JP2024500283A - 透明性が向上したポリマー壁を備える装置及びその作製方法 - Google Patents

透明性が向上したポリマー壁を備える装置及びその作製方法 Download PDF

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Abstract

透明性が向上したポリマー壁構造を含む液晶系切替可能光変調装置が開示される。【選択図】図１

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２０年１１月１９日に出願された米国仮特許出願第６３／１１５，９６８号の利益を主張し、この開示全体が引用することにより本明細書の一部をなす。
窓類工業では、スマートウィンドウは、従来の機械式シャッター、ブラインド又は油圧遮光方法の魅力的な代替手段である。スマートウィンドウを最適化して、窓を通過する光、例えば紫外線、可視光及び赤外線の量を制御する努力がなされてきた。このような制御によって、プライバシーを提供し、周囲の太陽光からの熱を低減し、紫外線の有害な影響を制御することができる。
液晶又は他の種類の機能性液相材料は、様々な外部刺激、例えば、熱刺激、紫外線刺激、電場刺激、磁場刺激等に応答する光変調に使用することができる。高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）技術は、ポリマーマトリックス中に液晶を液滴として含有するために利用されてきたが、ＰＤＬＣ技術は光学性能が低く、かかる装置には比較的高い駆動電圧が必要となる。
これらの必要性に対応して、液晶層を区画化するアプローチが記載されている。しかしながら、これらのアプローチは、ディスプレイ及び／又はスマートウィンドウ用途に対する光学的透明度の要件を満たさない場合がある。また、これらのアプローチは、高速製造要件のためにロールツーロール製造プロセスにおいて利用することができない場合がある。
したがって、上述の欠点のいずれか又は全てに対処することができ、高処理能力の製造要件に適合する制御されたプロセスで形成される高品質のポリマー壁構造を有する光変調装置が必要とされている。かかる装置は、その状態の１つにおけるより良好な透明性と、向上した視野角と、より低い駆動電圧と、より少ない消費電力と（例えば、バッテリー駆動が可能である）を有することができる。
本明細書において、光変調装置及びその製造方法について説明する。本開示の光変調装置は、第１の透明導電性素子と第２の透明導電性素子との間に配置され、かつ、該第１の透明導電性素子及び該第２の透明導電性素子と接触する光変調層を含み、光変調層は、それぞれ第１の透明導電性素子及び第２の透明導電性素子と接着し、かつ、第１の透明導電性素子と第２の透明導電性素子との間にあるポリマー壁によって画定される区画を含み、区画は、液晶材料を含み、ポリマー壁の屈折率は、第１の透明導電性素子の屈折率及び第２の透明導電性素子の屈折率の±０．５以内である。
光変調装置は、透明電極と電気的に連通する電圧源を更に含むことができる。
光変調層のポリマー壁及び区画は以下の方法によって製造することができる：反応性モノマー（複数の場合もある）と液晶材料とを含む前駆体ポリマーマトリックスを紫外線に曝露することにより、ポリマー壁と、該ポリマー壁によって画定される区画とを形成することを含み、ここで、紫外線への曝露の際にパターン状のフォトマスクを装置上に載置することにより、反応性モノマー（複数の場合もある）をパターン状に重合させて、ポリマー壁と区画とを形成する、方法。
幾つかの実施の形態においては、反応性モノマーはアクリレートモノマーとすることができる。幾つかの実施の形態においては、アクリル系モノマーはメタクリレートモノマー又はエチルアクリレートモノマーとすることができる。幾つかの実施の形態においては、エチルアクリレートモノマーは２－フェノキシエチルアクリレートとすることができる。幾つかの例においては、液晶材料はネマチック液晶材料又はコレステリック液晶材料又はスメクティック液晶とすることができる。幾つかの実施の形態においては、前駆体ポリマーマトリックスは、キラルドーパント、重合禁止剤、紫外線遮断剤、光開始剤、微小球スペーサビーズ、又はこれらの組合せを更に含むことができる。
