(57)【要約】高分子分散液晶システムは、内部に液晶材料の離散体を複数画定した連続的なポリマー構造を有する。液晶材料の離散体は、ポリドメイン動作状態を示し、このポリドメイン動作状態では、各離散体内の液晶材料が複数ドメインよりなるマルチドメインをなすよう配置され、各ドメインは、その分子が少なくとも１個の軸線に関して整列する点で識別できる共通配向を有する液晶材料の量によって画定されるものとし、互いに隣接するドメインの解決された配向は、互いに乖離し、また時間とともに安定化するものとする。
2010531468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子分散液晶システムにおいて、内部に液晶材料の離散体を複数画定した連続的なポリマー構造を有し、液晶材料の前記離散体はポリドメイン動作状態を示し、このポリドメイン動作状態では、各離散体内の液晶材料が複数ドメインよりなるマルチドメインをなすよう配置され、各ドメインは、その分子が少なくとも１個の軸線に関して整列する点で識別できる共通配向を有する液晶材料の量によって画定されるものとし、互いに隣接するドメインの解決された配向は、互いに乖離し、また時間とともに安定化するものとした、高分子分散液晶システム。
【請求項２】
請求項１に記載の高分子分散液晶システムにおいて、液晶材料の前記離散体は、さらに、液晶材料の各離散体内における大部分の液晶分子が少なくとも１個の軸線に関して整列する点で識別できる共通配向をとる均一な動作状態を示すように影響を受けるものとした、高分子分散液晶システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の高分子分散液晶システムにおいて、前記離散体は、さらに、前記ポリドメイン動作状態と均一動作状態との間の範囲における中間状態を示し、その結果、前記高分子液晶システムは、ポリドメイン動作状態と均一動作状態との間における中間的光学特性を有するものとした、高分子分散液晶システム。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の高分子分散液晶システムにおいて、液晶材料の前記離散体の大部分は、上限および下限によって区切られる境界範囲内の体積を有し、前記下限は、ポリドメイン動作状態における乖離性配向を有するマルチドメインを有することができる最小体積であり、また、前記上限は、ドメインの乖離性配向がポリドメイン動作状態における前記離散体内で保持および安定化される最大体積であるものとした、高分子分散液晶システム。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の高分子分散液晶システムにおいて、液晶体とポリマー構造との間における界面で、ポリマー表面の分子構造が、液晶分子に影響を与えて、ポリマー表面の平面から乖離する配向をとらせ、好ましくは、ポリマー表面に隣接する前記液晶分子の大部分が、ポリマー表面の局部的法線に対して、１０〜８０゜、より好ましくは、２０〜７０゜、最も好ましくは２５〜６５゜の範囲内の角度をなして配向するようにした、高分子分散液晶システム。
【請求項６】
請求項５に記載の高分子分散液晶システムにおいて、ポリマー表面で互いに隣接する液晶分子の大部分は、同一配向を持たず、互いに乖離するものとした、高分子分散液晶システム。
【請求項７】
請求項５または６に記載の高分子分散液晶システムにおいて、ポリマー表面における液晶分子の配向の結果、ポリマー表面に隣接する液晶分子を含むドメインは、互いに大きく異なる方向に乖離した配向を有するものとした、高分子分散液晶システム。
【請求項８】
請求項５〜７のうちいずれか一項に記載の高分子分散液晶システムにおいて、ポリマー表面における前記分子構造は、ポリマー骨格から液晶材料内まで浸透する置換基を有し、前記置換基が、液晶分子材料内の前記互いに乖離する乖離性配向を生ぜしめるものとした、高分子分散液晶システム。
【請求項９】
請求項８に記載の高分子分散液晶システムにおいて、ポリマー骨格から前記液晶材料内に浸透する前記置換基は、１個またはそれ以上の単官能モノマー、好ましくは、エチル・へキシル・メタクリレートから形成するものとした、高分子分散液晶システム。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の高分子分散液晶システムにおいて、視認する表面の１平方センチメートルあたりの、ポリマー／液晶界面の総面積は、平方センチメートル単位で、Ｘを膜のセルギャップとし、Ｙを重量で表した液晶膜の割合として表すと、１，７１４ＸＹ〜２４，０００ＸＹの範囲、好ましくは、２，４００ＸＹ〜２０，０００ＸＹの範囲、最も好ましくは３，４２９ＸＹ〜２０，０００ＸＹの範囲にあるものとした、高分子分散液晶システム。
【請求項１１】
請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の高分子分散液晶システムにおいて、コレステリック液晶のピッチは、０．８ミクロンより大きい、好ましくは０．９ミクロンより大きい、最も好ましくは１ミクロンより大きいものとした、高分子分散液晶システム。
【請求項１２】
重合誘起相分離によって高分子分散液晶システムを調製する方法であって、
ａ）単官能モノマー、架橋モノマー、液晶材料およびセルスペーサ材料の予重合混合物を調製するステップと、
ｂ）前記単官能モノマーおよび前記架橋モノマーの重合を開始し、その結果生ずるポリマー構造内に液滴として前記液晶の相分離を誘起させるステップと、
を有する、該高分子分散液晶システム調製方法において、
架橋モノマーの単官能モノマーに対する比は、液晶体とポリマー構造との間に界面が形成される前に、重合反応において前記架橋剤がほぼ消費されることを確実にするほど十分に低いが、前記液晶の離散体としての分離、および連続するポリマー構造内における前記離散体の形成を確実にするほど十分に高いものとしたことを特徴とする高分子分散液晶システム調製方法。
【請求項１３】
液晶デバイスにおいて、膜の形式とした請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の高分子分散液晶構造をと、前記膜を挟み込みかつ前記膜に結合する１対の基板とを備え、前記基板は、それぞれ前記高分子分散液晶構造の膜に対面する側に導電性電極コーティングを設け、前記膜を横切って電界を加えるのを容易にした、液晶デバイス。
【請求項１４】
請求項１３に記載の液晶デバイスにおいて、法線に対して最大３０゜の視野角範囲に対してヒトの目に透明でほとんどボケがない均一状態、および前記膜を経る視覚的アクセスを遮断するポリドメイン状態で動作できる、厚さ部分を設けた液晶デバイス。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の液晶デバイスを挟み込む１対の透明な荷重支持シートを有する窓ガラス構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子（ポリマー）分散液晶構造に関連する。
【０００２】
本発明は、以下の分野における特別な用途があり、例えば「切り替え可能な窓」または「スマートな窓」として一般的に知られている、透明および不透明の間で切り替え可能な窓ガラス用途に用いる光制御フィルム；透明または不透明な状態で選択的に動作することができる画素マトリクスを有し、ショップの正面窓、またはバスもしくは電車の窓のような用途に使用し、窓を通した視覚的アクセスを遮断することがないシースルーディスプレイ（例えば、特許文献１［PCT/IE02/00079］および特許文献２［PCT/IE00/00124］）；とくに投影に用いるときに不透明な散乱状態で動作し、また、切り替え可能な窓として用いるときに不透明または透明状態で動作することによって窓としても機能する投影スクリーン；通常モード（すなわち、電力がないとき不透明で、電力があるとき透明となる）の、可撓性基板（例えばフィルム）または剛性基板（例えばガラス）のいずれかで形成した光シャッターおよびディスプレイ；双安定（すなわち、電力がないときに不透明または透明な状態で選択的に安定しており、一方の状態からもう一方の状態に切り替えるときにのみ電力を用いる）の、光シャッターおよびディスプレイ；等に使用する。
【背景技術】
【０００３】
このタイプの従来の液晶（ＬＣ）デバイスは、概して、２個の基板間に挟まれた制御された厚みの液晶層（すなわちセルギャップ）を有する。各基板は、透明であり、液晶層に面する側に透明で導電性のコーティングで被覆し、液晶層に電界をかけることができる。基板は、ガラスまたは高分子基板膜（フィルム）とすることができる。基板が膜（フィルム）である場合、液晶膜を標準的な窓ガラスの片側または両側に、中間層として既知の接着シートを用いることによってラミネートすることができる。このＬＣ膜およびガラスを複合した積層体は、切り替え可能な窓として既知である。Ｓａｉｎｔ  Ｇｏｂａｉｎ  Ｖｉｔｒａｇｅ社は、商品名「Ｐｒｉｖａ−Ｌｉｔｅ」で切り替え可能な窓ラミネートを販売している。
【０００４】
１個またはそれ以上の中間層シートを用いて、ガラスペイン間に液晶膜をラミネートする過程は、膜に圧力、高温、をかけ、また真空にする。問題は、異なる材料間の熱膨張指数の不一致に起因して起こる。さらに、ラミネート後でさえも、最終的なラミネートのその後の取り扱いで、２個のガラスペイン（ＬＣ層を挟み込む）が撓むとき、とくに窓が任意の方向に１メートル以上撓むとき、ＬＣ層にせん断力がかかる。膜がラミネート過程およびその後の取り扱いに耐えられるように、ＬＣ層が液晶を支持する重合体（または他の）構造を有する必要がある。
【０００５】
いくつかの既知の高分子ＬＣ構造がある。それぞれ欠点に悩まされている。そのうちのいくつかは、このタイプの構造におけるラミネート処理が基本的に不向きであり、それらラミネートすることができる構造は、光学的問題、例えば過剰なボケ（ヘイズ）または有用な透明な視野角の過剰な制限という問題に直面する。
【０００６】
これらの問題を考慮するとき、所定の用途における相反する必要条件を評価および均衡を図る必要がある。したがって、ボケ（ヘイズ）を減少させる、または高分子ＬＣ膜の厚さを薄くすることによって特定の膜の視野角を増大するのは比較的平凡であるが、これは、想定される遮断状態にあるとき、光を遮断する膜の能力に直接的な影響を与える。遮断状態における容認できる不透明レベルを確保するには、想定される透明状態において、本来的にボケ（ヘイズ）があり、極めて限定された視野角となる厚さの膜が必要である。
【０００７】
できる限り広い視野角範囲を、クリアでボケがなく見える要件は、窓用途に極めて重要である。２ｍ×２ｍの窓の真正面に立つ人にとって、窓から見る人までの距離、および窓のどちら側から見るかに基づいて視野角範囲が異なる。見る人の目が窓の中央から２メートル離れているとき、例えば、窓のコーナーに対する角度は、約３５°であり、言い換えれば、この窓は２メートルの距離で透明であり、３５度のボケのない視野角を必要とする。しかし、透明である同じ窓に関して、１メートルの距離から見る場合、必要とされるボケのない角度は約５５°まで増加する。
【０００８】
高分子ＬＣ構造の主な技術は、
１）高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）およびネマチック湾曲配向相（ＮＣＡＰ）
２）高分子安定化コレステリックテクスチャ（ＰＳＣＴ）
３）高分子分散コレステリック液晶（ＰＤＣＬＣ）
４）上述した３個の態様を有する、高速スイッチングする低電圧デバイス
である。
【０００９】
簡潔に言えば、ＰＤＬＣまたはＮＣＡＰデバイスは、液晶を含む離散空隙を有する連続的なポリマー構造（典型的には、４０〜６０％の液晶層で形成する）を有する。液晶（ネマチック型）は、連続的なポリマーマトリクス内に液滴を形成すると言われている。
【００１０】
ＰＳＣＴデバイスも、ポリマー内に分散する液晶材料に基づくが、ＰＳＣＴデバイスにおいて、ポリマーは、離散液滴として液晶をカプセル化せず、その代わりに、連続的な液晶層内に浸透するおよび／または液晶層を貫通する薄い繊維状ポリマー網（ネットワーク）を生ずる。
【００１１】
概して、ＰＤＣＬＣデバイスは、双安定の色反射デバイスである（選択的に透過するＰＤＬＣ／ＮＣＡＰおよびＰＳＣＴデバイスと異なる）。ＰＤＣＬＣ装置は、ポリマーマトリクス内の比較的大きい液滴として分散するコレステリック液晶（ＬＣ）材料を有し、ＬＣ材料は、２個の双安定状態間で切り替え可能であり、一方の状態は、可視波長における狭帯域の高反射性の状態であり、他方に状態は、弱く散乱する状態。ＰＤＣＬＣ膜を黒色基板の前方に配置することによって、ディスプレイにおけるピクセルは、色反射状態と黒色状態との間で切り替わることができる。
【００１２】
３種類の技術の各々において、デバイスは、特定の利点および特定の欠点を有することになる。これら技術のそれぞれを以下に説明してから、３種類のうち１つ以上に共通する態様を有する高速切り替えおよび低電圧用途のためのデバイスを最終的に説明する。
【００１３】
ＰＤＬＣまたはＮＣＡＰデバイス
高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）およびネマチック湾曲配向相（ＮＣＡＰ）は、それぞれのデバイスを形成するのに用いる技術によって互いに異なる２つの極めて類似する技術である。しかし、以下の説明上、各技術の最終結果は、実際上同じとする。
【００１４】
図１（従来技術）は、ＰＤＬＣデバイスの実施例を示す。１対のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板１１０は、各内面上にインジウムスズ酸化物電極１１２を有し、高分子（ポリマー）分散液晶構造１１４を挟み込む。このポリマー分散構造１１４は、ポリマーマトリクスから成る厚さ２０μｍの膜（フィルム）を有する構造、またはネマチック液晶材料の液滴１１６が、重合化中における相分離によって捕獲された構造により構成する。
【００１５】
ＰＤＬＣおよびＮＣＡＰ型の膜の主な利点は、ポリマー構造がガラスラミネートと共存性があることを実証された点である。さらに、ＰＤＬＣおよびＮＣＡＰフィルムは、可撓性であり、フィルムの連続ロールから所定サイズにカットすることができ（液晶はポリマー構造によってカプセル化されているため）、また偏光子（ねじれネマチック（ＴＮ）型デバイスでは本来的に必要）を必要とせずに機能することができる。
【００１６】
図１につき説明すると、液晶液滴はほぼ球形であり、約０．７μｍ〜１．０μｍの直径を有する。図２Ａおよび２Ｂは、１００ＶのＡＣ電界の存在下において（図２Ａ）液晶１１６が複屈折を示し、ポリマー１１４の屈折率は、フィルムの長軸に平行な方向にみて液晶の屈折率（すなわち、通常の屈折率ＮＯ）と一致し、この電界がないとき（図２Ｂ）、ＬＣ材料の平均屈折率は、ポリマーの屈折率に一致せず（ｎｐｏｙｍｅｒ≠ｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅＬＣ）、その結果、液晶およびフィルムを通過する光線が横切る液晶とポリマーとの間の各境界で散乱する。
【００１７】
窓ガラスおよびシースルー用途におけるＰＤＬＣおよびＮＣＡＰデバイスの大きな問題は、視野角を大きくするにつれてＯＮ状態におけるぼけが大きくなり、大きな視野角に対しては不透明となることである。ボケは、液滴内で電界整列するネマチック型液晶と、これをカプセル化するポリマーとの間における境界または界面での光散乱によって起こる。ポリマーの屈折率と液滴内における液晶の屈折率とが不一致しないことで本来的に複屈折することが理由である。例えば、カタログ番号「Ｍｅｒｃｋ  ＴＬ２１３」の下でＭｅｒｃｋ社により販売されている材料は、通常屈折率および異例的屈折率が、それぞれｎｏ＝１．５２７およびｎｅ＝１．７６６であり、複屈折率Δｎ＝０．２３９を与える。概して、液晶の通常屈折率は、ボケを最小限にする等方性ポリマーマトリクスの屈折率に一致する。しかし、ＯＮ状態において視野角が増えると、ポリマーと液晶との間における大きな不一致がより支配的となり（ｎｐｏｙｍｅｒ≠ｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅＬＣ）、また、界面での光散乱がボケ誘発を増加させる。
【００１８】
ＰＤＬＣおよびＮＣＡＰの他の欠点は、ＯＦＦ状態（電界なし）において散乱光効率が、液晶の平均屈折率とポリマーマトリクスの屈折率との間における差で決定されることである。このことから、その界面は、液滴の大きさを最小化し、また液滴の数を最大化にすることによって最大化しなければならないことになる。最小寸法は、可視光の波長によって決定し、そのため、ＰＤＬＣおよびＮＣＡＰは、概して、０．７μｍ〜１μｍの平均液滴直径（これは、液滴が球形でないときの長軸に関する直径）を有する。
【００１９】
代表的な２０ミクロンのＰＤＬＣセルにおいて、光線は、１０個またはそれ以上の液滴に遭遇し、これら液滴はそれぞれＯＮ状態において潜在的にボケ要因になり、このことは垂直線近傍の視角であっても言える。これは、ＯＦＦ状態における散乱能の増加がＯＮ状態におけるボケを増加させるという、ＰＬＤＣ装置に本来的なトレードオフがあることを示している。
【００２０】
特許文献３（米国特許第５，６０４，６１２号）は、このタイプのＰＤＬＣ装置を開示し、どのようにして、液晶およびポリマーマトリクスの平均屈折率の間における差を最適化することによって散乱能を最大化することができるか記載している。
【００２１】
ＰＳＣＴ装置
通常モードのポリマー安定化コレステリックテクスチャ（ＰＳＣＴ）膜（フィルム）の実施例を、図３に示す。説明を分かり易くするため、注目する２つの動作状態−ホメオトロピック（透明）状態およびフォーカルコニック（散乱）状態−を、並置して示す。
【００２２】
この装置におけるポリマーは、離散液滴として液晶をカプセル化しないが、図３に示すように、連続的な液晶相１２２内に浸透するおよび／または貫通する、細い繊維状のポリマーネットワーク１２０を生ずる。ポリマーは、連続的な液晶相を、ポリマーのない連続層よりも個別により速く切り替え可能である領域（ドメイン）に分離するのに効果的であることを示す。液晶は、コレステリックまたはカイラルネマチックでとして知られるタイプとする。ＬＣ層が連続的であるため、フィルムは、参照符号１２９で線図的に示したシールによって封止する。
【００２３】
ＰＳＣＴデバイスにおいて、カイラル不純物成分をネマチック液晶に添加して、図４のように、分子１２７間で順次の分子が僅かな角度をなすよう配列させ、らせん構造を描くようにする。らせんの１回の完全ねじれに必要な距離は、ピッチとして知られている。ピッチは、カイラル不純物成分の濃度を調整することによって調整する。それぞれのピッチ長さを選択することによって、平面テクスチャは、可視光帯域を反射するが（このタイプの装置は反射性を有するものとして知られている）、ピッチが増加するとき、反射光は、赤外領域まで移動し、可視範囲の光は透過する（このタイプの装置は、通常モードまたは反転モードのいずれかとして知られている）。
【００２４】
平面テクスチャを含む液晶ドメインにおいて、らせん軸線は、互いに平行であり、また、基板表面に直交する。このテクスチャは、コレステリックならせんピッチに関連する波長帯域に対して円偏光した光を選択的に反射する。通常モードの光シャッターは、平面テクスチャを使用しない。反転モードの光シャッターは、透明またはクリアな状態として使用し、ホメオトロピック状態を避ける。
【００２５】
フォーカルコニックテクスチャは、カイラル不純物成分が液晶分子間にらせん配向を付与する点で平面テクスチャと類似するが、図３の右側１２６のように、平面テクスチャと異なり、らせん軸線は互いに不完全にしか整列しない。不完全な整列は、角度差を生じ、その結果、１個のらせん（または整列したらせんを有する１個のドメイン）における液晶の有効屈折率は、これに隣接するらせん（またはドメイン）と異なり、したがって、境界で光が散乱する。その結果、ＰＳＣＴデバイスは、ＰＬＤＣ装置とは異なる散乱メカニズム、すなわちフォーカルコニックテクスチャを有する。
【００２６】
液晶をドメインに分割することによる切り替え（スイッチング）上の利点に加えて、ポリマーネットワークも安定化効果を有し、ポリマー界面に隣接する液晶分子の整列をもたらす。この整列は、電力がないときに３つのとり得る状態のうち１つまたはそれ以上の状態（またはテクスチャ）、すなわち平面（光反射および透過）状態、フォーカルコニック（光散乱および／または透過）状態、およびホメオトロピック（クリアまたは不透明）状態におけるコレステリック液晶ドメインを安定化するのに十分である。
【００２７】
通常モードのＰＳＣＴデバイスにおいて、ポリマーの主要機能は、フォーカルコニックテクスチャを安定化することである。ポリマーネットワークがより繊維状であればあるほど、フォーカルコニックにおけるらせん軸線の乱雑な配向を誘起し（すなわち、多重ドメインを形成する）、その結果、ＰＳＣＴ膜を通過する視覚的アクセスを遮断する強い散乱状態をより効果的に誘発する。フォーカルコニックテクスチャを安定化するポリマーネットワークまたはポリマー表面アーチファクト（人為構造）のような他の手段がない場合、電力がないとき、乱雑ならせん配向は、存続しない、すなわち、このテクスチャは、時間とともに安定でなくなる。この場合、フォーカルコニックテクスチャは、反射性ＰＳＣＴデバイスに典型的な弱い散乱／透過状態に戻る。
