專利名稱：具有灰度的液晶光貯存介質(zhì)的制作方法
發(fā)明的背景本發(fā)明涉及信息貯存，更具體地說涉及光信息貯存。
隨著計(jì)算機(jī)及音頻和視頻系統(tǒng)不斷擴(kuò)大的應(yīng)用，其中，信息貯存已迅速變成問題，因?yàn)樾栀A存的信息數(shù)目巨大。利用各種方式主要是磁記錄方式通常已貯存了信息。然而，使用這種體系，在給定表面積上能貯存的信息數(shù)目受到了十分嚴(yán)格的限制。因此，本領(lǐng)域人員已尋找了新的貯存信息方法，利用它們能更有效地利用空間。若干類光貯存器件近來已面市或被開發(fā)。很多關(guān)于光貯存介質(zhì)的特征已在Alan B.Marchant著的“Optical Recording”(Addison-Wesley(New York)1990)中作了描述。
磁光材料近來占了寫/再寫光數(shù)據(jù)貯存介質(zhì)的市場。這一介質(zhì)使用磁場來改變?cè)诖殴饨橘|(zhì)中的疇的取向。來自激光的光被用來局部地加熱此介質(zhì)至高于其居里溫度，使得疇在磁場中能重新取向。用光讀取此信息，因?yàn)橐讶∠虻漠犇芨淖冇糜谧x取信息的入射光束的偏振狀態(tài)。通常每一疇僅能貯存1比特，因?yàn)槠竦淖兓苄?，因此，難以獲得足夠高的信噪比以便在每個(gè)疇中達(dá)到更高的比特水平。
壓縮盤(Compact Disc，CD)和只讀存貯器(CD-ROM)光貯存介質(zhì)是最先進(jìn)的，并牢固地占據(jù)了消費(fèi)者市場。這些貯存介質(zhì)是僅讀貯存，限于不需改變信息的應(yīng)用。重要在于提高介質(zhì)密度并改進(jìn)驅(qū)動(dòng)速度。通過用更短的紫外線制造主盤，CDs和CDROMs的密度是目前約700兆字節(jié)密度的約4倍。在閱讀這些更高密度的盤而又要維持高信噪比時(shí)，困難便出現(xiàn)了。正在開發(fā)用于閱讀這些盤的更短波長二極管激光器(430nm-680nm)以選取更高密度介質(zhì)的信息。
一種用于取得更多貯存而不增大盤的比特密度的方法是把多個(gè)盤堆積并通過改變讀取光束的焦點(diǎn)位置選取每個(gè)盤中的信息。這一技術(shù)已由兩個(gè)被一個(gè)100微米空間縫分開的音樂CDs得以證明。
寫一次讀多次的壓縮盤(CD-R)技術(shù)使用少量市場供應(yīng)的介質(zhì)和體系。這里所需的是取得與CD和CDROM體系的逆向相容性。基于染料摻雜的聚合物貯存材料是典型的介質(zhì)。為維持逆向相容性，將染料/聚合物旋涂在金屬層上。高密度激光脈沖永久地改變了染料/聚合物層的折射及吸收性能，這導(dǎo)致介質(zhì)的反射性改變。
燒積的寫一次讀多次(WORM)技術(shù)典型地用于大的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。這一技術(shù)使用高功率氣體激光器以便在金屬層中燒蝕出凹點(diǎn)(pit)來。這一強(qiáng)力技術(shù)是很有生命力的，而且已在大的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中立足了，但不適于使用低功率紅外激光器的CD和CDROM的應(yīng)用。
一種具有寫/再寫能力的可擦除光貯存介質(zhì)(CD-E)近來使用磁光介質(zhì)并驅(qū)動(dòng)，但需要磁場和光場以寫入信息，因此不適用于壓縮盤。另一種可擦除的光貯存介質(zhì)使用來自二極管激光器的短的高密度光脈沖改變這些材料的相，從結(jié)晶態(tài)變?yōu)闊o定形態(tài)。無定形態(tài)的反射較小(R～28％，相對(duì)于結(jié)晶相的70％)，并起著“凹點(diǎn)”的作用。更長的中間強(qiáng)度脈沖用于將無定形材料返轉(zhuǎn)到結(jié)晶態(tài)。激光二極管的波長為約680nm。已報(bào)導(dǎo)這些介質(zhì)可達(dá)到高達(dá)100個(gè)寫-讀-擦除的循環(huán)。
人們對(duì)進(jìn)行光信息貯存的液晶的光排列方面很有興趣。例如，美國專利5296321描述了基于透明基片、光變色層及當(dāng)曝露于光中時(shí)能可逆地改變?nèi)∠虻囊壕拥墓庥涗浗橘|(zhì)。此介質(zhì)僅能獲得兩個(gè)排列狀態(tài)，即均勻的及類似四歸線的(homeotropic)(平行和垂直于基片)。美國專利4780383描述了一種具有更大容量的的光貯存介質(zhì)，它是基于膽甾型聚合物相對(duì)各種波長光的選擇性反射之上的。此介質(zhì)需要同時(shí)對(duì)排列、對(duì)溫度的細(xì)心調(diào)整及對(duì)聚合過程的控制，以取得可區(qū)分狀態(tài)的多重性。
美國專利4886718描述了可逆的光信息貯存器件，它使用聚合物液晶作為貯存介質(zhì)，包括一個(gè)液晶主鏈聚合物的膜。用激光束進(jìn)行光信息貯存，以產(chǎn)生液晶主鏈聚合物的空間順序和/或取向的選擇性變化。通過用寫入光束產(chǎn)生散射中心，此介質(zhì)能起二進(jìn)制信息貯存器件的作用。此介質(zhì)也可用偏振激光束來寫入，以使產(chǎn)生折射率的局部調(diào)制，從而產(chǎn)生各種程度的再取向，這相當(dāng)于連續(xù)的相調(diào)制。這提供了數(shù)據(jù)模擬貯存的機(jī)會(huì)。全息法用于貯存信息。被貯存的信息可以包含圖象再現(xiàn)結(jié)構(gòu)，例如主題(objects)或二維圖橡或印刷頁。
使用液晶聚合物作為光貯存介質(zhì)的主要缺點(diǎn)是介質(zhì)的高粘度。介質(zhì)的起始取向需要高溫、外電場、長退火時(shí)間或這些過程的一些組合。此外，此介質(zhì)對(duì)寫入光束的響應(yīng)低而且通常需要外部加熱。
雖然基于上述理由這些光貯存體系比起其他常用記錄體系具有優(yōu)勢(shì)，但它們并不全是令人滿意的。有這樣一種實(shí)用的和廉價(jià)的光貯存介質(zhì)將會(huì)是有用的，它們具有可區(qū)分狀態(tài)的多重性，可提供灰度能力。除了貯存數(shù)字信息外，這種介質(zhì)對(duì)例如記錄和貯存照相圖象會(huì)是有用的。如果這種介質(zhì)還具有再寫能力，這種介質(zhì)會(huì)構(gòu)成光貯存顯示器。成層的以提供若干信息水平的光貯存介質(zhì)也會(huì)是有用的，因而提高了介質(zhì)中的信息總密度。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種具有多種可區(qū)分狀態(tài)、灰度能力及分層能力以提高信息總密度的實(shí)用光貯存介質(zhì)，并在此披露。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種介質(zhì)，利用該介質(zhì)信息的多重狀態(tài)(即多于1個(gè)二進(jìn)制數(shù)字)可以貯存于單個(gè)疇中。
本發(fā)明的另一目的是提供一種介質(zhì)，它具有灰度和貯存照相圖象的能力本發(fā)明的另一目的是提供一種成多層的光貯存介質(zhì)，每一層可以以灰度貯存信息。
本發(fā)明的另一目的是提供一種光貯存介質(zhì)，它能被尋址以提供光貯存顯示器。
本發(fā)明的又一目的是為具有只讀能力的壓縮盤、為具有寫一次讀多次能力的壓縮盤以及為具有寫-再守能力的可擦除壓縮盤提供光貯存介質(zhì)。
本發(fā)明的這些和另一些優(yōu)點(diǎn)將由下面優(yōu)選的實(shí)施方案的詳細(xì)描述而變得清楚明了。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明是具有灰度能力的光貯存介質(zhì)，它包含成串排列的具有一對(duì)或多對(duì)端面的多個(gè)端面基片；放在所述端面對(duì)上的排列層以形成排列層對(duì)，其中每一個(gè)所述排列層對(duì)的至少一個(gè)排列層是光排列層，而且其中光排列層包含各向異性吸收分子或組分；放在所述排列層對(duì)之間的液晶層，其中每個(gè)所述液晶層包含三個(gè)或多個(gè)具有三個(gè)或多個(gè)不同排列狀態(tài)的排列區(qū)域，而且其中不同的排列狀態(tài)受所述光排列層曝光的控制，曝光時(shí)使用其波長在各向異性吸收分子或組分的吸收帶或其中的偏振光。本發(fā)明也涉及特殊的光貯存器件和貯存顯示器。
附圖簡述

圖1說明扭曲排列狀態(tài)在平面i與i+1之間的導(dǎo)向子(director)角度的變化。
圖2說明在本發(fā)明的液晶層中具有不同扭曲排列狀態(tài)的若干排列區(qū)域。
圖3說明在本發(fā)明的液晶層中具有不同雙折射排列狀態(tài)的若干排列區(qū)域。
圖4說明在本發(fā)明的液晶層中具有不同復(fù)合排列狀態(tài)的若干排列區(qū)域。
圖5是說明本發(fā)明光貯存介質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)的橫截面。
圖6說明用于以偏振光進(jìn)行背景光排列的曝光裝置。
圖7說明曝露于四種不同偏振光矢量，以獲得四種沒扭曲排列狀態(tài)的本發(fā)明光貯存介質(zhì)的灰度。
圖8說明為取得具有256級(jí)灰度的照相圖象的曝光裝置。
圖9說明用紫外偏振光進(jìn)行背景光排列的曝光裝置。
詳細(xì)描述題目為“Process for Aligning Liquid Crystal Media”(排列液晶介質(zhì)的方法)的美國專利5,032,009和題目為“Process for PreparingCompositions Having Multiple Oriented Mesogens”(制備具有多取向介晶的組合物的方法)的美國專利5,073,294在這里被收入作為參考。
“基片”，我們指的是排列層的支持結(jié)構(gòu)?；梢允菫樽罱K光貯存介質(zhì)提供有用功能的層狀村料的任何固態(tài)組合。例如，基片可以是下列材料的任何組合結(jié)晶型或無定型硅，玻璃，塑料(包括聚脂，聚乙烯和聚亞胺)，石英，銦-錫氧化物，金，銀，二氧化硅，聚亞胺，一氧化硅，防反射涂層，濾色層，極化劑及相補(bǔ)償膜。在實(shí)踐中，將這些材料中的一些沉積在或涂敷在基礎(chǔ)支持結(jié)構(gòu)例如玻璃或塑料之上。
“液晶”，指的是具有各向異性幾何形狀例如棍狀或碟狀的分子，它們顯示介于液態(tài)和固態(tài)的穩(wěn)定狀態(tài)，而且它們具有低的分子量，即小于約1500，優(yōu)選小于1000。對(duì)達(dá)里所描述的發(fā)明來說適用的液晶包括在美國專利5032009中所述的所有液晶；EM Industries，Hawthorne N.Y.供應(yīng)的以ZLI-5079，ZLI-5080，ZLI-5081，ZLI-5092，MLC-2016，MLC-2019，和MLC-6043表述的新的全氟液晶(superfluorinated liquid crystals)。在美國專利5032009中所述的用所有類型液晶及各向異性吸收染料制成的賓-主配制物(guest-host formulations)也是有用的。本發(fā)明優(yōu)選的液晶是向列型液晶及包含向列型液晶及各向異性吸收染料的賓-主混合物。
在制備賓-主混合物中優(yōu)選的各向異性吸收染料是二色性的芳基偶氮、二(芳基偶氮)、三(芳基偶氮)、四(芳基偶氮)、五(芳基偶氮)、蒽醌、部分花青(mericyanine)、次甲基、2-苯基偶氮噻唑、2-苯基氮偶苯駢噻唑、茋、1，4-雙(2-苯基乙烯基)苯、4，4′-雙(芳基偶氮)茋、苝及4，8-二氨基-1，5-萘醌染料，其他有用的各向異性吸收染料是在美國專利5389285中所描述的液晶偶合二色性染料。芳基偶氮、多(芳基偶氮)、及茋二色性染料對(duì)制備賓-主混合物是最優(yōu)選的。
最優(yōu)選的液晶是4-氰基-4′-烷基聯(lián)苯及4-烷基-(4′-氰基苯基)環(huán)己烷以及由它們衍生的賓-主混合物。對(duì)光貯存介質(zhì)來說特別優(yōu)選的是賓-主混合物，而這種光貯存介質(zhì)對(duì)在可擦除光貯存介質(zhì)(CD-E)方面的應(yīng)用來說要求吸光性。
