專利名稱：雙穩(wěn)態(tài)液晶設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)液晶設(shè)備，特別有關(guān)空間調(diào)光器。
已知在一個(gè)液晶主材料中，混合有各向異性的二色性材料，或染料，和/或提供這樣的液晶材料，其中至少一個(gè)液晶組件具有明顯的二色性。在一種被稱為“客-主”類型的設(shè)備中，客染料分子與主液晶材料的分子協(xié)同對(duì)準(zhǔn)。液晶對(duì)準(zhǔn)方式的改變(例如通過(guò)一個(gè)電極的應(yīng)用)會(huì)使染料分子重新定向，從而改變?cè)撛O(shè)備的光學(xué)特性，特別是吸收性和顏色。
不過(guò)，也有可能操縱這些分子，例如，使染料分子曝光于該染料吸收帶內(nèi)的線性偏振光，從而影響液晶的對(duì)準(zhǔn)。偏振光試圖產(chǎn)生染料分子的有效的重新定位，該重新定位又會(huì)在液晶主材料上產(chǎn)生一個(gè)小的扭矩，迫使其方向偏離入射光線的偏振方向。在液晶分子直接吸收偏振光線的地方，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)類似的效果，但此時(shí)沒(méi)有染料的調(diào)解作用。
已知與一個(gè)襯底表面相鄰的一個(gè)液晶相位的對(duì)準(zhǔn)特別是由該襯底表面的特性決定。盡管一個(gè)襯底的表面一般都是經(jīng)過(guò)處理的，例如刮去一個(gè)高分子膜，或通過(guò)蒸汽沉積，以便在其表面得到一個(gè)單一的能量最佳類型的對(duì)準(zhǔn)，已知可以對(duì)一個(gè)襯底的表面進(jìn)行處理以使其上有不止一個(gè)能量有利的對(duì)準(zhǔn)。通過(guò)在能量上有利的對(duì)準(zhǔn)之間插入能量上次有利的對(duì)準(zhǔn)，可以將這些有利對(duì)準(zhǔn)分開(kāi)，即，在有利對(duì)準(zhǔn)之間存在一個(gè)能壘。有利對(duì)準(zhǔn)在能量上可以相等或不等，或者相對(duì)于所插入的對(duì)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)是同等有利的，并且，如以下將解釋的，對(duì)能壘的高度有一定程度的控制。在某些情況下，特別是當(dāng)?shù)谝粚?duì)準(zhǔn)比第二對(duì)準(zhǔn)在能量上穩(wěn)定的情況下，能壘相對(duì)于第二對(duì)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)可能足夠低，因此，響應(yīng)于周圍的或提供的光能，可能出現(xiàn)向第一對(duì)準(zhǔn)的松弛，因此，第二對(duì)準(zhǔn)可被認(rèn)為是亞穩(wěn)態(tài)的。
在至少多數(shù)情況下，表面將會(huì)接受與每個(gè)穩(wěn)定對(duì)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的處理。可以對(duì)每種對(duì)準(zhǔn)可以使用同一類處理，例如，兩個(gè)不同地對(duì)準(zhǔn)的光柵，或來(lái)自兩個(gè)不同角度的斜的蒸汽沉積，或者，可以為不同的對(duì)準(zhǔn)使用不同類型的處理，例如，一個(gè)表面起伏模式(例如一個(gè)平面對(duì)準(zhǔn)的光柵)，及一個(gè)材料的涂層，以得到等向性對(duì)準(zhǔn)。
因此，在一個(gè)襯底表面提供至少兩個(gè)有利對(duì)準(zhǔn)的一種方式是提供一個(gè)合適的表面起伏模式，例如，在一個(gè)公共區(qū)域上向不同方向延伸的兩組平行線(光柵)。根據(jù)深度，所得到的模式可以從一列平坦表面上的隔離的圓柱變化到一個(gè)平穩(wěn)變化的“蛋盒”模式。一般，每組平行線之間的間距大約為1微米，對(duì)于兩個(gè)有利對(duì)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，兩組平行線之間可以以90°或一個(gè)較小的角度相交?？梢哉J(rèn)為，最佳液晶相位對(duì)準(zhǔn)的兩個(gè)方位方向相差一個(gè)相對(duì)應(yīng)的角度。這類對(duì)準(zhǔn)被稱為“方位雙穩(wěn)態(tài)”，其詳細(xì)描述見(jiàn)于UK Patent No.0744041。
在另一個(gè)方式中，襯底包含一個(gè)諸如一維正弦光柵之類的表面起伏模式，它能為一個(gè)預(yù)定方向上的平面對(duì)準(zhǔn)賦予穩(wěn)定度。一般，在高度上，光柵的表面波紋是1微米或更小，并且是利用照相平版或軋花形成的。光柵表面提供有一個(gè)涂層，以引起相鄰液晶材料的等向性對(duì)準(zhǔn)。
在定義鄰近液晶的整體對(duì)準(zhǔn)時(shí)，等向性對(duì)準(zhǔn)涂層和表面起伏模式互相對(duì)抗。根據(jù)光柵深度是遠(yuǎn)大于還是遠(yuǎn)小于其間距，該對(duì)準(zhǔn)趨向于等向性或平面，不過(guò)，通過(guò)對(duì)深度-間距比例進(jìn)行裁剪，使其位于這兩個(gè)極值之間，可以進(jìn)入一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)區(qū)域，其中，每種對(duì)準(zhǔn)都具有一定程度的穩(wěn)定性(隨著對(duì)準(zhǔn)方向的變化，與各自的能量最小值相對(duì)應(yīng)，如

圖1中所概略描述的，圖1中是能量-液晶傾斜角度的一個(gè)圖形(只舉例顯示了位于一個(gè)平面對(duì)準(zhǔn)能量最小值兩側(cè)的等向性對(duì)準(zhǔn)能量最小值)。這兩個(gè)對(duì)準(zhǔn)方向可以有同樣的方位方向(即在同一方位平面內(nèi))，也可以有不同的方位方向。通常，兩種類型的對(duì)準(zhǔn)的能量最小值可以相等也可以不等，在后一種情況下，兩種對(duì)準(zhǔn)都具有與更有利對(duì)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的更低的能量最小值-這一部分上是由表面起伏模式的深度-間距比例決定的。
盡管在獲得傾斜角度的雙穩(wěn)性時(shí)，表面起伏模式的準(zhǔn)確輪廓不是非常重要的，但它對(duì)兩個(gè)最佳對(duì)準(zhǔn)間的能壘有影響，和/或?qū)ο嚓P(guān)聯(lián)的平面對(duì)準(zhǔn)能量最小值有影響。應(yīng)指出，圖1是一個(gè)較普通情況的例子，其中，兩個(gè)穩(wěn)定方位(不是必須為平面和等向性)，有不同的“傾斜”和“方位角”值，并且，本發(fā)明并不局限于圖1中的情況，而是可以擴(kuò)展到更通用的情況。