【００２８】
ホメオトロピックテクスチャは、ＰＳＣＴデバイスおよびＰＤＬＣデバイスの両方に共通する唯一のテクスチャである。強い電界の存在下において、らせんはＰＳＣＴ膜においてほどけ、また、液晶ダイレクタ（すなわち、液晶分子の長軸の共通方向）は、電界（正誘電異方性と仮定する）に平行に整列する（図３の左側参照）。
【００２９】
特許文献４（米国特許第５，４３７，８１１号）は、通常モード（電力があるとき透明）および反転モード（電力がないとき不透明）のＰＳＣＴ光シャッターを開示しており、この場合、視野角にかかわらずほとんどボケがなく、また、ディスプレイに直交する方向から見るときでさえもＰＤＬＣディスプレイおよびＮＣＡＰディスプレイよりも優れた光学的透明度を有することを開示する。液晶層におけるポリマーの割合を最大４０％にすることができ、また、ポリマーのタイプが等方性またはメソゲン構造（すなわち、液晶ポリマーＬＣＰ）にすることができるが、一般的にこのようなデバイスは、ポリマーの割合が１０％未満であるときのみ、良い光学的透明度をもたらす。さらに、電界または磁界は、硬化中に存在させなければならず、このことはする連続的フィルム（膜）製造ラインにおいて望ましくない。
【００３０】
特許文献５（米国特許第６，０４９，３６６号）は、より大きな可撓性フィルム上に、切り替え可能な窓用途のためのＰＳＣＴ光シャッター（この文献ではポリマー安定化液晶ＰＳＬＣとしてより一般的に言及している）を製造する一つの方法を開示し、この方法は液晶層内に反復するポリマー構造を設けるステップを有する。このステップは、比較的複雑なプロセスである。
【００３１】
特許文献６（米国特許第６，６７１，００８）において、ＰＳＣＴ材料は、大きなガラスペイン間に直接充填して窓を実現し、この場合、上述したように、まず液晶膜（フィルム）を生産し、その後膜をガラスペインにラミネートする従来のステップなしに窓を完成することができる。開示された方法は魅力的に見えるが、不透明な導体で標準規格の窓ガラスをコーティングし、そして液晶と共存させる平坦性および仕上げ品質を得ることに関して複雑である。他の製造上の問題としては、液晶およびポリマーの混合物を大きな領域にわたり均一に充填しなければならない、端のシール範囲において十分な強度を達成して、ＸまたはＹ方向に対して１メートル以上のガラス屈曲下におけるせん断力に耐えるよう端縁シール領域を十分な強度にしなければならない、および特に、標準規格の寸法を特徴としない窓カラス産業にも対処できなければならないという問題がある。
【００３２】
特許文献７（米国特許第７，０２３，６００号）は、切り替え可能な窓用途のための双安定なＰＳＣＴフィルムをつくる方法を開示し、この場合、フォーカルコニック状態（強い光散乱）または平面的状態（可視光透過−透明）が、選択的に電力がないときに安定となる。開示された切り替え可能な窓フィルムは、一方の状態から他方の状態に切り替わるときにのみ電力を使用するだけでよく、また、電力を消費せずに平面的／透明状態、または強散乱フォーカルコニック状態のいずれかに窓を維持できるという利点を有する。このことは、とくにバッテリー動作用途に関して魅力的であるが、開示されたデバイスは、クリアから不透明に変化するとき比較的高周波（１ＫＨｚ以上）の切り替えを必要とし、また、高周波の切り替えを広い面積（すなわち１ｍ２以上）の膜（フィルム）基板を有する光シャッターに加えることの実現可能性を実証する必要がある。
【００３３】
ポリマー構造が連続層における両側の基板を橋渡しするＰＬＤＣデバイスと異なり、ＰＳＣＴセルにおけるポリマー構造は、膜（フィルム）またはガラス基板であっても、ポリマーネットワークが電界の存在下においてほぼメソゲン構造のモノマーから形成されるときのみ、両側の基板に橋渡しするように指向する。電界がない場合、または等方性のモノマーの場合、ポリマーの大部分が基板の表面、とくに、紫外光硬化源に対面する基板表面に形成され、その結果、ポリマー層は膜構造にほとんど寄与しなくなる。ポリマー成分（および／またはモノマー官能基）がより橋渡しする場合、光学的透明度は、２０％以上のポリマーを有するＰＳＣＴ実施例に関して特許文献５に記載されるように、大幅に犠牲になる。
【００３４】
メソゲン構造および／または等方性のモノマーの混合物を含む通常モードのＰＳＣＴ膜は、ポリマーネットワークが損傷しやすく、その結果、容認できないほどの局所的な光学的劣化が起こる。他の問題としては、膜（フィルム）の屈曲、とくにコーナーから曲げるときのネットワーク損傷の問題、膜をガラスにラミネートすることから生ずる損傷ネットワーク領域および不均一セル厚さ領域の問題、コーナーで大きなガラスラミネートをピックアップするまたはガラスを屈曲させることから生ずる破壊したネットワークの問題がある。
【００３５】
要約すれば、ＰＳＣＴデバイスは、膜（フィルム）またはガラス基板上のいずれに形成するにしても、ＰＬＤＣデバイスと比較して視野角とともにボケがあまり増加しないことを特徴とする。このことは、連続層に液晶を有することから得られる。光学的透明度は、ポリマーネットワークとして液晶領域に存在するポリマー含有量が１０％未満のときに、最良である。ＰＳＣＴデバイスは、ＰＤＬＣデバイスに代わる、フォーカルコニックテクスチャの散乱機構であるが、視野角アクセスを遮断する十分な散乱能を有するフォーカルコニックテクスチャを安定化させるポリマーネットワークが必要である。しかし、ＰＤＬＣよりも優れた光学特性を有するにも関わらず、従来技術に基づいて形成したＰＳＣＴ膜は、本発明が意図する用途の要求に適合する機械的強度には不十分である。
【００３６】
ＰＤＣＬＣデバイス
従来技術による高分子（ポリマー）分散コレステリック液晶ＰＤＣＬＣデバイスは、反射ディスプレイ用途のために設計したものであり、切り替え可能な窓としては機能しない。反射性の、双安定ＰＤＣＬＣ膜（フィルム）を図５において示し、互いに並置した２つの状態を示し、この場合、左側が反射性平面テクスチャであり、参照符号１３０で示し、右側が僅かに散乱するフォーカルコニックテクスチャであり、参照符号１３２で示す。膜（フィルム）は、電極１１２を担持する１対の基板１１０を有し、これら基板によりポリマー構造１１４を挟み込む。この場合、液晶は、以下で説明するようにより大きな体積の１１６にして設ける。
【００３７】
入射光１３３が平面状テクスチャ上に入射するとき、一条の円偏光は参照符号１３４で示すように反射し、残りの光は液晶層を透過するが、基板後部で黒色ペイント１３６によって吸収される。フォーカルコニックテクスチャは、光を透過して僅かに散乱し、基板後部をコートする光吸収部（すなわち、黒色ペイント）に達する。ホメオトロピック状態はこのタイプのディスプレイには使用せず、この理由としては、他の２つデバイスと異なり、電力がない場合に安定でないからである。例示的な反射ディスプレイは、非特許文献１（Journal of the Society For Information Display (SID) “Progress in flexible and droplet reflective cholesteric display”）に記載されている。
【００３８】
ＰＳＣＴデバイスと異なり、ＰＤＣＬＣデバイスは、液晶テクスチャを安定化させるのにポリマーネットワークに依存せず、液晶分子のポリマー表面への定着は、平面状態を誘起するほど十分強く均一である。フォーカルコニック状態は、安定な平面状テクスチャを可能にする同様のポリマー表面定着もフォーカルコニックテクスチャ内で強い秩序付けを与えるため、弱く光を散乱するだけである。このことは、図５の弱散乱フォーカルコニックテクスチャを図３の強散乱テクスチャと比較することによってわかる。反射ＰＤＣＬＣ用途に対して、弱散乱は高く望まれるが、このデバイスは切り替え可能な窓および同様の用途に対しては適合しない。
【００３９】
ＰＤＬＣ型ディスプレイは、非特許文献２（”Flexible Encapusulated Cholesteric LCDs by Polymerization Induced Phase Separation”, by Tod Scheneider et al. in the Society for Information Display SID 05 Digest, pages 1568-1571）において反射ＰＤＣＬＣディスプレイと比較されている。この文献は、特許文献８（米国特許出願公開第２００７／００２６１６３号）の記載に基づいている。典型的なＰＤＬＣにおいて、液滴は、ほぼ直径１ミクロン未満の球形であり、セルの厚さにわたり多数存在する。［この文献におけるＰＤＣＬＣディスプレイ］において、液滴は、直径１０ミクロンの桁の、よりパンケーキ状の形状で、セルの厚さにわたり１個だけ存在する。［この文献のＰＤＣＬＣが示すのは］反射および散乱（光吸収後面への）モードにおける動作、すなわち、［それらは］双方のモードにおいて極めて僅かにしか光散乱しない。
【００４０】
非特許文献３（”Anchoring Behavior of Chiral Liquid at Polymer Surface : In Polymer Dispersed Chiral Liquid Crystal Films, by Haixia Wu, Georgia Institute of Technology, 2004）において、強く均一な定着を促進して双安定反射ＰＤＣＬＣディスプレイのために平面状態を安定化させる、アクリレートモノマーおよびメタクリレートモノマー（すなわちプレポリマー）の化学構造を開示する。液滴の形を決定するＰＤＣＬＣトライアルは、３０〜５０ミクロンの範囲のＸ−Ｙ軸および１０ミクロンのセルギャップを有する多角形として説明した。しかし、これら多角形の液滴内で完全な機能性を有することがわかった面積は、約４μｍ２でしかなく、液晶層のポリマー含有量は、たった１０％である。
【００４１】
特許文献９（米国特許第６０６１１０７号）において、ポリマー／コレステリック液晶分散は、ＰＤＬＣと類似しており、液晶相は、連続するポリマーマトリクス内で離散液滴として分離する。しかし、液滴が約１ミクロンの長軸を有するＰＤＬＣデバイスと異なり、反射ＰＤＣＬＣディスプレイにおける液滴は、セルギャップ（すなわち、重合化した液晶を有する層の厚さ）よりも大きい長軸を有する。図５において、セルギャップは、４μｍとして示す。特許文献９の発明は、コレステリック液晶のピッチよりもずっと大きいピッチの液滴寸法を有することによって、液滴内で、液晶分子が、表面を変更した反射性コレステリックデバイスに類似した挙動をする。
【００４２】
特許文献１０（米国特許第６５５６２６２号）において、メモリを有する（すなわち双安定の）反射ＰＤＣＬＣは、８〜１０ミクロンの範囲の好ましい液滴を有することを開示する。フォーカルコニック状態は、透明であると記載されるほど弱散乱である。本願人による後の特許文献１１（米国特許出願公開第２００６／００６６８０３号）において、ＰＤＣＬＣディスプレイのコントラストは、ディスプレイのほとんどのポイントで電極間に挟み込まれた単独の液滴層よりも多い層の場合劣化する。さらに、液滴は、厚さ：長さの比が１：２〜１：６を有するのが好ましいと記載されている。
【００４３】
反射性の双安定ＰＤＣＬＣデバイスは、ＰＤＬＣおよびＮＣＡＰデバイスにおいて用いる方法を採用することによって準備する。特許文献９は、ＰＤＣＬＣを準備するのに熱的誘導相分離ＴＩＰＳとして既知の方法を使用し、特許文献１２（米国特許第６５５６２６２号）は、乳化方法（ＮＣＡＰデバイスにも使用されている）を使用し、また、非特許文献２において、光ラジカル重合化誘起相分離ＰＩＰＳ法が開示されている。
【００４４】
高速切り替え、低電圧デバイス
ポリマーウォール（壁）またはポリマーネットワーク（網）（例えば、ＰＳＣＴデバイス）を有する液晶デバイスは、このウォールおよびネットワークを有さないデバイスよりも、高速切り替え時間（すなわちＯＮおよびＯＦＦ）および低電圧である。しかし、ＰＤＬＣディスプレイは、このような膜（フィルム）の代表的な寸法である小さい液滴が切り替え時間および動作電圧を増加させると知られている、例外的なものである。
【００４５】
特許文献１３（米国特許第６２０３７２３号）は、ネマチック液晶だけでなくポリマーネットワークも有するマイクロカプセル化した液滴を有するＰＤＬＣ型膜を開示する（ＰＳＣＴデバイスに類似する）。ポリマーネットワークは、液滴内におけるネマチック液晶の整列を分断して、液滴内にドメインを形成させ、各ドメインは、異なる液晶分子整列配向を有し、ポリマーネットワークはその整列配向を安定化させる。このデバイスは切り替え特性および光散乱を改善するが、液滴内のポリマーネットワークは、ポリマーと液晶と間の界面表面積が顕著に大きくなるため、ボケを増加させる。光屈折は、液滴のポリマー表面だけでなく、液滴内の高密度のポリマーネットワークに入射および出射するときにも生ずる。このようなデバイスは、ＯＮ状態における高レベルのボケのために、本発明が意図する用途には適合しない。
【００４６】
特許文献１４（米国特許第５４５５０８３号）は、切り替え速度を落とすことなく優れた動作電圧を有する投射用途のためのコレステリック液晶光学シャッターを開示する。ポリマーは、薄いセル壁構造内に形成されると記載され、これらセル壁の導入は、ポリマーを含まない連続するコレステリック液晶層と比較して、体積あたりにより多くのフォーカルコニックドメインを形成すると記載されている。開示されたデバイスの散乱特性は、従来のＰＤＬＣ膜と比較されず、散乱は、ポリマーウォールと液晶との間の界面で主に起こり、これは、ＰＤＬＣデバイスと類似している。この特許文献１４においては、液滴内の散乱は、ポリドメインの境界でしか弱くなく、後者の散乱メカニズムは、この特許文献１４で説明されていない。特許文献１４の特許における実施例で、ＯＦＦ状態は、２ｍｍの平行光線を±０．５７°（デバイスから１００ｍｍの位置にある２ｍｍのアパーチャ）の角度だけ散乱する必要があり、これはセンサで受光されない。このデバイスから利用できる光散乱は、窓ガラス用途で用いる膜（フィルム）における視覚的アクセスを遮断するのには十分でないこと明らかである。
【００４７】
さらに、特許文献１４の特許における実施例１および２は、９％のポリマー含有量の膜（フィルム）は、デバイス表面に直交する光を９０％透過することを示すが、実施例３で、ポリマー含有量が１５％のとき透過率は７５％まで下がることを示す。後者の実施例における減少した光透過は、ＯＮ状態における光散乱（すなわち、ボケ）によって起こる。これは、このデバイスが顕著なボケを有し、本発明が意図する用途のボケのない視認要件を満たすのには不適格であることを示している。
【００４８】
さらに、ポリマー含有量を９％にしてＯＮ状態における顕著なボケを回避する場合、このポリマー含有量の膜（フィルム）は、ガラスラミネート工程、または大きな（＜１ｍ２）のガラスラミネート使用に適う十分な強度にするには不向きである。
【００４９】
最後に、ポリマー複合フィルム内における液晶の液滴を形成することを特許文献１４は記載しているが、ポリマー含有量が９％で、記載された範囲の離散液滴を形成するのにはポリマーが不足し、薄いポリマー壁を有する液晶体積の相互浸透ネットワークが形成されやすい。使用するポリマー系のタイプは、ウレタンアクリレートのオリゴマーと、高濃度（プレポリマーの２０重量％）の三官能基のアクリレート・トリメチロール・プロパントリアクリレート・モノマーの競合を支持する。特許文献１３において、このポリマー含有量６％のポリマー系を使用して、液晶内にクモの巣構造（ポリマーネットワーク）を形成した。
【００５０】
要約すれば、特許文献１４に開示されたタイプのデバイスは、ＯＦＦ状態において不十分な散乱能しか有しておらず、ＯＮ状態においてもボケ量が多すぎる問題を抱え、開示されたポリマー含有量では不十分な構造強度しかなく、また、液晶／ポリマー複合膜は、液晶の離散液滴を形成しないため自己封止しないため、本発明が意図する窓ガラス用途に不適格である。
【００５１】
特許文献１４の発明者の一人は、切り替え特性を改良した多数の関連するデバイス、例えば、特許文献１５（米国特許出願公開第２００４／００１７５２３号），特許文献１６（米国特許第６９２４８７３号），特許文献１７（国際出願第０１／５５７８２号）および特許文献１８（国際出願第０２／０９３２４１号）に共通する発明者である。特許文献１４と同様に、ポリマー含有量が１０％またはそれ未満で、ポリマー系も類似している。特許文献１５における液晶デバイスは、例えば、特許文献１９（特開平第４−１１９３２０号）におけるタイプの液晶／ポリマー複合膜を有する。後者の文献におけるポリマーネットワークは、「３次元メッシュ形状」として記載され、この文献の図面には、液晶の相互浸透領域または体積を形成することが示されている。加えて、ネマチック液晶分子は、互いに平行に整列し、また、局所的なポリマーウォールに直交することが示されている。特許文献１４に関して上述した理由の通り、これらデバイスは、本発明が意図するする用途に適さない。
【００５２】
特許文献２０（米国特許第５５５９６１５号）は、従来技術に代わって、コレステリック液晶を有するネマチック液晶がこのデバイスのターンオフ時間および光散乱を改善する、アクティブマトリクス型ディスプレイに使用するＰＤＬＣデバイスを意図する。電界をオフにするとき、「（カイラル）ねじれ力が液晶分子間に強く作用する。この理由としては、液晶分子の整列状態（ＯＮ）が迅速にねじれた／整列した状態に戻るからである」。光散乱能は増大し、「液晶分子は電界がないときねじれた／整列した状態にセットされるため、液晶分子の配向の乱雑さ（程度）が高く、高分子分散液晶膜を構成するポリマー樹脂および液晶の間における屈折率の差が大きい」。重要なことに、この特許文献２０は、散乱メカニズムは液晶／ポリマー界面での光屈折であると記載している。この特許文献２０のどこにも、光散乱が液滴内の液晶ドメイン間の境界で起きるとは予期していない。
【００５３】
この特許文献２０は、従来技術のＰＤＬＣデバイス、詳細には、この特許文献２０の先行技術の図１３Ａおよび図１３Ｂにおいて示すのと同じポリマー系を使用することを意図している。図１３Ａにおいて、ポリマー表面に接するネマチック液晶分子は、局所表面に平行に整列する。従来技術のＰＤＬＣデバイスのポリマー系を使用することを記載し、光ラジカル重合を誘起する相分離型のプロセスをおおまかに説明する以外、この特許文献２０は、ポリマー構造をどのように形成するか、またはこの構造の特性が何かを記載していない。例えば、以下のこと、すなわち、プレポリマー成分、各成分の重量パーセント、液晶混合物におけるポリマーの重量パーセント、ネマチック液晶およびカイラル不純物成分の適切なタイプ、またはＵＶ硬化条件については記載されていない。上述の説明から、この特許文献２０の出願人は、従来技術のＰＤＬＣデバイスとすべての点で同一のポリマー構造を有するデバイスを想定したことは明らかである。このことから、液晶液滴も、ＰＤＬＣデバイスと同様に、０．７ミクロン〜１．０ミクロンの平均直径であることを想定した。さらに、特許文献２０の図面４Ａは、この特許文献２０において液滴の平均直径「ｄ」が、「液晶ドメインの平均直径」と同一であり、唯一の必要条件は、「ｄ」がらせんのピッチよりも長いことであることを示す。さらに、この必要条件は、従来技術の液滴の大きさ０．７〜１ミクロンを満たすものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５４】
【特許文献１】ＰＣＴ／ＩＥ０２／０００７９
【特許文献２】ＰＣＴ／ＩＥ００１２４
【特許文献３】米国特許第５６０４６１２号明細書
【特許文献４】米国特許第５４３７８１１号明細書
【特許文献５】米国特許第６０４９３６６号明細書
【特許文献６】米国特許第６６７１００８号明細書
【特許文献７】米国特許第７０２３６００号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２００７／００２６１６３号明細書
【特許文献９】米国特許第６０６１１０７号明細書
【特許文献１０】米国特許第６５５６２６２号明明細書
【特許文献１１】米国特許出願公開第２００６／００６６８０３号明細書
【特許文献１２】米国特許第６５５６２６２号明細書
【特許文献１３】米国特許第６２０３７２３号明細書
【特許文献１４】米国特許第５４５５０８３号明細書
【特許文献１５】米国特許出願公開第２００４／００１７５２３号明細書
【特許文献１６】米国特許第６９２４８７３号明細書
【特許文献１７】国際出願第０１／５５７８２号パンフレット
【特許文献１８】国際出願第０２／０９３２４１号パンフレット
【特許文献１９】特開平第４−１１９３２０号公報
【特許文献２０】米国特許第５５５９６１５号明細書
【非特許文献】
【００５５】
【非特許文献１】Journal of the Society For Information Display (SID) “Progress in flexible and droplet reflective cholesteric display”
【非特許文献２】”Flexible Encapusulated Cholesteric LCDs by Polymerization Induced Phase Separation”, by Tod Scheneider et al. in the Society for Information Display SID 05 Digest, pages 1568-1571.