前駆体ポリマーマトリックス及び光変調層のポリマー壁は、ポリマー壁の屈折率を導電性素子の基板の屈折率とほぼ一致するように調整又は修正するために、複数のポリマーを含むことができる。幾つかの実施の形態は、ポリマー壁の屈折率を調整又は修正する方法を含む。この方法は、主反応性モノマーとしてアクリル系類似体を選択することを含む。幾つかの実施の形態においては、アクリル系類似体は２－フェノキシエチルアクリレートとすることができる。幾つかの実施の形態において、上記方法は、主反応性モノマーの屈折率よりも小さい屈折率を有する屈折率低減モノマーを加えることを含むことができる。幾つかの実施の形態において、上記方法は、主反応性モノマーの屈折率よりも大きい屈折率を有する屈折率上昇モノマーを加えることを含むことができる。上記方法は、主反応性モノマー、屈折率低減モノマー及び／又は屈折率上昇モノマーの相対量を調節することを更に含むことができる。幾つかの実施の形態においては、屈折率低減モノマーはヘキシルアクリレートを含む。幾つかの実施の形態においては、屈折率上昇モノマーはエトキシ化ｏ－フェニルフェノールアクリレート（Ａ－ＬＥＮ－１０）を含む。
幾つかの実施の形態においては、電圧源を印加した際の装置の透明状態での望ましくないヘイズは１０％以下とすることができる。
これらの実施の形態及びその他の実施の形態を、以下により詳細に説明する。
本明細書に記載のポリマー壁構造を組み込んだ光変調装置の概略断面図である。 近い視距離で人間の目では見えないポリマー壁の幅Ｌの算出に用いる模式図である。 或る実施形態のポリマー配合物（ＥＸ－Ｆ０）から構成されるポリマー壁のＰＯＭ顕微鏡画像である。 或る実施形態のポリマー配合物（ＥＸ－Ｆ１０）から構成されるポリマー壁のＰＯＭ顕微鏡画像である。 重合した液晶非含有ＰＥＡ系実施形態（ＥＸ－Ｆ１１）配合物のＰＯＭ顕微鏡画像である。 ネマチック液晶を区画化するブチルアクリレートの実施形態（ＥＸ－Ｆ１）のポリマー壁のＰＯＭ顕微鏡画像である。 ネマチック液晶を区画化するベンジルアクリレートの実施形態（ＥＸ－Ｆ２）のポリマー壁のＰＯＭ顕微鏡画像である。 ネマチック液晶を区画化するＥＧＤＡ架橋性モノマーポリマー壁の実施形態（ＥＸ－Ｆ３）のＰＯＭ顕微鏡画像である。 ネマチック液晶を区画化するＰＥＡ反応性モノマーポリマー壁の実施形態（ＥＸ－Ｆ４）のＰＯＭ顕微鏡画像である。 Ａは、ネマチック液晶を区画化するＰＥＡ反応性モノマーポリマー壁の実施形態（ＥＸ－Ｆ０）を示すＰＯＭ顕微鏡画像である。非フォトマスク領域及び拡大図に選択した矩形ＰＤＬＣ領域を示す。Ｂは、図１０Ａに示す矩形領域の拡大図である。 Ａは、ネマチック液晶を区画化するＡ－ＬＥＮ－１０反応性モノマーポリマー壁の実施形態（ＥＸ－Ｆ５）を示すＰＯＭ顕微鏡画像である。非フォトマスク領域及び拡大図に選択した矩形ＰＤＬＣ領域を示す。Ｂは、図１１Ａに示す矩形領域の拡大図である。 ネマチック液晶を区画化するＡ－ＬＥＮ－１０反応性モノマーから構成されるポリマー壁のＰＯＭ顕微鏡画像である（実施形態（ＥＸ－Ｆ５）。 ネマチック液晶を区画化するＰＥＡ反応性モノマー及びＡ－ＬＥＮ－１０反応性モノマーから構成されるポリマー壁のＰＯＭ顕微鏡画像である（ＥＸ－Ｆ６）。 Ａは、コレステリック液晶を区画化するＰＥＡ反応性モノマー及びＡ－ＬＥＮ－１０反応性モノマーから構成されるポリマー壁のＰＯＭ顕微鏡画像である（ＥＸ－Ｆ７）。拡大図に選択した矩形領域を示す。Ｂは、図１４Ａに示す矩形領域の拡大図である。拡大図に選択した矩形領域を示す。Ｃは、図１４Ｂに示す矩形領域の拡大図である。 コレステリック液晶を区画化するＰＥＡ反応性モノマー及びＡ－ＬＥＮ－１０反応性モノマーから構成されるポリマー壁（ＥＸ－Ｆ７）を透明（クリア）状態で示すＰＯＭ顕微鏡画像である。 コレステリック液晶を区画化するＰＥＡ反応性モノマー及びＡ－ＬＥＮ－１０反応性モノマーから構成されるポリマー壁（ＥＸ－Ｆ７）を光散乱（ダーク）状態で示すＰＯＭ顕微鏡画像である。 