CN87102792A - 液晶光调材料的改进 - Google Patents

Abstract

液晶微粒是在产生基质组分时通过控制其各相同性的相分离而自然形成，基质是固态的透光合成树脂，在基质固化时产生实质上由分散在基质(10)内的液晶微粒(11)组成的光调制材料。

Description

一般来说，本发明涉及液晶光控制技术，更确切地说，是涉及新的液晶材料的制造，该材料包含一种能光调的液晶微粒悬浮液，这些液晶微粒自然形成并保留在合成聚合物基质内，例如：用于显示。

商用液晶显示器件制造的最近发展都趋向于采用利用液晶的光散射性质而显象的材料，将这种液晶材料以各种方法掺入或掺在不同材料上，如塑料片一类的东西。

建议可用的材料类型包括胶囊密封的液晶材料，和带有将液晶吸液到其中的微孔的材料。

一个现用的密封液晶的方法已由法国专利2，139，537公开，它是应用一种不溶混的粘合剂，如聚乙烯醇，来生成向列型或胆甾型液晶水性乳化液，混合物在高速搅拌下加以乳化，以生成被粘合剂密封的液晶，且被涂覆在带导电电极的干净塑料基片上，在美国专利4，435，047中公开了相似的技术。

另一个现用的方法是将塑料片的开放的或相连的微孔，用向列型或其他型的液晶加以注满，亦在美国专利4，048，358中公开。

现有技术中采用机械地截留液晶是有某些缺点的，靠用乳化作用的密封方法会产生一个比较宽的胶囊直径差距，因而限制了器件性能，必需将大小分类。靠乳化作用的密封方法的另一个缺点是，在器件中剩留的水份会影响开关性能，因而器件只可用交流电，而不用直流电驱动。靠掺入微孔塑料的截留会出现封住微孔，以防止液晶的流失。

在光散射和光透射间电调节这些光散射器件，会使该器件，或其成象部分，有一个状态呈现不透明，而在另一个状态，则呈现透明。如应用热作热调节，这种热会引起从液态结晶态即光散射状态过渡到各向同性的光透射状态，则会使材料从不透明变为透明（Clear）。

大多数这种显示型式的操作都取决于恒定采用一个外电场或热源以保持图象。虽然例如，显示时间和温度（在此条件下将产生多种字母和数字字符，随后通过对各种图象恒定的供能和去能加以抹去时）就需要这种操作方式，但在很多情况下，一个有利点是一种显示技术不仅可用比较容易制备，而且还可由其图象显示不依赖于恒定外加场来表征。另一个有利点是，其液晶显示技术比以前所能获得的能有更快的转换时间和更好的透明性。

因此，有别于目前的发明，先有技术是机械地将液晶再分成大量的小粒，（a）将各个微粒外包或密封在聚合的护套中（亦可随后聚集起来生成一个粘附的而又有支持的薄片或类似物），或（b）以少量微粒包埋在基质材料中（这以后可以转变成聚合的薄片或类似物）。超过上述技术的本发明的优点则是制备简单，易于控制液晶大小和其不连续性，以及理论上的无限的显示尺寸，其他优点在以后介绍时会更清楚。

下面将讲的本发明所有各个方面，都是有关在有光透射性的基质固化时，从一种液晶在产生合成树脂基质的组成溶液中，自然生成液晶微粒的过程。这种生成的微粒是分布相当均匀，且大小也相当均匀的，为了简便起见，我们称这种生成过程为“相分离”过程。基质可用热固性或热塑性树脂（聚合物）。

在此，一个方面是有关含有光散射液晶微粒的材料;它可以用热、电、磁或电磁寻址致使材料在光散射和光透射状态间可逆转换。再者，这种材料对张力具有光响应，即在张力下，可以起偏振器作用，该偏振器透射平面偏光的一个分量，而散射另一分量。此外，在电场或磁场存在下，其相分离作用能使这种材料起可电寻址的偏振器作用。

新的光散射材料，如是热塑的，其特征在于易于制造和仅用加热及冷却就可以再加工。本发明的另一个方面是材料可从热塑树脂制得，并且液晶具有在基质软化温度以上的从液体结晶相至各向同性相的相变温度;它显示了一种可逆的不受外场影响的记忆性（热塑图象存储）。

本发明还有一个方面是热塑显示材料，它的液晶的寻常光折射率特别接近于溶有一些液晶的基质的折射率;这种材料可具有亚毫秒转换时间，大于90%的透明度和电光记忆性。可以加工出这种材料具有高电阻率和介电常数，因而它可以起电容作用，当在两个电极间充电时，可保留电荷，而即使在电压已关闭后，液晶微粒的光轴仍是对准的且图象还能保留一段时间（静电图象存储）。

本发明的再一个方面是一种光调制材料，其中微粒大小是在相分离时，通过控制液晶微粒增长来调节的;微粒增长在到达了一个选定的平均直径时，靠基质固化而抑止。在用上法制造时，可以看到液晶微粒大小和间距是均匀的，直径范围在约0.2微米以上。温度，相对浓度以及材料的选用决定了最后微粒大小和粒子数密度。因而，能使液晶器件的制造具有最优的显示性能，如对比度和响应时间。

除上述本调制材料外，本发明还有一个方面是对光转换和光极化的电响应和电寻址的器件，在其结构中有一种光调制材料，如本发明所制的薄片或薄膜。以及本发明的再有的其它方面广泛地讲是用于本发明的相分离方法，光调制材料，特定相分离技术，以及涉及到的许多改进，如微粒大小的控制，组分选用，材料再加工，使其光极化或特别是使从各方向来的光能透明，以及在定向的电场或磁场内固化基质。这在上面已经讨论过，以后有关光调制材料时还再讨论。

对本领域的技术人员来说从下面描述的本发明的最佳实施例和附图将进一步了解到一些其他的特征和优点。

在图1、2、4、5（a）、6（a）、6（b）、9、10、11、13A和13B，以截面正视图示意地描画了本发明的薄片材料三维片段，具有几个有代表性的液晶微粒包含在树脂（聚合物）基质中，提供了有发明性的薄片的连续统一体。

在图3、5（b）、7（a）、7（b）和8中，这种片材料组成了该所示装置的一个单元。

特别是图1图示了一个干净薄片上有各向同性相的微粒。

图2图示了一个不透明薄片上有液体结晶相的液晶微粒。

图3图示了配有干净薄片的电传动装置。

图4图示了拉伸状态的薄片。

图5（a）图示了在向薄片平面方向外加的场中已进行相分离的薄片。

图5（b）图示了配有图5（a）薄片的电传动装置。

图6（a）图示了在垂直于该薄膜平面的场中熟化后的薄片。

图6（b）图示了在向薄膜平面方向所加的场中图6（a）的薄片。

图7（a）图示了在受应力状态下的薄片。

图7（b）图示了配有图7（a）薄片的电传动装置。

图8图示了有一段在电传动电极间的热塑薄片。

图9图示了将电场除去的图8的薄片。

图10图示了含有近晶状液晶A处于不透明焦锥状结构状态的微粒的薄片。

图11图示了在透明状态的图10的薄片。

图12是本发明材料的显微照相。

图13A和13B概略地图示了入射在液晶微粒上的光散射或视角。

图14图示了液晶和产生基质组分的二元混合物的相平衡图。

图15图示了液晶和产生基质组分的三元混合物的相平衡图。

图16是制备本发明材料的步骤顺序示意图。

图17是微粒平均直径与本发明材料的冷却速度的关系图。

实现本发明的最佳方式

正如在说明书和权利要求中所用的“产生合成树脂基质的组分”或“产生基质的组分”的这一术语是指确定提供固化树脂（聚合物）产品的材料。更好的产生带有或不带有溶解的液晶基质组分和生成固体光调制材料，看来都是相当高的流水性的。

这种用于本发明目的的固体树脂，都可以由下列产生基质组分予以提供：

（Ⅰ）一种可聚合成有用固态的树脂和某种化学剂的混合物，例如，靠加成或缩聚作用，典型地是环氧或聚氨基甲酸乙酯树脂和其一种固化剂的液体混合物（即，使微粒的大小和位置在不再加应力情况下，被固定在光学装置上）。更好的聚氨基甲酸乙酯树脂有高的抗拉强度和撕裂强度，一种合适的产生聚氨基甲酸乙酯的组分是基于甲苯二异氰酸酯，聚醚二醇类，亚甲基双异邻氯苯胺和其他各种多元醇的混合物。一种不饱和聚酯树脂在可聚合的单体，如苯乙烯的溶液中，亦可提供热固基质;

（Ⅱ）一种热塑树脂（聚合物），它经加温可溶解液晶，而不引起液晶降解，然后，可被浇铸成微粒形式，在冷却时成为有用的固体状态。这些热塑树脂典型地包括某些热塑环氧树脂，各种聚合物或共聚物，它们含有乙烯丁醛，烷基丙烯酸酯，苯乙烯和烷化苯乙烯，异丁烯、氯乙烯、丁二烯、甲基丁烯和乙烯乙酯;

（Ⅲ）一种热塑树脂（聚合物），它可在不使液晶降解的温度下，与液晶和挥发性溶剂一起制成均相溶液，然后可靠蒸发溶剂，必要时，可采用加温和可能最终冷却的方法加以固化，铸成微粒，（亦无降解）。

（Ⅳ）可聚合的单体，二聚物、低聚物和预聚物及其混合物，它在液态可溶解液晶，当在不引起液晶降解的条件下，聚合成有用固体时铸成微粒。这种可聚合产生基质的组分包括苯乙烯，烷基丙烯酸酯，丁二烯和各种二聚物、低聚物和含有一种或更多种这种单体的单体单元。

在此提到的挥发性溶剂，从实用意义来讲，在常压下，其沸点最好不高于100℃，但在某些实例中，更高的沸点，如到150℃亦是容许的。这种挥发性溶剂又可用以控制在本发明聚合作用操作中的溶解液晶的温度和帮助液晶溶解。

“相分离”已在上面讲述过。这是一个便利的方法以简明地指示各向异性液晶微粒在基质固化时，在产生合成树脂基质组分中从均相溶解中自然出现，并且以各向同性相而存在。有调节的相分离有多种方法可以实现，这取决于从这种溶液中如何生产这种固化聚合基质，可采用以下一种或多种方法：

Ⅰ）把产生基质组分的一种成分或几种成分的混合物进行聚合，典型地是经加热，催化，催化作用包括但不限于采用紫外光，电子束或引入自由基催化剂，或其他有效催化物质;

Ⅱ）冷却一种热塑产生基质组分（热胶凝作用）;

Ⅲ）从一种产生基质组分的一般固体热塑合成树脂在某种溶剂中的溶液中蒸发挥发性溶剂，该溶液能溶解液晶，蒸发可以任选加温和/或冷却来帮助或控制，这种树脂可用预塑状态的树脂或按要求由聚合制成。

在相分离之前，溶解的液晶并不显示散射入射光，且溶液亦是透明的。

“固化合成树脂（聚合物）基质”是在对基质没有机械的或电的应力存在下，为了某些在光调制器件上的实际用途，固定液晶微粒大小和形状的基质。在这种固化后，才可对基质施用特殊的机械的或电的应力，以提供特殊操作性能。显然应用高温可排除采用低温软化热塑基质，那就要求另一种类型，如热固。合成树脂（聚合物）基质的固化在此又可称为“熟化”，“凝结”或“硬化”。生成的固态基质可以是柔性的、弹性的或刚性的，换言之，将微粒大小和位置固定在基质中是相当坚实的。

如用于权利要求和说明书中，“热塑树脂”一词指一般用途，包括任何合成树脂即聚合物，该聚合物可以加热软化，然后用冷却固化。在此应理解的是在加热时，“加热软化”一种热塑树脂能在一个过渡温度范围内发生，而不一定必须有一个明显的界线。

“均相溶液”或“单相”溶液这个术语是指液晶和产生基质组分间透明而又均匀的可溶的混合物。溶液可以是液体溶液，固体溶液，或介乎二者之间。在相分离时，均匀溶液相进行分离，其时至少有些液晶以微粒析出。相分离继续进行，基质开始硬化。至此，相分离作用停止，而生成一个稳定的以微粒形式出现的富液晶相，以及一个以基质形式出现的富聚合物相，该基质中包埋着微粒。“塑化效应”是指被液晶引起的热塑树脂的过渡或软化温度的降低，它由相分离部分液晶成微粒后仍留在这种溶液树脂中的液晶引起。“塑化”树脂可能显示物理性质，如折射率n_S和软化温度，以及电性质，如电阻率和介电常数，由于有了溶解的液晶存在，这些性质会与原来的单纯聚合物的性质不同。

“电阻率”和“介电常数”是指本发明的液体结晶态塑料物质的电性质，并用在一般熟悉场合而不考虑测量系统，本发明的材料的电阻率和介电常数的乘积是用时间单位来表达，且代表材料的存储时间。“静电图象存储材料”是指本发明具有存储时间大约是一秒或大于一秒的材料，因而，当材料经导电电极通电时，将起电容器作用，在去除电压时仍能保持电荷。“静电图象存储”是指本发明的材料的图象存储，其中材料或材料的某些选定的区域，在当透明的导电电极间加电压时，会变成透明和透射状态，而其中材料或材料的某些选定的区域，在材料的存储时间除去电压时，仍保持清彻和透明，除非经短路，转换到不透明不透射状态，直到转向透明，该处材料保持不透明。

“转换时间”是指本发明的材料对所加电压脉冲致使其透明的响应时间，以及指材料经短路使材料变得不透明的时间。向ON（洁净）态的转换时间一般比向OFF（不透明）态的为短。对本发明的静电图象存储材料，相比于存储时间来说，转换时间是十分短的。

