서 편광된 광선의 벡터를 새로운 위치로 회전시키는 단계, c) 단계 a)를 반복하는 단계를 포함한다. 편광된 광선의 새로운 벡터를 사용한 매회 노광 단계는 액정층내에또 다른 얼라인먼트 상태를 설정한다.
얼라인먼트 층 쌍 중 하나의 광학 얼라인먼트 층의 선택된 구간을 편광된 광선에 노광시키는 한편, 다른 한 얼라인먼트 층은 고정된 상태로 유지시키므로써, 트위스트된 얼라인먼트 상태를 형성할 수 있다.
하나의 얼라인먼트 층 쌍 중 2개의 광학 얼라인먼트 층의 선택된 구간들을 동일하게 편광된 광선에 노광시키면, 복굴절 상태가 제공된다.
하나의 얼라인먼트 층 쌍 중 2개의 광학 얼라인먼트 층의 선택된 구간들을 상이하게 편광된 광선에 노광시킬 경우, 복합 얼라인먼트 상태가 형성된다.
"편광된 광선"이라는 용어는 광선이 법선 축(제2 축으로 언급함)에 비해서 제1 축(주축으로 언급함)을 따라 더 많이 편광되도록 타원형으로 편광되는 광선을 의미한다. 본 발명에 있어서, 편광된 광선은, 광선이 대부분 제1 축(주축)을 따라 대부분 편광되고 제2 축을 따라서는 거의 또는 전혀 편광되지 않는 경우의 선형 편광된 광선인 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 편광은 150-2000 nm, 바람직하게는 150 내지 약 1600 nm, 더욱 바람직하게는 150 nm 내지 약 800 nm 범위에서 하나 이상의 파장을 갖는다. 편광은 150 내지 약 400 nm 또는 400 nm 내지 800 nm 범위인 것이 가장 바람직하다. 바람직한 광원은 레이저, 예를 들면 아르곤, 헬륨 네온, 또는 헬륨 카드뮴이다. 기타 바람직한 광원으로는 수은 아아크, 크세논 램프 및 흑광이 있다. 전력이 낮은 레이저를 사용하거나 작은 얼라인먼트 구간을 얼라인먼트할 경우, 광 빔을 광학 얼라인먼트 층상에 집광시킬 필요가 있다.
이러한 처리 과정을 사용하여 액정 매체내에 구분되는 매우 많은 수의 얼라인먼트 상태를 형성하여 그레이 스케일의 고분해능을 달성할 수 있다. 얼라인먼트 상태의 수는 4 내지 2000개인 것이 바람직하고, 16 내지 360개인 것이 가장 바람직하다. 상기 가장 바람직한 상태의 수에 따라, 고분해능 사진 영상을 매체에 기억시킬 수 있다. 또한 이러한 처리 과정에 의하면, 단위 면적당 매우 높은 밀도의 얼라인먼트 구간을 얻을 수 있다. 바람직한 얼라인먼트 구간은 크기 0.1 내지 100㎛2범위이다.
상기 처리 과정을 사용하여, 본 명세서에 참고 인용한 미국 특허 제5,032,009호에 개시된 모든 액정 매체 및 미국 특허 제5,073,294호에 개시된 중합 가능한 액정에 대해 그레이 스케일을 달성할 수 있다. 이러한 처리 과정은 네마틱 액정, 즉, 네마틱 액정에 용해된 전술한 아조 및 폴리(아조) 염료와 같은 비등방성 흡수 분자를 함유하는 게스트-호스트 혼합물, 및 중합 가능한 네마틱 액정에 대해 그레이 스케일을 달성하는 데 특히 유용하다. 이러한 처리 과정에 바람직한 구체적인 액정으로는 4-시아노-4'-알킬비페닐, 4-알킬-(4'-시아노페닐)시클로헥산 및 이들로부터 유도된 게스트-호스트 혼합물을 들 수 있다.
한개의 액정층(x=0)
본 발명의 바람직한 실시양태(도 5)는 하나의 액정층을 포함하며, 반복부(4)는 전혀 포함하지 않는다(X=0). 하나의 액정층은 1 또는 2개의 광학 얼라인먼트 층을 가질 수 있다. 이러한 실시양태에 포함되는 광학 기억 매체의 몇가지 다른 구조예가 존재한다.
바람직한 기억 매체의 제1 실시예는 제1 광학 얼라인먼트 층을 가지며, 제2 의 얼라인먼트 층은 광학적으로 불활성인 통상의 얼라인먼트 층이다. 액정층은 3개 이상의 트위스트된 얼라인먼트 상태, 더욱 바람직하게는 4 내지 2000개의 트위스트된 얼라인먼트 상태를 액정층의 선택된 구간내에 구비한다. 선택된 구간내의 광학 얼라인먼트 층을 그 광학 얼라인먼트 층의 흡광대 영역내의 편광된 광선에 노광시키므로써 액정 디렉터를 그 표면상에서 회전시키는 한편 제2 표면은 고정된 상태로 유지시킬 수 있다. 트위스트 값은 전술한 바와 같이 한 구간으로부터 다음 구간까지 제어 및 변화된다.
바람직한 광학 기억 매체의 제2 실시예는 2개의 광학 얼라인먼트 층을 가지며, 액정층은 3개 이상의 트위스트된 얼라인먼트 상태, 더욱 바람직하게는 4 내지 2000개의 트위스트된 얼라인먼트 상태를, 선택된 구간내에 구비한다. 이와 같은 실시예를 수행하기 위해서, 단일의 광학 얼라인먼트 층을 편광된 광선에 균일하게 노광시켜서 단일 광학 얼라인먼트 층상에 균일한 백그라운드 얼라인먼트를 달성할 수 있다. 제2 광학 얼라인먼트 층을 편광된 광선에 노광시키는 동시에 편광 벡터를 선택된 구간에서 변화시키므로써 액정 디렉터를 제2 표면상에서 회전시킬 수 있다. 트위스트 값은 전술한 바와 같이 제어될 수 있다.
바람직한 광학 기억 매체의 제3 실시예는 2개의 광학 얼라인먼트 층 및 얼라인먼트 층의 평면에서 상이한 국부적인 복굴절 축을 가진 3개 이상의 얼라인먼트 상태, 더욱 바람직하게는 4 내지 2000개의 얼라인먼트 상태를 갖는다. 이러한 실시예는 2개의 광학 얼라인먼트 층의 선택된 구간을 모두 동일하게 편광에 노광시키는동시에 편광 벡터를 변화시키므로써 수행할 수 있다.
바람직한 광학 기억 매체의 제4 실시예는 2개의 동등한 광학 얼라인먼트 층 및 얼라인먼트 층의 평면에서 상이한 국부적인 복굴절 축 및 상이한 트위스트 얼라인먼트 상태를 가진, 3개 이상의 복합 얼라인먼트 상태, 더욱 바람직하게는 4 내지 2000개의 복합 얼라인먼트 상태를 갖는다. 이와 같은 실시예는 각각의 광학 얼라인먼트 층을 상이하게 편광된 광선에 노광시키는 동시에 편광 벡터를 변화시키므로써 수행할 수 있다.
바람직한 광학 기억 매체의 제5 실시예는 상이한 흡광 특성 및 3개 이상의 상이한 트위스트 얼라인먼트 상태, 더욱 바람직하게는 4 내지 2000개의 트위스트 얼라인먼트 상태를 갖는 2개의 상이한 광학 얼라인먼트 층을, 액정층의 선택된 구간내에 구비한다. 제1 광학 얼라인먼트 층은 편광된 광선의 제1 파장에 균일하게 노광시켜서 균일한 백그라운드 얼라인먼트를 설정한다. 제2 광학 얼라인먼트 층은 선택된 구간에서 편광의 제2 파장에 노광시키는 동시에 편광 벡터를 변화시킨다. 이와 같이 수행하므로써 액정 디렉터를 제2 표면상에서 회전시킬 수 있다. 트위스트 값은 전술한 바와 같이 제어할 수 있다.
바람직한 광학 기억 매체의 제6 실시예는 상이한 흡광 특성 및 3개 이상의 복굴절 얼라인먼트 상태, 더욱 바람직하게는 4 내지 2000개의 복굴절 얼라인먼트 상태를 갖는 2개의 상이한 광학 얼라인먼트 층을 갖는다. 제1 광학 얼라인먼트 층은 선택된 구간에서 편광된 광선에 노광시키는 동시에 편광된 광선 벡터를 변화시키고, 제2 얼라인먼트 층은 선택된 구간에서 편광된 광선의 제2 파장에 노광시킨다. 이와 같이 수행하므로서, 선택된 구간내에서, 양 표면상의 액정 디렉터를 독립적으로 회전시킬 수 있다.
바람직한 광학 기억 매체의 제7 실시예는 상이한 흡광 특성 및 3개 이상의 복합 얼라인먼트 상태, 더욱 바람직하게는 4 내지 2000개의 복합 얼라인먼트 상태를 가진 2개의 상이한 광학 얼라인먼트 층을 갖는다. 제1 광학층은 선택된 구간에서 편광된 광선에 노광시키는 동시에 편광된 광선 벡터를 변화시키고, 제2 얼라인먼트 층은 선택된 구간에서 편광된 광선의 제2 파장에 노광시킨다. 이와 같이 수행하므로써, 선택된 구간에서, 양쪽 표면상의 액정 디렉터를 독립적으로 회전시킬 수 있다.
하나의 액정층을 갖는 바람직한 광학 기억 매체의 제8 실시예는 하나 이상의 기판상의 유형화된 전극을 구비한다. 기판은, 예컨대 인듐-주석-산화물(ITO) 피복된 유리판일 수 있다. 전기장이 부하되면, 광학 기억 매체의 선택된 구간은 어드레스되거나 해독될 수 있다. 이는 기록/판독 작업을 간소화시키고 및/또는 가속화시킬 수 있다.
본 발명에 개시된 광학 기억 매체는 데이터 기억에 있어서 많은 용도를 갖는다. 본 발명의 광학 기억 매체는 고밀도 CD, CD-R, CD-E, 사진 영상, 기억 표시판 및 2 이상의 액정층의 복합 효과를 위해 데이타 기억 매체로서 사용될 수 있다. 본 발명의 광학 기억 매체의 몇가지 용도를 이하에 제시하였다.
디지탈 정보에 대응하는 암호화된 트위스트 얼라인먼트 상태를 가진 하나의 액정층을 구비하는 광학 기억 매체는 콤팩트 디스크(CD) 또는 콤팩트 디스크 판독전용 메모리(CDROM)로서 사용될 수 있다. 광학 기억 매체는 한 쌍의 편광체 사이에 개재된다. 암호화된 디지탈 정보는 각각의 얼라인먼트된 구간을 통과하는 광빔 및 적당한 광 검출기에 의한 투과 또는 반사 광 강도의 판독에 의해서 판독된다. 기록된 강도 정보는 추가로 얼라인먼트된 구간의 위치 및 투과 또는 반사 강도의 범위의 함수로서 처리된다.