本發(fā)明中其他有用液晶包括如美國專利5073294中所述的可聚合液晶；以及在美國專利4892392中所述的雙官能甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯單體液晶。
適用于本發(fā)明的優(yōu)選可聚合液晶是可聚合向列型單體組合物，包含(A)20-80重量％至少一種通式(I)的單體，式中n是10，12或14，和(B)80～20重量％至少一種通式(I)的單體，式中n是4，6或8
R n YIaCH310-CO2-IbCH36 -CO2-式中R是CH3或H，而Y是共價(jià)鍵或-CO2-。這些向列型單體組合物的合成及配制在美國專利5202053中作了描述。在這里的實(shí)施例中所用的特殊向列型單體是Ia和Ib。
其他優(yōu)選的可聚合液晶組合物是上面公開的通式I可聚合向列型單體組合物與0.1～30重量％II的雙官能甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的
R R1pIIaCH3CH36IIbCH3H 6式中R是CH3或H，R1是CH3，H，Cl，OCH3而p＝1-12。這些單體的合成在Broer等人的美國專利4892392中作了描述，而IIb的合成的特殊例子在這里收作參考的美國專利5073294中作了描述。雙官能單體IIa用于本文的實(shí)施例中。
可聚合向列型組合物與少量(優(yōu)選為0.5～2.0重量％)光引發(fā)劑混合以提高組合物對(duì)光化學(xué)輻照的反應(yīng)性?？墒褂玫墓庖l(fā)劑的例子為二苯甲酮及2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮。用作交聯(lián)劑的多官能單體可加至此液晶組合物中，其加入量為約0.1～5重量％的水平。聚合抑制劑，例如甲基氫醌也可加入，加入量為約0.05～0.1重量％的水平，以抑制液晶相的過早聚合。
熔融的可聚合組合物當(dāng)冷至接近室溫時(shí)呈向列中間相。中間相的行為與通常的向列型液晶很相似。因此它們以與通常液晶相同的方式響應(yīng)表面排列力。然而，當(dāng)它們暴露于光化學(xué)輻射(顯著的是來自黑光或200瓦汞燈的紫外輻照)之下時(shí)，此液晶介質(zhì)在聚合物基質(zhì)中發(fā)生迅速聚合以凍結(jié)成液晶相的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)。因此，在本發(fā)明中，可聚合液晶對(duì)光貯存介質(zhì)例如CD，CDROM和WORM(本領(lǐng)域人員希望在其中永久貯存信息)是優(yōu)選的。
這里的術(shù)語“排列層(alignment layer)”是指基片表面上的一層材料，它控制無外場時(shí)液晶層的排列。這里的“通常的排列層”這里指一種排列層，它僅通過光學(xué)方式以外的方法排列液晶層。例如，用機(jī)械擦光的聚亞胺，蒸發(fā)的二氧化硅，Langmuir-Blodgett膜，均已被用于排列液晶。
“光排列層(Optical alignment layer)”這里是指這樣一種排列層，它含有各向異性吸收分子或組分，在曝露于偏振光之后，它們將排列液晶。光排列層可通過通常方式進(jìn)行加工，如在暴露于偏振光之前或之后機(jī)械地摩擦。光學(xué)排列層的各向異性吸收分子或組分，當(dāng)沿著不同方向的軸測(cè)量時(shí)顯示不同值的吸收性。各向異性吸收分子或組分在約150nm至約2000nm之間顯示吸收帶。光排列層的各向異性吸收分子或組分在主鏈聚合物中可以共價(jià)鍵合，它們可以以側(cè)基共價(jià)鍵合到主聚合物鏈中，它們可以以非鍵合溶質(zhì)出現(xiàn)在聚合物中，它們可以是在鄰接液晶層中的溶質(zhì)，并可被吸收在通常的排列層上以生成光排列層，它們可以被共價(jià)鍵合或直接吸附在基片上或排列層上，以生成光排列層。
優(yōu)選的光排列層在150nm～約1600nm之間有一最大吸收。更優(yōu)選的光排列層在150nm～約800nm之間有一最大吸收。最優(yōu)選的光排列層在150nm～400nm之間或400nm～800nm之間有一最大吸收。
優(yōu)選的是，本發(fā)明的光貯存介質(zhì)具有兩個(gè)或多個(gè)光排列層，它們?cè)?50和1600nm之間有最大吸收，相差大于10nm，而更優(yōu)選的是相差大于50n。更優(yōu)選的是，光排列層的最大吸收在150～800nm之間，相差大于10nm，優(yōu)選相差大于50nm。最優(yōu)選的是，光排列層的最大吸收在150～400nm之間或400～800nm之間，相差大于10nm，優(yōu)選大于50nm。光排列層之間吸收的差異使得能通過合適地選擇偏振光的波長而選擇性地使每一液晶層被尋址。
優(yōu)選的光排列層具有以溶解于聚合物基質(zhì)載體中作為非鍵合溶質(zhì)的各向異性吸收分子或組分。這些稱作賓-主光排列層。它們是通過在基片上涂敷一層含有各向異性吸收分子或組分的有機(jī)材料薄層而制備的。典型的情況是各向異性吸收分子與聚合物材料一起被溶于溶液中。然后此溶液典型地用旋澆法涂到基片上。之后將涂層在爐中烘燒以除去殘留溶劑及進(jìn)行最終的固化。
在用于制備賓-主光排列層的聚合物之中，有聚(甲基丙烯酸甲酯)，聚(胺-6，6)，聚苯乙烯，聚乙烯醇，環(huán)氧-胺聚合物及聚亞胺。對(duì)光排列層來說優(yōu)選的聚合物是聚亞胺聚合物。聚亞胺的制備在D.Wilson，H.D.Stenzenberger，及P.M.Hergenrother編輯，由Chapman andHall，New York(1990)版的“Polyimides”(“聚亞胺”)中作了描述。用于制備光排列層的特別的聚亞胺是3，4，3′，4′-二苯甲酮二酐與氧(4，4′-雙苯胺)的縮合產(chǎn)物；MicroSi，Inc.，Phoenix，Arizona85044供應(yīng)的SPI2000聚亞胺；及Brewer Science，Rolla，MO供應(yīng)的NISSAN7311和7210聚亞胺。
各向異性吸收分子能夠被共價(jià)鍵合到聚合物上。例如，作為聚亞胺的前體的聚(酰胺酸)可以通過將各向異性吸收分子共價(jià)鍵合到聚(酰胺酸)聚合物鏈上而制得。這種制備方法典型地是通過將二酐與二胺混合(包括作為兩種活性組分之一的各向異性吸收分子)，及讓這些物質(zhì)在溶劑例如N-甲基吡咯烷酮或四氫呋喃中進(jìn)行聚合而制得。然后將此預(yù)聚物溶液涂在基片上并在爐中烘烤，以生成最終的聚亞胺光排列層。
或者且優(yōu)選的是，光排列層通過將通常的排列層例如聚亞胺涂敷到基片上而制備的。將各向異性吸收分子溶于液晶介質(zhì)中以制得賓-主混合物。當(dāng)將賓-主混合物與通常的排列層相接觸時(shí)，各向異性吸收分子被吸收在表面上并形成光排列層。用這種方法制得的光排列層對(duì)光貯存介質(zhì)是優(yōu)選的，而這種介質(zhì)在用于可擦除光貯存介質(zhì)(CD-E)時(shí)要求吸光性。
或者，光排列層通過將通常的排列層例如聚亞胺涂于基片上并將各向異性吸收分子溶于溶劑中而制得。當(dāng)將此溶液涂在通常的排列層上時(shí)，各向異性吸收分子被吸附在表面上，形成光排列層。
或者，光排列層通過將各向異性吸收分子的涂敷液直接涂在基片上而制得。各向異性吸收分子被吸附到基片上形成薄層，或者它們能被共價(jià)鍵合到基片上。
在制造光貯存介質(zhì)的光排列層中，優(yōu)選的各向異性吸收分子是二色性芳基偶氮、二(芳基偶氮)、三(芳基偶氮)、四(芳基偶氮)、五(芳基偶氮)、蒽醌，部分花青(mericyanine)、次甲基、2-苯基偶氮噻唑，2-苯基偶氮苯駢噻唑、茋、1，4-雙(2-苯基乙烯基)苯、4，4′-雙(芳基偶氮)茋、苝及4，8-二氨基-1，5-萘醌染料。其他適用的各向異性吸收材料是在美國專利5389285中描述過的液晶偶合二色性染料。
以上所列的各向異性收吸收材料的制備是公知的，例如在Huffman等人在美國專利4565424，Jones等人在美國專利4401369，Cole，Jr.等人在美國專利4122027，Etzbach等人在美國專利4667020，及Shannon等人在美國專利5389285中所示的。
用于所有類型光排型層的優(yōu)選各向異性吸收分子和組分是芳基偶氮、多(芳基偶氮)及茋染料。對(duì)在制備光排列層的賓-主光對(duì)準(zhǔn)層或液晶賓-主混合物來說，液晶偶合染料是優(yōu)選的。對(duì)最大吸收介于150～400nm的光排列層來說，芳基偶氮染料及茋染料是最優(yōu)選的。對(duì)最大吸收介于400～800nm的光排列層來說，多(芳基偶氮)染料是最優(yōu)選的。最優(yōu)選的多(偶氮)染料是重氮雙胺(diazodiamine)1；最優(yōu)選的茋染料是4，4′-二氨基茋，2；而最優(yōu)選的芳基偶氮染料是單偶氮雙胺(monoazodiamine)3(見表1)。染料1的制備在美國專利5389285中作了描述；染料3的合成在實(shí)施例中作了描述；而4，4′-二氨基芪由Aldrich Chemical Co.，Milwaukee，WI.大量供應(yīng)。
“排列層對(duì)(alignment layer pairs)”在這里是指控制相同液晶層排列的兩個(gè)排列層。
“排列區(qū)域(alignment region)”指的是具有相同排列態(tài)的液晶層的連續(xù)區(qū)域。排列區(qū)域可以是0.01～106μm2(μm相當(dāng)于微米)。優(yōu)選的排列區(qū)域的范圍為自0.1至106μm2。最優(yōu)選的排列區(qū)域的范圍為自0.1至100μm2。在液晶技術(shù)中，這里所定義的排列區(qū)域常稱作“疇”。
然而，在信息貯存技術(shù)中，疇用于描述任何均勻區(qū)域(泡，著色點(diǎn)，反射面，等等)，它定義一個(gè)二進(jìn)制信息存貯單位。這里排列區(qū)域?qū)⑷缟鲜鏊x來使用，而疇將被用于描述在貯存介質(zhì)而不是液晶介質(zhì)中的均勻區(qū)域。表1染料#結(jié)構(gòu)1
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液晶層的“局部排列方向(direction ofthe local alignment)”是注入到排列層平面的介晶(mesogen)系統(tǒng)的平均方向。
“排列狀態(tài)”指的是排列的三個(gè)固有類型雙折射排列，扭曲排列及聯(lián)合排列。每類排列都具有三種或多種可區(qū)分、可辨別的狀態(tài)。在本發(fā)明的液晶層中的每一排列區(qū)域承接一種排列類型和一種可分區(qū)的排列狀態(tài)。所有排列區(qū)域不都必須具有唯一的排列狀態(tài)。在整個(gè)液晶層中在不同排列區(qū)域內(nèi)相同的排列狀態(tài)可能發(fā)生多次。
就“扭曲對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)”而言，它指的是排列區(qū)域的不同在于扭曲的變化。而“扭曲”或“扭曲排列”指的是，介于排列層對(duì)之間的液晶層的局部排列方向，由一個(gè)排列層到其他層以連續(xù)方式變化。如圖1所示，在排列層i中的投射導(dǎo)向子角γi，不同于在排列層i+1中的投射導(dǎo)向子角γi+1，其結(jié)果是，局部液晶投射導(dǎo)向子由γi連續(xù)變化為γi+1，在液晶層中生成一種扭曲結(jié)構(gòu)。對(duì)本發(fā)明來說，扭曲角γt＝γi+1-γi能從-360度變到360度。為獲得大于90°或小于-90°的扭曲角，可加入手性摻雜物例如CB-15(EM Chemicals，HawthorneNY)。
當(dāng)扭曲角γt等于0時(shí)，在液界介質(zhì)中沒有扭曲，此介質(zhì)被稱作平行排列。目前的大多數(shù)液晶顯示器應(yīng)用通常使用的γt等于90或-90度。