コレステリック液晶を区画化するＰＥＡ反応性モノマー及びＨＡ反応性モノマーから構成されるポリマー壁（ＥＸ－Ｆ８）を透明（クリア）状態で示すＰＯＭ顕微鏡画像である。 コレステリック液晶を区画化するＰＥＡ反応性モノマー及びＨＡ反応性モノマーから構成されるポリマー壁（ＥＸ－Ｆ８）を光散乱（ダーク）状態で示すＰＯＭ顕微鏡画像である。 コレステリック液晶を区画化するＰＥＡ反応性モノマー及びＨＡ反応性モノマーから構成されるポリマー壁（ＥＸ－Ｆ９）を透明（クリア）状態で示すＰＯＭ顕微鏡画像である。 コレステリック液晶を区画化するＰＥＡ反応性モノマー及びＨＡ反応性モノマーから構成されるポリマー壁（ＥＸ－Ｆ９）を光散乱（ダーク）状態で示すＰＯＭ顕微鏡画像である。
本開示は、電場を印加することによってクリア状態に切り替えた場合に、向上した透明性を有するポリマー壁を含む光変調装置に関する。この光変調装置は、エネルギー効率及びプライバシーを高めた窓型用途に有用となり得る。かかる光変調装置を作製する方法も記載する。
本明細書において使用する場合、「透明」又は「クリア」という用語は、構造が大量の可視光放射線を吸収しないか又は大量の可視光放射線を反射せず、むしろ、可視光放射線に対して透過性であることを意味する。
本明細書において使用する場合、「ポリマーマトリックス」という用語は、少なくとも１つのポリマーと、少なくとも１つの液晶化合物との複合混合物を含む。ポリマーマトリックスは、溶媒、反応性希釈剤、重合禁止剤、紫外線遮断剤、光開始剤、微小球スペーサビーズ、架橋剤及び他の重合性モノマー、又はこれらの任意の組合せを更に含むことができる。
本明細書において使用する場合、「単官能」という用語は、１つのラジカル重合性基を有する化合物を含む。
本明細書において使用する場合、「多官能」という用語は、２個（「二官能」）又はそれ以上（「多官能」）、好ましくは２個～４個のラジカル重合性基を有する、例えば（メタ）アクリレート等の化合物を含む。
本明細書において使用する場合、「直鎖状ポリマー」という用語は、長鎖状及び／又は無分岐鎖状に配置されたモノマー単位から形成される高分子を含む。
本明細書において使用する場合、「架橋ポリマー」という用語は、別個の直鎖状ポリマー鎖からのモノマー単位間に共有結合を有する高分子を含む。
「主反応性モノマー」という用語は、光変調層のポリマー壁構造の構築において利用する主要なモノマーを含む。
「屈折率低減モノマー」という用語は、主反応性モノマーよりも屈折率の数値が小さいモノマーを含む。
「屈折率上昇モノマー」という用語は、主反応性モノマーよりも屈折率の数値が大きいモノマーを含む。
「ことができる、してもよい（may）」又は「とすることができる、としてもよい（may be）」という用語の使用は、「である（is）」若しくは「ではない（is not）」、或いは「する（does）」若しくは「しない（does not）」又は「するだろう（will）」若しくは「しないだろう（will not）」等の省略形として解釈されるべきである。例えば、「液晶組成物は光開始剤を含むことができる」という表現は、例えば、「幾つかの実施形態においては、液晶組成物は光開始剤を含む若しくは光開始剤を含まない」又は「幾つかの実施形態においては、液晶組成物は光開始剤を含むだろう、若しくは、光開始剤を含まないだろう」等と解釈されるべきである。
装置３０等の光変調装置の実施形態を図１に示す。光変調装置は、素子３２等の第１の透明導電性素子と、素子３４等の第２の透明導電性素子と、第１の透明導電性素子と第２の透明導電性素子との間に配置され、かつ、第１の透明導電性素子及び第２の透明導電性素子と接触する層３３等の光変調層とを含むことができる（図１参照）。
幾つかの実施形態においては、第１の透明導電性素子は第１の透明導電性基板とすることができる。幾つかの実施形態においては、第２の透明導電性素子は第２の透明導電性基板とすることができる。幾つかの実施形態においては、透明導電性素子、例えば、第１の透明導電性素子及び／又は第２の透明導電性素子はヒドロキシ活性化してもよい。