암호화된 트위스트 얼라인먼트 상태를 갖는 하나의 액정층을 구비한 광학 기억 매체는 1 회 기록-다중 판독(WORM 또는 CD-R) 메모리로서 사용될 수 있다. 암호화 단계는 광학 얼라인먼트 층의 선택된 구간을 편광에 노광시키는 동시에 편광 벡터를 변화시키므로써 수행할 수 있다. 노광된 구간은 소정의 디지탈 정보에 대응한다. 암호화된 디지탈 정보는 트위스트 얼라인먼트 상태를 갖는 CD에 대해 기술한 바와 같이 여러 차례 판독될 수 있다.
암호화된 트위스트 얼라인먼트 상태를 갖는 하나의 액정층을 가진 광학 기억 매체는 기록 재기록 성능을 갖는 소거가능한 콤팩트 디스크(CD-E)로서 사용될 수 있다. 이러한 각각의 얼라인먼트 구간내의 얼라인먼트 상태는 전술한 바와 같은 기록 빔의 편광 벡터의 방향을 변화시키므로써 변화시킬 수 있다. 이어서 새로운 정보를 기억하고, 계속해서 트위스트 얼라인먼트 상태를 갖는 CD에 대해 기술한 바와 같이 판독할 수 있다.
사진 영상은 암호화된 트위스트 얼라인먼트 상태를 갖는 하나의 액정층을 구비한 광학 기억 매체에 기억할 수 있다. 이 영상은 편광체를 사용하지 않고는 볼 수가 없다. 사진은 광학 기억 매체를 한 쌩의 편광체사이에 배치하므로써 시각적으로 판독될 수 있다. 서로에 대하여 평행하거나 수직한 편광체 쌍의 흡광축을 가지므로, 포지티브 또는 네가티브 사진 영상을 판독할 수 있다. 이러한 매체의 또 다른 특징은 영상이 매우 광범위한 조망 각도를 갖는다는 점이다. 액정 표시된 영상은 대개 시판되는 액정 표시판, 계산기 및 랩탑 컴퓨터로부터 입증되는 바와 같이 좁은 조망 각도를 갖는다.
디지탈 정보에 대응하는 암호화된 복굴절 얼라인먼트 상태를 갖는 하나의 액정층을 구비한 광학 기억 매체는 콤팩트 디스크(CD) 또는 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리(CDROM)으로서 사용될 수 있다. 암호화된 디지탈 정보는 각각의 정렬된 구간을 통과하는 편광된 광 빔에 의해 판독되며, 반사 또는 투과 광의 위상차는 편광체 및/또는 간섭계 기법의 적절한 조합에 의해서 측정된다. 기록된 강도 정보는 추가로 정렬된 구간의 위치 및 투과 또는 반사된 광의 위상 범위의 함수로서 처리된다.
암호화된 복굴절 얼라인먼트 상태를 수용할 수 있는 하나의 액정층을 구비한 광학 기억 매체는 1 회 기록-다중 판독(WORM 또는 CD-R)로서 사용될 수 있다. 암호화 단계는 양 광학 얼라인먼트 층의 선택된 구간을 편광에 동등하게 노광시키는 동시에 편광 벡터를 변화시키므로써 수행할 수 있다. 노광된 구간은 소정의 디지탈 정보에 대응한다. 암호화된 정보는 복굴절 얼라인먼트 상태를 가진 CD에 대하여 전술한 바와 같이 여러 차례 판독될 수 있다.
암호화된 복굴절 얼라인먼트 상태를 수용할 수 있는 하나의 액정층을 구비한 광학 기억 매체는 소거 가능한 컴팩트 디스크(CD-E)로서 사용될 수 있다. 각각의 구간내의 얼라인먼트 상태는 전술한 바와 같은 기록 빔의 편광 벡터의 방향을 변화시키므로써 변경시킬 수 있다. 이어서 새로운 정보를 기억하고, 이후에 복굴절 얼라인먼트 상태를 갖는 CD에 대하여 전술한 바와 같이 판독될 수 있다.
사진 영상은 암호화된 복굴절 얼라인먼트 상태를 갖는 하나의 액정층을 갖는 광학 기억 매체에 기억될 수 있다. 이러한 사진은 편광체 및/또는 간섭계 기법의 적절한 조합, 예컨대 홀로그래피 기법을 사용하여 시각적으로 판독될 수 있다. 포지티브 또는 네가티브 사진 영상은 간섭계를 이용한 기법의 적당한 배열을 사용하여 판독할 수 있다.
디지탈 정보에 대응하는 암호화된 복합 얼라인먼트 상태를 갖는 하나의 액정층을 구비한 광학 기억 매체는 콤팩트 디스크(CD) 또는 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리(CDROM)으로서 사용될 수 있다. 암호화된 디지탈 정보는 각각의 정렬된 구간을 통과하는 광 빔 및 간섭계 기법, 편광체 및 광검출기의 적절한 조합에 의한 투과 또는 반사 광의 위상 및/또는 강도의 기록에 의해서 판독된다. 기록된 광 정보는 추가로 정렬된 구간의 위치 및 투과 또는 반사 강도의 범위의 함수로서 처리된다.
암호화된 복합 얼라인먼트 상태를 수용할 수 있는 하나의 액정층을 구비한 광학 기억 매체는 1 회 기록-다중 판독(WORM 또는 CD-R) 메모리로서 사용될 수 있다. 암호화 단계는 편광의 기록 빔을 사용하는 동시에 편광 벡터를 변화시키므로써 달성할 수 있으며, 노광된 구간은 소정의 디지탈 정보에 대응한다. 암호화된 디지탈 정보는 복합 얼라인먼트 상태를 가진 CD 에 대하여 전술한 바와 같이 여러 차례 판독될 수 있다.
암호화된 복합 얼라인먼트 상태를 수용할 수 있는 하나의 액정층을 구비한 광학 기억 매체는 소거 가능한 콤팩트 디스크(CD-E)로서 사용될 수 있다. 각각의 구간내의 얼라인먼트 상태는 전술한 바와 같은 기록 빔의 편광 벡터의 방향을 변화시키므로써 변경시킬 수 있다. 이어서 새로운 정보를 기억하고, 이후에 복합 얼라인먼트 상태를 갖는 CD 에 대하여 전술한 바와 같이 판독할 수 있다.
사진 영상은 암호화된 복합 얼라인먼트 상태를 갖는 하나의 액정층을 구비하는 광학 기억 매체에 기억될 수 있다. 사진은 간섭계 기법 및 편광체의 적절한 조합에 의해서 시각적으로 판독될 수 있다. 포지티브 또는 네가티브 사진 영상은 간섭계 장치 및/또는 편광체의 적절한 배열을 사용하여 판독할 수 있다.
암호화된 트위스트, 복굴절 및 조합 얼라인먼트 상태의 혼합물을 수용할 수 있는 하나 이상의 액정층을 갖는 광학 기억 매체는 소거 가능한 콤팩트 디스크(CD-E)로서 사용될 수 있다. 각각의 구간내의 얼라인먼트 상태는 상기한 기록 빔의 편광 벡터의 방향을 변화시키므로써 변경시킬 수 있다. 이어서 새로운 정보를 기억하고, 이어서 복합 얼라인먼트 상태를 갖는 CD에 대해 전술한 바와 같이 판독할 수 있다.
트위스트 얼라인먼트 상태, 복굴절 얼라인먼트 상태 또는 복합 얼라인먼트 상태를 구비한 하나의 액정층을 구비한 광학 기억 매체는 기억 디스플레이용으로 사용할 수 있다. 전술한 사진 영상은 편광에 연속적으로 노출시킴으로써 새로운 영상으로 변화할 수 있다. 영상 변화 속도가 비디오 속도 보다 빠른 경우, 디스플레이는 영화 및 텔레비젼용으로 사용할 수 있다. 비디오 변화율 보다 느린 경우, 광학 기억 디스플레이는 가변성 신호, 예를 들면 직접적인 교통 흐름에 사용할 수 있다. 상기 언급한 바와 같이, 상기 광학 기억 매체의 흥미로운 이점은, 종래의 액정 디스플레이에서 전형적으로 발견되지 않는 높은 조망 각도를 달성할 수 있다는 것이다.
두개의 액정층(X=1)
바람직한 실시태양에서 본 발명의 그레이 스케일을 구비한 광학 기억 매체는 하나의 반복부(4)를 갖는 2개의 액정층(도 5에서 X=1)을 포함한다. 2개의 액정층은 그들 각각의 얼라인먼트 층 쌍내에 1개 이상의 광학 얼라인먼트 층을 가질 수 있다. 광학 얼라인먼트 층은 동일한, 또는 상이한 흡수 특성을 갖는다. 제1 얼라인먼트 층 쌍은 150 ㎚와 400 ㎚ 사이에서 최대 흡광도를 갖는 상기 비등방성 흡수 분자 또는 부위를 지닌 1개 이상의 광학 얼라인먼트 층을 갖고, 제2 얼라인먼트 층 쌍은 400 ㎚와 800 ㎚ 사이에서 최대 흡광도를 갖는 비등방성 흡수 분자 또는 부위를 지닌 1개 이상의 광학 얼라인먼트 층을 갖는다. 이러한 실시태양에 속하는 광학 기억 매체에는 수개의 대안적인 디자인이 존재한다.
2개의 액정층을 지닌 한 바람직한 광학 기억 매체에 있어서, 각각의 얼라인먼트 층 쌍은 하나의 광학적 얼라인먼트 층을 가지며 제2 얼라인먼트 층은 광학적 불활성인 통상의 얼라인먼트 층이다. 광학 얼라인먼트 층은 2개의 외부 기판의 대향면상에 코팅되는 것이 바람직하다. 통상의 얼라인먼트 층은 내부 기판의 이면상에 이면 코팅되어 있다. 액정층은 각 액정층의 선택된 구간 내에서 3개 이상의 트위스트 얼라인먼트 상태, 보다 바람직하게는 4 내지 2000개의 트위스트 얼라인먼트상태를 갖는다. 선택된 구간 내의 광학 얼라인먼트 층을 광학 얼라인먼트 층의 흡수띠 내에서 편광된 광선에 노출시킴으로써, 제2 표면을 고정된 상태로 유지하면서 표면상의 액정 디렉터를 회전시킨다. 광학 얼라인먼트 층은 최종 셀을 구조화하기 전에 노출시키거나 최종 셀의 양 측면을 노출시킴으로써, 별도로 다르게 노출시킬 수 있다. 트위스트의 값은 상술한 바와 같이 제어되고 전술한 바와 같이 한 구간에서 다음 구간으로 변화된다.
