KR20030016408A - 쌍안정 액정 장치 - Google Patents

Abstract

액정 장치에서 기판(1)은 적어도 2개의 안정 또는 준안정 상이한 방향으로 된 액정 배열들을 제공하며, 액정 재료가 정렬들 사이에서 스위칭하도록 하기 위한 스위칭 수단은 상기 장치를 광학적으로 조사하기 위해 배열된 수단을 포함한다. 후자는 정렬 방향을 결정하기 위해 액정 상의 토크를 유도하기 위해 선형적으로 편광된 빛(3)을 제공할 수 있으며 원조 및 스위칭을 위해 전계(V)와 같은 제 2 에너지 공급 수단과 선택적으로 협력할 수 있다. 대안적으로, 액정의 정렬은 전계와 같은 제 2 에너지 공급 수단에 의해 스위칭될 수 있으며, 빛은 스위칭을 돕기 위해 열을 생성하는 역할을 한다. 에너지원들 중 어느 하나 또는 둘 다는 선택된 영역들 또는 픽셀들의 스위칭을 위해 국부적으로 인가될 수 있다. 쌍안정 기판에서 에너지 레벨들은 올리고머 첨가제(미끄러운 표면)를 사용함으로써 조절될 수 있다. 도시된 바와 같이, 대향 기판(2)의 표면에서 정렬은 기판(1)에서의 정렬을 선택적으로 따른다.

Description

쌍안정 액정 장치{Bistable liquid crystal devices}

액정 호스트 재료(host material)에 이방성 2색성(anisotropic dichroic) 재료들, 또는 염료들을 포함하고 및/또는 적어도 하나의 액정 성분이 상당한 2색성을 가지는 액정 재료를 제공하는 것이 공지되어 있다. "게스트-호스트" 장치로서 공지된 한 타입의 장치에서, 게스트 염료 분자들은 호스트 액정 재료의 분자들과 협력적으로 정렬된다. 예를 들어 전계의 인가에 의한 액정 정렬의 변화는 염료 분자들이 재배향(re-orientate)하게 하여, 장치의 광 특성들, 특히 흡수 또는 색을 변경한다.

그러나, 또한 액정 정렬에 영향을 미치도록, 염료의 흡수 대역내의 선형적으로 편광된 빛에 염료 분자들을 노출시킴으로써 분자들을 조작할 수 있다. 편광된 빛은 염료 분자들이 효과적으로 재배향을 생성하는 경향이 있으며, 이는 차례로 액정 호스트 재료 상에 작은 토크를 생성하고 입사 광의 편광 방향으로부터 떨어진 곳에서 그 지시자(director)를 민다(push). 액정 분자들이 직접 편광된 광을 흡수하는 경우, 염료의 중재 없이도 유사한 효과가 발생할 수 있다.

또한 기판의 표면에 인접한 액정 위상의 정렬이 기판 표면의 특성들에 특히 의존함이 공지되어 있다. 표면에 단일의 에너지적으로 바람직한 타입의 정렬을 유도하기 위해, 기판 표면이 종종 예를 들어 중합체 막을 문지름으로써(rub) 또는 증착(vapour deposition)에 의해 처리된다 하더라도, 거기에 하나 보다 많은 에너지적으로 유리한(favourable) 정렬이 존재하도록 기판 표면을 처리하는 것이 가능함이 공지되어 있다. 유리한 정렬들은 에너지적으로 덜 유리한 정렬들을 개재함으로써 분리될 것이며, 즉 유리한 정렬들간에 에너지 장벽이 존재한다. 유리한 정렬들은 에너지적으로 동일하거나 동일하지 않을 수 있으며, 또는 개재 정렬들에 관해 동일하게 유리하며, 후자에 예시되는 바와 같이 에너지 장벽의 높이의 제어의 정도가 존재한다. 어떤 경우들에서, 특히 제 1 정렬이 제 2 정렬보다 에너지적으로 더 안정되는 경우, 에너지 장벽은 예를 들어 제 2 정렬이 준안정(metastable)될 것으로 간주되도록 주위의 또는 공급된 열 에너지에 응답하여 제 1 정렬에 대한 완화가 발생할 수 있는 제 2 정렬에 비해 충분히 낮을 수 있다.

대부분의 경우들에서 적어도, 표면은 각각의 안정 정렬에 대응하는 처리들을 받을 것이다. 처리들은 각 정렬에 대해 동일한 타입의 처리, 예를 들어 2개의 상이한 각들에서 기울어진 증착 또는 2개의 상이하게 정렬된 격자(grating)들을 사용할 수 있거나, 상이한 타입들의 처리는 정렬들 중 상이한 정렬들, 예를 들어 호메오트로픽(homeotropic) 정렬을 유도하기 위해 재료의 코팅 및 평면 정렬을 위한 격자들과 같은 표면 프로파일을 위해 사용될 수 있다.

그러므로, 기판 표면상에 적어도 2개의 유리한 정렬들을 제공하는 한 방식은공통 영역 상에서 상이한 방향들로 연장하는 평행한 선들(격자들)의 2개의 세트에 의해 규정된 것과 같은 적절한 표면의 양각(relief) 패턴을 제공하는 것이다. 깊이에 의존하여, 그 결과로 생긴 패턴은 평평한 표면상의 분리된 주석(pillar)들의 어레이로부터 매끄럽게 변하는 "계란박스(eggbox)" 패턴으로 변할 수 있다. 평행한 선들의 각 세트에 대한 전형적인 스페이싱은 약 1 미크론이며 2개의 유리한 정렬들에 대해 평행한 선들의 2개의 세트들은 90°또는 더 낮은 각을 교차할 수 있다. 그곳에서 바람직한 액정 위상 정렬들의 2개의 방위각 방향들은 대응하는 각에 의해 상이하도록 예상될 것이다. 이 타입의 장치는 "방위각으로 쌍안정(azimuthally bistable)"으로 공지되며, 그것의 다른 상세는 UK 특허 번호 0744041에서 발견될 것이다.

대안적인 장치에서, 기판은 1차원의 사인 곡선의 격자와 같은 표면 양각 패턴을 포함하며, 이는 소정 방향을 갖는 평면 정렬에 안정성을 제공하도록 설계된다. 전형적으로 격자의 표면 물결(corrugation)들은 높이가 1미크론 이하이며, 포토리소그래피 또는 엠보싱(embossing)을 사용하여 형성된다. 인접한 액정 재료의 호메오트로픽 정렬을 유도하기 위한 층이 격자 위에 제공된다.