再び図１を参照すると、幾つかの実施形態においては、光変調層は液晶化合物（図示せず）を含むことができる。幾つかの実施形態においては、光変調層は、第１の導電性素子及び第２の透明導電性素子と接着し、かつ、第１の導電性素子と第２の透明導電性素子との間に位置する構造３８等の複数のポリマー壁構造を含むことができる。幾つかの実施形態においては、第１の透明導電性素子は、基板４２Ａ等の基板を含むことができ、第２の透明導電性素子は、基板４２Ｂ等の基板を含むことができる。幾つかの実施形態においては、第１の透明導電性素子は、層４４Ａ等の導電層を含むことができ、第２の透明導電性素子は、層４４Ｂ等の導電層を含むことができる。幾つかの実施形態においては、基板は非導電性材料を含むことができる。幾つかの実施形態においては、ポリマー壁の幅は、寸法Ｌ等の寸法を有することができる。幾つかの例においては、ポリマー壁によって画定される区画の寸法は、寸法Ｓ等の寸法を有することができる。ギャップＧ等のセルギャップによって、第１の透明導電性素子と第２の透明導電性素子とを離間させることができる。幾つかの例においては、導線４６Ａ及び４６Ｂ等の導線を、それぞれ第１の導電層及び第２の導電層に取り付けることができる。幾つかの実施形態においては、ポリマー壁構造は、その間に区画４０等の区画（キャビティ又はリザーバと呼ぶ場合もある）を画定することができる。ポリマー壁構造は、好適なポリマーモノマー（以下参照）から形成することができる。幾つかの実施形態においては、光変調層は、液晶組成物、キラルドーパント、紫外線（ＵＶ）遮断剤、重合禁止剤、光開始剤、又はこれらの組合せを含むことができる。幾つかの実施形態においては、組成物４８等の光変調組成物、例えば、反応性モノマーと、液晶組成物と、他の添加剤との混合物を、画定された区画内に配置することができる。外部電圧源（図示せず）を導線に接続して、光変調装置を不透明状態から透明状態へと切り替えることができる。電圧源はＡＣ電圧源とすることができる。電圧源は、ＡＣ－ＤＣインバータ及びバッテリーとすることができる。幾つかの実施形態においては、電圧源は、薄型セル等のＤＣバッテリーとすることができる。
幾つかの実施形態においては、光変調装置は、第１の実質的に透明な素子と第２の実質的に透明な素子とを含むことができる。幾つかの実施形態においては、第１の実質的に透明な素子及び第２の実質的に透明な素子は、それぞれ第１の導電性基板及び第２の導電性基板を含むことができる。幾つかの実施形態においては、第１の導電性基板及び第２の導電性基板は、それぞれ第１の屈折率を有する材料及び第２の屈折率を有する材料を含むことができる。幾つかの実施形態においては、第１の導電性基板及び第２の透明導電性基板は、主反応性モノマーの屈折率及び／又は液晶材料の屈折率の±０．５以内の屈折率を有することができる。幾つかの実施形態においては、基板は非導電性材料を含むことができる。基板は特に限定されるものではなく、本開示の利点を受けて、光変調装置の分野における当業者であれば、実質的に透明な基板に適切な材料を決定することができるだろう。透明基板の幾つかの非限定的な例としては、ガラスフィルム及びポリマーフィルムが挙げられる。典型的なポリマーフィルムとしては、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリ二フッ化ビニリデン、ポリビニルブチラール、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリウレタン等、又はこれらの組合せから形成されるフィルムが挙げられる。幾つかの実施形態においては、ポリマーフィルムは、主反応性モノマー及び／又は液晶材料とほぼ一致する屈折率を有することができる。幾つかの実施形態においては、ポリマーフィルムは、主反応性モノマーの屈折率及び／又は液晶材料の屈折率の±０．５以内の屈折率を有することができる。幾つかの実施形態においては、第１の基板及び／又は第２の基板のポリマーフィルムはＰＥＴを含むことができる。ＰＥＴ基板は約１．５７５の常光屈折率を有する。