“透明度”或“透明系数”是指光线透过材料与在没有该材料的情况下光线透过电极的比。

本发明操作的物理原理是基于双折射性的液晶微粒既能散射又能透射光线的能力，这取决于液晶和基质的光折射率的关系。光散射液晶具有沿其长轴测量的非常折射率n_e，比在与轴垂直的平面测量的其寻常折射率n_o大。长轴是液晶的光轴。具有正的介电各向异性的光散射液晶对所加的使其光轴与电场方向平行的电场起响应;而具有负的介电各向异性的光散液晶对所加的使其光轴与电场方向垂直的电场起响应。

光线入射在含有不相连续液晶点的材料上，则散射或透射，这取决于折射率间的关系。例如，在应用具有正的介电各向异性的向列型液晶器件上，基质是由一种树脂组成，其折射率n_s实质上是与液晶的寻常折射率n_o相等。在没有施加电场情况下，则截留在一般球状微粒内的液晶没有最好的排列对准方向，因此入射光在树脂折射率n_s和液晶的非常折射率n_e间 对准不当而散射，加上电场，使得所有分子能对准，对每一个各别的液晶量，非常折射率（光轴）结果都对准好。当光轴与入射光投射的平面垂直时，则会使微粒对这个光具有折射率n_o;由于n_o基本上等于n_s，入射光在折射率间不会不匹配则被透过，因而材料显示是透明的。当液晶的光轴例如通过拉伸该材料而对准时，则垂直于张力方向的平面偏振入射光分量即被透过，而另一分量由于非常的折射率而散射从而达到光偏振效应。

液晶可能具有寻常的折散率n_o，与基质的折散率n_s相匹配，则入射光在n_s和n_o间不遇到有效的差别时，视觉不能见到散射。为了提高光透射和散射状态之间的反差，希望n_o和n_s之间稍有差别。

只要液晶微粒大小在入射光波长的数量级，该波长约为0.2-10微米或更大，如50微米，且只要n_e和n_s或n_o间的差别足够大到一个有效差别，以使能目见的散射引起光不匀一性，才可发生用于光散射显示的有效散射。

在靠温度变化而响应的显示情况下，在其各向同性相的液晶的折散率是与基质的折射率相匹配或相似的，因而材料可以透射入射光，而在液体结晶相的折射率，一般是非常折射率，对基质的折射率来说，是不匹配的。因而，入射光是散射的且材料不透明。

靠温度变化而响应的材料可以按照本发明采用向列型，胆甾型，或多种不同的近晶状液晶，以及其组成的混合物来制备。在任一温度的热-光效应可应用一种在此温度下能从液体结晶相转换到各向同性相的液晶得到。这个过程是可逆的，因而，当材料的温度下降，从各向同性向液态结晶相过渡时，材料从透明状态转向不透明状态。能响应不同温度的热-光器件可应用具有不同各向同性-液态结晶相相变温度的液晶来制备。

作为一种因温度变化而响应的材料，本发明提供了几个特点，与现有技术的材料和器件相比是大大地不同的，并具有一些重要的优点。现有技术胆甾型液晶器件的操作，已公开在例如美国3，872，050专利中，它是基于光线的布喇格（Bragg）散射，此时随温度变化的胆甾型螺旋线的螺距长度与入射光的波长差不多。那些现有技术随液晶材料相变化器件的操作，诸如已公开在美国4，279，152中，要求改变染料分子的顺序，以改变光吸收性质。本发明的材料中，在白色不透明状态和透明状态间的温度分辨是由各向同性相至液态结晶相过渡的宽度来调节，即使这样也比惯用的胆甾型器件的温度分辨改进了。这种器件取决于可见光谱的宽度和胆甾型螺旋线的螺距长度随温度的变化。本发明的另一个优点是在ON和OFF状态间的目见对比是靠对比在各向同性相中和在液态结晶相中的分散液晶的光散射性质来控制的，而在现有技术的胆甾型液晶温度指示仪中，可见对比是由扭转的胆甾型材料的布喇格散射性质对照其一种背景基片来调节的。

本发明又允许应用范围广泛的液晶和液晶相，包括具有高的热稳定性和高寿命的液晶，现有技术的胆甾型液晶指示仪已限止于胆甾型或手性材料，它们具有合适的随温度而变的螺距长度。这种液晶的稳定性比较差。因而，用它们做的显示寿命有限。

电或电磁响应的材料可用向列型液晶，或其作用类似于向列型液晶的混合物，和包含有铁-电液晶的近晶状液晶。最好的是液晶包括氰基联苯，并可以与氰基三联苯和酯混合。正如在此用过的“向列型”名词是指向列型液晶和具有向列型液晶性质的液晶混合物。分散在树脂基质中的液晶放置在二个导电表面间，其一个或二个是透明的。当对导电表面加以适当的电压，材料即从白色不透明状态转换到透明状态。电压除去时，该过程是可逆的。如有需要，可在液晶内配以一种多色的染料，以提高电响应材料透明和不透明状态间的视觉对比。如用黑色染料，则材料在不透明状态呈现黑色。

作为电响应材料，本发明有其不同于其他已知的包含有液晶的电压或电流响应材料的特征和优点。用本发明的材料，在材料表面的导电体上，加交流或直流电压源，会对准显示正的介电各向异性的向列型液晶微粒的光轴    以及与电场平行的液晶的非常折散率，因而，光被透过。将电场除去后，树脂基质和分散的向列型液晶间的表面相互作用，会迅速将光轴的无规则的对准恢复到施加电场前的情况，由于非常折射率而达到光散射。分散的液晶微粒的数目大而尺寸小，会在基质和液晶间    提供一个较大的表面积和容积比，以便发生转换效应。本发明的一个重要特征是，微粒可以迅速成型，以产生快速转换时间。对本发明的材料，透明状态对不透明状态的响应时间可以定为约1-10毫秒。当一种多色染料配入液晶后，操作原理仍与其他配入多色染料的客体-主体显示不同，这在于基质-液晶表面相互作用和分散液晶的大的表面/容积比，在除去施加的电场后恢复了向列型取向并从而亦将客体染料组分恢复至无规则的不透明倾向。这与已知的“相变化”二色显示晶胞成对比，在此，将一种胆甾型组分加入液晶，以引发染料在不透明状态的无规则对准。

对电响应显示晶胞的一个特定的实施例，配入一种张力薄片或薄膜。在电场存在下，该电场对准与薄片或薄膜的表面相垂直的非常折散率，没有偏振的入射光经过晶胞而透射。在没有电场情况下，则非常折散率与张力方向平行，结果是平面偏振入射光的一个分量透射，而另一个分量散射。拉伸材料的转换时间与不拉伸材料的10-100毫秒相比约是1毫秒，这种晶胞如配入第二个偏振器，可起光转换器作用。

电响应极化材料的另一个实施例，可用在固化过的夹在玻璃片间柔韧的热固聚氨基甲酸乙酯薄膜中的液晶微粒做成。将玻璃片反方向相对移动，就给薄膜以张力。有张力的薄膜散射了沿着张力轴偏振的光线，而透过了垂直于张力轴偏振的光线。施加电场能将薄膜转换到非偏振透射状态。对无张力薄膜施加电场，则可从非偏振散射状态转换至非偏振透射状态。

本发明的一个重要特征是，在加足够强度的磁场或电场存在下，相分离产生基质的组分和溶解液晶的新的技术，以使在微粒中的液晶在相分离过程中对准起来。在过程一旦完成时，对准就是永久性的，除去电场时，仍然存在下去。这种电场-对准现象使制造可转换光偏振器变得可能。一种能在不加电压的情况下偏振光线的可转换光偏振器可通过在介质磁化率和抗磁体磁化率内选择具有正的各向异性的液晶而制得。溶解于产生基质组分中的液晶薄膜，在指向薄膜平面方向的磁场存在下加以相分离。当基质硬化后，液晶微粒的光轴全在薄膜平面内得到对准，该材料，例如-薄膜，即能偏振光线。将熟化过的薄膜放置在透明电极间，并加足够强的电压，便使得偏振效应被关掉。

一个在外加场存在下可偏振光线的可转换偏振器可选择具有正的介电各向异性的液晶来制得，并在交流场中加以相分离，该交流场是对薄膜导电表面通以电压而产生的。当薄膜硬化后，液晶微粒的光轴都在与薄膜表面垂直的方向中得到对准。该薄膜是透明和不偏振的。如对薄膜表面加电场或磁场，会引导薄膜向偏振状态转换。

光学性可转换偏振器可由相分离液晶和产生基质组分而制得，其条件为要使所加的电场或磁场足够强，以使液晶微粒光轴定位在薄膜表面垂直方向。生成的薄膜既透明，又不极化。高强度电磁幅射能使微粒光轴重新定向，因而，薄膜变成不透明和光散射。

具有改进的光散射性能的显示材料，可用含有显示正的介电各向异性的液晶微粒的薄膜制得，并对薄膜施以压缩张力加以扭变。扭变与薄膜表面平行的液晶非常折散率相对准，但在薄膜平面是无规则的。在没有电场存在下，这种薄膜散射光线且不透明;通过加足够强度的电压，如交流电压，以将液晶的光轴转换至与表面垂直的方向，这种薄膜可以转换到透明状态。从这种材料制得的显示比起从球状微粒制得的显示对比度有所改进，这是基于这种薄膜在散射状态时折射率失准已达到最大。用在含有相同晶胞的硬化电极间的热固化溶液，可以方便地制得压缩张力，即通过适当调节固化温度，以使这样的晶胞壁和进行相分离的物质间有对比热膨胀性就感生了压应变。

对电响应应用来说，材料的转换时间是受微粒大小、含有残存液晶一直以各向同性相作溶质存在的树脂基质的折射率n_s的相对值和液晶的寻常折射率n_o的相对值的影响。例如，大的微粒尺寸和n_s值大于n_o，一般形成更长的转换时间。一般而言，不较大地改变其他性质，液晶折射率是不会有所改变的，从而用于显示用途不大。本发明便于精细的调节包埋有液晶的基质的折射率。折射率n_s可用特定的方法调节与液晶的寻常折射率n_o相匹配或不匹配。这种调节可调节材料的透明度和转换时间，以使材料为特定用途最优化。

例如，平板显示，如电视，在显示屏幕上所生的图象已以人眼观察不出的速度加以改进，要求转换时间在约一个毫秒的数量级。这种显示又要求在ON即透明状态有高的透明度，为要在显示的图象上获得高的亮度或对比度。平板显示采用了本发明的光散射材料就能显出这些所要求的特点，因为基质的折射率值对液晶的寻常折射率来讲，是可调节的。

其它的应用，如字母数字的时间-温度显示，在此，图象并不要求改善到高转换速度，而要求一个更大的视角，以致图象可从显示的旁边而不从对直方向来看。本发明的光散射材料能给出大的视角，当基质的折射率相对值经过改变，以配合对准好的由液晶微粒出现的有效折射率，与光轴成一个角，即，其折射率介于寻常和非常的折射率之间。

新型的液态结晶热塑材料可以具有改变的电性质的这个发现，使得有可能制造液晶器件，这种器件结合了快速转换时间和有静电图象存储的高透明度。由于提供了即不复杂又不昂贵的制造程序，这种器件简化了平板显示的制造，且提供了新型光学操作装置，其中记忆可以定时的恢复，以长期保持图象存在。

更好的液晶的类型是在加电场或磁场时，按照其选定的方向对准。液晶微粒光轴的对准可以完成，在此时所有微粒的长轴在薄片或薄膜内指向同一方向;在各个液晶分子大致指向同一方向时，也可以完成上述对准。在向列型不对准的液晶微粒薄片或薄膜内，在一个给定的微粒内的每个分子一般是指向同一方向的，但是，所指的方向还是因微粒而不同的。近晶状液晶微粒的各个分子在不对准状态并不指向同一方向，但集合成焦锥形小区;每一个微粒显出一个总的焦锥形结构。可是，在近晶状相的液晶除方向性顺序外，还有部分位置性顺序，它们不仅一般指向同一方向，并且按层次排好位置。在近晶状A相的液晶分子一般在一个指定的层内是互相平行的而对各层是垂直的。在近晶状C相的液晶分子比该层的厚度长，因而，可以说分子是对该层倾斜一个特定的角度;近晶状C相液晶具有位置性顺序，在这顺序中层次内的分子不论分出间还是层次间一般以相同的角度倾斜。

对具有正的介电各向同性的向列型液晶微粒施加电场，会使得微粒定向与电场平行，但不影响其位置性顺序。去掉电场又将定向恢复到原来无规则对准。对近晶状A液晶微粒在不对准或焦锥状态施加电场，会引起液晶分子对准，并与电场平行，而层次对准与电场垂直;即使电场除去，对准仍然存在。因为在层次的近晶状液晶不加电场亦能存储，采用加热，能回到焦锥结构。对材料表面（如薄膜）或对其选定的区域施加电场，能达到热塑图象存储。该区可以是任何所需的形状，例如字母数字字符或类似的东西，或它可包括整个表面。

在具有正的介电各向异性的向列型液晶微粒薄膜的情况下，靠选定一种向列型液晶可以获得热塑图象存储，该液晶具有从液态结晶至各向同性相在热塑基质软化点以上的相变温度，然后软化基质，施加一个场以对准软化了的基质中的液晶微粒，最后在电场存在下再硬化基质，因而，在硬化了的基质中的微粒在电场除去后仍然对准。对薄膜表面垂直方向所施加的电场，在电场方向所选定的区内能对准液晶微粒的光轴，即对表面垂直。对准好的向列型液晶会与软化了的基质相互作用，这样在电场继续存在下再硬化，会使选定区内液晶微粒的光轴在场除去后，依垂直于薄膜表面的方向保留它们的平行对准部分。

