KR20030085100A - 광유기 스위칭 액정 디바이스 - Google Patents

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KR20030085100A KR10-2003-7013125A KR20037013125A KR20030085100A KR 20030085100 A KR20030085100 A KR 20030085100A KR 20037013125 A KR20037013125 A KR 20037013125A KR 20030085100 A KR20030085100 A KR 20030085100A
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Abstract

고속이고 매우 실용적인 광유기 스위칭 액정 디바이스가 제공된다.
광유기 스위칭 액정 디바이스에서, 2색성 네마틱 액정의 광학 이방성 축의 수평면내 스위칭이 광에 의해 고속으로 수행된다.

Description

광유기 스위칭 액정 디바이스{PHOTOINDUCTIVE SWITCHING LIQUID CRYSTAL DEVICE}
기술분야
본 발명은 광유기 스위칭 액정 디바이스에 관한 것이다.
배경기술
이러한 기술에 관련된 문헌으로서, 다음과 같은 것이 개시되어 있다.
(1) A. S. Zo1otko, V. F. Kitaeva, N. Kroo, N. N.Sobolev, L. Csillag, JETP.Lett., 32, 158 (1980).
(2) B.Y. Ze1'dovich, N. V. Tabiryan, Sov.J. Quantum E1ectron. , 10, 440 (1980).
(3) T. Ikeda, T. Sasaki, K. Ichimura, Nature, 361, 428 (l993).
(4) L.Komitov, K. Ichimura, A. Strigazzi, Liq. Cryst., 27, 51 (2000).
(5) L.Komitov, C.Rus1im, Y.Matsuzawa, K. Ichimura, Liq. Cryst., 27, 1011 (2000).
(6) L.Komitov, K.Ichimura, Mo1.Cryst.Liq. Cryst., in press.
(7) L.Komitov, O.Tsusumi, C.Ruslim, T.Ikeda, K. Ichimura, K. Yoshino, submittedto J. App1. Phys.
(8) E. Santamato, Y. R. Shen, “Liquid Crysta1s for Non1inear 0pticalStudies'' in the book “Handbook of Liquid Crystal Research" Oxford University Press, New York, 1997.
(9) C.Ruslim, L.Komitov, Y.Matsuzawa, K.Ichimura, Jap. J. App1. Phys., 39, L104 (2000).
(10) L.Komitov, J. Yamamoto, H. Yokoyama, J, Appl. Phys., 89, 7730 (2001).
(11) P.Jamalm, G.Barbero, L.Komitov, A. K. Zvezdin, Phys. Rev. E, 58, 5982 (1998).
(12) P.Jaemalm, G.Barbero, L.Komitov, A. Strigazzi, Phys. Lett. A235, 621 (1997).
(13) M. Monkade, M. Boix, G. Durand, Europhys. Lett., 5, 697 (1988).
(14) B.Jerome, M.Boix, P. Pieranski, Europhys. Lett., 5, 693(1988).
(15) P.Jaemalm, L.Komitov, Liq.Cryst., 23, 1 (1997).
(16) M.Nobili, PhD Thesis, 1992.
(17) M.Nobili, G.Durand, Europhys.Lett, 25, 527 (1994).
(18) P.Jaemalm, D.S.Hermann, L.Komitov, F. Simoni, Liq. Cryst, 24, 335 (1998).
(19) D.S. Hermann, P. Rudquist, K. Ichimura, K. Kudo, L. Komitov, S.T. Lagerwa11, Phys. Rev. E, 55, 2857 (1997).
(20) Y.Matsuzawa, C.Ruslim, L.Komitov, K. Ichimura, Mo1. Cryst. Liq.Cryst. in press.