2개의 액정층을 지닌 다른 바람직한 광학 기억 매체에 있어서, 각각의 얼라인먼트 층 쌍은 하나의 광학적 얼라인먼트 층을 구비하며 제2 얼라인먼트 층은 광학적 불활성인 통상의 얼라인먼트 층이다. 광학 얼라인먼트 층은 상이한 최대 흡광도를 갖고, 상이한 파장의 빛에 민감하며, 2개의 외부 기판의 대향면상에 코팅되는 것이 바람직하다. 통상의 얼라인먼트 층은 내부 기판의 이면상에 이면 코팅되어 있다. 액정층은 각 액정층의 선택된 구간 내에서 3개 이상의 트위스트 얼라인먼트 상태, 보다 바람직하게는 4 내지 2000개의 트위스트 얼라인먼트 상태를 갖는다. 선택된 구간 내의 광학 얼라인먼트 층을 광학 얼라인먼트 층의 흡수대 영역의 선형 편광된 광선에 노출시킴으로써, 제2 표면을 고정상태로 유지하면서 표면상의 액정 디렉터를 회전시킨다. 광학 얼라인먼트 층은 최종 셀을 구조화하기 전에 노출시키거나 최종 셀의 양 측면의 노출시킴으로써, 별도로 다르게 노출시킬 수 있다. 트위스트 값은 전술한 바와 같이 제어되고 한 구간에서 다음 구간까지 변화된다.
2개의 액정층을 지닌 또 다른 바람직한 광학 기억 매체에 있어서, 각각의 얼라인먼트 층 쌍은 2개의 유사 광학 얼라인먼트 층을 갖지만 상술한 바와 같이 상이한 최대 흡광도를 갖는다. 액정층은 선택된 구간 내에서 각각 3개 이상의 트위스트 얼라인먼트 상태, 보다 바람직하게는 4 내지 2000개의 트위스트 얼라인먼트 상태를 갖는다. 이를 달성하기 위해서, 각각의 얼라인먼트 층 쌍의 한 개의 광학 얼라인먼트 층을 비등방성 흡수 분자 또는 부위의 흡수대 영역의 파장의 편광된 광선에 균일하게 노출시킴으로써, 하나의 광학 얼라인먼트 층 상에 균일한 백그라운드 얼라인먼트를 얻는다. 선택된 구간에서 편광 벡터를 변화시키면서 제2 광학 얼라인먼트층을 유사한 파장의 편광된 광선에 노출시킴으로써, 제2 표면상의 액정 디렉터를 회전시킨다. 트위스트 값은 전술한 바와 같이 제어할 수 있고, 액정층은 2개의 상이한 파장의 광선을 사용하여 각각 별도로 얼라인먼트할 수 있다.
2개의 액정층을 지닌 또 다른 바람직한 광학 기억 매체에 있어서, 각각의 얼라인먼트층 쌍은 2개의 유사 광학 얼라인먼트 층을 갖지만 전술한 바와 같이 상이한 최대 흡광도를 갖는다. 액정층은 선택된 구간 내에서 각각 3개 또는 그이상의 복굴절 얼라인먼트 상태, 보다 바람직하게는 4 내지 2000개의 복굴절 얼라인먼트 상태를 갖는다. 이를 달성시키기 위해서, 하나의 얼라인먼트 층 쌍의 양 광학 얼라인먼트 층을 선택된 구간에서 편광 벡터를 변화시키면서 그들의 흡수대 내의 파장의 편광에 노출시킨다. 제2 얼라인먼트 층 쌍은 제2 파장의 편광에 어드레스화될 수 있다. 액정층은 설을 구조화시키기 전 또는 후에 2개의 상이한 파장의 편광을 사용하여 각각 별도로 얼라인먼트할 수 있다.
2개의 액정층을 지닌 또 다른 바람직한 광학 기억 매체에 있어서, 각각의 액정층은 상이한 흡광도 특성을 지닌 2개의 광학 얼라인먼트 층을 갖는다. 액정층은각각의 액정층의 선택된 구간 내에서 3개 이상의 복합 얼라인먼트 상태, 보다 바람직하게는 4 내지 2000개의 트위스트 얼라인먼트 상태를 갖는다. 하나의 광학 얼라인먼트 층은 선택된 구간에서 편광 벡터를 변화시키면서 편광에 노출시키고, 제2 광학 얼라인먼트 층은 선택된 구간에서 제2 파장의 편광에 노출시킨다. 이것은 선택된 구간에서 양 표면상의 액정 디렉터를 각각 회전시킨다. 제2 얼라인먼트 층 쌍의 경우에도 이러한 공정을 반복한다. 광학 얼라인먼트 층은 최종 셀을 구조화하기 전에 노출시키거나 최종 셀의 양 측면을 노출시킴으로써, 별도로 다르게 노출시킬 수 있다.
2개의 액정층을 지닌 또 다른 바람직한 광학 매체는 1 개이상의 기판상에 유형화된 전극을 갖는다. 기판은, 예를 들어 인듐-주석-산화물(ITO)로 코팅된 유리판일 수 있다. ITO 전극은 통상의 석판술 공정을 사용하여 패턴화한다. 전기장을 가함으로써, 1개 또는 양 액정층의 선택된 구간은 어들레스화되거나 판독될 수 있다. 이것은 기록/판독 조작을 단순화 및/또는 가속화시킬 수 있다.
디지탈 정보에 부합하는 암호화된 편광체 얼라인먼트 상태를 구비한 2개의 액정층을 지닌 광학 기억 매체는 콤팩트 디스트(CD) 또는 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리(CDROM)로서 사용할 수 있다. 광학 기억 매체는 한 쌍의 편광체 사이에 개재되어 있다. 각각의 액정층은 판독 광선 빔의 적절한 집광된 렌즈(optics)에 의해 어드레스되거나 판독되어 진다. 암호화된 디지탈 정보는 각각의 얼라인먼트 구간을 통과하는 광선과, 적합한 광검출기에 의한 투과선 또는 반사선의 세기의 기록으로 판독될 수 있다. 기록된 세기의 정보는 각 층의 함수, 얼라인먼트 구간의 위치, 및투과 또는 반사 세기의 크기로서 추가 처리된다.
암호화된 편광체 얼라인먼트 상태의 기능을 구비한 2개의 액정층을 지닌 광학 기억 매체는 1회 기록-수회 판독(WORM 또는 CD-R)메모리로서 사용할 수 있다. 암호화 단계는 편광 벡터를 변화시키면서 선택된 광학 얼라인먼트 층의 선택된 구간을 편광에 노출시킴으로써 달성할 수 있다. 조사된 구간은 소정의 디지탈 정보와 일치한다. 암호화된 디지탈 정보는 상기 편광체 얼라인먼트 상태을 지닌 CD의 경우에 전술한 바와 같이 수회 판독할 수 있다.
암호화된 트위스트 얼라인먼트 상태의 기능을 지닌 2개의 액정층을 갖는 광학 기억 매체는 소거 가능한 콤팩트 디스크(CD-E)로서 사용할 수 있다. 각각의 구간에서 얼라인먼트 상태는 전술된 기록 빔의 편광 백터의 방향을 변화시킴으로써 변화시킬 수 있다. 이어서, 새로운 정보는 기억되고 이어서 상기 트위스트 얼라인먼트 상태를 갖는 CD의 경우 전술된 바와 같이 판독될 수 있다.
사진 영상은 암호화된 트위스트 얼라인먼트 상태를 구비한 2개의 액정층을 지닌 광학 기억 매체내에 기억시킬 수 있다. 이 영상은 편광체 없이는 볼 수 없다. 사진은 렌즈를 적절히 집광시키고 한 쌍의 편광체 사이에 광학 기억 매체를 설치하여 판독하고자 하는 액정층을 선택함으로써 육안으로 판독할 수 있다. 포지티브 또는 네가티브 사진 영상은 서로 평형한 또는 수직인 편광체 쌍의 흡광 축을 갖춤으로써 판독될 수 있다.
디지탈 정보에 부합하는 암호화된 복굴절 얼라인먼트 상태를 구비한 2개의 액정층을 지닌 광학 기억 매체는 콤팩트 디스크(CD) 또는 콤팩트 디스크 판독 전용메모리(CDROM)로서 사용할 수 있다. 각각의 액정층의 암호화된 디지탈 정보는 렌즈를 적절히 집광시킴으로써 선택된 층의 얼라인먼트 구간을 통과하는 편광 광선과, 편광체 및/또는 간섭계 기술을 적절히 조합함으로써 결정되는 투과 또는 반사선의 상 변위에 의해서 판독된다. 기록된 세기 정보는 각 층의 위치함수, 얼라인먼트 구간, 및 투과 및 반사 광선의 상의 크기로서 추가 처리될 수 있다.
암호화된 복굴절 얼라인먼트 상태의 기능을 구비한 2개의 액정층을 지닌 광학 기억 매체는 1회 기록-수회 판독(WORM 또는 CD-R)메모리로서 사용할 수 있다. 노출된 구간은 소정의 디지탈 정보와 일치한다. 암호화된 디지탈 정보는 상기 복굴절 얼라인먼트 상태를 지닌 CD의 경우에 기술한 바와 같이 수회 판독될 수 있다.
암호화된 복굴절 얼라인먼트 상태의 가능 출력을 구비한 2개의 액정층을 지닌 광학 기억 매체는 소거 가능한 콤팩트 디스크(CD-E)로서 사용할 수 있다. 선택된 층의 각각의 구간에서 얼라인먼트 상태는 전술된 기록 광선의 편광 백터 방향을 변화시킴으로써 변화시킬 수 있다. 이어서, 새로운 정보는 상기 복굴절 얼라인먼트 상태를 지닌 CD의 경우에 상기 기술된 바와 같이 연속적으로 판독될 수 있다.
사진 영상은 전술한 바와 같이 암호화된 복굴절 얼라인먼트 상태를 구비한 2개의 액정층을 지닌 광학 기억 매체내에 기억될 수 있다. 사진은 편광체 및/또는 간섭계 기술을 적절히 조합함으로써 육안으로 판독할 수 있다. 포지티브 또는 네가티브 사진 영상은 간섭계 장치를 적절히 얼라인먼트함으로써 판독할 수 있다.
디지탈 정보에 부합하는 암호화된 복합 얼라인먼트 상태를 구비한 2개의 액정층을 지닌 광학 기억 매체는 콤팩트 디스크(CD) 또는 콤팩트 디스크 판독 전용메모리(CDROM)로서 사용할 수 있다. 암호화된 디지탈 정보는 적절한 집광용 렌즈의 사용 및 간섭계 기술, 편광자 및 광검출기를 적절히 조합에 의한 투과 또는 반사 광선의 상 변위 및/또는 세기의 기록에 의해서, 선택된 층의 각각의 얼라인먼트된 구간을 통과하는 광선 빔으로 판독할 수 있다. 기록된 광선 정보는 각 액정층, 얼라인먼트 구간의 위치 및 투과 또는 반사된 세기의 크기의 함수로서 추가 처리될 수 있다.