如是近晶状液晶微粒薄膜的情况，可以获得热塑图象存储，只要在一个选定的区简单施加场以对准焦锥结构微粒，然后将场除去。向薄膜表面垂直方向施加的场会将微粒向同一方向对准，即对准垂直于表面的方向。

向材料上的各选定区垂直入射的光（在这些区液晶是垂直于表面对准的）将检测不出液晶的寻常折射率n_o和树脂的折射率n_s间的有效差别;这些区看来是透明的，亦将长期保持透明。相反地，入射在非选定区的光线（在该区液晶微粒是无规则对准的）则在液晶的非常折射率n_e和树脂的折射率n_s间，会经受到很大差别;这些非选定的区看来是不透明，亦将长期保持不透明。例如，选定区是在字母数字字符的形状中，该字符将看来是透明的，而围绕字符的区将是不透明的。当向列型液晶的软化薄膜的整个表面暴露在一个对准的电场或磁场中，并在场的存在下已再硬化，整个薄膜会保持透明。同样地，将近晶状液晶薄膜的整个表面暴露在一个对准的场中，会使整个薄膜透明。透明的近晶状薄膜可以进一步加以处理，在透明背景中达到不透明性质，只要对一个所需字符形状所选的区域予以加热。这使得在选定区的近晶状液晶回到焦锥散射状态。

热塑图象可以擦掉，整个薄膜经过加热，就可回到散射，不透明状态。对向列型薄膜，加热温度应在树脂软化点以上。在软化点以上加热薄膜，会逆转构象变化，而导致液晶微粒回到无规则排列。再硬化到形成一种散射入射光和看来不透明的材料。

向列型液晶微粒可用机械张力加以拉长，如拉伸或剪切，这时基质是柔软的，并且亦可用当薄膜再硬化时保持张力来拉长。一旦薄膜再硬化，就可除去张力，而微粒沿机械张力方向仍然被拉长。例如，在机械张力对准平行于薄片表面的微粒时，薄片能偏振入射光。

电磁束可用来转换一个透明薄膜为不透明。薄膜基质所吸收的能量能使其软化。因而，在薄膜内的液晶全回到无规则散射状态。一种能吸收电磁幅射的染料可以掺入薄膜中。例如，可以配入一种吸收红外幅射范围的染料。具有这种染料的薄膜，可用吸收入射电磁幅射的红外分量来加温，而入射电磁幅射的电分量则用来对准在薄膜平面内微粒的光轴。在当幅射源除去以后，薄膜于是散射，且保持在散射状态。

采用本发明的技术以控制微粒大小而制造显示器件，会形成具有最优化的显示特性的液晶显示器件，如对比度和响应时间。

对于真正的刚性热固基质，基本上只有一次控制微粒大小。对于可用加热再加工的热塑基质，或将微粒再溶解，再进行相分离，或简单将微粒加大，而不再全部溶解它们，在第一次相分离所得的初次微粒平均直径常可用这种再加工方法来改变。

通常，较小的微粒在加电场时能产生较快的转换时间，但比起较大的微粒来说需要一个较大的阈值转换电压。同时并不希望受到任何特殊的操作原理的束缚，这种现象看来是由于微粒表面相互作用和外场之间的竞争：微粒愈小，表面/容积比愈大，因而，表面影响愈大。较大的微粒显示有较低的阈值电压，因为要克服的表面力较少。

本发明的技术使转换时间的选择取决于显示器件的最终用途有了可能。在需要快速转换时间，如在将图象改进来比肉眼所能观测到的还要快的平板显示中，本发明的技术能制造出小微粒。在不需要快速转换时间，如各种字母数字的时间和温度显示的应用场合，也可以应用本发明的技术制成较大的微粒。

一般来讲，光散射效率随微粒直径接近散射光的波长而增加;散射效率增加了，就增加了ON和OFF电转换状态间的对比。在需要较大对比时，如投影型显示采用一种比较窄的波长谱源，本发明的技术可以生产出接近波长的微粒。

本发明又可制造电磁频谱不是可见光范围的光闸，如在红外或紫外范围，其方法为能生成其直径大约等于红外或紫外幅射的波长的微粒。

按照本发明的方法来制造的显示要比用先有的方法容易得多。可从一块热塑材料制取显示，只要将其加温至软化点温度以上，然后夹放在相间有选定厚度的导电玻璃或塑料板之间即可。如需要另一形状或厚度的显示，上述的显示可以拆开并将其加热至软化而重新成型液晶-热塑树脂，将其制成所需要的形状和厚度，然后将其冷却制成具有所希望的特征的显示材料。该材料有助于热熔处理，其中，热的热塑树脂和热的液晶只要互相接触即生成均匀溶液，如将一片薄的，加热的树脂薄片浸没在热的液晶浴中。然后，只要再加热至软化点以上可以对显示材料进行简单的再加工。这种再加工和再利用的能力减少了损耗并提高了加工过程的效率。

现在来谈谈附图，图1例示了本发明的一种较好的显示材料，它由固体的，含有液晶微粒11的光透射基质10组成。如图1所示，液晶组分是加温的，以使液晶呈透明和各向同性相。选定的液晶以使其在各向同性相的光折射率n_i值相似透明树脂的折射率n_s，因而入射到材料上的光，如I_o，会迅速通过它而不散射，如I_T。在图1上所示的材料的状态是在透明状态。

图2例示了同一材料，但不同之处为液晶组分11′是在液态结晶相。液态结晶相可以是向列型，胆甾型或近晶状相或它们的混合物。当在液态结晶相时，光折射率，即非常折射率n_e，与各向同性相的和基质10的折射率是不同的，致使入射光I_o，会被液晶所散射，如I_s。在树脂基质折射率n_s和液晶折射率n_e，与液晶微粒光散射性质间不相配时，能使材料散射光线。在图2所示的不透明状态的材料看成为白色不透明结构。含有液晶的基质，当温度下降时能从透明状态转换至白色不透明状态，以使液晶从各向同性变化至液态结晶相。

能响应不同温度的热响应材料，可用具有不同各向同性-液态结晶相相变温度的液晶而容易制备。根据目前存在的向列型液晶来看，是可能得到一种液晶，从-30℃到250℃间任何温度具有各向同性-向列型相过渡。

图3例示了一种电响应器件15，能在不透明和透明状态间可逆地转换。透明基质16含有液晶微粒17，该液晶具有寻常折射率n_o，与基质的折射率相似，该透明基质16夹置在导电体18间，导电体之一或两个是透明的。电压源19靠开关20联接到导体18，开关20上分别有OFF和ON位置21和22。如图3所示，当关闭开关20，电场被加到液晶-聚合物基质材料上时，该材料是处于光透射即透明状态。在垂直于薄膜表面的方向加上的电场有对准液晶非常折射率n_e的效果，从而，使在I_o的入射光不散射地通过显示装置15而在I_T出去。当电闸20放在OFF位置21，电源19断路时，在液晶和树脂间的微粒壁上的表面相互作用使微粒又回到其无规则方向，在图2上可看到。因而，器件的液晶-聚合物基质材料成白色不透明结构。

图4例示了光响应，它可从本发明的显示材料加以机械张力来拉伸而得到，正如箭头30所指示的那样。基质由标号32来表示，依拉伸方向拉长的液晶微粒用标号34来表示。液晶可以是向列型，近晶状或胆甾型或在液态结晶相的混合物。液晶的寻常，折射率n_o最好与基质的折射率n_s相似。

对材料拉伸会形成液晶微粒变形。球状微粒就变成椭园形，其椭园的长轴与拉伸方向平行。这种微粒的变形会对微粒内的液晶与椭园长轴自己对准。结果是在拉伸所有液晶微粒后，将其光轴和由此其非常折射率n_e与拉伸方向一起对准。如在I_o的非偏振的入射光的分量会与拉伸方向平行，又与微粒的光轴平行。这些分量将在液晶微粒的折射率n_e和周围基质的折射率n_s间有大的差别而被散射。在与拉伸方向正交的入射光分量会遇到一个与基质相似的折射率而通过薄膜，薄膜在此起光偏振器作用。除偏振效果外，又发现，对包埋在电响应晶胞中的液晶-聚合物基质材料 施以机械张力，如图3所示，会减小加场和去场状态间的转换时间。

图5（a）例示一个散射偏振器50，当本发明的材料在电场或磁场存在下是相分离或硬化时，可以得到该偏振器50（如箭头52所示）。固体的，透明基质用标号54来表示，而具有其按薄膜平面一个方向对准的非常折射率n_e的 液晶微粒，由标号56来表示。液晶在介电和抗磁磁化率上具有正的各向异性。当有足以定向液晶微粒的强度的交流电场或磁场存在下，进行相分离或硬化过程时，除去场后，微粒仍能保留定向方向。薄膜在此起光偏振器作用，与上面图4中所描述的拉伸薄膜的偏振器相似。

非偏振的入射光如I_o分量，与非常折射率的对准方向平行，将会被散射，如I_s，这是由于在基质的折射率n_s和对准的液晶微粒光轴n_e间的不相配所致。在与对准方向成正交的偏振入射光，将不会在微粒56的一般折射率n_o和基质的折射率n_s间存在差别，且在I_T透射偏振出去。图5（a）的散射偏振器50，以及图4的拉伸薄膜，可以如图5（b）所示，转换到非偏振光透射状态，在此含有微粒（如在56′）的基质54夹置在2个导电体58间，这二个导电体最好是透明的。电压源60联接导电体58。施加电场能有对准非常折射率垂直薄膜表面的效果。因而，能使入射光不偏振而通过。当电源60将电闸62放置在OFF位置上而断电后，微粒向平衡方向松驰下去，如图4和图5（a）所示，且该显示材料又能偏振入射光。

图6（a）例示薄膜70，这种薄膜是用本发明的材料在由箭头72表示的交流电场或磁场存在下，加以相分离或硬化而制得。固体基质由标号74来表示。具有其与薄膜表面垂直对准的非常折射率n_e的液晶微粒由标号76来表示。该液晶具有正的介电或抗磁各向异性性。入射光，如I_o，在微粒的非常折射率n_e和基质的折射率n_s间未遇见失配，而在I_T不散射而透射。该薄膜是透明的。图6（b）例示了图6（a）的薄膜，该薄膜平面受到如箭头80所示场的影响。该场可以是磁场，电场或如由高强度光源所产生的电磁场。该所加场有对准在薄膜平面的非常折射率n_e的效果。在平行于对准非常折射率的方向的非偏振入射光分量将在微粒非常折射率和基质折射率间遇到失配而将被散射。正交于对准非常折射率的方向的非偏振入射光分量将不会遇到这种失配且即在I_T以偏振光而通过该器件。

图7（a）例示了薄膜90，它是当本发明的具有正的介电各向异性性的向列型液晶的柔软热固材料靠挤压加以张力而制得的，这种挤压是在某一温度进行相分离或硬化时，以使在基质92的热膨胀性和收缩晶胞壁94的热膨胀性之间有失配发生。园盘状液晶微粒，具有其非常折射率，已对准使其与薄膜表面平行而在薄膜平面不规则，该种园盘状液晶微粒用标号96来表示。由于在微粒96的非常折射率和基质92折射率间存在失配，入射光就将散射，而该器件呈现不透明。图7（a）的园盘状微粒与图2的球状微粒相比，其散射效果将有提高，这是由于对所有微粒96来讲，n_e在薄膜平面上。图7（b）示出了夹置在导电极94′间的含有微粒96′的树脂92。在导电极94′间施加电压会使非常折射率按与薄膜表面垂直的方向对准。器件的入射光对微粒96′的折射率和基质92的折射率之间检测不出差别，则就会不散射而透射，从而形成透明的器件。这类薄膜比球状微粒薄膜具有改进了的显示对比度。

通常，液晶-聚合物基质材料是一种柔性固体并可以切割，铸造或再加工成薄膜或大件。这种热响应材料在高分辨，高视觉对比温度计或温度指示器上都可应用，例如，可用于医学或其它技术，冷冻食品包装，冷冻技术、路面上冰的检测和医学上用来检测胸部癌症的自记温度图表，确定胎盘位置等。这种材料还可用于热寻址高对比，宽的视角和平板显示。这种显示可以用阻抗或Joule-Thomson效应器件进行电寻址，以局部改变材料的温度。该材料还可以用高强度光束寻址，以局部加热材料表面。

如在图3、5（b）和7（b）中例示的电响应和偏振器件，可用透明导电涂层在材料表面上沉积或刷涂而制造，或固化夹置在二个含有透明导电涂层的薄板间的树脂而制造。在不透明和透明状态间的视觉对比可采用一个合适的背景（如黑暗的或光亮的）来提高。

在不透明状态下是黑色或有色的电-光显示，可在液晶中添加二色染料而制得。例如，在图3或7（b）中的电-光显示，在没有电压时是黑色的，在施加电压时是白色的，它可用含有黑色多色的向列型液晶来制造。当在透明树脂中固化，且有白色背景时，这种液晶可以达到白色在黑色背景下的显示。

在图4上例示的散射偏振器薄膜可以用作应变监测器，放置在薄膜上的应变方向控制了薄膜偏振的方向。改变所施应变的方向或大小会引起偏振作用方向或程度的变化。偏振作用的变化可以通过偏振镜观视薄膜而监测到。

可以通过分别在图4或图5（b）上所示的场存在的情况下通过拉伸或熟化来制造电可寻址散射偏振器。在这些薄膜的一个上对其透明导电体施加足够大的电压，能对准垂直于薄膜表面的微粒光轴，并使偏振效果转换掉，并且薄膜变透明。这种材料适用于显示窗或其它器件，在此要求能将偏振效果转换为有和无。

