(57)【要約】【解決手段】  光回避特性を有するネマティック弾性材のクラスの実用化が開示される。そのような実用化には、スイッチ素子、負荷運搬装置およびプログラム可能なマスクを含む。自発的な装置の使用を含む、異なる光源の使用がさらに開示される。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学信号を送信するための光源によって作動可能なスイッチ素子であって、
前記スイッチ素子は、第１の位置および第２の位置間の位置決め可能な光可動液晶（「ＬＭＬＣ」）であって、前記ＬＭＬＣは前記光源で活性化される機械作動に設定されるものである。
【請求項２】
請求項１のスイッチ素子において、前記光源は、レーザである。
【請求項３】
請求項２のスイッチ素子において、前記レーザは、エキシマレーザである。
【請求項４】
請求項２のスイッチ素子において、前記レーザは自由電子レーザである。
【請求項５】
請求項２のスイッチ素子において、前記レーザは色素レーザである。
【請求項６】
請求項１のスイッチ素子は更に、
前記ＬＭＬＣを支持するための粘性流体を有するものである。
【請求項７】
請求項１のスイッチ素子において、
前記スイッチ素子はさらに、ＬＭＬＣが第１の位置にある場合に、導体と電気的接触している電圧源を有する電子スイッチ装置であって、第２の位置に対するＬＭＬＣの位置決めがされるとすぐ、導体との電気接触、或いはＬＭＬＣが第１の位置にある場合に、ＬＭＬＣを有する積分を取りはずすものである。
【請求項８】
請求項１のスイッチ素子において、前記スイッチ素子は、フリップフロップである。
【請求項９】
請求項１のスイッチ素子において、前記スイッチ素子は、反射鏡である。
【請求項１０】
請求項１のスイッチ素子において、前記スイッチ素子は偏光子である。
【請求項１１】
請求項１のスイッチ素子において、前記スイッチ素子は、光学フィルタである。
【請求項１２】
請求項１のスイッチ素子において、前記スイッチ素子は、光学移相器である。
【請求項１３】
請求項１のスイッチ素子において、前記スイッチ素子は、光学チューナである。
【請求項１４】
それを通して光学信号を送信するための光源によって作動可能なスイッチ素子であって、
前記スイッチ装置は、第１の位置および第２の位置間の回転可能な光可動液晶（「ＬＭＬＣ」）であって、前記ＬＭＬＣは回転モーメントで前記光源で活性化される機械回転を設計する、光可動液晶を有するものである。
【請求項１５】
請求項１４のスイッチ素子において、前記光源はレーザである。
【請求項１６】
請求項１５のスイッチ素子において、前記レーザは、エキシマレーザである。
【請求項１７】
請求項１５のスイッチ素子において、前記レーザが自由電子レーザである。
【請求項１８】
請求項１５のスイッチ素子において、前記レーザは色素レーザである。
【請求項１９】
請求項１４のスイッチ素子は更に、
前記ＬＭＬＣを支持するための粘性流体を有するものである。
【請求項２０】
ウエハー上の予め定められたパターンを製造するための半導体成形加工マスクであって、
前記マスクは、予め定められた配列において整えた複数のＬＭＬＣであって、各々のＬＭＬＣは光源を活性化する第１の位置および第２の位置の間に位置するものである、複数のＬＭＬＣを有するものである。
【請求項２１】
請求項２０のマスクにおいて、
予め定められた配列は、マスクパターンが５０％を超えるマスキングを有するように達成されるように登録され、それによって、各々の配列の多数のＬＭＬＣ装置のプログラミングはパターンをつくるものである。
【請求項２２】
請求項２０のマスクにおいて、
前記多数のＬＭＬＣは複数の可動画素をつくるものである。
【請求項２３】
負荷運搬装置であって、
負荷を運ぶために構成されるＬＭＬＣであって、前記ＬＭＬＣは光源による活性化をうけた前記負荷を輸送するものであるＬＭＬＣを有する、負荷運搬装置。
【請求項２４】
請求項２３の負荷運搬装置において、前記負荷は、ＤＮＡである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、「光可動液晶の応用装置」という題名の２００３年９月１５日に出願された米国仮出願番号第６０／５０３，０８３号の特許法１１９（ｅ）の下の利点を請求し、それはこの参照により本願明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、光可動液晶に、そして、特に光可動液晶の応用装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