【非特許文献３】”Anchoring Behavior of Chiral Liquid at Polymer Surface : In Polymer Dispersed Chiral Liquid Crystal Films, by Haixia Wu, Georgia Institute of Technology, 2004
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００５６】
しかし、本発明の出願人は、従来技術のＰＤＬＣの０．７ミクロン〜１．０ミクロンである液滴の大きさは、ネマチックまたはコレステリックの液晶のいずれを使用するかにかに関わらず、液滴内に顕著な光散乱を達成するには小さすぎることを発見した。このような従来デバイスにおける主な散乱メカニズムは、液滴のポリマー／液晶界面に留まり、したがって、特許文献２０が想定したタイプのデバイスは、本発明のデバイスとは異なる主な散乱メカニズムおよび顕著に弱い散乱能しか有していない。
【００５７】
上述の分析からは、ガラスに対するラミネートの共存性の点でＰＤＬＣ膜における構造上の利点を有し、しかしＰＤＬＣ膜に固有の視野角に伴ってボケの顕著な増大を克服する液晶膜（フィルム）が必要であること明らかである。ＰＳＣＴ膜は、いくつかの点において優れた光学特性を有するが、ＰＤＬＣ膜の内部構造を欠き、ガラスに対するラミネートおよび従来の方法を用いた他のラミネートに適合しないことが分かった。従来技術におけるＰＤＬＣ膜は、それらの光学特性が反射性の従来ディスプレイの使用を制限するため、窓ガラス用途には不適格である。
【課題を解決するための手段】
【００５８】
本発明は高分子（ポリマー）分散液晶システムを提供し、この高分子（ポリマー）分散液晶システムは、内部に液晶材料の複数の離散体を画定した連続的なポリマー構造を有し、液晶材料の前記離散体は、ポリドメイン動作状態を示し、このポリドメイン動作状態では、各離散体内の液晶材料が複数ドメインよりなるマルチドメインをなすよう配置され、各ドメインは、その分子が少なくとも１個の軸線に関して整列する点で識別できる共通配向を有する液晶材料の量によって画定されるものとし、互いに隣接するドメインの解決された（折り合いがついた）配向は、たがいに乖離し、また時間とともに安定するものとする。
【００５９】
本発明のポリマー分散液晶系において、散乱は、主に、液晶材料がポリドメイン状態に維持されているとき、液晶（ＬＣ）材料の個別の離散体内におけるドメイン間境界で生ずる。これは、屈折率の不一致（ＯＦＦ状態において）により散乱が液滴のＬＣ／ポリマー境界で主に起こるＰＣＬＤ／ＮＣＡＰデバイスとは区別することができる。同様に、従来技術のＰＤＣＬＣデバイスにおいて、散乱は、液滴のＬＣ／ポリマー境界で主に起こり、また、液滴内の散乱は、ポリマー界面および液滴の液晶バルクの双方におけるＬＣらせんの強い秩序付けに起因して、弱いものでしかない。このデバイスは、ＬＣ材料の離散体内の大きく乖離したドメインが欠如している。ＰＳＣＴデバイスは、ＬＣドメインを有するが、ＬＣ材料は離散体ではなく、またポリマーは連続的な構造ではない。実際、ドメイン形成を促進する特徴は、ＬＣ材料に貫通するポリマーフィラメントであり、これらフィラメントは連続するポリマー構造の構造的強度をもたらすものではない。
【００６０】
好ましくは、液晶材料の前記離散体は、本発明の高分子分散液晶システム（系）において、均一な動作状態を示すように影響を受け、この均一な動作状態では、液晶材料の各離散体内における大部分の液晶分子が少なくとも１個の軸線に関して整列する点で識別できる共通配向をとるものとする。
【００６１】
好ましくは、ポリドメイン状態と均一状態との間における転移は、適切な電磁信号または電磁界を前記構造に加えることによって生ずることができるようにする。
【００６２】
好ましくは、液晶材料の前記離散体は、さらに、前記ポリドメイン動作状態と均一動作状態との間の範囲における中間状態を示すように影響を受け、その結果、前記高分子分散液晶システム（系）は、ポリドメイン動作状態と均一動作状態との間における光学特性を有するものとする。
【００６３】
したがって、切り替え可能な窓のような用途において、適切な電界また磁界の注意深い使用が、透明状態と不透明（または完全散乱）状態との間における中間状態である灰色範囲を誘起する。
【００６４】
好ましくは、前記液晶は、前記ポリドメイン動作状態においてフォーカルコニックテクスチャになるものとする。
【００６５】
好ましくは、前記ポリドメイン動作状態は、互いに乖離するドメイン間の各境界で光を屈折させることによって液晶離散体内で光を散乱させるものとする。
【００６６】
好ましくは、この系は、さらに液晶離散体において染色分子を有し、前記ポリドメイン動作状態は、互いに乖離するドメイン間の各境界で光を屈折させ、また、ドメイン内の染色分子を通過するとき光を吸収することによって、液晶離散体内で光を散乱および吸収する。
【００６７】
好ましくは、前記液晶は、通常モードで動作するコレステリック液晶とする。
【００６８】
好ましくは、前記高分子構造は、膜とし、液晶の前記離散体は、互いに離れて分散する液滴として形成する。
【００６９】
好ましくは、液晶材料の前記離散体の大部分は、上限および下限によって区切られる境界範囲内の体積を有し、前記下限は、ポリドメイン動作状態における乖離性配向を有するマルチドメインを有することができる最小体積であり、前記上限は、ドメインのほぼ乖離性配向がポリドメイン動作状態における前記離散体内で保持および安定化されている最大体積であるものとする。
【００７０】
本発明による液滴の体積範囲は、従来技術のＰＤＣＬＣディスプレイと異なり、ほぼ乖離性配向を達成するために、下限の体積で液滴体積は、ＰＤＬＣディスプレイと同一サイズ（すなわち、０．７μｍ〜１．０μｍ）の液滴を有する従来技術のデバイスよりも大きくしなければならない。他の従来技術のＰＤＣＬＣデバイスは、それらの液滴体積が大き過ぎて、それらのらせんの短いピッチのために、ドメインのほぼ乖離性配向における液滴の液晶バルクおよび液晶／ポリマーの平行な表面配向を安定化および維持できず、その結果、電界をオフにした後、時間とともに弱い乖離性を示すフォーカルコニックテクスチャに分解する。
【００７１】
好ましくは、液晶材料の離散体の７５％以上、好ましくは８５％以上が、前記最小体積と最大体積との間の範囲における体積を有する。
【００７２】
好ましくは、高分子構造内の液晶体の少なくとも７５％の最大寸法が、２．５〜３５ミクロンの範囲、好ましくは３．０〜２５ミクロンの範囲、および最も好ましくは、３．０〜１７．５ミクロンとなるようにする。
【００７３】
好ましくは、視認する表面の１平方センチメートルあたりの、ポリマー／液晶界面の総面積は、平方センチメートルの単位で、Ｘは膜のセルギャップとし、Ｙは膜の液晶に対する重量比として表すと、１，７１４ＸＹ〜２４，０００ＸＹの範囲、より好ましくは２，４００ＸＹ〜２０，０００ＸＹの範囲、最も好ましくは３，４２９ＸＹ〜２０，０００ＸＹの範囲とする。
【００７４】
好ましくは、前記液晶材料は、コレステリックピッチを有するコレステリック液晶材料とし、また、最大液晶離散体の体積は、液晶材料におけるコレステリックピッチの最大３倍の最大寸法によって画定するものとする。
【００７５】
好ましくは、液滴の上限体積を最大化するため、コレステリック液晶のピッチを、０．８ミクロン以上、より好ましくは０．９ミクロン以上、最も好ましくは１ミクロン以上とする。
【００７６】
好ましくは、均一状態（すなわち、クリア／透明状態またはＯＮ）を得るのに必要な動作電圧を最小化するため、コレステリック液晶のピッチは、１．０ミクロン以上、より好ましくは１．２ミクロン以上、最も好ましくは１．３ミクロン以上とする。
【００７７】
好ましくは、「赤色イメージ抜け（red-image bleed-through）」として既知の現象（すなわち、赤色光が短い可視光波長よりも少なく散乱する）を最小化するため、コレステリック液晶のピッチは、１．０ミクロン以上、より好ましくは１．２ミクロン以上、最も好ましくは１．３ミクロン以上とする。
【００７８】
好ましくは、カイラル不純物成分をネマチック液晶に加えてコレステリックにし、好ましくは１個またはそれ以上のカイラル不純物（ドーパント）成分は、２０以上、より好ましくは３０以上の、らせん状ねじれ能（ＨＴＰ）高度を有するものとする。
【００７９】
好ましくは、前記離散体は、楕円であり、長軸長さの短軸長さに対する比を３：１未満とする。
【００８０】
前記離散体は、概して楕円の部分であり、長軸長さの短軸長さに対する比を１．５：１未満とする。
【００８１】
特定の実施形態において、この系は、プラナー（平面状）構造として設け、前記離散体は、前記構造の平面に直交する方向から見るとき、ほぼ多角形の断面図を有するものとする。
【００８２】
好ましくは、液晶体とポリマー構造との間における界面で、ポリマー表面の分子構造は、液晶分子に影響を与え、ポリマー表面の平面から乖離する乖離性配向をとるものとする。
【００８３】
ポリマー表面の平面に対して乖離した配向をとらせるように分子に影響を与えるポリマー表面のこの特徴は、ゴールが、ポリマー表面に対して平行または直交する状態のいずれかの状態にＬＣ分子を配向させ、目指すテクスチャを達成する従来の系とは異なる。
【００８４】
好ましくは、ポリマー表面で互いに隣接する液晶分子の大部分は、同じ配向を有さず、また、互いにほぼ乖離するものとする。
【００８５】
さらに、好ましくは、ポリマー表面で液晶分子の配向の結果として、ポリマー表面に隣接する液晶分子を有するドメインは、ほぼ異なる方向に互いに乖離する配向を有する。
【００８６】
最も好ましくは、前記ポリマー表面での前記分子構造は、高分子骨格から液晶材料内に浸透する置換基を有し、前記置換基は、ポリマー表面に隣接する液晶材料内で互いに乖離する前記乖離性配向を生ずる。
【００８７】
好ましくは、前記液晶材料は、前記ポリドメイン状態のとき、フォーカルコニックテクスチャを示し、前記フォーカルコニックテクスチャにおける前記乖離ドメインは、ポリマー表面で液晶分子の乖離性配向によって生ずる。
【００８８】
好ましくは、前記置換基は、液晶分子相互嵌合を支持し、立体的配置効果のために、前記置換基は、互いに離れる、または十分に傾斜して、相互嵌合した液晶分子を傾斜させる、もしくはポリマー表面における局部的法線に対して角度をなすようにする。
【００８９】
好ましくは、ポリマー表面に隣接する前記液晶分子の大部分は、ポリマー表面の局部的法線に対して、１０〜８０゜の角度をなして配向するものとする。
【００９０】
より好ましくは、ポリマー表面に隣接する前記液晶分子の大部分が、ポリマー表面の局部的法線に対して、２０〜７０゜の角度をなして配向するものとする。
【００９１】
より好ましくは、ポリマー表面に隣接する前記液晶分子の大部分が、ポリマー表面の局部的法線に対して、２５〜６５゜の角度をなして配向するものとする。
【００９２】
好ましくは、ポリマー骨格から液晶材料内に浸透する前記置換基は、１個またはそれ以上の単官能基のモノマーから形成するものとする。
【００９３】
置換基は、好ましくは、４個より多いまたはそれに等しい炭素原子を有する直鎖を有するものとする。
【００９４】
さらに、前記置換基は、２番目と終わりから３番目の直鎖炭素原子との間の直鎖から伸びる１個またはそれ以上の炭素原子の１個またはそれ以上の分岐を有するものとする。
【００９５】
好ましくは、前記分岐は、鎖において２個より多いまたはそれに等しい炭素原子をそれぞれ有するものとする。
【００９６】
好ましくは、前記置換基は、単官能基モノマーの２−エチルへキシル・メタクリレートから形成するものとする。
【００９７】
好ましくは、ポリマーは、アクリレート架橋剤およびアクリレート単官能基モノマー、またはメタクリレート架橋剤およびメタクリレート単官能基モノマーを有する高分子前駆体から形成するものとする。
【００９８】
好ましくは、架橋剤トリメチロールプロパン・トリメタクリレートは、全架橋剤モノマーの３０重量％またはそれ以上を有し、最も好ましくは唯一の架橋剤とする。
【００９９】
これまでの好ましい実施形態において、ポリマーは、第１および第２モノマーを有するポリマー前駆体から形成し、第２モノマーを単官能基モノマーとし、重量パーセントは小さく、また、前記第１モノマーが前記液晶離散体を有するポリマー界面を形成する前にほぼ消費されるものとする。
【０１００】
好ましくは、前記第２単官能基モノマーは、イソボルニル・メタクリレートまたはエチル・メタクリレートとする。
【０１０１】
好ましくは、重合溶液におけるポリマー前駆体の液晶材料に対する比は、１０：９０重量％〜７０：３０重量％とし、より好ましくは、２０：８０重量％〜５０：５０重量％とする。
【０１０２】
本発明はまた、重合誘起相分離によって高分子分散液晶システム（系）を調整する方法であって、
ａ）単官能基ノマー、架橋モノマー、液晶材料およびセルスペーサ材料の予重合混合物を調整するステップと、
ｂ）前記単官能モノマーおよび前記架橋モノマーの重合を開始し、その結果生ずるポリマー構造内に液滴として前記液晶の相分離を誘起させるステップと、
を有する、該高分子分散液晶システム調製方法を提供し、この方法は、
架橋モノマーの単官能モノマーに対する比は、液晶体とポリマー構造との間に界面が形成される前に、重合反応において架橋剤がほぼ消費されることを確実にするほど十分に低いが、液晶の離散体としての分離、および連続するポリマー構造内における前記離散体の形成を確実にするほど十分に高いものとしたことを特徴とする。
【０１０３】
好ましくは、重合を開始するステップは、前記混合物を電磁エネルギーに被曝させ、プレポリマーを光ラジカルで硬化するステップを有する。
【０１０４】
ポリマー構造は、電界または磁界のない状態下において形成することができ、液晶分子を硬化中均一に配向させる必要はない。
【０１０５】
本発明は、さらに液晶デバイスを提供し、この液晶デバイスは、膜の形式とした上述の高分子分散液晶構造と、前記膜を挟み込みかつ前記膜に接着する１対の基板とを備え、前記基板は、それぞれ前記高分子分散液晶の膜に対面する側面上に導電性電極コーティングを設け、前記膜を横切って電界を加えることのを容易にする。
【０１０６】
前記基板もポリマー膜（フィルム）とし、一側面に透明な導電性電極コーティングを設ける。
【０１０７】
本発明は、ホメオトロピック状態からポリドメイン状態に転移する間における、前記デバイスの放電率を選択することによって、液晶デバイスのポリドメイン状態におけるドメインの安定化した乖離性を最大限にする。
【０１０８】
このデバイスは、好ましくは、連続ロールとして設け、個々のデバイスの一体性を維持しながら、個々のデバイスを前記デバイスのロールから特定の大きさにカットすることができる。
【０１０９】
多くの重要な用途に対して、このデバイスは、好ましくは、法線に対して最大３０゜の視野角範囲のヒトの目に対して、透明でほぼボケがない均一状態、および前記膜を経る視角的アクセスを遮断するポリドメイン状態で動作可能な厚さにする。
【０１１０】
好ましくは、少なくとも１個の基板にコートした導電性電極をパターン化して、アドレス可能な電極面積を独立して選択的に設ける。
【０１１１】
最も好ましくは、前記デバイスのポリマー構造は、十分な内部構造強度および前記ポリマーへの付着性を有し、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）の中間層使用に適合する工程におけるガラスペインへのラミネートに耐えることができるものとする。
【０１１２】
本発明はまた、上述した液晶デバイスを挟み込む１対の透明な荷重支持シートを有する窓ガラス構造も提供する。
【０１１３】
前記透明な荷重支持シートの一方または双方は、ガラスペインとする、代案として、一方または双方をアクリルシートとする。
【０１１４】
本明細書で用いる用語モノマーは、二量体、三量体、四量体、五量体、八量体、十量体等のモノマーまたはオリゴマーすなわち比較的小数単位のすなわちポリマーの化合物に対立する、単一分子として存在する分子を有する材料を示す。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】切り替え可能な窓に用いる、従来技術のＰＤＬＣまたはＮＣＡＰ膜（フィルム）を示す。
【図２Ａ】ＯＮ状態における図１のデバイス内におけるＬＣ材料の液滴動作を示す。
【図２Ｂ】ＯＦＦ状態における図１に示すデバイス内のＬＣ材料の液滴動作を示す。
【図３】通常モードで用いる従来技術のＰＳＣＴ膜を示す。
【図４】コレステリック液晶らせん構造を示す。
【図５】従来技術の反射性の双安定ＰＤＣＬＣ膜を示す。
【図６】電界ＯＦＦ状態における本発明のＰＤＣＬＣ膜の断面図を示す。
【図７】電界ＯＮ状態における本発明のＰＤＣＬＣ膜の断面図を示す。
【図８】ポリ（２−エチルへキシル・メタクリレート）の分子構造を示す。
【図９】Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社から入手可能なネマチック液晶４‘−ペンチル−４−ビフェニルカルボニトリルの分子構造および、単なる説明のために、通常および異例的な屈折率の方向を示す。
【図１０】本発明のポリマー表面構造の実施例であり、その結果、互いに乖離する表面定着を生ずることを示す。
【図１１】本発明のＰＤＣＬＣ膜を組み込む窓ガラス構造の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０１１６】
図６は、膜（フィルム）１の形式である本発明によるポリマー分散液晶構造を示し、ゼロ電界／ＯＦＦ状態で強光散乱特性を示す。入射光線２０は、膜表面に直交して膜１に入射するが、液滴１２における液晶ドメイン間の境界で屈折する。光線２０は、垂線に対して大きな角度をなして膜１から出射することを示す。光線２１は、表面垂線から約３０°で入射するが、効果的に内部で反射し、入射したのと同一表面から出射する。最後に、光線２２は、鋭角的な角度で膜に入射し、いくつかの大きく異なる角度で出射するよう散乱する。
【０１１７】