光学可转换材料可用薄膜来制备，该薄膜是在场存在下靠固化，或靠应变，以使非常折射率n_e与薄膜表面垂直对准而制得。这种薄膜是透明的并以一般光强度透散光。足够高强度的入射光会使液晶重新取向，因而，微粒光轴被转换到薄膜平面方向。这种薄膜将散射光线，变成不透明的。薄膜作为非线性光学器件将用来作为对高强度电磁波作保护涂层，或作为光学计算器件。非线性光响应亦有可能使高强度入射光将液晶折射率相对于树脂的折射率发生改变。

当用热塑树脂制造本发明的材料时，该材料具有存储特性的优点。图8例示了热塑材料的制备，这种材料将显示形成对比的不透明和透明区，例如用于字母数字的显示。如图3所示的，加热至树脂130软化点以上的温度，但低于液晶的从液态结晶相至各向同性相的相变温度的薄片，被放置在有一定要求形式的导电极140，142间的对准电场中。这张薄片亦可加热至从液态结晶相至各向同性相的相变温度以上，然后让其冷却至从各向同性相至液态结晶相的相变温度以下，但为了对准步骤要在基质软化点以上。软化基质130的微粒134的光轴按电场方向而对准，即与薄片表面垂直。微粒138的光轴不放置在电场下，则不对准。随后冷却至软化点温度以下，而同时保护电场，生成如图9所示的材料。

图9示出了图8的材料，在基质150再硬化和电场除去以后的状态。入射在材料上的光是透射还是散射，取决于基质和液晶的折射率间由入射光感觉出有无匹配或失配。具有对准微粒154光轴的基质150上的入射光I_o，未遇到折射率n_s和n_o的失配，从而透射，这使含有微粒154的区域变得透明。入射在带有不规则取向的微粒152的基质150上的入射光I_o′，在折射率n_s和整个不规则方向的非常折射率n_e间会遇到大的差别，而被散射，如I_s′所示，致使该区域变得不透明。

图8和9上所示的材料具有若干用途。例如，可以用作温度监测仪，如材料的环境温度超过某一选定温度该监测仪显示一视觉报警讯号。即使该温度回到选定温度以下，仍可见到报警信号。例如用一种软化温度为0℃的基质。一个树脂薄膜能固定在一种冷冻物品上，如食品包装。薄膜可以制成带有例如“OK”的合适的图象。只要薄膜保持在0℃以下，将总是可见到“OK”图象。可是，如物品温度升到0℃以上，图象就消失并且即使物品随后再冷冻图象亦不会再现。

本发明的材料可以用作可消失的标记。施加适当的电压和加热可将一个图象印在材料上。该材料将能保持图象直到再一次加热。字母数字的信息可用成格式的七级电极写出。在当薄膜加热，和随后冷却时，通过以电压对某个合适的一级寻址的方法而写出一字符。这种标记用于在货架上表记货价。这种材料还可放置在带有成格式的导电表面的塑料薄片间。在塑料片上添加一个薄金属层可用来作电阻加热。采用在将薄膜加热和冷却时，对合适的一级充电的方法，图象就可以印在这种标记上。在这种标记边缘的电接触点可使标记用一个简单的手持件寻址。在提供电流加热薄膜时，该部件可编程序对合适的一级进行充电。这提供了一个即迅速又简单的改进显示另售物价的装置。

本发明的材料还可用来制成多路复用平板显示，它比用缺乏本发明存储特性的器件所得到的平板显示具有更多的图象元。本发明的材料并不要求一种活性的基质以保持图象。并且，仅是在图象中要加以改动的图象元才需要被寻址。在外场存在情况下，通过加热和冷却，可生成洁净的图象元，在没有外场存在下，用加热和冷却生成不透明的图象元。

图10表示基质170，它含有近晶状A液晶174的微粒。如图10所示，液晶是在焦锥状态，它没有最好的对准方向，因而，n_e是不规则定向在基质内。在该材料上的入射光，如I_o，在n_s和n_e间感觉其失配，则被散射，如I_s。这种材料是不透明的。

图11表示图10的材料 在含有近晶状A液晶微粒184的树脂180在例示的方向，受到电场E和移去场后的状态。各层次都按垂直于所加场的方向而对准，而液晶分子的长轴则与薄膜表面正交。一般而言，入射光I_o′在折射率n_o和n_s间未感觉其失配，则在I_T通过材料而散射，图11的材料是透明的。

本发明的一个重要的特性提供了制备液晶-热塑基质材料的方法，该材料具有很高的液晶对聚合物比例。这种液晶应显示正的介电各向异性性，并最好是向列型。该比例至少可是1∶1，最好是约1.5-2.0∶1。高浓度的液晶在透明和不透明区域间生成高对比的显示，使显示易于辨认读出。表ⅠA总结了在下面实例ⅩⅩⅩ中按照本发明所制各种材料的聚合物对液晶的各种比例。表ⅠB则列出了表ⅠA上的材料和比例所制作的电可转换晶胞的性质。

表ⅠA

聚合物    液晶    比例

1、聚乙酸乙烯酯    E7    1∶＜1

2、聚乙酸乙烯酯    E7    1∶1.5

3、聚乙烯缩甲醛    E7    1∶0.6

4、聚乙烯缩甲醛    E7    1∶1.8

5、聚碳酸酯    E7    1∶1.8

6、聚乙烯丁醛    E7    1∶1.5-2.0

7、聚乙烯甲基酮    E31    1∶2.0

8、聚丙烯酸甲酯    E20    1∶1.5

9、聚异丁烯酸环己酯    E31    1∶2.0

10、聚异戊二烯    E20    1∶2.0

11、聚异丁烯酸乙酯（高分子量）    E20    1∶2.0

12、聚异丁烯酸异丁酯    E20    1∶2.0

表ⅠB

聚合物    晶胞性质

1、聚乙酸乙烯酯    无相分离

2、聚乙酸乙烯酯    良

3、聚乙烯缩甲醛    无相分离

4、聚乙烯缩甲醛    优

5、聚碳酸酯    良

6、聚乙烯丁醛    优

7、聚乙烯甲基酮    优

8、聚丙烯酸甲酯    优

9、聚异丁烯酸环己酯    好

10、聚异戊二烯    好

11、聚异丁烯酸乙酯（高分子量）    好

12、聚异丁烯酸异丁酯    良

这些列在表ⅠB中晶胞的性质在下面作了评价：

良    好    优

透明度    ＜60%    ～70-90%    ＞90%

转换时间    50-100毫秒    10-50毫秒    ＜10毫秒

对比度    中等    中等至高    高

从表ⅠB可看到，聚合物与液晶比例约大于1∶1对晶胞第一和第三号不会形成宏观可见的相分离。

本发明的液态结晶-聚合材料的一个重要性质是，相分离的聚合物围绕液晶微粒生成一种粘结的晶胞内闭型基质。

图12是实例ⅩⅩⅫ材料的显微照相图，表示一个似蜜蜂窝的结构，该结构是由聚异丁烯甲酯和液晶E7相分离而生成。晶胞内闭型基质使截留在材料内的液晶量达到最大，而生成坚实的薄膜，不会让液晶流失出去。

聚合物的折射率n_p靠用液晶在相分离和微粒增长期间发生的增塑调节到n_s值。透明度受到基质的n_s（其中溶解有液晶）和液晶的n_o的相对值的影响。例如，在应用氰苯向列型液晶的器件的情况，n_o≌1.51;所以，要达到一般入射光最大的透明度，基质的n_s应当尽可能接近1.51。溶解的液晶可能向此值靠近。

同样，n_s和n_o的相对值影响了具有向列型液晶微粒（显示正的介电各向同性性）的热塑基质的器件从ON（透明）至OFF（不透明）状态的电转换时间。表ⅡA和ⅡB总结了n_p值和用各种聚合体和液晶E7所制得的晶胞的性质，如在下面以实例ⅩⅩⅢ列出。

表ⅡA

聚合物 n_p转换时间

聚乙烯缩甲醛    1.501    ＜1.0毫秒

聚异丁烯酸甲酯    1.49    ～2.0毫秒

聚乙烯丁醛    1.485    ＞2.0毫秒

聚碳酸酯    1.585    ＞10毫秒

聚乙酸乙烯酯    1.467    ～10-20毫秒

表ⅡB

聚合物    透明度    视角

聚乙烯缩甲醛    ＞95%    垂直

聚异丁烯酸甲酯    ～95%    垂直

聚乙烯丁醛    ～90%    垂直

聚碳酸酯    ～55%    成30°角

聚乙酸乙烯酯    ～70%    垂直

溶解液晶的效果是能提高或降低聚合物的折射率n_p，而生成一种接近于液晶折射率n_o的基质的有效折射率n_s。

在聚合物中的溶解液晶量可在相分离过程中靠冷却速度作进一步控制。快速冷却速度一般生成具有细小微粒的材料和大量已溶解液晶的材料，而缓慢冷却速度则一般生成粗大微粒，在基质中的溶解液晶量也较小。在ⅡA表所列的聚合物中氰二苯液晶溶质如E7，有提高纯的，未掺杂的聚合物的折射率n_p至真正的聚合物基质的折射率n_s的效果;对n_p提高的程度则取决于溶解液晶的浓度和n_p的初值。

例示在图13A中对显示从A的方向直视的情况，则要求聚合物折射率n_p在1.49-1.50的范围，因而，基质的最后折射率n_s就会尽可能接近n_o≌1.51。对从旁边观看的显示，如图13B所示，聚合物其折射率n_p最好大于n_o，但一般小于n_e，从而基质折射率n_s能与液晶的有效折射率n_x匹配。这种显示最易从方向B读出，如图13B所示。如在表ⅡB上，聚碳酸酯，其n_p＝1.585，能产生在与法线成30°观看的最佳显示。再看图13B，有效折射率n_x可用下式来近似计算：

n_X≌ (n_En_o)/(n_o ²Sin²α+n_e ²Cos²α)

在此，

Sinα= (Sinθ)/(n_S)

θ是视角;α是从n_e至有效n_x的角;C是入射光的偏振方向。

本发明的一个重要特征是提供了有高电阻率和介电常数的材料，以生成长存储时间。掺入这种材料的晶胞能保持电荷，该电荷又保持了在对准位置上的材料微粒的光轴，直至电荷断路或消失。在保持电荷时，该材料显示图象的存储不取决于外电场。其工作原则是，放置在透明导电极间的材料薄膜组成了一个晶胞，起着电容C和内阻R的作用，施加电压对电容器充电，且除去电压时电荷仍存在，该薄膜的透明状态可保留约等于R×C乘积的一段时间。R×C的乘积值一般不取决于电容器的大小或形状，而仅取决于液晶-聚合物基质材料的电性能：C＝εA/d，其中，ε是材料的介电常数，A是薄膜表面积，d是厚度，和R＝ρd/A，其中ρ是材料的电阻率;因此，放电时间，ε×ρ的乘积，是材料的性质，而不是晶胞大小或形状的函数。表Ⅲ总结了按照本发明在下面实例ⅩⅩⅢ中所制出的各种材料的存储时间（ερ）。

表Ⅲ

聚合物    液晶    比例    存储时间（ερ）

聚丙烯酸甲酯    E20    1∶2    ＜1秒

聚异丁烯酸环己酯    E31    1∶2    ＞1秒

聚异戊二烯    E20    1∶2    ＞1秒

聚异丁烯酸异丁酯    E20    1∶2    ＞1秒

聚乙烯丁醛    E7    1∶1.5-2.0    ＞1秒

聚乙烯甲基酮    E20    1∶2    ＞1秒

其他显示已延长存储时间的液态结晶-聚合材料在实例中将提到。

液晶能迅速溶解，从而，只需要温和搅拌以生成一个均匀溶液。要除去在搅拌时可能出现的空气泡，溶液可在固化基质前，加以离心分离或放置在真空室内。微粒的大小和间距取决于若干因素，如相分离的温度，硬化速度，聚合物和所用的液晶材料的类型，这些材料的相对比例，以及固化方式和速度，在下面将更详细讲述。

液晶和生产热塑材料组成树脂的二元混合物的相平衡图示意地表示在图14中。T₁是这样的温度，在此温度以上，液态结晶-树脂混合物在任何组分能组成单相、均匀溶液;T₂是混合物固化的温度。B区是固化前发生相分离和形成微粒的混溶性区。在混溶性区外面的A区是均相溶液。Y点例示一个50/50的混合物将进入混溶性区，即，开始相分离和在温度T₁下在原地生成微粒。X₁点例示一个约67/33的混合物在T₃将是均匀溶液;X₂点例示了混合物将进入混溶性区，或在T₄下生成微粒。而X₃点例示混合物将在T₂固化。

对于溶剂蒸发相分离，最好，热塑树脂要可溶于溶剂或溶剂混合物中，液晶可与之混合。图15例示了溶剂，液晶和树脂的三元混合物的相平衡图。在A区内的比例，混合物是均匀的;在B区内的比例，混合物已在混溶性区域内 且形成了微粒。通过溶剂蒸发，混合物从Z₁点开始沿Z₁、Z₂线继续进行以生成具有最后组分Z₃的薄膜。

溶剂蒸发对于物品上涂复含液晶的薄膜是有用的。可是，如需要成薄片的形式放置在透明电极板间的液晶-聚合材料电响应器件，在板间靠溶剂蒸发来制造薄片却是很困难的。在这种情况，溶剂蒸发可通过相分离来生成整块的热塑材料。然后这种材料放置在板间，加热后使其在板间流动，最后冷却固化之。

溶剂蒸发技术对有这种高相变温度的树脂特别有用，这温度在图14上的T₁或高于T₁时，液晶会降解。靠溶剂蒸发来生成整块热塑材料，液晶起基质增塑剂作用，并降低基质的软化点至液晶的降解温度以下。对于有高的破坏性融化温度的热塑材料，均匀溶液最好通过按重量将1份聚合物对至少1份液晶溶解到约5份合适的溶剂中来制备。一旦该材料用溶剂蒸发开始制备，所有随后材料的处理，如晶胞组成或再加工，可靠加热软化和冷却来完成，以再溶解和重新生成或简单地变换液晶微粒的大小。增塑的效应是由于一部分在溶液中的液晶留在基质中。所以，在这种情况，增塑效应提供一种材料，这种材料可以重覆地被软化和硬化，而不降解液晶。