特定のネマティック弾性材は、オプトメカニカル（光学）能力を有する。特定のネマティック弾性材が比較的せまい温度領域で最高４００％までそれらの形を変えることが可能な性質を有することを示された。さらに、ネマティックオーダーが抑制される場合、特定の弾性材が弾性材上の光学信号応用装置に応答して機械的応答を示すことを証明された。
【０００４】
ＦｉｎｋｅｌｍａｎｎおよびＮｉｓｈｉｋａｗａによる論文「固体の新規な光−機械的影響」（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．８７，Ｎｕｍｂｅｒ  １（Ｊｕｌｙ  ２，２００１））に開示されたように、それはこの参照によって本願明細書において完全に組み込まれたものとする。それらは、照明が偏光方向に沿って偏光に起こるときに、光を吸収する光学異性体化可能な分子的ロッドに対するオプトメカニカル（光学的）な影響を示す。現在までで、この種の材料の唯一の開示は、流体のボデーの範囲内の横変位の運動である。
【０００５】
Ｆｉｎｋｅｌｍａｎｎらは、オーダパラメータ、背反作用および他の関連した動的パラメータがネマティック弾性材のロッドの偏光に従い、光異化性の率を決定することができる点に注意する。
【０００６】
場合によっては、この発見から、光のビーム内に置かれるときに、形を変えるゴムのような液晶を結果として導くことができ、その液晶は光衝突の点から離れて泳ぐようである。液晶の分子は一方向へ一列に並び、レーザの電界において、ロッドは材料の表層を圧縮する。
【０００７】
Ｆｉｎｋｅｌｍａｎｎらは、アゾ染料が分子をネマティック弾性材に適用されるときに、ネマティック弾性材が一方向へ並ぶ傾向があることを示した。ネマチック液晶がある時はアゾ染料を適用しし、その染料が分子は光を吸収するときに、「折り畳まれる（ｆｏｌｄ  ｕｐ）」。
【０００８】
図１を参照すると、適用されるアゾ染料を有するネマチック液晶の回路図が示される。波長λの光は、図１（ａ）の液晶１０上に入射する。図１（ｂ）を参照すると、液晶１０に適用される入射光に反応する染料分子は、「折り畳まれる」。図１（ｃ）を参照すると、染料分子によって液晶１０が光の速度を上げて、収縮すると共に光を避けることを可能にする。液晶１０の、方向１５全体に速度が上がる。
【０００９】
ネマティック弾性材は、加えて、光の強さに比例して加速運動する能力を有する。
【００１０】
特定の液晶の性質を避ける光の発見が驚くべきものであったが、この種の光或いはレーザ可動液晶（「ＬＭＬＣ」）の実際の装置化はなされていない。
【００１１】
ＬＭＬＣは、レーザ運動または光源に応答して動く照明に応答して、動く弾性材液晶である。ＬＭＬＣは、マイクロメータのオーダーにある。ＬＭＬＣは、異なる形、例えば直交座標表示、楕円形状または縦方向などにおいて形づくられることができる。
【発明の開示】
【発明の効果】
【００１２】
上記の問題および欠陥は、本発明によって解決される。一般的に、本発明は提供する。
【００１３】
１観点において、本発明は、それを通って光学信号を送信するための光源によって作動可能なスイッチ素子であって、前記スイッチ素子は：第１の位置および第２の位置間の位置決め可能な光可動液晶（「ＬＭＬＣ」）を有し、前記ＬＭＬＣは前記光源で活性化される機械作動を設計されるものである。
【００１４】
別の観点において、本発明は、それを通って光学信号を送信するための光源によって作動可能なスイッチ素子であって、前記スイッチ装置は、第１の位置および第２の位置間の回転可能な光可動液晶（「ＬＭＬＣ」）を有し、前記ＬＭＬＣは回転モーメントで前記光源で活性化される機械回転を設計されるものである。
【００１５】
別の観点において、本発明は、ウエハー上の予め定められたパターンを製造するための半導体成形加工マスクであって、前記マスクは、予め定められた配列の整えた複数のＬＭＬＣを有し、各々のＬＭＬＣは、光源で活性化された第１の位置および第２の位置の間に位置するものである。
【００１６】
別の観点において、本発明は、負荷運搬装置あって：負荷を運搬するように構成されたＬＭＬＣを有し、前記ＬＭＬＣは光源によって活性化された前記負荷を輸送するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