図７は、膜１の形式とした本発明によるポリマー分散液晶構造を示し、適切な強さの電界／ＯＮ状態で可視光波長に対してクリア／透明状態となる特性を示す。基板表面に対してほぼ直交する方向に見るとき、光線２３で示すように、ディスプレイは、ボケがほとんどなく、またはガラスの透明度に近い透明度を有する。見る角度を垂線に対する角度を増大するにつれ、光線２４および２５で示すように、ボケは、所定セルギャップにおける液滴１２の体積および液晶複屈折に基づくレベルに基づいて僅かにボケ量が増大する。膜表面に垂直に入射する光に対して、液晶の屈折率をｎｅとし、異例反射率と称する。ホメオトロピック（垂直）状態における液晶屈折率の方向を、参照符号１７で示す。
【０１１８】
まずＯＦＦ状態にすると、図６において、液滴１２はコレステリック液晶を含んでおり、このコレステリック液晶の分子は、参照符号１３ａ，１３ｂおよび１３ｃで示すらせん構造に配向する。らせん軸線が互いに平行であり、したがって、同一屈折率を有するらせん構造を有する領域は、ドメインと称し、また、液滴１２は、このようなドメインを数多く有し、一般的に、ＯＦＦ状態においてポリドメインテクスチャまたはフォーカルコニックテクスチャと称する。各ドメインの境界で、屈折率が隣り合うドメインで一致せず、らせん軸線の相互乖離および液晶の複屈折から生ずる屈折率の不一致度が大きくなればなるほど、より強く光が屈折する。図６においてらせん構造１３ａ，１３ｂおよび１３ｃの軸線は平行でなく、したがって、各らせん構造は液滴１２内で異なるドメインに属する。本発明は、液滴１２内で安定化した、ドメインの数およびドメインの乖離を最大化することによってＯＦＦ状態の不透明度を最大化する。
【０１１９】
膜１は、液滴１２内のコレステリック液晶を使用し、これら液滴１２自体はポリマーに分散させたものとしているため、このデバイスおよび膜は、ＰＤＣＬＣ（ポリマー分散コレステリック液晶）デバイスまたは膜と称する。この略称の使用は、本発明のデバイスが従来技術のＰＤＣＬＣデバイスと同じであることを意味するものではく、本発明によるデバイスは、ＯＦＦ状態における散乱強度および主な散乱メカニズム、ならびにＯＮ状態におけるシースルー能力およびボケのない外観によって、従来技術のＰＤＣＬＣデバイスとは容易に区別できるものであることを理解されたい。
【０１２０】
ＰＤＣＬＣ膜におけるフォーカルコニックテクスチャの散乱能は、図５に示すような反射性の双安定ＰＤＣＬＣに典型的である弱く半透明的な散乱状態から、本発明により画定した閉じ込め手段を適用することによって、図６に示すようなＯＦＦ状態で安定化する強散乱ポリドメインテクスチャにまで増強されることを見出した。閉じ込め手段の効力は、ポリマー構造１４に閉じ込めるとき、コレステリック液晶の離散した個別体積（液滴１２）が、ＯＦＦ状態においてポリドメインテクスチャを安定化させる、驚くべき特性を有する範囲の体積であるという発見に由来する。
【０１２１】
前記閉じ込め手段によって安定化した、ポリドメインテクスチャ内におけるドメイン乖離は、液滴のポリマー／液晶界面における「乖離性表面定着」と本明細書で称されるものを適用することによって最適化することがわかった。
【０１２２】
従来技術（ＰＳＣＴデバイスおよび反射性の双安定ＰＤＣＬＣ）より長いピッチを有するコレステリック液晶の使用は、多くの重要な利点を有することを見出した。好ましくは、コレステリック液晶のピッチは、通常モードの０．８ミクロン以下のＰＳＣＴシャッターに関する従来技術のピッチより約５０％またはそれ以上も長い。
【０１２３】
長いピッチ（例えば１．４ミクロンのピッチ）を有するＰＤＣＬＣ膜は、短いピッチ（例えば０．８〜０．９５ミクロンのピッチ）を有する膜よりもＯＦＦ状態において以下の利点を有することを見出した、すなわち、
ａ）安定化したポリドメインテクスチャを有する最大液滴体積が大きく、例えば、液滴体積の直径（または長軸）が０．８ミクロンピッチの膜（フィルム）における液滴体積の直径の約２倍となる、
ｂ）赤色光がそれより波長の短い可視光よりも少なく散乱する「赤色イメージ抜け（red-image bleed-through）」として知られている現象が、ほぼ排除される。この赤抜け現象は、約０．９ミクロンまたはそれ未満のピッチを有する膜の望ましくない特性である。
【０１２４】
らせん形ねじれ能（ＨＴＰ）大きさが２０以上、好ましくは３０以上であるカイラル不純物成分から液晶ピッチを導出することは、さらに液滴の上限体積を増大させる。カイラル不純物成分は、単独の成分または混合成分とすることができる。実施例２は、約３３．５のＨＴＰを有する単独のカイラル不純物成分を使用し、実施例３は２個の成分を使用し、一方は約−１３．８のＨＴＰの成分、他方は−３３．５のＨＴＰの成分とする。これら実施例において示される調製物を有する膜は、カイラル不純物成分が約１３．８のＨＴＰを有する実施例１の調製物と比較すると液滴の上限体積が増大する。
【０１２５】
さらに、上述の閉じ込め手段によって安定化し、また上述の乖離性表面定着によって最適化した、ポリドメインテクスチャにおけるドメインの乖離は、ホメオトロピック（ＯＮ）状態からポリドメイン（ＯＦＦ）状態まで転移するため、上述のＰＤＣＬＣ膜の放電速度を選択することによって最大化することも見出した。
【０１２６】
表面定着は、ＯＦＦ状態において散乱能を決定する役割を果たす。ＰＤＣＬＣ膜におけるフォーカルコニックテクスチャの散乱能は、液滴内のポリマー／液晶界面で、本明細書において「乖離性表面定着」と称する現象を達成することによって、最大化できることを見出した。乖離性表面定着は、ポリマー表面構造全体にわたって生ずる（すなわち、望ましい表面でモノマーの選択を生ずる）ことができ、このことを本明細書で後に詳細に説明する。
【０１２７】
液滴のポリマー表面との界面における液晶分子の表面定着は、液晶分子のダイレクタがその表面に優先的な配向を示す。液滴のポリマー表面は、互いに隣接する液晶分子の大部分においてほぼ同一の配向（互いに平行なに整列）を誘発する場合、これを本明細書では「平行表面定着」と称する。従来技術において、平行表面定着である実施例において、プラナーまたは平面状（すなわち、広範囲の分子配向がポリマー配向に平行である）と称し、またホメオトロピック（すなわち、広範囲の分子配向が、ポリマー表面に対して直交しかつ互いに平行である）と称する。
【０１２８】
上述した従来技術のデバイスは、すべて平行表面定着を有する。反射性の双安定ＰＤＣＬＣ膜は、液滴内でポリマー／液晶界面で液晶分子のプラナー（平面状）配向を有する。ＰＤＬＣ膜は、一般的に、ホメオトロピック（垂直）配向を有するが、プラナー（平面状）配向もあり得る。ＮＣＡＰは、プラナー（平面状）配向を有する。ＰＳＣＴ膜において界面にメソゲンポリマーから形成したポリマーネットワークを有する液晶分子はホメオトロピック（垂直）状に配向する。
【０１２９】
本発明においては、新規のタイプである望ましい表面定着、すなわち「乖離性表面定着」を見出した。乖離性表面定着は、互いに隣接する液晶分子の大部分が、ポリマー表面との界面で局部的表面に直交する軸線に対して同一配向を有することなく、むしろそれら配向は互いに乖離（相違）する。例えば、１個の液晶分子は、局部的ポリマー表面の法線に対して６０°の角度をなし、一方の隣接分子は２５°、他方の隣接分子は４５°の角度をなす。
【０１３０】
可視化を目指すため、液晶分子の配向を直交デカルト座標系でマッピングし、表面に直交する軸線を、Ｚ軸と考え、ＸおよびＹ軸は表面の平面に存在する。この場合、局部的な表面に平行な液晶分子は、ＸおよびＹ軸に平行な平面上にある。液晶分子は、線分で示し、局部表面に平行であるとき分子の線分に沿うすべての点は同一Ｚ座標を有し、局部表面に直交するとき線分上のすべての点は同一ＸおよびＹ座標を有し、また、Ｚ軸に対して角度をなすとき、線分上のすべての点は同一のＸまたはＹ座標のいずれかを有するが、両方は有さない、または全３軸において異なる座標を有する。後者は、全３軸において異なる座標を有する線分であり、典型的な乖離表面定着の液晶配向である。
【０１３１】
より詳細には、平行表面定着および乖離性表面定着は、ポリマー界面でコレステリック液晶スパイラル構造（らせん）の終端分子の配向を示す。コレステリック液晶におけるカイラル力は、図４に示すように、その液晶分子をらせん構造にする。最小構造は、らせんピッチの半分であり、その長さは、ハーフピッチの増分である。乖離性表面定着において、らせん終端分子のポリマー表面に対する角度は、液晶カイラルの競合力とポリマー表面との間で解決される（折り合いをつける）ものでなければならず、さもなければ表面配向は空間制約のためにらせんが互いに衝突することになる。本発明において、乖離性表面定着は、ポリマー界面でらせん終端液晶分子におけるこの結果として生ずる配向を示す。
【０１３２】
図１０は、ポリ（２−エチルへキシル・メタクリレート）４０から生ずる本発明による乖離性表面定着の実施例を示す。互いに隣接するらせん終端の液晶分子５０ａおよび５０ｂは、互いに乖離する（背き合う）。それぞれのらせん構造において、分子５１ａおよび５１ｂは平行である。液晶バルク内で、終端分子５２は、５０ａおよび５０ｂを含むらせん構造の乖離の結果として、５０ａおよび５０ｂとは異なる向きに強制的に配向させられる。終端分子５０ａ，５０ｂおよび５２を有する３個のドメインそれぞれにおける通常（ordinary）および異例な（extraordinary）液晶屈折率の方向を、それぞれ５３ａ、５３ｂおよび５４で示す。任意の光入射角度に対しても、これら３個の隣接ドメインそれぞれにおける有効屈折率は、互いに大きく異なり、それぞれの境界で光を散乱（すなわち屈折）させる。
【０１３３】
らせん軸線はその分子（その終端分子も含む）に対して直交するため、ポリマー界面におけるらせん軸線は、ほぼ平行な表面定着のために平行になる傾向があり、またほぼ乖離する表面定着のために乖離する傾向がある。
【０１３４】
つぎに、閉じ込め手段について説明する。ＯＮ状態から電界をオフにするとき、液晶バルクにおいて大きな乱流を生じ、これは、液晶分子の崩れるホメオトロピック（垂直）配向がコレステリック液晶のカイラル力によってらせん配向に転換するからである。この転移期間中に液晶バルクにおいて新たに形成されたドメインは、乖離し、この乖離状態を保存し、閉じ込め手段によって安定化することができるため、経時的に持続する強散乱するポリドメインテクスチャを生ずることを見出した。閉じ込め手段は、液晶の離散する個別体積をカプセル化し、その個別体積は、ポリマー構造１４においてキャビティ（液滴１２と称する）内に、本発明が画定した範囲内に入る。
【０１３５】
瞬間的な液滴のポリマー表面における役割を無視すると、強く散乱するポリドメインテクスチャの安定化は、ドメインが遭遇するすべての軸線における移動自由度の欠如に由来し、この場合、物理的容器（液滴１２を画定するポリマー構造１４におけるキャビティ）の軸線が、代表的にはらせんピッチの３０倍未満である、またはピッチの長さがコレステリック液晶の体積を包囲する物理的容器の寸法に対して大きくする。
【０１３６】
液滴１２の上限体積（すなわち、閉じ込め手段）は、液晶バルク内の力が液滴体積によって生ずる閉じ込め力を越え、これによりらせん軸線が僅かにしか乖離しない配向に移動できるようになるポイントであることを見出した。反射性の双安定ＰＤＣＬＣディスプレイにおける代表的な大きい液滴、およびコレステリック液晶の連続層に関して、この結果の状態は、弱く散乱するフォーカルコニックテクスチャである。
【０１３７】
液滴１２の下限体積（すなわち、閉じ込め手段）は、ドメインの大部分がポリマー壁の界面を有するほど小さい体積となるポイントであることを見出した。この場合、液滴形状は、ドメインの配向を示し、液滴内で大きな光散乱を生ずるドメイン境界が液滴に不足することとは無縁となる。液滴内で大きな光散乱を生ずるドメイン境界が液滴に不足するのは、従来のＰＤＣＬＣデバイスであり、ＰＤＣＬディスプレイと同一の液滴サイズ（すなわち、０．７μｍ〜１．０μｍ）を有する従来のＰＤＣＬＣデバイスの場合である。
【０１３８】
液滴１２の上限体積および下限体積（すなわち、閉じ込め手段）は、らせんピッチに依存し、またそれより僅かにカイラル不純物成分のＨＴＰの大きさに依存することを見出した。従来技術で既知のように、ＨＴＰの大きさとともに、カイラル不純物成分の濃度がらせんピッチを決定する。あるＨＴＰに対して、濃度が小さくなればなるほど、らせんピッチは大きくなり、したがって、らせん長軸は長くなる。より長いらせんは、より短いらせんよりも、所定液滴体積内の移動自由度は小さいことを示す。この理論に拘束されるのは望まないが、この理論は、なぜ、例えば、０．８〜０．９５ミクロンのピッチを有する本発明によるＰＤＣＬＣ膜が、液滴の長軸上限、すなわち約１．４ミクロンのピッチとした対応膜の液滴における長軸上限の半分とするかの理由を説明する。この理論は、なぜ、従来技術の反射性の双安定ＰＤＣＬＣがフォーカルコニックテクスチャにおける散乱が弱いかの理由を与える。このようなデバイスにおけるピッチは、代表的には０．２５〜０．４４ミクロンであり、したがって、らせんは、本発明のＰＤＣＬＣ膜と比較すると、極めて大きな移動自由度を享受する。
【０１３９】
ポリドメインテクスチャは、本発明による閉じ込め手段によって、経時的に安定化できるという驚くべき結果に至った。従来技術で説明したように、ポリドメインテクスチャを安定化させる既知のポリマー手段は、液晶バルクに貫通する繊維状ポリマーネットワークを使用するが、本発明においては、有利にも、液晶バルク内でポリマーに、ＯＮ状態でのボケに関与する付加的なポリマー／液晶界面を設けるのを回避する。
【０１４０】
しかし、閉じ込め手段（ポリマー構造内における離散キャビティ／液滴）を使用し、この閉じ込め手段の体積は、本発明が定義する２つの限界範囲内に選択するとともに、液晶ドメインを乖離性配向に安定させるものであり、その配向の乖離度を最大化することはない。なぜ、このことが言えるのかを説明するため、ポリマー表面における配向の影響を考慮すべきである。液晶ドメインの表面近傍に対するポリマー表面の平行配向の影響は、従来技術のＰＤＣＬＣデバイスにおける液晶バルクにおけるドメイン乖離性を秩序付けし、乖離性を減少する。これに反して、本発明による乖離性表面定着は、本発明によるＰＤＣＬＣデバイスの乖離性ドメイン配向を補強し、また大きく乖離するドメイン配向を生ずるのを促進しさえする。
【０１４１】
液滴のポリマー表面は、乖離性定着よりも平行によって規定されるようになるため、液滴の形態の安定化力に対する対抗力として作用し、この理由としては、ポリマー界面における液晶分子のより均一な配向が、これら液晶分子を含むらせん軸線のより一層の均一な配向を誘発し、またしたがって、液滴の液晶バルク内における秩序付け力を発生するからである。このことは、反射性の双安定ＰＤＣＬＣデバイスの液晶バルクにおける平面状（平行）配向を生ずるプラナーテクスチャに類似し、本発明による好適な表面構造によって生ずる秩序攪乱力とは異なる。
【０１４２】
さらに、表面が、乖離性定着よりも平行定着によって画定されるようになればなるほど、第１に、液晶のらせん軸線はポリドメインテクスチャ内により長いドメインでますます互いに整列するようになり、これにより光を散乱することができる境界表面の量をますます減少することになり、第２に、互いに隣接するドメインのらせん軸線相互がなす角度をますます減少し、これにより本発明の好適な表面構造により生ずる秩序攪乱力をますます減少する。
【０１４３】
ＯＦＦ状態において、乖離性表面定着は、ポリマー界面における液晶の乖離性ドメイン配向を生じ、この乖離性ドメイン配向は、液晶バルク内およびバルクの中心近傍における隣接ドメインの乖離を引き起しまた補強する。効果的には、乖離性ドメインは、電界をオフにする際の液晶乱れ、およびらせんが表面に対する乖離角度に配向するときのポリマー表面の双方によって生ずる。
【０１４４】
本発明による液滴形態を有し、また大きく乖離する乖離性表面定着を生ずるモノマーで形成するＰＤＣＬＣ膜は、同様の液滴形態を有するが、ほぼ平行な表面定着を生ずるモノマーで形成した対応の膜よりもより高度に安定化した散乱能力を有する。
【０１４５】
平行表面定着の特徴を有する局部的表面領域を完全に排除することはできず、この理由としては、適切なモノマーを選択するとき他の要因も考慮しなければならないからである。例えば、平行表面定着を誘発する僅かなモノマーを添加する場合があり、これら僅かなモノマーはより強いポリマーマトリクスの強度および基板に対する付着性を付与するからである。
【０１４６】
液滴１２の形状はその体積よりも重要ではないが、形状は液滴のポリマー総面積に影響する点（ポリマー表面の配向付けの影響）で重要であり、または液滴の軸線のうち一方は短く、この短い方の軸線の方向に複数のドメインを有する大きな液晶バルクを形成するようになるからである。
【０１４７】
好ましくは、所定の液滴に対して、その長軸はその短軸の３倍未満とし、またより好ましくは２倍未満とし、さらに好ましくはその２個の軸がほぼ等しい（球形）形状とする。
【０１４８】
代案として、液滴は、膜表面に対して平行な軸線を有するほぼ多角形断面とすることができる。
【０１４９】
膜を迅速に放電することにより、本発明によるＰＤＣＬＣ膜の安定化した散乱能力を最大にすることを見出した。この放電速度は、らせんピッチおよび液滴の大きさに依存する。比較的短いらせんピッチ（例えば、０．８〜１．０ミクロン）のＰＤＣＬＣ膜は、最も感度がよく、２．５〜４．０μｍの範囲における最大軸を有する液滴は、好ましくは、１０ｍｓ〜３００ｍｓ、最も好ましくは５０ｍｓ〜２００ｍｓにわたって放電し；より大きな液滴、とくに５μｍ以上の液滴に関しては、放電速度は、好ましくは０．５ｍｓ〜１０ｍｓ、最も好ましくは１ｍｓ〜３ｍｓである。逆に、比較的長いらせんピッチ（例えば、１．４ミクロンのピッチ）を有するＰＤＣＬＣ膜は、約３００ｍｓ以下の放電から恩恵を受け、液滴の大きさには依存しない。
【０１５０】
