JPH0743475B2 - 選択的眺め角度を有する液晶光変調材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光透過性、合成樹脂マトリックス内に相分離さ
れた液晶の微小滴を含んでなる液晶光変調材料に関し、
より詳しくは、選択可能な眺め角度を有する液晶光変調
材料に関する。そのような材料は材料の表面に対して直
角近辺の狭い眺め角度に亘って透明であるか或いは材料
の表面に対して斜めの角度で透明であるか或いは印加さ
れた外的場の強度に応じて調整可能な角度で透明であり
得る。そのような材料は各種窓及び電気光学的ディスプ
レーにおいて、又ディスプレーが可視的であるか或いは
窓が透明である角度に調整することができることが望ま
しい場合には常に用いられる。

〔従来技術および発明が解決しようとする課題〕

液晶光変調材料を相分離により製造する技術並びにその
ような技術及びそれにより製造される材料によって提供
される利点は、本発明によってその開示内容が準用され
る米国特許4,671,618号、4,673,255号、4,685,711号及
び4,688,900号各明細書に記載されている。

実質的透明性と実質的不透明性の間の各種グレースケー
ルを示す切替え可能な電気光学的ディスプレーセルは米
国特許4,411,495号明細書及びアプライド・フィジクス
・レターズ（Applied Physics Letters）Vol.40,p.22
（1982年）に提案されている。そのようなディスプレー
セルは透明電極間に挾まれた多孔性セルロース系材料中
に吸収された異方性懸濁液を使用する。'495特許におい
ては、この異方性懸濁液は粒状物よりなるのに対し、ア
プライド・フィジクス・レターズ（Applied Physics Le
tters）の記事においては、この異方性懸濁液は陽性誘
電異方性を有するネマチック液晶よりなる。これらのデ
ィスプレーセルの操作は異方性多孔性材料の屈折率の異
方性液晶或いは異方性粒状懸濁液の屈折率に対する適合
或いは不適合に応じて異る。多孔性材料の屈折率が孔内
の材料により入射光に対して示される屈折率に適合する
場合には透明性が達成される。孔内の液晶或いは粒子の
配向は、場が印加されない場合には一般的にランダムで
あり、場の存在下においては場の方向に対して一般的に
平行である。このように、場が印加されない場合には、
孔内の材料は通常の屈折率n_o及び異常の屈折率n_eの間の
値に等しい総括的屈折率を示す。場のない条件におけ
る透明性は多孔性の屈折率が孔内の材料の総括的屈折率
に適合される場合に生ずる。引続いて場を印加する
と、場の方向に配向して探索光に対して示される屈折率
を変化させる傾向を示す液晶或いは粒子を与え、その結
果散乱或いは不透明性が生ずる。

今説明した様式とは反対に操作するディスプレー細胞
は、多孔性材料の屈折率が液晶或いは粒子の通常の屈折
率n_oに適合された場合に得られる。この場合には、場を
印加するとその場に配向し、及び入射光に対してそれが
屈折率間の不適合性を検出せず、透過されるように通常
の屈折率n_oを示す液晶或いは粒子を生ずる。引続いて場
を除去すると、多孔性材料のそれに等しくない総括的屈
折率が入射光に対して示され、それが次いで分散され
るランダムな状態に戻り、セルは不透明な外観を示す。
最大透明性及び最大不透明性の極端の間において、グレ
ースケールがセルに印加される電圧の函数として達成可
能である。

上記二つの操作ディスプレーの様式の各々はセルが観賞
者に対して透明である異ったプロフィールを示す。多孔
性材料の屈折率がランダムに配向された液晶或いは異方
性懸濁液の総括的屈折率に適合される場合（場のない
透明性）、装置は総括的が本質的に等方性であるとい
う事実により実質的に全ての眺め方向から観賞者に透明
に見える。即ち全眺め角度に対して同一である。しかし
多孔性材料の屈折率が配向液晶の屈折率n_oに適合される
場合（場のある透明性）には、装置は場の方向（通常セ
ルに対して直角）の方向から直接に眺められた場合に最
も透明に見え、透明性は配向状態における屈折率が異方
性であるという事実により眺め角度が斜めになるに従っ
て減少する。即ち、眺め角度が直角から離れるに従っ
て、知覚される屈折率間の不適合がより大きくなり、実
質的に不透明な外観が十分に斜めの角度において観賞者
により検知される。

上記説明のディスプレーセルはセルを通する眺め角度を
ある程度制御することを可能にするが、多孔性シート或
いはポリビニルアルコールのカプセル中の液晶の機械的
捕獲により製造されるこれら及び他のタイプの液晶セル
は多くの欠点を有する。これらの欠点の一つは各種捕獲
材料の本質的に不変性の屈折率である。即ち、適合或い
は不適合は試行錯誤の過程である。

〔課題を解決するための手段、発明の作用および効果〕

本発明の技術はそのような材料を用いて製造される窓或
いはディスプレーが透明であるか或いは可視性である角
度が合成樹脂マトリックスの屈折率と選ばれた異方性液
晶の屈折率との念入りな適合或いは不適合により予め決
定されるという意味において「誂えた」眺め角度を有す
る光変調液晶材料の製造を可能にするものである。本発
明から得られる特性の装置としてはヘッドアップディス
プレー用窓、サンスクリーン、内蔵「ベネチアンブライ
ンド」を有する窓及び一般的に入射光の透過方向が前記
装置に対比して制限或いは修正されている装置を含む。