在這種安排方式下，“平面”對(duì)準(zhǔn)有時(shí)會(huì)包括一個(gè)相當(dāng)高的傾斜角度，有時(shí)將其稱為缺陷狀態(tài)，因?yàn)槠涮攸c(diǎn)是液晶中的一對(duì)行缺陷或向列方向。具有穩(wěn)態(tài)的平面和等向性狀態(tài)(其中的液晶方向在同一方位平面內(nèi))的安排方式被稱為“天頂穩(wěn)態(tài)對(duì)準(zhǔn)”，其詳細(xì)描述見(jiàn)于我們的UK專利第2318422號(hào)和我們已公布的專利PCT/GB98/03787(WO9934251)。
應(yīng)該理解，其它的穩(wěn)態(tài)表面將擁有至少兩個(gè)有利的對(duì)準(zhǔn)方向，它們的天頂角和方位角都互不相同。例如，二氧化硅可以是從兩個(gè)不同的方向傾斜堆積的，這兩個(gè)方向在天頂和傾斜角度上都不同。
盡管以上已專門介紹了利用照相平版或軋花(舉例來(lái)說(shuō))形成的光柵形式的表面輪廓，但也可以使用其它方法來(lái)提供一個(gè)表面輪廓，例如通過(guò)斜向蒸鍍。另外，盡管以上專門介紹的兩個(gè)雙穩(wěn)對(duì)準(zhǔn)都涉及一個(gè)表面輪廓，但后者并不是在一個(gè)襯底上提供多個(gè)穩(wěn)態(tài)對(duì)準(zhǔn)所必需的?？梢允褂萌魏纹渌陌才欧绞?，只要其中有多于一個(gè)能量上有利的對(duì)準(zhǔn)，可以和上述交叉光柵實(shí)例一樣，為每個(gè)優(yōu)選方向采用的相同的技術(shù)，也可以和上述光柵和等向性表面處理的實(shí)例一樣，為每個(gè)優(yōu)選方向采用不同的技術(shù)。
另外，并不是絕對(duì)要求襯底表面的每部分都支持這兩種對(duì)準(zhǔn)。例如，對(duì)一個(gè)襯底的每?jī)山M混合的經(jīng)適當(dāng)劃分尺寸和/或定形的區(qū)域進(jìn)行處理，產(chǎn)生不同的對(duì)準(zhǔn)，因此，這兩個(gè)對(duì)準(zhǔn)之一，一旦被一組區(qū)域采用或支持，則將勝過(guò)另一組區(qū)域所支持的對(duì)準(zhǔn)。因此，可以對(duì)兩組相互交錯(cuò)的條形區(qū)域進(jìn)行不同的處理，以便為其中的一組生成一個(gè)有利的平面對(duì)準(zhǔn)，并為另一組生成一個(gè)有利的方向不同的第二平面對(duì)準(zhǔn)或一個(gè)等向性對(duì)準(zhǔn)，所用的處理方法可以是上面提到的任意一種技術(shù)，例如表面處理，涂覆和/或壓型。
通過(guò)仔細(xì)挑選液晶材料，包括提供該液晶材料的合適添加劑，并如以上所表明的，以已知方式適當(dāng)?shù)靥暨x和/或處理襯底表面，有可能控制兩個(gè)最佳對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)之間的能壘。還有，在包含一個(gè)介于雙穩(wěn)(或多穩(wěn))襯底和另一個(gè)襯底之間的液晶材料涂層的一個(gè)集成設(shè)備中，在一個(gè)襯底表面上所施加的對(duì)準(zhǔn)可以改變另一個(gè)襯底穩(wěn)定狀態(tài)的能量。
在改變一個(gè)液晶相位和一個(gè)表面的相互作用方面，當(dāng)今的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)被稱為“光滑表面”的階段，其描述可見(jiàn)于國(guó)際專利應(yīng)用PCT/GB98/03011(WO 9918474)(Hewlett-Packard)。液晶材料的一個(gè)添加物，一般是一個(gè)低聚體，提供了大的分子，這些分子趨向于集中在襯底表面附近。可以認(rèn)為，所得到的遠(yuǎn)離襯底的液晶相位的反方向積聚坡度會(huì)減弱該襯底和/或其上的任意對(duì)準(zhǔn)層與液晶材料之間的相互作用，并相應(yīng)地減弱改變鄰近的液晶材料的對(duì)準(zhǔn)所需的能量，該鄰近的液晶材料的對(duì)準(zhǔn)是由襯底和/或其上的任意對(duì)準(zhǔn)層引入的。事實(shí)上，在某些濃度，這樣一個(gè)添加物會(huì)允許一個(gè)平面對(duì)準(zhǔn)的表面具有對(duì)準(zhǔn)方向上的完全退化。這種添加物的出現(xiàn)有利于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，它能減小一個(gè)襯底的表面所引入的兩個(gè)或多個(gè)互相不同的優(yōu)選對(duì)準(zhǔn)之間的能壘，例如，如前面所描述的。
本發(fā)明提供了一個(gè)液晶設(shè)備，該設(shè)備包含與一個(gè)襯底的表面相接觸的液晶材料，所述表面支持至少第一和第二種穩(wěn)態(tài)的或亞穩(wěn)態(tài)的液晶對(duì)準(zhǔn)，這些對(duì)準(zhǔn)具有各自的第一和第二不同方向，該裝置還包含開(kāi)關(guān)裝置，用于使液晶材料在所述對(duì)準(zhǔn)之間轉(zhuǎn)換，其中所述開(kāi)關(guān)裝置包含用于照亮所述設(shè)備的照射裝置。本發(fā)明還有關(guān)一個(gè)包含這樣一個(gè)設(shè)備的顯示屏，并有關(guān)一個(gè)顯示或光學(xué)系統(tǒng)，其中包含多個(gè)平鋪在一個(gè)公共平面上的這類設(shè)備。
本發(fā)明還提供了一種方法，用于控制與一個(gè)襯底表面相接觸的液晶材料的對(duì)準(zhǔn)，所述表面支持至少第一和第二種穩(wěn)定的或亞穩(wěn)定的液晶對(duì)準(zhǔn)，這些對(duì)準(zhǔn)具有各自的第一和第二不同方向，該方法還包含用光照射所述設(shè)備的步驟。
來(lái)自照射設(shè)備的光線提供了該設(shè)備的第一能量輸入，并會(huì)直接或間接地作用于液晶材料。因此，在本發(fā)明的有些實(shí)例中，一個(gè)無(wú)偏振的光束自身就有可能提供足夠的熱能，使液晶材料從一個(gè)如前面所說(shuō)的亞穩(wěn)態(tài)的對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換到一個(gè)更穩(wěn)定的對(duì)準(zhǔn)；或者，如以下將要詳細(xì)介紹的，該熱能可能足以破壞現(xiàn)有的對(duì)準(zhǔn)，或液晶相位，因此，在一些其它能量輸入(例如一個(gè)電場(chǎng)或磁場(chǎng))的定向影響下，優(yōu)先采用一個(gè)第二對(duì)準(zhǔn)。