膜から駆動信号を単純に遮断する（すなわち、回路を開放する）従来技術に典型的な遅い放電は、ホメオトロピック（垂直）テクスチャからフォーカルコニックテクスチャまで転移してポリドメイン状態を最適化する液晶バルクにおいて十分な乱流を生じないと考えられる。とくに明記しない限り、散乱能の観察は、その最適な放電速度でＰＤＣＬＣ膜を放電させることによって行う。
【０１５１】
放電速度は、単に抵抗器によって制御することができ、この抵抗器のサイズはＰＤＣＬＣ膜のキャパシタンス（すなわち面積）に基づいて選択し、所望の放電時間は、前記膜のらせんピッチにより決まる。好ましくは、単極双投ＳＰＤＴスイッチの方法を用いる。電極１１ａ（図１１参照）は、ＳＰＤＴスイッチ極／共通に接続し、常開接点は、駆動信号の「＋」極性に接続し、常閉接点は、放電抵抗器を経て信号接地（アース）に接続し、また、電極１１ｂは、駆動信号の「−」極性に直接接続する。このようにして、放電抵抗器は、ＰＤＣＬＣ膜が作動した（常開接点にスイッチ投入する）とき、回路から外れるが、作動していない（常閉接点にスイッチ投入する）とき、ＰＤＣＬＣ膜を放電する。
【０１５２】
つぎに、クリア／透明（ＯＮ）状態について説明すると、適切な強い電界があると、本発明のコレステリック液晶のらせん軸をほどき、フォーカルコニックテクスチャのポリドメインを消失させ、また、図７のように、液晶分子を電界に平行に配向（整列）させる（正の誘電異方性を有する液晶に対して）。この状態において、液晶は、ホメオトロピック（垂直）テクスチャを有し、高度に秩序付けし、また、液滴は、単独の液晶ドメインを有すると考えることができる。
【０１５３】
図７におけるＯＮ状態のＰＤＣＬＣ膜を、図１における従来技術のＰＤＬＣデバイス（および図２ＡにおけるＯＮ状態のＰＤＬＣ液滴）と比較すると、図７における膜表面に直交する入射光線（例えば、光線２３）は、概して、１〜３個の液滴１２に衝突し、ＰＤＣＬＣ膜を通過する。逆に、ＰＤＬＣ膜に直交する入射光線は、概して１０〜１５個の液滴に衝突する。
【０１５４】
液滴の数を最小化させると、所定のセルギャップおよび液晶複屈折に対するボケ量、とくに鋭角の角度で見る場合のボケ量を大きく減少させることを見出した。ＯＮ状態において、液滴内の体積は、共通の液滴配向を有する単独のドメインとなり、このドメイン内において、角度に無関係に可視光の無視できる散乱を生ずる。液滴の体積が増えると、究極的には膜内の局部的空間全体を占領し、局部的空間は角度に無関係に無視できるほどのボケを有するだけである。ＯＮ状態におけるボケ量の最小化の結果、液滴体積を最大化することができる。
【０１５５】
再び、図７におけるＰＤＣＬＣ膜（液滴１２が５〜１０ミクロンまたはそれ以上の直径を有する）を、図１の従来技術のＰＤＬＣ膜（液滴が１ミクロンの直径を有する）と比較すると、液滴の長軸は概して５〜１０倍に増加し、それに伴う体積増加は（球形−４／３πｒ３を仮定する）、１２５〜１０００倍となり、また、液晶の同体積の表面積減少は、５〜１０倍（４πｒ２）である。明らかなことには、本発明は、ポリマーマトリクスと複屈折液晶との間における総界面面積は、従来技術よりも非常に小さい。前述したように、液滴における液晶（ＯＮ状態において液滴は単独ドメインである）と、カプセル化するマトリクスのポリマーとの間における界面で光は屈折し、これは、双方の材料における屈折率の不一致があり、複屈折する液晶は視野角依存の屈折率を有するからである。ボケ量を最小化するよう本発明が推奨する理論は、ポリマー／液晶界面の総面積を最小化し、また、液滴の体積を最大化することであり、本発明は、これによりボケを、とくに鋭角的に見る角度に対して最小化する。
【０１５６】
本発明が開示する基準の最大サイズに近いサイズの液滴を使用し、とくに楕円より球形に近い液滴を使用し、また、その長軸が１．５μｍ未満の液滴を回避することが極めて望ましく、この理由としては、長軸が１．５μｍ未満の液滴は、散乱能に対してほんの僅かしか関与しないが、鋭角的に見る角度でＯＮ状態のボケ量に大きく関与するからである。
【０１５７】
長いピッチ（例えば１．４ミクロン）を有するＰＤＣＬＣ膜は、短いピッチ（例えば０．８〜０．９５ミクロン）の膜よりも、ＯＮ状態において以下の利点を有する。すなわち、
ａ）短いピッチの膜（ＯＦＦ状態に関する従来技術参照）の約２倍の液滴セル直径（または長軸）を用いることができる結果として、膜における液滴数が少なく、例えば最大１／８（４／３πｒ３に基づいた計算）となり、また同一体積の液晶に関して液晶とポリマーマトリクスと間における界面の総面積は、最大１／２（４πｒ２に基づいて計算する）となる。完全にクリアな（ＯＮ）状態において、ボケ量をより一層減少し、とくに鋭角的に見る状態で減少させる。
ｂ）完全にクリアな（ＯＮ）状態に切り替えるのに必要な最小電圧は低く、例えば、０．８ミクロンのピッチ膜における電圧の約半分である。
【０１５８】
本発明は、セルギャップ（Ｘ）および膜のＬＣ割合（Ｙ）として、視認表面の１平方センチメートルに対応するポリマー／液晶界面の面積値の範囲を下記の式のように開示する。ここで、
・Ｘ＝膜のセルギャップ、とする。
・Ｙ＝ＬＣ重量／（ＬＣ重量＋ポリマー重量）、とする。ポリマー重量は、ポリマー成分：モノマー＋架橋剤＋フリーラジカル開始剤の合計とする。
・球形液滴を仮定する。
・球形直径は液滴の長軸に一致すると仮定し、「ｒ′」はその半径とする。
・平均液滴直径を使用する、または１個以上の特異分布帯域を有する液滴の場合、重み付けに基づいて各帯域が分布する面積を合計する。
・面積はｃｍ２の単位で表す。
・最大表面積は、２．５ミクロンの液滴長軸に対応し、最小表面積は、３５ミクロンの液滴長軸に対応する。
式：
ポリマー／ＬＣ界面の面積＝（液滴数）×（液滴表面積）
＝（ＬＣ体積／液滴体積）×（液滴面積）
＝ＸＹ／（４／３πｒ３）×４πｒ２（単位はｃｍ２）
＝３ＸＹ／ｒ（単位はｃｍ２）
ＰＤＣＬＣ膜の最大表面積は、（２．５ミクロン液滴直径）であり、
ポリマー／ＬＣ界面の面積＝３ＸＹ／０．０００１２５（単位はｃｍ２）
＝２４０００ＸＹ（単位はｃｍ２）
ＰＤＣＬＣ膜の最小表面積は、（３５．０ミクロン液滴直径）であり、
ポリマー／ＬＣ界面の面積＝３ＸＹ／０．００１７５（単位はｃｍ２）
＝１７１４ＸＹ（単位はｃｍ２）
【０１５９】
例えば、セルギャップが３５ミクロンであり、また、膜が６０％液晶および４０％ポリマーマトリクスを有するとき、このＰＤＣＬＣ膜に対するポリマー／ＬＣ界面の面積の範囲は、３．６ｃｍ２〜５０．４ｃｍ２である。１ミクロンの平均液滴直径を有する典型的なＰＤＬＣまたはＮＣＡＰに対応する界面面積は、１２６ｃｍ２である。
【０１６０】
実施例１において、４．２５μｍのセルは、視野角に無関係にボケがなく（すなわちガラス様である）。６．５μｍのセルは、光線２３および２４に対してボケがないが、光線２５の視野角が増加するため（法線から６０°〜９０°）ボケが若干あり、また、１０μｍのセルは、鋭角の視野角で６．５μｍのセルよりも若干大きなボケを有する。しかし、実施例３は、その長軸が実施例１の膜の約２倍である液滴で形成した１４ミクロンの膜は、実施例３はＯＦＦ状態において大きい散乱能を有するにも関わらず、実施例１における６．５ミクロンの膜と同様の、鋭角の視野角でのボケレベルを有していた。
【０１６１】
メソゲンポリマーネットワークで形成した１６μｍのＰＳＣＴ膜を、本発明の６．５μｍのＰＤＣＬＣ膜（実施例１参照）と比較すると、双方とも鋭角的視野角（法線から６０°〜９０°）で類似したボケのレベル（すなわち極めて小さい）を有するが、ＰＤＣＬＣ膜は、他のすべての角度ですぐれた透明度を有することを示した。
【０１６２】
このことは、ＰＳＣＴ膜がそのポリマーネットワークにおいて５％未満のポリマーを有する結果として驚くべきことであるが、ＰＤＣＬＣ膜は、そのポリマーマトリクスにおいて２４％のポリマーを有し、ＯＮ状態において類似または優れた光学的透明度を達成した。
【０１６３】
好ましくは、ポリマーマトリクスの屈折率は、液晶の通常の屈折率に一致し、ＰＤＬＣ膜における実施例と類似する。従来技術において既知のように、ポリマーマトリクスの屈折率は、若干の液晶が重合化中にポリマーマトリクスに入るため、その値における液晶成分を有する。また、ＰＤＬＣ膜における実施例と同様に、ポリマーマトリクスの屈折率は、液晶の通常屈折率と異例屈折率との間の中間値に一致する。
【０１６４】
ポリマー相が分離し、液晶外およびポリマーマトリクス内に移動する完全性は、重合化処理中も、ＯＮ状態におけるボケを画定する重要な要因である。重合化処理後に液晶液滴内に残っているいかなるポリマー凝集体も、ＯＮ状態のホメオトロピック（垂直）配向を局部的に乱し、したがって、液晶の有効屈折率を局部的に変化させ、また、光線は局部的領域を通り抜けるために、付加的なポリマー／液晶界面も提供する。これらの現象は双方ともボケを増加させる。同様の理由から、液滴の壁（ウォール）設け、液滴内に突入するポリマー表面人為構造（すなわち、ポリマー凝集体）を最小化するのが極めて望ましい。
【０１６５】
液晶内における微量のポリマーの存在に関わらず、離散液滴体積内の液晶は、液滴体積内部にネットワーク、ウォールまたは他の構造のいずれかを形成するのに十分な量のポリマーが存在しないことは重要である。液滴内のドメイン境界は、隣接する液滴体積によって画定し、液滴体積内部の液晶／ポリマー境界によっては画定しない。
【０１６６】
従来技術において既知のように、液晶ディスプレイは、「灰色」状態を有するように動作させることができる。本発明のＰＤＣＬＣ膜は、また、ポリドメイン（ＯＦＦ）動作状態とホメオトロピック（ＯＮ）動作状態との間における中間状態の範囲を示すように操作することができ、その結果中間的光学特性を示すようになる。
【０１６７】
広範囲の中間状態は、ゼロボルトとホメオトロピック（垂直）配向に必要な電圧との間における中間の電圧を加えまた維持する従来技術の方法を用いることによって利用できる。ドメインおよびらせんは電界を受け、またそれに応じてその状態を変化する。ドメインが収束する、またはらせんがほどける程度は、加える電界によって制御し、したがって、散乱度（または透明度）を直接制御する。
【０１６８】
ＯＮ状態のボケを、とくに鋭角的な視角で最小化するため、ＯＦＦ状態における散乱能に必要な用途を満足させる可能な限り小さいセルギャップを用いることが望ましい。実施例１において、本発明による液滴の形態および乖離性ポリマー表面定着の必要条件に従って形成したＰＤＣＬＣ膜は、６．５μｍ以上のセルギャップに対して、膜を経る、または、膜を有するガラス、アクリルまたはポリカーボネートラミネートを経る、視覚的アクセスを遮断する、十分に強い散乱能を有する。１０μｍのセルギャップで、本発明のＰＤＣＬＣ膜の散乱能は、２０μｍのセルギャップを有する代表的なＰＤＬＣ，ＮＣＡＰまたはＰＳＣＴ膜に等しい。
【０１６９】
本発明によって、本発明のＰＤＣＬＣ膜における非常に小さいセルギャップの使用によって、従来技術の膜に匹敵する散乱能に達し、その結果、必要な液晶が少なく、コストは低下し、動作電圧は減少する。
【０１７０】
代案として、ＯＮ状態のボケを最小化するため、液晶の複屈折を最小化し、セルギャップは、従来技術の値、一般的に２０〜２５ミクロンを維持する。このようにして、液滴界面における液晶と高分子との間における屈折率の不一致は、大きく低下する。液滴内の散乱能は、ポリドメインテクスチャにおけるドメイン間の屈折率の不一致が減少するため、減少するが、セルギャップの増加およびポリドメインにおけるドメイン境界の散乱部位の数によって相殺する。
【０１７１】
本明細書における記載の結果として、当業者には、セルギャップを変化させ、多かれ少なかれ必要な複屈折を有する液晶を選択することによって、本発明のＰＤＣＬＣ膜をボケがない散乱能の必要条件を満たすように最適化することができることは明らかであろう。
【０１７２】
セルギャップ１６は、好ましくは、４μｍ〜７５μｍ、より好ましくは５μｍ〜２５μｍの範囲とする。
【０１７３】
以下に、本発明によるＰＤＣＬＣ膜の選択方法、およびモノマー、光開始剤、ネマチック液晶、およびカイラル不純物成分を含む前駆物質、ならびに透明な導電基板間のＰＤＣＬＣ材料から成る層を形成する重合化条件について説明する。
【０１７４】
適切なモノマー／プレポリマーを選択するのに多くの要因を考慮しなければならず、これら要因としては、以下のものがある。すなわち、１．  使用すべき重合化処理／一般的な方法。乳化またはＰＩＰＳ、およびＰＩＰＳ内の重合化を誘起する方法で、例えば熱的誘起（ＴＩＰＳ）、溶媒蒸発誘起（ＳＩＰＳ）、または光ラジカル誘起であり、後者は、本発明の好ましい方法、２．  結果として生ずるポリマーマトリクスの屈折率、および液晶の通常屈折率に一致する必要条件、または必要な通常屈折率と異例屈折率との間における中間値に収まるようにする条件、３．  モノマーの化学構造は、結果としてできるポリマーマトリクス（または乳化する場合におけるカプセル化ウォール）のためのポリマー／液晶界面における乖離性表面定着に必要な条件に関連するので、モノマーの化学構造、４．  各モノマー／プレポリマーの反応性であって、選択したモノマーを有する混合物内の各モノマーの反応性、および混合物全体の反応性の双方を含む、該モノマー／プレポリマーの反応性、５．  カイラルネマチック液晶混合物の粘性（有利には、高い粘性によって、ゆっくりと重合し、したがって、液晶およびポリマーの完全な相分離を促進する）、６．  ポリマーマトリクス構造の所要の機械的特性、すなわち強度、可撓性、および基板に対する付着性、ならびにこれを達成する各モノマーの役割、７．  混合物全体における各成分の可溶性（均一な単一相が、重合化開始において好ましい）、８．  混合物全体の粘性（とくに、その処理設備との適合性）、９．  ＰＤＣＬＣ膜に対する硬化時間およびロール間製造との適合性（とくにＰＤＣＬＣ膜の連続的なロールを製造する必要条件）
がある。
【０１７５】
光ラジカルで硬化する重合化誘起相分離ＰＩＰＳは、本発明の好ましい方法である。光開始剤を使用し、この光開始剤はＵＶ放射の下で分解され、連鎖成長重合化を開始するフリーラジカルを生成する。伝播が進行すると、重合鎖は、分子量を大きくし、また、液晶の液滴を、相分離によりバルクから排除する。これら液滴は合体してより大きな液滴を形成し、最終的に重合化が終了する時点で定着する。
【０１７６】
ポリマー前駆体は、２個またはそれ以上の不飽和モノマーおよび光開始剤を含む。重量パーセントで少量の１個またはそれ以上のモノマーを多官能性とし、一般的に架橋剤と称する。他のモノマーは単官能性とする。ＰＩＰＳ方法において、架橋剤は、連続するポリマーマトリクス内に分散液晶液滴を形成するのに必須である。ポリマー前駆体において十分な架橋剤がなければ、液晶は、ＰＳＣＴデバイスに類似する１個またはそれ以上の大きな連続相に残る。
【０１７７】
従来のＰＤＬＣディスプレイにおいて、ポリマーマトリクスの前駆体は、通常、基本架橋剤として機能する１個またはそれ以上のチオールモノマーおよび／またはオリゴマーを有する。他のモノマーは、アルケン（オレフィンまたはビニルとしても知られている）化合物であり、低い官能性を有する。アクリレート型は、とくにオリゴマーとして、普通のＰＤＬＣに使用するが、型も用いることができる。ＰＤＬＣディスプレイのマトリクスとして一般的に使用される前駆体の例としては、ノーランド・プロダクツ社（Norland Products, Inc.）の光接着剤ＮＯＡ６５がある。これは、チオールモノマーＴＭＰＴＭＰ（trimethylolpropanetri(3-mercaptopropionate)）、商業用エポキシアクリレートオリゴマーＥｂｅｃｒｙｌ  Ｅ２７０、アクリレートモノマーＥＨＡ（2-ehtyl-hexanolacrylate）、およびＨＤＤＡ（hexanedioldiacrylate）、および市販の光開始剤Ｄ１１７３がある。
【０１７８】
普通のＰＤＬＣ膜のチオール型架橋剤系に加えて、アクリレート／メタクリレート型の架橋剤系もあり、これは、本発明の好ましいタイプであるが、以下の説明では、当業者に公開されているチオール型の架橋剤を用いる。
【０１７９】
アクリレート架橋剤のトリメチロールプロパン・トリアクリレートＴＭＰＴＡは、トッド・シュナイデル（Tod Schneider）氏らによるSociety for Information Display SID 05 Digest, pages 1568-1571における“Flexible Encupsulated CholestericLCDs by Polymerization Induced Phase Separation（重合誘起相分離によるフレキシブルカプセル化コレステリックＬＣＤ）”において特徴付けられた双安定の反射ＰＤＣＬＣ膜における高分子前駆体として用いる。エチル・メタクリレートＥＭＡは、モノマーであり、Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１は、光開始剤である。
【０１８０】
本発明において、適切なアクリレートおよびメタクリレートは、様々な置換官能基があり、この置換官能基は、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、アリル基、アルキルアリル基、アリルアルキル基、多岐アリルアルキル基、アルキル多岐アリル基、アルキルシクロアルキル基、シクロアルキルアルキル基、ヒドロキシアルキル基、フルオロアルキル基、フルオロアリル基、アルキルシロキサン基、シロキサンアルキル基、シロキサンアリル基、およびアリルシロキサン基として分類できる。特定調合物用の特定のアクリレートまたはメタクリレートの選択は、本明細書で説明する基準を用いて行う。
【０１８１】
本発明において用いるアクリル酸塩（アクリレート）の例としては、複数の官能基を有し、潜在的に架橋剤として適切であり、単独の架橋剤または他の架橋剤との組み合わせのいずれかとすることができ、ポリマー前駆体としては、ジアクリル酸ジエチレングリコール、ジアクリル酸１，４−ブタンジオール、ジアクリル酸１，３−ブチレングリコール、ジアクリル酸ジクロペンタニル、ジアクリル酸グリセロール、ジアクリル酸１，６−ヘキサンジオール、ジアクリル酸ネオペンチルグリコール、ジアクリル酸テトラエチレングリコール、トリアクリル酸トリメチロールプロパン、テトラアクリル酸ペンタエリトリトール、トリアクリル酸ペンタエリトリトール、ジアクリル酸トリプロピレングリコール、テトラアクリル酸ジトリメチロールプロパン、ヘキサアクリル酸ジペンタエリトリトール、モノヒドロキシペンタアクリル酸ジペンタエリトリトール、ウレタンアクリル酸オリゴマー、およびトリアクリル酸オリゴマーがある。
【０１８２】
本発明において用いるメタクリル酸塩（メタクリレート）の例としては、複数の官能基があり、潜在的に架橋剤として適切であり、単独の架橋剤または他の架橋剤との組み合わせのいずれかとすることができ、ポリマー前駆体としては、ジメタクリル酸ジエチレングリコール、ジメタクリル酸ジエチレングリコール、ジメタクリル酸１，４−ブタンジオール、ジメタクリル酸１，３−ブチレングリコール、ジメタクリル酸ジクロペンタニル、ジメタクリル酸グリセロール、ジクメタクリル酸１，６−ヘキサンジオール、ジメタクリル酸ネオペンチルグリコール、ジメタクリル酸テトラエチレングリコール、ジメタクリル酸１，４−ブタンジオール、ジメタクリル酸ビスフェノールＡ、トリメタクリル酸トリメチロールプロパン、テトラメタクリル酸ペンタエリトリトール、トリメタクリル酸ペンタエリトリトール、テトラメタクリル酸ジトリメチロールプロパン、ヘキサメタクリル酸ジペンタエリトリトール、モノヒドロキシペンタメタクリル酸ジペンタエリトリトール、およびウレタンメタクリル酸オリゴマー、スチレン、アミノスチレン、および酢酸ビニルがある。
【０１８３】
本発明において用いるアクリル酸塩（アクリレート）の例としては、単官能性を有し、潜在的にモノマーとして適切であり、単独のモノマーまたはコモノマーのいずれかとすることができ、ポリマー前駆体としては、アクリル酸エチル、アクリル酸２−エチルへキシル、アクリル酸２−エチルーヘキサノール、アクリル酸ブチルエチル、アクリル酸ブトキシエチル、アクリル酸２−シアノエチル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸２−エトキシエチル、アクリル酸Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル、アクリル酸Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸ジシクロペンタニル、アクリル酸ジシクロペンテニル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリル酸エチルベンジル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸イソデシル、アクリル酸ｎ−デシル、アクリル酸ｎ−ヘキシル、アクリル酸１−メチルへプチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸２−メチルへプチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸モルホリン、アクリル酸フェノキシエチル、およびアクリル酸フェノキシジエチレングリコールがある。
【０１８４】
本発明において用いるメタクリル酸塩（メタクリレート）の例としては、単官能性を有し、潜在的にモノマーとして適切であり、単独のモノマーまたはコモノマーのいずれかとすることができ、ポリマー前駆体としては、メタクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸２−エチルへキシル、メタクリル酸ブチルエチル、メタクリル酸ブトキシエチル、メタクリル酸２−シアノエチル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸エチルベンジル、メタクリル酸ｎ−ヘキシル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ｎ−デシル、メタクリル酸シクロへキシル、メタクリル酸２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸２−エトキシエチル、メタクリル酸Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジシクロペンタニル、メタクリル酸ジシクロペンテニル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸イソデシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸モルホリン、メタクリル酸フェノキシエチル、およびメタクリル酸フェノキシジエチレングリコールがある。
【０１８５】
本発明において用いるプレポリマー・モノマーは、好ましくは、カイラルネマチック液晶と混和し、重合化前に均一な溶液を形成する、アクリル酸塩（アクリレート）またはメタクリル酸塩（メタクリレート）の液状化合物である。好ましくは、モノマーは、これらのモノマーのオリゴマーまたは樹脂から選択し、粘性のカイラルネマチック液晶との混和性を促進する。
【０１８６】
プレポリマー混合物内の各モノマーの反応性およびプレポリマー混合物の全体反応性は、適正なポリマーマトリクス形態を形成する上で重要である。
【０１８７】
反応率は、各反応成分（すなわちモノマー）を他の反応成分と互いに反応させて、他の反応成分に対する親和性を測定する。モノマーの反応率は、そのモノマー自体を添加する所定ラジカルの反応定数と、他のモノマーを添加する所定ラジカルの反応定数との比である。２個のモノマーの混合物において、モノマーの反応率ｒｍｏｎｏｍｅｒが１より大きければ、モノマーはそれ自身と反応しやすく、ｒｍｏｎｏｍｅｒが１より小さければ、モノマーはほかのモノマーと反応しやすい。反応率が１より大きいモノマーは、反応率が１より小さいモノマーより重合反応において速く消費される。
【０１８８】
例えば、メチルメタアクリレートＭＭＡおよびヒドロキシエチルメタクリレートＨＥＭＡを有する混合物に対する反応率は、ｒＭＭＡ＝０．６２およびｒＨＥＭＡ＝２．０３である。このことは、双方を含む混合物の重合化中に、ＭＭＡラジカルはＨＥＭＡモノマーよりも他のＭＭＡモノマーと反応しにくく、また、ＨＥＭＡラジカルはＭＭＡよりも他のＨＥＭＡと２倍反応しやすいことを示す。総合すると、反応率は、ＨＥＭＡがＭＭＡよりも速く消費されることを示す。共重合に対する反応率の測定は、当業者に既知であり、例えば、Odian, Principles of Polymerization, 2nd Ed., John Wiley & Songs, pages 425-430(1981)において説明されている。
【０１８９】
本発明において、単官能のモノマーのそれ自体に対する反応率は、選択した架橋モノマーとの混合物において、好ましくは１より大きく、より好ましくは２．５より大きく、最も好ましくは５より大きいものとする。後者は、単官能ラジカルが、架橋剤モノマーとの反応よりもそのモノマー自体との反応の方が５倍反応しやすいことを意味する。架橋剤は、好ましくは、それ自体とは低い反応性を示し、ポリマー前駆体において単官能モノマーと反応しやすい。架橋剤モノマーのそれ自体との反応率は、好ましくは１より小さい、より好ましくは０．４より小さく、最も好ましくは０．２０より小さいものとする。
【０１９０】
本発明のポリマー前駆体における架橋剤の重量パーセントは、消費率、その分子量、およびその官能基（官能性）を考慮して（反応率に基づいて）概算する。ＰＩＰＳ反応を平衡させる一般的な指針として、未反応の架橋剤基および未反応の単官能モノマー基の数が、ほぼ一定比率になるよう維持し、双方の数を反応終了時付近まで存続させる。この指針からポリマー前駆体において、
（架橋剤反応数）（単官能モノマー反応の架橋剤反応に対する比）＝モノマー反応の数
であることが導かれる。
【０１９１】
この等式は、本発明のポリマー前駆体における指針として用いる、架橋剤の単官能性モノマーに対する以下の比を生ずる、すなわち、
（架橋剤重量％／単官能モノマーの重量％）＝（架橋剤の分子量／単官能性モノマーの分子量）／（単官能モノマー反応の架橋剤反応に対する比・架橋剤の官能性）
である。
【０１９２】
例えば、単官能モノマーのそれ自体との反応率（ｒｍｏｎｏｍａｒ）＝６であり、架橋剤のそれ自体との反応が無視できる反応性を有するとき、単官能モノマーの分子量は１００であり、架橋剤の分子量は２００であり、架橋剤は三官能性であるとき、
架橋剤重量％／単官能モノマー重量％＝（２００／１００）（６＊３）＝１／９
となる。
【０１９３】
または比で表すと、ポリマー前駆体において架橋剤の重量％：単官能モノマー重量％＝１：９である。
【０１９４】
本発明において、有利には、架橋剤の重量％の上限は、上述の平衡系の式で示した値より幾分小さい（例えば、１０％以下程度小さい）ものとする。これによって、大部分の単官能モノマーが重合の終了時付近まで存在し、また液滴のポリマー表面の大部分が、単官能モノマーから形成される。このことは、単官能モノマーの選択により、必要な表面構造（乖離性表面定着）を得る上で重要である。また、有利には、単官能モノマーは、その屈折率（またはより正確には、取り込まれた液晶成分を含むときの、結果として生ずる屈折率）を、液晶の通常屈折率に一致させる必要がある。
【０１９５】
本発明において、上述の平衡系の式は、架橋剤の重量％を導くとともに、上述の段落は架橋剤の上限を開示し、また、その下限が、ポリマー系における可能性画定し、液晶を離散液滴として相分離させる能力によって決定されることを開示している。混合物全体の所定ポリマー重量パーセントおよび硬化中の所定紫外ＵＶ光強度に関して、架橋剤重量パーセントは、液滴を形成するのに十分でなければならない。
【０１９６】
ポリマー重量％、硬化中のＵＶ光強度、および架橋剤重量％間でのトレードオフ（妥協点）があることを見出した。好ましくは、所望液滴形態は、以下のステップ、すなわち、１．ポリマー／液晶溶液全体におけるポリマーパーセントを一定にする（好ましくは、２０〜３０重量パーセント、より好ましくは２１〜２５重量パーセントにする）ステップ、
２．光開始剤重量％を最小レベルに近い値ではあるが、依然としてモノマーのポリマーへの高い転換を確保する値に維持するステップ、
３．約３６５ｎｍ波長のピークエネルギーを有する長い波長のＵＶ光を使用し、光の強度レベルを一定にし、また、片側または両側のいずれかからでも硬化する（好ましくは、０．５ｍＷ／ｃｍ２〜１０ｍＷ／ｃｍ２の間の強度）ステップ、
４．架橋剤の単官能モノマーに対する比を、上述の平衡式によって決定した比からスタートして増加させ（すなわち、重量パーセントを減少させる）、また生成された、所定ポリマー／液晶混合物に対対して、良質に形成され、均一な離散液滴を生成することができる、架橋剤の重量パーセントの上限および下限を確立する、ステップ、
５．必要があれば、ステップ４を繰り返し、その後、ステップ１,２または３のいずれかで固定値を変え、所定の液滴形態を得るステップ、
６．架橋剤の重量パーセントの上限および下限を確立した後、好ましくはその中間値を用いるステップ、
７．ステップ６の完了後、ステップ３で固定した値に関してＵＶ光の強度を変化させることで、液滴の大きさを変化させ、光学的品質を最適化するのに有用なステップ、
により得られる。
【０１９７】
本明細書において開示する所定の材料調製に対する液滴体積の上限および下限を実験的に決定するため、液滴の長軸長さ（すなわち直径）をスキャンする膜を準備し、ＯＦＦ状態における散乱能を測定または目視比較を行う。本発明が定義した最小液滴体積以下または最大液滴体積以上では、散乱能が急激に低下することを見出した。膜の散乱能の指標として、例えばハンターラボ社のＣｏｌｏｒＱｕｅｓｔ  ＸＥを用いて透過光のボケ量のレベルを測定すると都合がよい。
【０１９８】
架橋剤とペアにする単官能モノマー基の選択において、初期的な化学的な洞察によると、メタクリル酸塩／メタクリル酸塩のペア組み（ペアリング）は、メタクリル酸塩／アクリル酸のペア組みよりもより近い反応率、またはその逆とする。この洞察は、反応性ビニル結合の性質に由来し、そのすぐ隣の結合基は、ビニル結合から離れた−Ｏ−連鎖側鎖基よりもその反応性に大きな影響を及ぼす。この化学的洞察は、反応率を決定する代わりにならないにも関わらず、ペア組みの一般的な互換性を導く有用な指針である。
【０１９９】
本発明において、ポリマー前駆体の全体的反応性は、混合物内のカイラルネマチック液晶の粘性をも考慮しなければならない。有利には、チオール型系全般にわたりアクリル酸塩架橋剤液のより遅い反応性が、またメタクリル酸塩の架橋剤系のより遅い反応性であっても、好ましいことを見出した。同様の理由によって、モノマーがオリゴマーまたは樹脂よりも好ましい。
【０２００】
つぎに、ポリマー表面構造、とくに、結果として生ずるポリマーマトリクスにおいて液滴のポリマー／液晶界面における乖離性表面定着の要件に関連するモノマーの化学構造につき説明する。本発明によれば、ポリマー界面は、架橋剤を重合化終了時近く、しかし液滴表面を形成する前までに使い切るとき、単官能モノマーから形成される。液滴表面では、ポリマー分子が連鎖し、その置換基（ポリマー前駆体における単官能モノマーの置換基）は、液晶内に広がり、液晶分子の分子レベルで相互作用する。界面でのこの分子レベルの相互作用は、上述したように液晶バルクのカイラル力を受けやすく、どのように解決する（折り合いをつける）かが、結果として生ずる表面定着が平行性または乖離性のいずれに分類されるか否かを決定する。
【０２０１】
上述したように、単官能モノマーの置換基は、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、アリル基、アルキルアリル基、アリルアルキル基、多岐アリルアルキル基、アルキル多岐アリル基、アルキルシクロアルキル基、シクロアルキルアルキル基、ヒドロキシアルキル基、フルオロアルキル基、フルオロアリル基、アルキルシロキサン基、シロキサンアルキル基、シロキサンアリル基、およびアリルシロキサン基に分類できる。従来技術のＰＤＬＣディスプレイによって立証されているように、液晶分子のほぼ平行な配向（プラナー（平面状）またはホメオトロピック（垂直状）のいずれであっても）が大部分のモノマーの置換基における典型であり、本発明によるＰＤＣＬＣ膜において必要な乖離性配向、とくに、強散乱安定化ポリドメインテクスチャを導く配向は、本発明による選択方法を採用しない限り、容易に達成できない。
【０２０２】
乖離性表面定着を生ずるモノマーに好ましい上述の分類において、実質的に１個の単官能モノマーが液滴のポリマー表面を形成するとき、その置換基が、好ましくは、４個以上の炭素原子を有する長い直鎖を有し、より好ましくは、置換基が長い直鎖と、とくに２番目および終わりから３番目の炭素原子でまたはその間で分岐がある、１個またはそれ以上の分岐鎖と、の双方を有するものとし、最も好ましくは、置換基は長い直鎖と、２番目および終わりから３番目の炭素原子でまたはその間で分岐がありかつ、分岐が２個以上の炭素原子を有し、例えば、２−エチルへキシル・メタクリレートＥＨＭＡである、１個またはそれ以上の分岐鎖と、の双方を有するものとする。後者は、本発明の好ましい単官能モノマーである。
【０２０３】
図８は、液滴１２の表面の、単官能モノマー（２−エチルへキシル・メタクリレートＥＨＭＡ）を重合することによって形成した、ポリ（２−エチルへキシル・メタクリレート）４０を示す。参照符号４１はポリマー骨格、参照符号４２は６個の炭素原子を有する長い直鎖炭素鎖のヘキシル鎖、また、参照符号４３は２個の炭素原子を有するエチル分岐で、へキシル鎖の２番目の炭素で分岐しているものを示す。
【０２０４】
図１０において、ポリ（ＥＨＭＡ）４０を有する液滴のポリマー表面の置換基４２および４３は、上述したように、カイラルネマチック液晶分子５０ａおよび５０ｂと相互作用する。液晶分子は、ポリマー表面に対して平行に、直交してまたは角度を付けて配向することができるとともに、後者の角度付き配向が、ポリ（ＥＨＭＡ）が本発明の強乖離性表面定着を生ずる可能性がもっとも高い。
【０２０５】
ＥＨＭＡのエチル分岐４３は、隣接するＥＨＭＡ置換基を立体的配置効果により傾斜させ、それによって、液晶分子を、局部的なポリマー表面に角度を付けて配向させることができると考えられる。立体的配置効果は、分子内の原子が所定量の空間を占領するために生じ、原子が互いに近接しすぎる場合、電子雲が重複するためにエネルギーを犠牲にし、これが分子の好ましい形状に影響を与える。長いヘキシル鎖４２（６個の炭素原子）は、２番目の炭素原子におけるエチル分岐４３とともに取り込まれるとき、液晶分子の相互嵌合を支持する（すなわち、分岐後における４個の炭素原子を液晶分子に相互作用させる）。２番目の炭素原子でのエチル分岐の位置は、ポリマー骨格からの立体配置効果を最小化し、さもなければ平行配向に利すると考えられる。
【０２０６】
有利には、ポリマー前駆体の単官能モノマー化合物は、１個より多いモノマーを有することができる。この場合における付加的モノマーは、２つの異なる役割を果たす。第１の役割は、このモノマーを付加して、ＰＤＣＬＣ膜の物理特性、例えば強度、可撓性性または基板に対するポリマーマトリクスの付着性等を改善することである。この役割において、通常は、液滴ポリマー表面において存在する付加的モノマーを共重合体として有することは望ましくない。付加的モノマーの反応率が重量％の単位において好ましいモノマーよりも高く、また付加的モノマーが僅かな重量％しかないことを確実にするによって、付加的モノマーを、ポリマーマトリクスのバルク形成にほぼ使い切り、重合化の終了時近くに好ましいポリマーのみが残り、液滴表面を形成するようにする。例えば、イソボルニル・メタクリレートＩＢＯＭＡ最大３０％（単官能モノマーの重量の）まで、ＥＨＭＡ（７０％）に加えると、ポリマーマトリクスの膜基板に対する引きはがし粘着力を改良するとともに、ポリドメインテクスチャにおける散乱能を低下させないことを見出した。しかし、ＩＢＯＭＡが大部分を占める単官能モノマーである、または単独の単官能モノマーである場合、散乱能は低下する。後者において、ＰＤＣＬＣ膜は弱い散乱能を有する。
【０２０７】
付加的単官能モノマーの第２の役割は、付加的モノマーが好ましいモノマーと協調して、乖離性表面定着を改善または生成することである。この役割において、単官能モノマーの反応率は互いに類似しており、したがって、双方ともに存在して液滴の液晶界面でコポリマー（共重合体）表面を形成する。本発明において、液滴のポリマー表面を形成するのに使用する単官能モノマーは、互いに協調して、隣接するまたは近接する液晶分子を互いに乖離（相違）した角度に配向させなければならない。液晶内にポリマー／コポリマー骨格から浸透する置換基は、以下の特徴を有する、すなわち置換基が液晶分子の相互嵌合を支持しなければならず、また、立体的配置効果により、十分に置換基を離れさせるまたは傾斜させて相互嵌合した液晶分子を、局部的ポリマー表面の法線に対して好ましくは１０〜８０゜、より好ましくは２０〜７０゜、最も好ましくは２５〜６５゜の角度をなすよう傾斜させるもしくはこの角度にすることを確実にするという特徴を有する。
【０２０８】
上述したように、らせんの終端分子がポリマー表面に対してなす、結果として生ずる角度は、表面配向がそうでなければ界面での広さの制約によってらせん衝突を生じてしまう場合において、液晶カイラルの競合力とポリマー表面定着との間で解決する（折り合いを付ける）必要がある。本発明のポリマー表面によって生成した液晶配向（乖離性表面定着）は、ランダムではなく、むしろ、開示したように、本発明に従って選択したポリマーの置換基と、界面における液晶分子との間の相互作用の結果である。ポリマー表面上の所定配向部位に関して、同様に解決された乖離性配向は、コレステリック液晶がＯＮ（すなわちホメオトロピックおよび単独ドメイン）からＯＦＦ（すなわちフォーカルコニックおよびポリドメイン）に転移する度毎に再現される確率が高い。本発明のポリマー／液晶界面におけるらせん軸の類似した乖離性配向は、ＯＦＦ状態に転移する度毎に得られ、したがって、本発明における表面定着から得られる配向は、乱雑ではない。類似した、強散乱ポリドメインテクスチャは、本発明によるＰＤＣＬＣ膜がＯＦＦ状態に転換する度毎に得られ、ＯＦＦ状態がどのくらいの長さ持続するかに無関係に、この強い散乱状態で安定化される。
【０２０９】
本明細書から、本発明のポリマー前駆体において、アクリル酸塩（アクリレート）またはメタクリル酸塩（メタクリレート）の架橋剤が好ましいことがわかる。とくに好ましいのは、メタクリル酸塩の架橋剤である。最も好ましいのは、トリメチロールプロパン・トリメタクリレートＴＭＰＴＭＡである。好ましいポリマー前駆体も、１個またはそれ以上のメタクリル酸塩を有する。最も好ましいのは、単独の単官能モノマーとして用いるとき、２−エチルへキシル・メタクリレートである。有利には、ＥＨＭＡよりも高い反応率を有する、１個またはそれ以上の付加的な単官能モノマーを添加して、物理特性を改善する。最も好ましくは、イソブチル・メタクリレートＩＢＯＭＡまたはエチル・メタクリレートＥＭＡを、ポリマー前駆体において単官能モノマーの３０重量％有するものである。
【０２１０】
プレポリマーに添加する光開始剤は、フリーラジカル重合に適する任意のタイプ、例えば、ベンゾインメチルエーテルＢＭＥ（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ社から入手可能）、もしくはＩｒｇａｃｕｒｅ６５１（Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉｓａｌｉｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社から入手可能）として既知の２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１等、または、１８４，８１９もしくは９０７等のＩｒｇａｃｕｒｅのファミリーからの他の任意な光開始剤とすることができる。好ましくは、光開始剤は、モノマー（すなわち架橋剤および単官能モノマーを有する）の１~１０重量％、より好ましくは１．１２５〜３重量％で添加する。
【０２１１】
つぎに、本発明において用いるコレステリック液晶に戻って説明する。従来技術のコレステリック液晶混合物も潜在的には適切である。代案として、単独でまたは添加剤をドープして、一つの状態においてフォーカルコニックテクスチャ、他の状態においてホメオトロピック（垂直）テクスチャのいずれかを示すような、任意の液晶も適用でき、この理由としては、その結果生ずる混合物はこれら状態を示すよう動作する液晶の異なる相の混合物であるからである。従来技術の後者の例としては、コレステリック液晶の大部分と混合した少量のカイラルスメクチックＣ液晶がある。
【０２１２】
カイラル（キラリティー）を示すコレステリック液晶分子を用いることができるが、カイラルネマチック液晶混合物が好ましい。後者において、カイラル不純物成分をネマチック液晶に添加して、コレステリック液晶のらせんねじれの秩序付け（すなわち、コレステリック相）特性を生ずる。カイラル不純物成分のネマチック液晶に対する濃度を変化させることによって、その結果生ずるらせんのピッチを変化させる。ピッチが短くなればなるほど、より大きなねじれ力が必要であり、したがって、カイラル不純物成分の濃度をより高くする必要がある。しかし、カイラル不純物成分は、ネマチック液晶よりも高い粘性を有するため、コレステリック液晶の粘性とピッチ長さのと間のトレードオフ（妥協事由）がある。
【０２１３】
本発明のコレステリック液晶は、好ましく調整し、反射ピーク波長が赤外線範囲となるようにし、このようにして可視光を反射しない（すなわち、可視光を透過する）ものとする。より好ましくは、コレステリック液晶を調整して、反射ピーク波長が１ミクロンより大きい、より好ましくは１．５ミクロンより大きい、最も好ましくは２ミクロンより大きいものとする。
【０２１４】
従来技術から、通常の入射光に対する最大反射波長とらせんピッチとの間における関係は、次式
λ＝ｎｐ
であり、ただし、ｎはネマチック液晶の平均屈折率とする。ピッチは、カイラル成不純物分のらせんねじれ能ＨＴＰの大きさ、およびネマチック液晶を有する混合物の重量％によって決まり、従来技術において以下の式によって与えられ、すなわち、
ｐ＝１／（ＨＴＰ×Ｃ）
ただし、ＨＴＰは、カイラル不純物成分の比例定数（単位はミクロン−１）であり、ｃは、その濃度である。
【０２１５】
ＨＴＰは、右回りまたは左回りのいずれのねじれを用いるかによって、正または負の値を有することができる。本明細書において、添加したすべての不純物（ドーパント）が同一符号を有するときどちらも用いることができ、重要なのは、ＨＴＰの大きさであり符号ではない。
【０２１６】
適切なカイラル不純物成分およびネマチック液晶化合物は、多数の供給元から容易に入手でき、当業者には既知である。例えば、上述の特許文献７は、適切なネマチック液晶化合物と、カイラル不純物成分との化学成分を記載し、また、入手可能な製品および供給元も記載している。同様に、適切な化合物の化学成分および入手可能な製品の双方が、米国特許第７１１９８５９号明細書において記載されている。後者の場合、乳化方法によって調製した反射性の双安定ＰＤＣＬＣデバイスに使用することを開示している。
【０２１７】
つぎに、本発明に使用する基板につき説明する。ＰＤＣＬＣ層に面する側に透明な導電面−１１ａおよび１１ｂ−で被覆した、任意の透明でフレキシブルなプラスチック製の基板（図６および７における参照符号１０ａおよび１０ｂで示す）は、当業者には既知である。適切なプラスチック基板材料および適切な透明の導電性材料の包括的な記載は、フレキシブルディスプレイの用途における上述の米国特許第７１１９８５９号明細書において開示されている。同様に、透明な導電性コーティングで被覆した従来技術のガラスおよび／または剛性基板も従来のディスプレイ用途に用いることができる。インジウムスズ酸化物ＩＴＯ導電面で被覆したポリエチレンテレフタレートＰＥＴ基板は、本発明で考慮する用途に好ましく、それは、この膜が多くの供給元から入手可能で、費用競争力があり、また、切り替え可能な窓との互換性がすでに証明されているからである。ここで準備した例示的なＰＤＣＬＣ膜は、商標名ＯＣ（およびＩＴＯで被覆した光学的にクリアなＰＥＴ膜）によって知られている基板を使用し、ＣＰＦｉｌｍｓ社によって供給される。基板厚さおよびＩＴＯ抵抗性の範囲は、好ましくは、それぞれ、１００μｍ〜１７５μｍおよび４０〜３００オーム／□である。有利には、光学的コーティングをＩＴＯ層の下に塗布して、光反射率を減少させる。他の機能層、例えば境界層、絶縁層、配向層またはハードコート等も、従来技術において既知であるように、基板に塗布することができる。
【０２１８】
つぎに、基板の間隔をあけ、ＰＤＣＬＣ膜におけるＰＤＣＬＣ層の厚さを制御するのに用いるスペーサ（図６，７および１１には示さず）につき説明する。液晶ディスプレイ用途に用いるのが適切な透明な球形スペーサを用いることができ、当業者には既知である。本発明による例示的なＰＤＣＬＣ膜は、積水化学ＧｍｂＨから入手可能な商標名Ｍｉｃｒｏｐｅａｒｌ  ＳＰによる高精度のプラスチックスペーサを用いた。用いる製造方法に依存して、スペーサは、ポリマー／ＬＣ混合物（ガラスまたは剛性基板に典型的な）で充填する前に塗布することができる、または、膜基板間にラミネートする前にポリマー／ＬＣ混合物と混合することができる。後者が好ましい方法である。ポリマー／ＬＣ混合物におけるスペーサの好ましい重量％は、０．１％〜１０％、より好ましくは０．２５〜５％、また、最も好ましくは０．５％〜３％の範囲内である。
【０２１９】
ポリマー／液晶混合物には単一かつ均一相を達成する必要がある。ポリマー前駆体（架橋剤、モノマーおよび光開始剤）は、個別に調製し、液晶混合物に加える、または、同時に調製する。有利には、混合物は、十分に加熱し、いずれの固体も完全に溶解させ、例えば、光開始剤またはカイラル化合物は、混合物に加えるとき結晶形態とする。従来技術の混合方法には、ボルテックス、シェーカー、および超音波混合がある。混合物は、必要があれば濾過し、いずれの凝集体も除去し、スペーサ材料を加え、製造方法に基づいて完全に混合する。混合後、混合物を脱気して空気を除去する（例えば、真空チャンバに設置することによって）。その後、この混合物は、基板間にラミネートするために準備する。
【０２２０】
つぎに基板間にＰＤＣＬＣ層をラミネートする方法につき説明する。液晶材料、とくにＰＤＬＣ，ＮＣＡＰまたはＰＳＣＴ材料をコーティング／ラミネートする既知の方法のいずれも用いることができる。例えば、本発明のＰＤＣＬＣ混合物は、ドクターブレード、グラビアコーティング、カーテンコーティング、金型コーティング、印刷またはスクリーン印刷等の方法によって１個の基板上に被覆し、その後、ほかの基板を被覆した基板にラミネートする。代案として、ＰＤＣＬＣ層を、上述の特許文献５に記載されたように、膜基板間に同時にラミネートする。これらすべての方法において、ＰＤＣＬＣ混合物は、好ましくは、コーティング／ラミネート先端に沿って正確に測定し、材料の十分な流れを確保するが、ムダは避ける。剛性基板としてガラス等を使用するとき、ＰＤＣＬＣ混合物は、従来の方法によって真空充填する。
【０２２１】
ラミネートしたＰＤＣＬＣ層は、そのピーク強度が好ましくは光開始剤の吸収プロファイルに一致するＵＶ光で重合する。有利には、本発明のＰＤＣＬＣ膜は、電界を必要とせず、重合化中に液晶分子を配向する（方向付ける）。これは、連続ロールにおいて膜の硬化を促進し、電気的接続の必要性および硬化中の装置絶縁を避ける。逆に、多くの従来技術のＰＳＣＴデバイスは、重合中に電界を必要とし、連続ロールに対向するデバイス／シート形式における膜硬化のために必要である。
【０２２２】
重合した後、液晶を、連続するポリマーマトリクス内の離散液滴の形式としてカプセル化する。有利には、本発明のＰＤＣＬＣデバイスは、はさみ／剪断機による手動切断、スリッタテーブルでの切断、またはレーザー切断等の既知の方法によって重合化物のロールから必要なサイズにカットする。代表的には、幅あたり１〜３滴は切断によって影響されず、デバイスは切断端縁にいたるまで完全に機能し、本来的にシールされる。本発明のＰＤＣＬＣ膜は、堅牢性、可撓性があり、また、代表的には、コーナーからの曲げに耐えることができる、または１００ｍｍもしくはそれ以上のコア直径に対してロールとして巻き付けることができる。連続するポリマーマトリクスに離散液滴として離散した液晶のこれらおよび他の機械的利点は、従来技術のＰＤＬＣおよびＮＣＡＰ膜から既知である。
【０２２３】
当業者には明らかなように、本発明により開示された製造工程は、２個の膜基板間にＰＤＣＬＣ層をラミネートするステップ、およびＵＶ光に露光して層を重合化するステップは、「ロール・トゥ・ロール（roll-to-roll）」製造と称されるほぼ連続するロールとしての製造と完全に適合性がある。用語「ほぼ連続する」は、有限のロール長さが必要であることを示す。好ましくは、基板膜の２個のロールは、張力の下に連続的に繰り出し、同時にコーティングステーションに供給し、このコーティングステーションでＰＤＣＬＣ膜を正確に測定しまた均一なＰＤＣＬＣ層を基板間に形成し、このときこれら基板のセルギャップをスペーサによって正確に維持し、また、この予重合化ラミネートを、十分なトラベル（所定ライン速度）および光強度を有するインラインＵＶ硬化ステーションに直接供給して完全にＰＤＣＬＣ層を硬化し、硬化したＰＤＣＬＣ膜を、張力の下に収容ロール上に巻き付ける。
【０２２４】
本発明が意図する、また、しばしば切り替え可能な窓と称される、ＰＤＣＬＣ膜／ガラスラミネートは、従来技術の方法を用いて準備することができる。ＰＤＣＬＣ膜のシートは、この膜のロールから必要な窓サイズに切断する。基板上に電気的接続レッジを設ける方法は、従来技術のＰＤＬＣデバイスと同様である。接続レッジは、１個の基板を膜の一方の端部で接続レッジのために必要な幅のスリットを入れることにより形成し、基板のスリット部分を剥離して下側のＰＤＣＬＣ層を露出させ、ＰＤＣＬＣ層をイソプロパノールなどに浸したワイプで払拭して他方の基板のＩＴＯ面を露出させ、また、銅または他の適切なブズバーを導電性レッジに結合することによって形成るため、電気ケーブルの接続および接続レッジに沿った均一な電気信号の配信を促進する。その後、窓の膜は、不透明および透明感で切り替えることができ、その光学的品質を確かなものにする。
【０２２５】
図１１は、ガラスペイン６１ａおよび６１ｂ間にラミネートしたＰＤＣＬＣ膜１を有する窓ガラス構造を示す。互いに対向する側面に、接続用レッジを準備し：銅または他の高い導電性の可撓性材料６３ａまたは６３ｂ、導電接着剤および／または導電性インク６４ａおよび６４ｂを介して、それぞれＩＴＯ表面１１ａおよび１１ｂに結合し、分極した駆動信号を、それぞれ結合／はんだ付けしたケーブル６５ａおよび６５ｂを介してＰＤＣＬＣ膜に加える。
【０２２６】
本発明のＰＤＣＬＣ膜は、中間層として既知の接着シートを用いることによって、片側または両側に規則的な窓ガラスのペインにラミネートすることができる。図１１において、ＰＤＣＬＣ膜１の両側の側面を、中間層６２ａおよび６２ｂを介してガラスペイン６１ａおよび６１ｂにラミネートする。中間層は、ポリビニルブチラールＰＶＢ，エチレン酢酸ビニルＥＶＡまたはポリウレタンＰＵであり、有利には、ＵＶ遮断機能を有する。好ましくは、そこで用いるＥＶＡ中間層は、最も低い最高処理温度を有する。真空バッグによるガラスラミネート処理は、好ましくは、加圧滅菌器で処理する。本発明で用いるのに適切な中間層膜には、日本のブリジストン社のＥＶＡＳＡＦＥまたは日本の積水社のＳＬＥＣがある。ＰＥＴ膜（すなわち、本発明の好ましい基板材料）をガラスにラミネートする処理指針は、両社から入手可能である。本発明によるＰＤＣＬＣ膜で形成した結果生ずるガラスラミネートには、ガラスラミネートに関連する視認可能な欠陥がなく、ガラスラミネート処理の結果生ずる容認できないいかなる光学的機能低下もなく、またすべての窓サイズに適合する堅牢性を有する。つまり、本発明によるＰＤＣＬＣ膜は、本発明が意図する用途に適切である。
【０２２７】
当業者には明らかであるように、乳化システムを、本発明で好ましいＰＩＰＳシステムの代わりに使用する場合（ＮＣＡＰとＰＤＬＣに類似する）、液晶をカプセル化するウォール表面は、好ましくは、本発明が開示するように、液晶を有する界面で乖離性表面定着を生ずる。さらに、ポリマー結合剤／マトリクスにおいてその結果生ずるカプセル化した液晶液滴は、好ましくは、本発明が開示するように、液滴形態に関連する。ＮＣＡＰデバイスにおける例示的な乳化システムとしては、欧州特許第０２３８１６４号および米国特許第４４３５０４７号、米国特許第４８０６９２２号、米国特許第４７３２４５６号に記載されている。上述したように、特許文献１０では、反射性の双安定ＰＤＣＬＣデバイスにおいて改良した乳化システムを使用する。
【０２２８】
しかし、本発明のデバイスを乳化タイプの処理に適用する場合、液晶を、最初にシェル／ボール（ポリマーのスキンを有する中空球およびそこにカプセル封入した液晶）におけるポリマーによってカプセル封入し、その後、ＬＣシェルを、ポリマーマトリクスを形成するプレポリマー成分と混合し、これにより、基板にコーティングする前の懸濁液にするのが好適である。例示的な乳化システムとしては、ＰＤＬＣデバイスに関する米国特許第５９７６４０５号において記載されているものがある。本発明によるデバイスの利点としては、以下のものがある。すなわち、
ａ）ＬＣシェルは、自然と球形になり、この幾何学的形状は、所定液滴体積に対して最小ＬＣ／ポリマー界面を有するという利点を持つ。
ｂ）ＬＣシェルの多方向分散性を制御して、すべてのシェルが本発明が開示する直径の望ましい範囲内に収まるようにする。例えば、必要があれば、範囲外のＬＣシェルを、濾過によって除去できる。
ｃ）ＬＣ／ポリマー界面（シェルウォールの内表面）は、膜における周囲のマトリクスとは異なるポリマーを有する。このことは、優れた柔軟性を与えて、双方を最適化する。
【０２２９】