一种合适的热塑树脂是一种改进的环氧树脂，在要求的范围内有其软化温度。一种一般的热固环氧树脂可以转换成一种具有选定软化温度的热塑树脂，它是通过以非交联粘合剂（固化剂）如单烷基胺来代替交联固化剂。发生软化的温度可靠选择固化剂来调节。应用短链单烷基胺会产生具有比用长链单烷基胺的固化点更高的软化点的环氧树脂产品，如应用丙胺比用己胺会生成环氧树脂产品有更高的软化点。烷基分支会降低其软化点。如从正丁胺制得的环氧树脂其软化点比从支链的叔丁胺生成的来得高。

不固化的环氧树脂对单烷基胺的比例决定了生成的固化树脂的链长。在环氧树脂当量对烷基胺当量比例为1∶1时，主链长是最长的。当比例偏离开1∶1，对于多用树脂或多用烷基胺，则主链长度会缩短。

可以通过选择什么类型烷基胺和烷基胺对环氧树脂的配比使基质的最终性质适合特殊的要求。应用较长的主链长度和较短的烷基胺链长度，会得到一种比较硬的和刚性的树脂。例如，用丙胺配比的1∶1产品会比用己胺配比的1∶1产品生成更刚硬的固化树脂。

软化温度范围决定了能发生书写/擦去现象的温度。在此，“书写”意味着加一个成格式的场以对准微粒的光轴的情况下，加热液晶-聚合基质材料，并在该外场存在下加以冷却则书写出以该格式形式出现的图象;“擦去”意味着加热一个已在其上写有图象的材料，且在没有外场存在下加以冷却，以使光轴回到无规则状态。用较长的主链长度和较短的烷基链长度，可以得到较高的书写/擦去温度。图象的存储时间在产生较高书写/擦去温度，即主链长而烷基链短的同样情况下会加长。

烷基胺以外的其他化学剂亦可应用，只要它们不形成大量的交联而阻止软化。这些合适的化学剂是只有二个活泼氢的那种，如二醇类和二酸类。

对固化树脂材料在软化温度范围变化其主链长度的效果，可以用由各种EPON    828（批号＃8GHJ-52-Miller    Stephenson    Co.，Inc.，Danbury，CT    06810）对己胺（HA）的各种比例所制造的树脂来作评价，见表Ⅰ

表Ⅰ

混合物    EPON    HA    EPON（当量）

（重量，克）    （重量，克）    HA（当量）

1    1.850    0.715    1∶1.374

2    2.492    0.770    1∶1.100

3    2.489    0.734    1∶1.050

这三种树脂在65℃固化3天，冷却至室温，宏观观察表明，这三种都是同样相当硬的固体。这三种树脂在烤箱内加热至82℃，10分钟，宏观观察结果见表Ⅱ。

表Ⅱ

混合物    相对硬度    外形

1    最软    粘性液体

2    中等    粘性液体

3    最硬    胶性固体

对显示特性改变含有液晶的固化树脂材料的主链长度的效果，可以比较含有约33%液晶E7（用在下面实例ⅩⅢ中）和约67%EPON828与己胺（HA）（按各种EPON/HA的比例）的混合物来评价;EPON对HA的各种比例以及液晶的百分比在表Ⅲ中，用仅是固化树脂以同一比例表示出来。

表Ⅲ

混合物    EPON（当量）    E7

%

HA（当量）    （重量）

1    1∶0.753    33.6

2    1∶0.899    34.6

3    1∶1.008    33.2

4    1∶1.107    33.4

5    1∶1.284    33.7

6    1∶1.502    33.2

7    1∶0.509    33.2

这些混合物在50℃固化3天。在室温（R.T.）和在50℃对EPON/HA混合物所作的宏观观察的结果在表ⅣA中。表ⅣB则描述了在3℃，室温，和50℃的光散射性质，以及表Ⅲ的混合物EPON/HA/E7在3℃和室温的物理状态。

表ⅣA

混合物    室温    50℃

1    硬性固体    易于变形

2    硬性固体    难于变形

3    硬性固体    甚难变形

4    硬性固体    难于变形

5    稍粘、胶状    软、可拉伸

6    柔韧、胶状    软、可拉伸

7    粘性、胶状    易于拉伸

表ⅣB

光散射    物理状态

3℃    室温    50℃    3℃    室温

1    OP    OP    Cl    硬    胶状

2    OP    OP    Cl    硬    硬、胶状

3    OP    OP    Cl    硬    软

4    OP    OP    Cl    硬    硬、胶状

5    OP    OP    Cl    硬、胶状    软、胶状

6    OP    OP    Cl    软    粘性液体

7    POP    Cl    Cl    软    粘性液体

OP＝不透明

POP＝部分不透明

Cl＝透明

各种胺对各种液晶在EPON    828中的光散射性质，图象存储时间以及书写/擦去温度的影响，可用67%EPON/胺以1∶1当量比制备一个33%液晶（重量）来评价。各种混合物主体在65℃固化4小时，并冷却至室温。表ⅤA和表ⅤB总结了在室温的光散射性质。用直链丙胺至己胺（1，2，和4）所制的树脂在室温是硬的和难于变形，而庚胺（5）树脂更易于变形，辛胺（6）树脂是发粘的。

表ⅤA

胺    液晶

E-7    E-31    E-44    E-12    E-18

1    丙胺    S/PS    C    S/PS    C    X

2    正-丁胺    S/PS    X    S/PS    C    S

3    异-丁胺    S/PS    C    S/PS    C    S/PS

4    己胺    S/PS    C    S    C    X

5    庚胺    S    X    S    C    C

6    辛胺    C    C    C    C    C

C＝透明    S＝散射

X＝半透明    S/PS＝有相分离的散射

在表ⅤA中的液晶如下：

E-7，如在下面实例1中，有一个从结晶到向列型液晶相相变温度-10℃，和液晶至各向同性相相变温度60.5℃。

E-31，是EM化学公司的专利混合物，由氰基联苯和非氰基联苯酯组成，具有从结晶到向列型结晶相相变温度-9℃，和从液晶到各向同性相相变温度61.5℃。

E-44，亦是EM化学公司的专利混合物，由氰基联苯，氰基三联苯和非氰基联苯酯组成，具有从结晶到向列型相变温度-60℃，和从液晶到各向同性相相变温度100℃。

K-12，由4-氰-4′-丁基二苯组成，具有从结晶到向列型液晶相的相变温度48℃。

K-18，由4-氰基-4′-己基联苯组成，具有从结晶到向列型液晶相相变温度14.5℃，和从液晶到各向同性相相变温度29℃。

表ⅤB

胺    液晶

K-21    K-24    M-15    M-18    M-24

1、丙胺    S/PS    S/PS    C    S    S

2、正-丁胺    S    S/PS    C    S    S

3、异-丁胺    S/PS    S/PS    C    C    S

4、己胺    S    S    C    S    S

5、庚胺    X/PS    S    S    S    S

6、辛胺    C    C    C    C    S

C＝透明    S＝散射

X＝半透明    S/PS＝有相分离的散射

在表ⅤB中的液晶如下：

K-21，由4-氰基-4′-庚基联苯组成，具有从结晶到向列型液晶相相变温度30℃，和从液晶到各向同性相相变温度42.8℃。

K-24，由4-氰基-4′-辛基联苯组成，具有从结晶到近晶状A液晶相相变温度21.5℃，从近晶状C到向列型液晶相相变温度33.5℃，和从向列型液晶到各向同性相相变温度40.5℃。

M-15，4-氰基-4′-戊氧联苯组成，具有从结晶到向列型液晶相相变温度48℃，和从液晶到各向同性相相变温度68℃。

M-18，由4-氰基-4′-己氧联苯组成，具有从结晶到向列型液晶相相变温度57℃，和从液晶到各向同性相相变温度75.5℃。

M-24，由4-氰基-4′-辛氧联苯组成，具有从结晶到近晶状A液晶相相变温度54.5℃，从近晶状A到向列型液晶相相变温度67.0℃，和从向列型到各向同性相相变温度80.0℃。

对图象存储时间和书写/擦去温度作定性评价的样品是用成格式的电极片间的混合物1-2和4-6来制备的，如在下面实例ⅩⅦ中所示。存储时间（图象衰减）和书写/擦去温度随烷基胺增长而减短，也随树脂硬度下降而减短。

本发明的光散射材料的制备包括在图16上所示的一般步骤。参考图16，可以发现，选择起始材料和混合物的处理，在已进入相分离之后，但在基质固化之前，还可以控制微粒的增长速度。

起始材料的性质，即液晶和树脂（聚合物）影响液晶在聚合物中的溶解性，且决定了均匀溶液的组成和发生相分离的点，以及在该点其进行的速度。起始材料的相对浓度亦影响了相分离速度。固化温度的变化改变了溶解性，聚合作用的速度和液晶从聚合物出来向微粒扩散的速度。液晶热塑溶液的冷却速度影响了微粒的增长速度。

热塑材料，如热塑改良的环氧树脂，在不同温度可以可逆性地融溶，并以不同的和可控制速度冷却成固态。当冷却一个液晶和热塑材料的均相溶液时，会达到一个温度，其中液晶和聚合物是不相混合的，而发生相分离。这个温度与聚合物的平均分子量和液晶的浓度有关。从图17可以清楚看到，缓慢下降温度能有足够的时间让分子向各个沉淀位置扩散，从而形成更大的微粒。图17上的数据是从下面的实例ⅩⅩⅪ和ⅩⅩⅫ取得的。如冷却时间快，则在达到热动态平衡之前很久基质就固化。因而，微粒没有时间增长，且大量液晶分子截留在固体基质中。热塑材料的冷却速度起的作用类似于热固聚合物的固化或聚合温度。

不同的热固聚合物，如环氧树脂，在不同速度下固化，生成的微粒其大小可以有二个数量级以上的差别。表Ⅴ总结了两种环氧树脂的这种效果。

表Ⅴ

环氧树脂    固化时间    液晶    平均直径

（在40℃）

EPON828    24小时    35%E7    ～1.2

Bostik    1小时    35%E7    ～0.6

从表Ⅴ可看到，在同一浓度和温度下，EPON828生成的微粒比Bostik的大一倍。在下面实例中更可以清楚看到，在这些系统中直到达到最大值约40-50%时，液晶的相对浓度才与微粒大小有关系，此时开始有信道信息。

本发明的最好方式将用下面的具体例子来进一步例示和描述。在每一次制备光调制材料中均要用到相分离。

实例Ⅰ

高对比温度响应材料可用二种组分的环氧材料制成，一是液晶，另一是Emhart化学集团的Bostik所出的商业名叫Bostik    7575的环氧树脂。其环氧树脂的A部分是双酚A和3-氯-1，2-环氧丙烷的等摩尔混合物。B部分是一种脂肪性聚胺固化剂。液晶（EM工业公司的E-8）是由下列化学物组成的混合物（重量）;4′正-戊烷-4′-氰基联苯（5CB），43%（重量）;4′正-丙氧-4-氰基联苯（30CB），17%（重量）;4′-正-戊氧-4-氰基联苯（50CB），13%（重量）;4-正-辛氧-4-氰基联苯（80CB），17%（重量）和4′-正-戊烷基-4-氰基三联苯（5CT），10%（重量）。

环氧树脂的A和B部分以及液晶，依照配方33-1/3%的A部分，33-1/3%的B部分和33-1/3%的液晶按容量等比例混合起来。这三种组分混合时加以缓慢搅拌3分钟，使成均相溶液。然后溶液离心分离1分钟以除去在搅拌过程中进入的空气泡。在玻璃片上将未固化的材料铺开成均匀厚度以制备样品。在固化48小时后，约是200微米厚度的样品，并呈纯白不透明结构（不透明状态）。其厚度在10至200微米间的样品薄膜亦是白色，但稍不透明。从玻璃表面将薄膜撕下，以形成固体韧性材料。当这些薄膜加热至向列型-各向同性相相变温度接近80℃时，它们会突然变得清彻或透明（洁净状态）。在80℃以上薄膜保持透明，而在冷却到80℃以下，则回到完全不透明状态。在不透明和透明状态间的对比取决于薄膜厚度。200±100微米的厚度在不透明和透明状态间显示了视觉对比。由薄膜的洁净和不透明状态显示的向列型-各向同性相相变温度是十分接近液晶在分散入环氧树脂之前的向列型-各向同性相相变温度。

实例Ⅱ

用在实例Ⅰ中描述的同样材料可制造电响应器件。在此实例中，实例Ⅰ的未固化混合物在离心分离后，夹置在二个玻璃片间，在其邻近混合物的表面上有氧化铟导电涂层。在玻璃片间用一层绝缘层（聚四氟乙烯薄带）以控制薄膜厚度至约75微米。在固化24小时后，薄膜具有纯白不透明结构（不透明状态）。当对玻璃片的导电表面加以100伏的交流电时，材料变为透明（透明状态）。小于10微米的薄膜厚度在洁净和不透明状态间显出较差的视觉对比，且需要一个较小的转换电压。显示背景如是深色或反光的，则能改进ON-OFF视觉对比。