在一種扭曲排列狀態(tài)中，每一排列區(qū)域能有一個(gè)扭曲而不是零，而扭曲值在區(qū)域到區(qū)域之間變化。進(jìn)一步規(guī)定，局部液晶導(dǎo)向子在一個(gè)排列層上的投射是與在該排列層的所有疇的方向是相同的，而局部液晶導(dǎo)向子在第二對(duì)準(zhǔn)層上的投射，其方向?qū)γ恳慌帕袇^(qū)域來說是變化的，使得扭曲值發(fā)生變化。圖2說明具有若干排列區(qū)域的液晶層，而這些排列區(qū)域的扭曲值是變化的。在平面i和i+1在每個(gè)排列區(qū)域中的實(shí)線表示在該平面的液晶導(dǎo)向子。虛線表示導(dǎo)向子是如何從一個(gè)平面行進(jìn)到另一平面過程中旋轉(zhuǎn)的。例如，區(qū)域t1的扭曲值為180°，而t2的扭曲值為0°，t3的扭曲值為270°。
圖2是用以說明通過控制光排列層使扭曲角產(chǎn)生較大變化的復(fù)合手段。如上文所述，為獲得大于90°或小于-90°的扭曲，需要加入手性摻雜劑以便在液晶介質(zhì)中引入扭曲的向列型結(jié)構(gòu)。在液晶介質(zhì)中存在均勻濃度的手性摻雜劑的通常情況下，液晶介質(zhì)將具有均勻的傾斜。此傾斜將決定一個(gè)范圍，在此范圍內(nèi)，以光排列方法導(dǎo)致的扭曲角度變化將會(huì)發(fā)生。如果存在均勻濃度的手性摻雜劑(這會(huì)生成均勻的扭曲角γt)，則扭曲變化范圍可光控制在γt±90°。例如，如果選擇手性摻雜劑濃度，使γt＝270°，那末，光控制的扭曲變化將是180°～360°。
“雙折射排列狀態(tài)(birefringent alignment state)”是指液晶層中的排列區(qū)域因雙折射的變化而有所不同。每一排列區(qū)域的扭曲為0(γt＝0度)，但液晶導(dǎo)向子在排列層的投射對(duì)每一排列區(qū)域來說在方向上有變化。圖3中說明了具有若干雙折射排列狀態(tài)的液晶層。排列區(qū)域b1，b2和b3相對(duì)于平面i分別具有不同的60°，0°和90°的局部排列導(dǎo)向子。
“組合排列狀態(tài)(combination alignment state)”是指，在液晶層中的一個(gè)和多個(gè)排列區(qū)域因?yàn)樵谂で碗p折射方面的改變而有所不同。因此，對(duì)每一排列區(qū)域而言，扭曲可以在一定寬容度內(nèi)變化，而且局部液晶導(dǎo)向子在每一排列層上的投射可在方向上改變。圖4說明具有若干排列區(qū)域的液晶排列層，而排列區(qū)又具有不同的組合排列狀態(tài)。局部液晶導(dǎo)向子在兩個(gè)排列層的投射均可以不同。排列區(qū)域c1，c2和c3均具有不同的扭曲值和不同的局部排列導(dǎo)向子。例如，c1的扭曲為45°，相對(duì)于i的背景排列導(dǎo)向子變化90°；c2的扭曲為0°，導(dǎo)向子的變化0°；c3的扭曲為270°，導(dǎo)向子的變化0°。此外，每一液晶層扭曲角的范圍取決于液晶介質(zhì)的傾斜。
“灰度”，指的是光貯存介質(zhì)的每個(gè)疇可以用三個(gè)或多個(gè)值進(jìn)行編碼。例如，如果每一個(gè)疇可以用N個(gè)可能值(N為整數(shù))進(jìn)行編碼，則每個(gè)疇必然具有N個(gè)固有狀態(tài)，這些狀態(tài)可以用適于該特殊應(yīng)用的檢測(cè)體系進(jìn)行測(cè)量。N值的大小由光貯存介質(zhì)的靈敏度和/或檢測(cè)體系的靈敏度來測(cè)定。
傳統(tǒng)上，N可能值以2的冪數(shù)來表示。如果N＝16個(gè)可能值，則這16個(gè)值(因而在介質(zhì)中每個(gè)疇有16個(gè)固有狀態(tài))可以用24來表示并稱作4比特灰度。術(shù)語比特代表用來取全部可能值的2的冪數(shù)。例如0比特將代表1個(gè)可能編碼值，1比特＝2可能編碼值，……，j比特＝2j個(gè)可能編碼值。
在光貯存介質(zhì)的大多數(shù)應(yīng)用中，每個(gè)疇的固有狀態(tài)引起入射到光敏檢測(cè)器上的透射或反射光通量的變化。對(duì)每個(gè)固有狀態(tài)而言，存在固有的光透射或光反射水平?；诎雽?dǎo)體的固態(tài)檢測(cè)器及人眼是光敏檢測(cè)器的少數(shù)例子。每一檢測(cè)體系必須把透射光或反射光信號(hào)加工成用于譯碼的信息。
在固體檢測(cè)器的情況下，電子加工把光通電水平轉(zhuǎn)變?yōu)楸挥?jì)算機(jī)譯碼的二進(jìn)制數(shù)(2的冪)。計(jì)算機(jī)由每個(gè)疇串行地處理(一次處理一個(gè)疇)或并行地處理(一次處理多個(gè)疇)二進(jìn)制數(shù)，并產(chǎn)生信息，而這一信息需要去完成已被程序化的任務(wù)。
在人眼的情況下，每一疇的固有光水平被人腦平行加工，生成照片圖象。對(duì)人腦來說，每個(gè)疇本身并不是很有意義的，但從每個(gè)疇透射或反射出來的光水平的總體產(chǎn)生有意義的信息，這一信息由人腦進(jìn)行譯碼。
大多數(shù)光貯存介質(zhì)僅說明1比特信息，而這一信息能在一個(gè)單獨(dú)的疇中進(jìn)行記錄。其結(jié)果是，僅有兩個(gè)固有狀態(tài)是可能的(即在一個(gè)二進(jìn)制數(shù)體系中的0或1)。因此，在這個(gè)介質(zhì)中要貯存數(shù)目16，將需要4個(gè)疇。然而，如果每個(gè)疇具有16個(gè)固有狀態(tài)，則一個(gè)單一疇能夠貯存與在1比特介質(zhì)中的4個(gè)疇所需數(shù)目相同的數(shù)目。因此，我們有效地將貯存密度提高了4倍。帶著這一爭論到其邏輯結(jié)論中，如果每個(gè)域可提供2k個(gè)可測(cè)狀態(tài)，則介質(zhì)貯存密度能提高k倍。
在本發(fā)明的上下文中，在光貯存介質(zhì)中的每一液晶排列區(qū)域能用固有的雙折射排列狀態(tài)，扭曲排列狀態(tài)或復(fù)合排列狀態(tài)進(jìn)行編碼。如果偏振光通過介質(zhì)透射或反射，然后通過偏振器，則固有排列狀態(tài)會(huì)改變被檢測(cè)的光水平。例如，如果我們對(duì)每一排列區(qū)域使用扭曲排列狀態(tài)。則對(duì)扭曲排列態(tài)存在固有的被檢出的光水平，它們的扭曲值被限制為全部360度扭曲的四分之一圓周(0～90度，90～180度，等等)。對(duì)四分之一圓周和N個(gè)固有扭曲對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)，存在90/N個(gè)可能的被檢測(cè)的光水平。因此，對(duì)在本發(fā)明的介質(zhì)中的每個(gè)排列區(qū)域而言，是能夠存在灰度的。對(duì)本發(fā)明中所采用的雙折射和復(fù)合排列狀態(tài)而言，會(huì)產(chǎn)生相似的爭論。
為在介質(zhì)中獲得所需的灰度特征，需要多于兩個(gè)排列狀態(tài)。這里所述的本發(fā)明的優(yōu)選光貯存介質(zhì)具有介于4個(gè)至2000個(gè)排列狀態(tài)。
下面將參考附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述。圖5是說明本發(fā)明光貯存介質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的橫截面圖。一系列基片1用排列層2在其一側(cè)或兩側(cè)進(jìn)行涂敷。然后將已涂基片按順序堆起來并用隔離物(未示出)適當(dāng)隔開。這一系列基片可以在其周邊(未示出)用密封化合物進(jìn)行密封(出、入口除外)以制成一個(gè)盒。然后用所需液晶將此盒灌充，生成液晶層3，隨后封閉灌裝口和出口。這一系列中的每一額外的雙涂敷基片使得形成包含額外液晶層的重復(fù)體4。重復(fù)體的數(shù)目可以從X＝0到約20，而且僅受限制于對(duì)每一液晶層進(jìn)行尋址的能力。
基片的間隔通過使用特別隔離物而完成。隔離物是惰性顆粒，其確實(shí)大小(至少其一個(gè)方向)與所需盒厚相匹配。玻璃纖維輥(產(chǎn)自EMIndustries，Inc.，Hawthorne，New York)，橡膠及聚苯乙烯球形乳膠粒，蒸發(fā)的或?yàn)R射的膜是隔離物的來源。隔離物通過使基片與隔離物粒子的直接接觸確實(shí)控制盒距，并從而保持基片距離。在使基片合在一起之前，隔離物能在包括顯示的整個(gè)區(qū)域輕微地和均勻地散開，或者隔離物被加到粘合劑中并僅被涂到由密封化合物形成的墊圈縫口上。用于控制間距的另外機(jī)構(gòu)是在盒的周邊放上良好確定了厚度薄膜墊圈。經(jīng)良好表征的聚合物薄膜例如Mylar(聚酯薄膜)或Teflon(聚四氟乙烯)(產(chǎn)自Du PontCo.，Wilmington，Delaware)以及鋁膜可用于此目的。
基片的密封可以用可固化粘合劑來進(jìn)行，粘合劑被用于盒的周邊，并使之在固化前被毛細(xì)管填充任何開口或空穴。Quik-Stik環(huán)氧樹脂(產(chǎn)自GC Electronics，Rockford，Illinois)以及Norland光學(xué)粘合劑(產(chǎn)自Norland Products Inc.，New Brunswick，New Jersey)用于此目的。在使用熱塑性聚合基片的大面積柔軟展示的情況下，可采用熱密封法，由此各種基片可以利用熱和壓力而熔接到一起。
正如由圖5可看到的，每個(gè)液晶層有相應(yīng)的排列層對(duì)，后者控制液晶層的排列。在本發(fā)明中，每一排列層對(duì)中的至少一個(gè)排列層是光排列層。液晶層的不同排列區(qū)域5具有三個(gè)或多個(gè)排列狀態(tài)，這導(dǎo)致灰度。在圖5中，排列區(qū)域5的特殊排列狀態(tài)可以是不同的扭曲狀態(tài)，雙折射狀態(tài)或組合排列狀態(tài)，或者是所有三類狀態(tài)的組合，如圖2-4所示。排列狀態(tài)是用偏振光通過對(duì)光排列層的選擇區(qū)域進(jìn)行曝光而進(jìn)行控制的。通過用合適的偏振光波長與相應(yīng)光排列層的吸收特性相匹配而能對(duì)每個(gè)液晶層進(jìn)行選擇地尋址。用偏振光使光排列層曝光可在制盒之前或之后進(jìn)行，和在與液晶介質(zhì)層接觸之前或之后進(jìn)行。
為獲得顯示灰度的光貯存介質(zhì)，需要光加工以便在液晶層中以灰度貯存信息。此加工方法包括a)在選擇的排列區(qū)域內(nèi)，使排列層對(duì)的一個(gè)或多個(gè)光排到層曝露于具有矢量的偏振光之下，其中光排列層包含各向異性吸收分子或組分，而偏振光的波長在各向異性吸收分子或組分的吸收帶內(nèi)；而且其中已曝光的光排列層在偏振光矢量的+θ和-θ角度內(nèi)和沿著光排列層平面，引導(dǎo)液晶介質(zhì)的排列；b)在光排列層的平面內(nèi)將偏振光的矢量旋轉(zhuǎn)至一個(gè)新的位置；c)重復(fù)步驟a)。用新的偏振光矢量進(jìn)行的每一次曝光在液晶層內(nèi)建立了另一排列狀態(tài)。
排列層對(duì)的一個(gè)光排列層的選擇區(qū)域在偏振光下的曝光，而其他排列層維持固定，形成了扭曲的排列狀態(tài)。
排列層對(duì)的兩個(gè)光排列層的選擇區(qū)域在偏振光下的等量的曝光產(chǎn)生雙折射排列狀態(tài)。
當(dāng)排列層對(duì)的兩個(gè)光排列層的選擇區(qū)域不等量地曝露于偏振光時(shí)，產(chǎn)生復(fù)合排列狀態(tài)。
對(duì)“偏振光”，我們是指光被橢圓偏振，使得光沿著一個(gè)軸(稱作主軸)上的偏振比起與其垂直的軸(稱作副軸)來更大。對(duì)本發(fā)明來說，優(yōu)選的偏振是線性偏振光，此光沿著一個(gè)軸(主軸)最大地偏振，而沿著副軸則很少或沒有偏振分量。在本發(fā)明中，偏振光在150～2000nm，優(yōu)選在150～約1600nm，最優(yōu)選在150～約800nm的范圍內(nèi)具有一個(gè)或多個(gè)波長。最優(yōu)選的是此偏振光介于150～約400nm或介于400nm～800nm之間。優(yōu)選光源是激光，例如氬，氦-氖，或氦-鎘。其他優(yōu)選光源是汞弧，氙燈，和黑光。在使用低功率激光或在排列小的排列區(qū)時(shí)，需要把光束聚焦在光排列層上。