在本發(fā)明的其它實(shí)例中，該光線可以是線性偏振的，以便直接或間接地在液晶分子上施加一個(gè)有效的扭矩，或使第一和第二種對(duì)準(zhǔn)之一在能量上比另一個(gè)更有利(這可被認(rèn)為是有效旋轉(zhuǎn))，如本技術(shù)中已知的。
例如，一個(gè)包含諸如偶氮化合物，芪，或一個(gè)Schiff基之類的雙鍵鏈的材料通常有一個(gè)低能的反式異構(gòu)體和一個(gè)高能的順式異構(gòu)體。該雙鍵吸收波長(zhǎng)在可見(jiàn)光范圍內(nèi)或接近可見(jiàn)光范圍的光線，但優(yōu)先吸收相對(duì)于該雙鍵的一個(gè)方向上偏振的光線，并且該材料是正二向色的。在激發(fā)狀態(tài)，分子會(huì)經(jīng)歷一系列變化，導(dǎo)致到順式異構(gòu)體的轉(zhuǎn)變。隨后到能量有利的反式異構(gòu)體的松弛會(huì)導(dǎo)致一個(gè)類似初始對(duì)準(zhǔn)的分子對(duì)準(zhǔn)，或者導(dǎo)致一個(gè)相對(duì)于初始對(duì)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)的對(duì)準(zhǔn)。在等方性條件下，初始和旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)沒(méi)有區(qū)別，但在偏振照明的情況下，反式異構(gòu)體的對(duì)準(zhǔn)之一優(yōu)先吸收光線，最終導(dǎo)致多數(shù)分子以反式方向結(jié)束，它能最小化入射偏振光線的吸收。
在圖2中概略示出了一個(gè)典型的事件序列，其中，(a)顯示了在能量有利的反式狀態(tài)下，處于其初始對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的一個(gè)偶氮分子，并且，(b)顯示了由于吸收偏振光線hvl所引起的更高能量的順式狀態(tài)。借助于包括熱和輻射機(jī)制(hv2)的一些機(jī)制中的任一種，分子(b)會(huì)轉(zhuǎn)換到初始狀態(tài)(a)，或進(jìn)入一個(gè)反式狀態(tài)，該狀態(tài)中，長(zhǎng)分子軸的方向已被有效地旋轉(zhuǎn)(盡管如圖所示，這并非紙面上的一個(gè)真正旋轉(zhuǎn)，但讀者可以領(lǐng)會(huì)，分子相對(duì)于長(zhǎng)軸的旋轉(zhuǎn)在能量是相當(dāng)容易的，并且，其出現(xiàn)與否無(wú)論如何與要引入的液晶對(duì)準(zhǔn)是無(wú)關(guān)的)。
例如，在照射光的光譜成分包含液晶材料的一個(gè)吸收波段時(shí)，它可以直接作用于液晶材料。因此，后者需要不包含二向色添加物，以使得液晶對(duì)準(zhǔn)可以改變。不過(guò)，吸收光譜在照射光線光譜之外的一個(gè)二向色添加物可用作其它目的，例如，可以在客-主可變吸收/顏色設(shè)備中展現(xiàn)一個(gè)期望的光學(xué)變化。
或者，液晶材料的形式可以是一個(gè)液晶基片中的一個(gè)二向色添加物。其中，照射光的光譜分量包含該二向色添加物的一個(gè)吸收波段。在這種情況下，二向色添加物直接響應(yīng)于照射，從而在液晶材料上施加一個(gè)有效的扭矩。
盡管以上參照了正二向色材料，該正二向色材料傾向于使液晶材料的對(duì)準(zhǔn)與光的偏振方向橫切，不過(guò)，本發(fā)明還可以使用負(fù)二向色材料，它傾向于旋轉(zhuǎn)液晶材料，以使其與偏振方向平行。
偏振光線引入的直接或間接扭矩自身可能足以克服優(yōu)選對(duì)準(zhǔn)之間的能壘。不然的話，可以修改液晶材料和襯底之間的相互作用，以減小能壘，從而使光能輸入足以克服該能壘，或者可以輸入一個(gè)輔助形式的能量以協(xié)助該再對(duì)準(zhǔn)。
對(duì)于第一種方法，以前的描述中已概略討論了兩種減小對(duì)準(zhǔn)之間的能壘的途徑，即，通過(guò)修改表面幾何，及插入一個(gè)添加物以提供一個(gè)“光滑表面”，在執(zhí)行本發(fā)明時(shí)，可以使用這兩種措施之一或使用這兩種措施。
對(duì)于第二種方法，除了來(lái)自照明裝置的光線所提供的能量之外，還向液晶材料輸入能量，以協(xié)助該再對(duì)準(zhǔn)。在液晶材料是液晶主-客添加材料的情況下，合作對(duì)準(zhǔn)的意思是，能量或是提供給主材料，或是提供給客材料，不管它們中哪種材料是由偏振光線給予能量的。
第二能量本身可能足以改變液晶材料的對(duì)準(zhǔn)，盡管最終的對(duì)準(zhǔn)依然是由照明裝置的光輸入決定的(見(jiàn)兩段之后的情況A)，或者，再對(duì)準(zhǔn)可能需要照明裝置的光學(xué)輸入與輔助能量輸入?yún)f(xié)同工作(見(jiàn)兩段之后的情況B)。
為一個(gè)液晶材料提供能量以改變其對(duì)準(zhǔn)方式的方法很多，包括一個(gè)電場(chǎng)或磁場(chǎng)的應(yīng)用，一個(gè)電流的通過(guò)(離子傳輸)，和聲輻射。
在這些方法當(dāng)中，電場(chǎng)的應(yīng)用可能是最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方法，并且通常是最有效的。例如，在液晶對(duì)準(zhǔn)要在第一和第二均(平行)態(tài)之間轉(zhuǎn)換，并且具有正的介電各向異性的地方，在處于第一狀態(tài)的涂層厚度兩側(cè)施加一個(gè)電場(chǎng)以引入一個(gè)同向性(正交)對(duì)準(zhǔn)，會(huì)使液晶材料在一個(gè)合適方向的線性偏振光線的影響下，在中止電場(chǎng)時(shí)優(yōu)先呈現(xiàn)第二狀態(tài)(情況A)。事實(shí)上，即使該場(chǎng)自身的大小(或其它任何能源裝置效果的大小)不足以產(chǎn)生一個(gè)替換的對(duì)準(zhǔn)，在提供偏振光線時(shí)，原始優(yōu)選對(duì)準(zhǔn)的能量也會(huì)被提高得足夠高，以協(xié)助液晶材料再對(duì)準(zhǔn)到第二對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)(情況B)。
當(dāng)該涂層被夾在兩個(gè)襯底之間時(shí)，每個(gè)襯底可以攜帶一個(gè)持續(xù)的電極以提供一個(gè)跨越該涂層厚度的電場(chǎng)。每個(gè)持續(xù)電極(或兩個(gè))都可由同樣目的的一個(gè)交叉電極代替，特別是當(dāng)交叉電極的兩部分都是以同樣的方式加電時(shí)。