액정은 매우 높은 이방성 물질이고 전계 및 자계, 역학적 유동, 온도, 및 광과 같은 여러 외부 요인에 따라 매우 간단히 변화될 수 있는 광학 특성을 갖는다. 전기 광학적 효과 이외에도, 광학적으로 유기된 액정 배향의 변화가, 포토닉 디바이스를 형성하는 높은 가능성을 갖기 때문에 많은 주목을 받고 있다. 일반적으로, 광에 의해 액정의 배향에 영향을 미쳐서 광 투과율을 변화시키는 방법에는 2개의 방법이 있다. 즉, 광여기 프레더릭스 (Fredericks) 전이와 같이, 일 방법은 광과 액정 사이에서의 직접적인 상호작용을 사용하여 광 투과율을 변화시키는 방법이고, 다른 방법은 표면 또는 벌크 액정 특성이 광에 의해 변화되는 간접적인 광여기 방법이다.
광여기 프레더릭스 전이는 액정의 거대한 광학 비선형성에 의해 초래되고, 근 20년 동안 많은 주목을 받고 있다. 이 경우에, 광이 액정 분자에 직접적인 회전 토크를 가할 때, 액정 분자의 배향 변화가 소정의 방향에서 발생한다. 액정이 배향되는 방향은 광 조사 이전의 액정의 배향 방향, 셀의 두께, 및 광 강도와 같은 여러 실험적 조건에 의존한다.
최근에, 광여기에 의한 벌크 또는 표면 특성에서의 변화에 의해 초래되는 아조벤젠 액정 배향의 광유기 변화가 보고되었다.
본 발명의 발명자에 의해 수행된 연구와 가장 관련된 주제는 광이성질체화 과정 동안 분자 형상에서의 변화에 의해 유발되는 거시적인 표면 앵커링 (anchoring) 조건의 변조에 의해 초래되는 2색성 아조벤젠 액정의 광유기 앵커링전이이다. 즉, 고체 표면으로의 아조벤젠 분자 흡착의 농도가 일정 레벨을 초과할 때, 액정의 거시적 배향은 수평 배향으로부터 수직 배향으로 변화된다. 즉, 본 발명의 발명자에 의해 보고된 바와 같이, 광이성질체화에 의해 트랜스 (trans) - 이성질체로부터 시스 (cis) - 이성질체로 전이된 이후에, 아조벤젠 분자는 고체 표면에 선택적으로 흡착하기 쉽게 되어, 그 결과, 액정에 대한 앵커링 조건이 변화된다. 그 이유는, 트랜스-이성질체의 분자 형상과 분자내 전자 쌍극자 모멘트의 방향이 시스-이성질체의 것과 크게 다르기 때문에, 시스-이성질체의 굽은 분자 형상을 초래하는 큰 극성이 고체 표면으로의 아조벤젠 분자의 흡착 특성을 높이기 때문이다.
그러나, 광여기에 의한 표면 앵커링 조건의 변조 (앵커링의 광조정) 는 연속 과정이고, 따라서, 이러한 현상 자체를 광 스위칭 디바이스의 원리로서 사용하는 것은 적절하지 않다. 사실, 광여기에 의해 초래되는 수평 방향으로부터 수직 배향으로의 전이가 관측되기 이전에도, 광 노출 시간에 의존하는 앵커링 강도의 연속 변화가, 전계 유기 프레데릭스 전이의 임계 전압을 측정할 때의 전압에서의 변화에 의해 분명하게 파악될 수 있다.
발명의 개시
최근, 본 발명의 발명자는, 기판에 대한 액정의 배향 방향을 방위각 () 과 극각 () 으로 표현할 때 나타나는 편각 방향의 앵커링 상호작용과 방위각 방향의 앵커링 상호작용 사이의 결합을 보고하였다. 특히, SiOx박막에 의한 네마틱 액정의 배향의 경우에, 배향의 2축성 축퇴 (degeneracy) 가 발생한다는 것을 발견하였다. 즉, 2개의 앵커링력 (anchoring forces) 의 결합의 존재로 인해, 액정의 배향 방향에서의 변화에 대하여 방위각과 편각 앵커링 사이의 밸런스 (balance) 에 의해 의사-수평면내 (quasi-in-plane (수평면내)) 스위칭이 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면, SiOx상의 앵커링력의 경합에 의해 초래되는 쌍안정 (2-상태 축퇴) 수평면내 스위칭 현상이, 아조벤젠 액정 분자의 종래의 광이성질체화에 의해 초래되는 앵커링 전이 현상과 결합되어, 광조정 고속 수평면내 스위칭을 실현한다. 본 발명에 따르면, 광여기에 의해, 이방성 축의 각이 대략 90。 로 회전될 수 있고, 스위칭 시간이 1초 이하일 수 있어서, 그 결과, 종래의 광여기된 수평면내 스위칭 제어 방법에 의해 수행된 스위칭과 비교하여 상당히 빠른 스위칭을 실현할 수 있다.