호메오트로픽 정렬 층 및 표면 양각 패턴은 인접한 액정의 부피(bulk) 정렬을 규정한다. 정렬은 격자의 깊이가 각각 그 피치보다 훨씬 작거나 훨씬 클지 여부에 따라 호메오트로픽 또는 평면이 되는 경향이 있지만, 이 2개의 극단(extreme)들 사이에 놓여 있는 깊이 대 피치비를 조절함으로써 쌍안정 영역이 엔터링되고, 둘 중 어느 한 정렬이 안정한 정도(평면 정렬 에너지 최소들 중 어느 한 측면에 놓여 있는 호메오트로픽 정렬 에너지 최소들을 이용하여 단지 예로서 도시된 액정 틸트(tilt) 각에 대한 에너지의 플롯으로서 도 1에 개략적으로 나타난 바와 같이, 정렬 방향이 변경되는 것으로서 각 에너지 최소들에 대응하는)를 갖는다. 2개의 정렬 방향들은 동일한 방위각 방향(즉 동일한 방위각에 놓여 있는)을 가질 수 있거나 가질 수 없다. 일반적으로, 2개의 타입들의 정렬에 대한 에너지 최소들은 동일할 수 있거나 동일할 수 없으며, 후자의 경우에, 둘 중 어느 한 정렬은 보다 바람직한 정렬에 대응하는 더 낮은 에너지 최소들을 가질 수 있다- 이는 부분적으로 표면 양각 패턴의 깊이 대 피치비에 의해 결정될 것이다.

표면 양각 패턴의 정확한 프로파일이 틸트 각에서 쌍안정을 달성할 때 비교적 중요하지 않게 나타나면, 이는 2개의 바람직한 정렬들간의 에너지 장벽 및/또는 평면 정렬에 대한 연관된 에너지 최소들에 기여할 수 있다. 도 1은 평면 및 호메오트로픽을 필요로 하지 않는 2개의 안정 방위들이 "틸트" 또는 "정점 각(zenithal angle)"의 상이한 값들을 갖는 보다 일반적인 경우의 예이고, 본 발명이 도 1에 도시된 상황에 한정되지 않지만 이것을 보다 일반적인 경우로 확장함을 유념해야 할 것이다.

이 장치에서, "평면" 정렬은 비교적 높은 틸트 각을 때때로 포함하며, 결점 상태로서 때때로 언급되는데, 이는 또한 액정 또는 네마틱 지시자에서 한 쌍의 선 결점들에 의해 특징지워지기 때문이다. 액정 지시자가 동일한 방위각 평면에 놓여 있는 안정 평면 및 호메오트로픽 상태들을 갖는 장치들은 "정점으로 쌍안정 장치들"로서 공지되며, 그것의 다른 상세는 예를 들어 UK 특허 번호 23118422 및 공표된 특허 출원 PCT/GB98/03787(WO9934251)에서 발견될 것이다.

다른 쌍안정 표면들이 정점 및 방위각 둘 다 상이한 적어도 2개의 바람직한 정렬 방향들을 가질 것임을 알 것이다. 예를 들어, 실리콘 산화물은 또한 정점 및 방위각 둘 다 또한 상이한 2개의 상이한 방향들로부터 비스듬하게 침착될 수 있다.

예를 들어 포토리소그래픽 기술들에 의해 형성된 격자들의 형태인 표면 프로파일들이 위에서 상세하게 언급되었다 하더라도, 표면 프로파일을 제공하는 임의의 다른 방법은 예를 들어 비스듬한 증발(evaporation)에 의해 사용될 수 있다.

게다가, 상세하게 상기된 2개의 쌍안정 장치들이 표면 프로파일을 포함한다 하더라도, 후자는 기판에서 복수의 안정 정렬들을 제공하는데 필요한 요건이 아님을 유념해야 할 것이다. 하나 보다 많은 정렬이 에너지적으로 유리한 임의의 장치는 상기 교차된 격자들의 예에서처럼 각각의 바람직한 방향에 적응된 동일한 기술을 사용 또는 상기 예시된 격자 및 호메오트로픽 표면 처리의 경우에서처럼 각각의 바람직한 방향에 대한 상이한 기술들의 사용에 의해 부과되는지 여부에 따라 사용될 수 있다.

또한, 각 부분의 기판 표면이 2개의 정렬들에 유리하도록 적응되는 것이 절대 요건은 아니다. 예를 들어, 기판의 적절하게 치수화 및/또는 형상화된 영역들의 각각의 2개의 혼합된 세트들은 상이한 정렬들을 생성하도록 처리될 수 있고, 정렬들 중 어느 것이 영역들의 한 세트에 의해 채택되고 선호되면, 영역들의 다른 세트에 의해 선호된 정렬을 압도할 것이다. 그러므로 스트라이프들의 2개의 인터리브된 세트들은 예를 들어 표면 처리, 코팅 및/또는 프로파일링과 같은 상기된 임의의 기술들을 사용하여 한 세트에 대해 유리한 평면 정렬 및 다른 세트에 대해 유리한 상이한 방향의 제 2 평면 정렬 또는 호메오트로픽 정렬을 생성하기 위해 상이하게 처리될 수 있다.

액정 재료에 적절한 첨가제(들)의 제공을 포함하는 액정 재료의 주의 깊은 선택에 의해 상기된 바와 같이 공지된 방식들로 기판 표면을 적절하게 선택하고 및/또는 처리함으로써 2개의 바람직한 정렬 상태들간의 에너지 장벽(들)을 제어하는 것이 가능하다. 또한, 하나의 쌍안정(또는 다안정(polystable)) 기판 및 다른 기판간에 액정 재료 층을 포함하는 조립된 장치에서 다른 기판의 표면에 가해진 정렬은 한 기판에서 안정 상태들의 에너지들을 변경할 수 있다.

액정 위상 및 표면간의 상호 작용을 변경하는데 있어 비교적 최근의 개발은 예를 들어 국제 특허 출원 PCT/GB98/03011(WO9918474)(휴렛-팩커드)에 기술된 바와 같이 "미끄러운 표면들"이라는 명칭하에 진행된다. 액정 재료에서 보통 올리고머인 첨가제는 기판 표면 근처에 집중되는 경향이 있는 큰 분자들을 제공한다. 그 결과로 생긴 기판(들)으로부터 떨어져 액정 위상의 역 방향 농도(concentration) 기울기는 기판 및/또는 그 위의 임의의 정렬 층 및 액정 재료 사이의 상호 작용을 감소시키는 것으로 여겨지며, 따라서 기판 및/또는 그 위의 임의의 정렬 층에 의해 유도된 것으로부터 인접한 액정 재료의 정렬을 변경하는데 필요한 에너지를 감소시킨다. 사실상, 임의의 농도에서 이러한 첨가제는 평면 정렬된 표면이 그 정렬 방향에 관한 완전한 퇴화(degeneracy)를 갖도록 허락할 것이다. 이러한 첨가제들의 존재는 예를 들어 상기된 바와 같이 기판 표면에 의해 유도된 2개 또는 그 이상의상이한 유리한 정렬들 간의 에너지 장벽을 감소시킴으로써 본 발명의 실행을 용이하게 할 수 있다.

본 발명은 쌍안정 액정 장치들에 관한 것이지만, 특히 공간 광 변조기(spatial light modulator)들과의 관련성을 배제하지 않는다.

도 1은 정점으로 쌍안정 표면상에 액정 재료의 정점 각과 함께 에너지의 변화를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 아조 화합물 상의 빛의 영향을 개략적으로 도시한 도면.