上述した本発明のＰＤＣＬＣデバイスにおいて、不透明状態（すなわち、ポリドメインテクスチャ）は、光散乱として開示する。通常モードのコレステリックデバイスの光散乱状態は、少量（０．５％〜５％）の染料、好ましくは二色染料を、加える染料の吸収プロファイルに従って液晶混合物に加えることによって、部分的または全体的に光遮断状態となる。例えば、黒色二色性染料は、暗く、光吸収性の不透明なＯＦＦ状態を与える。対応するホメオトロピック（垂直）テクスチャは、黒色二色性染色のためにわずかな色しか有さないが、染料分子の長軸が液晶の長軸（すなわち液晶方向）に平行に配向するため、透明のままである。本発明の膜において染料を用いる利点は２つあり、第１に従来のブラインド／シャッターと同様の光遮断状態を創出する、また第２に、ディスプレイ情報または画像に用いるデバイスにおける増加したコントラストをもたらす。
【０２３０】
ＯＦＦ状態において、二色性染料分子は、らせん構造における液晶分子に取って代わる。有利には、本発明におけるドメインの乖離性配向によって、隣接ドメインにおける二色性染料分子の配向が乖離（相違）し、視野角に関わらず均一な光吸収性を促進する。さらに、ドメイン境界での光散乱は、（二色性染料分子によって）ドメイン内の光吸収に効果的に作用し、ＯＦＦ状態において光透過を減少させ（すなわち遮断し）、視覚的アクセスを拒絶する（すなわち散乱光）。
【０２３１】
二色性または等方性のいずれかの染料を少量（約０．５％）だけ液晶混合物に添加すると、知覚できるボケを、とくに、鋭角的な視野角におけるボケを、ホメオトロピック（垂直）状態において減少させる。染料の添加によって、重合化条件を、とくに、光ラジカルＰＩＰＳシステムにおいて、変化させる。染料はＵＶ光を吸収し、したがって、このことを考慮してＵＶ露光条件を調節する。さらに、重合中におけるポリマーから相分離しない（すなわち、液滴内の液晶を有する溶液内にない）いずれの染料分子も、ポリマーマトリクスにおいてランダムな配向を有し、フォーカルコニックテクスチャおよびホメオトロピック（垂直）テクスチャにおいて均等に光を吸収する。
【０２３２】
染料を液晶混合物に添加することによって得られる上述の付加的な機能を説明したが、他の機能を付加する任意な既知の材料を本発明において用いることができる。同様に、機能をポリマーに付加する任意な既知の材料も本発明におけるポリマー前駆体に加えることができる。
【実施例】
【０２３３】
以下に、本発明を具体的な実施例につき説明する。これら実施例は、説明のためだけであり、材料または処理パラメータ、設備または条件に関して開示したものに本発明を限定するものではないことを理解されたい。
【０２３４】
とくに断りのない限り、すべての実施例は１４〜１６°Ｃで５０〜６０％の相対湿度の下で行った。ダスト汚染を避けるため、ＰＤＣＬＣ膜をクラス１０００のクリーンルームにおいて調製した。全パーセンテージおよび部分は重量で表す。ＵＶ光源は、約３６５ｎｍでピークを有する長い波長のＵＶ光を出力するＰｈｉｌｉｐｓ社製のバックライト管（Ｆ４０Ｔ１２／ＢＬ）のアレイとした。ＵＶ強度の測定は、ＰＤＣＬＣデバイスで行い、チューブから１６０ｍｍ離して設置した。ＰＤＣＬＣデバイスは、循環空気によって冷却し、硬化中におけるチューブによる加熱を最小化した。硬化中におけるのＵＶ強度は、ＳＥＤ４００検出器に合わせたReserch Radiometer model IL 1700によって測定し、フィルタおよび光学系は、３６５ｎｍでピーク応答を有する。
【０２３５】
基板は、８０ｏｈｍ２／ｃｍの抵抗を有するＩＴＯで被覆した１７５μｍＰＥＴとした。用いた製品は、ＣＰＦｉｌｍｓ，Ｉｎｃ．Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，ＵＳから入手したＯＣ８０とした。接続バズバーは、３Ｍから入手可能な部品番号１１８１の導電性接着剤を有する銅箔テープとした。すべての液晶成分は、Ｍｅｒｃｋ  ＫｇａＡから調達し、すべてのモノマーおよび光開始剤は、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ（www.sigma-aldrich.com）から調達した。
【０２３６】
各ポリマー／液晶溶液は、以下のステップを用いて同一方法で調製した。
１．ポリマー成分を、少なくなる重量順に４０ｍｌガラス瓶に加え、その後液晶成分を加えた。
２．その結果できた溶液を７０°Ｃまで加熱し、１分間ボルテックスシェイカー上に載置した。
３．プラスチックの球形スペーサを、（スペーサを加える前の溶液重量）の溶液に約１溶液重量％となるよう加えた。
４．超音波を４分間用いてスペーサを分散させ、均一な溶液にした。
【０２３７】
（スペーサの添加および分散に続いて）溶液を、以下のようにしてＰＥＴ基板の間にラミネートした。
１．２個の等しい大きさのＯＣ８０ＰＥＴ基板を約１００ｍｍ×２００ｍｍに切り取った。これ以外、基板は、他の準備をする必要がない。
２．１個の基板を、表向きの側面にＩＴＯを被覆した平面状（表面にわたり０．０１２５μｍの平坦性）のアルミニウムプレート上に載置した。
３．溶液滴（ビード）を、開始端縁に沿って、ただしＰＥＴの端縁から約１ｃｍ離して側面上に被覆したＩＴＯ上にピペットで滴下した。これは、接続レッジのためのオフセットを生ずる。
４．第２基板（ＩＴＯ面が下向き）の一方の端縁が、溶液滴に整列するよう第２基板を第１基板上に降下させ、溶液に接触させた。
５．その後、溶液滴をシリコン被覆したハンドローラを用いて基板間に単に展延し、ＰＥＴ基板間に溶液の薄い（厚さは溶液におけるスペーサ直径によって決まる）層をラミネートした。過剰の材料は、乾燥したワイプで拭き取った。
【０２３８】
その後、ラミネートしたディスプレイを各実施例において示したＵＶ光強度で１０分間硬化した。硬化後、３Ｍ製の銅箔をオフセットした基板によって設けた接続レッジに結合した。膜を検査するため、様々な電圧強度（バリアックを均等に使用してＡＣ正弦波駆動信号を供給する）を有する、ＡＣの方形波発生器を用いた。単に、上述したように放電経路に抵抗器を設けることにより、放電時間を変化させた。オシロスコープを用いて、放電時間を測定した。
【０２３９】
ＰＤＣＬＣデバイスの透明度を見るための基準を得るため、２個のＯＣ８０、ＰＥＴシートを、２５μｍ厚さの光学的接着剤を用いて一緒にラミネートした。この基準を例示的なＰＤＣＬＣ膜に並置することによって、ＰＤＣＬＣデバイスの品質を主観的に観察した。これは、とくにＩＴＯ被覆からの反射が大きく、無視すべきである鋭角的な角度で有効であり、これらはＰＤＣＬＣ相に帰属するべきでない。
【０２４０】
この点検に続いてＰＤＣＬＣ膜を、以下の通りにしてガラスにラミネートした。
１．２個のガラスペインを、ラミネートする膜よりも全周が約３ｍｍ大きくなるようにカットし、その後その端縁を研磨し、表面をきれいにした。
２．２個のＥＶＡ中間層（積水化学ＧｍｂＨからのＳＬＥＣ）をガラスの大きさより僅かに大きくカットした。
３．ＰＤＣＬＣ膜をＥＶＡ中間層およびガラスペインの間に挟み込んだ。注意して、各接続レッジ上の銅ストリップが十分に長くガラスから確実に突出するようにした。これらは、ガラスラミネート後に電界を加えるための接続ポイントとした。
４．中間層製造業者の標準的な手順に従って、ラミネート処理を完了した。例えば、真空バッグを用いてガラスラミネートから空気を抜き、処理中真空度が１７５Ｔｏｒｒのレベルでラミネートを維持した。ピークのラミネート温度は１００°Ｃとし、７０°Ｃに冷却するまでラミネートを真空下に維持した。
【実施例１】
【０２４１】
２４％のポリマーを含む３種類の溶液を調製した。単官能モノマーは、エチルへキシル・メタクリレートＥＨＭＡとし、架橋剤は、トリメチロールプロパン・トリメタクリレートとし、また、光開始剤は、ベンゾインメチルエーテルＢＭＥとした。ＴＭＰＴＭＡは、ポリマー化合物全体の１０重量％であった。
【０２４２】
液晶は、ネマチック型ＭＤＡ−００−３５０６およびコレステリック混合物ＭＤＡ−０１−１９５５の混合物とした。その結果生じたピッチは、０．８５〜０．９５ミクロンの範囲内であり、ピーク反射波長（上述の式参照）は、１．４〜１．５６ミクロンの範囲内であった。ＭＤＡ−０１−１９５５におけるカイラル不純物成分のＨＴＰは、約１３．８であると考えられる。液晶複屈折率は、約２．５である。
【０２４３】
４．２５μｍ直径のスペーサを有する３ｇの溶液（セルギャップはスペーサ直径に等しい）を調製した。成分の重量は以下の通りであり、すなわち、
ＥＨＭＡ              ＝０．６３３ｇ
ＴＭＰＴＭＡ          ＝０．０７２ｇ
ＢＭＥ（＠１．９５％）＝０．０１４ｇ
ＭＤＡ−００−３５０６＝１．５７３ｇ
ＭＤＡ−０１−１９５５＝０．７０８ｇ
４．２５μｍスペーサ  ＝０．０３１ｇ
であった。
【０２４４】
１対のＰＤＣＬＣ膜をラミネートした後、１０分間６ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ強度で硬化した。同様に、６．５μｍおよび１０μｍのＰＤＣＬＣ膜の対を準備した（スペーサ重量を除いた同じ割合におけるすべての成分は、溶液の１％から２％に増加した）。６．５μｍの膜は、１０分間５ｍＷ／ｃｍ２で硬化し、１０μｍの膜は６ｍｗ／ｃｍ２で硬化した。
【０２４５】
４ｃｍ２の面積を鋭利なはさみで３個の対を各個にカットした。それぞれの場合における残った膜面積を、ＯＮ状態に切り替えた。４．２５μｍおよび６．５μｍの膜に５０ＶＡＣで電力供給し、また、１０μｍ膜に６０ＶＡＣで電力供給した。膜は、完全に切断端縁にいたるまで機能し、端縁から液晶は漏れなかった。液滴の大きさの測定は、偏光した光源を有する顕微鏡を用いて行った。４ｃｍ２の膜サンプルを剥がし、液晶をポリマー構造における破裂した液滴からアルコール溶媒を用いて除去した。
【０２４６】
３個すべての膜は、良好に形成された液滴を有し、大きさが均一であり、また、液滴内にポリマー凝集体は見られなかった。液滴の約７５％は、４．２５μｍのセルギャップ膜に対して４〜６μｍ、６．５μｍのセルギャップに対しては３．５〜５μｍ、また、１０μｍセルギャップに対しては４．５μｍ〜７μｍであった。
【０２４７】
３個の膜のＯＮ状態を、基準の膜（光学的接着剤で置換したＰＤＣＬＣ層）と比較したら、４．２５μｍの膜に関して膜表面とほぼ平行に見ると、非常に低いレベルを除いてボケが見られないことがわかった。同様に、６．５μｍ膜は、光線２３および４に対してボケをなくすが、光線２５（法線から６０°〜９０°）の鋭角的な視野角ではボケがわずかに見られた。１０μｍの膜は、表面に対して直交する方向から見ると他の２個と同様であったが、鋭角的な視野角では６．５μｍの膜よりもボケが多かった。鋭角的な視野角でのボケの知覚は、セルギャップが大きくなるほど増加することが分かった。
【０２４８】
逆に、セルギャップが大きくなるほど散乱能が大きく増加することがわかった。３個すべての膜における散乱能の測定は、ホメオトロピック（ＯＮ）状態からポリドメイン状態に２ｍｓで放電した（８０％フルスケールから約０Ｖに）。４．２５μｍの膜は、十分な光散乱を有さず、膜を通過する視覚的アクセスを遮断しなかった。６．５μｍの膜は、４．２５μｍの膜における散乱能のほぼ２倍の散乱能有すると判断された。視覚的アクセスの観察を、通常のオフィス照明下で行い（外側窓なし）、その後、６．５μｍの膜は視覚的アクセスを遮断した。最後に、１０μｍの膜は、日光によって照射した外側窓に面しているとき並べて両方の窓を見たとき、６．５μｍの膜におけるよりも２倍の散乱能を有すると判断された。１０μｍ膜の散乱能は、通常の日光条件下で窓に面する外側を通す視覚的アクセスを遮断したが、６．５μｍの散乱はそうではなかった。すべての膜は、ＯＦＦ状態において時間とともに散乱能を安定化することを実証し、ＯＦＦ状態にした後１分から１週間まで等しく強かった。
【０２４９】
ＯＦＦ状態で膜を通して日光（スカイライト等）または蛍光灯に照射された窓を見ると、若干の「赤イメージ抽出（red-image bleed-through）」すなわち、窓またはチューブのかすかな「赤い」画像を見ることができた。
【０２５０】
４．２５μｍ，６．５μｍおよび１０μｍのＰＤＣＬＣ膜をそれぞれ１個、ＥＶＡ中間層を用いて両側に２ｍｍ厚さのガラスペインにラミネートした。ガラスにラミネートした結果として、膜において光学特性の認識できる変化はなかった。処理との適合性を判断するため、各ガラスラミネートを２個の端縁に沿って支持し、中央部を下向きにプレスしてラミネートを曲げた。また、光学特性における知覚できる変化はなく、ラミネートは、切り替え可能な窓ガラスの製造の処理と適合性があると判断した。
【実施例２】
【０２５１】
実施例２において、高いねじれ能（約３３．５）を有するカイラル不純物成分（ＺＬＩ４５７２）を、ネマチック液晶ＭＤＡ−００−３５０６（複屈折約０．２５）に加える。その結果生じたらせんピッチは、実施例１と類似しており、０．８〜０．９ミクロンの範囲にあり、ピーク反射波長は、１．３２〜１．４８ミクロンの範囲である。ＥＨＭＡよりも高い反応性を有するコモノマー（エチル・メタクリレート）も使用する。ＴＭＰＴＭＡは、ポリマー化合物全体の９．１７重量％であった。
【０２５２】
７．５μｍのスペーサを有する５ｇの溶液を調製した。成分の重量は以下の通りであり、
ＥＨＭＡ                ＝０．８２８ｇ
ＥＭＡ                  ＝０．２０９ｇ
ＴＭＰＴＭＡ            ＝０．１０６ｇ
ＢＭＥ（＠１．１２５％）＝０．０１３ｇ
ＭＤＡ−００−３５０６  ＝３．７１８ｇ
ＺＬＩ４５７２          ＝０．１３５ｇ
７．５μｍスペーサ      ＝０．０５９ｇ
であった。
【０２５３】
１対のＰＤＣＬＣ膜をラミネートした後、１０分間２．８ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ強度で片側から硬化した。液滴の約７５％は、５〜７ミクロンの長軸を有する。実施例１と同じ手順で、膜およびガラスラミネートを調製および評価した。
【０２５４】
ＯＮ状態において、ボケ性能は、直交する方向および角度のある視野角で見て、セルギャップは６．５から７．５ミクロンに増加したものの、実施例１の６．５ミクロンの膜と同様であった。これは、実施例１と比較したときに液滴の長軸が増加したからである。ＯＦＦ状態において、散乱能は、実施例１の６．５ミクロン膜と１０ミクロン膜との間の中間値であった。
【０２５５】
１対の膜は、ＯＦＦ状態において時間とともに安定化した散乱能がＯＦＦ状態にした後１分から１週間まで等しく強いことを実証した。また、ガラスをラミネートした膜に関して、光学特性における知覚可能な変化はなく、ラミネートは、切り替え可能な窓ガラスの通常処理と適合性があると判断した。
【実施例３】
【０２５６】
実施例３において、カイラル不純物成分の混合を用いる。その結果生じたらせんピッチは、１．４〜１．５ミクロンの範囲にあり、ピーク反射波長は、２．３〜２．４７ミクロンの範囲である。ＴＭＰＴＭＡは、高分子化合物全体の７．８２重量％であった。ＩＲＧ６５１を、光開始剤として用いた。
【０２５７】
１４μｍのスペーサを有する４ｇの溶液を調製した。成分の重量は以下の通りであり、
ＥＨＭＡ                            ＝０．８６３ｇ
ＴＭＰＴＭＡ                        ＝０．０７５２ｇ
ＩＲＧ６５１（＠２．５％）          ＝０．０２３５ｇ
ＭＤＡ−００−３５０６              ＝２．９３７ｇ
ＺＬＩ４５７２（ＨＴＰ＝−３３．５）＝０．０３６１ｇ
Ｓ８８１（ＨＴＰ＝−１３．８）      ＝０．０６７４ｇ
１４μｍスペーサ                    ＝０．０４ｇ
であった。
【０２５８】
１対のＰＤＣＬＣ膜をラミネートした後、１０分間０．５ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ強度で両側から硬化した。液滴の約７５％は、１２〜１４ミクロンの長軸を有する。実施例１と同じ手順で、膜およびガラスラミネートを調製および評価した。
【０２５９】
ＯＮ状態において、ボケ性能は、直交する方向および角度のある視野角で見て、実施例１の６．５ミクロンの膜と同様であった。この結果は、セルギャップが２倍以上であったのにもかかわらずであった。ＯＮ状態におけるこの驚くべきボケ性能は、実施例１と比較したときに液滴の長軸が増加したことに起因する。動作電圧は６０Ｖである、実施例１の膜と類似するが、実施例３は約２倍のセルギャップを有する。
【０２６０】
ＯＦＦ状態において、散乱能は、実施例１および２の膜よりもずっと大きかった。とくに、晴れた日に窓、または電圧を印加した蛍光灯を通して見たとき、ＯＦＦ状態において赤色像はなかった。１対の膜は、ＯＦＦ状態において時間とともに安定化した散乱能がＯＦＦ状態にした後１分から１週間まで等しく強いことを実証した。また、ガラスをラミネートした膜に関して、光学特性における知覚可能な変化はなく、ラミネートは、切り替え可能な窓ガラスの通常処理と適合性があると判断した。
【０２６１】
本明細書で説明したＰＤＣＬＣデバイスは、デバイスを通した視角的アクセスを効果的に遮断する、望ましい光学状態すなわち、安定化した、強散乱（または吸収）ＯＦＦ状態と、また、ほぼボケがなく視覚的アクセスを可能にする広い視野角を有する透明状態と、を提供する。
【０２６２】
選択方法も本発明によって提供し、本発明のＰＤＣＬＣデバイスは、モノマー、光開始剤、ネマチック液晶、およびカイラル不純物成分を有し、また、関連する重合化条件は、透明な導電性基板間にＰＤＣＬＣ層を形成する。
【０２６３】
本明細書で開示した結果として、本発明の多くの変更および改変が可能であることは当業者には明らかであろう。したがって、特許請求の範囲内で本発明は、本明細書に説明しまた示したもの以外としても実施できる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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