一個(gè)交叉電極還可被用于在涂層的平面上提供一個(gè)場(chǎng)。例如，具有兩個(gè)最佳對(duì)準(zhǔn)方向的襯底上的一個(gè)交叉電極可被用于改變一個(gè)正的介電各向異性液晶材料的平面對(duì)準(zhǔn)方式，以使其位于或接近優(yōu)選對(duì)準(zhǔn)之間的一個(gè)最大能量狀態(tài)。在出現(xiàn)具有合適的偏振方向和強(qiáng)度的線偏振光線時(shí)取消該場(chǎng)，會(huì)使液晶松弛到由偏振方向所決定的優(yōu)選對(duì)準(zhǔn)。
在許多情況下，由照射光線的偏振方向可以單獨(dú)決定所得到的液晶對(duì)準(zhǔn)，特別是在沒(méi)有提供其它能源輸入的時(shí)候。在有第二能量輸入，但該第二能量輸入沒(méi)有能夠影響所得到的對(duì)準(zhǔn)的方向特性時(shí)，這種情況依然適用。
不過(guò)，在某些其它情況，該第二能量輸入是方向性的并且能影響所得到的對(duì)準(zhǔn)，例如一個(gè)電場(chǎng)。當(dāng)不希望這樣時(shí)，在關(guān)閉照射光線之前，通常應(yīng)停止該第二能量輸入。
或者，如果希望的話，可以在照射光線停止后，保持該第二能量輸入，使所得到的對(duì)準(zhǔn)由該第二能量輸入決定。
另外，當(dāng)照射光線無(wú)偏振時(shí)，它自身不能確定所得到的對(duì)準(zhǔn)。在這種情況下，決定最終對(duì)準(zhǔn)的是第二能量輸入，照射光線則用來(lái)執(zhí)行次要但必須的協(xié)助再對(duì)準(zhǔn)的功能，例如直接或間接地加熱液晶材料，例如通過(guò)液晶材料(或液晶材料的一個(gè)成分，或一個(gè)液晶單元的另一個(gè)成分)的光學(xué)吸收。
在許多情況下，同一類方法(包括從照明裝置提供一個(gè)輸入)可被用于在兩個(gè)方向上都有利的對(duì)準(zhǔn)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。不過(guò)，在其它情況下，假如至少一個(gè)轉(zhuǎn)換方向涉及來(lái)自照明裝置的照明，則不同的方法將被用于不同的轉(zhuǎn)換方向。
在優(yōu)選對(duì)準(zhǔn)的能量最小值不相等的場(chǎng)合，以及一個(gè)對(duì)準(zhǔn)是亞穩(wěn)態(tài)，從而使能壘隨轉(zhuǎn)換方向而變化的場(chǎng)合，更是如此。例如，一個(gè)方向上的轉(zhuǎn)換(從較差的穩(wěn)態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)方向開(kāi)始)，可能只需要來(lái)自照明裝置的無(wú)偏振或偏振光。反方向上的轉(zhuǎn)換則需要一個(gè)第二能量輸入，例如一個(gè)電場(chǎng)，該電場(chǎng)單獨(dú)使用或與來(lái)自照明裝置的合適的光線結(jié)合使用?；蛘撸粋€(gè)方向上的轉(zhuǎn)換可由一個(gè)第二能量輸入實(shí)現(xiàn)，反方向的轉(zhuǎn)換則須由該第二能量輸入和來(lái)自照明裝置的合適的光線結(jié)合實(shí)現(xiàn)。
可以局部使用來(lái)自照明裝置的光線，以便在該設(shè)備的整個(gè)區(qū)域上產(chǎn)生不同的對(duì)準(zhǔn)。在還需要一個(gè)諸如電場(chǎng)之類的第二能量輸入的地方，該第二能量輸入也可局部使用，從而能夠在任何時(shí)刻，只對(duì)該設(shè)備的一個(gè)限定區(qū)域?qū)懭搿Ｔ谶@種情況下，照明和第二能量輸入之一可被到處使用，另一個(gè)則被局部使用，因此，由該局部輸入確定哪些區(qū)域要轉(zhuǎn)換?；蛘?，兩個(gè)輸入都可被局部使用，其分布可能不同，因此，只有出現(xiàn)兩個(gè)輸入的區(qū)域被轉(zhuǎn)換，即一個(gè)AND邏輯功能。對(duì)專業(yè)人員來(lái)說(shuō)，可以出現(xiàn)其它邏輯安排。
這一改變?cè)撛O(shè)備選定區(qū)域的能力意味著它可被用于一些目的，包括顯示和光學(xué)數(shù)據(jù)處理。例如，在我們同時(shí)申請(qǐng)的國(guó)際專利應(yīng)用第PCT/GB98/01866(WO 9900993)中描述了一個(gè)自動(dòng)立視鏡顯示器，其中列出了一個(gè)顯示器集合，在國(guó)際專利應(yīng)用第PCT/GB9 8/03097(WO9919767)中顯示了用于全息目的的一個(gè)單個(gè)顯示器集合。
通過(guò)附加的權(quán)利要求，并參照附圖及對(duì)被發(fā)明實(shí)例的詳細(xì)描述，將會(huì)清楚本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點(diǎn)。附圖中圖1描述了在一個(gè)天頂雙穩(wěn)表面上，能量隨液晶材料天頂角的變化；圖2概略描述了光線在一個(gè)偶氮化合物上的作用；圖3(a)到3(d)概略例證了以下實(shí)例2的操作，該實(shí)例使用的是一個(gè)方位角上雙穩(wěn)態(tài)的表面；圖4和5是電壓-時(shí)間圖，舉例說(shuō)明了實(shí)例2的單元響應(yīng)；圖6和7是電壓-時(shí)間圖，進(jìn)一步舉例說(shuō)明了實(shí)例2的單元響應(yīng)，及該實(shí)例中對(duì)所加電場(chǎng)的需要；圖8概略顯示了一個(gè)天頂“雙穩(wěn)”表面，它具有一個(gè)相對(duì)于圖1來(lái)說(shuō)改變了的能壘，因此，它是有效單穩(wěn)的；圖9(a)到9(c)例證了結(jié)合圖8的表面的液晶單元的操作；圖10大體上類似于圖1，用于例證連帶的電學(xué)和光學(xué)定位。
實(shí)例1一個(gè)包含二向色添加物的液晶材料層被夾在第一和第二襯底之間。第一襯底具有一個(gè)方位角雙穩(wěn)表面對(duì)準(zhǔn)(兩個(gè)穩(wěn)態(tài)，或者，如果期望的話，具有不同方位方向的平面對(duì)準(zhǔn))的表面起伏模式，第二表面包含一類未摩擦的聚合體表面，該類表面一旦被摩擦，會(huì)支持平面對(duì)準(zhǔn)。該液晶材料包含足夠濃度的光滑表面添加物，以允許第二襯底表面(平面)對(duì)準(zhǔn)的退化，但不足以破壞第一襯底表面對(duì)準(zhǔn)的雙穩(wěn)性。這一結(jié)構(gòu)意味著，第一襯底表面的兩個(gè)雙穩(wěn)態(tài)對(duì)準(zhǔn)都能在液晶表面生成一個(gè)相應(yīng)的具有一個(gè)不同方位方向的均衡的平面紋理。