도 3의 (a) 내지 (d)는 방위각으로 쌍안정 표면을 사용하는 예인 하기의 실시예 2의 동작을 개략적으로 도시한 도면.

도 4 및 도 5는 실시예 2의 셀의 응답을 도시한 전압 시간 그래프들.

도 6 및 도 7은 이 실시예에 적용될 전계에 대한 필요성과 실시예 2의 셀의 응답을 다시 도시한 전압 시간 그래프들.

도 8은 사실상 단안정이 되도록 도 1의 그것과 관련된 변경된 에너지 장벽과 함께 정점으로 "쌍안정" 표면을 개략적으로 도시한 도면.

도 9의 (a) 내지 (c)는 도 8의 표면을 포함하는 액정 셀의 동작을 도시한 도면.

도 10은 도 1과 일반적으로 유사하며, 결합한 전기 및 광학 어드레싱을 도시하는데 사용되는 도면.

본 발명은 기판에서 적어도 제 1 및 제 2 안정 또는 준안정 액정 정렬들에 각각의 제 1 및 제 2 상이한 방향들을 제공하는 기판의 표면과 접촉한 액정 재료와 상기 액정 재료가 상기 정렬들 사이에서 스위칭하도록 하는 스위칭 수단을 포함하는 액정 장치를 제공하며, 상기 스위칭 수단은 상기 장치를 광학적으로 조사하도록 배열된 제 1 에너지 공급 수단을 포함한다. 본 발명은 이러한 장치를 포함하는 디스플레이, 예를 들어 공통 평면에서 타일화된 복수의 이러한 장치들을 포함하는 디스플레이 또는 광학 시스템까지 확장된다.

본 발명은 또한 기판에서 적어도 제 1 및 제 2 안정 또는 준안정(metastable) 액정 정렬들에 각각의 제 1 및 제 2 상이한 방향들을 제공하는 기판 표면과 접촉한 액정 재료의 정렬을 제어하는 방법을 제공하며, 이는 상기 장치를 광학적으로 조사하는 단계를 포함한다.

조사 수단으로부터 빛은 장치에 제 1 에너지 입력을 제공하며, 액정 재료 상에 직접 또는 간접적으로 행할 수 있다. 그러므로 본 발명의 몇몇 실시예에서 단지 편광되지 않은 광빔만이 상기된 바와 같이 준안정에서 더 많은 안정 정렬로 변환하기 위한 충분한 열 에너지를 제공할 수 있으며, 또는 열 에너지는 제 2 정렬이 하기에 보다 상세히 기술된 바와 같이 몇몇 다른 에너지 입력(전계 또는 자계와 같이)의 방향상의 영향하에서 우선적으로 채택될 수 있도록 현존하는 정렬 또는 액정위상을 파괴하는데 충분할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 이 빛은 직접 또는 간접적으로 액정 분자들 상에 사실상 토크를 부과하고 또는 기술상 공지된 바와 같이, 제 1 및 제 2 정렬들 중 다른 하나(이는 사실상 회전으로 간주될 수 있음)에 대해 더 많이 에너지적으로 효과적인 제 1 및 제 2 정렬들 중 하나를 만들기 위해 선형적으로 편광될 수 있다.

예를 들어, 아조(azo) 화합물, 스틸벤(stilbene) 또는 시프(schiff) 베이스와 같은 더블 본드 링크를 포함하는 재료는 트랜스 이성체(isomer)의 낮은 에너지 및 시스 이성체의 높은 에너지를 갖는다. 더블 대역은 가시 범위에 가까운 파장들에서 빛을 흡수할 것이지만 우선적으로 더블 대역에 대한 한 방향에서 빛 편광을 위해 재료는 실제적으로 2색성이다. 여기된 상태에서 분자는 일련의 변화들을 겪을 수 있으며 그 결과 시스 이성체로 변환이 생긴다. 에너지적으로 양호한 트랜스 이성체에 대한 결과로서 일어나는 완화는 초기 정렬과 유사한 분자 정렬 또는 초기 정렬에 대해 효과적으로 회전되는 정렬을 야기할 수 있다. 등방성의 상태하에서, 초기 정렬 및 회전된 정렬을 구별할 수 없지만, 입사 편광된 빛의 흡수를 최소화시키는 트랜스 배향으로 끝나는 대다수의 분자들을 마침내 야기하는 편광된 조명으로 다른 이성체의 정렬들 중 하나는 빛을 흡수한다.

이벤트들의 전형적인 시퀀스는 도 2에서 개략적으로 도시되며, 도 2의 (a)는 에너지적으로 양호한 트랜스 상태에서 그 원래의 정렬에서 아조 분자를 도시하며, 도 2의 (b)는 분광된 빛 hv₁의 흡수로부터 일어나는 보다 높은 에너지의 시스 상태를 도시한다. 열 및 방사 메커니즘들 hv₂을 포함하는 임의의 복수의 메커니즘들을 통해 분자 (b)는 원래의 상태(a)로 되돌아갈 수 있거나 긴 분자 축의 방향이 효과적으로 회전되는 트랜스 상태로 진행될 수 있다(도시된 바와 같이 이는 페이퍼의 평면에서 실제로 회전하지 않을 것이며, 독자는 긴축에 대한 분자의 회전이 에너지적으로 비교적 수월함을 알 것이며, 이것이 발행하는지 여부가 유도될 액정 정렬에 대해 임의의 경우에 부적절하다).

예를 들어, 조사하는 광의 스펙트럼 구성이 액정 재료의 흡수 대역을 포함하는 경우, 이는 액정 재료 상에 직접 행해질 수 있다. 그러므로 후자는 액정 정렬의 변화를 가능하게 하기 위해 어떠한 2색성 첨가제도 함유할 필요가 없다. 그럼에도 불구하고, 조사하는 광의 스펙트럼 밖에 놓여 있는 흡수 스펙트럼을 갖는 2색성 첨가제는 다른 목적들을 위해 예를 들어 게스트-호스트 가변 흡수/색 장치들에서와 같이 원하는 광학 변화를 보이기 위해 제공될 수 있다.

대안적으로, 액정 재료는 액정 호스트에서 2색성 첨가제의 형태일 수 있으며, 조사하는 광의 상기 스펙트럼 구성은 2색성 첨가제의 흡수 대역을 포함한다. 이 경우에 2색성 첨가제는 조사에 직접 반응하며, 차례로 액정 분자들 상에 효과적인 토크를 미친다.

액정 재료가 광 편광 방향에 횡단으로 정렬되도록 하는 경향이 있는 실제적으로 2색성인 재료에 대해 참조가 행해졌다 하더라도, 이는 편광 방향에 평행하게 놓여 있도록 액정 재료를 회전시키는 경향이 있는 부정적으로 2색성 재료들을 사용하기 위해 본 발명의 범위 내에 있다.

편광된 빛에 의해 유도된 직접 또는 간접 토크는 양호한 정렬 사이에 에너지 장벽을 극복하는데 그 자체로 충분할 수 있다. 이것이 그 경우가 아니라면, 광 에너지 입력이 충분하도록 하기 위해 에너지 장벽을 감소시키거나 제 2 형태의 에너지를 입력함으로서 재배열을 돕기 위해 액정 재료와 기판 사이에 상호 작용을 변경할 수 있다.

제 1 견해에 관하여, 선행하는 기술은 이미 정렬들 사이에 에너지 장벽을 감소시키는 2개의 방식들 다시 말하면 표면 형상을 변경하고, "미끄러운 표면"을 제공하기 위해 첨가제를 포함하는 것에 의해 간략하게 논의되었으며, 이들 중 하나 또는 둘은 본 발명의 실행에 이용될 수 있다.

제 2 견해에 관하여, 조사 수단으로부터 광에 의해 공급되는 것을 통해 액정 재료로 에너지를 효과적으로 주입함으로써 재정렬이 원조될 수 있다. 액정 호스트-게스트 첨가제 재료의 경우에, 협동 정렬은 에너지가 이들 중 어느 것이 편광된 빛에 의해 전압을 주는 것과 무관하게 호스트 또는 게스트 재료에 제공될 수 있음을 의미한다.

제 2 에너지는 최종 정렬이 여전히 조사 수단으로부터 광 입력에 의존할 수 있거나(하기의 케이스 A 두 단락 참조) 재배열이 제 2 에너지 입력과 함께 수행하는 조사 수단으로부터 광 입력을 필요로 할 수 있다(하기의 케이스 B 두 단락 참조) 하더라도, 액정 재료의 정렬을 변경하기 위해 특히 충분할 수 있다.

전계 또는 자계의 인가, 전류의 통과(이온 이송), 음향 조사를 포함하는, 그정렬을 변경하기 위해 액정 재료에 전압을 주는 많은 방식들이 공지되어 있다.

이들 중 전계의 인가는 아마도 가장 쉽게 달성될 수 있으며 종종 가장 효과적이다. 예를 들어, 액정 정렬이 제 1 및 제 2 동질(평행) 상태들 사이에서 변경될 것이고 포지티브 유전체 이방성을 가질 경우, 호메오트로픽(수직) 정렬을 유도하기 위해 제 1 상태에서 층의 두께를 가로지르는 전계의 인가는 그 다음 액정 재료가 우선적으로 적절하게 방향지워진 선형 편광의 빛의 영향하에서 필드의 중단시 제 2 상태를 취하도록 할 수 있다(케이스 A). 실제로, 필드의 크기(또는 임의의 다른 에너지 공급 수단의 효과의 크기)가 대안적인 정렬을 생성하는데 불충분하더라도, 원래의 양호한 정렬의 에너지는 편광된 빛이 적용될 때 제 2 정렬에 액정 재료의 재배열에 충분히 도움을 줄 수 있다(케이스 B).

층이 2개의 기판들 사이에 샌드위치될 때, 각 기판은 층의 두께를 가로질러 전계를 인가하기 위해 연속적인 전극을 운송할 수 있다. 둘 중 하나 또는 둘 다의 연속적인 전극들은 특히 서로 맞물린 전극의 두 부분들이 동일한 방식으로 전압을 주는(energize) 경우, 동일한 목적을 위해 서로 맞물린 전극에 의해 대체될 수 있다.

서로 맞물린 전극은 또한 층의 평면에서 필드를 적용하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 2개의 양호한 정렬 방향들을 갖는 기판상의 서로 맞물린 전극은 이것이 양호한 정렬들 사이에서 최대 에너지 상태에 놓이거나 근접하도록 포지티브 유전체 이방성(anisotropy) 액정 재료의 평면 정렬을 변경하기 위해 사용될 수 있다. 적절한 편광 방향의 선형적으로 편광된 빛 및 세기의 존재에서 필드의 제거는 편광방향에 의해 결정된 바와 같이 양호한 정렬을 풀기 위해 액정을 유도할 것이다.

많은 경우들에서, 조사하는 빛의 편광 방향은 특히 다른 에너지 입력도 제공되지 않는 그 결과로 생긴 액정 정렬을 홀로 결정할 수 있다. 이는 또한 제 2 에너지 입력이 제공되지만 그 결과로 생긴 정렬에 영향을 미칠 수 있는 방향 특성이 없는 경우 적용한다.

그러나, 임의의 다른 경우들에서, 제 2 에너지 입력은 방향성이고 그 결과로 생긴 정렬 예를 들어 전계에 영향을 미칠 수 있다. 이것이 바람직하지 않는 경우, 제 2 에너지 입력은 조사 광이 턴 오프되기 전에 정상적으로 중단해야 한다.

대안적으로, 조사하는 빛의 중단 후 제 2 에너지 입력을 유지하는 것은 이것이 원하는 경우 제 2 에너지 입력에 의해 그 결과로 생긴 정렬의 결정을 이끌어낼 수 있다.

게다가, 조사하는 빛이 편광이 아닌 경우, 그 결과로 생긴 정렬을 결정할 수 없다. 이러한 경우에, 그 결과로 생긴 정렬을 결정할 제 2 에너지 입력이 있을 것이며, 조사 광은 예를 들어 액정 재료 또는 그것의 성분, 또는 액정 셀의 다른 성분에 의한 광 흡수에 의해 직접 또는 간접적으로 액정 재료를 가열함으로써 재정렬을 돕는 더 작은 하지만 필요한 기능을 수행하도록 분류된다.

많은 경우들에서 조사 수단으로부터 입력을 제공하는 단계를 포함하는 동일한 타입의 방법은 두 방향들에서 바람직한 정렬들간에 스위칭하는데 사용될 것이다. 그러나, 다른 경우들에서 상이한 방법들은 적어도 하나의 스위칭 방향이 조사 수단으로부터 조사를 포함하도록 제공되는 상이한 스위칭 방향들을 위해 사용될 수있다.

이는 특히 바람직한 정렬에 대한 에너지 최소가 동일하지 않는 경우일 수 있으며 에너지 장벽이 스위칭 방향에 의존하도록 한 정렬이 준안정인 경우를 포함한다. 예를 들어 보다 작은 안정 또는 준안정 정렬로부터 한 방향에서의 스위칭은 조사 수단으로부터 편광되지 않은 또는 편광된 빛을 단지 필요로 할 수 있다. 역방향에서의 스위칭은 전계와 같이 조사 수단에서 적절한 빛과 함께 또는 홀로 사용되는 제 2 에너지 입력을 필요로 할 수 있다. 대안적으로, 한 방향에서의 스위칭은 조사 수단으로부터 적절한 빛 및 제 2 에너지 입력의 결합을 필요로 하는 반전을 갖는 제 2 에너지 입력에 의해 달성될 수 있다.

조사 수단으로부터 빛은 장치의 영역을 가로질러 상이한 정렬을 생성하도록 국부적으로 인가될 수 있다. 전계와 같이 제 2 에너지 입력이 또한 요청되는 경우, 이는 또한 장치의 제한된 영역만이 임의의 시간에 기록될 수 있도록 국부적으로 인가될 수 있다. 이 경우에, 조사 및 제 2 에너지 입력 중 하나는 보편적으로 인가될 수 있으며, 다른 하나는 영역이 스위칭되는 국부 입력이 결정되도록 국부적으로 인가될 수 있다. 대안적으로 2개의 입력들은 2개의 입력들이 발생하는 영역들만이 스위칭되도록, 즉 AND 논리 기능을 상이한 분배들로 국부적으로 인가될 수 있다. 다른 논리 배열들은 당업자에게 발생할 수 있다.

장치의 선택된 영역들을 변경하는 능력은 디스플레이들 및 광 데이터 처리를 포함하는, 복수의 목적들을 위해 사용될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 계류중인 국제 특허 출원 번호 PCT/GB98/01866(WO9900993)는 디스플레이의 어셈블리가 타일화되는 자동 입체(autostereoscopic) 디스플레이를 기술하며, 국제 특허 출원 번호 PCT/GB98/03097(WO9919767)은 홀로그래픽 목적들을 위해 개개의 디스플레이들의 어셈블리를 도시한다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 예시적인 실시예들의 장치들의 다음 설명을 판독할 때 독자에게 참조되는 첨부된 청구항들을 고려하여 명백해질 것이다.

실시예 1

2색성 첨가제를 함유하는 액정 재료의 층은 제 1 및 제 2 기판들 사이에 샌드위치된다. 제 1 기판은 방위각의 쌍안정 표면 정렬(2개의 안정 또는 상이한 방위각 방향들을 갖는 양호한 평면 정렬들)을 위한 표면 프로파일을 가지며 제 2 표면은 문지르는 경우 평면 정렬을 촉진하는 타입의 문질러지지 않은 중합체 표면을 포함한다. 액정 재료는 제 2 기판 표면에서 (평면) 정렬의 퇴화(degeneracy)를 허용하기 위해 충분하지만 제 1 기판 표면에서 정렬의 쌍안정을 파괴하는데 충분하지 않은 농도의 미끄러운 표면 첨가제를 포함한다. 이 구성은 제 1 기판 표면에서 2개의 쌍안정 정렬들 중 어느 하나가 상이한 방위각 방향을 갖는 액정 층을 가로질러 각각의 균일한 평면 텍스쳐(texture)를 발생시킨다는 것을 의미한다.

충분한 세기의 선형적으로 편광된 빛과 액정 재료에서의 적절한 편광 방향의 인가는 하나의 균일한 평면 텍스쳐를 다른 것으로 변환하거나 또는 그 역과 같다. 편광된 빛의 세기는 특히 제 1 기판의 표면 형상에 의해 결정된 쌍안정 정렬들간의 에너지 장벽 및 다른 요소들간의 미끄러운 표면 첨가제의 농도에 의해 결정될 수 있다.

실시예 2

이는 실시예 1과 유사하지만, (a) 쌍안정 정렬간의 에너지 장벽은 편광된 빛만이 2개의 평면 구성들간의 변환을 일으키는데 충분하지 않도록 하기 위한 크기로이루어져 있으며(또는 충분한 빛 세기의 편광된 빛의 소스가 변환을 야기시키는데 이용 가능한 경우 이는 셀에 불리하다), (b) 각 기판에는 액정 층 두께를 가로질러 필드를 적용하기 위해 연속적인 전극이 제공된다. 필드에는 층에서 호메오트로픽 정렬을 유도하도록 충분한 세기가 인가될 때 제 1 기판에서 액정 재료의 정렬은 편광 방향에 의해 결정된 양호한 정렬을 완화시킨다.

도 3의 (a) 내지 (d)는 기판(1)을 제공하는 방위각으로 쌍안정인 제 1 전극과 기판(2)을 제공하는 (비 정렬) 제 2 전극간의 액정 층(3)을 포함하는 셀에 대한 이 실시예의 동작을 개략적으로 도시한다. 도 3의 (a) 내지 (c)는 선형적으로 편광된 조명(L)이 적용될 때(액정 분자들 상에 토크를 효과적으로 유도하기 위해)의 기간을 포함한다. 그 기간, 도 3의 (b)내에서, 전계는 호메오트로픽 배향(orientation)을 생성하기 위해 기판들의 전극들 사이에 전위 차(V)를 인가함으로써 셀 양단에 인가된다. 필드의 제거시, 기판(1)에서 정렬은 도 3의 (c)의 조명(L)의 편광 방향에 의해 결정된 그것을 완화시킨다. 쌍안정 기판에서 액정 배향은 도 3의 (d)의 거기에 미끄러운 표면 효과에 의해 허락된 바와 같이 용적 액정 층을 통해 다른 기판에 이송된다.

이 실시예는 전계가 인가될 때 장치가 업데이트될 수 있고 그렇지 않으면 안정된다는 이점을 갖는다. 특히 전계가 편광된 빛의 응용에 의해 결정된 상태에 대한 다음의 완화를 위해 호메오트로픽 배향을 생성하는데 충분함을 나타내는 것이 가능하다. 상이한 광학 편광들을 갖는 상이한 영역들을 선택적으로 비춤으로써 이미지를 기록하는 것이 가능하다.

그러나, 또한 단일 전극 쌍을 갖는 복잡한 이미지를 기록할 가능성 예를 들어 높은 밀도의 이미지들 및 이미지 또는 데이터 저장을 발생시키는 셀의 선택적인 공간 광 어드레싱은 단지 셀의 선택된 영역이 기록되고 래치될 수 있도록 하는 경우에, 광학적으로 그리고 전기적으로 어드레스된 액정의 단지 그 부분들이 호메오트로픽 상태를 가져오도록 배열되는 것이 가능하다.

실험에서, 방위각으로 쌍안정 격자 표면이 에칭된 인듐 주석 산화물로 깨끗한 유리 기판을 코팅하여 제공된다. 쉬플리 유럽사에 의해 공급된 포토레지스트 마이크로포짓 S1805 은 공칭 0.5미크론 두께의 층을 제공하여 이 코팅상에 스핀 코팅된다. 1미크론 피치 이진 격자 마스크는 그 다음 포토레지스트와 접촉하여 배열되며 광대역 UV 광원(약 150mJ/㎠에서 365㎚, 404㎚ 및 435㎚)을 사용하여 노출된다. 격자는 그 다음 90°로 회전되며 노출이 반복된다. 명세서에 따른 노출된 포토레지스트의 개발은 15분동안 UV 광에서 소프트 베이크(bake)(약 9㎽/㎠에서 254㎚ 광) 및 2시간 동안 180℃에서 하드 베이크에 따른다. 셀은 위 기판 및 그러나 포토레지스트가 격자를 생성하도록 노출되지 않는 유사하게 처리된 기판을 사용하여 구성된다. 기판들간의 갭은 공칭 5미크론이며 실온에서 네마틱 위상을 갖는 머크(Merck)로부터 표준 혼합물 E63을 사용하여 채워진다. 머크로부터 또한 2색성 염료 D2의 2 중량 퍼센트 및 3M 벨기에 N. V.로부터 공급된 올리고머(oligomer) 3M Flourad FC430의 2중량 퍼센트가 이 혼합물에 부가된다.

셀에서 1㎟ 가우시안 빔 프로파일을 디스플레이하는 20㎽ 아르곤 이온 레이저(448㎚ 파장)는 그 편광 방향을 제어하기 위해 회전 가능한 반파 판을 통해 셀을어드레스하는데 사용될 수 있다. 셀의 광학 반응은 아르곤 이온 레이저의 스팟 사이즈보다 작은 셀에서 스팟 사이즈에 포커싱된 선형 편광자를 더한 5㎽ HeNe 레이저(663㎚ 파장)로부터 선형으로 편광된 빔을 사용하여 모니터된다. 633㎚ 광의 전송된 세기는 HeNe 광 이외의 실질적으로 모든 가시적인 파장들을 배제하기 위해 선형 분석기 및 노치 필터에 적합한 광 다이오드에 의해 검출된다. 장치는 호메오트로픽 상태로 셀을 스위칭하기 위해 바이폴라 전기 펄스들로 어드레스된다. 서로 90°에서 쌍안정 액정 셀 배향들은 편광기 및 분석기가 각각 45°를 더하고 빼게 설정되는 동안 수직 및 수평으로 설정된다. 안정 상태들이 교차된 편광기들 사이에서 광학적으로 등가 전송들을 가지므로, 1/4 파장 판은 2개의 상태들을 구별하기 위해 셀 뒤에 포함된다.

장치의 스위칭이 도 4 및 도 5에 도시되며 이는 약 50초의 기간에 걸쳐 시간 t의 함수로서 전송 T를 도시한다. 수직(도 4) 또는 수평(도 5)의 선형 편광의 488㎚ 조명의 응용 동안, 80㎷ 10㎳ 바이폴라 전기 펄스 VP가 인가되며, 이는 오실로스코프에 의해 데이터 수집으로 트리거된다. 점 T1에서 약 5초 뒤의 조명의 다음 제거는 액정이 마지막 배향을 완화시키도록(아마도 수백 밀리초를 넘어) 허용되며, 도 4 및 도 5의 마지막 부분들의 비교에 의해 도시될 수 있는 바와 같이, 이는 488㎚ 조명의 편광 방향의 선택에 의해 선택될 수 있다.

셀의 작용에 대한 다른 통찰은 약 200초의 기간에 걸쳐 시간 t의 함수로서 전송 T을 도시하는 도 6 및 도 7을 고려하여 얻어질 수 있다. 도 6에서 셀은 다음 시리즈의 단계들을 통해 얻어진다.

11. 수평 편광된 광 ON

12. 인가된 전압 펄스

13. 수평 편광된 광 OFF

14. 수평 편광된 광 ON

15. 인가된 전압 펄스

16. 수평 편광된 광 OFF

17. 수직 편광된 광 ON

18. 인가된 전압 펄스

19. 수직 편광된 광 OFF

20. 수직 편광된 광 ON

21. 인가된 전압 펄스

22. 수직 편광된 광 OFF

이는 어드레싱 사이즈, 즉 단계들(4 내지 6, 10 내지 12)를 반복하는 어떠한 실 효과(net effect)도 없음을 보여준다. 그러나, 단계들(17 내지 19)에서와 같이, 새로운 배향(orientation)을 지정하는 어드레싱 사이클이 실행되는 경우, 액정 정렬은 제 2 안정 상태로 변한다(단계 18).

도 7은 전압 펄스들의 필요성을 설명하고, 다음의 결과들의 시퀀스를 보여준다:

31. 수평 편광된 광 ON.

32. 전압 펄스 인가.

33. 수평 편광된 광 OFF.

34. 수직 편광된 광 ON.

35. 수직 편광된 광 OFF.

36. 수직 편광된 광 ON.

37. 전압 펄스 인가.

38. 수직 편광된 광 OFF.

수평으로 편광된 조명을 갖는 단계들(31 내지 33)은 그 셀의 상태에 영향을 미치도록 의도된 것이지, 수평으로 편광된 조명에 의해 야기된 상태에 있음을 보장하도록 의도된 것이 아니다. 마찬가지로, 인가된 전압이 없을 때는 수직으로 편광된 조명을 갖는 단계들(34, 35)은 그 셀의 상태를 변경하지 않는다. 그러나, 단계들(36 내지 38)에서 수직으로 편광된 광을 갖는 조명동안 전압 펄스(37)의 삽입은 상태 변화를 트리거하고, 단계(38)에서 조명의 제거시, 그 액정 정렬이 변경된다.

실시예 3

2색성 첨가제(dichroic additive)를 함유하는 액정 재료층이 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 샌드위치되고(sandwiched), 그 제 1 기판은 방위각 쌍안정 표면 정렬을 제공하는 표면 프로파일을 가지며, 제 2 표면은 제 1 표면에서 바람직한 정렬들 중 하나에 평행한 곳에서 평면 정렬을 촉진하도록 문질러진(rub) 중합체 표면을 포함한다. 그러므로, 액정층을 가로지르는 균일한 평면 텍스쳐가 존재하는 디바이스의 상태에서, 그리고, 그 액정이 뒤틀리는 다른 상태에서, 제 2 기판에서의 평면 정렬이 지속된다. 그 액정 재료는 적절한 선형 편광 방향 및 세기의 광의 응용시그 사이의 스위칭을 용이하게 하기 위해서, 일반적으로(그리고 바람직하게는 실질적으로) 동일한 그 균일하고 비틀린 상태들의 에너지들을 제공하기 위해 키랄 첨가제(chiral additive)을 또한 함유한다.

선택적으로, 액정 재료는 실시예들 1 및 2에서와 같이 불안정한 표면 첨가제를 포함할 수 있지만, 제 2 표면에서의 평면 정렬이 비효율적으로 제공될만큼 그렇게 높은 농도는 아니며, 및/또는 그 디바이스는 실시예 2에서와 같이 층 두께를 가로질러 필드를 적용하기 위한 전극들을 포함할 수 있다.

실시예 4

2색성의 첨가제를 함유하는 액정 재료층은 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 샌드위칭되며, 그 제 1 기판은 방위각 쌍안정 표면 정렬을 제공하는 표면 프로파일을 가지며, 제 2 표면은 그 제 1 기판에서의 바람직한 정렬들 사이의 곳에서 평면 정렬을 촉진시키도록 문질러진(rub) 중합체 표면을 포함한다. 그 구성은 층 두께를 가로질러 통과할 시, 그 정렬이 한 방향 또는 다른 방향으로 뒤틀리도록 한 것이다.

이것이 제 1 기판에서의 우호적인 정렬들 간의 에너지 관계에 의존할지라도, 바람직하게는, 그 디바이스들의 두 상태들의 에너지들은 실질적으로 동일하다. 제 2 기판에서의 정렬이 제 1 기판에서의 우호적인 정렬들 간의 에너지 최대에 대응하는 방향에 실질적으로 평행하다. 제 1 기판에서의 두가지 우호적인 정렬들의 에너지들이 동일한 곳에서, 이 방향은 그 우호적인 정렬들 간의 중간(midway)일 수 있다. 제 1 기판에서의 두가지 우호적인 정렬들의 에너지들이 동일하지 않은 곳에서는, 이 방향은 그 우호적인 정렬들 간의 중간일 수 있거나, 또는 중간이 아닐 수도 있다. 그러나, 제 2 기판에서의 정렬은 그 편광된 광 (및 임의의 다른 에너지 입력)의 세기가 재정렬(realignment)하기에 충분하다면, 이상적인 위치로부터 벗어날 수 있다.