此方法能用來在液晶介質(zhì)中形成非常大量的固有排列狀態(tài)以獲得灰度的高分辨率。排列狀態(tài)的優(yōu)選數(shù)目為4～2000之間，最優(yōu)選為16～360之間。排列狀態(tài)的后一數(shù)目使得高分辨率照片圖象被貯存于該介質(zhì)中。此方法也使得每個(gè)單位面上的排列區(qū)域的密度非常高。優(yōu)選排列區(qū)域的大小在0.1～100μm2的范圍之間。
利用在美國專利5032009中所描述的所有液晶介質(zhì)及在美國專利5073294可描述的可聚合液晶(這些專利被引入作為參考)，本方法能用于獲得灰度。對(duì)于利用向列型液晶，溶于向列型液晶中的含各向異性吸收分子例如上述的偶氮或多偶氮染料的賓-主混合物；及可聚合的向列型液晶，以獲得灰度，此方法特別有用。優(yōu)選的特別適用于本方法的液晶包括4-氰基-4′-烷基聯(lián)苯，4-烷基-(4′-氰基苯基)環(huán)己烷及由它們衍生的賓-主混合物。一個(gè)液晶層(x＝0)本發(fā)明的優(yōu)選具體實(shí)施方案(圖5)包括一個(gè)液晶層而且無重復(fù)體4(X＝0)。此單一液晶層具有一個(gè)或兩個(gè)光排列層。在本具體實(shí)施方案中有若干種光貯存介質(zhì)替代結(jié)構(gòu)。
一種優(yōu)選的光貯存介質(zhì)具有一個(gè)光排列層，而第二排列層是光惰性的通用排列層。在液晶層的選擇區(qū)域，此液晶層具有三個(gè)或多個(gè)扭曲排列狀態(tài)，更優(yōu)選是介于4～2000個(gè)扭曲排列狀態(tài)。在光排列層的吸收帶內(nèi)將光排列層在選擇區(qū)域內(nèi)曝露于偏振光中使得液晶導(dǎo)向子在該平面上旋轉(zhuǎn)，而第二表面維持固定。扭曲值受到控制，而且由一個(gè)區(qū)域變到另一區(qū)域(如上所述)。
另一優(yōu)選光貯存介質(zhì)具有二個(gè)光排列層，而液晶層在選擇區(qū)域具有三個(gè)或多個(gè)扭曲排列狀態(tài)，更優(yōu)選的是4～2000個(gè)扭曲排列狀態(tài)。為了做到這一點(diǎn)，可用偏振光將一個(gè)光排列層均勻曝光，以便在一個(gè)光排列層上建立均勻的背影排列。將第二光排列層用偏振光曝光而同時(shí)改變?cè)谶x擇區(qū)域中偏振光的矢量，這使得液晶導(dǎo)向子在第二表面上旋轉(zhuǎn)。此扭曲值能被控制(如上所述)。
另一優(yōu)選的光貯存介質(zhì)具有兩個(gè)光排列層及三個(gè)或多個(gè)排列狀態(tài)，更優(yōu)選為4～2000個(gè)排列狀態(tài)，后者在排列層的平面中具有不同的局部雙折射軸。這能夠通過用偏振光對(duì)兩個(gè)光排列層的選擇區(qū)域進(jìn)行等量的曝光并同時(shí)改變偏振光矢量而做到。
另一優(yōu)選的光貯存介質(zhì)具有兩個(gè)等同的光排列層和三個(gè)或多個(gè)復(fù)合排列狀態(tài)，更優(yōu)選的是介于4～2000個(gè)復(fù)合排列狀態(tài)，后者在排列層平面中具有不同的局部雙折射軸以及不同的扭曲排列狀態(tài)。這一點(diǎn)能夠通過用偏振光使每個(gè)光排列層進(jìn)行不等同曝光并同時(shí)改變偏振光矢量而做到。
另一個(gè)優(yōu)選的光貯存介質(zhì)在液晶層的選擇區(qū)域中具有兩個(gè)吸收特性不同的兩個(gè)不同的光排列層，以及三個(gè)及多個(gè)不同扭曲排列狀態(tài)，更優(yōu)選為4～2000個(gè)扭曲排列狀態(tài)。將一個(gè)光排列層用偏振光的第一波長進(jìn)行均勻曝光以建立均勻背景排列。將第二光排列層在選擇區(qū)域用偏振光的第二波長進(jìn)行曝光，而同時(shí)改變偏振光矢量。這使得液晶導(dǎo)向子在第二表面中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。扭曲值可以如上所述得以控制。
另一優(yōu)選的光貯存介質(zhì)存在兩個(gè)其吸收特性不同的兩個(gè)不同光排列層和三個(gè)或多個(gè)雙折射排列狀態(tài)，更優(yōu)選是4～2000個(gè)雙折射排列狀態(tài)。將一個(gè)光排列層在選擇區(qū)域用偏振光進(jìn)行曝光而同時(shí)改變偏振光矢量，將第二個(gè)排列層在選擇區(qū)域用偏振光的第二波長進(jìn)行曝光。這使得在選擇區(qū)域在兩上表面上液晶導(dǎo)向子產(chǎn)生獨(dú)立的旋轉(zhuǎn)。
另一優(yōu)選光貯存介質(zhì)存在兩個(gè)其吸收特性不同的兩個(gè)不同的光排列層和三個(gè)或多個(gè)排列狀態(tài)，更優(yōu)選是4～2000個(gè)復(fù)合排列狀態(tài)。將一個(gè)光排列層在選擇區(qū)域用偏振光進(jìn)行曝光，同時(shí)變化偏振光的矢量，又將第二光排列層在選擇區(qū)域用偏振光的第二波長進(jìn)行曝光。這使得在選擇區(qū)域在兩個(gè)表面上液晶導(dǎo)向子都產(chǎn)生獨(dú)立的旋轉(zhuǎn)。
具有一個(gè)液晶層的另一優(yōu)選的光貯存介質(zhì)在一個(gè)或多個(gè)基片上具有制作了布線圖案(patterned)的電極。此基片可以例如是銦-錫-氧化物(ITO)覆蓋的玻璃板。用通常的石板印刷術(shù)對(duì)ITO電極制作布線圖案。利用施加的電場可在光貯存介質(zhì)的選擇區(qū)域進(jìn)行尋址和讀出。這可以簡化和/或加速寫/讀操作。
本發(fā)明中所述的光貯存介質(zhì)在數(shù)據(jù)貯存中有很多的應(yīng)用。它可以用作高密度CD，CD-R，CD-E，照相圖像，貯存顯示器的數(shù)據(jù)貯存介質(zhì)，并用作兩種或多種液晶層聯(lián)合效應(yīng)的數(shù)據(jù)貯存介質(zhì)。下面討論這一發(fā)明的光貯存介質(zhì)的若干應(yīng)用。
帶有一層具有編碼扭曲排列狀態(tài)(這相當(dāng)數(shù)字信號(hào))的液晶層的光貯存介質(zhì)可用作壓縮盤(CD)或壓縮盤只讀存貯器(CDROM)。光貯存介質(zhì)被夾在一對(duì)偏振器中。用通過每一排列區(qū)域的光束及用合適的光檢測(cè)器記錄透射光或反射光強(qiáng)度而讀取已編碼的數(shù)字信息。已記錄的密度信息作為排列區(qū)域的位置和透射光或反射光強(qiáng)度大小的函數(shù)而被進(jìn)一步處理。
帶有一層具有編碼扭曲排列狀態(tài)的液晶層的光貯存介質(zhì)可用作寫一次讀多次(WORM或CD-R)存貯器。通過用偏振光使光排列層的選擇區(qū)域曝光、同時(shí)改變偏振光矢量的方法完成編碼步驟。已曝光區(qū)域相當(dāng)于所需數(shù)字信息。已編碼的數(shù)字信息正如在為具有扭曲排列狀態(tài)的CD所述的那樣，能讀出多次。
帶有一層具有編碼扭曲排列狀態(tài)的液晶層的光貯存介質(zhì)可用作具有寫-再寫能力的可擦除壓縮盤(CD-E)。在每一個(gè)區(qū)域中的排列狀態(tài)，通過改變上述寫入光束的偏振光矢量方向而使之改變。然后貯存新的信息，而且正如為帶有扭曲排列狀態(tài)的CD所述的那樣，隨后可讀出此新信息。
照片圖象可以貯存于帶有一層具有編碼扭曲排列狀態(tài)的液晶層的光貯存介質(zhì)中。沒有偏振器的圖象是不可見的。把此光貯存介質(zhì)放在一對(duì)偏振器之間可以視覺的方式讀出此照片。用具有相互平行或是垂直的一對(duì)偏振器的吸附軸可以讀出正的或負(fù)的照相圖象。此介質(zhì)的另一令人感興趣的性能是這些圖象具有很寬的視角。液晶顯示器圖象典型地具有窄的視角，這從商業(yè)液晶顯示器，計(jì)算器及折疊式計(jì)算機(jī)(laptopcomputers)可以知道。
帶有一層具有編碼雙折射排列狀態(tài)(這相當(dāng)于數(shù)字信息)的液晶層的光貯存介質(zhì)能用作壓縮盤(CD)或壓縮盤只讀存貯器(CD-ROM)。用通過每一排列區(qū)域的偏振光可以讀出已編碼的數(shù)字信息，并用偏振器和/或干涉儀技術(shù)的適當(dāng)組合測(cè)定透射光或反射光的相差。已編碼的強(qiáng)度信息作為排列區(qū)域位置和透射光或反射光的數(shù)值的函數(shù)而被進(jìn)一步加工。
帶有一層具有編碼雙折射排列狀態(tài)能力的液晶層的光貯存介質(zhì)可用作寫一次讀多次(WORM或CD-R)存貯器。通過用偏振光使兩個(gè)光排列層的選擇區(qū)域等量地曝光而同時(shí)改變偏振光矢量的辦法能夠完成編碼步驟。曝光區(qū)域相當(dāng)于所需的數(shù)字信息。此已編碼的數(shù)字信息正如對(duì)具有雙折射排列態(tài)的CD所描述的那樣，可以被讀出多次。
帶有一層具有編碼雙折射排列狀態(tài)能力的液晶層的光貯存介質(zhì)可以用作可擦除壓縮盤(CD-E)。通過改變上述寫入光束的偏振光矢量方向的方法可以改變每一區(qū)域中的排列狀態(tài)。然后可貯存新的信息而且隨后可以閱讀，正如對(duì)具有雙折射排列狀態(tài)的CD所描述的那樣。
照相圖象可以貯存在帶有一層具有編碼雙折射排列狀態(tài)的液晶層的光貯存介質(zhì)中。用偏振器和/或干涉儀技術(shù)的合適組合，例如全息照相技術(shù)，可以視覺的方式讀出此照片。
帶有一層具有編碼組合排列狀態(tài)(這相當(dāng)于數(shù)字信息)的液晶層的光貯存介質(zhì)能用作為壓縮盤(CD)或壓縮盤只讀存貯器(CDROM)。此已編碼的數(shù)字信息用通過每個(gè)排列區(qū)域的光束，并用干涉儀技術(shù)、偏振器及光檢測(cè)器的合適組合記錄透射光或反射光的相和/或強(qiáng)度而讀出。把已記錄的光信息作為排列區(qū)域位置和透射強(qiáng)度或反射強(qiáng)度的大小的函數(shù)作進(jìn)一步的處理。
帶有一層具有編碼復(fù)合排列狀態(tài)能力的液晶層的光貯存介質(zhì)可用作寫一次讀多次(WORM或CD-R)存貯器。用具有變化的偏振光矢量和已曝光區(qū)域(這相當(dāng)于所需數(shù)字信息)的寫入偏振光束可以進(jìn)行編碼步驟。已編碼的數(shù)字信息以如對(duì)具有復(fù)合排列狀態(tài)的CD所描述的那樣能夠閱讀若干次。
帶有一層具有編碼復(fù)合排列狀態(tài)能力的液晶層的光貯存介質(zhì)可以用作可擦除壓縮盤(CD-E)。通過改變上述寫入光束的偏振光矢量的方向可以改變每一區(qū)域中的排列狀態(tài)。然后貯存新信息并隨后可以讀出，正如對(duì)具有復(fù)合排列態(tài)的CD所描述的那樣。
可以將照相圖象貯存于帶有一層具有編碼復(fù)合排列狀態(tài)的液晶層的光貯存介質(zhì)中。照片可以用于涉儀技術(shù)及偏振器的適當(dāng)組合以視覺的方式讀出。正的或負(fù)的照相圖象可以用于涉儀設(shè)備和/或偏振器的適當(dāng)排列讀出。
帶有一層或多層具有編碼扭曲的、雙折射的和復(fù)合排列狀態(tài)混合體能力的液晶層的光貯存介質(zhì)可用作可擦除壓縮盤(CD-E)。通過改變上述寫入光束的偏振光矢量方向，可以改變每個(gè)區(qū)域中的排列狀態(tài)。然后貯存新信息，隨后能如對(duì)具有復(fù)合排列狀態(tài)的CD所描述的那樣讀出。
帶有一層具有扭曲排列狀態(tài)、雙折射排列狀態(tài)或復(fù)合排列狀態(tài)的液晶層的光貯存介質(zhì)可用作貯存顯示器。先前所述的照相圖象隨后曝光于偏振光中可以變成新圖象。在圖象變化速度變化大于視頻速度時(shí)，該顯示器可用于電影或電視。當(dāng)慢于視頻速度時(shí)，光貯存顯示器可用于可變信號(hào)，例如指示車流。如上所述，此光貯存介質(zhì)的令人感興趣的優(yōu)點(diǎn)是可獲得的高視角，這一點(diǎn)在通常的液晶顯示器中不是常見到的。二個(gè)液晶層(X＝1)在優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明具有灰度的光貯存介質(zhì)包含二層帶有一個(gè)重復(fù)體4(圖5中X＝1)的液晶層。這兩個(gè)液晶層在它們各自的對(duì)準(zhǔn)層對(duì)內(nèi)可具有一個(gè)或兩個(gè)光排列層。此光排列層可以具有相同的或不同的吸收特性。優(yōu)選的是第一排列層對(duì)具有至少一層光排列層，后者具有在150nm～400nm存在最大吸收的各向異性吸收分子或組分，而第二排列層對(duì)具有至少一個(gè)光排列層，后者具有在400nm～800nm存在最大吸收的各向異性吸收分子或組分。對(duì)在本實(shí)施方案中的光貯存介質(zhì)來說，存在若干替代設(shè)計(jì)。