可以观察到在一个面积为2.0cm²的样品施加100伏电压，在透明状态给定驱动功率为5×10^-6瓦可支取5×10^-8安电流。

实例Ⅲ

对液晶混合物添加兰色染料又可制作在不透明状态是不透明兰色，在透明状态是透明的电响应客-主器件。兰色染料是1-（对-正-丁基苯基氨基）-4-羟基蒽醌。依照重量比，兰色染料与液晶分别为：1.5%和98.5%，染料加在实例Ⅰ中的液晶混合物内。这个混合物然后再以下列配比（容量）33-1/3%的A部分，33-1/3%的B部分和33-1/3%的兰色染料和液晶与实例Ⅰ的环氧树脂的A部分和B部分相混合。如在实例Ⅱ中，材料在带有表面导电涂层的二块玻璃片间固化。在此实例中，在透明和不透明状态间用较小的薄膜厚度以及由此对导电表面加以较低的电压，可以得到更大的视觉对比。厚度在约10微米的显示只要施加25伏电压可以将其变成透明状态。

实例Ⅳ

用实例Ⅰ和一个二组分快速固化环氧树脂（商业名称EPO-TEK302）的液晶混合物，可以制造温度响应薄膜，该环氧树脂由双酚A树脂（A部分）和一种脂肪族固化剂（B部分）所组成。环氧树脂和液晶以下列配比（容量）混合;25%A部分，25%B部分，和50%液晶。可采用的薄膜制备程序与实例Ⅰ全部一样。在固化两天后，薄膜在液晶各向同性-向列型相变温度80℃以下时，有白色不透明结构，而在此温度以上，呈透明状态。

实例Ⅴ

将液晶4′-辛基-4-氰基联苯（EM工业公司的K-24）的聚浮液与一个二组分环氧树脂以下列配比（容量）相混合，可以制得具有光偏振性质的机械应力和温度响应的材料;33-1/3%A部分，33-1/3%B部分，和33-1/3%液晶。环氧树脂由双酚A环氧化合物和3-氯-1，2-环氧丙烷的等摩尔混合物（A部分）和一种脂肪性酰胺固化剂（B部分）组成，它可从意大利米兰的Bostik公司购得。制备了二个样品，一个用K-24作液晶，另一个用75%K-24和25%（容量）甲氧亚苄基-对-丁基苯胺的混合物。混合物的搅拌程序与实例Ⅰ的完全相同。让混合物在显微镜玻璃片间和塑料外罩下固化，以制取厚度约50微米的薄膜。一旦混合物被固化，塑料外罩很易除去，因此薄膜易于从玻璃基片上剥去。一个均匀地平整的，发亮的和韧性材料即已得到，它在室温是不透明的。

对此薄膜按单方向拉伸时，它变得更透明。通过拉伸薄膜的光线可以看到将按垂直于拉伸方向的方向线性偏振。在将材料加热至液晶在各向同性相的温度时，材料变得透明且不论在自然状态还是拉伸状态都未见到偏振现象。除了拉伸以外，加以剪应变力或仅是单方向加压亦可产生同样的偏振效果。

实例Ⅵ

依下面顺序混合下列物品，可以制备有光偏振性质的电响应晶胞：环氧树脂B部分，32.5%（重量）;向列型液晶，33.5%;间隔材料0.7%;环氧树脂A部分，33.3%。所用环氧树脂与在实例Ⅴ中描述的相同。向列型液晶（如从EM工业公司购到的E-7）是4′-正-戊基-4-氰基-联苯（5CB），51%（重量），4′-正-庚基-4-氰基-联苯（7CB），21%;4′-正-辛氧基-4-氰基-联苯，16%;和4′-正-戊基-4-氰基-三联苯，12%的混合物。间隔材料是一种粉末，其颗粒大小为26微米（如由Atomergic化学公司供应的Alufrit    PS-26）。当液晶和环氧树脂的混合物仍处在未固化的流动状态，将它放置在二块玻璃片间，玻璃片上面有透明的导电涂层，对该涂层可以通以电压。然后材料在-24℃固化5天。在加温至室温时，玻璃片和环氧树脂基质的不同的膨胀系数，使得基质和分布在基质中的液晶微粒产生应变，因而，通过材料的光线是线性偏振的，这可从透过正交的偏振镜使光线消失而得到证实。然后，对导电涂层通以30伏的交流电，响应材料就转换到透射光线，仅处于微弱偏振的状态。

实例Ⅶ

一种响应晶胞还可以从韧性环氧树脂-液晶片来制得，这种片加以拉伸，并夹置在二个透明导电表面中。韧性的环氧树脂-液晶片通过首先混合液晶和环氧树脂B部分来制造，然后以1∶1∶1配比来添加A部分。所用液晶与在实例Ⅳ中的相同。A部分是双酚A和3-氯-1，2-环氧丙烷的等摩尔混合物;B部分是化学固化剂（二者都可从意大利的米兰的Bostik公司购到）。环氧树脂-液晶混合物让其在二块相距50微米的有机玻璃片间固化。在固化一天后，则从有机玻璃片取出生成的不透明白色韧性片。这个片依一个方向拉伸约5-10%，夹置在二块玻璃片间。每一块玻璃片在一面涂以透明导电涂层。该夹置是这样构成的，即要使导电涂层面向拉伸片。一个线性偏振薄膜要与夹置的拉伸的片取同一方向，以达到透射光线最大限度的消失，然后附着在夹置玻璃片上。

按前面所述的方法再做另外一个晶胞，只不过不透明白色韧性薄片在夹置在导电玻璃片之前，不加以拉伸。

当一个200伏的电压加到拉伸材料的晶胞时，在不透明和透明状态间的响应时间为一个毫秒的数量极。而用不拉伸材料所做的晶胞的响应时间则为25-40毫秒。

实例Ⅷ

在韧性固体环氧基质中液晶的悬浮液可用紫外光线固化一种环氧树脂-液晶配方而制得。这个环氧树脂配方是3.8克树脂（壳牌化学公司的EPON    828），0.4克经紫外光线活化过的环氧固化剂（3M公司的商标FC-508），和0.9克的亚丙基二醇的混合物。液晶与在实例Ⅵ中所描述的相同。一种溶液可以首先将0.3克环氧树脂与0.1克液晶混合而制备。然后将该溶液在紫外灯光下固化30分钟。固化过的材料是不透明白色的，但当加热，即在向列型液晶各向同性相变温度下，变为透明，因而，可起热响应光转换作用。韧性固体及不透明悬浮液材料在拉伸时亦变得部分透明。可以看到透过拉伸材料的透射光线将被线性偏振，并把一个正交的偏振器放置在拉伸材料前面或后面时，光线会消失。该材料仅需要比其原来的长度拉伸5-10%，以显示偏振效果。如稍加挤压或其他机械性的扭曲，亦显示偏振效果。当透过一个正交偏振器来看时，该材料可起机械响应光线的转换作用。

实例Ⅸ

应用在实例Ⅶ中描述的相同液晶和Bostik的A和B部分（意大利的米兰的Bostik    S.P.A.）可以制备散射偏振器。Bostik的B部分和A部分的比分别是1∶0.94;A部分，B部分和液晶的混合物是用33%（重量）E-7制作的。0.1%（重量）间隔材料添加到该混合物中去。间隔材料是粉末，其颗粒大小是26微米（由Atomergic化学公司供应商品名称Alufrit    PS-26）。混合物加以搅拌，且离心分离几次，以取得均相和无气体的溶液，在将各种组分全混合好后10分钟，然后将这个溶液夹置在二个导电玻璃片间。生成的26微米的薄膜按包含薄膜平面方向放置在一个47千高斯的磁场内，（在后称固化方向）并在15℃下在此放置41小时。在从磁场取出和冷却到室温后，可以看到生成的固体薄膜是不透明的，当用一个线性吸收偏振滤光器观看时，其偏振是与固化方向平行的。如将滤光器的偏振变成与固化方向垂直，则薄膜就变成透明。

薄膜的偏振性质还可在正常入射情况下用从高强度光源来的偏振光加以进一步测量。当光束是垂直于固化方向而偏振时透射光的强度与当光束是平行于固化方向而偏振时透射光强度之比，测得为30。对垂直于薄膜的方向加电场时，材料向非偏振（透射）状态转换。响应时间少于0.3毫秒;薄膜回至偏振状态所需要的时间少于3.0毫秒。在从非偏振状态转换至偏振状态时，经薄膜透射的光强度会减弱。在入射光按固化方向偏振时，这种减少量达二个数量级而当入射光按垂直于固化方向的方向而偏振时，仅约3倍。

实例Ⅹ

可以制造相似于实例Ⅰ的偏振器，只不过是应用下面的混合物，而不是E-7，该混合物是由67%E-20（43.96%4′-正-戊基-4′-氰基联苯;40.78%4′-正-庚基-4′-氰基联苯;9.22%4′-正-辛氧基-4-氰基联苯;6.05%4′-正-戊基-4-氰基三联苯;BDH化学公司供应），和33%10CB（4′-甲氧基-4-氰基联苯）相混合，在甲氧基位置上加以氘化而成。这种薄膜显示如在实例Ⅰ中有同样的偏振性质。一个有同样组成的大块样品在与实例Ⅰ中相同条件下，在NMR（核磁共振）玻璃管内固化。这个样品的氘化核磁共振频谱图是在10℃到45℃间取的，其固化方向有平行于静态磁场的，亦有垂直于此的。氘化频谱图格式显示了液晶分子趋于一个平均定向，以使长的分子轴在固化过程中沿着磁场方向。

实例Ⅺ

用如在实例Ⅸ中相同的组成制备了二种薄膜且在9℃，在电场中固化43小时。在固化过程中，加100伏其振荡频率为1千赫的交流电压于其中一个薄膜表面上的透明导体上。另一薄膜则不在电场存在下固化。固化后，对薄膜观察其光学性质，在室温，在电场内固化的薄膜，比没有电场固化的薄膜更透明。这表示了在固化过程中加的交流电场能将微粒的光轴依定向方位在固化介质中锁定。

实例Ⅻ

应用E-7作液晶和Conuthane    TU50A，A和B部分（纽约州的伯法罗城的Conap公司）作聚氨基甲酸乙酯，制出了散射偏振器。A部分是一种预聚物，它由过量甲苯二异氰酸酯和聚醚乙二醇反应生成，而B部分是4-4′-亚甲基双异-邻-氯-苯胺和各种多羟基化合物的混合物。A和B部分分别以1∶0.94的比例相混合。制成了含35%E-7和65%的A和B部分的混合物。对此混合物-如在实例Ⅸ一样加入26微米的Alufrit间隔物。对样品离心分离以除去气泡。把混合物夹置在导电玻璃片间，而制成26微米薄膜。形成的夹置物在65℃固化一整夜。在固化时，生成的微粒形成一个在室温是不透明和散射的器件。对薄膜稍加张力，对通过薄膜的光线能起偏振作用。当用一个线性吸收偏振滤光器观看时，在滤光器偏振方向和所施加张力方向一致时，器件是不透明的;而在这两个方向成正交时器件是透明的。这器件可用电进行转换。对26微米厚的薄膜必须施加大概26伏的电压，才可以从散射状态完全转换至透明状态。在这二个张力和松弛状态中，施加电场可使器件在约4毫秒内即起响应。器件的松弛时间    主要取决于张力。一个受应变的器件在约5毫秒内松弛，而一个未受应变的器件需要18毫秒来松弛。

实例ⅩⅢ

一个可转换的光散射薄膜可以靠从含有液晶和以己胺固化的EPON    828的大量制备的溶液的蒸发来制备。4克EPON828与1.124克己胺（HA）相混合（1∶1当量比）。1.179克的EPON/HA混合物加到0.595克的液晶E-7中;混合物在65℃固化一整夜，并使其冷却至室温。0.0188克的固化混合物小块再和1.925克丙酮混合。由于E-7和丙酮的不溶混性，生成的溶液成白雾状。所以，还得加0.206克甲醇，该溶液才能变清彻。此溶液搅拌5分钟，在此以后，溶液是清彻的，没有明显的不溶解材料。将溶液倾倒在导电玻璃基片上并让其干燥3分钟。生成的干薄膜是光散射和不透明的。

用这种薄膜可以制造可转换的晶胞，只要将26微米间隔片放置在薄膜顶部，而又在间隔片上夹紧第二个导电表面，以成夹置物。生成的夹置物在85℃加热5分钟，直至第二个导电表面被夹紧以接触到间隔片，然后冷却至室温。26微米厚的薄膜能散射光线，且是不透明的。加30伏能使薄膜转换至透明状态。

实例ⅩⅣ

光散射晶胞可以靠加热透明的聚乙酰聚合物类粒子（Aldridge化学公司）来制备，在10毫升小管瓶内加热至200℃，然后如在实例ⅩⅢ中一样，按聚合物对液晶2∶1的比（重量）加入液晶E-7。混合物加以搅拌，并使其冷却至室温。已冷却材料是白色不透明的。二个晶胞同时制备是从大块材料上各切20毫克的小块，将每小块放置导电片间，中有10微米间隔片。把导电片夹紧，放在一个200℃的加热台架上，直至材料变透明。然后迅速地把一个晶胞冷却至3℃。另一晶胞在加热台架断电后慢慢冷却一整夜。迅速冷却的晶胞与缓慢冷却的晶胞比较，是稍透明一些并显示稍带兰色。兰色表示微粒大小很小。这种晶胞可用100伏安转换至透明状态。缓慢冷却的晶胞则用50伏安转换至透明状态。

实例ⅩⅤ

从一大块透明的聚苯乙烯上刮下0.292克聚苯乙烯，放在一个10毫升的小管瓶内，其中加0.143克E-7-如在实例ⅩⅢ中那样。小管瓶放置在170℃的烤箱内15分钟。聚苯乙烯并不融溶，而液晶在其各向同性状态，被吸收入聚苯乙烯中去。小管瓶冷却至室温，取出材料，以刮须刀一切为二。可以看到有一个约7毫米厚表面层是不透明和散射的。这个表面层切下来放在有18毫米间隔片的成格式的电极玻璃片上，用第二玻璃片盖上加以夹紧，做成如实例ⅩⅢ中的夹置物。夹置物加热至170℃，直至所刮下的这层流动而生成薄膜，这样，玻璃片可以夹紧接触到间隔片，然后，使其冷却至室温。在室温下，可以见到一个光散射不透明薄膜，用70伏电流可以转换至透明状态。