幾つかの実施形態において、基板は、第１の透明電極及びこれと対向する第２の透明電極を含むことができる。第１の電極及び第２の電極は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、酸化銀、酸化亜鉛、又は任意の好適な透明導電性ポリマー若しくはフィルムコーティングを含むことができる。幾つかの実施形態においては、対向する電極は、内側に向く導電性表面と、外側／遠位に向く外表面とを有することができる。幾つかの実施形態においては、導電層は、薄い透明絶縁（非導電）層によって更に被覆することができる。幾つかの実施形態においては、非導電性材料は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯｘ又はＮｉ３Ｏ５から選択することができる。導電層及び非導電層を基板上に適用するために、化学真空蒸着、化学気相蒸着、蒸発、スパッタリング、又は他の好適なコーティング技術を使用することができる。非導電層を導電層上に被覆させる目的は、光シャッター装置を曲げる際の、又は対向する基板間のＬＣ相若しくはポリマー相内における望ましくない導電性粒子汚染による短絡の可能性を低減させることである。
電子伝導層が存在する幾つかの実施形態においては、基板は非導電性材料を含むことができる。幾つかの実施形態においては、非導電性材料は、ガラス、ポリカーボネート、ポリマー、又はこれらの組合せを含むことができる。幾つかの実施形態においては、基板ポリマーは、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）を含むがこれに限定されないアクリル、ポリスチレン、アリルジグリコールカーボネート（例えば、ＣＲ－３９）、ポリエステル、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）（例えば、Ｕｌｔｅｍ（商標））、シクロオレフィンポリマー（例えば、Ｚｅｏｎｅｘ（商標））、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、又はこれらの組合せを含むことができる。幾つかの実施形態において、基板は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、又はこれらの組合せを含むことができる。幾つかの実施形態においては、電子伝導層は、透明導電性酸化物、導電性ポリマー、金属グリッド、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、グラフェン、又はこれらの組合せを含むことができる。幾つかの実施形態においては、透明導電性酸化物は金属酸化物を含むことができる。幾つかの実施形態においては、金属酸化物は、酸化イリジウムスズ（ＩｒＴＯ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、ドープ酸化亜鉛、又はこれらの組合せを含むことができる。幾つかの実施形態においては、金属酸化物は、ベース、例えばＩＴＯガラス、ＩＴＯ ＰＥＴ又はＩＴＯ ＰＥＮ上に組み込まれた酸化インジウムスズを含むことができる。
幾つかの実施形態においては、透明素子は、第１の基板、例えば第１の透明電極と、第２の基板、例えば第２の透明電極とを含むことができる。幾つかの実施形態においては、透明素子は光変調層を含むことができる。幾つかの実施形態においては、光変調層は、液晶化合物と複数のポリマー壁とを含むことができる。幾つかの実施形態においては、光変調層は、液晶化合物、キラルドーパント、紫外線（ＵＶ）遮断剤、重合禁止剤、光開始剤、又はこれらの組合せを含むことができる。幾つかの実施形態においては、複数のポリマー壁構造は、第１の基板及び第２の基板と接着し、かつ、第１の基板と第２の基板との間に位置することができ、ポリマー壁はその間に複数の区画を画定することができる。幾つかの実施形態においては、ポリマー壁構造は、少なくとも単官能性及び／又は追加の多官能性の反応性モノマー単位及び／又はサブ単位を含むことができる。幾つかの実施形態においては、複数の区画は、例えば、硬化の際にポリマーと液晶とがｉｎ ｓｉｔｕ分相することにより区画内に配置された液晶組成物を含むことができる。幾つかの実施形態においては、ポリマー壁は、透明基板及び／又は液晶化合物の屈折率とほぼ一致する屈折率を有することができる。幾つかの例においては、ポリマー壁の屈折率は、透明基板及び／又は液晶化合物の屈折率の約±１．０、約±０．５、約±０．１、約±０．０５又は約±０．０２５以内とすることができる。重合してポリマー壁構造を形成し得る好適だが非限定的な反応性モノマー化合物を以下の表１に示す。