在具有兩個(gè)液晶層的優(yōu)選光貯存介質(zhì)中，每一排列層對(duì)具有一個(gè)光排列層，而第二排列層是光惰性、通常的排列層。光排列層被優(yōu)選涂敷在兩個(gè)外部基片的表面上。通常的排列層被背對(duì)背涂在內(nèi)基片上。此液晶層在每一液晶層的選擇區(qū)域內(nèi)具有三個(gè)或多個(gè)扭曲排列狀態(tài)，更優(yōu)選是4～2000個(gè)扭曲排列狀態(tài)。光排列層在選擇區(qū)域內(nèi)曝露于光排列層的吸收帶內(nèi)的偏振光下使得液晶導(dǎo)向子在該表面上旋轉(zhuǎn)，而第二表面保持不變。通過在完整的盒的構(gòu)成之前進(jìn)行曝光或通過從完整的盒的任一側(cè)的曝光，可以將各個(gè)排列層彼此獨(dú)立地進(jìn)行曝光。扭曲值被控制，而且正如前面所述的那樣，自一個(gè)區(qū)域變到另一區(qū)域。
在帶有兩個(gè)液晶層的另一優(yōu)選光貯存介質(zhì)中，每一排列層對(duì)具有一個(gè)光排列層，而第二個(gè)排列層是光惰性的通常的排列層。各光排列層具有不同的最大吸收，對(duì)不同光波長敏感，并且優(yōu)選被涂在兩個(gè)外基片的表面上。通常的排列層被背對(duì)背涂在內(nèi)基片上。此液晶層在每個(gè)液晶層的選擇區(qū)域內(nèi)具有三個(gè)或多個(gè)扭曲排列狀態(tài)，且優(yōu)選為4～2000個(gè)扭曲排列狀態(tài)。光排列層在選擇區(qū)域內(nèi)曝露于光排列層的吸收帶內(nèi)的線性偏振光下使得液晶導(dǎo)向子在該表面上旋轉(zhuǎn)，而第二表面保持不變。通過在完整盒構(gòu)成之前進(jìn)行曝光或通過從完整的盒任一側(cè)的曝光，可以將各個(gè)排列層彼此獨(dú)立地進(jìn)行曝光。扭曲值被控制，而且從一個(gè)區(qū)域變到另一區(qū)域，正如前面所述的那樣。
另一種具有兩個(gè)液晶層的優(yōu)選光貯存介質(zhì)，每個(gè)排列層對(duì)具有兩個(gè)相似的光排列層，但每一排列層對(duì)具有不同的最大吸收，正如前面所描述的。這些液晶層在選擇區(qū)域內(nèi)每一層均具有三個(gè)或多個(gè)排列狀態(tài)，且優(yōu)選為4～2000個(gè)扭曲排列狀態(tài)。為做到這一點(diǎn)，將每一個(gè)排列層對(duì)的一個(gè)光排列層用波長是各向異性吸收分子或組分的吸收帶或其之內(nèi)的偏振光進(jìn)行均勻曝光以在一個(gè)光排列層上的建立均勻背景排列。將第二光排列層曝露于類似波長的偏振光下而同時(shí)改變?cè)谶x擇區(qū)域內(nèi)偏振光矢量，將使得液晶導(dǎo)向子在第二表面上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。如上所述可以控制扭曲值，而且使用光的兩種不同波長可以使每個(gè)液晶層獨(dú)立地排列。
另一種具有兩個(gè)液晶層的優(yōu)選光貯介質(zhì)，每個(gè)排列層對(duì)具有兩個(gè)相似的光排列層，但每一個(gè)排列層對(duì)具有不同的最大吸收。這些液晶層在選擇區(qū)域內(nèi)每一個(gè)均具有三個(gè)或多個(gè)雙折射排列狀態(tài)，且優(yōu)選為4～2000個(gè)雙折射排列狀態(tài)。為做到這一點(diǎn)，一個(gè)排列層對(duì)的兩個(gè)光排列層在選擇區(qū)域內(nèi)，被它們吸收帶內(nèi)的波長的偏振光曝光，而同時(shí)改變偏振光矢量。第二排列層對(duì)可以以類似方式用偏振光的第二波長進(jìn)行尋址。在盒構(gòu)成之前或之后，此液晶層能用光的兩個(gè)不同波長彼此獨(dú)立地排列。
在另一個(gè)具有兩個(gè)液晶層的優(yōu)選光貯存介質(zhì)中，每個(gè)層有兩個(gè)具有不同吸收特性的光排列層。這些液晶層在每一液晶層的選擇區(qū)域具有三個(gè)或多個(gè)復(fù)合排列狀態(tài)，更優(yōu)選為4～2000個(gè)扭曲排列狀態(tài)。用偏振光將一個(gè)光排列層在選擇區(qū)域進(jìn)行曝光，而同時(shí)改變偏振光矢量，用偏振光的第二波長將第二排列層在選擇區(qū)域進(jìn)行曝光。這使得液晶層導(dǎo)向子在兩個(gè)表面都在選擇區(qū)域獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。第二排列對(duì)重復(fù)這一操作。通過在此完整盒構(gòu)成之前進(jìn)行曝光，或通過對(duì)完整盒的任一側(cè)進(jìn)行曝光，而使這些對(duì)準(zhǔn)層彼此獨(dú)立地曝光。
另一個(gè)具有兩個(gè)液晶層的優(yōu)選光貯存介質(zhì)，在一個(gè)或多個(gè)基片上具有制成布線圖案的電極。此基片可以例如是銦-錫-氧化物(ITO)涂敷的玻璃極。用通常的石板印刷術(shù)將ITO電極制成布線圖案。通過施加的電場，液晶層的一個(gè)或兩個(gè)的選擇區(qū)域可以被尋址或讀出。這可以簡化和/或加速度寫/讀操作。
一種帶兩個(gè)具有編碼扭曲排列狀態(tài)(這相當(dāng)于數(shù)字信息)的液晶層的光貯存介質(zhì)，可以用作壓縮盤(CD)或壓縮盤只讀存貯器(CDROM)。光貯存介質(zhì)被夾在一對(duì)偏振器之間。通過合適地聚焦和收集讀出光束的光學(xué)系統(tǒng)而對(duì)每一液晶層進(jìn)行尋址或讀出。用通過每一排列區(qū)域的光束及用合適的光檢測(cè)器記錄透射光或反射光強(qiáng)度而讀取已編碼的數(shù)字信息。已編碼的強(qiáng)度信息作為每一層、排列區(qū)域位置和透射光或反射光強(qiáng)度的大小的函數(shù)而進(jìn)一步處理。
一種帶有兩個(gè)具有已編碼的扭曲排列狀態(tài)能力的兩個(gè)液晶層的光貯存介質(zhì)能被用作寫一次讀多次(WORM或CD-R)存貯器。通過用偏振光將選擇的光排列層的選擇區(qū)域進(jìn)行曝光同時(shí)變化偏振光矢量而完成編碼步驟。所述區(qū)域相當(dāng)于所需數(shù)字信息。正如對(duì)上述具有扭曲排列狀態(tài)的CD所描述的那樣，此已編碼數(shù)字信息可讀出多次。
一種帶有兩個(gè)具有已編碼扭曲排列狀態(tài)能力的兩個(gè)液晶層的光貯存介質(zhì)能被用作可擦除壓縮盤(CD-E)。每一區(qū)域中的排列狀態(tài)通過改變寫入光束的偏振光矢量而得以改變，正如上面所描述的那樣，然后存入新信息，而且隨后能讀出此新信息，正如對(duì)上述具有扭曲排列狀態(tài)的CD所描述的那樣。
用兩個(gè)帶有已編碼扭曲排列狀態(tài)的兩個(gè)液晶層可把照片圖象貯存在光貯存介質(zhì)中。不用偏振器此圖象是看不見的。通過適當(dāng)?shù)木劢购褪占鈱W(xué)系統(tǒng)選擇被讀液晶層，并將光貯存介質(zhì)放到一對(duì)偏振器之間，可以視覺的方式讀出此照片。用一對(duì)其吸附軸彼此平行或垂直的偏振器可以讀出正的或負(fù)的照相圖象。
一種帶有兩個(gè)具有已編碼(這相當(dāng)于數(shù)字信息)的雙折射排列狀態(tài)的液晶層的光貯存介質(zhì)能用作壓縮盤(CD)或壓縮盤只讀存貯器(CDROM)。利用合適的聚焦和收集光學(xué)系統(tǒng)，用通過選擇層的每一排列區(qū)域的偏振光束讀出每一液晶層的編碼數(shù)字信息，并用偏振器和/或干涉儀技術(shù)的適當(dāng)組合來測(cè)定透射光或反射光的相差。把經(jīng)記錄的強(qiáng)度信息作為每層的位置、排列區(qū)域及透射光或反射光的相的大小的函數(shù)而進(jìn)一步處理。
一種帶有兩個(gè)具有已編碼的雙折射排列狀態(tài)能力的液晶層的光貯存介質(zhì)能用作寫一次讀多次(WORM或CD-R)存貯器。已曝光區(qū)域相當(dāng)于所需數(shù)字信息。已編碼數(shù)字信息可以讀出多次，正如上述對(duì)具有雙折射排列狀態(tài)的CD所述的那樣。
一種帶有兩個(gè)具有已編碼的雙折射排列狀態(tài)能力的液晶層的光貯存介質(zhì)能用作可擦除壓縮盤(CD-E)。在所選擇層的每個(gè)區(qū)域中的排列狀態(tài)，能夠通過改變上述寫入光束的偏振光矢量方向而予以改變。正如對(duì)具有雙折射排列狀態(tài)的CD所述的那樣，可隨后讀出這一新信息。
如上所述，照相圖象可以存貯在帶有兩個(gè)具有已編碼的雙折射狀態(tài)的液晶層的光貯存介質(zhì)中。采用偏振器和/或干涉儀技術(shù)的適當(dāng)組合可以視覺的方式讀出該照片。利用干涉儀設(shè)備的適當(dāng)排列，可以讀出正的或負(fù)的照相圖象。
一種帶有兩個(gè)具有已編碼的復(fù)合排列狀態(tài)(這相當(dāng)于數(shù)字信息)的液晶層的光貯存介質(zhì)可以用作壓縮盤(CD)或壓縮盤只讀存貯器(CDROM)。利用合適的聚焦和收集光學(xué)系統(tǒng)，用通過選擇層的每一對(duì)準(zhǔn)區(qū)域的光束讀出已編碼的數(shù)字信息，而且用于涉儀技術(shù)、偏振器和光檢測(cè)器的合適組合，記錄透射光或反射光的相和/或強(qiáng)度。已記錄的光信息作為每一液晶層、排列區(qū)域的位置及透射光或反射光強(qiáng)度大小的函數(shù)而被進(jìn)一步處理。
一種帶有兩個(gè)具有已編碼的復(fù)合排列狀態(tài)能力的液晶層的光貯存介質(zhì)能用作寫一次讀多次(WORM或CD-R)存貯器。用具有可變偏振光矢量和所述選擇區(qū)域(這相當(dāng)于所需數(shù)字信息)的偏振光寫入光束可以實(shí)現(xiàn)編碼步驟。已編碼的數(shù)字信息正如上述對(duì)具有復(fù)合排列狀態(tài)的CD所述的那樣，可以讀出多次。
一種帶有兩個(gè)具有已編碼的復(fù)合排列狀態(tài)能力的液晶層的光貯存介質(zhì)能用于可擦除壓縮盤(CD-E)。在每一選擇區(qū)域中的排列狀態(tài)能夠通過改變寫入光束的偏振光矢量的方向來改變。然后貯存新信息，并且如對(duì)具有復(fù)合排列狀態(tài)的CD所描述的那樣可以隨后被讀出。
照片圖象可以貯存在帶有二個(gè)具有編碼復(fù)合排列狀態(tài)的液晶層的光貯存介質(zhì)中，采用收集光學(xué)系統(tǒng)、干涉儀技術(shù)和偏振器的適當(dāng)結(jié)合可以視覺的方式讀出此照片。利用偏振器和/或干涉儀技術(shù)的適當(dāng)組合可以讀出正的或負(fù)的照片圖象。
一種帶有兩個(gè)具有扭曲排列狀態(tài)、雙折射排列狀態(tài)或復(fù)合排列狀態(tài)的液晶層的光貯存介質(zhì)可以用于貯存顯示器。上述照相圖象可以用寫入光束使之改變?yōu)樾聢D象。在此情況下，當(dāng)圖象的改變速度大于視頻速度時(shí)，則此顯示器能用于電影及電視。在慢于視頻變化速度時(shí)，此光貯存顯示器能用于可變信號(hào)，例如用于引導(dǎo)車流。如上所述，這種光貯存介質(zhì)的一種令人感興趣優(yōu)點(diǎn)是可獲得的高視角，這在通常的液晶顯示器中是不常看到的。
帶有兩個(gè)或多個(gè)具有扭曲排列狀態(tài)、雙折射排列狀態(tài)或復(fù)合排列狀態(tài)的液晶層的光貯存介質(zhì)可用于這兩層或多層的復(fù)合效應(yīng)。利用合適的聚焦和儀集光學(xué)系統(tǒng)，兩層的復(fù)合效應(yīng)可與前面所述類似地讀出。這種光貯存介質(zhì)可用于信號(hào)處理或信息處理應(yīng)用，例如光信號(hào)相關(guān)(opticalsignal correlation)，光邏輯操作，空間濾光片(spatial filters)及光計(jì)算。