암호화된 복합 얼라인먼트 상태의 가능 출력을 구비한 2개의 액정층을 지닌 광학 기억 매체는 1 회 기록-수회 판독(WORM 또는 CD-R)메모리로서 사용할 수 있다. 암호화하는 단계는 편광 벡터와 소정의 디지털 정보에 부합하는 조사된 선택 구간을 변화시키면서 편광의 기록 광선을 사용하여 달성할 수 있다. 암호화된 디지탈 정보는 복합 얼라인먼트 상태를 지닌 CD의 경우에 상기 기술한 바와 같이 수회 판독될 수 있다.
암호화된 복합 얼라인먼트 상태의 기능을 갖는 2개의 액정층을 지닌 광학 기억 매체는 소거 가능한 콤팩트 디스크(CD-E)로서 사용할 수 있다. 선택된 층의 각각의 구간에서 얼라인먼트 상태는 상기 기술된 기록 광선의 편광 백터 방향을 변화시킴으로써 변화시킬 수 있다. 이어서, 새로운 정보는 상기 복합 얼라인먼트 상태를 지닌 CD의 경우에 기술된 바와 같이 판독될 수 있다.
사진 영상은 상술한 바와 같이 암호화된 복합 얼라인먼트 상태를 구비한 2개의 액정층을 지닌 광학 기억 매체에 기억할 수 있다. 사진은 광원 집중화, 간섭계 기술, 편광체를 적절히 조합함으로써 액정층을 육안으로 판독할 수 있다. 포지티브또는 네가티브 사진 영상은 편광체 및/또는 간섭계 기술을 적절히 조합함으로써 판독될 수 있다.
트위스트 얼라인먼트 상태, 복굴절 얼라인먼트 상태 또는 복합 얼라인먼트 상태를 구비한 2개의 액정층을 지닌 광학 기억 매체는 또한 기억 디스플레이용으로 사용할 수 있다. 전술한 사진 영상은 기록 광선에 의하여 새로운 영상으로 변화할 수 있다. 영상의 변화 속도가 비디오 속도 보다 빠른 경우, 디스플레이는 영화 및 TV에 사용될 수 있다. 영상의 변화 속도가 비디오 속도보다 느린 경우, 광학 기억 디스플레이는 가변성 신호, 예를 들면 교통 흐름을 지시하는 데 사용할 수 있다. 상기 언급한 바와 같이, 이 광학 기억 매체의 흥미로운 이점은 통상의 액정 디스플레이에서 전형적으로 발견되지 않은 높은 조망 각도를 달성할 수 있다는 것이다.
트위스트 얼라인먼트 상태, 복굴절 얼라인먼트 상태 또는 복합 얼라인먼트 상태를 구비한 2 개의 액정층을 지닌 광학 기억 매체는 2개 이상의 층을 조합하는 데 사용할 수 있다. 렌즈를 적절히 집광시킴으로서, 2개 이상의 층을 조합한 효과는 전술한 바와 같이 유사하게 판독될 수 있다. 그러한 광학 기억 매체는 신호 처리 또는 정보 처리 용도, 예를 들면 광학 신호 상관성, 광학 논리 연산, 공간 필터 및 광학 계산에서 사용할 있다.
본 발명은 하기 실시예로서 설명되나, 이는 예시적인 것으로 본 발명은 이에 의해 제한되지 않는다.
[실시예]
실시예 1
이 실시예는 염료 3을 제조하는 방법을 설명한다.
4-니트로아닐린(5.5 g)을 12 N 염산(10.8 mL)과 증류수(7 mL)에 용해하였다. 상기 혼합물을 5℃ 이하로 냉각하고, 2 M 아질산 나트륨 용액(22 mL)을 서서히 첨가하였다. 상기 혼합물을 1 시간 동안 교반하고, 우레아(1.0 g)을 첨가하여 추가로 5 분 동안 계속해서 교반하였다. 상기 용액을 5-메톡시-2-메틸 아닐린(5.48 g), 아세트산 나트륨(12.0 g), 및 아세트산(40 mL)을 포함하는 제2 용액에 부어 넣었다. 상기 혼합물을 5 ℃, 1.5 시간 동안 간헐적으로 교반한 후, 여과시켜서 적색 고형물을 수득하였다. 상기 고형물을 에탄올-테트라히드로푸란으로 2회 재결정하여 2-메틸-5-메톡시-4-(4′-니트로페닐아조)-벤젠아민을 수득하였다. 상기 물질(2.86 g)을 에탄올(120 mL)에 넣고 65 ℃로 가열하였다. 물(20 mL) 중의 아황산수소나트륨(1.68 g)을 첨가하고 상기 혼합물을 20 분 동안 교반하였다. 물(60 mL)을 첨가하고, 상기 혼합물을 냉각 여과시켰다. 수득한 고형물은 에탄올로 재결정화시켜서 염료(3)[ mp 136-137 ℃, λmax=416 과 458 ㎚, ε=38,200과 28,600]을 수득하였다.
실시예 2
이 실시예는 게스트/호스트 디아조디아민 1/SPI-2000 폴리이미드 광학 얼라인먼트 층(S1로 명명함)을 제조하는 방법을 설명한다.
폴리이미드 제제 SPI-2000(0.5 g)을 디아조디아민 1(69.8 mg) 및 N-메틸-2-피롤리돈(9.9 g)과 혼합하였다. 상기 혼합물을 실온에서 1 시간 동안 교반하였다.상기 용액을 0.45 ㎛ 테플론 필터막을 통과시켜 깨끗한 유리 기판의 표면상에 직접 여과시켰다. 이어서, 코팅된 유리 기판을 2500 RPM으로 1 분동안 회전시켜 균일한얇은 필름을 만들었다. 이 생성된 얇은 필름을 질소하에 100 ℃, 1 시간 동안, 이어서 195℃, 2 시간 동안 경화시켰다.
실시예 3
이 실시예는 폴리이미드 중합체 얼라인먼트 층 중의 공유 결합된 디아조디아민 1을 제조하는 방법을 설명한다.
3,3′,4,4′-벤조페논 테트라카르복시 이무수물(40.25 mg)을 디아조디아민 1(46.75 mg) 및 건조한 N-메틸-2-피롤리돈(1.65 g)과 혼합하였다. 상기 혼합물을 아르곤하에 실온에서 18 시간 동안 교반하였다. 이 폴리(암산) 프레폴리머 용액을 1 중량 %의 고형물이 되도록 테트라히드로푸란(6.96 g)을 사용하여 희석하였다. 상기 용액을 0.45 ㎛ 테플론 필터막을 통과시켜 깨끗한 유리 기판의 표면상에 직접 여과시켰다. 이어서, 코팅된 유리 기판을 2500 RPM으로 1 분동안 회전시켜 균일한 얇은 필름을 만들었다. 이 생성된 얇은 필름을 질소하에 80 ℃, 15분 동안 경화시키고, 이어서 180℃, 1 시간 동안 가열 하였다. 상기 얇은 필름의 λmax=376 ㎚이며, 472 nm에서 강한 피크 어깨띠를 갖는다.
실시예 4
본 실시예는 폴리이미드 중합체 얼라인먼트 층 중의 공유 결합된 4,4′-디아미노스틸벤인 2을 제조하는 방법을 설명한다.
3,3′,4,4′-벤조페논 테트라카르복시 이무수물(40.25 mg)을 4,4′-디아미노스틸벤 2(26.25 mg), 및 건조한 N-메틸-2-피롤리돈(1.26 g)과 혼합하였다. 상기 혼합물을 아르곤하에 실온에서 18 시간 동안 교반하였다. 이 폴리(암산)프레폴리머 용액을 1 중량 %의 고형물이 되도록 테트라히드로푸란(5.32 g)을 사용하여 희석하였다. 상기 용액을 0.45 ㎛ 테플론 필터막을 통과시켜 깨끗한 유리 기판의 표면을 통해 직접 여과시켰다. 이어서, 코팅된 유리 기판을 2500 RPM으로 1 분동안 회전시켜 균일한 얇은 필름을 만들었다. 이 생성된 얇은 필름을 질소하에 80 ℃, 15분 동안 경화시키고, 이어서 180℃, 1 시간 동안 가열하였다. 상기 얇은 필름은 λmax=330㎚이였다.
실시예 5
본 실시예는 광학 얼라인먼트 층(S 2로 명명함)을 수득하기 위한 공유 결합된 모노아조디아민 3/폴리이미드 중합체를 제조하는 방법을 설명한다.
3,3′,4,4′-벤조페논 테트라카르복시 이무수물(40.25 mg)를 모노아조디아민 3(32.0 mg) 및 건조한 N-메틸-2-피롤리돈(1.37 g)과 혼합하였다. 상기 혼합물을 아르곤하에 실온에서 18 시간 동안 교반하였다. 이 폴리(암산)프레폴리머 용액을 1 중량 %의 고형물이 되도록 테트라히드로푸란(5.78 g)을 사용하여 희석하였다. 상기 용액을 0.45 ㎛ 테플론 필터막을 통과시켜 깨끗한 유리 기판의 표면상에 직접 여과시켰다. 이어서, 코팅된 유리 기판을 2500 RPM으로 1 분동안 회전시켜 균일한 얇은 필름을 만들었다. 이 생성된 얇은 필름을 질소하에 80 ℃, 15분 동안 경화시키고,이어서 180℃, 1 시간 동안 가열하였다. 상기 얇은 필름은 λmax=387 ㎚ 이였다.
실시예 6
이 실시예는 중합 가능한 네마틱 단량체 제제를 제조하는 방법을 설명한다.
메타크릴레이트 Ⅰa(114 mg)와 Ⅰb(114 mg), 및 디메타크릴레이트Ⅱa(60 mg)를, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(9 mg), ZLI-1982(EM Chemicals, Hawthorne NY) 네마틱 액정(15 mg), CB-15 키랄 네마틱 도판트(15 ㎍)히드로퀴논 억제제(9 ㎍) 및 Irgacure 651(Civa Giegy, Ardsley NY) 광개시제(4 mg)과 혼합하였다. 상기 혼합물을 85 ℃로 가열하고 2 시간 동안 교반한 다음 실온까지 냉각하였다. 실온에서 네마틱 액정 메소상을 형성한다: 네마틱-등방성 전이=43.2 ℃.
실시예 7
이 실시예는 셀을 조립하기 전에 노출시킨 광학 얼라인먼트 층을 지닌 2개의 광학 얼라인먼트 층 사이의 액정층 내의 트위스트 얼라인먼트 상태를 설명한다.
붕소규산염 유리 기판(2″×2″×1mm; Donnelly Corp., Holland, Michigan)을, 실시예 2의 게스트/호스트 디아조디아민 1/SPI-2000 폴리이미드 제제로 코팅시킨 후 경화시켜서 광학 얼라인먼트 층을 수득하였다.