本発明は相分離された液晶の微小滴を光透過性合成樹脂
マトリックス内に含んでなる光変調材料において、マト
リックスの屈折率n_pが微小滴ディレクターが材料表面に
対して配向される場合には光の最大透過が材料の表面に
対して選ばれた斜め角度において或いは材料の表面に対
して直角近辺の選ばれた狭い角度で生ずるように液晶微
小滴の有効屈折率に適合或いは不適合させられることを
特徴とする材料を提供する。そのような屈折率の適合或
いは不適合は外的磁場或いは電場における相分離によ
り、或いは液晶微小滴の相分離中或いは後における卵形
などの成形により全ての液晶微小滴ディレクターを配向
させることにより伴われ、それにより材料に、材料或い
はそれにより製造されるディスプレーが透明或いは可視
状態になる、永久的及び可動性眺め角度を付与する。改
良された光変調材料の一枚以上のシートを窓或いは電気
光学的にディスプレー装置中に導入して選ばれた眺め角
度においてのみ透明性或いは可視可能であり、且つ他の
眺め角度においては不透明である角度的に区別された窓
或いはディスプレーが提供される。

本明細書及び特許請求の範囲において用いられる「相分
離」という用語は本発明の先行技術として先に述べた特
許及び出願において記載されている過程を指す。相分離
技術は光透過合成樹脂マトリックス中に多数の離散微小
滴を有する光変調材料をもたらす。最初に液晶を流動性
或いは柔らかいマトリックス提供組成物に溶解する。マ
トリックスの硬化に従い微小滴が自然に形成される。こ
の目的のための硬化としては「硬化（curing）」、「凝
結（setting）」及び「ゲル化（gelling）」などが挙げ
られる。この硬化はマトリックス内に生ずる熱可塑性重
合体マトリックスの場合においては例えば重合、架橋、
冷却などの１以上の変化或いはマトリックス提供組成物
及び液晶の両者に対する溶媒である揮発性物質の喪失か
ら生じうる。

これらの各種「相分離」方法への言及を単純化にするた
めに次の頭字語を用いる。即ち揮発性溶媒が除去されて
微小滴沈澱の形成及び硬化を行う溶媒−誘発相分離に対
しては「SIPS」；冷却が微小滴形成並びにマトリックス
の硬化を誘発する熱−誘導相分離に対しては「TIPS」；
及び付加、縮合、或いは架橋或いはこれらの機構の組合
わせによる初期重合或いは更に重合が微小滴形成及びマ
トリックスの形成を与える重合−誘導相転移に対して
「PIPS」が用いられる。シート形状の最終マトリックス
の硬化は熱硬化性マトリックスを用いて一度に行われる
が、しかし熱可塑性マトリックスを用いて繰返し行うこ
とができる。マトリックスについて「硬化」とは微小滴
を大きさ及び位置に関して安定化させることを示す。マ
トリックスはそれ自体脆弱である必要はない。それは、
その有用な「硬化」状態においてやゝ柔軟性且つ変形可
能であってもよい。変調光に対する微小滴の平均直径は
約50μｍ程度に大きくあり得、通常約0.2乃至10μｍで
ある。

相分離技術はマトリックスの屈折率n_pの微小滴中の液晶
の有効屈折率n_mtに対する適合を可能にする。相分離技
術において使用可能な広範囲の合成樹脂マトリックス提
供材料は最初から広範囲のn_p値の選択を可能にする。そ
の後n_p値は相分離後に硬化マトリックス中に溶解して残
存する液晶の量により影響を及ぼされる。溶解液晶の量
は相分離の速度例えば冷却速度、重合速度、溶媒蒸発の
速度並びに合成樹脂の性質などにより影響を受ける。更
に、液晶材料の全成分の全てがマトリックス内に同等に
溶解されないようである。

「液晶」或いは液晶材料という用語は、本発明に関して
操作可能な液晶を指す。好ましい液晶はネマティックタ
イプのものか或いはネマティックタイプとして挙動する
ものであり、且つ陽性の誘電異方性を示すものである。
そのような液体材料はその中に多色性或いは二色性染
料、等方性染料、或いは液晶がそれから分離された少量
の合成樹脂などその他の材料をその中に溶解して含有し
てよい。

本発明に関して「配向された」とは微小滴ディレクター
或いは光学軸の選択された方向における固定を指す。配
合は電場或いは磁場をかけることにより材料に剪断をか
けて液滴を下記の如く卵形或いは楕円形にすることによ
り、或いはその材料を例えば米国特許4,685,771号明細
書に記載されているように場の存在下において製造する
ことにより達成される。

「有効屈折率」n_mtという用語は、入射光に対して示さ
れる配向液晶微小滴の屈折率を示す。最大透明性は探索
光がマトリックスの屈折率n_pと微小滴の有効屈折率n_mt
の間に殆んど或いは全く不適合を検知しない場合に生ず
る。

従って、本発明は光透過性合成樹脂マトリックス内に分
散された液晶の微小滴よりなり、液晶がマトリックス形
成組成物に可溶であり、且つ微小滴がそれからの相分離
により自然に形成される改良された光変調材料におい
て、微小滴が光が修正された眺め角度で材料を通して透
過されるように重合体の屈折率n_pとは異る有効屈折率n
_mtを有することを特徴とする材料を提供する。