リビューのために図２を参照すると、光可動液晶（「ＬＭＬＣ」）は、粘性流体の運動が光を避けることを可能にする光回避特性を有するネマティック弾性材である。実施形態において、ＬＭＬＣ１０は、方向１５の第１の位置および第２の位置（点線で示すように）の間で動かされる。
【００１８】
さまざまな光スイッチおよびスイッチ素子は、ＬＭＬＣの独特な性質を利用することによって形づくられることができる。図３を参照すると、本発明の原理に従って、ＬＭＬＣ光スイッチであって、オプトメカニカル（光学的）スイッチを利用するものである。
【００１９】
オプトメカニカル（光学的）スイッチは、電気光学スイッチ以上の多くの利点を提供する。一般的に、オプトメカニカル（光学的）スイッチは、若干の光学素子の物理的運動を含む。他方、電気光学スイッチは、光スイッチングを実行するために屈折率の変化を使う。屈折率の変化は、電気−光学、或いは熱−光学効果によって、一般的になしとげられる。
【００２０】
通常、オプトメカニカル（光学的）スイッチは、ＯＮ及びＯＦＦ状態の間の、より低い挿入損失、より低いクロストークおよびより高い絶縁性が特徴である。本発明のスイッチは、また、販売されている有益なチップ上の省力を実現化する双方向でありえる。電気光学スイッチと異なった、オプトメカニカル（光学的）スイッチはまた、光学波長、偏光およびデータ変調フォーマットから独立している。電気−光学導波管スイッチのクロストークは、−３０ｄＢ以上の範囲に限られていて、−１０〜−１５ｄＢの範囲でしばしばあることができる。
【００２１】
オプトメカニカル（光学的）スイッチは、自由空間において、ファイバにおいて、または導波管において実施され得る。オプトメカニカル（光学的）な自由空間スイッチは、本発明で開示される。
【００２２】
図２に示すように、光の応用装置への第１の位置および第２の位置からの運動は、光の応用装置への実用装置の他種類をつくるために使用され得る。この運動は、フォトトランジスタ装置のためのフリップフロップをつくるために用いることがありえる。この運動のほかの応用は、反射鏡、偏光子、フィルタ、移相器、プランジャ、ピストン、発振器、チューナ、チョッパまたはスキャナを含む。たとえば、反射可能な装置として、複数のＬＭＬＣｓは、反射液晶装置、電子新聞（ｅ−ｐａｐｅｒ）またはスイッチで切り替えができるウィンドウを形成するために配列されることができる。
【００２３】
ＬＭＬＣの他の応用装置は、負荷運搬装置としてである。図３を参照すると、ＬＭＬＣ１０は、たとえば分子の鎖（例えば、ＤＮＡ）などの負荷３０を引くために用いる。図４を参照すると、ＬＭＬＣ１０は、負荷３０を押すために用いてもよい。現在図５を参照すると、ＬＭＬＣ１０は、分子またはナノ、若しくはマイクロ片状構造のような負荷３０を運ぶ「いかだ」として使われることができる。図で図示されないにもかかわらず、前記負荷は、光源の露光を可能にするためにＬＭＬＣの下側に取り付けられることができる。あるいは、ＬＭＬＣは、負荷を支持するための積荷エリアを含むことができ、露出したＬＭＬＣの光活性化された部分を残す。
【００２４】
他の実施形態において、図６を参照して、前記ＬＭＬＣの回転性運動は、妥当な入射光源によってなしとげられることができる。たとえば、光源またはレーザは、ＬＭＬＣへの角度で運動を開始するために使用された光のビームに関するものである。
【００２５】
もう１つの実施形態では、運動の範囲および軌道は、適切なみぞ、軌道、ガイドワイヤまたは他の誘導装置によって予め定められることができる。前記誘導装置は、粘性流体上のエッチングされた支持体の中でつくられることができる。従来のエッチング技術が、使われることができる。
【００２６】
なお更なる実施形態において、いかなる所望の運動の軌道若しくは範囲は、適切な光またはレーザ・スキャニング装置によって決定されることができる。
【００２７】
他の応用装置において、図７を参照して、自発的な装置は形成され、前記自発的な装置はそれ自身の光源７０を含むことができる。前記光源は、従来は支持体に形成されることができる。従来の光源は、エキシマレーザ、自由電子レーザまたは色素レーザを含むことができる。３つの光源は、電源７５に電気的に連結される。前記電源は、金属空気または電気化学的電池、若しくは動力の移動性で自発的な源を提供することができる燃料電池であってもよい。したがって、自動推進式で、自家動力のＬＭＬＣは、形成されることができる。自家動力で自己調節のＬＭＬＣは、たとえば、制御信号を受け入れるための無線周波数アンテナ（図示せず）、対象の特性について情報を決定するためのセンサ、運搬する負荷を含む、または薬物放出環境において使われさえすることができる。なお更なる実施形態において、図８を参照すると、複数のＬＭＬＣｓは、負荷を引くために組合わせ強さと平行して整えられることができる。