액정 셀을 조립하는 경우, 액정의 백그라운드 얼라인먼트를 포함하는 편광에 2개의 기판을 연속적으로 노출시켰다. 조사 장치의 개략도를 도 6에서 설명하였다. 레이저(6)는 통상의 아르곤 모델 # 2020-03(Spectra-Physics, Piscataway, New Jersey)로 514.5 nm에서 대략 2.5 와트의 최대 출력을 부여하고, 수직으로(7) 편광된다. 음향 변조기(8), 즉 레이저 광선을 변조하는 모델 #AOM-40(Iittra-Action Corporation, Bellwood, IL)에 레이저 광선을 통과시켰다. 이어서, 레이저 빔을 거울(9)로 반사시키고 구경(10)을 통과시켜, 초점 렌즈(11)을 구비하고 컴퓨터로 조절되는 2-축 스캐닝 거울 시스템(모델 # LK5100, General Scanning, Watertown, MA)으로 보낸다. 스캐너는 초점화된 편광 레이저 빔을 광학 얼라인먼트 층(12)상에 보내며, 연속적인 스캔 라인 사이에 대략 15 마이크론 단계를 차지하는 층에 걸쳐서 빔을 앞뒤로 주사시켰다. 레이저 빔을 스캐너 전자 기기에 의해 조절되는 변조기(8)을 통해 키고 껐다. 코팅된 기판상에 대한 총 레이저 출력 투사량은 1.7 와트이고, 레이저 빔은 스캐너 렌즈에 의해 코팅된 기판에 대략 30 ㎛의 직경으로 초점화된다.
백그라운드 얼라인먼트를 노출시킨 후, 1개의 코팅된 기판을 스캐너 촛점에 놓고 처음 위치로부터 기판의 법선 둘레로 10 ˚회전시켰다. 이어서 코팅된 기판의 제 1 사분원에서 1 cm 원을 스캐닝하엿다. 그 후, 상기 기판을 제 2 사분원으로 이동시켜서 처음 위치로부터 30˚회전시켰다. 이 사분원에서 제2 원을 스캐닝하였다. 기판의 초기 위치로부터 60˚와 90˚에 대한 나머지 두개의 사분원을 상기와 같이 반복하였다.
액정 셀은 2개의 노출된 코팅된 기판로부터 구조화하였다. Mylar 스트립(55 ㎛)을 코팅된 한 기판상에 놓고 나머지 한 기판을 그 위로 개재시켰다. 상기 광학 얼라인먼트 층은 서로 마주보고 있고, 백그라운드 얼라인먼트 방향은 서로 평행하다. 클램프를 사용하여 기판을 55 ㎛ 공극으로 압착시키고, 가장자리를 따라 에폭시 수지를 도포하여 5 분 동안 경화시켰다. 셀의 반대 가장자리상의 2개의 공간을 봉하지 않은 채 남겨두었다. 세포상에 봉하지 않은 채 남겨둔 한 개의 개구부를 액정과 혼합되어 있는 0.02 중량 % CB-15 키랄 불순물(EM Industries, Inc,.)을 지닌 ZLI-1982 네마틱 액정(EM Industries, Inc., Hawthorne, New York)에 함침시켰다. 상기 셀을 모세관 작용에 의해서 충전시켰다. 충전시킨 후, 상기 셀을 액정으로부터 제거하여 정제하고, 상기 공극을 에폭시로 밀봉하였다.
도 7은 사진 광선 상자상의 교차된 편광체사이에 도시된 셀 양태를 설명한다. 백그라운드 얼라인먼트 방향은 입력 편광체의 투과 축중 하나에 따른다. 빛의 투과축이 입력 편광체 투과 축과 교차되기 때문에, 출력 편광체는 빛의 투과를 차단한다. 결과적으로, 셀의 백그라운드는 균일하게 어둡게 나타낸다.
원의 면적에서, 한 번 노출된 한 기판은 백그라운드를 따라 얼라인먼트되는 반면, 다중 노출된 나머지 다른 기판은 10, 30, 60 및 90˚(원주에 노출되는 동안 기판을 회전시킨 각도와 동일함)씩 액정을 얼라인먼트시킨다. 이것은 10, 30, 60, 및 90˚(도 7의 13, 14, 15, 및 16)와 동일한 트위스트 각도를 지닌 액정의 트위스트 네마틱 얼라인먼트를 발생시킨다. 트위스트 네마틱 상태는 트위스트 각과 동일한 양으로 편광의 편광 벡터를 회전시킨다. 그 결과, 10, 30, 60, 및 90˚원이 백그라운드 투과에 대한 상대적인 투과에 있어서 점진적으로 보다 밝게 된다(도 7에서 점진적인 저밀도의 음영선으로서 나타남). 90˚원이 가장 밝았다. 따라서, 4 레벨의 그레이를 백그라운드에 대하여 상대적으로 관찰하였다.
실시예 8
본 실시예는 16 보다 크고 256 개 이하의 얼라인먼트 상태이하인 고 해상도 2-차원 사진 영상을 보여준다. 셀을 조립 및 액정으로 충전시킨 후 액정층내에 트위스트 얼라인먼트 상태가 이루어졌다. 하나의 얼라인먼트 층은 통상적으로 기계적 마찰시킨 폴리이미드이고, 나머지는 광학적 얼라인먼트 층이었다.
디아조디아민 1/SPI-2000 폴리이미드(S1)가 코팅된 기재(2"×2"×1 mm)는 실시예 7과 동일하게 광학적으로 백그라운드 얼하였다. 또 다른 유사한 기판은 표면상에 회전된 SPI-2000 폴리이미드 용액을 포함하였다. SPI-2000이 코팅된 기판을 오븐에서 경화시켰다. 섬유상 천을 통하여 한방향성을 가지고 기판의 코팅된 면을 마찰시켜 SPI-2000이 코팅된 기판의 백그라운드 얼라인먼트를 기계적으로 유도시켰다. 55㎛ 셀은 광학적 얼라인먼트 층을 갖는 실시예 7과 동일하게 제조하고 SPI-2000은 상호 평행 얼라인먼트를 제공하기 위해서 층을 서로 마주보도록 기계적으로 얼라인먼트시켰다. 셀은 실시예 7에서 기술한 것과 동일한 액정 혼합물로 충전시켰다. 셀을 편광체를 통하여 보았을 때 액정이 균일하게 평행으로 얼라인먼트되어 있는 것이 관찰되었다.
조립된 셀을 도 8의 광학 노출 장비내에 놓았다. 15 cm 초점 길이 렌즈(20)의 초점에 위치한 X-Z면(도 8에서는 2중의 화살표 및 점 22로 나타냄)내로 셀을 이동시키기 위해 설치한 2개의 동력이 있는 해독 단계상에 셀을 설치하였다. 광학 얼라인먼트 층(12)이 있는 기판을 15 cm 초점 길이 렌즈(20)에 가장 가깝게 설치하였다. 기계적으로 완충된 폴리이미드 층(21)으로 코팅한 기판은 편광된 입사광선에 감응하지 않았다. 적당한 방향으로 4분의 1 파장 판(19)을 결합시킨 전기-광학 모듈레이터(18)(커네티컷, 덴부리의 Conopics, CT)는 사용된 전압의 함수로써 Innova 400 아르곤 레이저(코히어런트 인코오포레이티드, 산타 클라라, CA)로부터의 514.5 nm 광선의 출력 편광 상태를 변화시킨다. 선형 편광 상태는 모듈레이터 추진기의 전압이 0 내지 1 볼트일 때 셀의 X-Z면상에서 45 내지 -45˚회전하였다. 모듈레이터 및 번역 상태는 컴퓨터로 조절하였다.
고 해상도를 셀내로 기록하기 위해서, 256 레벨 그레이를 갖는 개인 702 × 738 화소(pixel) 디지탈 사진 영상은 실험 장치에 설치한 셀 상에 입사 편광의 각도를 측정하기 위해 컴퓨터를 사용하였다. 전압의 보정 값은 최종 셀이 편광체 사이에서 관찰되는 것을 고려하여 영상내에 그레이스케일 레벨로부터 계산하였다. 영상에서 0 그레이스케일 레벨에 대한 모듈레이터의 해당 전압은 0볼트이다. 이 전압에서, 셀 상에 입사되는 편광 상태는 기판의 평면에서 45˚였다. 따라서, 생성된 트위스트 각은 서로 45˚로 입사축을 갖는 편광체 사이에서 관찰하였을 때 암(dark) 얼라인먼트 상태를 제공하는 -45 도였다.
영상의 각 화소에서 셀의 해당 노출은 화소 그레이스케일 값에 대하여 적당한 편광 각도에서 13 msec로 발생하였다. 13 msec동안 셀에 노출된 약 38㎛ 얼라인먼트 구간을 발생시키는 약 3 mm/sec에서 X축을 따라 셀을 해독하였다. 영상의 주어진 열에서 모든 702 노출을 수행한 후에, 셀은 Z축을 따라 38㎛로 해독하고 다음 줄을 노출시켰다. Z축을 따르는 단계는 주어진 영상에 대하여 738 회 반복하였다. 총 노출된 구간은 대략 1"×1"이었다.
디아조디아민 1/SPI-2000 폴리이미드 얼라인먼트 층은 입사광에 감응하기 때문에, 남아 있는 기계적으로 정렬된 폴리이미드 얼라인먼트 층과 접촉한 액정이 입사광에 의해 영향을 받지 않는 반면, 이 층과 접촉한 액정은 편광 광선에 의해 회전되었다. 이로 인하여 컴퓨터 영상내에 본래의 디지탈화된 화소의 그레이스케일에 따라 트위스트각을 갖는 트위스트 얼라인먼트 상태를 얻기 위해서 각 약 38㎛×38㎛ 노출된 얼라인먼트 구간이 발생한다.
노출 후에, 비편광 광선을 관찰하면(편광체 없이), 셀은 얼라인먼트 구간 또는 영상의 가시화된 표시를 나타내지 않았다. 그러나, 서로 45도로 이루어진 편광체 사이로 노출된 셀을 관찰하였을 때, 포지티브(셀에서의 영상은 컴퓨터 영상에 해당함), 고 해상도(1"×1" 면적에서 702×738 얼라인먼트 구간), 개인 영상을 볼 수 있다. 출력 편광체를 입력 편광체에 대하여 90 도 내지 -45 도 위치로 회전시키므로써, 네가티브(셀내의 영상은 본래의 컴퓨터 영상으로부터 역전된 명 및 암 구간을 갖는다), 개인 영상의 고 해상도가 관찰된다. 영상은 시각적 관찰에 의해 본래의 컴퓨터 영상과 동일하다는 것을 보여주었다. 영상은 통상적인 액정 진열에 대조적으로 광범위한 시각을 갖는다.