マトリックスの屈折率n_pは液晶微小滴の通常の屈折率n_o
を所定量超過しうる。即ち、入射光は微小滴ディレクタ
ーが材料表面に対して垂直である場合には材料表面に対
して選ばれた斜めで材料を通して透過するか或いは微小
滴ディレクターが材料表面とある角度を形成する場合に
はほぼ材料に対して垂直な角度で透過される。

マトリックスの屈折率n_pが液晶微小滴の通常の屈折率n_o
よりも所定量未満である場合には、材料表面に入射する
光は微小滴ディレクターが材料表面に垂直である場合に
は材料表面にほぼ垂直な所定の狭い角度で通過されるか
或いは微小滴ディレクターが材料表面とある角度を形成
する場合には材料表面に対して選ばれた急角度で透過さ
れる。

本発明の材料は微小滴ディレクターが材料表面とある角
度を形成するように製造される。好ましくは、液晶の通
常の屈折率n_oは合成樹脂マトリックスの屈折率n_pに適合
される。本発明のこの面において、材料は材料表面に対
してある角度で向けられた電場或いは磁場において相分
離により製造されるか或いは微小滴を卵形或いは楕円形
に成形するような可塑的条件内において剪断がかけられ
る。これらの両製造方法の結果、外的場の不存在下にお
いて材料表面に対して同一の好ましい角度をとる全ての
微小滴ディレクターが得られる。常に微小滴ディレクタ
ーの指す方向は電極などを介して適当な場をかけること
により切替え或いは回転させることができる。本発明の
この面に従って製造される光変調材料は、それらが全て
の状態において眺め角度を有する点において「ベネチア
ンブラインド」効果を示す。即ち、場のない状態におい
て、この材料は表面に対して第一の極端な角度において
透明であり、その角度は微小滴状の液晶が緩和された平
衡位置にある場合において微小滴ディレクターと一致
し、完全に場のかけられた状態において、材料は表面に
対して第二の極端な角度で透明であり、その角度にかけ
られた場により完全に配向する微小滴ディレクターと一
致し、部分的に場のかけられた状態では眺め角度はこれ
らの両極端の間にある。

本発明の更に一つの側面において、多数のシートが積重
ねられて単一シートにより達成されるよりも微細に同調
された眺め角度光透過及び散乱特性を示す第二の光変調
材料がもたらされる。そのような第二の光変調材料は各
シートにおいて有効屈折率n_mtが隣接シートのそれと異
り、且つ各シートにおいて合成樹脂マトリックスの屈折
率n_pが液晶微小滴の通常の屈折率n_oに等しいか、より大
きいか或いはより小さい少なくとも２枚のシートよりな
る。

前記光変調材料に加えて、本発明は更に微小滴が窓のた
めの光変調材料の製造に際して永久的に配向されている
窓及び微小滴が操作時に電気的に配向のためにアドレス
可能である電気光学装置を包含する。そのような窓は選
ばれた角度における入射光に対して実質的に透明である
か或いは選択角度において入射光に対して選択的に透明
であるように配向した微小滴を有する。そのような電気
光学装置では導電性透明電極間に挾まれた１枚以上の光
変調材料のシートを含み光の選択的透過のための材料の
セグメント或いは全体の選択的エネルギー付与及び脱エ
ネルギーに依存するディスプレーを形成する。この装置
は反射面を設けて反射タイプのディスプレーを形成して
よい。そのような窓は印加された場の強度に従って可動
性であり、ベネチアンブラインドのように作動する角度
において入射光に透過であるように配向した微小滴を有
してよい。

更にその他の特徴及び利点は以下の本発明の最良の態様
及び付属図面の説明から当業者に明らかとなるであろ
う。

〔発明を実施するための最良の態様〕

本発明により達成可能な幾つかの光透過／散乱効果を概
略的且つ理想的に第１（Ａ）〜（Ｇ）図に図示する。全
ての場合において、「適合」という用語の使用及び等号
の使用は正確な数字的同等を意味するものではない。透
過光の最大化が不適合がある場合の散乱光に対して達成
される場合には、n_pは十分にn_oに「適合する」、即ち等
しい。

第１（Ａ）図は、本願の先行技術、例えば米国特許4,68
5,771号及び4,688,900号明細書に記載されているような
光変調材料を用いて達成可能な眺め角度αを図示する。
光透過性マトリックス10の液晶の微小滴11の例が表面に
直交する異常な屈折率で配向して示されている。配向は
電極（図示せず）を介する電場をかけることにより或い
は米国特許4,685,711号明細書に記載されるように配向
場において材料を相分離することにより達成される。

第１（Ｂ）図は微小滴21をマトリックス20内において表
面に直交するその異常屈折率で配向した第１（Ａ）図の
ものと同様に製造した材料を示す。第１（Ａ）図の眺め
角度αに対して、第１（Ｂ）図の材料はn_p＜n_oとなるよ
うに相対屈折率の選択或いは調整によりαよりも狭い眺
め角度βを有する。

第１（Ｃ）図は微小滴31をマトリックス30内においてそ
の異常屈折率を表面に直交して配向した第１（Ａ）及び
１（Ｂ）図のそれと同様にして製造した材料を示す。第
１（Ｃ）図の材料は二つの眺め角度、断面を図示した場
合のτ、材料表面に斜めのτを示す。これらの二つの角
度はn_p＞n_oとなるように相対屈折率を選択或いは調整す
ることによるものである。

第１（Ｄ）図は方向Ｅにかけられる電場或いは磁場にお
ける相分離により製造された材料を示す。この場合に
は、微小滴はその異常屈折率を材料表面に斜めにして配
向されている。この材料はn_p＝n_oとなるように相対屈折
率を選択或いは調整することにより単一眺め角度δを示
す。

第１（Ｅ）図は第１（Ｄ）図の材料と同様に方向（Ｅ）
にかけられた電界或いは磁界における相分離により製造
された材料を示す。しかしながら、この場合には、相対
屈折率n_p＞n_oとなるように選択或いは調整されて眺め角
度を得る。

第１（Ｆ）図は楕円形状微小滴を形成するように剪断を
かけて製造された材料を示す。そのような材料の製造工
程を以下に第11図に関連してより十分に説明する。第１
（Ｆ）における場のない状態に図示されるように、微小
滴ディレクターn_eの配向は楕円の主軸により規定される
方向Ｆと一致する。この材料はほぼ方向ｆの眺め角度σ
を通して透明である。配向電圧即ち微小滴ディレクター
を位置的拘束が許す限り場の方向となるべく平行な平衡
位置Ｎにもって来るのに十分な電圧を印加すると、第１
（Ｇ）図に図示されるようなほぼＮの新しい位置に回転
される眺め角度σが得られる。

相分離を微小滴中の液晶の長軸をシート面に対して垂直
或いは斜めに配向する電界或いは磁場内で行うと、得ら
れたシートは角度識別窓或いはディスプレーとして作用
するために場を印加する必要がない。それはその硬化さ
れたスイッチを切られた状態で適当な液晶配向を有し、
屈折率の不適合の大きさ或いは選ばれた微小滴の配列に
従って第１図の如く挙動する。更に、少なくとも閾値の
電場或いは磁場が第１（Ａ）〜（Ｄ）図のマトリックス
の平面内に印加されると、この材料は偏光子となる。そ
のような場は同時係属出願（WHFH Docket No.10−713）
に記載されるような複数の交互嵌合された電極対により
供給することができる。

本発明において通常用いられる液晶の通常の屈折率n_oの
値は−30゜乃至＋150゜の通常の使用温度において約1.4
乃至約1.6の範囲にある。異常屈折率n_eはより高く、し
ばしば約1.6乃至約1.8の範囲にある。好ましい液晶材料
は主としてシアノビフェニル化合物よりなる。

多くの有用なマトリックス合成樹脂は、液晶材料とほぼ
同一範囲に屈折率を有する。即ち、各種の透明ビニル、
アクリル、ポリカーボネート、エポキシ、ポリウレタ
ン、ポリエステル、ポリアミド、炭化水素及びセルロー
ス重合体、共重合体及び樹脂マトリックスが本発明にお
いて利用可能である。又、一緒に硬化してマトリックス
を形成する広範囲の成分、例えば単量体、予備重合体、
オリゴマー、硬化剤、及び架橋剤並びに予備形成マトリ
ックス材料自体の相溶性且つ硬化性混合物も利用可能で
ある。例えば、エポキシ樹脂或いはエポキシ樹脂の相溶
性ブレンドを単一の硬化剤或いは硬化剤の混合物により
重合することができる。任意の反応物質或いはその他の
相溶性成分即ち別の相として存在しない成分の種類或い
は割合における各々の変化は通常そうであるように各種
反応物質或いは成分の屈折率が異るならば異った屈折率
を有するマトリックスを与える。液晶微小滴のn_oに対す
るマトリックスの重合体部分の屈折率の微妙な調整即ち
微細な調整の可能性は明瞭であるべきである。

前記の如く、ある液晶は相分離後にマトリックスに溶解
して残る。表ＩはE.M.インダストリーズ社（E.M.Indust
ries,Inc.）から販売されている好ましい液晶E7の各種
マトリックスに及ぼす影響を例示する。E7は室温におい
てn_o＝1.520及びn_e＝1.745を有し、等方性E7は約1.59の
屈折率を有する。

表Ｉに見られるように、ポリカーボネート−E7光変調材
料は１より大きいn_p/n_o比を有する。この材料の眺め角
度はn_p＞n_oである第１（Ｃ）及び（Ｅ）図に図示された
ものである。Epon828＋capcure光変調材料についても同
様である。ポリビニルフオルマール−E7光変調材料は約
１に等しいn_p/n_o比を有する。この材料の眺め角度はn_p
＝n_oである第１（Ａ）及び（Ｄ）図に図示されたもので
ある。

Epon812及びCapcure−E7材料は１未満のn_p/n_o比を有
し、それは第１（Ｂ）に示された散乱角度を有する。表
Ｉの材料はより具体的に以下の実施例１及び２において
示される。

２部のE7液晶及び１部の表Ｉに示されるような樹脂を用
いて作製された幾つかのポリビニルフオルマール樹脂マ
トリックスフィルムの走査電子顕微鏡写真はフィルム物
質の約50％が微小滴であり、50％がマトリックスである
ことを示す。このようにマトリックス相は約３分の１の
液晶及び３分の２の樹脂を含有する。混合物の屈折率が
部数の平均重量の相対的寄与であると想定すると計算n_p
は表Ｉに示されるように測定された実際の屈折率であ
る。ほぼ1.53である。これに対して、対照的なのはCapc
ure3−800硬化剤で硬化されたエポキシ樹脂マトリック
スである。観察されるn_pは実質的に純粋固化重合体の屈
折率に等しい。これはマトリックスに殆んど液晶が溶解
されていないことを示す。

第２図を参照すると、透明重合体フィルム或いはマトリ
ックスシート120,10μｍ厚が各々200Åでそれぞれ透明1
mm厚ガラス板140及び140′の内面を被覆する酸化インジ
ウムスズ電極130及び130′に積層されている。シート12
0は陽性誘電異方性を示すネマチック液晶材料の多数の
光変調相分離微小滴を含有するこれらの液滴は平均約0.
2〜10μｍ直径である。電極160,160′及び170はスイッ
チ190が閉じられた場合にAC或いはDC電圧源により180に
よりエネルギーを付与される。スイッチを切られた状態
においては窓は不透明である。光源、窓保持手段、例え
ば枠、サッシ、成形或いは取付けなどは示されていな
い。これらは通常の方法で設けられる。閾電圧以上の電
圧においては、この識別窓は次の光透過特性を有する。

ケースI:液晶のn_oがマトリックスのn_pに実質的に等しい
場合。窓は一方向から眺めた場合に透明であるが、しか
し、別の角度から眺めた場合に乱反射性即ち不透明であ
る。材料が表面に対して直交するか或いは斜めである異
常屈折率で製造されたかどうかに応じて幾つかの可能性
のある眺め角度は第１（Ａ）および１（Ｂ）図に図示さ
れたものに対応する。

ケースII:n_oがn_pより小さい場合。示されるように、窓
は垂直から外れた角度或いは角度の範囲から鑑賞された
場合に透明であるが、しかし、窓表面に対して垂直な方
向に眺められた場合に乱反射性である。最大透明性であ
る角度はn_pに対するn_oの値に応じて異る。ここでも又、
異常屈折率の方向に応じて幾つかの可能性のある眺め角
度が第１（Ｃ）及び１（Ｅ）図に図示される。

ケースIII:n_oがn_pより大きい場合。この状態は透過即ち
透明状態がより狭い眺め角度で現われる以外は上記ケー
スＩの場合と同様である。n_oの値をn_pに対して調整する
ことにより透明性の程度及び窓が極めて透明である垂直
からの角度の範囲がより狭く或いはより広くなり、第１
（Ｂ）図に示されている。

第３図に図示される自動車221は良く知られたハッチバ
ックスタイルのものである。上開き可能な後ドア即ちハ
ッチの広い開口部中には型込めにより太陽224に対して
殆んど垂直なガラス表面の大きい広がりを示す窓222が
はめ込まれている。窓222はハッチバックと同一平面に
設定され、自動車のベルトラインから屋根の近くまで延
びている。ハッチ、窓及び型込めは示されていない。実
際には、その窓はケースIIのそれと同様の積層体であ
る。透明な線は後観察鏡229から直接に後続の乗用車な
どに水平に延びており、それは概略的に線223に示され
ている。

直射日光照射窓222は線226,227及び228により概略図示
されるように散乱され、窓に煩わしい程度には直接に浸
入しない。

明らかに本発明の窓のその他の応用は明瞭である。即
ち、この窓をオフィス、工場或いは家庭などの建築構築
物用の通常なサッシ或いはケース内に配備することが可
能である。それは、快適な非−圧迫的日光を可能にする
日光遮蔽物として役立ちうる。マトリックスを液晶微小
滴で保持、硬直化及び保護するための手段は通常のもの
である。集合的に、これらはマトリックスをある所望位
置に保持するための手段である。

このように、ガラス或いはプラスチック製の基材及び被
覆板を用いることができ、これらの一方或いは両方をあ
る構造体内に施すことができる。これらの窓は建築学的
環境が要請するように平面的、凹面、凸面或いは各種曲
面であり得る。

以下の実施例は本発明が如何に実施されるかを示すもの
であるが、本発明を限定するものではない。本明細書に
おいては、特に断りのない限り全ての部数は重量部であ
り、全てのパーセントは重量パーセントであり、全ての
温度は摂氏度であり、全ての屈折率は20℃に対するもの
である。

〔実施例〕

実施例１ 相分離されたE7液晶微小滴を含有する３種の異った25μ
ｍ厚の重合体膜を1mm厚の透明ガラススライド間に挾ん
で３種の異った屈折率不適合の場合を示す角度識別窓を
作成した。透明電極は各スライドの内側に被覆された酸
化インジウムスズであった。

マトリックス−提供材料中の液晶の溶液の膜を10μｍの
Alufrit（Atomergic Chemical Corp.の商標）アルミナ
スペーサーにより隔てられたガラススライド対間に堆積
し、次いで膜を硬化させることにより多数の光変調微小
滴が自発的に形成され、マトリックス内において位置及
び大きさが安定化された。

電極間のゼロ電圧においては、窓は不透明であった。電
極間の僅かに2V/μｍを越える電圧において窓はそれら
を通しての眺め角度θに応じて各種透明度になった。

第一の窓の膜（表Ｉの配合物４）は液晶の通常の屈折率
n_oよりも実質的に小さいマトリックスの屈折率n_pを有し
た。それはPIPS法により、具体的には等しい部数のEpon
812エポキシ樹脂、Capcure3−800硬化剤、及びE7液晶の
溶液を86゜で４時間硬化させることにより作られた。こ
のマトリックスは熱硬化された。

液晶なしの硬化樹脂の屈折率は1.506であり、液晶を有
するマトリックスのそれは1.51であり、n_p/n_o比は0.993
であった。

Epon812はポリサイエンス社（Polysciences,Inc.,ペン
シルバニア州、ウオリントン）から販売されている製品
である。それは20゜で1.4781の屈折率及び145のオキシ
ラン単位当りの分子量を有する。

Capcure3−800剤はウィルミントン・ケミカル・カンパ
ニー（Wilmington Chemical Company）の製品である。
それは20゜で10,000cps.粘度、185〜200の当量オキシラ
ン単位当りの分子量、20゜/20゜における1.15の比重及
び20゜における1.503の屈折率を有する。

Ｅ−７液晶は50％４′−ｎ−ペンチル−４−シアノビフ
ェニル（5CB）、21％４′−ｎ−ヘプチル−４−シアノ
ビフェニル（7CB）、16％４′−ｎ−オクトキシ−４−
シアノビフェニル（8CB）、及び12％４′−ｎ−ペンチ
ル−４−シアノターフェニルである。それは陽性の誘電
異方性を示す。その通常の屈折率n_oは1.520であり、そ
の異常屈折率は1.745である。そのネマチックから結晶
への相転移温度は−10゜であり、及びそれは60.5゜の液
晶から等方相転移温度を有する。

第二の窓の膜（表Ｉ上の配合物３）はE7液晶の通常の屈
折率n_oに実質的に等しいそのマトリックスの屈折率n_pを
有した。それはTIPS法により、具体的には２部の液晶及
び１部のポリビニルフオルマール重合体を200゜から50
゜に約５分間で冷却することにより作成された。このマ
トリックスは熱可塑性であった。このポリビニルフオル
マール重合体はアルドリッチ・ケミカル・カンパニー
（Aldrich Chemical Company、ウイスコンシン州、ミル
ウォーキー）の製品である。それはml当り1.23gの粉末
密度、108゜のガラス転移温度及び1.502の屈折率を有す
る。硬化マトリックスの屈折率1.53であり、n_p/n_o比は
1.006であった。

第三の窓の膜（表Ｉ上の配合物１）はE7液晶の通常の屈
折率n_oよりも実質的に高いマトリックスの屈折率n_pを有
した。それはTIPS法により、具体的には２部のE7液晶及
び１部のポリカーボネート樹脂を200゜から50゜に約５
分間で冷却させることにより作成された。このマトリッ
クスは熱可塑性であった。このポリカーボネート樹脂は
アルドリッチ・ケミカル・カンパニーの製品である。そ
の分子量は20000〜25000、その密度はml当り1.20g、そ
のガラス転移温度は150゜、及びその屈折率は1.585であ
る。硬化マトリックスの屈折率は1.59であり、n_p/n_o比
は1.046であった。

第４図は上記窓の各々の正規化透明度T_Nの特別の窓を通
した各種眺め角度θに対するプロットである。窓の最大
透明度を単位元に採用する。同一窓を通して検知された
全ての透明度はその幾らかの分率であり、従ってそれら
は正規化された透明度である。

第５図は窓の透明度を各種眺め角度で測定するために用
いられた装置の図面である。可視光線源331が光検出器3
36における視線332に沿って光線を向ける。光源はパル
ス化d.c.ヘリウムネオンレーザーである。偏光子333は
視線の水平平面における光の成分のみを通過させる。そ
の光の幾らか或いは全部は識別窓334を通り検出器に至
る。これは窓の眺め角度θの設定に応じて異る。角度は
窓表面に垂直な線335と視線332の間において測定され
る。検出器336に対するコレクション角度は約１゜であ
る。

第４図の曲線Ｉは第三の窓に対する角度光散乱プロフィ
ールである。それは上記ケースIIに対応する。最大透明
度はθが約70゜の時に生ずる。より小さい或いは大きい
θは透明度における劇的低下を引起こす。

第４図の曲線IIは第二の窓の角度光散乱プロフィールで
ある。それは上記ケースＩに対応する。それは直接設定
（direct−on）観賞に対して最大透明度を有し、θが増
大されるにつれてよりゆっくり低下する。

第４図の曲線IIIは第一の窓に対する角度光散乱プロフ
ィールである。それは上記ケースIIIに対応する。最大
透明度はθ＝ゼロ、即ち直接設定観賞の場合である。そ
れはθが増大されると急激に低下する。

実施例２ 第６図はある与えられた眺め角度θに対して光透過性が
相分離透明重合体マトリックスの配合の相異にそれらが
スイッチを入れられた場合に応答する一つの方式を示
す。

第６図の曲線Ｉは第４図の曲線Ｉのコピーであり、その
最大透明度に対するθが70゜に近付いている。この窓
（表Ｉ上の配合物１）は2:1比のポリカーボネート及びE
7で作成され、n_p/n_o比は1.046であった。第６図の曲線I
Iは同一厚みの同一方法で試験されたが、しかし、PIPS
法により作成された窓の正規化透明度T_Nのプロットであ
り、（表Ｉ上の配合物２）、等しい部数のEpon828ビス
フェノールＡ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂、Capc
ure3−800及び液晶E7を60゜で４時間硬化した。Epon828
はミラー・ステフェンソン社（Miller Stephenson Co.,
コネチカット州スタンフォード）から販売されている。
それは25゜で11,000cps.の粘度、オキシラン単位当り18
5〜200分子量単位及び20゜で1.574の屈折率を有するビ
スフェノールＡ−エピクロロヒドリンエポキシ樹脂であ
る。この樹脂を液晶なしに硬化すると、その屈折率は1.
554となり、ここで液晶用のマトリックスとして硬化す
ると、それは1.55となる。n_p/n_o比は1.020である。

第６図に見られるように、n_p/n_o比における1.046から1.
020へのシフトの結果、第１（Ｃ）図に示されるように
垂直より約70゜から、垂直より約25゜への眺め角度のシ
フトが生ずる。

これらの膜の積重ねることにより、光の最大透過角度を
挾めることができ、且つシフトさせることができる。即
ち、第６図を再び参照すると、直線Ｉ及びIVが交差する
点は表Ｉ上の配合物１及び２の積重ねられた窓に対する
最大光透過の点に近い。交差点の下の限定領域は積重ね
られた窓に対する挾められた光散乱プロフィール、即ち
各窓の個々のプロフィールの重畳により限界付けられ
る。

実施例３ 第７図は偏光可視光線の角度識別に及ぼす影響を示す。
この窓の膜は実施例において説明されたものと同様なポ
リカーボネート樹脂及びE7液晶（表Ｉの配合物１）で作
成された。透明度は正規化されておらず、第８図の窓装
置のスイッチを入れた際にそれを通過する光強度を全く
窓がない場合の光強度で除した比として表わした。

第８図において、可視光線源は光を視線342に沿って運
ぶヘリウムネオンレーザー341である。各種眺め角度で
窓345に浸入する偏光は検出器347により検出する。

窓345を各種眺め角度θに設定する。θは視線342と窓34
5に垂直な線346との間の角度である。

曲線IVは偏光子343がレーザー光源341との間に置かれた
場合の検出器に通る光を表わす。偏光子343は視線342の
水平平面にある光の成分のみを通過させる。

実施例４ 第９図は本発明の材料を用いて達成可能な「ベネチアン
ブラインド」を示す。ベネチアンブラインドの膜は1/2
重量比で液晶E7と混合されたポリ（ビニルホルマール）
（PVF）で作成された。この混合物は均一状態が達成さ
れるまで加熱され、Alufritスペーサーで25μｍに分離
された電極保有ガラス基板間に置かれ、TIPS法に従って
加工され、自発的に液晶微小滴を形成した。この膜をPV
Fマトリックスが柔軟である温度まで再加温し、ガラス
基板を微小滴を形成するように第11図に図示する方向
Ｓ′,S″に各々に対して僅かに剪断をかけ、混合物を次
いで冷却させた。得られたセルの顕微鏡観察は微小滴配
向の均一性が領域毎に僅かに変化したことを示す。

第10図は第９図に示された「ベネチアンブラインド」の
効果を発生する際に用いられた実験的立体配置を図示す
る。方向Ｐに偏光されたレーザー光線源ＬはセルＣを含
む円筒状バイアルＶを通して約２゜未満のコレクション
角度を有する検出器Ｄに対して向けられら。バイアルに
はFresnel反射を避けるようにセルのガラス基板のそれ
に適合する屈折率を有する流体を満たした。印加されな
い状態での微小滴ディレクターの位置はＤにより最大透
明度が観察されるまでセルを回転させて求めた。この位
置は方向ｆと一致し、第９図上で垂直から約65゜におい
てそのように標識した。微小滴ディレクターセルに対し
て垂直な角度はφと標識した。方向Ｎ（セルに対して垂
直方向と一致する）に印加するように電極保有ガラス基
板間に印加することにより電圧を増大するにつれて、微
小滴ディレクターは角度φの大きさを減少することによ
り場により配向を開始した。増大する電圧に伴うφの減
少を第９図にプロットする。微小滴ディレクターが最早
対応しない点を越える最大電圧において、セルはほぼセ
ル表面に直角である５゜において透明である。本例の
材料から作られた窓或いはディスプレーは「ベネチアン
ブラインド」として作用し、印加された場の強さに応じ
て垂直からの約５゜〜約65゜の角度において透明であ
る。

本発明の多くの修正及び変化は前記開示内容に照らして
当業者に明らかである。従って、本発明は具体的に示さ
れ説明された以外において、掲げられた特許請求の範囲
内において実施することが可能であることが了解される
べきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は代表的な液晶の微小滴が合成樹脂マトリックス
シート内に含有された本発明の材料の三次元シートの断
片の断面立面図である。材料に光が入射する（I_o）或い
は材料から散乱される（I_o）或いは材料を通して透過さ
れる（I_t）角度が全て概略図示され且つ理想化されてい
る。より詳しくは、第１（Ａ）図は眺め角度αでn_p＝n_o
である光変調材料の断面立面図である。 第１（Ｂ）図は眺め角度βでn_p＜n_oである光変調材料の
断面立面図である。 第１（Ｃ）図は二つの眺め角度τでn_p＞n_oである光変調
材料の断面立面図である。 第１（Ｄ）図は眺め角度δでn_p＝n_oである光変調材料を
示すの断面立面図である。 第１（Ｅ）図は眺め角度εでn_p＞n_oである光変調材料を
示すの断面立面図である。 第１（Ｆ）図は微小滴が楕円形状であり、外的場が印加
されていないn_p＝n_oの光変調材料の断面立面図である。 第１（Ｇ）図はＥ方向に外部場が印加された第１（Ｆ）
図の光変調材料の断面立面図である。 第２図は操作電圧源を有する本発明の窓の断面立面図で
ある。 第３図は側面図を図示した自動車に取付けられた本発明
のサンスクリーン窓の使用を示す説明図である。 第4,6,7図はそれぞれ各種条件下に各種光変調材料に対
して測定された透明度対眺め角度のプロットしたグラフ
である。第５図及び第８図はそれぞれ第４図第６図及び
第７図のプロットを得るために用いられた装置の 第９図は第１（Ｅ）図におけるような眺め角度対光変調
材料に印加される電圧のプロットしたグラフである。 第10図は第９図のプロットを得るために用いられた装置
の説明図である。 第11図は材料をガラス板の間で剪断をかけることにより
得られた形状が付与され、配向された微小滴を有す光変
調材料の説明図である。剪断の方向は矢印S,S″により
示される。 120……マトリックスシート、 130,130′……酸化インジウムスズ電極、 140,140′……ガラス板、331……光源、 333……偏光子、336……光検出器、 343……偏光子、347……検出器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バオーガン ウ アメリカ合衆国，テキサス 75087，リチ ャードソン，フランシス ウェイ 200, 900 (56)参考文献 特開 昭64−33523（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】概して平面的な表面を有する樹脂マトリッ
   クスに分散された液晶微小滴を含んでなる光変調材料で
   あって、該微小滴が相分離により形成されそしてそれら
   の光学軸を配向場の不存在下において該表面に対して斜
   めの第一の方向に予備配向されて有し、且つ該材料が該
   表面に対して第二の方向を有する配向場に対して該微小
   滴の予備配向された光学軸が該第一の方向から該第二の
   方向に対して回転させられて、それによって光が該材料
   を通して透過される眺め角度を変更させるように応答的
   である前記材料において、 該液晶微小滴の通常の屈折率N_Oが該マトリックスの屈折
   率N_Pに対して該表面に入射する光に対する最大透明度が
   該光学軸の予備配向の該第一方向にあるように適合され
   且つ該物質が該配向場の異った大きさに対して異った最
   大透明度の角度を示す特性を有することを特徴とする、
   前記光変調材料。
2. 【請求項２】該微小滴の該光学軸が、（ａ）機械的剪
   断、（ｂ）電場、或いは（ｃ）磁場の一つにより予備配
   向される請求項１に記載の光変調材料。
3. 【請求項３】概して平面的な表面を有する樹脂マトリッ
   クス中に分散された液晶微小滴を含んでなる光変調材料
   であって、該微小滴が相分離により形成されそしてそれ
   らの光学軸を配向場の不存在下において該表面に対して
   斜めの第一の方向に予備配向されて有し、且つ該材料が
   該表面に対して第二の方向を有する配向場に対して該微
   小滴の予備配向された光学軸が該第一の方向から該第二
   の方向に対して回転させられて、それによって光が該材
   料を通して透過される眺め角度を変更させるように応答
   的である前記材料において、該液晶微小滴の通常の屈折
   率N_Oが該マトリックスの屈折率N_Pに対して該表面に入射
   する光に対する最大透明度が該光学軸の予備配向の該第
   一方向にあるように適合され且つ該物質が該配向場の異
   った大きさに対して異った最大透明度の角度を示す特性
   を有する前記光変調材料； 該材料の該表面に隣接した電極；および 該電極に電圧を印加して該表面に対して垂直な方向に該
   光学軸の配向方向を該電圧に比例して該垂直方向に対し
   てより近くなるように回転させて、該表面に入射する光
   に対する透明性の方向が該電圧により制御され、及び該
   電圧の増大と共に該垂直方向に接近するように該材料巾
   に電場を確立するための手段を含んでなる光変調装置。
4. 【請求項４】対向して積重ねられた少なくとも２枚のシ
   ートを含んでなり、該シートの各々がマトリックス内に
   分散された液晶微小滴を含有する光透過性樹脂マトリッ
   クスを含んでなり、該微小滴が液晶と樹脂の溶液から該
   樹脂の固化時に相分離によって形成される光変調材料で
   あって、該材料が一つのシートにおける該微小滴の通常
   の屈折率に対する該マトリックスの屈折率比が他のシー
   トにおける対応する比とは異って該シートの各々がその
   表面に入射する光に対する透明性の異った角度を示し、
   該材料が該２枚のシートの透明性の異った角度の間にあ
   る総括的角度を示すことを特徴とする、前記光変調材
   料。