幾つかの実施形態においては、ポリマー壁は主反応性ポリマーを含むことができる。幾つかの実施形態においては、主反応性モノマーは、約１．３～約１．８、約１．３～１．４、約１．４～１．５、約１．５～１．６、約１．６～１．７、約１．７～１．８、約１．４～１．６、又はこれらの値のいずれかによって囲まれた範囲内の任意の値の屈折率を有することができる。幾つかの実施形態においては、主反応性ポリマーはアルキルアクリレート類似体を含むことができる。幾つかの実施形態においては、アクリレート類似体は、メタクリレート、メタクリレート類似体、エチルアクリレート類似体、又はこれらの組合せを含むことができる。幾つかの実施形態においては、エチルアクリレート類似体は、２－フェノキシエチルアクリレート（ＰＥＡ）を含むことができる。幾つかの実施形態においては、ポリマー壁構造のモノマー前駆体は屈折率低減モノマーを含むことができる。本明細書において使用する場合、「屈折率低減モノマー」は、ポリマー前駆体配合物における主反応性モノマーよりも小さい屈折率を有するモノマーを含む。幾つかの実施形態においては、屈折率低減モノマーはアルキルアクリレート類似体とすることができる。幾つかの例においては、屈折率低減モノマーは、ヘキシルアクリレート（ＨＡ）、ブチルアクリレート又はベンジルアクリレートとすることができる。幾つかの実施形態においては、ポリマー壁は屈折率上昇モノマーを含むことができる。本明細書において使用する場合、「屈折率上昇モノマー」は、ポリマー前駆体配合物における主反応性モノマーよりも大きい屈折率を有するモノマーを含む。幾つかの実施形態においては、主反応性モノマーはアルキルアクリレート類似体とすることができる。幾つかの例においては、屈折率上昇モノマーはアルコキシル化アリールアクリレートとすることができる。幾つかの実施形態においては、屈折率上昇モノマーは、エトキシ化ｏ－フェニルフェノールアクリレート、例えばＡ－ＬＥＮ－１０モノマー（新中村化学工業株式会社、大阪、日本）とすることができる。幾つかの実施形態においては、ポリマー壁は、少なくとも１つの主反応性モノマー、屈折率低減モノマー、屈折率上昇モノマー、又はこれらの組合せを含むことができる。
幾つかの実施形態においては、ポリマー壁は、硬化前ポリマーマトリックス配合物から形成することができる。幾つかの実施形態においては、硬化前配合物は、主反応性モノマーを反応性モノマーの総重量に対して、約０．０５重量％～約５０重量％、約０．０５重量％～１重量％、約１重量％～５重量％、約５重量％～１０重量％、約１０重量％～１５重量％、約１５重量％～２０重量％、約２０重量％～２５重量％、約２５重量％～５０重量％、約５０重量％～７５重量％、約７５重量％～１００重量％、若しくは約１２重量％、約１２．５重量％、約１５．０重量％、約２０重量％、約２４重量％、約２５重量％、１００重量％の重量パーセント、又はこれらの値のいずれかによって囲まれた範囲内の任意の重量パーセントで含むことができる。
幾つかの実施形態においては、硬化前配合物は、ＰＥＡを反応性モノマーの総重量に対して、約０．０５重量％～約５０重量％、約０．０５重量％～１重量％、約１重量％～５重量％、約５重量％～１０重量％、約１０重量％～１５重量％、約１５重量％～２０重量％、約２０重量％～２５重量％、約２５重量％～５０重量％、約５０重量％～７５重量％、約７５重量％～１００重量％、若しくは約１２重量％、約１２．５重量％、約１５．０重量％、約２０重量％、約２４重量％、約２５重量％、１００重量％の重量パーセント、又はこれらの値のいずれかによって囲まれた範囲内の任意の重量パーセントで含むことができる。