실시예 9
본 실시예는 다른 파장에 감응하는 2개의 상이한 광학 얼라인먼트 층 사이에 있는 액정층내의 트위스트 얼라인먼트 상태를 보여준다. 셀을 조립 및 충전시킨 후에 단지 하나의 광학 얼라인먼트 층을 트위스트 얼라인먼트 상태를 갖는 얼라인먼트 구간을 발생시키기 위해서 노출시킨다. 이 실시예에서 초플루오로화된 액정층을 사용한다.
유리 기재(0.9"×1.2"×1mm)를 S1 광학 얼라인먼트 층을 제공하기 위해서 디아조디아민 (1)/SPI-2000 폴리이미드로 스핀 코팅하였다. 제2의 유사한 기판은 S2 광학 얼라인먼트 층을 제공하기 위해서 모노아조디아민 (3)/폴리이미드 중합체로 스핀 코팅하였다. 이어서 모든 코팅을 오븐에서 경화시켰다.
S1 코팅된 기판은 실시예 7과 동일하게 백그라운드 얼라인먼트하였다. S2 코팅된 기재는 도9에 도식화한 장치를 사용하여 백그라운드 얼라인먼트하였다. 이들 실험에서, S2 코팅된 기판(24)은 입사 레이저 빔과 마주하는 코팅된 면으로 2축 XZ 해독 단계(도 9의 2중 화살표(25)로 나타냄)상에 설치하였다. Innova 400 레이저(17)가 333 내지 364 nm의 파장을 갖는 자외선내의 레이저 광선을 발하도록 파장을 맞추었다. 5cm 초점 길이 원주형 렌즈(23)를 S2 코팅된 기판상의 라인(1cm×200㎛)의 입사 1 cm 빔에 초점을 맞추었다. 코팅된 기판을 Z 방향을 따라서 일정 속도에서 해독한 후 X 방향으로 진행하였다. 코팅된 기판이 완전히 노출될 때 까지 이를 반복하였다.
실시예 7에서 기술한 바와 같이 2개의 백그라운드 얼라인먼트된 기판으로부터 셀을 제조하고 MLC-6043-000(EM 인더스트리즈 인코오포레이티드, 하우트론, 뉴욕)으로 충전하였다. 셀을 편광체로 관찰하면 균일하고, 평행한, 백그라운드 얼라인먼트를 나타내었다.
이어서 셀을 실시예 7 및 도 6에서 기술한 바와 같이 스캐닝 장치에 노출시켰다. 1mm 직경의 원들은 스캐너 시스템(11) 바로 전 장치에 첨가된 2분의 1 파장 판의 각종 방향으로 노출되었다. 입사 광선의 편광 상태는 2분의 1 파장 판이 회전하는 각도의 2배로 회전한다. 따라서, 셀의 평면에서 광선 편광 방향을 조절하는 간단한 방법은 2분의 1 파장 판을 회전시켜 얻을 수 있다. 셀의 S1 코팅된 기판은 스캐너 장치에 사용된 514.5 nm 광선에 감응하였다. 4개의 원은 10, 30, 60 및 90 도의 S1 코팅된 기재 평면의 편광 각 변화에 해당하는 5, 15, 30 및 45도의 2분의 1 파장 판 회전각에 노출시켰다.
광선 편광을 2분의 1 파장 판의 회전 이전에 백그라운드 얼라인먼트에 수직이 되도록 셀을 배향시킨다. S1코팅된 기재는 단지 514.5 nm에 감응하는 기재이므로, 액정은 트위스트 각 10, 30, 60 및 90도에 해당하는 각각의 1 mm원에 트위스트 얼라인먼트 상태를 나타내었다. 편광체 사이에서 보았을 때, 4개의 그레이 레벨이 관찰되었다.
실시예 10
본 실시예는 트위스트 얼라인먼트 상태의 2개의 액정층을 보여준다. 추가로, 다중 층 셀을 조립 및 충전시킨 후에, 각 얼라인먼트 층 쌍 중의 광학 얼라인먼트 층을 각 액정층에 상이한 트위스트 얼라인먼트 상태를 갖는 얼라인먼트 구간을 발생시키기 위해서 편광된 광선에 노출시킨다.
실시예 9와 동일하게 2개의 기판(0.9"×1.2"×1mm)을 디아조디아민 1/SPI-2000 폴리이미드로 스핀 코팅하였다. 제3의 기재는 Nissan SE-7311 폴리이미드 용액(Brewer Science, Rolla, MO)으로 코팅하고 이를 S3으로 칭하였다. 이들 기판은 오븐에서 경화시켰다. S3 코팅된 기판을 제1의 S3 층에 코팅된 기판의 반대면에 Nissan SE-7311 폴리이미드로 다시 코팅하였다. 이어서, 오븐에서 경화시켰다. S1코팅된 기판을 실시예 7에서 기술한 스캐너 시스템으로 백그라운드 얼라인먼트시켰다. 2중 면의 S3 코팅된 기판의 각 면을 실시예 8에서 기술한 기계적인 완충 기술을 사용하여 백그라운드 얼라인먼트시켰다.
다중 층 셀을 하기와 같이 조립하였다. 마이라(Mylar) 스페이서(55 ㎛)를 S1 코팅된 기판상에 놓고, 2중 면의 S3 코팅된 기판을 마이라 스페이서의 상부에 놓고, 이어서 제2의 S1 코팅된 기판은 마이라 스페이서의 제2 세트의 상부에 놓는다. 3개의 기재 셀을 조이고 실시예 7과 동일한 방법으로 에폭시로 밀폐한다. MLC6043-000 액정은 동시에 셀 갭내로 충전된 모세관이었다. 이어서, 다중 층 셀을 정제하고 충전 포트를 에폭시로 밀폐시켰다. 다중 층 셀내의 두 액정층은 편광체 사이로 관찰하였을 때, 균일, 평행, 백그라운드 얼라인먼트를 나타내었다.
다중 층 셀은 입사 레이저 빔 부근에 S1 코팅한 기판을 갖는 실시예 9와 동일한 스캐너 장치를 설치하였다. 실시예 9에서 기술한 바와 같이 하나의 액정층을 노출시켜 4개의 트위스트 각을 갖는 트위스트 얼라인먼트를 발생시킨다. 이어서, 다중 셀을 입사 레이저 빔 부근에 제2의 S1 코팅된 기판로 플립(flip)시키고 4개의 1mm 노출을 반복하였다. 이로 인해 제2 액정층내에 4개의 트위스트 각이 생성되었다. 용이한 관찰 및 다중-층 셀 분석을 위한 각 액정층내에 얼라인먼트가 겹치는 것을 방지하기 위해 주의하였다. 다중-층 셀을 편광체 사이에서 조사하였을 때, 4개의 그레이 레벨이 각 액정층에서 관찰되었다.
실시예 11
본 실시예는 트위스트 얼라인먼트 상태를 갖는 2개의 액정 층을 보여준다.상이한 파장에 감응성이 있는 광학 얼라인먼트 층은 각 액정층을 조절한다. 추가로, 다중-층 셀을 조립시키고 충전시킨 후에 각 얼라인먼트 층 쌍중의 광학 얼라인먼트 층을 각 액정층내에 트위스트 얼라인먼트 상태를 갖는 구간을 만들기 위해서 상이한 파장에 노출시킨다.
하나의 S1 코팅된 기판 대신에 실시예 9의 S2 코팅된 기재를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 10과 동일한 방법으로 다중-층 셀을 조립시킨다. 중간 판은 여전히 양쪽 면이 기계적으로 완충된 2중 면 S3 코팅된 기판이다. 셀 조립 이전에, S1 코팅 및 S2 코팅된 기판을 각각 실시예 10 및 실시예 9와 동일하게 백그라운드 정렬하였다.
이어서, 다중-층 셀의 S1 코팅된 면을 실시예 10에서 기술한 바와 같이 4개의 1mm 원으로 노출시켰다. 다중-층 셀의 S2 코팅된 면을 실시예 9의 자외선 장치내의 입사 빔 부근에 두었다. 내부에 1mm 구멍이 있는 얇은 알루미늄 판을 마스크로서 셀의 상부에 두었다. 셀은 입사 빔의 편광에 수직인 백그라운드 얼라인먼트로 설치하였다. 조사를 용이하게 하기 위해서, S2 면 상에 노출된 구간이 다중-적층 셀의 S1 면의 것과 겹치지 않도록 주의하였다. 셀을 정상적인 기판에 대하여 약 10도 회전시킨 후 실시예 9와 동일하게 X-Z 해독 단계를 통하여 초점을 맞춘 광선하에서 번역하였다. 마스크는 1mm 구멍을 통과하는 것을 제외하고는 셀의 조명을 방지한다. 이 방법을 30, 60 및 90 도 회전에 대해 셀상의 다른 위치에서 반복하였다. 다중-층 셀을 편광체내에서 조사하였을 때, 4개의 그레이 레벨이 각 액정층에서 관찰되었다.
실시예 12
이 실시예는 트위스트 얼라인먼트 상태를 갖는 2개의 액정층을 보여준다. 2개의 얼라인먼트 층 쌍은 상이한 파장에 감응성이 있는 2개의 광학 얼라인먼트 층으로 구성되어 있다. 추가로, 다중-층 셀을 조립시키고 충전시킨 후에 각 얼라인먼트 층 쌍중 하나의 광학 얼라인먼트 층만을 트위스트 얼라인먼트 상태를 갖는 구간을 만들기 위해서 편광된 광선에 노출시킨다.
2중 면 S3 코팅된 기판 대신에 함께 아교로 접착시킨 2개의 0.9"×1.2" S2 코팅된 다중-층 셀을 사용하였다는 것을 제외하고는 실시예 10과 동일한 방법으로 조립하였다. 셀 조립 전 그리고 백그라운드 얼라인먼트 후에, 실시예 9와 동일한 2개의 S2 코팅된 기판을 밀착시켜 S2 코팅된 면이 마주하게 되었다. Norland 60 광경화된 접착제(뉴저지, 뉴 브룬스윅에 위치한 Norland)는 기판들을 함께 아교로 붙였다. 비편광된 저 배율 검정 광선이 아교를 경화시키는데 사용되었다. 이로 인해 2 mm 두께를 갖고 다중-층 셀을 만들기 위한 2개의 S1 코팅된 기판을 사용한 2중 면 S2 코팅된 기판이 생성된다.
다중-층 셀의 각 면의 노출은 실시예 10과 동일한 방법으로 수행하였다. 다중-층 셀을 편광체내에서 조사하였을 때, 4개의 그레이 레벨이 각 액정층에서 관찰되었다.
실시예 13
본 실시예는 2개의 광학적 얼라인먼트 층 사이의 액정층중의 복굴절 얼라인먼트 상태를 보여준다.