對(duì)液晶材料施加足夠強(qiáng)度并具有一個(gè)合適的偏振方向的線偏振光，足以將一個(gè)均一的平面紋理轉(zhuǎn)換為另一個(gè)，或反之。偏振光的強(qiáng)度將由雙穩(wěn)對(duì)準(zhǔn)間的能壘決定，還由第一襯底的表面幾何，光滑表面添加物等因素確定。實(shí)例2實(shí)例2類似于實(shí)例1，不過(guò)，(a)雙穩(wěn)對(duì)準(zhǔn)之間的能壘幅值較大，因此，偏振光線自身不足以引起兩個(gè)平面紋理之間的轉(zhuǎn)換(或者，如果能夠利用一個(gè)足夠強(qiáng)度的偏振光源引起轉(zhuǎn)換，這對(duì)于該單元來(lái)說(shuō)是有害的)，(b)每個(gè)襯底都配有一個(gè)持續(xù)的電極，用來(lái)提供一個(gè)跨過(guò)液晶表面厚度的場(chǎng)。在提供一個(gè)足夠強(qiáng)度的場(chǎng)以引起液晶層中的一個(gè)等向性對(duì)準(zhǔn)，隨后又在出現(xiàn)線偏振光時(shí)撤銷該場(chǎng)時(shí)，第一襯底液晶材料的對(duì)準(zhǔn)就會(huì)松弛到由偏振方向所決定的優(yōu)選對(duì)準(zhǔn)。
圖3(a)到3(d)概略描述了該實(shí)例的操作，其中的單元包含一個(gè)液晶涂層3，該涂層位于一個(gè)提供襯底1的方位雙穩(wěn)第一電極和提供襯底2的一個(gè)(未對(duì)準(zhǔn))第二電極之間。圖3(a)到3(c)覆蓋了一個(gè)周期，在該周期內(nèi)，提供了線偏振照明L(有效地在液晶分子上引入一個(gè)扭矩)。在該周期內(nèi)，圖3(b)，在該單元上提供一個(gè)電場(chǎng)，即在襯底的電極之間提供一個(gè)電位差V，以產(chǎn)生一個(gè)等向性方位。一旦取消該場(chǎng)，襯底1的對(duì)準(zhǔn)會(huì)松弛到由照明L的偏振方向所決定的對(duì)準(zhǔn)，圖3(c)。雙穩(wěn)襯底的液晶方位經(jīng)整個(gè)液晶層傳遞到另一個(gè)襯底，如那里的光滑平面效應(yīng)所允許的，圖3(d)。
該實(shí)例的優(yōu)點(diǎn)是，只有在加一個(gè)電場(chǎng)的時(shí)候，該設(shè)備才能被更新，否則的話是穩(wěn)定的。有可能這樣安排，即，使該電場(chǎng)本身足夠產(chǎn)生等向性方位，以便隨后松弛到由施加偏振光所決定的一個(gè)狀態(tài)。通過(guò)利用不同的光學(xué)偏振有選擇地照射不同的區(qū)域，可以寫一個(gè)圖像。
不過(guò)，也可能這樣安排，即只讓液晶中那些可由光和電定位的部分處于等向性狀態(tài)，在這些情況下，該單元的選擇性空間光定位使得只有該單元的選定區(qū)域被寫入和鎖定，這就增加了利用一個(gè)單電極對(duì)寫一個(gè)復(fù)雜圖像的可能性，例如，寫一個(gè)高密度圖像和圖像或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
在一個(gè)試驗(yàn)中，通過(guò)用蝕刻銦錫氧化物涂覆一個(gè)干凈玻璃襯底，準(zhǔn)備一個(gè)方位雙穩(wěn)的光柵表面。Shipley Europe Limited所提供的一個(gè)光阻材料微沉積S1805被旋轉(zhuǎn)涂覆在該涂層上，形成一個(gè)標(biāo)稱為0.5微米厚的涂層。放置一個(gè)1微米行距的二元光柵掩模，使其與該光阻相接觸，并利用一個(gè)寬帶UV光源(365nm，404nm和435nm，大約150mJ/c)對(duì)其曝光。隨后該光柵被旋轉(zhuǎn)90度并對(duì)其重復(fù)曝光。已曝光光阻按規(guī)范曝光之后，用UV光軟烘烤15分鐘(大約9mW/c 的254nm光線)，并在180℃下硬烘烤2小時(shí)。利用上述襯底和一個(gè)經(jīng)類似處理的襯底(不過(guò)，其中的光阻未經(jīng)曝光以生成一個(gè)光柵)構(gòu)造一個(gè)單元。襯底間的縫隙標(biāo)稱值為5微米，利用Merck的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)混合劑E63填充，該混合劑在室溫下有一個(gè)向性的相位。向該混合劑內(nèi)添加重量為百分之二的二色性染料D2(該染料同樣來(lái)自Merck)，和重量為百分之二的低聚物3M Flourad FC430，來(lái)自3M Belgium N.V.該染料在487nm有一個(gè)峰值吸收率，在接近600nm處降為零。
一個(gè)在該單元顯示一個(gè)1m 高斯束剖面圖的20mW氬離子激光器(448nm波長(zhǎng))被用于通過(guò)一個(gè)可旋轉(zhuǎn)半波平面來(lái)定位該單元，以控制其偏振方向。利用一個(gè)來(lái)自一個(gè)5mW HeNe激光器(663nm波長(zhǎng))的線性偏振光束，加上一個(gè)線性起偏振器(該起偏振器聚焦在該單元的一個(gè)區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域小于該氬離子激光器的聚焦區(qū)域)，來(lái)監(jiān)測(cè)該單元的光學(xué)反應(yīng)。利用一個(gè)配有一個(gè)線性綜合器和一個(gè)陷波濾波器(用于排除除HeNe之外的所有可見(jiàn)波長(zhǎng))的光電二極管來(lái)檢測(cè)633nm光的發(fā)射強(qiáng)度。該設(shè)備是利用一個(gè)雙極電脈沖定位的，該電脈沖將該單元切換到一個(gè)等向性狀態(tài)?；ハ喑?0度方向的雙穩(wěn)液晶單元被設(shè)置為垂直和水平的，而偏振器和綜合器分別被設(shè)置為正和負(fù)45度。由于在交叉偏振器之間，穩(wěn)態(tài)具有視覺(jué)上的等效傳輸，因此，在該單元后插入一個(gè)四分之一波片，以區(qū)分兩個(gè)狀態(tài)。
在圖4和5中舉例說(shuō)明了該設(shè)備的切換，其中，顯示了在大約50秒的周期內(nèi)，作為時(shí)間t的一個(gè)函數(shù)的傳輸T。在施加垂直方向(圖4)或水平方向(圖5)線性偏振的488nm照明期間，還施加一個(gè)80mV10微秒的雙極電脈沖VP，該脈沖觸發(fā)示波鏡的數(shù)據(jù)收集。隨后，在大約5秒鐘后，在點(diǎn)T1處取消照明，會(huì)使液晶松弛到(可能經(jīng)過(guò)幾百毫秒)一個(gè)最終的方位，由圖4和圖5最后部分的對(duì)照可見(jiàn)，通過(guò)挑選488nm照明的偏振方向，可以選擇該最終方位。