幾つかの実施形態においては、硬化前配合物は、ブチルアクリレートを反応性モノマーの総重量に対して、約０．０５重量％～約５０重量％、約０．０５重量％～１重量％、約１重量％～５重量％、約５重量％～１０重量％、約１０重量％～１５重量％、約１５重量％～２０重量％、約２０重量％～２５重量％、約２５重量％～５０重量％、約５０重量％～７５重量％、約７５重量％～１００重量％、若しくは約１２重量％、約１２．５重量％、約１５．０重量％、約２０重量％、約２４重量％、約２５重量％、１００重量％の重量パーセント、又はこれらの値のいずれかによって囲まれた範囲内の任意の重量パーセントで含むことができる。
幾つかの実施形態においては、硬化前配合物は、ベンジルアクリレートを反応性モノマーの総重量に対して、約０．０５重量％～約５０重量％、約０．０５重量％～１重量％、約１重量％～５重量％、約５重量％～１０重量％、約１０重量％～１５重量％、約１５重量％～２０重量％、約２０重量％～２５重量％、約２５重量％～５０重量％、約５０重量％～７５重量％、約７５重量％～１００重量％、若しくは約１２重量％、約１２．５重量％、約１５．０重量％、約２０重量％、約２４重量％、約２５重量％、１００重量％の重量パーセント、又はこれらの値のいずれかによって囲まれた範囲内の任意の重量パーセントで含むことができる。
主反応性モノマーがＰＥＡである幾つかの実施形態においては、硬化前ポリマーマトリックス配合物は屈折率低減モノマーを含むことができる。主反応性モノマーがＰＥＡである幾つかの実施形態においては、屈折率低減モノマーはヘキシルアクリレートとすることができる。幾つかの実施形態においては、硬化前配合物は、屈折率低減モノマーを、約１重量％～約２０重量％、約１重量％～５重量％、約５重量％～１０重量％、約１０重量％～１５重量％、約１５重量％～２０重量％、約２０重量％～３０重量％、若しくは約５重量％、約１０重量％、約１２重量％、約１２．５重量％、約１５重量％、約２０重量％、約２４重量％、約２５重量％の量、又はこれらの値のいずれかによって囲まれた範囲内の任意の重量パーセントで含むことができる。
幾つかの実施形態においては、硬化前配合物は、ヘキシルアクリレートを、約１重量％～約２０重量％、約１重量％～５重量％、約５重量％～１０重量％、約１０重量％～１５重量％、約１５重量％～２０重量％、約２０重量％～３０重量％、若しくは約５重量％、約１０重量％、約１２重量％、約１２．５重量％、約１５重量％、約２０重量％、約２４重量％、約２５重量％の量、又はこれらの値のいずれかによって囲まれた範囲内の任意の重量パーセントで含むことができる。
主反応性モノマーがＰＥＡである幾つかの実施形態においては、硬化前ポリマーマトリックス配合物は屈折率上昇モノマーを含むことができる。例えば、主反応性モノマーがＰＥＡであり得る幾つかの実施形態においては、屈折率上昇モノマーはエトキシ化ｏ－フェニルフェノールアクリレート（例えば、Ａ－ＬＥＮ－１０モノマー）とすることができる。幾つかの実施形態においては、硬化前配合物における屈折率上昇モノマーの量は、約１重量％～約５０重量％、約１重量％～５重量％、約５重量％～１０重量％、約１０重量％～１５重量％、約１５重量％～２０重量％、約２０重量％～２５重量％、約２５重量％～３０重量％、約３０重量％～３５重量％、約３５重量％～４０重量％、約４０重量％～４５重量％、約４５重量％～５０重量％、若しくは約１２．５重量％、約１３重量％、約２５重量％、又はこれらの値のいずれかによって囲まれた範囲内の任意の重量パーセントを含むことができる。
幾つかの実施形態においては、硬化前配合物中のエトキシ化ｏ－フェニルフェノールアクリレートの量は、約１重量％～約５０重量％、約１重量％～５重量％、約５重量％～１０重量％、約１０重量％～１５重量％、約１５重量％～２０重量％、約２０重量％～２５重量％、約２５重量％～３０重量％、約３０重量％～３５重量％、約３５重量％～４０重量％、約４０重量％～４５重量％、約４５重量％～５０重量％、若しくは約１２．５重量％、約１３重量％、約２５重量％、又はこれらの値のいずれかによって囲まれた範囲内の任意の重量パーセントとすることができる。
幾つかの実施形態においては、ポリマー壁は、上述の材料を適切な相対量で含んで、ポリマー壁、透明基板及び／又は液晶の屈折率の差を低減させることができる。
