(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
強誘電性液晶物質を使用し、ポリマーを塗布された長寿命の光学メモリーデバイスの製造方法であり、この方法は
(a)  一対の光学的に平坦な（λ/10平坦度）ガラス基板をクリーニングし、
(b)  上記クリーニングされたガラス基板を乾燥し、
(c)  上記クリーニング及び乾燥されたガラス基板を真空装置内で100〜250℃の温度で30分〜1時間加熱し、
(d)  インジウム錫酸化物の薄膜を1000〜2000Åの厚さに堆積させることにより上記加熱されているガラス基板を被覆して、少なくとも10Ω/□のシート抵抗と少なくとも85%の光透過率を有する被覆されたガラス基板を獲得し、
(e)  上記被覆されたガラス基板をクリーニングし、次いでリソグラフィー法により種々の形状及び配列のパターンを形成して少なくとも5ｍｍ2の有効な電極領域を獲得し、
(f)  上記工程(e)から得られた上記被覆されたガラス基板をクリーニングし、次いでガラス基板の外面上に反射防止被膜を堆積し、
(g)  上記工程(f)から得られた上記被覆されたガラス基板をクリーニングし、次いで上記パターンを形成されたガラス基板をナイロン6/6及びナイロン6/9からなるポリアミド群から選ばれたポリマーで900〜1100Åの厚さに被覆し、
(h)  上記工程(f)から得られた上記被覆された基板を100〜120℃の温度で30分〜1時間ベーキングし、次いで上記ポリマーを被覆された基板表面を25〜100の範囲の摩擦回数で上記被覆されたガラス基板の表面の所望の方向に強く摩擦し、
(i)  上記工程(g)から得られた上記被覆されたガラス基板の一つをフォトレジストから選ばれた1〜3μｍの厚さのスペーサで被覆し、
(j)  上記工程(i)から得られた上記被覆されたガラス基板と上記工程(h)から得られた上記被覆されたガラス基板との間の利用可能な空間内に強誘電性液晶物質を挿入し、次いで上記強誘電性液晶物質を挟んだ被覆されたガラス基板をその周辺部で封着し、
(k)  上記工程(j)から得られた上記強誘電性液晶物質を挟んだ被覆されたガラス基板を80〜100℃の温度に加熱し、次いで冷却し、
(l)  上記工程(k)から得られた上記強誘電性液晶物質を挟んだ被覆されたガラス基板の一つの不導電性表面上に偏光子を固定し、そしてもう一つの被覆されたガラス基板の不導電性表面上に検光子を固定し、
(m)  上記工程(l)から得られたデバイスに2〜20Vppの範囲内にある交流場を1〜2時間印加し、そして
(n)  上記工程(m)を実施した後に、上記デバイスに直流場を30秒〜2分間印加して、記憶素子の寿命が少なくとも1年間である長寿命の光学メモリーデバイスを得る工程を含む上記方法。
【請求項２】
工程(a)におけるガラス基板のクリーニングは化学的方法及び超音波撹拌により実施される請求項１記載の方法。
【請求項３】
クリーニングされたガラス基板は窒素及びアルゴンから選ばれた不活性ガス中で乾燥される請求項１記載の方法。
【請求項４】
ガラス基板は引っ掻き、ストレス、そして気孔のないもの、及び少なくともλ/4の平坦度まで光学的に研磨されたものからなる群から選ばれる請求項１記載の方法。
【請求項５】
使用されるガラス基板は溶融石英、及びナトリウムイオンが少なく、表面平坦度を維持するために3〜4ｍｍの厚さを有するホウケイ酸ガラス材料からなる群から選ばれる請求項１記載の方法。
【請求項６】
工程(g)で形成される反射防止被膜はTiO2及びSiO2からなる多層であって、λ/4の厚さを有する請求項１記載の方法。
【請求項７】
工程(g)で使用された透明な導電被膜はインジウム錫酸化物及び酸化錫から選ばれる請求項１記載の方法。
【請求項８】
工程(d)で公知の薄膜堆積法により形成される反射防止被膜は熱蒸着、電子ビーム蒸着、及びゾル‐ゲル技術により形成される請求項１記載の方法。
【請求項９】
工程(d)で公知の薄膜堆積法により形成される透明導電被膜はスパッタリング、反応性蒸着、及び電子ビーム蒸着により形成される請求項１記載の方法。
【請求項１０】
工程(d)で得られた透明導電基板はシラン溶液に浸漬され、次いで乾燥される請求項１記載の方法。
【請求項１１】
ガラス基板はポリアミド及びポリイミドからなる群から選ばれたポリマーをスピナー技術を用いて被覆される請求項１記載の方法。
【請求項１２】
任意のガラス基板上に用いられるスペーサはフォトリソグラフィー技術により調製されるフォトレジスト膜である請求項１記載の方法。
【請求項１３】
工程(j)で表示装置を形成するために二つのガラス基板の周辺部を封着することは熱可塑性シーラント又は紫外線シーラントを熱接着することにより実施される請求項１記載の方法。
【請求項１４】
工程(l)において偏光子及び検光子は接着剤により直交して固着される請求項１記載の方法。
【請求項１５】
交流場はスメチックC*からキラルネマチック相までの転移温度より低い温度で印加される請求項１記載の方法。
【請求項１６】
直流場は30秒〜2分の間印加される請求項１記載の方法。
【請求項１７】
請求項１〜16のいずれか記載の方法により調製された強誘電性液晶物質を使用するポリマーを塗布された長寿命の光学メモリーデバイス。
【請求項１８】
光学メモリーデバイスは5×103ｋV/ｃｍの閾値を有することを特徴とする請求項17記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強誘電性液晶物質を使用し、ポリマーを塗布された長寿命の光学メモリーデバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
強誘電性液晶デバイス(FLCD)は空間光変調装置、光シャッター、光学相互接続装置、光学スイッチ、光学計算用の光学ゲート、高精細度テレビジョン端子、電気-光学変調装置、等に広く使用される。光学アドレスによる空間光変調装置は光学データ処理、イメージ増幅、非干渉性から干渉性へのイメージコンバータ、波長コンバータ、光学コリレイタ(correlators)等に使用ができるため、大きな関心が持たれている。セルの厚さが物質のピッチ価値(pitch value)より小さい強誘電性液晶物質の表面双安定性は応用の観点から大きな可能性を有している。強誘電性液晶物質に基づく速いスイッチングの双安定電気光学デバイスは透明な導電パターンを有する光学的に平坦で磨かれた2枚のガラス基板の間に挟まれた整列した薄い(1〜3μｍ)FLC層を含む。この2枚のガラス基板はその周辺が封着され、そして電気的接続がこの基板から取り出される。2枚のガラス基板の外面上に交差した偏光子が固定された表示装置は電気又は光学データを表示する情報ディスプレイとして使用するために超大規模集積(VLSI)電子モジュールに結合される。
【０００３】
現在、強誘電性液晶ディスプレイ又は装置は以下のようにして作られている。
1. スメチックA‐スメチックC*（SｍC*‐SｍA）転移温度の直下の温度で基板をせん断し、
2. 磁界を加え、
3. スペーサの端部から温度勾配を加え、
4. 蒸着を斜めの角度から行って支持基板上に一酸化珪素の薄膜を付着させ、
5. ポリマー処理されて摩擦した基板を付与し、
6. 上記ジグザグに処理されたサンプルに20Vppの電圧を数時間印加して後処理する。
【０００４】
FLCDは2枚のガラス板をSｍA‐SｍC*相転移直下の温度でせん断することにより調製されることがこの業界で知られている。スメチック層はせん断応力を加えることによって配列し、そしてこの層構造体は液晶のSｍC*相を維持して欠陥のない均一な強誘電性液晶を得ることがN.A.クラーク(Clark)とS.T.ラガーウォール(Lagerwall)とによる米国特許4,563,059；及びN.A.クラークとS.T.ラガーウォールとによる応用物理学論文(App.Phys Lett,)36巻，899（1980）に記載されている。上記せん断技術の欠点は均一なせん断応力を加えて、上記ディスプレイの全域を均等な温度に維持することが困難なため、広い領域を均一に配列しなければならないためである。従って、この技術は商業的に利用できない。
【０００５】
FLCDは磁界によってFLC分子を配列させることにより調製されることがこの業界で知られている。透明な導電性ガラス基板の間に封入された強誘電性液晶フィルムは強い均一な磁界中で等方性相からSｍC*相へゆっくりと冷却される。これについては、物理学論文．(Phys.Rev.) A 39巻，2693（1989）に記載されているA.M.ビラダール(Biradar), S. ローベル(Wrobel)とW.ハーゼ(Haase)が参照される。この方法の欠点は均等な磁界を広い領域にわたって形成しなければならず、調製時間が長くなることである。この技術分野におけるその他の公知の方法はK．石川等による日本応用物理学会．23巻，L211-213，（1984）に述べられているように、温度勾配下でスメチックA相を成長させることである。スメチックA相の核形成はスペーサ端部の助けをかりて開始される。上記温度勾配は局部ヒータとして適切にエッチされたインジウム錫酸化物（ITO）を用いて得られる。この技術は極めて面倒であり、そして得られる最大のマクロ領域は約1平方ミリメータである。
【０００６】
均質に配列したディスプレイを製造するその他の方法は応用物理学会論文．57巻，1398頁，（1990）でバーワ(Bawa)等により記述されているように、5°，10°及び15°の傾斜角で蒸着することにより透明な導電性ガラス基板上に1×10-5トルの圧力で一酸化珪素の薄膜を堆積することである。強誘電性液晶分子の配列は蒸着面内にあるが、表面の配列を支えるSiO2の厚さに依存して基板に対して傾斜する。このディスプレイは良好な双安定性を示し、そして欠陥がない。しかしながら、この例では、スメチック層が高傾斜角（30°）であるため、コントラストは不十分である。日本応用物理学会．27巻，L725，（1988）で大内等により述べられているように、またIEEE．会報．電子デバイス ED-24，995（1977）でL.A.グッドマン(Goodman)により述べられているように、SiO2が傾斜して付着することが異なる角度の蒸着のために研究されており、そしてネマチック液晶を用いて広く行われている。日本応用物理学会．28巻，L48（1988）で高西等により述べられているように、法線と60°の角度で堆積した基板は低い（0°）前傾斜表面を生じる。
【０００７】
この技術分野でのその他の公知の有用な方法は強誘電，59巻，137，（1984）でJ.S.パーテル(Patel)等により述べられているように、強誘電性液晶を均一に配列し、ポリイミド/ポリアミドで処理された透明な導電性板を一方向に摩擦することである。この技術により良好な配列が広い領域で達成される。吉原等の米国特許5568299及び坪山等の米国特許05013137に記載されているように、この方法は双安定デバイスの製造に使用される。しかしながら、強誘電，59巻，69巻（1984）でM.A.ハンスキー(Handschy)及びN.A.クラーク(Clark)により述べられているように、ジグザグの欠陥が発生し、また日本応用物理学会．23巻，L666（1984）で石川等により述べられているように、ライン欠陥が発生するため、境界部の欠陥の存在に基づく均一なコントラストを生成できない。この技術の別の欠点は応用物理学会論文．56巻，1326（1990）でチー(Chieu)及びヤング(Yang)により記述されているように、電荷がポリマーとFLC物質との境界面に蓄積して、FLCデバイスの双安定性を破壊することである。
【０００８】
均一な欠陥のないサンプルを得るためのこの技術分野におけるその他の公知の方法はサンプルを交流場で長時間、後処理することである。日本応用物理学会．28巻，662，（1989）でS.S.バワ(Bawa)等により述べられているように、ポリイミド/ポリアミドで処理されて摩擦されたガラス板に生じるジグザグ形式の欠陥は適切な周波数の交流電界を印加することにより除去できる。得られたデバイスは大きく均一な領域を有し、そして双安定性（メモリー効果）を数秒間示す。しかしながら長い後処理の時間調整のため、この方法は商業的に実施できない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主な目的はポリマーを塗布されて、強誘電性液晶物質を使用する長寿命の光学メモリーデバイスの製造方法であって、下記の表-1に記載した公知の方法の欠点を取り除くことができる方法を提供することにある。
【００１０】
【表１】
0004580050.tif 000002
【００１１】
本発明の別の目的は高コントラスト表示の光学メモリーデバイスの製造方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の更に別の目的はマイクロ秒のスイッチング時間を有する光学メモリーデバイスを提供することにある。
【００１３】
本発明の更に別の目的は液晶物質の均質配向を用いた光学メモリーデバイスの製造方法を提供することにある。
【００１４】
本発明の更に別の目的はガラス基板上に厚いポリマー被覆を堆積することによりメモリーデバイスを製造する方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の更に別の目的は5×103ｋV/ｃｍの復極場の閾値を有する光学メモリーデバイスを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明はポリマーを塗布された長寿命の光学メモリーデバイスであって、強誘電性液晶物質を使用する光学メモリーデバイスの製造方法を提供し、この方法は
(a) 一対の光学的に平坦な（λ/10平坦度）ガラス基板をクリーニングし、
(b) 上記クリーニングされたガラス基板を乾燥し、
(c) 上記クリーニング及び乾燥されたガラス基板を真空装置内で100〜250℃の温度で30分〜1時間加熱し、
(d) インジウム錫酸化物の薄膜を1000〜2000Åの厚さに堆積させることにより上記加熱されているガラス基板を被覆して、少なくとも30〜500Ω/□のシート抵抗と少なくとも85%の光透過率を有する被覆されたガラス基板を獲得し、
(e) 上記工程(d)から得られた被覆されたガラス基板をクリーニングし、次いでリソグラフィー法により種々の形状及び配列のパターンを形成して少なくとも5ｍｍ2の有効な電極領域を獲得し、
(f) 上記工程(e)から得られた上記被覆されたガラス基板をクリーニングし、次いでガラス基板の外面上に反射防止被膜を堆積し、
(g) 上記工程(f)から得られた上記被覆されたガラス基板をクリーニングし、次いで上記パターンを形成されたガラス基板をナイロン6/6及びナイロン6/9からなるポリアミド群から選ばれたポリマーで900〜1100Åの厚さに被覆し、
(h) 上記工程(g)から得られた上記被覆された基板を100〜120℃の温度で30分〜1時間ベーキングし、次いで上記ポリマーを被覆された基板表面を25〜100の範囲の摩擦回数で上記被覆されたガラス基板の表面を強く摩擦し、
(i) 上記工程(h)から得られた上記被覆されたガラス基板の一つをフォトレジストから選ばれた1〜3μｍの厚さのスペーサで被覆し、
(j) 上記工程(i)から得られた上記被覆された基板と上記工程(h)から得られた上記被覆されたガラス基板との間の利用可能な空間内に強誘電性液晶物質を挿入し、次いで上記強誘電性液晶物質を挟んだ被覆されたガラス基板をその周辺部で封着し、
(k) 上記工程(j)から得られた上記強誘電性液晶物質を挟んだ被覆されたガラス基板を80〜100℃の温度に加熱し、次いで冷却し、
(l) 上記工程(k)から得られた上記強誘電性液晶物質を挟んだ被覆されたガラス基板の一つの不導電性表面上に偏光子を固定し、そしてもう一つの被覆されたガラス基板の不導電性表面上に検光子を固定し、
(m) 上記工程(l)から得られたデバイスに交流場を印加し、そして
(n) 上記工程(m)を実施した後に、上記デバイスに直流場を30秒〜2分間印加して、記憶素子の寿命が少なくとも1年間である長寿命の光学メモリーデバイスを得る工程を含む。
【００１７】
本発明の一つの態様では、上記工程(a)におけるガラス基板のクリーニングは化学的方法及び超音波撹拌により実施されてもよい。
【００１８】
本発明の別の態様では、クリーニングされたガラス基板は窒素及びアルゴンから選ばれた不活性ガス中で乾燥されてもよい。
【００１９】
本発明の別の態様では、使用されるガラス基板は引っ掻き、ストレス、そして気孔のないもの、及び少なくともλ/4の平坦度まで光学的に研磨されたものからなる群から選ばれてもよい。
【００２０】
本発明の別の態様では、使用されるガラス基板は溶融石英、及びナトリウムイオンが少なく、表面平坦度を維持するために3〜4ｍｍの厚さを有するホウケイ酸ガラス材料からなる群から選ばれてもよい。
【００２１】
本発明の別の態様では、反射防止被膜はTiO2及びSiO2からなる多層であって、λ/4の厚さを有するものであってもよい。
【００２２】
本発明の別の態様では、工程(g)で使用された透明な導電被膜はインジウム錫酸化物及び酸化錫から選ばれてもよい。
【００２３】
本発明の別の態様では、工程(d)で公知の薄膜堆積法により形成される反射防止被膜はスパッタリング、反応性蒸着、電子ビーム蒸着、又はゾル‐ゲル技術により形成されてもよい。
【００２４】
本発明の別の態様では、透明な導電被膜はスパッタリング、反応性蒸着、及び電子ビーム蒸着から選ばれた工程(d)で実施された公知の薄膜堆積法により形成されてもよい。
【００２５】
本発明の別の態様では、工程(e)で得られた透明導電ガラス基板はシラン溶液に浸漬され、次いで乾燥されてもよい。
【００２６】
本発明の別の態様では、ガラス基板はポリアミド及びポリイミドからなる群から選ばれたポリマーを公知のスピナー技術を用いて被覆されてもよい。
【００２７】
本発明の別の態様では、任意のガラス基板上に用いられるスペーサは公知のフォトリソグラフィー技術により調製されるフォトレジスト膜であってもよい。
【００２８】
本発明の別の態様では、工程(k)で表示装置を形成するために二つのガラス基板の周辺部を封着することは熱可塑性シーラント又は紫外線シーラントを熱接着することにより実施されてもよい。
【００２９】
本発明の別の態様では、工程(m)において偏光子及び検光子は接着剤により固着されてもよい。
【００３０】
本発明の別の態様では、印加される交流電界は2〜20Vpp値の範囲内にあってもよい。
【００３１】
本発明の別の態様では、交流場はスメチックC*からキラルネマチック相までの転移温度より低い温度で印加されてもよい。
【００３２】
本発明の別の態様では、直流場は30秒〜2分の間印加されてもよい。
【００３３】
本発明の別の態様では、光学メモリーデバイスは5×103ｋV/ｃｍの閾値を有することを特徴とする。
【００３４】
ガラス基板及びガラス基板の表現は互換性をもって使用される。
【００３５】
最初に所望サイズのガラス基板の端部を研磨する。好ましくはガラス基板はホウケイ酸ガラス、溶融シリカ、又は石英である。ガラス基板は次いで公知の技術によりエメリー粉を使用して所望の厚さに粗く研削され、そして最後に酸化セリウムを使用して研磨することによりインチ当たりλ/4の光学平坦度を得る。
【００３６】
このガラス基板を次にクリーニングしてグリース、塵、等を表面から除去する。ガラス基板を初めクロム酸（K2Cr2O7＋H2SO4＋H2O）中で2〜3分間煮沸し、次いで超音波クリーナ中で洗浄する。この板をアセトン、メタノール及び脱イオン水中で連続的にクリーニングする。次いでガラス基板を濾過されて水分のない窒素ガスを用いて乾燥する。このガラス基板に次いで真空下で透明な導電性物質を被覆して、インジウム錫酸化物、酸化錫、酸化亜鉛、等の透明な導電性の薄い層を形成する。ガラス基板を初めに真空中で250℃に加熱する。真空室内で得られる最初の圧力は10-6トルである。酸素を真空室内に導入して、約2×10-5トルの圧力を得る。金属錫を約3％ドープされた酸化インジウムを電子ビーム銃でゆっくりと蒸着させることにより熱いガラス基板上に堆積させる。上記室内で酸素を進行中の蒸気と反応させてインジウム錫酸化物の薄い層を形成する。この場合に得られたシート抵抗は30〜約500Ω/□であり、光透過率は85％より大きい。
【００３７】
被覆されたガラス基板を再び連続的に石けん溶液、アセトン、メタノール及び脱イオン水中で洗浄する。所望の電極パターンを上記ガラス基板上にフォトリソグラフィ及びエッチング技術により形成する。上記ガラス基板を初めにポジティブフォトレジストでスピンコートする。被覆されたガラス基板を80℃で10分間予備ベーキングする。次いで上記ガラス基板を上記フォトレジスト上にネガティブの電極パターンを置いて紫外線の放射に1〜4分間露出する。パターン中の残される部分は光を透過しなければならない。次いで上記露光されたガラス基板を希釈(1:3)されたコダックフォトレジスト現像液を用いて1分間現像する。このガラス基板を次に後ベーキングしてパターン化したフォトレジストを硬化する。次いでガラス基板をエッチングして不要なITO導電フィルムを除去する。ガラス基板からフォトレジストをアセトンを使用して拭き取る。
【００３８】
所望の透明な導電パターンを有する上記ガラス基板を最初に定着剤の市販されているVM651（デュポン）で被覆するか、又はシラン溶液で処理する。シラン（フェニルトリクロロシランの0.5％トルエン溶液）処理の場合、ガラス基板を10分間浸漬し、そしてプロパノールでリンスする。この工程の直後にポリアミドナイロン溶液を付着する。このナイロン溶液は1.0％（重量対容量）のナイロン6/6又はナイロン6/9を60％ｍ-クレゾール及び40％メタノール（容量対容量）に溶解することにより調製される。この溶液の薄膜をスピンコーティングによりガラス基板に形成する。この場合、スピニング速度と濃度によりポリマー被覆の厚さが決定されるため、極めて重要である。最初に十分な溶液をガラス基板上に維持してサンプル全体を覆う。このサンプルを次いで4000 RPMで1分以内回転させる。上記ガラス基板を加熱炉内で130℃以下の温度、又は1時間以下の時間で加熱することにより過剰の溶媒を蒸発させる。更に上記ポリマー処理された基板を良質なベルベット布で単一方向に摩擦する。摩擦処理を繰り返し行うために、摩擦機械を用いて摩擦を行う。摩擦機械では、摩擦圧力及び摩擦ストロークを制御できる。上記ポリマーを被覆されたガラス基板上の摩擦はスクリーン印刷機と呼ばれる機械の手段により達成される。研磨ブロックとガラス基板との間の距離はヘッドスクリューの手段により維持される。研磨ブロックがガラス基板に接触した瞬間を最小研磨と呼び、そしてヘッドスクリューが1回転した時を最大摩擦圧と呼ぶ。
【００３９】
最良の双安定（メモリー）効果はポリマーの厚さが900〜1100Åである場合に得られる。ポリマーの厚さが900Åより少ない場合には、メモリー効果は失われるか又は観察できない。ポリマーの厚さが1100Åを超える場合には、このポリマー被膜は摩擦時に基板から剥がれて（除去されて）、ディスプレイのアライメント（不均一コントラスト）が消失する。FLC物質に基づいて良好な双安定（メモリー）装置を得るために、研磨ブロックとガラス基板との間に最小の距離（高い摩擦圧）を維持する。公知の方法と対比した場合の本発明の方法の主な相違点は先ず第一にポリマー被膜の厚さが極めて厚い（900〜1100Å）ことであり、そして第二にポリマー被覆表面の摩擦強度が比較的高いことである。これら二つの条件により、電荷を蓄積する表面領域は増大するであろう。
【００４０】
ガラス基板の一つにポリマーを被覆し、そして均一なFLCアライメントを得ることは必ずしもFLC物質の全てのタイプに有効ではない。しかしながら、一表面が被覆されたセルのコントラストは極めて良好（最小の欠陥）である。出願人はセルの一面をポリマーで処理し、そして摩擦することによりアライメントを得る2つのFLC物質の試験を行った。
【００４１】
摩擦によるアライメント層処理の後、２枚のガラス基板を組み立てることによりセルを形成する。この方法で最も重要なことは均一で正確なセル空間を得ることである。このため，一つのガラス基板の不活性電極領域上に既知の厚さのマイラースペーサを保持する。液晶物質を内側に注入するための二つの開口が両側に形成されるように上記スペーサを保持する。次いで別のガラス基板を上記基板上に置き、電極を適切に調和させて活性領域を形成する。これらの基板を上記二つの開口を除いて、トールシール(Torr. seal)（バリアン社(Varian Associates)、米国）又はアラルダイト(Araldite)（チバ、インド）を使用してその周辺部で封着する。
【００４２】
しかしながら、極めて薄いサンプル（1〜3μｍの厚さ）をマイラースペーサで得ることは極めて困難である。従って、上記ガラス基板のポリマー処理の前に、ネガティブフォトレジスト物質の薄い層をフォトリソグラフィで上記基板の一つの上に形成してスペーサを得る。上記フォトレジスト層の厚さを制御することにより上記セルの厚さを制御できる。このフォトレジスト被覆ガラス基板を200〜250℃で30分間焼成してフォトレジスト被膜を硬くする。この後で、通常のポリマー被覆及び摩擦処理を実施し、そしてセルを密封する。セルの厚さをキャパシタンスを測定することにより又は光学干渉法を使用して測定する。
【００４３】
上記フォトレジストスペーサ及び表面アライメント被覆の後に、上記ガラス基板を組み立て、シーラントで封着し、そして強誘電性液晶物質を上記セル内に充填する。このために、液晶物質を上記スペーサ間の小さな開口の近傍に置き、そして上記サンプルを等方性相まで加熱することにより充填する。この液晶物質がセル内で完全にクリープした後に、強誘電性液晶（ＳｍC*）相まで徐々に冷却する。50Hz〜100Hzの周波数範囲の20Vppの電場をＳｍC*からＳｍA相まで又はＳｍC*からN*相までの転移温度よりちょうど1℃低い温度で1〜2時間印加してホモジニアス配列（均一なコントラスト）用のFLC分子の優れた配列を得る。
【００４４】
本発明における主要な前提は電場を表面が幾何学的に安定する配置で印加することによりポリマー層と上記FLC物質との境界面により多くの電荷を蓄積させることである。印加された電場が取り除かれ、そして電荷の蓄積（減極電場）に基づく電場が閾値電場を超えると、上記FLC分子は逆方向に転換する。上記FLC分子が逆方向に転換すると、分子の方向を変えられる対向力が存在しなくなり、長時間逆方向（記憶状態）を維持する。電荷の蓄積に基づく電場はポリマーを厚く（900〜1100Å）堆積させ、そして上記ガラス基板を強く摩擦して電荷を蓄積するための広い表面領域を形成することにより増大する。ポリマーの厚さが900Åより小さくなり、そして強く摩擦されたセルにおいては、上記逆の記憶効果は観察されず、従って電荷の蓄積に基づいて生じる減極電場は閾値電場より小さくなり、上記FLC分子の逆方向への転換が必要となることを示唆している。ポリマーの厚さが1100Åより大きい場合には、上記ポリマーの被覆は摩擦時に基板から剥離する。
【００４５】
本発明において最高の帯電安定化（メモリー）を達成するためには、厚いポリマー（1000Å）と薄いFLC層(2μｍ)がより適合する。外部電場（＋ve）の印加を通じて、上記FLC分子は一つの均一なスイッチ状態（DOWN）にある。顕微鏡の回転ステージを暗い状態になるように調節した。2秒〜2分間（ポリマー表面に蓄積した電荷量に依存する）このスイッチ状態を維持した後、電場のスイッチを切ると、顕微鏡の視界は明るくなる。この状態は上記サンプルを角度2θ（45°）回転させたときに、視界が再び暗くなるという事実から判断して電荷蓄積現象に基づく逆スイッチ状態（UP状態）であると判断できる。この電荷が安定したUP状態は極めて安定しており、この状態を数ヶ月維持するであろう。このスイッチ状態は単安定状態のように作動するが、電場を逆方向（-ve）に数秒間印加し、そして電場のスイッチを切ると、このサンプルはDOWN状態に戻るという事実から判断して、実際は単安定状態ではない。
【００４６】
従って、外部電場を印加して上記表面が安定化された(SSFLC)構造体に逆方向にスイッチを入れ、そして所望の状態まで保持することにより電荷が安定化しスイッチが入れられた状態を確実に得ることができる。充填用の開口はエポキシシーラントで気密に封止される。検光子及び偏光子を2枚のガラス基板上に固定し、そしてこの検光子と偏光子の位置をこれらが交差するように、即ち偏光子の位置が検光子に対して90°回転するように調節する。電気接続が電場を印加するための電極の導電部分から取り出される。本発明の装置の記憶特性を表-2に示す。
【００４７】
【表２】
0004580050.tif 000003
【００４８】
【実施例】
本発明の方法を以下の実施例により更に説明するが、これらの実施例は本発明の権利範囲を限定するものではない。
【００４９】
実施例１
寸法が3ｃｍ×2ｃｍのホウケイ酸ガラス基板を用意し、エメリー粉を使用して端部を粗く研削することにより滑らかな端部を形成する。次いでこれらの研削されたガラス基板を酸化セリウム粉を使用して研磨することによりインチ当たりλ/10の光学平坦度を得る。これらの研磨したガラス基板を次いでK2Cr2O7、H2SO4、トリクロロエチレン及びメタノール中で超音波撹拌により十分に洗浄し、次いで脱イオン水中でリンスし、最後に乾いた窒素ガスを用いて乾燥する。これらの洗浄されたガラス基板を250℃の温度に加熱し、次いで錫を3％ドープされた酸化インジウム(ITO)の薄膜を真空蒸着室内で電子ビーム蒸着により堆積させることによりインジウム錫酸化物の薄膜を被覆する。この方法により100Ω/□のシート抵抗と90%の光透過率が与えられる。これらの(ITO)被覆ガラス基板を再び洗浄剤とアセトン中で洗浄し、そして最後に脱イオン水でリンスし、フォトリソグラフィによりパターンを形成して、1×1平方ｃｍの有効な電極面積を得る。このITOを有するパターン化されたガラス基板を上述のように再度洗浄し、乾燥する。TiO2 /SiO2の膜を反射防止被膜として総膜厚がλ/4に保たれるように堆積する。反射防止被膜を被覆された上記ガラス基板を再び洗浄し、そして乾燥し、次いでナイロン6/6ポリマーを上記基板のパターン化された導電性表面上にスピンコーティングした。このナイロン膜の厚さは1000Åに保持された。このナイロン被覆された基板を120℃の温度で30分間ベーキングした。ナイロンを被覆され、そして硬化された基板の表面をベルベット布で摩擦する。この摩擦はスクリーン印刷機上で手動により5分間に50回、基板面に沿って行う。この摩擦が完了した後、フォトレジストを一つの基板上にスピンコーティングして2μｍの厚さのスペーサを得る。上記ガラス基板の2枚を接触させ、そして上記パターン化したITO電極について適切に整合させる。上記複数の基板の一つに堆積したスペーサフォトレジスト中には小さな隙間がある。光学メモリーデバイスを調製するために、上記サンドイッチ構造体中に強誘電性液晶(FLC)物質を挿入した後に、バリアントアソシエイッ(Variant Associates)の真空シーラントであるトールシール(Torr Seal)を用いて上記構造体の向かい合った側面を封着する。結晶性（‐30℃）スメチックC*（62℃）スメチックA（76℃）キラルネマチック（86℃）等方性相の相シーケンスを有する上記FLC物質のZLI-3654（E．メルク社、ドイツ）を上記2枚の基板の間の隙間にその等方性温度で充填した。最終の封止を上記シーラントを用いて実施し、そして焼成してデバイスの作製を完了する。これにより、光学メモリーデバイスの試験及び使用が可能になる。これは上記デバイスの２表面上に偏光子を直交して固着し、そして電場（Vpp＝周波数80Hzで20V）を室温で2時間印加して、上記FLI物質を上記ポリマーが被覆された基板面で配向させてメモリー効果を得ることにより達成される。上記完成したデバイスを光学顕微鏡の回転テーブル上に置いて、このサンプルを暗い状態、即ちこのサンプルを光が透過しないように調節する。次に8Vの直流場を5秒間印加した。直流バイアスを取り除いた直後に、視界は明るくなり、従って上記サンプルは透明になった。このサンプルを45°回転させると、視界は暗くなる。この状態は１年間安定して持続した。
【００５０】
実施例2
寸法が3ｃｍ×2ｃｍのホウケイ酸ガラス基板を用意し、エメリー粉を使用して端部を粗く研削することにより滑らかな端部を形成する。次いでこれらの研削されたガラス基板を酸化セリウム粉を使用して研磨することによりインチ当たりλ/10の光学平坦度を得る。これらの研磨したガラス基板を次いでK2Cr2O7、H2SO4、トリクロロエチレン及びメタノール中で超音波撹拌により十分に洗浄し、次いで脱イオン水中でリンスし、最後に乾いた窒素ガスを用いて乾燥する。これらの洗浄されたガラス基板を250℃の温度に加熱し、次いで錫を3％ドープされた酸化インジウム(ITO)の薄膜を真空蒸着室内で電子ビーム蒸着により堆積させることによりインジウム錫酸化物の薄膜を被覆する。この方法により40Ω/□のシート抵抗と85%の光透過率が与えられる。これらの(ITO)被覆ガラス基板を再び洗浄剤とアセトン中で洗浄し、そして最後に脱イオン水でリンスし、フォトリソグラフィによりパターンを形成して、1×1平方ｃｍの有効な電極面積を得る。このITOを有するパターン化されたガラス基板を上述のように再度洗浄し、乾燥する。TiO2 /SiO2の膜を反射防止被膜として総膜厚がλ/4に保たれるように堆積する。反射防止被膜を被覆された上記ガラス基板を再び洗浄し、そして乾燥し、次いでナイロン6/6ポリマーを上記反射防止被膜のない上記基板表面上にスピンコーティングした。このナイロン膜の厚さは900Åに保持された。このナイロン被覆された基板を120℃の温度で30分間ベーキングした。ナイロンを被覆され、そして硬化された基板のポリマー表面をベルベット布で摩擦する。この摩擦はスクリーン印刷機上で手動により5分間に50回、基板面に沿って行う。この摩擦が完了した後、フォトレジストを一つの基板上にスピンコーティングして2μｍの厚さのスペーサを得る。上記ガラス基板の2枚を接触させ、そして上記パターン化したITO電極について適切に整合させる。上記複数の基板の一つに堆積したスペーサフォトレジスト中には小さな隙間がある。光学メモリーデバイスを調製するために、上記サンドイッチ構造体中に強誘電性液晶(FLC)物質を挿入した後に、バリアントアソシエイッ(Variant Associates)の真空シーラントであるトールシール(Torr Seal)を用いて上記構造体の向かい合った側面を封着する。結晶性（9℃）スメチックC*（62℃）キラルネマチック（71℃）等方性相の相シーケンスを有する上記FLC物質のCS2004（チッソ社、日本）を上記2枚の基の間の隙間にその等方性温度で充填した。最終の封止を上記シーラントを用いて実施し、そして焼成してデバイスの作製を完了する。これにより、光学メモリーデバイスの試験及び使用が可能になる。これは上記デバイスの２表面上に偏光子を直交して固着し、そして電場（Vpp＝周波数80Hzで20V）をスメチックC*相からキラルネマチック（71℃）相へ転移温度より1℃低い温度で1時間印加することにより達成される。上記完成したデバイスを光学顕微鏡の回転テーブル上に置いて、このサンプルを暗い状態、即ちこのサンプルを光が透過しないように調節する。次に8Vの直流場を2分間印加した。直流バイアスを取り除いた直後に、視界は再び暗くなり、従って上記サンプルは不透明になった。上記FLC物質の傾斜角が復極場により90°回転するため、このサンプルを90°回転させると、視界は再び暗くなる。この状態は１年間安定して持続した。
【００５１】
実施例3
寸法が3ｃｍ×2ｃｍのホウケイ酸ガラス基板を用意し、エメリー粉を使用して端部を粗く研削することにより滑らかな端部を形成する。次いでこれらの研削されたガラス基板を酸化セリウム粉を使用して研磨することによりインチ当たりλ/10の光学平坦度を得る。これらの研磨したガラス基板を次いでK2Cr2O7、H2SO4、トリクロロエチレン及びメタノール中で超音波撹拌により十分に洗浄し、次いで脱イオン水中でリンスし、最後に乾いた窒素ガスを用いて乾燥する。これらの洗浄されたガラス基板を250℃の温度に加熱し、次いで錫を3％ドープされた酸化インジウム(ITO)の薄膜を真空蒸着室内で電子ビーム蒸着により堆積させることによりインジウム錫酸化物の薄膜を被覆する。この方法により40Ω/□のシート抵抗と85%の光透過率が与えられる。これらの(ITO)被覆ガラス基板を再び洗浄剤とアセトン中で洗浄し、そして最後に脱イオン水でリンスし、フォトリソグラフィによりパターンを形成して、1×1平方ｃｍの有効な電極面積を得る。このITOを有するパターン化されたガラス基板を上述のように再度洗浄し、乾燥する。これらのパターン化された基板を電子ビームで堆積させたSiO2膜で被覆し、この基板を室温に維持し、膜厚をλ/4に保持する。このSiO2膜は反射防止被膜として堆積する。反射防止被膜を被覆された上記ガラス基板を再び洗浄し、そして乾燥し、次いでナイロン6/6ポリマーを上記反射防止被膜のない上記基板表面上にスピンコーティングした。このナイロン膜の厚さは900Åに保持された。このナイロン被覆された基板を120℃の温度で30分間ベーキングした。ナイロンを被覆され、そして硬化された基板のポリマー表面をベルベット布で摩擦する。この摩擦はスクリーン印刷機上で手動により5分間に50回、基板面に沿って行う。この摩擦が完了した後、フォトレジストを一つの基板上にスピンコーティングして2μｍの厚さのスペーサを得る。上記ガラス基板の2枚を接触させ、そして上記パターン化したITO電極について適切に整合させる。上記複数の基板の一つに堆積したスペーサフォトレジスト中には小さな隙間がある。光学メモリーデバイスを調製するために、上記サンドイッチ構造体中に強誘電性液晶(FLC)物質を挿入した後に、バリアントアソシエイッ(Variant Associates)の真空シーラントであるトールシール(Torr Seal)を用いて上記構造体の向かい合った側面を封着する。結晶性‐スメチックC*‐スメチックA‐キラルネマチック‐等方性相の相シーケンスを有する上記FLC物質のZLI-3654（E．メルク社、ドイツ）を上記2枚の基板の間の隙間にその等方性温度で充填した。最終の封止を上記シーラントを用いて実施し、そして焼成してデバイスの作製を完了する。これにより、光学メモリーデバイスの試験及び使用が可能になる。これは上記デバイスの２表面上に偏光子を直交して固着し、そして電場（Vpp＝周波数80Hzで20V）をスメチックC*相からキラルネマチック（71℃）相へ室温で2時間印加することにより達成される。上記完成したデバイスを光学顕微鏡の回転テーブル上に置いて、このサンプルを暗い状態、即ちこのサンプルを光が透過しないように調節する。次に8Vの直流場を30秒間印加した。直流バイアスを取り除いた直後に、視界は明るくなり、従って上記サンプルは透明になった。このサンプルを45°回転させると、視界は暗���なる。この状態は16ヶ月間安定して持続した。
【００５２】
実施例4
寸法が3ｃｍ×2ｃｍのホウケイ酸ガラス基板を用意し、エメリー粉を使用して端部を粗く研削することにより滑らかな端部を形成する。次いでこれらの研削されたガラス基板を酸化セリウム粉を使用して研磨することによりインチ当たりλ/10の光学平坦度を得る。これらの研磨したガラス基板を次いでK2Cr2O7、H2SO4、トリクロロエチレン及びメタノール中で超音波撹拌により十分に洗浄し、次いで脱イオン水中でリンスし、最後に乾いた窒素ガスを用いて乾燥する。これらの洗浄されたガラス基板を250℃の温度に加熱し、次いで錫を3％ドープされた酸化インジウム(ITO)の薄膜を真空蒸着室内で電子ビーム蒸着により堆積させることによりインジウム錫酸化物の薄膜を被覆する。この方法により40Ω/□のシート抵抗と85%の光透過率が与えられる。これらの(ITO)被覆ガラス基板を再び洗浄剤とアセトン中で洗浄し、そして最後に脱イオン水でリンスし、フォトリソグラフィによりパターンを形成して、1×1平方ｃｍの有効な電極面積を得る。このITOを有するパターン化されたガラス基板を上述のように再度洗浄し、乾燥する。これらのパターン化された基板を電子ビームで堆積させたSiO2膜で被覆し、この基板を室温に維持し、膜厚をλ/4に保持する。このSiO2膜は反射防止被膜として堆積する。反射防止被膜を被覆された上記ガラス基板を再び洗浄し、そして乾燥し、次いでナイロン6/6ポリマーを上記反射防止被膜のない上記基板表面上にスピンコーティングした。このナイロン膜の厚さは1100Åに保持された。このナイロン被覆された基板を120℃の温度で30分間ベーキングした。ナイロンを被覆され、そして硬化された基板のポリマー表面をベルベット布で摩擦する。この摩擦はスクリーン印刷機上で手動により5分間に50回、基板面に沿って行う。この摩擦が完了した後、フォトレジストを一つの基板上にスピンコーティングして2μｍの厚さのスペーサを得る。上記ガラス基板の2枚を接触させ、そして上記パターン化したITO電極について適切に整合させる。上記複数の基板の一つに堆積したスペーサフォトレジスト中には小さな隙間がある。光学メモリーデバイスを調製するために、上記サンドイッチ構造体中に強誘電性液晶(FLC)物質を挿入した後に、バリアントアソシエイッ(Variant Associates)の真空シーラントであるトールシール(Torr Seal)を用いて上記構造体の向かい合った側面を封着する。結晶性‐スメチックC*‐スメチックA‐キラルネマチック‐等方性相の相シーケンスを有する上記FLC物質のZLI-3654（E．メルク社、ドイツ）を上記2枚の基板の間の隙間にその等方性温度で充填した。最終の封止を上記シーラントを用いて実施し、そして焼成してデバイスの作製を完了する。これにより、光学メモリーデバイスの試験及び使用が可能になる。これは上記デバイスの２表面上に偏光子を固着し、そして電場（Vpp＝周波数80Hzで20V）を室温で2時間印加することにより達成される。
【００５３】
上記完成したデバイスを光学顕微鏡の回転テーブル上に置いて、このサンプルを暗い状態、即ちこのサンプルを光が透過しないように調節する。次に8Vの直流場を5秒間印加した。直流バイアスを取り除いた直後に、視界は明るくなり、従って上記サンプルは透明になった。このサンプルを45°回転させると、視界は暗くなる。この状態は16ヶ月間安定して持続した。
【００５４】
本発明のFLCメモリーデバイスのための種々のパラメータを表-3に示す。
【００５５】
【表３】
0004580050.tif 000004
【００５６】
本発明の主要な利点は以下の通りである。
1. FLC物質を配列させるためのポリマー被覆のパラメータは臨界が少なく、そして制御が容易であり短時間に準備できる。
2. 上記サンプルを広範囲の領域にわたってポリマーで被覆することは容易である。従って、広い領域の表示装置を本発明により製造できる。ポリマー膜の厚さは臨界的でないため、大量生産が極めて容易である。
3. 大規模な工業的製造が容易に実施できる。
4. 本発明の方法により調製された装置を光学計算装置に組み込むことは容易である。
【００５７】
本発明のFLCメモリーデバイスは以下のように応用される。
【００５８】
即ち、強誘電性液晶に基づく本発明の光学メモリー効果は情報処理装置に利用される。光学処理用の最も重要な装置の一つは光学的にアドレスされた空間光変調器(OASLM)である。これらの装置はフレキシブルな処理を実行するために用いられる論理及びメモリー機能を提供する。
【００５９】
上記FLC空間光変調器は光伝導体、誘電体ミラー、及びFLCからなるサンドイッチ構造を有する。上記FLC層は分極ビームスプリッターを通じて送られる読み出しビームの分極を変調する。従って、上記FLC-SLMはネガティブ電気パルス用のポジティブ像及びポジティブパルス用のネガティブ像を処理し、そして記憶する。記憶された像は何時でも読み出される。
【００６０】
光学的にアドレスされた空間光変調器に関して、上記SLMの光伝導体の面が影響されないように上記セルの一つの基板を処理することによりFLC分子の配列が得られることに本発明の新規性は存在する。FLCに基づく上記OASLMのいくつかの応用例を以下に簡単に述べる。
【００６１】
1. 映写ディスプレイ：
高分解能映写ディスプレイの重要な応用例は像の拡大である。
【００６２】
フォトセンサー上に描かれて小さなCRTからの弱い像は変調装置を通じ、輝赤ビーム反射器を使用して拡大され、そしてスクリーン上に投影される。
【００６３】
2. 像波長コンバータ：
赤外から可視へのイメージ変換及び可視から赤外へのイメージ変換はOASLMが適切なトランスデューサである二つの別のタスクである。可視の書込み光及び赤外の読出し光を用いることにより、OASLMは赤外検出システムを試験するための赤外像を刺激するのに使用できる。赤外から可視へ変換するためのOASLMの使用可能な書込み光入力波長の範囲は主にフォトセンサーのスペクトル反応に依存する。
【００６４】
3. 光学関連：
いくつかの光学パターン認識システムは複数のOASLMを必要とする。相関器において、入力シーン(scence)は基準値(reference)と相互に関係する。ファンデル-ラグ(Vander-Lugt)相関器において、基準値はフーリエ変換ホログラム又は整合フィルタの形をしている。上記OASLMは入力時に非干渉性から干渉性のイメージトランスデューサとして使用される。上記入力シーンのフーリエ変換は次にレンズのバック焦点面で形成される。上記入力シーンの変換と上記整合フィルタとの掛け算により上記相互関係が生じる。ジョイント変換相関器において、入力シーンと基準値のフーリエ変換はOASLM上で妨害される。