參照?qǐng)D6和7，可以更深入地了解該單元的特性，圖中顯示了在一個(gè)大約200秒的時(shí)間區(qū)間內(nèi)，傳輸T隨時(shí)間t的變化。在圖6中，該單元經(jīng)歷了以下一系列步驟11.水平偏振光打開(kāi)。
12.提供電壓脈沖。
13.水平偏振光關(guān)閉。
14.水平偏振光打開(kāi)。
15.提供電壓脈沖。
16.水平偏振光關(guān)閉。
17.垂直偏振光打開(kāi)。
18.提供電壓脈沖。
19.垂直偏振光關(guān)閉。
20.垂直偏振光打開(kāi)。
21.提供電壓脈沖。
22.垂直偏振光關(guān)閉。
由圖中可見(jiàn)，重復(fù)定位循環(huán)(即步驟4到6和10到12)沒(méi)有凈效應(yīng)。不過(guò)，當(dāng)執(zhí)行一個(gè)指定一個(gè)新方位的定位循環(huán)(如步驟17到19)時(shí)，液晶對(duì)準(zhǔn)改變到一個(gè)第二穩(wěn)定狀態(tài)(步驟18)。
圖7舉例說(shuō)明了對(duì)電壓脈沖的需要并顯示了以下事件序列31.水平偏振光打開(kāi)。
32.提供電壓脈沖。
33.水平偏振光關(guān)閉。
34.垂直偏振光打開(kāi)。
35.垂直偏振光關(guān)閉。
36.垂直偏振光打開(kāi)。
37.提供電壓脈沖。
38.垂直偏振光關(guān)閉。
步驟31到33中，提供水平偏振光照明并非要影響該單元的狀態(tài)，而是要確保該單元處于水平偏振照明所引起的狀態(tài)中。同樣地，在步驟34和35，不加電壓，只提供垂直偏振照明，并不改變?cè)搯卧臓顟B(tài)。不過(guò)，在步驟36到38，在垂直偏振光線照明期間插入一個(gè)電壓脈沖37，會(huì)觸發(fā)一次狀態(tài)的改變，并且，在步驟38取消照明時(shí)，液晶對(duì)準(zhǔn)改變。實(shí)例3在第一和第二襯底之間夾一個(gè)包含二色性添加劑的液晶材料層，第一襯底具有這樣一個(gè)表面起伏模式，該模式提供方位雙穩(wěn)表面對(duì)準(zhǔn)，第二襯底包含一個(gè)聚合體表面，該表面被摩擦，其上形成與第一襯底的最佳對(duì)準(zhǔn)之一平行的平面對(duì)準(zhǔn)。該第二襯底的平面對(duì)準(zhǔn)持續(xù)不變，因此，在該設(shè)備的一種狀態(tài)，整個(gè)液晶層存在一個(gè)一致的平面結(jié)構(gòu)，在另一種狀態(tài)，液晶是扭曲的。液晶材料還包含一個(gè)手性添加劑，以使一致和扭曲狀態(tài)的能量大致相等，從而在施加合適線性偏振方向和強(qiáng)度的光線的條件下，實(shí)現(xiàn)這兩種狀態(tài)之間的切換。
該液晶材料還可以和實(shí)例1和2中一樣，包含一個(gè)光滑表面添加劑，但并不是這樣一個(gè)高的濃度，使第二表面的平面對(duì)準(zhǔn)無(wú)效，并且/或者，該設(shè)備還可以和實(shí)例2中一樣，包含電極以便在該涂層的兩側(cè)提供一個(gè)電場(chǎng)。實(shí)例4在第一和第二襯底之間夾一個(gè)包含二色性添加劑的液晶材料層，第一襯底具有一個(gè)提供方位雙穩(wěn)表面對(duì)準(zhǔn)的表面起伏模式，第二襯底包含一個(gè)聚合體表面，該表面被摩擦，其上形成第一襯底的最佳對(duì)準(zhǔn)之間的平面對(duì)準(zhǔn)。其結(jié)構(gòu)是，在穿越該涂層厚度時(shí)，該對(duì)準(zhǔn)在一個(gè)方向或另一個(gè)方向上扭曲，這是由第一襯底所采用的對(duì)準(zhǔn)決定的。
該設(shè)備兩個(gè)狀態(tài)的能量最好充分相等，盡管這是由第一襯底的最佳對(duì)準(zhǔn)之間的能量關(guān)系決定的。第二襯底的對(duì)準(zhǔn)最好充分平行于與第一襯底的優(yōu)選對(duì)準(zhǔn)之間的能量最大值相對(duì)應(yīng)的方向。在第一襯底上兩個(gè)優(yōu)選對(duì)準(zhǔn)的能量相等的地方，這一方向可以是在優(yōu)選對(duì)準(zhǔn)之間的。在第一襯底上兩個(gè)優(yōu)選對(duì)準(zhǔn)的能量不相等的地方，這一方向可以是也可以不是在優(yōu)選對(duì)準(zhǔn)之間的。不過(guò)，假如偏振光(和任何其它能量輸入)的強(qiáng)度不足以引起重新對(duì)準(zhǔn)，則第二襯底的對(duì)準(zhǔn)可偏離理想位置。
或者，液晶材料可以象實(shí)例1和2中那樣，包含一個(gè)光滑表面添加劑，但不象實(shí)例1和2中一樣有那樣高的濃度，使得第二表面的平面對(duì)準(zhǔn)表現(xiàn)得無(wú)效，并且/或者，該設(shè)備可以和實(shí)例2中一樣包含電極，用于提供跨越涂層厚度的電場(chǎng)。實(shí)例5一個(gè)包含二向色添加劑的液晶材料涂層夾在第一和第二襯底之間，第一襯底具有一個(gè)能提供方位雙穩(wěn)表面對(duì)準(zhǔn)的表面起伏模式，第二表面包含一個(gè)經(jīng)過(guò)處理的表面，該表面能支持等向性對(duì)準(zhǔn)。不管第一襯底的對(duì)準(zhǔn)方向如何，從一個(gè)襯底到另一個(gè)襯底的對(duì)準(zhǔn)方向上存在扭曲，因此，該設(shè)備兩個(gè)狀態(tài)的能量大概或充分相等(由第一襯底上對(duì)準(zhǔn)間的能量關(guān)系決定)。
或者，和實(shí)例1和2一樣，液晶材料可以包含一個(gè)光滑表面添加劑，但其程度不至于使第二表面的對(duì)準(zhǔn)呈現(xiàn)無(wú)效，并且/或者，該設(shè)備可以和實(shí)例2中一樣包含電極，用于提供跨越涂層厚度的電場(chǎng)。
在實(shí)例1到5的每一個(gè)中，第一襯底的兩個(gè)最佳方位對(duì)準(zhǔn)最好互成90度。實(shí)例6盡管實(shí)例1到5結(jié)合了方位雙穩(wěn)襯底，其中結(jié)合了一個(gè)天頂雙穩(wěn)襯底表面1，其類型一般是結(jié)合圖1已舉例說(shuō)明的類型，第二襯底一般是等向性對(duì)準(zhǔn)。通過(guò)裁剪光柵的峰-底比例(特別是利用一個(gè)相對(duì)淺的光柵，盡管這還取決于所討論的設(shè)備和液晶的其它參數(shù))，有可能獲得圖8中所顯示的一個(gè)能量分布，其中，平面狀態(tài)是穩(wěn)定的，但只需一個(gè)低的觸發(fā)能量E，就能轉(zhuǎn)換到等向性狀態(tài)。需要注意的是，光柵峰-底比例并非低得使平面狀態(tài)總體呈現(xiàn)非穩(wěn)定性。液晶材料插入了一個(gè)二向色染料。