【００２８】
多くの応用装置は、ＬＭＬＣの上記の一般的な応用装置に由来することができる。さまざまな特徴は、また、与えられることができる。たとえば、連続的運動のために、レーザ・スキャニングが、使われることができる。Ｒｅｖｅｏによって発明されるものを含み、さまざまなビームステアリング装置が使われることができる。
【００２９】
もう１つの実施形態では、図６を参照すると、前記ＬＭＬＣｓは、円形または楕円形状に動くように配置される。レーザー光線の入射角に基づいて、ＬＭＬＣは、角運動量を得て、円形または楕円形状運動が生じる。
【００３０】
しばらくの間追求された前記ＬＭＬＣｓの１つの非常に重要な応用装置は、プログラム可能なマスクである。プログラム可能なマスクは、エッチング構造および装置に対する従来の半導体ウエハ加工において使われることができる。本実施形態において、図９に示すように、たとえば、ＬＭＬＣｓの配列は、リソグラフィーのマスクにおいて使用されるウエハーの形に形成されることができる。図９において、ウエハーマスク９３および９５は、垂直に一直線に並べられる。第１の配列の反対側である最初の状態に置かれるＬＭＬＣｓのための第２の配列９５が提供される。選択されたＬＭＬＣｓに光を適用することによって、いかなる所望のパターンも、形成することができる。
【００３１】
配列の各々のＬＭＬＣベースの画素は、一般に適切なマスク構造に取り付けられるＬＭＬＣを含むことができ（例えばＡｌ）、「光可動半分画素」と称される。光可動半分画素は、第１の位置および第２の位置の間で動かされることができる。この種の光可動半分画素の２つの配列が、適切に割り当てられるときに、前記マスクはいかなる従来のウエハー以上の所望の複雑なパターンエッチングを構成する。多数の従来の半導体成形加工方法は、さらに成形加工方法をカスタマイズするために用いてもよい。
【００３２】
好適な実施形態が示され記載されると共に、さまざまな修正および置換は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、それに対して作られることができる。したがって、本発明は例証として記載されたものであり、限定するものではないことが理解されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
本発明の更なる特徴は、添付の図面を参照にしながら本明細書を読むことによって、当業者にとって明らかになる。
【図１】図１は、光回避特性を有するネマティック弾性材のクラスの作動の概念図である。
【図２】図２は、本発明の原理に従う光可動液晶の概念図である。
【図３】図３は、本発明の原理に従って負荷運搬装置として構成されるＬＭＬＣの概念図である。
【図４】図４は、本発明の原理に従って負荷運搬装置として構成されるＬＭＬＣの概念図である。
【図５】図５は、本発明の原理に従って負荷運搬装置として構成されるＬＭＬＣの概念図である。
【図６】図６は、本発明の原理に従って回転可能に作動するように構成されるＬＭＬＣの概念図である。
【図７】図７は、本発明の原理に従って自発的な装置として構成されるＬＭＬＣの概念図である。
【図８】図８は、本発明の原理に従って負荷運搬装置として構成される複数のＬＭＬＣの概念図である。
【図９】図９は、本発明の原理に従ってプログラム可能なマスクとして構成されるＬＭＬＣの概念図である。
【図１】
2007506140.tif 000002
【図２】
2007506140.tif 000003
【図３】
2007506140.tif 000004
【図４】
2007506140.tif 000005
【図５】
2007506140.tif 000006
【図６】
2007506140.tif 000007
【図７】
2007506140.tif 000008
【図８】
2007506140.tif 000009
【図９】
2007506140.tif 000010
【国際調査報告】
2007506140.tif 000011