本發(fā)明以如下實(shí)施例進(jìn)行說明，但這些實(shí)施例是說明性質(zhì)的而沒有進(jìn)行限制的意圖。
實(shí)施例1此實(shí)施例解釋染料3的生成。
將4-硝基苯胺(5.6g)溶于12N鹽酸(10.8ml)和蒸餾水(7ml)中。把混合物冷至低于5℃，并逐漸加入2M亞硝酸鈉溶液(22ml)。將混合物攪拌1小時(shí)，加入尿素(1.0g)，再攪拌5分鐘。把此溶液傾倒入其中含5-甲氧基-2-甲基苯胺(5.48g)、醋酸鈉(12.0g)及醋酸(40ml)的第二溶液中。在5℃下偶爾攪拌此混合物1.5小時(shí)，過濾后得紅色固體。用乙醇-四氫呋喃將此固體重結(jié)晶二次，得2-甲基-5-甲氧基-4-(4′-硝基苯基偶氮)-苯胺。將此物(2.86g)在乙醇(120ml)中加熱至65℃。將在水(20ml)中的硫氫化鈉(1.68g)加入并將混合物攪拌20分鐘。加入水(60ml)，并把此混合物冷卻和過濾。把收集的固體用乙醇重結(jié)晶得染料3熔點(diǎn)136-137℃，λmax＝416和458nm，其ε值分別為38,200和28,600。
實(shí)施例2此實(shí)施例解釋賓/主重氮雙胺(diazodiamine)1/SPI-2000聚酰亞胺光排列層(指定為S1)的制備。
將聚酰亞胺配制物SPI-2000(0.5g)與重氮雙胺1(69.8mg)及N-甲基-2-吡咯烷酮(9.9g)混合。室溫下攪拌此混合物1小時(shí)。把此溶液通過0.45μm Teflon濾膜直接濾到清潔的玻璃基片表面上。然后將此已涂敷的玻璃基片以2500RPM的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)1分鐘以生成均勻薄膜。把所得的薄膜在氮?dú)庵杏?00℃固化1小時(shí)，隨后于195℃固化2小時(shí)。
實(shí)施例3此實(shí)施例解釋在聚酰亞胺聚合物排列層中共價(jià)鍵的重氮雙胺1的制備。
把3，3’，4，4’-二苯甲酮四羧酸酐(40.25mg)與重氮雙胺1(46.75mg)和干燥的N-甲基-2-吡咯烷酮(1.65g)進(jìn)行混合。將此混合物在氬氣中于室溫?cái)嚢?8小時(shí)。把此聚(酰胺酸)預(yù)聚物溶液用四氫呋喃(6.96g)稀釋至1重量％固體。該溶液通過0.45μm特氟隆濾膜直接濾到清潔的玻璃基片表面上。將此已涂敷的基片以2500RPM的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)1分鐘以生成均勻薄膜。把所得的薄膜在氮?dú)庵杏?0℃固化15分鐘，隨后在180℃加熱1小時(shí)。此薄膜的λmax＝376，在472nm處有一強(qiáng)的肩。
實(shí)施例4此實(shí)施例解釋在聚酰亞胺聚合物排列層中的共價(jià)鍵合4，4’-二氨基茋，2，的制備。
將3，3’，4，4’-二苯甲酮四羧酸二酐(40.25mg)與4，4’-二氨基茋，2，(26.25mg)及干燥的N-甲基一吡咯烷酮(1.26g)進(jìn)行混合。將此混合物在氬氣中在室溫下攪拌18小時(shí)。用四氫呋喃(5.32g)將此聚(酰胺酸)預(yù)聚物稀釋至1重量％固體。該溶液通過0.45μm特氟隆濾膜直接濾到清潔的玻璃基片的表面上。將此已涂敷的基片以2500RPM的轉(zhuǎn)速旋涂1分鐘以生成均勻薄膜。所得的薄膜在氮?dú)庵杏?0℃下固化15分鐘隨后在180℃加熱1小時(shí)。薄膜的λmax＝330nm。
實(shí)施例5此實(shí)施例解釋共價(jià)鍵合的單偶氮雙胺3/聚酰亞胺聚合物的制備，以得到光排列層(指定為S2)。
把3，3’，4，4’-二苯甲酮四羧酸二酐(40.25mg)與單偶氮雙胺3(32.0mg)及干燥的N-甲基-2-吡咯烷酮(1.37g)進(jìn)行混合。將此混合物在氬氣中于室溫下攪拌18小時(shí)。用四氫呋喃(5.78g)將此聚(酰胺酸)預(yù)聚物溶液稀釋至1重量％固體。把此溶液通過0.45μm特氟隆濾膜直接濾到清潔的玻璃基片的表面上。將此已涂的基片以2500RPM的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)1分鐘以生成均勻薄膜。所得的薄膜在氮?dú)庵杏?0℃下固化15分鐘，隨后在180℃加熱1小時(shí)。此薄膜的λmax＝387nm。
實(shí)施例6此實(shí)施例解釋可聚合的向列單體配制物的制備。
將甲基丙烯酸酯單體Ia(114mg)，和Ib(114mg)及二甲基丙烯酸酯IIa(60mg)與乙二醇二甲基丙烯酸酯(9mg)，ZLI-1982(EM Chemicals，Hawthorne NY)向列型液晶15mg，CB-15手性向列型摻雜物(15μg)，氫醌抑制劑(9μg)及Irgacure 651(產(chǎn)自Ciba Giegy，Ardsley NY)光引發(fā)劑(4mg)進(jìn)行混合。把此混合物加熱到85℃并攪拌2小時(shí)，冷至室溫。在室溫生成向列型液晶中間相向列型-各向同性型轉(zhuǎn)變＝43.2℃。
實(shí)施例7此實(shí)施例解釋介于兩個(gè)光排列層之間的液晶層中的扭曲排列狀態(tài)，光排列層在盒裝配之前已曝光。
將硼硅酸玻璃基片(2”×2”×1mm；Donnelly Corp.，Holland，Michigan)用實(shí)施例2的賓/主重氮雙胺1/SPI-2000聚酰亞胺配制物進(jìn)行涂敷并固化，制得光排列層。
兩個(gè)基片隨后用偏振光進(jìn)行曝光，此偏振光在液晶盒裝配時(shí)引導(dǎo)液晶的背景排列。圖6描繪了照明裝置的示意圖，激光6是商用氬激光，型號(hào)為#2020-03(Spectra-Physics，Piscataway，New Jersey)，它在514.5nm給出的最大功率為2.5瓦，被垂直偏振。使激光束通過聲-光調(diào)制器8，型號(hào)為#AOM-40(Intra-Action Corporation，Bellwood，IL)，用它調(diào)制激光束。隨后激光束被反射離開鏡9，通過孔10，并進(jìn)入帶有聚焦透鏡11(型號(hào)#LK5100，General Scanning，Watertown，MA)的雙軸掃描鏡系統(tǒng)中，此體系是計(jì)算機(jī)控制的。掃描器使聚焦偏振激光束指向光排列層12上，而且用此光束來回掃描橫跨過此層，與每后一次掃描線之間的步進(jìn)為約15微米。激光束通過聲光調(diào)制器8進(jìn)行開關(guān)，該調(diào)制器8由掃描器的線路控制。進(jìn)入已涂敷基片的總激光功率為1.7瓦，并用掃描器光學(xué)系統(tǒng)將激光束已涂敷基片上聚焦到約30微米。
在進(jìn)行為了背景排列進(jìn)行的曝光之后，把一個(gè)已涂敷的基片放在掃描器焦點(diǎn)上，并將基片的法線從其原來位置轉(zhuǎn)動(dòng)約10度。隨后在已涂敷基片的一個(gè)四分之一之中掃描一個(gè)1cm的圓。然后把基片移進(jìn)第二個(gè)四分之一，并從其起始位置轉(zhuǎn)動(dòng)30度。在這個(gè)四分之一中掃描第二個(gè)圓。對(duì)兩個(gè)余下的四分之一重復(fù)這一操作，從基片起始位置轉(zhuǎn)動(dòng)60度和90度。
用兩個(gè)已曝光的已涂敷的基片構(gòu)造一個(gè)液晶盒。將Mylar(聚酯薄膜)條(55μm)放在一個(gè)已涂敷的基片上，而另一個(gè)基片則放在它的頂部夾住。光排列層彼此面對(duì)，背景排列方向彼此平行。用夾子把基片壓到55微米的間距，把環(huán)氧樹脂沿著邊緣涂敷，并將環(huán)氧樹脂固化5分種。盒子對(duì)邊的兩個(gè)空間讓其不密封。把盒子的不密封開口浸入ZLI-1982向列型液晶(EM Industries，Inc，Hawthorne，New York)中，而此液晶中混有0.02重量％CB-15手性摻雜劑(EM Industries，Inc.)。此盒因毛細(xì)管作用而被填充。填充之后，把盒從液晶中取出，清洗好，并用環(huán)氧樹脂密封空間。
圖7說明當(dāng)在照相光盒上的交叉偏振器之間觀看時(shí)盒是如何呈現(xiàn)的。背景排列方向沿著一個(gè)輸入的偏振器透出軸。輸入偏振器使光沿著背景排列發(fā)生偏振。輸出偏振器阻礙光的透射，因?yàn)樗耐干漭S與輸入偏振器的透出軸交叉。其結(jié)果是盒的背景呈現(xiàn)均勻黑色。
在圓的面積內(nèi)，已曝光一次的一個(gè)基片沿著背景排列，而已曝光多次的另一個(gè)基片則以10，30，60及90度(這相當(dāng)于圓曝光時(shí)基片旋轉(zhuǎn)的角度)進(jìn)行排列。這導(dǎo)致液晶以等于10，30，60及90度的扭曲角進(jìn)行的扭曲向列排列(分別為圖7中的13，14，15和16)。扭曲向列狀態(tài)引起偏振光的偏振失量旋轉(zhuǎn)一個(gè)與扭曲角相等的角度。隨后，10，30，60及90度透射的圓相對(duì)于背景的透射逐漸變亮(以圖7中陰影線的密度逐漸變低來表示)。90度圓是最亮的。因此，相對(duì)于背景來觀察到4個(gè)水平的灰度。
實(shí)施例8此實(shí)施例說明具有大于16和小于或等于256個(gè)排列狀態(tài)的高分辨二維照相圖象。在盒組裝和灌入液晶后，在液晶層中建立了扭曲排列狀態(tài)。一個(gè)排列層，是通常的機(jī)械擦過的聚酰亞胺，而另一個(gè)是光排列層。
將涂在基片(2”×2”×1mm)的重氮雙胺1/SPI-2000聚酰亞胺(SI)進(jìn)行光背景排列，如實(shí)施例7所示。另一類似基片在其表面上旋涂上SPI-2000聚酰亞胺溶液。把涂有SPI-2000的基片在爐中固化。通過將基片已涂敷的一側(cè)不定向地摩擦過纖維布而機(jī)械地引入SPI-2000涂敷基片的背景排列。如實(shí)施例7所示制一個(gè)55μm的盒，其光排列層與SPI-2000機(jī)械排列層彼此相對(duì)，生成相互平行的排列。用相同液晶混合物填充此盒，如實(shí)施例7所述。當(dāng)在偏振器之間觀察時(shí)，看到液晶均勻地平行排列。
把組裝好的盒放在圖8的光學(xué)曝光裝置中。把盒固定在兩個(gè)馬達(dá)傳動(dòng)臺(tái)上，以使此盒在X-Z平面(在圖8中以雙頭箭頭及點(diǎn)22表示)中移動(dòng)，而此平面位于15cm焦距透鏡20的焦點(diǎn)處。帶有光排列層12的基片被固定在最接近15cm焦距透鏡20之處。涂敷有機(jī)械方式噴出的聚酰亞胺層21的基片對(duì)入射偏振光是不敏感的。以合適的取向與四分之一板19相聯(lián)合的電光調(diào)制器18(Conoptics of Danbury，CT)作為所施電壓的函數(shù)改變來自Innova 400氬激光器17(Coherent，Inc.，of Santa Clara，CA)的514.5nm光的輸出線性偏振狀態(tài)。當(dāng)在調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器上的電壓由0伏調(diào)到1伏時(shí)，線性偏振狀態(tài)在盒的X-Z平面內(nèi)由45角轉(zhuǎn)到-45度。調(diào)制器及傳動(dòng)臺(tái)均由計(jì)算機(jī)控制。
為了往盒中寫入高分辨率，具有256級(jí)灰度的702×738的一個(gè)人的視頻數(shù)字照相圖象被用來由計(jì)算機(jī)來測(cè)定入射偏振在固定于實(shí)驗(yàn)裝置上的盒的入射偏振角?？紤]到最終的盒要從偏振器去觀察，電壓的校正值由圖象的灰度水平計(jì)算得到。對(duì)于圖象中的0級(jí)灰度來說，調(diào)制器的相應(yīng)電壓為0伏。相應(yīng)于這一電壓，入射在此盒的偏振狀態(tài)在基片平面上是45度。因此，所得的扭曲角為-45度，這使得當(dāng)透射軸彼此為45度的偏振器之間觀看時(shí)產(chǎn)生黑的排相狀態(tài)。
對(duì)圖象中的每一視頻來說，每一視頻灰度值在合適的偏振角發(fā)生13毫秒的相應(yīng)盒曝光。此盒沿著X軸以約3mm/秒的速度移動(dòng)，這導(dǎo)致在盒上在13毫秒內(nèi)約38μm排列區(qū)被曝光。在圖象的一個(gè)給定行所有702次曝光已進(jìn)行后，此盒沿著Z軸移動(dòng)38μm，并曝光下一行。此步驟沿著Z軸對(duì)給定圖象重復(fù)738次。此盒的總曝光區(qū)約為1”×1”。
因?yàn)閮H有重氮二胺1/SPI-2000聚酰亞胺排列層對(duì)入射光敏感，與此層接觸的液晶被偏振光旋轉(zhuǎn)，而與已機(jī)械對(duì)準(zhǔn)的聚酰亞胺排列層相接觸的液晶維持不受入射光的影響。這導(dǎo)致約38μm×38μm已曝光排列區(qū)具有扭曲排列狀態(tài)，其扭曲角取決于計(jì)算機(jī)圖象中的起始數(shù)字化視頻的灰度。
曝光之后，當(dāng)在非偏振光中(沒有偏振器)觀看時(shí)，此盒不顯示排列區(qū)域或此圖象的可視信號(hào)。然而，當(dāng)這曝光盒在彼此成45度的偏振器中觀察時(shí)，可看見一個(gè)人的正的(此在盒中的圖象相應(yīng)于計(jì)算機(jī)圖象)高分辨的(在1”×1”區(qū)域中有702×738個(gè)排列區(qū)域)圖象。通過將輸出偏振器相對(duì)于輸入偏振器的位置從90度旋轉(zhuǎn)至-45度，可看到負(fù)的(盒中的圖象具有與計(jì)算機(jī)中原有的圖象相反的亮和暗區(qū)的)高分辨人像。肉眼判斷時(shí)此圖象看上去等同于起始的計(jì)算機(jī)圖象。與通常的液晶顯示器相比，此圖象具有寬的視角。
實(shí)施例9此實(shí)施例說明介于兩個(gè)不同光排列層之間的扭曲排列狀態(tài)對(duì)不同波長的敏感。在盒被組裝及灌充后，僅將一個(gè)光排列層曝光，生成具有扭曲排列狀態(tài)的排列區(qū)域。在此實(shí)施例中使用全氟化液晶層。
用重氮雙胺1/SPI-2000聚酰亞胺旋涂在玻璃基片(0.9”×1.2”×1mm)，生成S1光排列層。用單偶氮雙胺3/聚酰亞胺聚合物旋涂在第二片相似基片上，生成S2光排列層。此兩涂層隨后均在爐中進(jìn)行固化。
如圖7所示，將S1涂敷的基片進(jìn)行背景排列。用圖9所示意代表的裝置將S2涂敷的基片進(jìn)行背景排列。在此實(shí)驗(yàn)中將S2涂敷的基片24固定在一個(gè)2軸XZ移動(dòng)臺(tái)(用圖9的雙頭箭頭25標(biāo)出)上，使涂敷的一側(cè)朝向入射激光束。將Innova 400激光器17旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生波長為333～364mm的紫外光激光。5cm焦距圓筒狀透鏡23在S2涂敷的基片24上把入射1cm光束聚焦成線(1cm×200μm)。沿著Z方向以恒速傳遞已涂基片，然后在X方向步進(jìn)。重復(fù)這一操作直至已涂敷基片被完全曝光為止。
用兩個(gè)實(shí)施例7所述的背景排列基片制成一個(gè)盒，然后灌入MIC-6043-000(EM Industries，Inc.，Hawthorne，New York)。當(dāng)在兩個(gè)偏振器中觀看時(shí)，此盒呈現(xiàn)均勻、平行的背景排列。
隨后將此盒在實(shí)施例7和圖6所述的掃描裝置中進(jìn)行曝光。直徑1mm的圓枯相對(duì)于加到正位于掃描器系統(tǒng)11之前的半波板的不同取向而被曝光。入射光的偏振狀態(tài)以半波板旋轉(zhuǎn)角度的兩倍進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。因此，通過旋轉(zhuǎn)半波板可獲得控制在盒的平面內(nèi)光偏振取向的簡單方法。盒的S1涂敷的基片對(duì)掃描裝置中所用的514.5nm光是敏感的。因此，此基片最接近入射束。四個(gè)圓因?yàn)榘氩ò遛D(zhuǎn)動(dòng)5，15，30和45度角而被曝光，這四個(gè)角相應(yīng)于在S1涂敷基片平面中的偏振角變化為10，30，60和90度。
將盒轉(zhuǎn)向，這樣，在轉(zhuǎn)動(dòng)半波板之前光的偏振垂直于背景排列。因?yàn)镾1涂敷的基片是對(duì)514.5nm光敏感的僅有的基片，因此液晶顯示了在每個(gè)相當(dāng)于扭曲角10，30，60和90度的1mm圓中的扭曲排列狀態(tài)。
實(shí)施例10此實(shí)施例說明具有扭曲排列狀態(tài)的兩個(gè)液晶層。此外，在每一排列層對(duì)中的光排列層，在多層池組裝和灌充后被偏振光曝光，生成在每個(gè)液晶層中具有不同扭曲排列狀態(tài)的排列區(qū)域。
用實(shí)施例9中的重氮雙胺1/SPI-2000聚酰亞胺將兩個(gè)基片(0.9×1.2”×1mm)進(jìn)行旋涂。第三個(gè)基片用Nissan SE-7311聚酰亞胺溶液(Brewer Science，Rolla，MO)進(jìn)行涂敷并稱作S3。這些基片在爐中固化。將S3涂敷的基片在其涂有第1個(gè)S3層的基片相反一側(cè)用Nissan SE7311聚酰亞胺再進(jìn)行涂敷。隨后將它在爐中固化。
用實(shí)施例7所述掃描儀系統(tǒng)使S1涂敷基片進(jìn)行背景排列。用實(shí)施例8所述的機(jī)械擦光技術(shù)將兩側(cè)均已用S3涂敷的基片的每一側(cè)進(jìn)行背景排列。
按如下裝配多層盒。把Mylar(聚酯薄膜)墊圈(55μm)放在S1涂敷的基片上，把雙側(cè)S3涂敷基片放在Mylar墊圈之上，又把Mylar墊圈放在雙側(cè)S3涂敷基片的另一側(cè)，然后把第二個(gè)S1涂敷基片放在第二組Mylar墊圈的頂部。把這三個(gè)基片夾在一起，并用實(shí)施例7中的環(huán)氧樹脂進(jìn)行密封。用MLC6043-000液晶同時(shí)毛細(xì)管灌充兩個(gè)盒縫之中。然后把多層盒洗凈，并用環(huán)氧樹脂把灌孔密封。當(dāng)在兩個(gè)偏振器中觀看時(shí)，多層盒中的兩個(gè)液晶層均呈現(xiàn)均勻、平行的背景排列。
把多層盒固定在如實(shí)施例9的掃描儀裝置上，一個(gè)S1涂敷基片緊接入射激光束。如實(shí)施例9所述，將四個(gè)1mm圓進(jìn)行曝光，在第一液晶層生成具有四個(gè)扭曲角的扭曲排列狀態(tài)。隨后用緊靠入射激光束的第二個(gè)S1涂敷基片輕按多層盒，而且重復(fù)四個(gè)1mm曝光。這在第二液晶層產(chǎn)生四個(gè)扭曲角。為了更易于觀看和分析多層盒，應(yīng)小心防止在每個(gè)液晶層中排列區(qū)域的重疊。當(dāng)兩個(gè)偏振器中觀看多層盒時(shí)，在每個(gè)液晶層觀察到四個(gè)級(jí)別的灰度。
實(shí)施例11這一實(shí)施例說明具有扭曲排列狀態(tài)的二個(gè)液晶層。每一個(gè)液晶層受對(duì)不同波長敏感的光排列層控制。此外，在多層盒組裝和灌充之后，在每個(gè)排列層對(duì)中的光排列層用不同波長進(jìn)行曝光，以形成在每一液晶層中具有扭曲排列狀態(tài)的區(qū)域。
如實(shí)施例10組裝多層盒，不同的是一個(gè)S1涂敷的基片被一個(gè)得自實(shí)施例9的S2涂敷基片所替換。中間板仍是一個(gè)雙側(cè)被S3除復(fù)的基片，它的兩側(cè)被機(jī)械擦光。在裝配之前，S1涂敷的和S2涂敷的基片分別如實(shí)施例10和實(shí)施例9進(jìn)行背景排列。
隨后，將多層盒的S1涂敷一側(cè)用4個(gè)1mm圓如實(shí)施例10進(jìn)行曝光。將多層盒的S2涂敷的一側(cè)放到緊靠實(shí)施例9紫外裝置中入射光束處。把其中有1mm小孔的鋁板放在盒的頂部作為掩模。把盒固定，使其背景排列垂直于入射光的偏振。為便于觀察，要小心以保證在S2側(cè)的曝光區(qū)域不與在多疊盒的S1側(cè)邊的那些重疊。把些盒按基片的法線旋轉(zhuǎn)10度，隨后如實(shí)施例9那樣在聚焦束之下通過X-Z傳送臺(tái)進(jìn)行傳送。掩模防止除了1mm小孔外其他的地方發(fā)光。在盒的不同位置重復(fù)此過程，旋轉(zhuǎn)30，60和90度。當(dāng)在兩偏振器之間觀看多層盒時(shí)，在每一液晶層中觀察到4個(gè)級(jí)別的灰度。
實(shí)施例12這一實(shí)施例說明具有扭曲排列狀態(tài)的兩個(gè)液晶層。這兩個(gè)排列層對(duì)包括兩層對(duì)不同波長敏感的光排列層。此外，在多層盒組裝和灌充后，每個(gè)排列層中僅有一個(gè)光排列層被曝露于偏振光中，以生成具有扭曲排列狀態(tài)的區(qū)域。
如實(shí)施例10組裝多層盒，不同的是兩側(cè)的S3涂敷的基片被已膠合到一起的兩個(gè)0.9″×1.2″S2涂敷的基片所替換。在盒組裝之前及將兩個(gè)如實(shí)施例9中的S2涂敷基片進(jìn)行背景排列之后，將兩上S2涂敷的基片膠合到一起，S2涂敷的一側(cè)朝外。用Norland 60光固化粘合劑(Norland，New Brunswick，NJ)將基片膠合到一起。用非偏振的低功率黑光將膠水固化。這導(dǎo)致雙側(cè)的S2涂敷的基片，其厚度為2mm，并將它與兩個(gè)S1涂敷的基片一起構(gòu)成多層盒。
如實(shí)施例10將多層盒的每一側(cè)進(jìn)行曝光。當(dāng)在兩個(gè)偏振器之間觀看此多層盒時(shí)，在每個(gè)液晶層中觀察到4個(gè)級(jí)別的灰度。
實(shí)施例13此實(shí)施例說明在介于兩個(gè)光排列層之間的液晶層中的雙折射排列狀態(tài)。
重復(fù)實(shí)施例7，不同的是在它們背景排列后，用1cm直徑的圓在每四分之一中，對(duì)兩個(gè)S1涂敷的基片進(jìn)行曝光。因?yàn)檫@兩個(gè)S1涂敷基片將彼此面對(duì)，在第二個(gè)S1涂敷的基片中的每個(gè)圓必須與在第一個(gè)S1涂敷的基片中的合適圓相匹配，以保證在液晶中不發(fā)生扭曲。因此，排列區(qū)域?qū)⒕哂衅潆p折射軸，以軸相對(duì)于背景排列旋轉(zhuǎn)一固定數(shù)值。其結(jié)果是，在第一個(gè)基片上以板進(jìn)行10度旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行了曝光的圓，必須與在第二個(gè)基片上以負(fù)10度旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行了曝光的圓相匹配。在每一個(gè)四分之一的每個(gè)旋轉(zhuǎn)角(即30和-30度，60和-60度，80和-80度)，均重復(fù)該步驟。90度的情況是簡并性的，當(dāng)在兩個(gè)偏振器間觀看時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)與背景相似的東西。
如實(shí)施例7將盒裝配，要小心將每個(gè)基片的適當(dāng)圓進(jìn)行重疊。用不含手性摻雜劑的ZLI-1982對(duì)盒進(jìn)行毛細(xì)管灌充。當(dāng)在偏振器間觀看制成的盒時(shí)，10和80度的圓具有相同級(jí)別的灰度。30和60度的圓也是相同的。然而，10和30(以及因此對(duì)80和60)具有不同級(jí)別的灰度。因此，對(duì)這四個(gè)圓來說，僅觀察到兩個(gè)灰度級(jí)別，這是因?yàn)樵陔p折射排列狀態(tài)時(shí)，灰度級(jí)別每45度即重復(fù)。
實(shí)施例14此實(shí)施例說明在介于兩個(gè)光排列層之間的液晶層中的復(fù)合排列狀態(tài)。因此，單一排列區(qū)域可以具有在排列層中旋轉(zhuǎn)的雙折射軸，也具有從一個(gè)排列層到另一排列層的扭曲。
重復(fù)實(shí)施例13，不同的是，在四個(gè)旋轉(zhuǎn)角等于-20，0，90和-30四分之一中，將第二個(gè)S1光排列層用偏振光曝光。應(yīng)小心在第一個(gè)S1涂敷基片上的10，30，60和80度的圓分別與在第二個(gè)基片上的-20，0，90及-30度的圓重疊。用含0.02重量的％CB-15的ZLI-982毛細(xì)管灌充已制成的盒。在兩個(gè)偏振器之間觀看制成的盒?？捎^察到四個(gè)級(jí)別的灰度。
實(shí)施例15此實(shí)施例說明具有扭曲排列狀態(tài)的液晶層的聚合反應(yīng)，生成具有固定扭曲排列狀態(tài)的聚合物膜。
如實(shí)施例7所述制造的包括兩個(gè)預(yù)曝光的S1光排列層的盒。在黑暗中于85℃用如實(shí)施例6所述的可聚合單體組合物將盒灌充。在室溫下讓此盒退火2小時(shí)。然后用紫外光(200WHg弧)將此盒曝光30秒，而同時(shí)浸入15℃水中1/2英寸。與實(shí)施例7所述的類似，四個(gè)級(jí)的灰度原封不動(dòng)地并被固定在聚合膜中。
權(quán)利要求
1.一種具有灰度能力的光貯存介質(zhì)，它包含成串排列的具有一對(duì)或多對(duì)端面的多個(gè)端面基片；放在該端面對(duì)上的排列層以形成排列層對(duì)，其中每一個(gè)所述的排列層對(duì)的至少一個(gè)排列層是光排列層，而且其中的光排列層包含各向異性吸收分子或組分，放在該排列層對(duì)之間的液晶層，其中每個(gè)液晶層包含三個(gè)或多個(gè)具有三個(gè)或多個(gè)不同排列狀態(tài)的排列區(qū)域，而且其中不同的排列狀態(tài)受所述光排列層的曝光的控制，曝光時(shí)使用的波長是各向異性吸收分子或組分的吸收帶或其之內(nèi)的偏振光。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中每一個(gè)所述的液晶層包含四個(gè)或多個(gè)具有介于4～2000個(gè)不同排列狀態(tài)的排列區(qū)域。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中該排列狀態(tài)是扭曲的排列狀態(tài)。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中該排列狀態(tài)是雙折射排列狀態(tài)。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中該排列狀態(tài)是復(fù)合排列狀態(tài)。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中有兩個(gè)端基片和一個(gè)液晶層。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中有三個(gè)端基片和二個(gè)液晶層。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中有介于4～21個(gè)端基片和介于3～20個(gè)液晶層。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中所述各向異性吸收分子或組分在介于150nm～1600nm之間有最大吸收。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中所述各向異性吸收分子或組分在介于150nm～800nm之間有最大吸收。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中所述各向異性吸收分子或組分在介于150nm～400nm之間有最大吸收。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中所述各向異性吸收分子或組分在介于400nm～800nm之間有最大吸收。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中所述排列區(qū)域的大小為0.1～100μm2。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中所述液晶層是可聚合液晶。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求14的光貯存介質(zhì)，其中該可聚合向列型液晶是可聚合向列型組合物，包含(A)20～80重量％的至少一種通式(I)單體，式中n是10，12或14，及(B)80～20重量％的至少一種通式(I)的單體，式中n是4，6，或8；
式中R是CH3或H，而Y是共價(jià)鍵或-CO2-。
16.一種根據(jù)權(quán)利要求15的光貯存介質(zhì)，其中該可聚合向列型組合物還包含0.1～30重量％的雙官能甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯單體(II)
式中R是CH3或H，R1是CH3，H，Cl，-OCH3，且p＝1-12。
17.一種根據(jù)權(quán)利要求14的光貯存介質(zhì)，其中可聚合液晶已被曝露于光化學(xué)輻射之下的以形成聚合物基質(zhì)。
18.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中所述液晶層是向列型液晶。
19.一種根據(jù)權(quán)利要求18的光貯存介質(zhì)，其中該向列型液晶選自由4-氰基-4’-烷基聯(lián)苯及4-烷基-(4’-氰基苯基)環(huán)己烷組成的組。
20.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中所述液晶層是賓-主混合物。
21.一種根據(jù)權(quán)利要求20的光貯存介質(zhì)，其中所述的賓-主混合物包含二色性芳族偶氮、二(芳族偶氮)、三(芳族偶氮)、四(芳族偶氮)、五(芳族偶氮)、蒽醌、部分花青(mericyanine)、次甲基、2-苯基偶氮噻唑、2-苯基偶氮苯駢噻唑、茋、1，4-雙(2-苯基乙烯基)苯、4，4’-雙(芳族偶氮)茋、苝，及4，8-二氨基-1，5萘醌染料。
22.一種根據(jù)權(quán)利要求21的光貯存介質(zhì)，其中所述的賓-主混合物包括芳族偶氮、多(芳族偶氮)及茋染料。
23.一種根據(jù)權(quán)利要求20的光貯存介質(zhì)，其中所述的賓-主混合物包括向列型液晶。
24.一種根據(jù)權(quán)利要求23的光貯存介質(zhì)，其中所述的向列型液晶選自由4-氰基-4’-烷基聯(lián)苯及4-烷基-(4’-氰基苯基)環(huán)己烷組成的組。
25.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中所述各向異性吸收分子或組分是芳族偶氮、二(芳族偶氮)、三(芳族偶氮)、四(芳族偶氮)、五(芳族偶氮)、蒽醌、部分花青(mericyanine)、次甲基、2-苯基偶氮噻唑、2-苯基偶氮苯駢噻唑、茋、1，4-雙(2-苯基乙烯基)苯、4，4’-雙(芳族偶氮)茋、苝，及4，8-二氨基-1，5萘醌染料。
26.一種根據(jù)權(quán)利要求25的光貯存介質(zhì)，其中所述的各向異性吸收分子或組分是芳族偶氮、多(芳族偶氮)及茋二色性染料。
27.一種根據(jù)權(quán)利要求26的光貯存介質(zhì)，其中各向異性吸收分子選自由重氮雙胺1，4，4’一二氨基芪及單偶氮雙胺3。
28.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中所述光排列層包含聚酰亞胺聚合物。
29.一種根據(jù)權(quán)利要求28的光貯存介質(zhì)，其中所述各向異性吸收分子或組分是在聚酰亞胺聚合的中的非鍵合溶質(zhì)。
30.一種根據(jù)權(quán)利要求28的光貯存介質(zhì)，其中所述各向異性吸收分子或組分被共價(jià)鍵合到該聚酰亞胺聚合物上。
31.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中所述光排列層的兩個(gè)或多個(gè)在介于150nm～1600nm之間有最大吸收，而且差別大于10nm。
32.一種根據(jù)權(quán)利要求31的光貯存介質(zhì)，其中所述最大吸收相差大于50nm。
33.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中所述光排列層的兩個(gè)或多個(gè)在介于150至800nm之間有一最大吸收，而且相差大于10nm。
34.一種根據(jù)權(quán)利要求33的光貯存介質(zhì)，其中所述最大吸收相差大于50nm。
35.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中所述光排列層的兩個(gè)或多個(gè)在介于150至400nm之間有一最大吸收，相差大于10nm。
36.一種根據(jù)權(quán)利要求35的光貯存介質(zhì)，其中所述最大吸收相差大于50nm。
37.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中所述光排列層在介于400至800nm之間有一最大吸收，且相差大于10nm。
38.一種根據(jù)權(quán)利要求37的光貯存介質(zhì)，其中所述最大吸收相差大于50nm。
39.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中所述排列狀態(tài)是選自由扭曲、雙折射及復(fù)合對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)所組成的狀態(tài)的混合。
40.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，進(jìn)一步包含一種把所述基片隔開的裝置，及一種把所述基片密封制成盒的裝置。
41.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，它是具有只讀能力的壓縮盤。
42.一種根據(jù)權(quán)利要求17的光貯存介質(zhì)，它是具有只讀能力的壓縮盤。
43.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，它是具有寫一次讀多次能力的壓縮盤。
44.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，它是具有寫/再寫能力的可擦除壓縮盤。
45.一種根據(jù)權(quán)利要求20的光貯存介質(zhì)，它是具有寫/再寫能力的可擦除壓縮盤。
46.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，它貯存照相圖象。
47.一種根據(jù)權(quán)利要求46的光貯存介質(zhì)，它具有寬的視角。
48.一種根據(jù)權(quán)利要求46的光貯存介質(zhì)，其中該照相圖象能以正的圖象或負(fù)的圖象讀出。
49.一種根據(jù)權(quán)利要求1或20的光貯存介質(zhì)，它是光貯存顯示器。
50.一種根據(jù)權(quán)利要求49的光貯存介質(zhì)，其中所述光貯存顯示器具有寬的視角。
51.一種根據(jù)權(quán)利要求1的光貯存介質(zhì)，其中所述基片在一對(duì)或多對(duì)端面的一個(gè)或兩上表面上具有制成布線圖案的電極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有灰度能力的光貯存介質(zhì),它包含:成串排列的多個(gè)端面基片;放在基片的一側(cè)或兩側(cè)上的排列層以形成排列層對(duì),其中每一個(gè)排列層對(duì)的至少一個(gè)排列層是光排列層,而且其中光排列層包含各向異性吸收分子或組分;放在該排列層對(duì)之間的液晶層;其中每個(gè)液晶層包含三個(gè)或多個(gè)具有三個(gè)或多個(gè)不同排列狀態(tài)的排列區(qū)域;而且,其中不同的排列狀態(tài)受該光排列層的曝光的控制,曝光時(shí)使用其波長為各向異性吸收分子或組分的吸收帶或其之內(nèi)的偏振光。本發(fā)明也涉及壓縮盤,可擦除壓縮盤,照相貯存器件及貯存顯示器。
文檔編號(hào)G11B7/00GK1187898SQ96194149
公開日1998年7月15日 申請(qǐng)日期1996年4月5日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月5日
發(fā)明者韋恩·M·吉本斯, 斯科特·T·施內(nèi)勒, 保羅·J·香農(nóng), 孫少唐 申請(qǐng)人:艾里安特技術(shù)系統(tǒng)公司