通常，該設(shè)備停留在圖9(a)所示的等向性對(duì)準(zhǔn)。可以使用一個(gè)電場(chǎng)或電壓脈沖將雙穩(wěn)襯底1表面的對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換到平面對(duì)準(zhǔn)，圖9(b)。這一平面對(duì)準(zhǔn)趨向于以一個(gè)速率(除其它因素外，該速率還由激勵(lì)能量E決定)放松到圖9(a)的等向性對(duì)準(zhǔn)，并且，在該速率足夠低的地方，通過(guò)使用偏振光線L，該設(shè)備的選定區(qū)域可被強(qiáng)制更快地轉(zhuǎn)換，圖9(c)，從而向液晶材料施加一個(gè)扭矩。因此，可以在該設(shè)備上寫一個(gè)臨時(shí)的圖像，可以用一個(gè)合適的速率重復(fù)刷新該圖像。
在平面狀態(tài)，液晶分子正交于刻槽。入射到液晶上并被線偏振到與刻槽正交方向上的光線被二向色染料吸收，從而提供一個(gè)對(duì)液晶分子的扭矩，將它們推離偏振方向。因此，被如此照明的液晶將落入能量有利的等向性方位。
在該實(shí)例的變化中，表面2可以提供一個(gè)具有高或低的預(yù)定坡度的平面方位，并且/或者，它可以是另一個(gè)光柵表面。也可以使用任何非線性的變化，例如圓偏振，照明。實(shí)例7該實(shí)例類似于實(shí)例6，不過(guò)其中的光柵更深，從而翻轉(zhuǎn)了能級(jí)并使平面狀態(tài)在能量上更有利。該實(shí)例中組合使用了電學(xué)和光學(xué)尋址，以便將所選定的區(qū)域轉(zhuǎn)換到更高能量的等向性狀態(tài)，其中的電場(chǎng)低于沒(méi)有照明時(shí)轉(zhuǎn)換的閾值。在這種情況下，等向性狀態(tài)是亞穩(wěn)態(tài)的并松弛到平面狀態(tài)。到平面狀態(tài)的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換需要軸外照明?？梢岳靡粋€(gè)空白電脈沖在整個(gè)液晶涂層上得到平面狀態(tài)。實(shí)例8實(shí)例6和7代表天頂雙穩(wěn)設(shè)備的極端例子，如以前所提到的，平面狀態(tài)有時(shí)涉及一個(gè)高的傾斜度或向列導(dǎo)向器中具有行缺陷的缺陷狀態(tài)。還可以使用其它的光柵分布，它們能為兩種類型的對(duì)準(zhǔn)提供更加截然不同的能量槽，如圖10所示，該圖總體上與圖1類似。在這種情況下，推薦結(jié)合使用電學(xué)和光學(xué)定位，即，電場(chǎng)可被用于從一個(gè)(平面)狀態(tài)A轉(zhuǎn)換到狀態(tài)B，在該點(diǎn)，被照亮的區(qū)域會(huì)轉(zhuǎn)換到(等向性)槽C(或者該過(guò)程可以從C到A反方向進(jìn)行)。在撤銷電場(chǎng)和照明后，未被照亮的區(qū)域?qū)⑺沙诘綘顟B(tài)A。實(shí)例9該實(shí)例是實(shí)例8的變形，其中，通過(guò)局部加熱而不是通過(guò)照明來(lái)最終推進(jìn)到能量峰值。這種局部加熱可通過(guò)一個(gè)染料或其它光吸收材料的光吸收來(lái)完成，例如，在液晶材料或光柵中。非二向色染料提供了一個(gè)不受偏振影響的設(shè)備，而液晶基片中適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)的二向色染料呈現(xiàn)出隨入射照明的偏振而變化的熱效應(yīng)。該設(shè)備的轉(zhuǎn)換方向是由所施加電場(chǎng)的極性決定的，而不是由光線引起的扭矩決定的。
權(quán)利要求
1.一個(gè)液晶設(shè)備，包含與一個(gè)襯底的表面相接觸的液晶材料，所述表面支持至少第一和第二穩(wěn)定或亞穩(wěn)定的液晶對(duì)準(zhǔn)，這些對(duì)準(zhǔn)具有各自的第一和第二不同方向，并包含開(kāi)關(guān)裝置，用于引起該液晶材料在所述對(duì)準(zhǔn)之間轉(zhuǎn)換，其中的所述開(kāi)關(guān)裝置包含第一能量供應(yīng)裝置，用于對(duì)所述設(shè)備進(jìn)行光學(xué)照射。
2.權(quán)利要求1中的一個(gè)設(shè)備，其中所述的第一能量提供裝置用于提供具有一個(gè)偏振方向和選定或可選光譜分量的線偏振光，以便有效地使第一和第二對(duì)準(zhǔn)中的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)在能量上不如另外一個(gè)對(duì)準(zhǔn)有利。
3.依照權(quán)利要求1的一個(gè)設(shè)備，其中所述的第一能量提供裝置用于提供具有一個(gè)偏振方向和選定或可選光譜分量的線偏振光，以便有效地在液晶分子上產(chǎn)生一個(gè)扭矩，從而在第一和第二對(duì)準(zhǔn)之間改變液晶對(duì)準(zhǔn)。
4.權(quán)利要求2和3中的一個(gè)設(shè)備，其中的液晶材料不包含二向色添加劑，并且所述光譜分量包含液晶材料的一個(gè)吸收帶。
5.按照權(quán)利要求1到3中任一個(gè)的一個(gè)設(shè)備，其中的液晶材料包含一個(gè)液晶基片中的二向色添加劑。
6.權(quán)利要求5中的一個(gè)設(shè)備，其中的所述光譜分量包含二向色添加劑的一個(gè)吸收帶。
7.權(quán)利要求5中的一個(gè)設(shè)備，其中的所述光譜分量包含液晶基片的一個(gè)吸收帶。
8.按照權(quán)利要求2到7中任一個(gè)的一個(gè)設(shè)備，其中的所述開(kāi)關(guān)裝置還包括第二能源裝置，用于協(xié)助液晶材料在所述對(duì)準(zhǔn)之間轉(zhuǎn)換。
9.權(quán)利要求8中的一個(gè)設(shè)備，其中第二能源用于向液晶材料提供能量，以使現(xiàn)有的液晶對(duì)準(zhǔn)不穩(wěn)定。
10.權(quán)利要求8或9中的一個(gè)設(shè)備，其中來(lái)自所述第二能源的能量引起襯底上的一個(gè)等向性對(duì)準(zhǔn)。
11.權(quán)利要求8或9中的一個(gè)設(shè)備，其中來(lái)自所述第二能源的能量引起襯底上的一個(gè)平面對(duì)準(zhǔn)。
12.符合權(quán)利要求8到11中任一個(gè)的設(shè)備，其中的所述第二能源是由一個(gè)電場(chǎng)提供的。
13.符合權(quán)利要求8到12中任一個(gè)的設(shè)備，其中的所述第二能源促進(jìn)液晶材料在所述對(duì)準(zhǔn)之間的所述轉(zhuǎn)換，但它自身不足以引起所述轉(zhuǎn)換。
14.權(quán)利要求1中的一個(gè)設(shè)備，還包括第二能源，用于協(xié)助液晶材料在所述對(duì)準(zhǔn)之間轉(zhuǎn)換。
15.權(quán)利要求14中的一個(gè)設(shè)備，其中的所述第二能源用于決定要采用所述對(duì)準(zhǔn)中的哪一個(gè)。
16.權(quán)利要求15中的一個(gè)設(shè)備，其中所述第一能源與該設(shè)備合作，通過(guò)光吸收產(chǎn)生熱量，以便與所述第二能源共同引起所述轉(zhuǎn)換。
17.權(quán)利要求15或16中的一個(gè)設(shè)備，其中來(lái)自所述第二能源的能量是可選擇的，例如支持襯底上的一個(gè)同向性對(duì)準(zhǔn)。
18.符合權(quán)利要求15到17中任一個(gè)的設(shè)備，其中來(lái)自所述第二能源的能量是可選擇的，例如試圖引入襯底上的一個(gè)平面對(duì)準(zhǔn)。
19.符合權(quán)利要求14到18中任一個(gè)的設(shè)備，其中所述第二能量是由一個(gè)電場(chǎng)提供的。
20.符合前面任一個(gè)權(quán)利要求的設(shè)備，其中的液晶材料包含一個(gè)低聚物，用于減少第一和第二對(duì)準(zhǔn)之間的能量。
21.符合前面任一個(gè)權(quán)利要求的設(shè)備，其中的第一能源用于局部照射該設(shè)備。
22.符合前面任一個(gè)權(quán)利要求的設(shè)備，其中第一對(duì)準(zhǔn)是平面對(duì)準(zhǔn)。
23.符合前面任一個(gè)權(quán)利要求的設(shè)備，其中第二對(duì)準(zhǔn)是平面對(duì)準(zhǔn)。
24.符合權(quán)利要求1到22中任一個(gè)的設(shè)備，其中第二對(duì)準(zhǔn)是等向性對(duì)準(zhǔn)。
25.一種方法，用于控制與一個(gè)襯底表面相接觸的液晶材料的對(duì)準(zhǔn)，該襯底表面支持至少第一和第二穩(wěn)態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)的液晶對(duì)準(zhǔn)，它們具有各自的第一和第二不同方向，該方法包括可選擇地照射所述裝置的步驟。
26.權(quán)利要求25的方法，其中所述可選擇地照射的步驟包括提供線偏振光線。
27.權(quán)利要求26的方法，其中的線偏振光線能有效地在液晶分子上施加一個(gè)扭矩，或有效地旋轉(zhuǎn)液晶分子。
28.權(quán)利要求27的方法，其中所述可選擇地照射的步驟包括提供非偏振光線。
29.權(quán)利要求28的方法，其中的非偏振光線能在液晶材料中產(chǎn)生熱量。
30.符合權(quán)利要求25到28中任一個(gè)的一種方法，該方法包含附加的步驟，即，向該設(shè)備提供另一個(gè)能量輸入，以便控制對(duì)準(zhǔn)。
31.權(quán)利要求30的方法，其中的另一個(gè)能量輸入是一個(gè)電場(chǎng)。
32.權(quán)利要求30或31中的方法，其中，在中止附加能量輸入之后，繼續(xù)光學(xué)照射。
33.權(quán)利要求30或31中的方法，其中，在中止光學(xué)照射之后，繼續(xù)附加能量輸入。
34.符合權(quán)利要求30到33中任一個(gè)的一種方法，其中的附加能量輸入是局部施加的。
35.符合權(quán)利要求25到34中任一個(gè)的一種方法，其中的光照是局部施加的。
36.符合權(quán)利要求25到35中任一個(gè)的一種方法，其中的一個(gè)所述對(duì)準(zhǔn)是平面對(duì)準(zhǔn)。
37.權(quán)利要求36中的方法，其中的另一個(gè)所述對(duì)準(zhǔn)是平面對(duì)準(zhǔn)。
38.權(quán)利要求36中的方法，其中的另一個(gè)所述對(duì)準(zhǔn)是等向性對(duì)準(zhǔn)。
39.符合權(quán)利要求25到38中任一個(gè)的一種方法，包括在液晶相位中提供一個(gè)低聚物的步驟。
40.一個(gè)顯示器，包含符合權(quán)利要求1到24中任一個(gè)權(quán)利要求的設(shè)備。
41.一個(gè)包含多個(gè)光學(xué)設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)或顯示器，所述設(shè)備中至少一個(gè)是符合權(quán)利要求1到24中任一個(gè)權(quán)利要求的設(shè)備。
42.符合權(quán)利要求41的一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，其中多個(gè)所述設(shè)備中的每一個(gè)都符合權(quán)利要求1到24中的任一個(gè)。
43.符合權(quán)利要求42的一個(gè)系統(tǒng)，其中所述多個(gè)設(shè)備平鋪在一個(gè)公共平面上。
全文摘要
在一個(gè)液晶設(shè)備中，一個(gè)襯底(1)支持至少兩個(gè)穩(wěn)態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)的不同方向的液晶對(duì)準(zhǔn)，開(kāi)光裝置用于使液晶材料在各對(duì)準(zhǔn)之間切換，該開(kāi)關(guān)裝置包含對(duì)所述設(shè)備進(jìn)行光照的設(shè)備。后者可以提供線偏振光(3)，用于在液晶上引入一個(gè)扭矩，以確定對(duì)準(zhǔn)方向，并可有選擇地與一個(gè)諸如電場(chǎng)(V)之類的第二能源裝置合作，用于協(xié)助和切換。或者，液晶的對(duì)準(zhǔn)可以是由諸如一個(gè)電場(chǎng)之類的第二能源裝置切換的，光照的作用是產(chǎn)生熱量以協(xié)助該切換。兩個(gè)能源之一或雙方都可以是局部施加的，以轉(zhuǎn)換選定的區(qū)域或像素。通過(guò)使用低聚物添加劑(光滑表面)，可以調(diào)整雙穩(wěn)襯底的能級(jí)。從文中可以看到，一個(gè)對(duì)置襯底(2)表面的對(duì)準(zhǔn)可以依照襯底(1)的對(duì)準(zhǔn)(可選擇地)。
文檔編號(hào)G02F1/139GK1459045SQ0181576
公開(kāi)日2003年11月26日 申請(qǐng)日期2001年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月15日
發(fā)明者R·J·米勒, J·C·瓊斯 申請(qǐng)人:全息成像有限公司