2개의 S1 코팅된 기판을 백그라운드 얼라인먼트시킨 후에 각 4분원에서 1 cm 직경 원으로 기판을 노출시키는 것을 제외하고는 실시예 7을 반복한다. 기판의 2개의 S1 코팅된 면은 서로 대면되기 때문에, 제2의 S1 코팅된 기재내의 각 원은 액정에 트위스트가 일어나지 않도록 제1의 S1 코팅된 기판내에 적당한 원에 조화시켜야한다. 따라서, 정렬된 구간은 백그라운드 얼라인먼트에 상대적인 고정 양으로 회전된 복굴절 축을 갖게 될 것이다. 결과적으로, 제1 기재상에서 판을 10도 회전에 의해 노출된 원은 제2 기재상에 -10도 회전에 의해 노출된 원과 조화시켜야 한다. 이를 각 4분원(즉, 30 및 -30도, 60 및 -60도, 및 80 및 -80 도)에서 각 회전각에 대하여 반복한다. 90도의 경우는 퇴화되고 편광체 사이에서 보았을 때 백그라운드와 동일하게 보일 것이다.
실시예 7과 동일하게 주의를 기울여 셀을 각 기판의 적절한 원과 겹치게 하기 위해서 조립시킨다. 키랄 도판트가 없는 ZLI-1982로 충전된 모세관이다. 완전한 셀을 편광체로 보면, 10 및 80 도 원이 동일한 그레이 레벨을 갖는다. 30 및 60 도 원에도 동일하게 적용된다. 그러나, 10 및 30 ( 및, 따라서 80 및 60)은 상이한 그레이 레벨을 갖는다. 따라서, 이들 4개의 원에서, 2개의 그레이 레벨 만이 관찰될 수 있다. 이는 그레이 레벨이 복굴절 얼라인먼트 상태에서 매 45도마다 반복되기 때문이다.
실시예 14
본 실시예는 2개의 광학 얼라인먼트 층 상이의 액정층내에 복합 얼라인먼트 상태를 예시한다. 따라서, 단일 얼라인먼트 구간은 얼라인먼트 층에서 회전된 복굴절 축을 갖을 수 있고, 또한 하나의 얼라인먼트 층에서 다른 층으로 꼬일 수 있다.
제2의 S1 광학 얼라인먼트 층을 -20, 0, 90 및 -30 도의 회전각을 갖는 4개의 4분원내에서 편광 광선에 노출시켰다는 것을 제외하면 실시예 13을 반복하였다. 제1의 S1 코팅된 기재상에 10, 30, 60 및 80 도의 원을 제2 기판상에 -20, 0, 90 및 -30 도 원과 각각 겹치게하였다. 구성된 셀은 CB-15 0.02 중량%를 갖는 ZLI-982로 모세관 충전한다. 완성된 셀은 편광체 사이에서 관찰한다. 4개의 그레이 레벨이 관찰 가능하다.
실시예 15
본 실시예는 고정된 트위스트 얼라인먼트 상태를 갖는 중합체 필름을 얻기 위해서 트위스트 얼라인먼트 상태를 갖는 액정층의 중합 반응을 예시한다.
셀은 2개의 예비-노출된 S1 광학 얼라인먼트 층을 포함하여 실시예 7에서 기술한 방법으로 제조한다. 셀은 85℃의 어두운 곳에서 실시예 6에서 기술한 중합 반응성 단량체 조성물로 충전한다. 셀을 2시간 동안 실온에서 어닐한다. 이어서, 셀을 15℃에서 2/1 인치의 물에 침지시키는 동안 UV 광선(200 W Hg arc)에 30초 동안 노출시킨다. 실시예 7에서 기술한 것과 유사하게 그레이의 4 레벨은 그대로이며 중합체 필름에 고정된다.
발명의 개요
따라서, 본 발명은 하기 부품을 포함하는 그레이 스케일 기능을 갖는 광학 기억 매체이다 :
한 쌍 이상의 대향면을 구비한 직렬 배향된 복수개의 대향 기판,
상기 대향면의 쌍(들)상에 배치되어 얼라인먼트 층 쌍(들)을 이루는 얼라인먼트 층으로서, 상기 각 얼라인먼트 층 쌍(들)의 얼라인먼트 층 중 하나 이상은 광학적 얼라인먼트 층이고, 상기 광학 얼라인먼트 층(들)은 비등방성 흡광 분자 또는 그 부분을 포함하는 것인 얼라인먼트 층, 및
상기 얼라인먼트층 쌍(들)사이에 배치된 액정층(들)을 포함하며, 상기 액정층(들) 각각은 세개 이상의 상이한 얼라인먼트 상태를 갖는 세개 이상의 얼라인먼트 구간을 구비하고, 상기 상이한 얼라인먼트 상태는 광학 얼라인먼트 층 내부의 비등방성 흡광 분자 또는 그 부분의 흡광대 영역내 파장 또는 파장들의 편광된 광선을 사용하여 상기 광학적 얼라인먼트 층(들)을 노출시킴으로써 제어된다.
또한, 본 발명은 특정한 광학적 기억 장치 및 기억 디스플레이에 관한 것이다.

Claims (21)

  1. 한 쌍 이상의 대향면을 구비한 직렬 배치된 복수개의 대향 기판,
    얼라인먼트 층 쌍(들)을 이루도록 상기 대향면의 쌍(들)위에 배치된 얼라인먼트 층으로서, 각 얼라인먼트 층 쌍(들)의 하나 이상의 얼라인먼트 층은 광학 얼라이먼트 층이고, 상기 광학 얼라인먼트 층(들)은 비등방성 흡광 분자 또는 그 부분을 포함하는 것인 얼라인먼트 층, 및
    상기 얼라인먼트 층 쌍(들)사이에 배치된 액정층(들)을 포함하며,
    상기 액정층(들) 각각은 세개 이상의 상이한 얼라인먼트 상태를 갖는 세개 이상의 얼라인먼트 구간을 구비하고, 상기 상이한 얼라인먼트 상태는, 상기 광학 얼라인먼트 층(들)을 상기 비등방성 흡광 분자 또는 부분의 흡광대 영역내의 파장 또는 파장들의 편광된 광선에 노출시킴으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 그레이 스케일 기능을 갖는 광학 기억 매체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액정층 각각은 4 내지 2000개의 상이한 얼라인먼트 상태를 갖는 4개 이상의 얼라인먼트 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 기억 매체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 얼라인먼트 상태는 트위스트 얼라인먼트 상태인 것을 특징으로 하는 광학 기억 매체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 얼라인먼트 상태는 복굴절 얼라인먼트 상태인 것을 특징으로 하는 광학 기억 매체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 얼라인먼트 상태는 복합 얼라인먼트 상태인 것을 특징으로 하는 광학 기억 매체.
  6. 제1항에 있어서, 두개의 대향 기판과 하나의 액정층이 존재하는 것을 특징으로 하는 광학 기억 매체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 얼라인먼트 구간의 크기는 0.1 내지 100 ㎛2인 것을 특징으로 하는 광학 기억 매체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 액정층은 중합 가능한 액정인 것을 특징으로 하는 광학 기억 매체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 중합 가능한 액정은 화학 방사선에 노출되어 중합체 매트릭스를 형성한 것을 특징으로 하는 광학 기억 매체.
  10. 제1항에 있어서, 상기 액정층(들)은 네마틱 액정인 것을 특징으로 하는 광학 기억 매체.
  11. 제1항에 있어서, 상기 액정층(들)은 게스트-호스트 혼합물인 것을 특징으로 하는 광학 기억 매체.
  12. 제1항에 있어서, 상기 광학 얼라인먼트 층(들)은 폴리이미드 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 기억 매체.
  13. 제1항에 있어서, 상기 얼라인먼트 상태는 트위스트 얼라인먼트, 복굴절 얼라인먼트 및 복합 얼라인먼트 상태로 이루어지는 군 중에서 선택된 상태들의 조합형인 것을 특징으로 하는 광학 기억 매체.
  14. 제1항 또는 제9항에 있어서, 판독 전용 기능을 갖는 콤팩트 디스크인 것을 특징으로 하는 광학 기억 매체.
  15. 제1항에 있어서, 1회 기록-다중 판독 기능을 갖는 콤팩트 디스크인 것을 특징으로 하는 광학 기억 매체.
  16. 제1항에 있어서, 기록/재기록 기능을 갖는 소거 가능한 콤팩트 디스크인 것을 특징으로 하는 광학 기억 매체.
  17. 제11항에 있어서, 기록/재기록 기능을 갖는 소거 가능한 콤팩트 디스키인 것을 특징으로 하는 광학 기억 매체.
  18. 제1항에 있어서, 사진 영상을 기억하는 것을 특징으로 하는 광학 기억 매체.
  19. 제18항에 있어서, 상기 사진 영상을 포지티브 영상 또는 네가티브 영상으로 판독할 수 있는 것을 특징으로 하는 광학 기억 매체.
  20. 제1항 또는 제11항에 있어서, 광학 기억 디스플레이인 것을 특징으로 하는 광학 기억 매체.
  21. 제1항에 있어서, 상기 기판은 한 쌍 이상의 상기 대향면의 한면 또는 양면에 패턴화된 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 기억 매체.