实例ⅩⅥ

用混合1.850克EPON    828和0.715克己胺制备一种树脂（EPON与己胺的当量比为1∶1.374）。混合物在10毫升小管瓶内在65℃固化3天。在室温，固化材料是硬固体;当加热至50℃，难于改形。固化材料加热至130℃10分钟，就变成能流动的粘性液体。如实例ⅩⅢ中的E-7液晶加热至130℃，它在其各向同性相变温度以上，然后，与固化过的粘性液体相混合。一份热的混合物夹置在玻璃片间，使其冷却至室温;另一份亦夹置在玻璃片间，但立即放置在0℃的冷冻机内。冷却至室温的玻璃片是不透明和光散射的。冷却至0℃的玻璃片是透明和光透射的。然后这二种玻璃片都以120X放大在显微镜下观察。允许冷却至室温的薄膜含有微米大小的液晶微粒（约0.7至1.5微米）;而冷却至0℃的薄膜未显示微粒。

实例ⅩⅦ

彻底混合1当量EPON    828和1当量己胺以制备未固化树脂和粘合剂的混合物。对此混合物加入液晶E-7，组成一个33%的溶液（重量）。混合物密封在10毫升的小管瓶内，在65℃大量固化一整夜。生成的材料即无弹性，而在室温看来是乳白色的（散射）。

材料在小管瓶内加温，并在约100℃保持5分钟，变成软化至可流动状态。一部分材料倾倒出来在玻璃片间形成一薄膜，用26微米玻璃间隔片使间隔为26微米。玻璃片上安装有导电电极，排成字符ZERO格式。在薄膜两边每微米薄膜厚度建立起3伏的电场，共约80伏。然后，使薄膜冷却至室温，在电场存在的情况下，让薄膜再硬化。除去电场，生成的薄膜显示一个ZERO格式的洁净透明的图象，周围是不透明光散射的区域。ZERO保持清楚2天，可显示无衰变倾向2小时。在7天之后整个衰变而回至不透明状态。

实例ⅩⅧ

如在实例ⅩⅦ所述的那样来制备和固化主体材料。取1Cm³固化过的材料用刮须刀从主体材料切开，并放置在如实例1中所述的一个有格式的具有26微米玻璃间隔片的玻璃片电极上。第二个带玻璃片的电极放置在此材料上，固定就位成一个夹置物。此夹置物用吹热风器加热，直至材料流动以形成薄膜，而玻璃片可以夹紧以接触到间隔片。在薄膜上两边建立一个约70伏的电场，并使薄膜冷却至室温，而再硬化。生成的薄膜所起的作用如同在实例ⅩⅦ中的一样。

实例ⅩⅨ

实例ⅩⅦ的上面有ZERO格式图象的薄膜，在烘箱内以约100℃温度加温2分钟即可擦去。当没有电场情况下薄膜冷却至室温时，薄膜变为不透明。应用实例ⅩⅦ的方法印刷上一个图象存储，随后加热至100℃擦去此图象，再随后在没有电场下加以冷却，这个循环可以成功地在7天时间内重复10次，没有看到明显的不利效果。

实例ⅩⅩ

实例ⅩⅦ的上面有ZERO格式图象的薄膜在烘箱内加热至约100℃，以擦去图象，再在薄膜上加以约70伏的电场，印刷上另一个ZERO格式，直至冷却到室温。薄膜显示出一个ZERO的透明图象，周围是不透明的光散射区域。将带有格式的电极取走，并将薄膜放置在0℃的冷冻机内。ZERO格式在不透明区域内保持清楚，可显示无衰变倾向达30天。

实例ⅩⅪ

通过混合20%（重量）的亚铁-电液晶W-7（美国科罗拉多州Boulder市的Displaytech公司出品），和80%（重量）

的当量EPON828/己胺树脂，可制备光散射薄膜。混合物在65℃固化4小时。将固化混合物加温成粘性流动，让其在玻璃片间流动（该玻璃片用26微米间隔片间隔），再冷却至室温，制得了玻璃片间的薄膜。生成的薄膜是不透明的且产生光散射。

实例ⅩⅫ

混合2.893克EPON（1.61×10^-2当量）和0.812克己胺（1.61×10^-2当量），然后取其0.327克试样，再与0.170克液晶M-24进一步混合，以制备光散射薄膜。这个混合物成批在65℃固化一夜，如在实例ⅩⅧ中那样制备一个26微米晶胞。生成的晶胞是不透明，且有光散射。施加1000伏电压，晶胞可转换至透明状态，且在电压除去后，晶胞仍保持透明状态。然后以热风枪加热晶胞，并让其冷却至室温，以回到不透明状态。在400伏电压下，该同一晶胞再加热到透明状态并再冷却。在室温晶胞是透明的，就是几个小时不加电压，它亦保持透明。

实例ⅩⅩⅢ

聚乙烯缩甲醛（美国威斯康辛州的Milwaukee市的Aldrich化学公司供应）和液晶E-7和氯仿以配比（重量）1∶1.5∶5.0相混合，并搅拌直至生成透明的均相溶液。溶液倾倒在玻璃片上，氯仿蒸发，生成了不透明的固体液态结晶-塑料材料。该材料在高温箱内加热，直至软化，并夹置在带有透明导电电极的玻璃片间，并使其以适当的速度冷却至室温，以生成不透明的光散射晶胞。将晶胞包裹在一块薄纸中（美国乔治亚州的Roswell市的Kimberly-Clark公司供应的商品名称KIMWIPES），达到绝热并将晶胞在室温放置在二块铝块间，可获得适当的冷却速度。

薄膜的透明度依下法测定：将晶胞放置在具有光检测器的斩光的激光束内，加50伏电压使晶胞转换成清彻透明状态，测量透射过的光量，再与仅由玻璃片透射过的光量相比较。聚乙烯缩甲醛晶胞的透明度系数为96%。从ON状态至OFF状态的转换时间由光检测器记录下来，在室温小于1.0毫秒。

实例ⅩⅩⅣ

聚异丁烯酸甲酯（美国Aldrich化学公司供应）与液晶E-7和丙酮以1∶1.5∶5.0的配比相混合（重量），如同在实例ⅩⅩⅢ中那样生成不透明晶胞。透明度系数大于90%，在室温记录到的转换时间约2.0毫秒。

实例ⅩⅩⅤ

聚乙烯缩甲醛（由美国Aldrich化学公司供应）晶胞如同在实例ⅩⅩⅢ中那样，用液晶E-20，E-31和E-40制得（全是EM化学公司的氰基联苯和酯专利混合物）。实际上可看到与实例ⅩⅢ中报导的相似转换时间和透明度。

实例ⅩⅩⅥ

聚乙烯缩甲醛（Aldrich化学公司）与液晶E-20和氯仿以1.0∶1.5∶5.0的配比（重量）相混合，生成透明均相溶液。溶剂加以蒸发，以生成大块不透明材料。取出材料的三部分分别放置在三套带有透明导电电极的玻璃片间。玻璃片在高温箱内加热，直至材料软化，并在玻璃片间流动均匀，然后冷却，生成和实例ⅩⅩⅢ中那样的不透明的光散射晶胞。晶胞的厚度由每个晶胞从不透明转换至散射所需电压量来测量。三个晶胞所产生的转换电压阈值分别是400伏，200伏和80伏。在其转换电压阈值时，每个晶胞在不到1.0毫秒都变得透明。除去电压后，晶胞仍保持透明。有二个较厚的晶胞（400伏和200伏）在达到不透明状态之前，能保持透明约1分钟;而较薄的晶胞（80伏）保持透明仅几秒钟。在这三个晶胞全达到不透明状态之后，可以通过加各自的阈值电压重新转换至透明状态并加以断路。将晶胞断路，可使每一个晶胞在不到1.0毫秒的时间内转换到不透明状态。

实例ⅩⅩⅦ

聚异丁烯酸甲酯（Aldrich化学公司供应）与液晶E-7和三氯甲烷以1∶2∶5的配比相混合，生成均相溶液。然后，溶剂蒸发，生成如实例ⅩⅩⅢ中的晶胞，不同之处为透明导电电极成字母数字字符格式。对晶胞加200伏电压，能将薄膜在不透明背景区域内从不透明转换至清楚的字母数字字符。除去电压，字符图象可保持约10秒。

实例ⅩⅩⅧ

聚异丁烯酸甲酯与液晶E-20和三氯甲烷以1∶2∶5的配比相混合。如实例ⅩⅩⅦ所述，用所生成的材料制成的晶胞能保持字母数字字符图象约10秒。

实例ⅩⅩⅨ

聚丙烯丁醛（Aldrich）与液晶E-7以配比1∶2（重量）相混合。混合物加热至约150℃，直至生成透明均相溶液。溶剂在带有透明电极的玻璃片间压挤，以适当的速度冷却至室温，如在实例ⅩⅩⅢ中那样。薄膜的透明度约是90%，而转换时间约是5毫秒。

实例ⅩⅩⅩ

在上面表ⅠA和ⅠB所提及的电光晶胞可以依照实例ⅩⅩⅢ的方法，用下列溶剂按聚合物与溶剂为1∶5的比例而制得。

聚合物    溶剂

聚乙烯乙酯    丙酮

聚乙烯缩甲醛    氯仿

聚碳酸酯    氯仿

聚乙烯丁醛    丙酮

聚乙烯甲基酮    氯仿

聚甲基丙烯酸甲酯    甲苯

聚环己基异丁烯酸酯    二氯甲烷

聚异戊二烯    氯仿

聚乙基丙烯酸酯（高分子量）    丙酮

聚异丁基异丁烯酸酯    丙酮

聚甲基异丁烯酸酯    丙酮

实例ⅩⅩⅪ

应用微分冷却热塑-液晶溶液以达到控制微粒生长率，可以先制备一个改进的环氧-液晶晶胞来测量。1当量的EPON828（Miller-Stephenson公司供应）与1当量的己胺和液晶E-7相混合;形成塑料对液晶的配比为60∶40（重量）。混合物在65℃成块固化一整夜，生成固体白色材料。从这块制备材料切出一小块，放置在间隔26微米，并带有透明导电电极的玻璃片间。玻璃片放置在显微镜的处于80℃的加热台架上（Mettler    FPS），并加以夹紧，直至材料能流动，且玻璃片接触间隔片。在80℃生成的晶胞是清彻和透明的。该加热台架被编程以按控制的速度冷却，对同一晶胞加热至80℃，并以不同速度冷却，其结果归纳于下表Ⅵ。

表Ⅵ

冷却速度    平均微粒

（℃/分）    直径（微米）

0.2    8

1.0    3.9

2.0    2.8

4.0    2.5

从表Ⅵ可以看到，缓慢冷却形成很大微粒，这对调制较长波长的光是有用的，而快速冷却会导致较小微粒，用于调制较短波长的光。

实例ⅩⅩⅫ

改进的环氧-液晶晶胞可以按下法来制备：将40%（重量）的液晶与60%（重量）的其当量为1∶1的EPON828和t-丁胺混合物相混合，在60℃固化混合物一整夜，如在实例ⅩⅩⅪ中那样制备晶胞。晶胞多次加热和以不同速度冷却。在下表Ⅶ中归纳其结果。

表Ⅶ

冷却率    平均微粒直径

（℃/分）    （微米）

0.2    8

1.0    3.9

2.0    3.0

4.0    2.6

不加控制的冷却，例如，将晶胞放置在铝块上，生成的微粒，其尺寸太小（小于1微米），难于用光学显微镜来测量。

实例ⅩⅩⅩⅢ

通过制备环氧-液晶晶胞来测量由树脂-液晶溶液的微分固化温度控制的微粒生长速率。将EPON828，Capcure3-800（Miller-Stephenson公司供应）和液晶E-7以当量比1∶1∶1混合起来，混合物放置在4组间隔26微米和带有透明导电电极的玻璃片间。每一块玻璃片放置在温度受控制的烘箱内，让其固化一整夜，直至相分离和固化是完全的。在不同温度固化这些晶胞的结果总结在下表Ⅷ中。

表Ⅷ

固化温度

微粒大小    70℃    60℃    50℃    40℃

（微米）    %    %    %    %

＞0.1    6.1    -    -    -

0.1-0.2    64.2    -    -    -

0.2-0.3    21.4    10.0    0.6    0.9

0.3-0.5    8.3    14.9    2.9    5.1

0.5-0.7    -    17.5    5.2    11.6

0.7-0.9    -    18.9    13.8    19.5

0.9-1.1    -    19.6    24.2    36.0

1.1-1.3    -    12.1    30.0    17.6

1.3-1.5    -    6.7    17.4    8.4

1.5-1.7    -    0.3    4.7    0.9

1.7-1.9    -    -    1.2    -

1.9    -    -    -    -

（%＝在大小范围内合格微粒的百分数）

平均直径    0.2微米    0.8微米    1.1微米    0.9微米

（微米）

从表Ⅷ可以看到，在70℃的固化加速了树脂的固化速度，而形成更小的微粒。

在表Ⅷ上的结果是通过计数单位平方面积内的微粒数而计算得到的，并在一个大小范围内归一化了微粒数，以得到所示百分数。在较高温度固化亦影响晶核形成的位置数，和在每一个晶胞内微粒的相对密度，见表Ⅸ。

表Ⅸ

固化温度（℃）    微粒数

（每微米平方面积内）

60℃    0.0138

50℃    0.0154

40℃    0.0203

实例ⅩⅩⅩⅣ

靠相对浓度来控制微粒增长速度在实例ⅩⅤ中的环氧-液晶晶胞中已作了评价。从约20%增至约40%（重量）的E-7混合物已作了制备，并在60℃固化。表Ⅹ总结了微粒大小与液晶相对浓度的关系。

表Ⅹ

%液晶    直径（微米）

＜20%    无液晶生成

～25-35%    ～1.30

＞40%    微粒凝聚

实例ⅩⅩⅩⅤ

靠微分固化温度和相对浓度来控制微粒增长速度可通过先制备环氧-液晶晶胞来评价。Bostik（意大利米兰的Bostik    S.P.A.，公司）1∶1的A和B部分和液晶E-7相混合，以生成对塑料其重量比为35%和40%的液晶。混合物倾倒在玻璃片间，并固化，直到在各种温度全是不透明。表Ⅺ总结了对二个混合物的微粒直径范围（微米）对固化温度的关系。

表Ⅺ

固化温度

室温    40℃    60℃    80℃

35%E-7    0.6±0.3    0.6±0.3    0.7±0.4    0.5±0.2

40%E-7    4.0    2.5±1.0    1.2±0.3    0.8

35%（重量）的E-7生成几乎是同一直径的微粒，不论是什么固化温度，其直径均约是0.6微米。而40%（重量）的E-7生成的微粒，其大小随固化温度升高而减小。

实例ⅩⅩⅩⅥ

靠相对浓度控制微粒增长速度，可用Bostik在环氧-液晶晶胞已进行了评价，如在实例ⅩⅩⅩⅢ那样。制备了含E-7量从约10%增至约50%（重量）的混合物，并在室温固化。表Ⅻ总结了液晶的微粒大小范围与相对浓度的关系。

表Ⅻ

%液晶    微粒直径（微米）

＜12    无微粒生成

14-16    0.2

22-35    0.5

37-43    1.0

＞44    微粒凝聚

实例ⅩⅩⅩⅦ

如同实例ⅩⅩⅩⅣ中那样，环氧-液晶晶胞是用E-7的相对浓度约从14%变至约45%（重量）而制得的。样品分成三组，分别在40℃，60℃和80℃固化。表ⅩⅢA、B和C总结了这个结果。

表ⅩⅢA

在40℃固化

%液晶    平均直径（微米）

＜15    无微粒生成

16-20    ～0.2

24-35    ～0.5

36-38    ～0.1

＞38    微粒凝聚

表ⅩⅢB

在60℃固化

%液晶    平均直径（微米）

＜22    无微粒生成

24    ～0.2

26-35    ～0.5

36-38    ～0.1

＞38    微粒凝聚

表ⅩⅢC

在80℃固化

%液晶    平均直径（微米）

＜28    无微粒生成

32    ～0.2

36-38    ～0.5

42-47    ～1.0

＞47    微粒凝聚

本发明的许多改进和变型对于前述详细公开的光领域中的技术员来说是显而易见的。所以，应理解的是，在所属的权利要求范围内，本发明除了上述专门的图示和描述之外还能以其它方式进行实践。

勘误表

Claims (60)

1、一种光调制材料，包括分散在固体内的液晶微粒，透光的合成树脂基质，其特征是所述的液晶溶解于产生基质的组分中，所述的微粒是由在基质固化时从溶液的相分离而自然形成的。

2、根据权利要求1所述的光调制材料，其特征是在所述的微粒达到一种选定的平均直径时，基质固化和附带的微粒生长的有效抑制将受到影响。

3、根据权利要求1中所述的光调制材料，其特征是基质是热固树脂。

4、根据权利要求1中所述的光调制材料，其特征是液晶显示正的介电各向异性性。

5、根据权利要求4中所述的光调制材料，其特征是液晶是向列型的。

6、根据权利要求4中所述的光调制材料，其特征是液晶是近晶状液晶。

7、根据权利要求1中所述的光调制材料，其特征是该基质是热塑树脂。

8、根据权利要求7中所述的光调制材料，其特征是含有液晶的固化树脂基质至少一次加热软化，和再固化，以影响微粒的相分离。

9、根据权利要求7中所述的光调制材料，其特征是所述的液晶在热塑基质的软化温度以上，有一个从液态结晶至各向同性相的相变温度。

10、根据权利要求9中所述的光调制材料，其特征是微粒靠对基质加一个电场或磁场将微粒定向，而其在软化状态，因此当基质固化和除去外场时，定向仍能保持。

11、根据权利要求1所述的光调制材料，其特征是该基质包括环氧树脂，聚氨酯树脂，聚碳酸酯树脂，聚乙烯丁醛树脂，聚乙烯甲基酮树脂，聚乙烯缩甲醛树脂，或者一种聚合物，其中至少含有下列单元之一：带低级（C_1-8）烷基取代基的低级（C_1-8）链烷醇的丙烯酸酯，苯乙烯，取代的苯乙烯，异戊二烯，甲基丁烯，丁二烯，异丁烯，或低级（C_1-4）烷链酸的乙烯酯。

12、根据权利要求3或7所述的光调制材料，其特征是该基质含有环氧树脂。

13、根据权利要求1所述的光调制材料，其特征是该液晶是一种氰基联苯液晶。

14、根据权利要求1中所述的光调制材料，其特征是该液晶在各向同性相具有光折射率，它与基质的相似，因而，该材料能散射光线，而在液态结晶相的光折射率与该基质的不同，因而，入射光散射，并该材料是不透明的。

15、根据权利要求4中所述的光调制材料，其特征是该液晶在其液态结晶相显示寻常的折射率，能散射平面偏振入射光的一个分量，当该材料是向一个方向施以张力时，允许其它分量的偏振光透过所述的材料。

16、根据权利要求15所述的光调制材料，其特征是所述微粒的液晶是一种向列型液晶。

17、根据权利要求1所述的光调制材料，其特征是基质是成薄片或薄膜的形式。

18、根据权利要求1所述的光调制材料，其特征是基质是在电场或磁场存在情况下固化，因而，微粒与该材料表面正交甚好的光轴排列一致，使入射在表面上的光透散该材料，并对电场或磁场，或高强度电磁幅射，或加以张力均有所响应，从而，使光轴移位至定向，这样，能有效地散射入射光的至少一个分量。

19、根据权利要求1所述的光调制材料，其特征是该基质具有十分接近于液晶的寻常折射率n_o的折射率，以使当对该材料施加一个转换电压的时候，至少约90%的正常入射光透过该材料。

20、根据权利要求1中所述的光调制材料，其特征是基质具有的折射率与要让材料显示的液晶的寻常折射率n_o相差很大，当对该材料施加一个转换电压的时候，在小于90°角时，材料对光呈现最大的透明度。

21、根据权利要求19中所述的光调制材料，其特征是基质是热塑树脂，而液晶用量至少约为该材料的50%（重量），且该材料的特征在于，其电阻率和其介电常数的数学乘积至少为几秒，因而，材料将起电容器作用，以在当两极间充电时，能保持电荷。

22、根据权利要求19中所述的光调制材料，其特征是基质是热塑树脂，而液晶用量至少约为该材料的50%（重量），且该材料具有转换时间小于1毫秒的特征。

23、根据权利要求20中所述的光调制材料，其特征是基质是热塑树脂，而液晶用量至少约有该材料的50%（重量）。

24、根据权利要求1中所述的光调制材料，其特征是微粒与对准一个方向的光轴定向，这个定向是在有效促使对准的电场或磁场存在情况下，固化基质而实现的，该材料对高强度电磁幅射有响应，有效改变该光轴的对准。

25、一种电响应，光调制器件由下列部件组成：

电极部件;

光调制材料，含有分布在固体，光透射合成树脂基质中的液晶微粒，该液晶溶解于产生基质的组分中，且该微粒是在基质固化时，从溶液通过相分离自然生成的;和连接在该电极部件上的电压源，使在该材料间建立一个电场，该液晶具有与基质的折射率十分相似的寻常折射率，以使光线依照建立于基质的电场的方向通过，并使它的其他的折射率在没有电场情况下，有效的散射入射光，因而，所述的器件是不透明的。

26、根据权利要求25中所述的一种电响应光调制器件，其特征是该光调制器是成拉伸的薄片或薄膜形式，因而，入射光能透射过该器件，并在电场去除时得到偏振，该液晶具有的寻常光折射率十分相似该基质的折射率，以使在加上电场时非偏振光透射过该器件。

27、根据权利要求25中所述的一种电响应光调制器件，其特征是该光调制器件是成层的形式，其中，微粒的光轴以偏振方式在所述层的平面成一个方向取向，而以非偏振，光透射方式与该层的平面正交。

28、根据权利要求27中所述的器件，其特征是该光轴垂直于该层的平面，当加上电场时，该器件是在非偏振，光透射形式，当去除电场时，则处于另一种形式。

29、根据权利要求27中所述的器件，其特征是该光轴依一个方向对准该层的平面，且当加上该电场时，所述器件处于偏振方式，而当去除电场时，则处于另一种方式。

30、根据权利要求25中所述的器件，其特征是该液晶包含一种向列型液晶。

31、根据权利要求30中所述的器件，其特征是该液晶是一种氰基联苯液晶。

32、一种制造含有分布在固体，光透射基质内的液晶微粒的光调制材料的方法，该方法包括在产生合成树脂组分中，生成一个液晶均相溶液，和诱导相分离的步骤和包括靠该基质固化，而自然生成液晶微粒。

33、根据权利要求32所述的方法，其特征是该方法包括控制液晶微粒生长的步骤，以使微粒在当相分离作用完成时，具有一个选定的平均直径。

34、根据权利要求32所述的方法，其特征是基质是一种热固树脂。

35、根据权利要求32所述的方法，其特征是液晶显示正的介电各向异性性质。

36、根据权利要求32所述的方法，其特征是液晶是向列型的。

37、根据权利要求32所述的方法，其特征是液晶是近晶状液晶。

38、根据权利要求32所述的方法，其特征是基质是一种热塑树脂。

39、根据权利要求38所述的方法，其特征是含有液晶的固化树脂基质是至少一次加热软化，且再固化，以促使微粒的相分离作用。

40、根据权利要求36所述的方法，其特征是该液晶是一种氰基联苯液晶。

41、根据权利要求32所述的方法，其特征是基质的固化作用可以靠在所述的组分中生成聚合物，或在该组分中预聚物的再度聚合作用来实现。

42、根据权利要求32所述的方法，其特征是基质的固化作用可以靠从该组分中除去可挥发组分来实现。

43、根据权利要求32所述的方法，其特征是基质的固化作用可以靠降低该组分的温度来实现。

44、根据权利要求41所述的方法，其特征是基质的固化作用可以实现，以使微粒大小介于0.2和1.5微米间，而液晶浓度则约是20-50%（重量）。

45、根据权利要求41所述的方法，其特征是该树脂是环氧树脂，而生成的基质则或者是热固化树脂，或是热塑环氧树脂，实际上它们在约30℃-80℃等温固化。

46、根据权利要求39所述的方法，其特征是再固化过程包括以每分钟约0.2-4℃的速度进行冷却。

47、根据权利要求38所述的方法，其特征是固化的基质要加热软化，且液晶微粒在基质的选定范围内，要加以定向，以及基质再固化。

48、根据权利要求38所述的方法，其特征是液晶具有在基质软化温度以上的从液态结晶至各向同性相的相变温度，以及该基质要加热软化，并在足以对准液晶光轴的电场或磁场存在情况下，加以再固化。

49、根据权利要求38所述的方法，其特征是基质要加热软化，且加以拉伸以使液晶微粒定向拉伸的方向，然后在保持拉伸的同时，加以再固化，因而，基质即能偏振入射光。

50、根据权利要求36所述的方法，其特征是固化的基质具有最后的折射率十分接近于液晶的寻常折射率n_o，当转换电压施加到该材料上时，能透射至少约90%的垂直入射光。

51、根据权利要求36所述的方法，其特征是固化基质具有的最后折射率明显不同于液晶的寻常折射率n_o，当转换电压施加到该材料上时，在小于90°的角度能显示光线的最大透明度。

52、根据权利要求50所述的方法，其特征是基质是一种热塑树脂，而液晶用量至少是该材料的50%（重量）。该材料的特征是，其电阻率和介电常数的数学乘积至少等于几秒，从而，该材料将起电容器作用，当两个电极间充电时，会保持电荷。

53、根据权利要求50所述的方法，其特征是基质是一种热塑树脂，而液晶用量至少约是该材料的50%（重量），该材料的特征是，转换时间小于1毫秒。

54、根据权利要求51所述的方法，其特征是基质是一种热塑树脂，而液晶用量至少约是50%（重量）。

55、根据权利要求32所述的方法，其特征是该基质包括环氧树脂，聚氨酯树脂，聚碳酸酯树脂，聚乙烯丁醛树脂，聚乙烯甲基酮树脂，聚己烯缩甲醛树脂，或一种至少含有下列一种单元的聚合物：带低级（C_1-8）烷基取代基的低级（C_1-8）链烷醇的丙烯酸酯，苯乙烯，取代的苯乙烯，异戊二烯，甲基丁烯，丁二烯，异丁烯，或低级（C_1-4）烷链酸的乙烯酯。

56、根据权利要求32所述的方法，其特征是固化作用是在电场或磁场存在情况下实现的，该场有效于对准液晶微粒的光轴。

57、根据权利要求56所述的方法，其特征是该液晶是一种氰基联苯液晶。

58、根据权利要求32所述的方法，其特征是该液晶对该基质会施加增塑效应。

59、根据权利要求32所述的方法，其特征是微粒增长是通过在相分离作用时调节温度来控制的。

60、根据权利要求32所述的方法，其特征是微粒增长是通过在相分离作用时调节去除挥发溶剂的速度来控制的。

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