따라서, 전술한 상황을 고려하여, 본 발명의 목적은 고속이고 매우 실용적인 광유기 스위칭 액정 디바이스를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 :
[1] 광유기 스위칭 액정 디바이스에서, 2색성 네마틱 액정의 광학 이방성 축의 고속 수평면내 광유기 스위칭이 광에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.
[2] 상기 [1]에 따른 광유기 스위칭 액정 디바이스에서, 아조벤젠 액정 분자가 트랜스-이성질체로부터 시스-이성질체로 전이되도록 전술한 광으로서 자외광이 사용되는 것을 특징으로 한다.
[3] 상기 [1]에 따른 광유기 스위칭 액정 디바이스에서, 배향층으로서 기능하는 경사 증착된 실리콘 산화물 (SiOx) 을 갖는 기판으로 형성된 셀에 전술한 액정이 둘러싸여 있는 구조가 형성되고, 스위칭이 광유기 앵커링 전이에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
[4] 상기 [1], [2], 또는 [3]에 따른 광유기 스위칭 액정 디바이스에서, 광유기에 의해 초래되는 광학 이방성 축의 변화가 대략 80 내지 90。까지 증가될 수 있는 것을 특징으로 한다.
[5] 상기 [1], [2], 또는 [3]에 따른 광유기 스위칭 액정 디바이스에서, 전술한 스위칭 시간은 초단위로 고속인 것을 특징으로 한다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명에 따른 실시예의 광유기 스위칭 액정 디바이스의 실험 디바이스의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 쌍안정 앵커링의 영역을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 방위각 () 의 온도 의존성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 광으로 조사된 샘플을 2개의 상이한 위치에서 교차 니콜 프리즘으로 관찰한 사진을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 4-hexyloxy-(4'-hexyl) 아조벤젠 분자의 트랜스-시스 광이성질체화의 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 시스-이성질체가 고체 표면에 고정되는 상태를 도시하는 개략도이다.
본 발명을 수행하기 위한 최상의 모드
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명한다.
먼저, 광 2색성 네마틱 액정의 광유기 수평면내 (in-plane) 스위칭을 설명한다.
이 실시형태에서, 광여기에 의한 광 2색성 네마틱 액정의 고속 수평면내 스위칭을 설명한다.
경사 증착된 SiOx층에 의한 네마틱 액정의 배향 제어에서, 축퇴된 2축성 앵커링이 달성된다. 이러한 수평면내 스위칭 과정은 2개의 현상, 즉, 앵커링 조건을 변조시키는 광이성질체화와 극각 방향 및 방위각 방향에 존재하는 앵커링력의 결합 사이의 경합에 의해 발생한다. 광여기에 의한 수평면내 배향의 변화에 있어서, 대략 90。의 이방성 축의 회전이 발견되었다. 광유기 수평면내 스위칭 모델과 함께, 몇 개의 새로운 효과를 간단히 설명한다.
본 발명에 있어서, 일반적 샌드위치형 액정 셀을 사용하였다. 이 셀은 ITO 전극을 갖는 2개의 유리 기판에 경사 증착된 SiOx박막으로 코팅함으로써 이루어져서, 네마틱 액정의 쌍안정 배향을 얻었다. SiOx박막의 증착 조건은 전술한 쌍안정 앵커링 상태를 실현하는데 상당히 중요하다 [더욱 상세한 정보를 위해, 상기 언급한 문헌 (13) - (15) 참조]. 셀 간격은 (일반 방법에 의해 증착된 SiOx스페이서에 의해 얻어지는) 6 ㎛로 설정하고, 액정 재료가 등방상으로 셀에 봉입되었다.
이 실시형태에 사용된 2색성 네마틱 액정은 이하의 분자 구조 (도 5) 를 갖는 4-hexyloxy-(4'-hexyl) 아조벤젠이다.
쌍안정 앵커링 상태로 인해, 4개의 상이한 형태의 도메인 구조, 즉, 서로 상이한 센스를 갖는 2개의 트위스트 구조와 2개의 균일하게 경사진 구조가 관측될 수 있고, 분자의 경사 방향은 증착된 SiOx면의 양측면상에 대칭적으로 존재하고 있다. 그러나, 특별한 처리가 수행될 때, 균일하게 경사진 구조중의 하나인 단일 도메인 구조를 갖는 샘플을 작성할 수 있다. 광여기에 의한 액정의 배향 방향의 변화를 후술하는 실험 디바이스를 사용하여 측정하였다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예의 광유기 스위칭 액정 디바이스의 실험 디바이스의 개략도이다.
이 도면에서, 여기 광원으로서, Hg 램프 (5) 를 사용하였다. 여기광의 파장을 광학 필터 (6) 를 사용함으로써 선택한다. 여기광의 조사에 의해, 광이성질체화가 2색성 네마틱 액정에서 발생한다. 할로겐 램플 (1) 의 백색 광원으로부터 방출되고 광학 필터 (2) 를 통과하는, λ= nm (λ> 58nm) 를 갖는 광이 액정의 배향 관찰을 위해 사용되었다.
전술한 실험 디바이스는 현광/편광 현미경 (Nikon, Eclipse800), 컴퓨터 (8) 에 접속된 고성능 CCD (전하 결합 소자) 카메라 (9), 이미지 처리용 소프트웨어,온도 제어용 핫 스테이지 (4), 및 액정 관찰용 및 광이성질체화용 각각의 2개의 광원 (1 및 5) 으로 이루어진다. 샘플을 편광 현미경의 회전 스테이지상에 탑재된 온도 제어용 핫 스테이지 (4) 에 설치한다. 셀내의 액정 배향은 580 nm 이하의 파장을 컷트하는 광학 필터 (2) 를 통과하는 광을 사용함으로써 서로 직교 교차하는 편광자 사이에서 검사되었다. 또한, 참조 번호 (7) 는 2색성 미러를 나타낸다.
관측을 위해 광원에 대해 사용된 필터의 컷-오프 파장은, 관측동안 2색성 네마틱 액정 (3) 의 광이성질체화를 피하도록 선택되었다. 광이성질체화 과정을 촉진시키기 위해 필요한 광원을 Hg 램프 (5) 에 의해 발생시켰다. 샘플의 여기를 510 내지 560 nm의 파장 (λ) 에 의해 수행하였다. 광 배향에 의한 액정의 배향 방향, 즉, 샘플의 이방성 축은 서로 직교 교차하는 편광자 사이에서 투과광이 최소인 위치로서 측정하였다.
도 2는 본 발명에 따른 쌍안정 앵커링의 영역을 개략적으로 도시하는 도면이다.
이 도면은 각에서 경사 증착된 SiOx에 의해 야기되는 쌍안정 앵커링 상태의 네마틱 액정의 개략도 (복잡함을 피하기 위해, 2개의 가능한 액정의 배향 방향중 하나만 도시되었다. 다른 하나는 증착 평면 (YZ) 에 대하여 반대측에 대칭으로 위치한다). 액정의 배향 방향, 즉, 광학 이방성 축의 방향은및, 즉, 방위각 및 극각 각각에 의해 결정된다.
도 2(a)는 광학 이방성 축의 온도-유기 변화를 도시하고, 위치 (1 및 2) 는 온도 (T1및 T2) 에서 액정의 배향 방향을 나타내고, T1< T2이다. 이하의 수식 (1) 및 (2) 에 의해 정의되고, YZ 평면에 수직이고 XY 평면과 각 () 을 형성하는 평면상의 궤적에 따라서, 액정의 배향 방향은 증착 평면 (YZ) 으로부터 멀어진다. 도 2 (b) 는 광학 이방성 축의 광유기 변화를 도시하고, 도 2 (a) 에 도시된 경우에서와 같이, 샘플의 광학 축은 증착 평면으로부터 X 축으로 이동한다 (더욱 상세한 정보는, 상기 문헌 (15) - (17) 참조).
쌍안정 앵커링의 영역은 2개의 상이한 단안정 배향 상태, 즉, 수평과 경사 배향 상태 사이에서 한정된다. 액정의 수면 배향과 경사 배향의 방향은 각각 X 축 방향 및 YZ 평면내에 있다. 쌍안정 영역에서, 액정의 배향 방향은 증착 평면의 양측면상에 대칭적으로 위치한 2개의 방향으로 분기한다. 이론적으로 예측되어, 실험적으로 검증되어 있는 바와 같이, 극각 방향과 방위각 방향의 앵커링 사이의 결합이 존재하고, 각은및로 각각 정의된다. 온도-유기 배향 전이의 경우에, 결합은 이하의 수식으로 표현된다.
상기 수식에서, r, t, ρ, 및 τ는 실험 결과를 가장 잘 나타내도록 값이 결정되는 파라미터이고, S는 스칼라 오더 파라미터이다. 수식 (1) 로부터,및에 의해 결정되는, 액정 배향 방향의 온도 의존성이 얻어질 수 있다. 다시 말해, 온도-유기 배향 전이의 경우에,및사이의 결합 때문에, 액정의 배향 방향은 YZ 평면과 수직이고 XY 평면과 대략 20。의 각 () 을 형성하는 평면상의 궤적을 따라 이동한다. 샘플을 광으로 조사하기 이전에 교차 니콜하에서 관찰할 때, 광학 이방성 축, 즉, 액정의 배향 방향은 증착 평면 (YZ) 로부터 대략 10。의 각 () 만큼 벗어난 위치에 있다. 온도가 증가할 때, 광학 이방성 축이 증착 평면으로부터 X 축으로 이동한다는 것을 알았다. 도 2 (a)는 서로 다른 온도 (T1및 T2) 에서 광학 이방성 축의 방향을 개략적으로 도시하고, 70。의 투명점 (TN1) 에서는, 광학 이방성 축이 X 축을 따르고 있는 것을 알았다.
도 3은 본 발명에 따른 방위각 () 의 온도-의존성을 도시하고, 수직축은 방위각을 나타내고 수평축은 온도를 나타낸다. 그 결과는 상기 언급한 문헌 (15) 에 개시된 결과와 매우 유사하다. 광을 조사하기 이전에, 샘플의 온도는, 광학 이방성 축의 온도-유기 변화가 발생하는 직전의 온도인 36℃로 설정한다. 1초 이하의 매우 짧은 시간 동안, 샘플을 조리개를 통과한 여기 광으로 조사한다. 광으로 조사된 샘플 일부분의 광학 이방성 축이 X 축으로 시프트된다는 것을 발견하였다[도 2 (b)].
광으로 조사된 샘플은 2개의 서로 다른 위치에 있고 교차 니콜로 관찰하여그 사진을 도 4에 도시하였다.
도 4는 SiOx에 의해 쌍안정 앵커링 상태를 실현한 2색성 네마틱 액정의 사진이고, 이 사진은 샘플의 온도를 36℃로 설정하고 1초 이하 동안 510 - 560 nm의 파장 (λ) 을 갖는 광으로 샘플을 조사한 후 촬영하였다. 사진의 중앙 영역이 광을 조사한 영역이고, 2개의 사진은 교차 니콜로 관찰한 서로 다른 위치를 도시한다. 도 4 (a) 는 조사한 영역의 광학 축이 편광자중의 하나의 투과 위치에 있는 경우를 도시하고, 도 4 (b) 는 조사하지 않은 영역의 광학 축이 편광자의 투과 위치에 있도록 화살표로 표시한 바와 같이 샘플을 시계 방향으로 회전시킨 경우를 도시한다.
알 수 있는 바와 같이, 광학 축의 어긋남은 대략 50。이다. 광을 조사하지 않은 영역에서의 작은 배향 결함 도메인이 샘플 위치를 기록하기 위한 메이커 (maker) 로서 사용된다.
2개의 서로 다른 위치는 셀내에서 광을 조사한 부분과 광을 조사하지 않은 부분을 표시한다. 이들 2개의 사진으로부터, 수평 (in-plane) 방향에서의 이방성 축의 광유기 회전이 대략 50。인 것을 알았다. 대략 2초의 더 긴 노광 시간으로 인해, 이방성 축의 변화가 대략 80。가 된다.
광학 이방성 축의 광유기 수평면내 회전의 기원을 이해하기 위해, 쌍안정 앵커링 [상기 언급한 문헌 (15) 및 (18) 참조] 과 광 2색성 네마틱의 광유기 앵커링 전이 [상기 언급한 문헌 (4) 내지 (6), 및 (9) 참조] 에 의해 초래되는 네마틱 액정의 온도-유기 앵커링 전이를 상기할 필요성이 있다.
쌍안정 [상기 언급한 문헌 (12) 참조] 의 경우에 온도-유기 배향 전이의 이론적 모델에 따르면, 극 경사 각 () 가 소멸하고 편각 () 가 90。가 되는 스칼라 오더 파라미터는및이고, 즉,=이고=이다. 실험적 데이터를 이론적 모델에 맞춤으로써 얻어지는 값은,= 0.378 및= 0.389이고, 즉,<이다.및모두는 N-I 상 전이점에서 스칼라 오더 파라미터 보다 더 크다 [상기 언급한 문헌 (12) 참조].
이론적 모델은, 2개의 2차 전이가 TNI이하인및에서 발생한다는 것을 예상한다. 따라서, 쌍안정 앵커링의 경우에,와사이의 결합으로 인해, 샘플 온도가 상승할 때, 액정의 배향 방향의 변화가 의사-수평면내 (in-plane) 에서 발생한다.
다음으로, 내부 표면이 SiOx박막으로 코팅되는 셀내의 2색성 네마틱 액정을 논의한다 (공지되어 있는 바와 같이, SiOx박막의 표면은 친수성이다).
일반적으로, 트랜스-시스 이성질체 과정 동안, 분자 쌍극자 모멘트의 형상 및 크기 모두가 변화한다. 본 발명의 경우에, 4-hexyloxy-(4'-hexyl) 아조벤젠의 분자 형상은 도 5에 도시한 바와 같이, 직선에서 굴곡형으로 변화한다. 또한, 분자 쌍극자 모멘트는, 광이성질체화 과정 동안, 트랜스-이성질체에 대해 0.5D (debye) 로부터 시스-이성체에 대해 3.5D로 증가한다.
수면상에 아조벤젠 유도체의 LB (랭뮤어-블로젯 : Langmuir-Blodgett) 단분자막의 형성에 대한 본 발명의 발명자에 의해 수행된 연구를 통해, 4-hexyloxy-(4'-hexyl) 아조벤젠이 극성을 갖는 분자로서 행동한다는 것을 알았다. 따라서, 더 높은 극성으로 인해, 도 6에 도시한 바와 같이, 시스-이성질체가 친수성 SiOx표면상에 흡착하려 한다고 생각된다.
그러나, 시스-이성질체의 존재는 표면 현상에 영향을 미칠 뿐만 아니라 표면에 대해 액정의 앵커링에도 영향을 미친다. 시스-이성질체의 존재로 인해, 표면에서의 액정의 오더 파라미터 (및) 가 감소한다. 따라서, 전이 온도 (및) 가 하강한다. 그 결과, 쌍안정 앵커링 상태의 액정 셀에서, 수평면의 배향의 변화가 광 조사에 의해 발생한다. 즉, 다시 말해, 광유기 배향 방향의 변화가 온도-유기 앵커링 전이의 전이 온도로부터 예상되는 것 보다 낮은 온도에서 발생한다.
여기 광에 의한 가열 효과의 영향을 추정하기 위해, 샘플 온도를 투명점 (TNI) 에 근접한 온도로 설정하고, 다음으로, 샘플을 5초 동안 광으로 조사한다. 전이 온도 (TNI) 에서의 매우 작은 변화 (1℃ 이하) 가 관찰된다. 따라서, 얻어진 결과로부터, 여기 광의 가열 효과에 의해 발생한 광유기 배향 변화는 무시할 정도로 충분히 작다는 것을 알았다.
광에 의해 액정의 배향 방향을 제어하는 것은 포토닉스의 관점에서 매우 중요하다. 특히, 광에 의한 네마틱 액정의 광학 이방성 축의 고속 수평면내 스위칭은 모든 광학 스위치, 광학 변조기 등의 응용 관점에서 매우 중요하다.
본 발명에 따르면, 고속 수평면내 스위칭이 2색성 네마틱 액정의 광학 이방성 축의 광유기에 의해 수행될 수 있다는 것이 분명하게 되었다. 특히, 광에 의한 광학 이방성 축의 변화가 대략 80。 정도로 매우 크고, 속도가 2초 정도로 매우 고속이다. 그러나, 2색성 액정의 설계에 따르면, 더 빠른 스위칭이 장래에 달성될 수도 있다. 또한, SiOx에 대한 증착 조건을 적절하게 선택함으로써, 광유기 상 전이가 90。일 수 있다고 생각된다. 전술한 바와 같이, 이방성 축의 방향에서의 큰 변화는, 증폭 변조에 기초하여 동작하는 액정 디바이스 뿐만 아니라, 광 위상 변조에 기초하여 동작하는 디바이스에 대단히 중요하다.
또한, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 어떤 변형이 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있고 이들을 본 발명의 범위로부터 배제하는 것이 아니다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 고속 수평면내 스위칭이 2색성 네마틱 액정의 광학 이방성 축의 광유기에 의해 수행될 수 있다. 특히, 스위칭 시간이 대략 2초 정도로 매우 짧다. 2색성 액정의 설계에 의해, 더 빠른 스위칭이 장래에 달성될 수도 있다. 또한, SiOx에 대한 증착 조건을 적절하게 선택함으로써, 광유기 상 전이가 90。일 수 있다고 생각된다.
산업상 이용 가능성
액정 디스플레이 이외에도, 본 발명에 따른 광유기 스위칭 액정 디바이스는광 통신, 광학 메모리 등을 포함하는 광응용 기술 전반에 적용할 수 있다.

Claims (5)

  1. 2색성 네마틱 액정의 광학 이방성 축의 고속 수평면내 스위칭이 광에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 광유기 스위칭 액정 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광으로서 자외광을 사용하고, 아조벤젠 액정 분자가 트랜스 (trans) - 이성질체로부터 시스 (cis) - 이성질체로 변환하는 것을 특징으로 하는 광유기 스위칭 액정 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 디바이스는, 배향층으로서 기능하는 경사 증착된 실리콘 산화물을 갖는 기판을 사용하는 셀내에 상기 액정이 둘러싸여 있는 구조를 갖고, 상기 스위칭은 광유기 앵커링 (anchoring) 전이에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 광유기 스위칭 액정 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광유기에 의해 발생하는 상기 광학 이방성 축의 변화는 대략 80 내지 90。로 증가되는 것을 특징으로 하는 광유기 스위칭 액정 디바이스.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    스위칭 시간은 초 단위로 고속인 것을 특징으로 하는 광유기 스위칭 액정 디바이스.
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