KR1019970707138A 1995-04-06 1996-04-05 그레이스케일을갖는액정광학기억매체 KR100424738B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/417610 1995-04-06
US08/417,610 US5846452A (en) 1995-04-06 1995-04-06 Liquid crystal optical storage medium with gray scale
US8/417,610 1995-04-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980703738A KR19980703738A (ko) 1998-12-05
KR100424738B1 true KR100424738B1 (ko) 2004-07-30

Family

ID=23654678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970707138A KR100424738B1 (ko) 1995-04-06 1996-04-05 그레이스케일을갖는액정광학기억매체

Country Status (8)

Country Link
US (1) US5846452A (ko)
EP (1) EP0819305B1 (ko)
JP (1) JP4166272B2 (ko)
KR (1) KR100424738B1 (ko)
AT (1) ATE282885T1 (ko)
CA (1) CA2217488A1 (ko)
DE (1) DE69633856T2 (ko)
WO (1) WO1996031876A1 (ko)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100244705B1 (ko) * 1996-09-25 2000-02-15 김영환 고분자박막 배향방법 및 이를 이용한 액정배향방법과 액정 셀 및 그의 제조방법
JP3966614B2 (ja) 1997-05-29 2007-08-29 三星電子株式会社 広視野角液晶表示装置
KR100354904B1 (ko) * 1998-05-19 2002-12-26 삼성전자 주식회사 광시야각액정표시장치
US6139926A (en) * 1998-05-21 2000-10-31 E. I. Du Pont De Nemours And Company Polyimide photo alignment film from 3,3,4,4-benzophenone tetracarboxylic dianhydride and ortho-substituted aromatic diamines for liquid crystal displays
US6858423B1 (en) 1998-06-05 2005-02-22 The Regents Of The University Of California Optical Amplification of molecular interactions using liquid crystals
SE517919C2 (sv) * 1998-07-08 2002-08-06 Ecsibeo Ab Vätskekristallanordning och metod för dess framställning samt användning
ATE310239T1 (de) * 1998-10-01 2005-12-15 2C As Vorrichtung und verfahren zur bestimmung der position und zur nachfolgenden inspektion markierter objekte
JP3879805B2 (ja) * 1999-07-02 2007-02-14 富士ゼロックス株式会社 光学フィルタリング装置および方法
US6143380A (en) * 1999-12-20 2000-11-07 Elsicon Inc. Process and materials for aligning liquid crystals and liquid crystal displays
GB0017312D0 (en) 2000-07-15 2000-08-30 Secr Defence Bistable liquid crystal devices
AUPR197400A0 (en) * 2000-12-08 2001-01-11 Swinburne University Of Technology Data storage
US6686017B2 (en) * 2001-02-28 2004-02-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical recording film, method for manufacturing the same, optical recording medium, method for manufacturing the same, optical recording method, information recording/reproducing apparatus, information reproducing/recording method, computer system and video signal recording/reproducing system
WO2003001516A1 (en) * 2001-06-25 2003-01-03 Trid Store Ip, Llc Fluorescent-liquid crystal optical memory and recording/reading system thereof
AU2002322353A1 (en) * 2001-07-02 2003-01-21 Vladimir Kozenkov Multilayer combined liquid crystal optical memory systems with means for recording and reading information
SE0200910D0 (sv) 2002-03-22 2002-03-22 Ecsibeo Ab A liquid crystal device, a method for producing a liquid crystal device and a method for controlling liquid crystal device
US6844948B2 (en) 2002-03-27 2005-01-18 Rabbit Tanaka Corporation Limited Integral hologram revolving lamp and method for making same
JP4524458B2 (ja) 2002-05-31 2010-08-18 エルシコン・インコーポレーテッド 光学配向層調製用分岐ハイブリッドポリマー材料
AUPS301902A0 (en) * 2002-06-18 2002-07-11 Securency Pty Ltd Polarising liquid crystal device for security documents
US7978391B2 (en) 2004-05-17 2011-07-12 Transitions Optical, Inc. Polarizing, photochromic devices and methods of making the same
US8089678B2 (en) 2003-07-01 2012-01-03 Transitions Optical, Inc Clear to circular polarizing photochromic devices and methods of making the same
US8518546B2 (en) * 2003-07-01 2013-08-27 Transitions Optical, Inc. Photochromic compounds and compositions
US8545984B2 (en) * 2003-07-01 2013-10-01 Transitions Optical, Inc. Photochromic compounds and compositions
US9096014B2 (en) 2003-07-01 2015-08-04 Transitions Optical, Inc. Oriented polymeric sheets exhibiting dichroism and articles containing the same
US7342112B2 (en) 2003-07-01 2008-03-11 Ppg Industries Ohio, Inc. Photochromic compounds
US7632540B2 (en) 2003-07-01 2009-12-15 Transitions Optical, Inc. Alignment facilities for optical dyes
US7256921B2 (en) 2003-07-01 2007-08-14 Transitions Optical, Inc. Polarizing, photochromic devices and methods of making the same
US8211338B2 (en) 2003-07-01 2012-07-03 Transitions Optical, Inc Photochromic compounds
US8545015B2 (en) 2003-07-01 2013-10-01 Transitions Optical, Inc. Polarizing photochromic articles
US8698117B2 (en) 2003-07-01 2014-04-15 Transitions Optical, Inc. Indeno-fused ring compounds
US8582192B2 (en) 2003-07-01 2013-11-12 Transitions Optical, Inc. Polarizing photochromic articles
WO2005004130A1 (en) * 2003-07-03 2005-01-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multi stack optical data storage medium and use of such medium
WO2006039980A1 (en) * 2004-10-14 2006-04-20 Merck Patent Gmbh Polymerisable liquid crystal mixture
US7692759B2 (en) * 2005-03-01 2010-04-06 Stichting Dutch Polymer Institute Polarization gratings in mesogenic films
JP5165228B2 (ja) * 2005-11-01 2013-03-21 香港科技大学 ディスプレイ用の、書き換え可能な、光学的入力により光配向された液晶素子
CN100465726C (zh) * 2006-03-01 2009-03-04 财团法人工业技术研究院 反射式液晶显示面板
US7907773B2 (en) * 2006-12-20 2011-03-15 International Business Machines Corporation Apparatus and method for holographic information storage and retrieval
JP2016050235A (ja) * 2014-08-29 2016-04-11 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 複合材料
US10866455B2 (en) 2017-10-19 2020-12-15 Ppg Industries Ohio, Inc. Display devices including photochromic-dichroic compounds and dichroic compounds
US11822191B2 (en) 2019-06-12 2023-11-21 Apple Inc. Display system with localized optical adjustments

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0632311A1 (en) * 1993-06-29 1995-01-04 Stanley Electric Co., Ltd. Method of orienting liquid crystal molecules in a multi-domain liquid crystal display cell

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3666881A (en) * 1970-12-28 1972-05-30 Richard J Stein Electro-optical display device employing liquid crystals
US4122027A (en) * 1976-11-08 1978-10-24 General Electric Company Dichroic liquid crystal composition with 4,4-bis (substituted naphthylazo)azobenzene dichroic dyes
US4565424A (en) * 1980-12-12 1986-01-21 Minnesota Mining And Manufacturing Company Asymmetric dichroic dye molecules having poly(arylazo) linking groups, a bis-substituted aryl thiazyl end group, and another end group
US4401369A (en) * 1981-10-19 1983-08-30 Electronic Display Systems, Inc. Class of dichroic dyes for use with liquid crystals
DE3406209A1 (de) * 1984-02-21 1985-08-29 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Azofarbstoffe und fluessigkristalline materialien, enthaltend diese farbstoffe
US4780383A (en) * 1985-02-27 1988-10-25 Armstrong World Industries, Inc. Optical storage system having expanded capacity
DE3603266A1 (de) * 1986-02-04 1987-08-06 Roehm Gmbh Vorrichtung zur reversibeln, optischen datenspeicherung (ii)
EP0261712A1 (en) * 1986-09-04 1988-03-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Picture display cell, method of forming an orientation layer on a substrate of the picture display cell and monomeric compounds for use in the orientation layer
US4974941A (en) * 1989-03-08 1990-12-04 Hercules Incorporated Process of aligning and realigning liquid crystal media
US5097029A (en) * 1989-07-03 1992-03-17 Hercules Incorporated Process for preparing 2,3-dihydro-1,3-dialkyl-2,3-dialkyl perimidines and N,N-'-dialkyl-1,8-naphthalene diamines
JPH0336527A (ja) * 1989-07-03 1991-02-18 Agency Of Ind Science & Technol 光学素子
US5389285A (en) * 1989-12-11 1995-02-14 Hercules Incorporated Liquid crystal coupled dichroic dyes
US5073294A (en) * 1990-03-07 1991-12-17 Hercules Incorporated Process of preparing compositions having multiple oriented mesogens
US5326865A (en) * 1990-06-08 1994-07-05 Hercules Incorporated Arylazo and poly(arylazo) dyes having at least one core radical selected from naphthyl or anthracyl and having at least one 2,3-dihydro-1,3-dialkyl perimidine substituent
EP0541640B1 (de) * 1990-08-02 1996-03-20 Agfa-Gevaert AG Verfahren zur lichtinduzierten orientierung flüssigkristalliner polymere zur reversiblen informationsspeicherung
US5202053A (en) * 1991-02-22 1993-04-13 Hercules Incorporated Polymerizable nematic monomer compositions
US5254655A (en) * 1992-02-05 1993-10-19 Hercules Incorporated Organosilicon polymers, and dyes, exhibiting nonlinear optical response
JPH05241151A (ja) * 1992-02-27 1993-09-21 Res Dev Corp Of Japan 液晶配向方法と液晶光学素子
DE59403063D1 (de) * 1993-02-17 1997-07-17 Hoffmann La Roche Optisches Bauelement
JP2693368B2 (ja) * 1993-06-29 1997-12-24 スタンレー電気株式会社 液晶表示素子とその製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0632311A1 (en) * 1993-06-29 1995-01-04 Stanley Electric Co., Ltd. Method of orienting liquid crystal molecules in a multi-domain liquid crystal display cell

Also Published As

Publication number Publication date
CA2217488A1 (en) 1996-10-10
US5846452A (en) 1998-12-08
DE69633856D1 (de) 2004-12-23
JP4166272B2 (ja) 2008-10-15
JPH11503854A (ja) 1999-03-30
EP0819305B1 (en) 2004-11-17
MX9707629A (es) 1998-06-30
KR19980703738A (ko) 1998-12-05
ATE282885T1 (de) 2004-12-15
EP0819305A1 (en) 1998-01-21
WO1996031876A1 (en) 1996-10-10
DE69633856T2 (de) 2005-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100424738B1 (ko) 그레이스케일을갖는액정광학기억매체
US5767994A (en) Orientation film of photopolymer in a liquid crystal display and a method of forming the film
US5965691A (en) Materials for aligning liquid crystals
JP3626224B2 (ja) 側鎖基重合体から製造した平板材料
JP4328023B2 (ja) 液晶装置およびその製造方法
JPH0336527A (ja) 光学素子
JPH0933914A (ja) 偏光パターンを移動するための装置
JP2006127707A (ja) 開口制御素子および光ヘッド装置
US6512733B1 (en) Optical recording method, optical recording apparatus, optical reading method, and optical reading apparatus
JP2008139684A (ja) 偏光変換素子および偏光変換装置
JP2007171916A (ja) ホログラム記録材料、ホログラム記録媒体、および、ホログラム記録方法
Akiyama et al. Azimuthal photoregulation of a liquid crystal with an azobenzene-modified polyimide Langmuir-Blodgett monolayer
US6939587B1 (en) Fabrication of aligned crystal cell/film by simultaneous alignment and phase separation
WO2001018594A2 (en) Fabrication of aligned liquid crystal cell/film by simultaneous alignment and phase separation
US5272552A (en) Optical modulation device and method using modulation layer of helical polymer liquid crystal having a helical chiral smectic C phase
Sekkat et al. Anisotropic alignment of a nematic liquid crystal controlled by a polarization sensitive Langmuir-Blodgett command layer
JPH02298917A (ja) 光学素子及びその製造方法
MXPA97007629A (en) Liquid crystal optical storage medium with gray scale
JP3296014B2 (ja) 光学素子およびその作動方法
JPS63240532A (ja) 記録媒体
JPH0671829B2 (ja) 光記録媒体の製造方法
JPH06148608A (ja) 光変調素子材料
JPH02916A (ja) 液晶光学素子
JP2632920B2 (ja) 記録方法、記録媒体及び記録装置
JPS63266647A (ja) 記録再生装置及び記録再生方法

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20080310

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee