JPH0215236A - 選択的眺め角度を有する液晶光変調材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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神意及び電気光学的デイスプ
レーにおいて、又デイ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か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４．６７Ｌ６１８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ブレスケール
を示す切替え可能な電気光学的デイ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　Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）Ｖｏｌ、４０．ｐ、２２（１９８
２年）に提案されている。そのようなデイスプレーセル
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
てば、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・フィシクス・レターズ（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈ
ｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　）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。これらのデイ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。

及び異常の屈折率ｎ。の間の値に等しい総括的屈折率ｎ
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ｎ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
成いは粒子を与え、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イスプレー細胞は
、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。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
射光に対してそれか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。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層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。

上記二つの操作デイ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−ｎ−に適合される場合（場の
ない透明性）、装置は総括的五が木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通常の屈折率ｎ。

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。

上記説明のデイスプレーセルば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の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
獲材料の木質的に不変性の屈折率である。即ち、適合或
いは不適合は試行釦誤の過程−（ある。

〔課題を解決するだめの手段、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成
し魯」デイ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７１〜リンクスの屈折率と′Ｊｘばれた
異方性液晶の屈折率との倉入す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ンＩ・ア
ンプデイスプレー用窓、ザンスクリーン、内蔵「ヘネチ
アンフライン１ζ」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
７トリソクス内に含んでなる光変調材料において、７１
−リックスの屈折率ｎｐ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ば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ネ８１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
る卵形なと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イ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伺与す
る。改良された光変調材料の一枚以」二のシートを窓或
いは電気光学的にデイ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ば可視可能てあり、
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
された窓或いはデイ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く９） 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
多数の離数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。７１ヘリツクスの硬化に従い微小滴か自然
に形成される。この目的のための硬化としては［硬化（
ｃｕｒｉｎｇ）　Ｊ、［凝結（ｓｅｔｔｉｎｇ）　Ｊ及
び［ゲル化（ｇｅｌｌｉｎｇ）　Ｊなどが挙げられる。

この硬化はマｌ−リソクス内に生ずる熱可塑性重合体マ
ｌ−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」−の変化或いは７トリンクス提供組成物及
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
生しうる。

これらの各種「相分離」方法への言及を単純化にするた
めに次の頭字詔を用いる。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ｒＳＩＰＳＪ　　；冷却が微小滴形成並びに７１
〜リンクスの硬化を誘発する熱誘導相分離に対してはｒ
ＴＩＰｓＪ　　；及び付加、縮合、或いは架橋或いはご
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ｒＰＩＰｓＪ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
一柔軟性且つ変形可能であってよい。変調光に対する微
小滴の平均直径は約５０ａｍ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ｎｐの微小滴中の液
晶の有効屈折率ｎ、、、ｔ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ｎｐ値の選択を可能
にする。その後ｎｐ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
合成樹脂などの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成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４，６８５，７７
１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Ｊｎｍｔという用語は、最大透過率を生ず
る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ｎｐと
微小滴の有効屈折率ｎ、、、ｔ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）　ＩＪ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ｎｐとは異る有効屈折
率ｎｆｆ１ｔ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、は微小滴の各々がマトリック
スの屈折率ｎｐに適合した有効屈折率ｎ０を有するよう
に液晶微小滴の通常の屈折率ｎ。

を所定量超過しうる。即ち、ｎｏ及びｎい間に殆んど或
いは全く不適合を検知しない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
して選ばれた急角度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上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ｎｐが微小滴の各々がマトリック
スの屈折率ｎｐ未満の有効屈折率ｎ、、、ｔを有するよ
うに液晶微小滴の通常の屈折率ｎ。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ｎ０は合成樹脂マトリックスの屈折率ｎ２に
適合される。本発明のこの面において、材料は材料表面
に対しで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成いは楕
円形に成形するような可塑的条件内において剪断がかげ
られる。これらの両製造方法の結果、外的基の不存在下
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「ヘネヂアンフラインド」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、完全に場のがげられた状態にお
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１−が積重
ねられて単一シー１−により達成されるよりもより微細
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１−において有効
屈折率ｎ、が隣接シートのそれと異り、且つ各シー１に
おいて合成樹脂マトリックスの屈折率ｎｐが液晶微小滴
の通常の屈折率ｎ。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
窓及び微小滴か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不透明であ
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だめの材料の
セグメン（〜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イ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イスプレーを形成し
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、ヘ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明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
。

〔発明を実施するだめの最良の態様〕

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間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、ｎｐは十分にｎｍｔに「適合する」
、即ち等しく１７） い。

第１（Ａ）図は、本願の先行技術、例えば米国特許４，
６８５，７７１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７トリノクス１０の液晶の
微小満１１の例が表面６ご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
場をかげるごとにより或いは米国特許４，６８５，７１
１号明細書に記載されるように配向基において材料を相
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　ｍｕ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）図は微小満３１を７１へリンラス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ｎｐ−ｎ　ｍｔ　＞　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Ｆ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ｎｐ＝ｉ１０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（Ｆ）
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
屈折率を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１２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ｎＧ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イ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、少なくとも闇値の
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（ｗ）ＩＰＩＩＤｏｃｋｅｔ
　Ｎｏ、１Ｏ−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。

の値は一３０°乃至＋１５０６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ｎ８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、−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工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ｎｏ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
、　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、　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。−１，５２０及
びｎ、　＝１．７４５を有し、等方性Ｅ７は約１．５９
の屈折率を有する。

表 ■ ２゜ ３゜ ４゜ ボリカ刊、ネート Ｅｐｏｎ　　８２８＋ Ｃａｐｃｕｒｅ３−８００ ボリヒニｊ目・ルミル Ｅｐｏｎ　　８１２（ １，５８５ １，５７４ １、５０３ １，５０２ １，４７８ １、５８５ １、５５４ １、５０２ １、，５０６ １，５９ １，５５ １，５３ １，５１ １，０４６ １，０２０ １，００６ ０，９９３ ＊純粋材料の屈折率 ＊＊液晶なしの硬化材料の屈折率 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ｎｏ／ｎｏ比を有する。この材料の眺
め角度はｎｐ＞ｎｏである第１　（Ｃ）及び（Ｅ）図に
図示されたものである。

Ｅｐｏｎ　８２８＋ｃａｐｃｕｒｅ光変調材料ニツイテ
モ同様テある。ポリヒニルフォルマールーＥ７光変調材
料は約１に等しいｎｐ／ｎ、比を有する。この材料の眺
め角度はｎｐ−ｎｏである第１　（Ａ）及び（Ｄ）図に
図示されたものである。

Ｅｐｏｎ　８］、２及びＣａｐｃｕｒｅ−Ｅ　７材料ば
１未満のｎ　ｐ　Ｚ　ｎ　ｏ比を有し、それば第１　（
Ｂ）に示された散乱角度を有する。表■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■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ヒニルフォルマール樹１
］１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ｎｐ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。はぼ１．
５３である。これに対して、対照的なのはＣａｐｃｕｒ
ｅ　３−８００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ｎ２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Ｉ・
リックスシート１２０　　、１０μｍ厚が各々２００人
でそれぞれ透明］＋ｎｍ厚ガラメガラス板及び１４０′
の内面を被覆する酸化インジウムスス電極１３０及び１
３０′に積層されている。シート１２０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度調和分離微小
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、態保持手段、例えば枠、サツシ、成形成いは取付
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。がマトリックスのｎいに実質的に
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Ｈ：ｎｏがｎ２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ｎｐに対するｎ。の値に応しで異る。ここ
でも又、異常屈折率の方向に応し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Ｉｔ　’　ｎ　ｏがｎ、より大きい場合。この状
態は透過即ち透明状態か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。ｎｏの値をｎｐ
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は良く知られたハツチ
バックスタイルのものである。上開き可能な後ドア即ち
ハツ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２
２２がはめ込まれている。

窓２２２はハツ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。ハツチ
、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■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
用の通常なサツ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だ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類の基材及び被
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°Ｃに対する
ものである。

〔実施例〕

実施皿上 相分離されたＥ７液晶微小滴を含有する３種の異った２
５ＩＲＩｌ厚の重合体膜を１　ｍｍ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１０側の
Ａｌｕｆｒｉｔ（Ａｔｏｍｅｒｇｉｃ　Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌ　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２　Ｖ　／　ｔｒｍ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
ｎ０よりも実質的に小さいマトリックスの屈折率ｎｐ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、Ｃａｐｃｕｒｅ　
３−８００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　６比は０．９９３であった。

ＩＥｐｏｎ８１２はポリサイエンス社（Ｐｏｌｙｓｃｉ
ｅｎｃｅｓ。

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１．４８７
１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。

Ｃａｐｃｕｒｅ　３−８００剤はウィルミントン・ケミ
カル・カンパニ＝（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ　Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ）の製品である。それは２０°
で１０．０ＯＯｃｐｓ　、の粘度、１８５〜２００の当
量オギ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′−〇−ペンチルー４シアノビフ
ェニル（５ＣＢ）　、２１％４′−ｎヘプチル−４〜シ
アノビフエニル（７ＣＢ’）、１６％４′−ｎ−オクト
キシ−４−シアノビフェニル（８ＣＢ）　、及び１２％
４’−ｎ−ペアチル４−シアノターフェニルである。そ
れば陽性の誘電異方性を示す。その通常の屈折率ｎ。は
１．．５２０であり、その異常屈折率は１．７４５であ
る。そのネマチンクから結晶への相転移温度は一１０°
であり、及びそれは６０，５°の液晶から等吉相転移温
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。に実質的に等しいそのマトリックスの屈折率
ｎｐを有した。そればＴＩＰＳ法により、具体的には２
部の液晶及び１部のポリビニルフォルマール重合体を２
００°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
リビニルフォルマール重合体はアルドリッチ・ケミカル
・カンパニー（八ｂ］ｒｉｃｔ＋　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　
Ｃｏｍｐａｎｙ、ウィスコンシン州、ミルウォーキー）
の製品である。そればｍ１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７トワツクスの屈折率は１．５３であり、ｎ
、／ｎ、比は］、、００６であった。