선택적으로, 그 액정 재료는 실시예들 1 및 2에서와 같이 불안정한 표면 첨가제를 포함할 수 있지만, 제 2 표면에서의 평면 정렬이 비효율적으로 제공될만큼 그렇게 높은 농도는 아니며, 및/또는 그 디바이스는 실시예 2에서와 같이 층 두께를 가로질러 필드를 적용하기 위한 전극들을 포함할 수 있다.

실시예 5

2색성 첨가제를 함유하는 액정 재료층이 제 1 기판과 제 2 기판에 샌드위치되고, 그 제 1 기판은 방위각 쌍안정 표면 정렬을 제공하는 표면 프로파일을 가지며, 제 2 표면은 거기에서 홈오트로픽 정렬을 촉진하도록 처리되는 표면을 포함한다. 제 1 기판의 정렬 방향에 무관하게 하나의 기판에서 다른 기판으로 통과할 시, 정렬 방향으로의 비틀림이 있으므로, 그 디바이스의 두가지 상태들의 에너지들은 (제 1 기판에서의 정렬들 간의 에너지 관계에 의존하여) 일반적으로 또는 실질적으로 동일하다.

선택적으로, 그 액정 재료는 실시예들 1 및 2에서와 같이, 불안정한 표면 첨가제를 포함할 수 있으나, 제 2 기판에서의 정렬이 비효율적으로 제공되는 범위까지는 아니며, 및/또는, 그 디바이스는 실시예 2에서와 같이 층 두께를 가로질러 필드를 적용하기 위한 전극들을 포함할 수 있다.

실시예들 1 내지 5 각각에서, 제 1 기판에서의 두가지 우호적인 방위각 정렬들은 서로에 대해 90°인 것이 바람직하다.

실시예 6

실시예들 1 내지 5가 방위각상 쌍안정 기판 표면을 포함하는 반면, 이 실시예 6은 일반적으로 도 1에 대해 이미 설명된 형태의, 천정각상(zenithally) 쌍안정 기판 표면(1) 및 홈오트로픽 정렬을 위한 제 2 기판(2)을 포함한다. 격자 피치(grating pitch)를 깊이 비(depth ratio)에 맞춤으로써, 특히 비교적 얕은 격자를 사용함으로써, 이것이 본 문제의 디바이스 및 액정의 파리미터들에 의존할지라도, 그 평면 상태는 안정하되, 홈오트로픽 상태로 전환하기 위한 단지 낮은 활성화 에너지(E)를 가지면서, 도 8에 도시된 바와 같이 에너지 프로파일에 도달하는 것이 가능하다. 격자 피치에 대한 깊이 비는 전체적으로 불안정한 평면 상태를 제공할만큼 너무 낮지 않도록 취하기 위해 주의가 필요하다. 그 액정 재료는 2색성 염료를 포함한다.

통상적으로, 그 디바이스는 도 9(a)에서와 같이 홈오트로픽 정렬인 채로 있을 것이다. 전계 또는 전압 펄스가 평면에 대한 쌍안정 기판(1)의 표면에서의 정렬을 평면으로 전환하는데 사용될 수 있다, 도 9(b). 이러한 평면 정렬은 그중에서도 활성화 에너지(E)에 의해 결정된 비율로 도 9(a)의 홈오트로픽 정렬에 대해 느슨해지는 경향이 있으며, 이것은 충분히 낮으며, 그 디바이스의 선택된 영역들은 액정 재료에 토크(torque)를 적용시키도록 배치된 도 9(c)의 편광된 광(L)의 응용에 의해 보다 빠르게 전환하도록 강요될 수 있다. 그러므로, 그 디바이스 상의 일시적인화상을 기록하는 것이 가능하며, 적절한 비율로 반복적으로 리플레쉬될 수 있다.

평면 상태에서, 그 액정 분자들은 홈들에 수직으로 놓여있다. 액정에 입사하는 광 및 그 홈들에 수직인 선형 편광된 광은 2색성 염료에 의해 흡수될 것이며, 이어서 액정 분자들에 토크를 적용시킬 것이다. 그들을 편광 방향으로부터 밀어제칠 것이다. 결과적으로, 그렇게 조명된 액정은 활기차게 우호적인 홈오트로픽 배향이 되는 경향이 있을 것이다.

이러한 실시예의 변경들에서, 표면(2)은 높거나 낮은 프리틸트를 평면 배향에 제공할 수 있으며, 이는 또 다른 격자 표면이 될 수 있다. 임의의 변경이 또한 비선형, 예를 들어, 원형 편광된 조명으로 동작될 수 있다.

실시예 7

이것은 실시예 6과 유사하지만, 그 격자는 더 깊으며, 그에 의해 에너지 레벨들을 리버스하며, 평면 상태를 보다 활기차게 우호적이도록 한다. 전기적 어드레싱과 광학적 어드레싱의 조합이 선택된 영역들을 보다 높은 에너지 홈오트로픽 상태로 전환하는데 사용되며, 그 전계는 조명이 없을 때 스위칭하기 위한 임계값 이하로 된다. 이 경우에서, 준안정이고, 평면 상태에 대해 릴렉스한(relax) 홈오트로픽 상태에 있다. 평면 상태로의 전이를 강요하는 것은 오프-축(off-axis) 조명을 요구한다. 그 평면 상태는 블랭킹 전기적 펄스(blanking electric pulse)를 사용하여 전체 액정층을 가로질러 유도될 수 있다.

실시예 8

실시예들 6 및 7은 천정상 쌍안정 디바이스들의 극단적인 예들을 나타내며,앞서 언급된 바와 같이, 그 평면 상태는 때때로 네마틱 디렉터(nematic director)에서 라인 결점들을 갖는 결점 상태 또는 높은 경사각을 포함한다. 일반적으로 도 1과 유사한 도 10에 도시된 바와 같이, 정렬의 두가지 형태들에 대해 보다 많은 별개의 에너지 골들을 제공하는 다른 격자 프로파일들이 사용될 수 있다. 그러한 경우에, 전기적 어드레싱과 광학적 어드레싱의 공동 사용은 바람직하고, 즉, 전계는 (평면) 상태(A)에서 말하자면, 상태(B)로 전환하는데 사용될 수 있으며, 지점 조명된 영역들은 (홈오트로픽) 골(C)를 가로지를 수 있다(또는 그 처리는 A에 대해 대향하는 방향(C)으로 발생할 수 있다). 조명되지 않은 영역들은 필드 및 조명의 제거시 상태(A)에 대해 릴렉스할 것이다.

실시예 9

이는 에너지 험프(energy hump)를 통한 최종 너쥐(nudge)가 조명보다는 국부 가열에 의해 제공되는 실시예 8의 변경이다. 그러한 국부 가열은 예를 들어, 액정 재료 또는 격자에서 염료 또는 다른 광 흡수 재료에 의한 광 흡수를 통해 발생할 수 있다. 비2색성 염료들은 편공 무반응 디바이스를 제공하는 반면, 액정 호스트에서와 같이 적절하게 정렬된 2색성 염료들을 제공하며, 입사 조명의 편광에 의존하는 가열 효과를 제공한다. 그 디바이스의 전환 방향은 적용된 전계의 극성에 의해 결정되는 것이지, 광 유발 토크에 의해 결정되는 것이 아니다.

Claims (43)

1. 각각의 제 1 및 제 2 상이한 방향들을 갖는 적어도 제 1 및 제 2 안정 또는 준안정 액정 정렬들을 제공하는 기판의 표면과 접촉한 액정 재료와, 상기 액정 재료가 상기 정렬들 사이에서 스위칭하도록 하는 스위칭 수단을 포함하는, 액정 장치로서서,

   상기 스위칭 수단은 상기 장치를 광학적으로 조사하도록 배열된 제 1 에너지 공급 수단을 포함하는, 액정 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 에너지 공급 수단은 제 1 및 제 2 정렬들 중 다른 한 정렬보다 덜 에너지적으로 유리한 제 1 및 제 2 정렬들 중 한 정렬을 효과적으로 만들도록 선택되거나 선택될 수 있는 스펙트럼 구성 및 편광(polarisation) 방향의 선형적으로 편광된 빛을 제공하도록 배열되는, 액정 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 에너지 공급 수단은 상기 제 1 및 제 2 정렬들 사이에 액정 정렬을 변경하기 위해 액정 분자들 상에 토크를 효과적으로 유도하도록 선택되거나 선택 가능한 스펙트럼 구성 및 편광 방향의 선형으로 편광된 빛을 포함하도록 배열된, 액정 장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 액정 재료는 어떠한 2색성의 첨가제도포함하지 않으며, 상기 스펙트럼 구성은 액정 재료의 흡수 대역을 포함하는, 액정 장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액정 재료는 액정 호스트에서 2색성의 첨가제를 포함하는, 액정 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 스펙트럼 구성은 2색성 첨가제의 흡수 대역을 포함하는, 액정 장치.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 스펙트럼 구성은 액정 호스트의 흡수 대역을 포함하는, 액정 장치.
8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위칭 수단은 상기 정렬들 사이에 액정 재료의 스위칭을 돕기 위해 제 2 에너지 공급 수단을 더 포함하는, 액정 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 에너지 공급 수단은 존재하는 액정 정렬을 불안정하게 하기 위해 에너지를 액정 재료에 인가하도록 배열된, 액정 장치.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 에너지 공급 수단으로부터 에너지는 기판에서 호메오트로픽(homeotropic) 정렬을 유도하도록 하는 경향이 있는, 액정 장치.
11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 에너지 공급 수단으로부터 에너지는 기판에서 평면 정렬을 유도하도록 하는 경향이 있는, 액정 장치.
12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 에너지는 전계에 의해 제공되는, 액정 장치.
13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 에너지 공급 수단은 상기 정렬들 사이의 액정 재료의 상기 스위칭을 촉진하도록 배열되지만, 상기 스위칭을 야기하는데 충분하지 않는, 액정 장치.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 정렬들 사이의 액정 재료의 스위칭을 돕기 위해 제 2 에너지 공급 수단을 더 포함하는, 액정 장치.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 제 2 에너지 공급 수단은 상기 정렬들 중 어느 것이 채택되는지를 결정하도록 배열되는, 액정 장치.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 제 1 에너지 공급 수단은 상기 제 2 에너지 공급수단과 협력하여 상기 스위칭을 야기시키기 위해, 광 흡수에 의해 열을 생성하도록 장치와 협력하는, 액정 장치.
17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 제 2 에너지 공급 수단으로부터 에너지는 기판에서 호메오트로픽 정렬을 제공하거나 또는 제공하도록 선택될 수 있는, 액정 장치.
18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 에너지 공급 수단으로부터 에너지는 기판에서 평면 정렬을 유도하도록 하는 경향을 나타내거나 또는 나타내도록 선택될 수 있는, 액정 장치.
19. 제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 에너지는 전계에 의해 제공되는, 액정 장치.
20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액정 재료는 제 1 및 제 2 정렬들 사이의 에너지를 감소시키기 위해 올리고머(oligomer)를 포함하는, 액정 장치.
21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 에너지 공급 수단은 장치의 국부적인 조사를 위해 배열되는, 액정 장치.
22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 정렬은 평면인, 액정 장치
23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 정렬은 평면인, 액정 장치.
24. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 정렬은 호메오트로픽인, 액정 장치.
25. 각각의 제 1 및 제 2 상이한 방향들을 갖는 적어도 제 1 및 제 2 안정 또는 준안정 액정 정렬들을 제공하는 기판의 표면과 접촉한 액정 재료의 정렬을 제어하는 방법에 있어서,

    상기 장치를 광학적으로 조사하는 단계를 포함하는, 방법.
26. 제 25 항에 있어서, 상기 광학적으로 조사하는 단계는 선형적으로 편광된 빛의 제공을 포함하는, 방법.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 선형적으로 편광된 빛은 액정 분자들 상의 토크를 효과적으로 가하도록 또는 액정 분자들을 효과적으로 회전시키도록 하는, 방법.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 광학적으로 조사하는 단계는 편광되지 않은 빛의 제공을 포함하는, 방법.
29. 제 28 항에 있어서, 편광되지 않은 빛은 액정 재료에서 열을 생성하는, 방법.
30. 제 25 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 정렬을 제어하기 위한 장치에 다른 에너지 입력을 제공하는 부가적인 단계를 포함하는, 방법.
31. 제 30 항에 있어서, 상기 다른 에너지 입력은 전계인, 방법.
32. 제 30 항 또는 제 31 항에 있어서, 상기 광학 조사는 다른 에너지 입력이 중단된 후 계속되는, 방법.
33. 제 30 항 또는 제 31 항에 있어서, 상기 다른 에너지 입력은 광학 조사가 중단된 후 계속되는, 방법.
34. 제 30 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서, 다른 에너지 입력은 국부적으로 인가되는, 방법.
35. 제 25 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 조사는 국부적으로 인가되는, 방법.
36. 제 25 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 한 정렬은 평면인, 방법.
37. 제 36 항에 있어서, 상기 다른 정렬은 평면인, 방법.
38. 제 36 항에 있어서 상기 다른 정렬은 호메오트로픽인, 방법.
39. 제 25 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서, 액정 위상에서 올리고머를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
40. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하는 디스플레이.
41. 복수의 광학 장치들을 포함하는 광학 시스템 또는 디스플레이에 있어서, 각각의 장치는 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 장치인, 광학 시스템 또는 디스플레이.
42. 제 41 항에 있어서, 복수의 상기 장치들은 각각 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 장치인, 광학 시스템.
43. 제 42 항에 있어서, 상기 복수는 공통 평면에서 타일화된, 시스템.