第三の窓の膜（表Ｉ−，Ｉ＝の配合物１）はＥ７液晶の
通常の屈折率ｎ。よりも実質的に高いマトリックスの屈
折率ｎｐを有した。それば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−１・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２００００〜２５
０００　、その密度はｍ！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、ｎｐ
Ｚｎｏ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ＴＮ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
大透明度を単位光に採用する。同−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３３６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−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３
３４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５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」二記ケースＩ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ば透明度における劇的低下を
引起こす。

第４図の曲線■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Ｈに対応する。

それば直接設定（ｃｌｊｒｅｃｔ−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■は第一の窓に対する角度光散乱プロフィ
ールである。それば」二記ケース■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。

尖施樵χ 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ｌ−ＩＪソックス配合の相異にそれ
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５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Ｔ上の配合物１）は２：１比のポリカーボネ−１・
及びＥ７で作成され、ｎｐ／ｎｏ比は１．０４６であっ
た。第７図の曲線■ば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、のプロットであり、（表■」二の配合物２）、
等しい部数のＥｐｏｎ　８２８ビスフェノールＡ−エビ
クロロヒドリンエポキシ樹脂、Ｃａｐｃｕｒｅ　３−８
００及び液晶Ｅ７を６０°で４時間硬化した。Ｅｐｏｎ
８２Ｂはミラー・ステフェンソン社（Ｍｉｌｌｅｒ　５
ｔｅｐｈｅｎｓｏｎ　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１８５〜２００分子量単位及び２０°で
１．５７３の屈折率を有するビスフェノールへ−エビク
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１．５
５となる。ｎ　＋１　Ｚ　ｎ　Ｏ比は１．０２０である
。

第６図に見られるように、ｎ　ｐ　／　ｎ　６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■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±１ 第７図は偏光及び未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１において説明されたも
のと同様なポリカーボネ−１・樹脂及びＥ７液晶（表１
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９図の窓装置のスイン
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−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３４５に垂直な線３４６との間の角度である。

曲線■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。

実隻桝↓ 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（ビニルポルマー
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２５ｐｍ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ＰＶＦ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１２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−光線源Ｉ、はセルＣ
を含む円筒状バイアル■を通して約２°未滴のコレクシ
ョン角度を有する検出器りに対して向けられた。バイア
ルにはＦｒｅｓｎｅ１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を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Ｅ（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郊５
°において透明である。本例の材料から作られた窓或い
はデイスプレーは「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か了解される
へきである。

【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 次元シー１−の断片の断面立面図である。材料に光が入
射する或いは材料から散乱される或いは材料を通して透
過される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ｎｐ　
−ｎ　ＩＩＩＬ−ｎ。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てｎ．＜ｎＨｔ＝ｎ。 である光変調材料の断面立面部である。 第１　（Ｃ）図は断面に描かれるような二つの眺め角度
τでｎｐ　−ｎ　ｍ　ｔ　＞　ｎ　ｏである光変調材料
の断面立面図である。 第１　（Ｄ）図ば眺め角度δてｎ　ｐ　−ｎ　ｍｔ−ｎ
　。 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　ｍｔ
　＜　ｎ　。 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、外的基が印
加されていないｎ．＝ｎ。、＝］ｌ。の光変調材料の断
面立面図である。 第１　（Ｇ）図はＥ方向に外部基が印加された第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ンｌ−　し
たグラフである。第５図及び第８図はそれぞれ第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（Ｄ）図或いは第１（Ｆ）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・・・７トリツクシート、 １３０、　１３０’・・・酸化イリジウムスズ電極、］
４０　　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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、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より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、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ことを特徴とする前記材
   料。 ２、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請求項
   １に記載の光変調材料。 ３、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又は請
   求項２に記載の材料。 ４、概して平面的な表面を有する光透過性樹脂マトリッ
   クス中に分散された液晶微小滴よりなり、該液晶微小滴
   が相分離により形成され、且つそれらの光学軸を該表面
   に対して斜めの第一の方向に予備配向されて有する光変
   調材料、該材料の該表面に隣接した電極、及び該電極に
   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中に電場を確
   立するための手段よりなることを特徴とする光変調装置
   。 ５、対向して積重ねられた少なくとも２枚のシートより
   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よりなり
   、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材料。