幾つかの実施形態においては、様々な屈折率を有する好適な反応性モノマーを表１に示す。幾つかの実施形態においては、反応性モノマーは、アルキル鎖のみ、１つの芳香環又は非芳香環のみ、２つ以上の共役環、及び／又はこれらの分子内構造の組合せを有することができる。幾つかの実施形態においては、配合物において使用される反応性モノマーは、単官能モノマー若しくは多官能モノマー、又は単官能モノマーと多官能モノマーとを共に混合したものとすることができる。
幾つかの実施形態においては、多官能モノマー単位は、架橋性モノマー単位と部分的に重合して、ポリマー壁内で架橋を提供することができる。幾つかの実施形態においては、架橋性モノマーは、二官能又は多官能モノマー、例えば、ジアクリレート、トリアクリレート又は他のポリアクリレートモノマーを含むことができる。幾つかの実施形態においては、架橋性モノマー単位は、ヘキサン－１，６－ジチオール（ＨＤＴ）、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート（ＴＣＤＤＡ）、１，６－ヘキサンジオールジアクリレート（ＨＤＤＡ）、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート（ＨＰＮＤＡ、Ｍ２１０）、トリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）、エチレングリコールジアクリレート（ＥＤＤＡ）、ジエチレングリコールジアクリレート（ＤＥＧＤＡ）、ジエチレングリコールジメタクリレート（ＤＥＧＤＭＡ）、トリエチレングリコールジアクリレート（ＴＥＧＤＡ）、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパン、ジアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリトールペンタアクリレート、ジペンタエリトリトールヒドロキシペンタアクリレート、又はこれらの組合せを含むことができる。幾つかの実施形態においては、多官能モノマー単位は、ヘキサン－１，６－ジチオール（ＨＤＴ）、エチレングリコールジアクリレート（ＥＧＤＡ）、ヘキサン－１，６－ジイルジアクリレート（ＨＤＤＡ）、ジプロピレングリコールジアクリレート（ＤＰＧＤＡ）、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート（ＴＣＤＤＡ）、トリス［２－（アクリロイルオキシ）エチル］イソシアヌレート（ＴＡＴＡＴＯ）及び／又はペンタエリスリトールテトラキス（３－メルカプトプロピオネート）（ＰＥＴＭＰ）から選択することができる。
幾つかの実施形態においては、硬化前配合物成分の粘度は２００ｍＰａ・ｓ（２５℃）未満とすることができる。幾つかの実施形態においては、主反応性ポリマーは５０ｍＰａ・ｓ（２５℃）未満の硬化前粘度を有することができ、例えば、ＰＥＡは９ｍＰａ・ｓ（２５℃）の粘度を有する。幾つかの実施形態においては、屈折率修正ポリマーは２００ｍＰａ・ｓ（２５℃）未満の粘度を有することができ、例えば、Ａ－ＬＥＮ－１０は１５０ｍＰａ・ｓ（２５℃）の粘度を有する。材料の粘度が低くなるほど、硬化前ポリマーマトリックスの拡散がより大きくなり、液晶材料からのポリマー壁材料のより迅速な分離が容易となり、ポリマー壁をより短時間で形成することができると考えられる。
幾つかの実施形態においては、硬化したポリマー壁の屈折率は、重合後に、反応性モノマーの屈折率よりも大きくてもよい。市販のアクリル系ポリマー前駆体材料の屈折率の変化は、重合後に、平均で約＋１．７９％の屈折率増加を有する場合がある（Aloui et al., "Refractive index evolution of various commercial acrylic resins during photopolymerization", eXPRESS Polymer Letters Vol.12, No.11 (2018) 966-971）。この屈折率増加は、本明細書に記載の例において硬化したポリマー壁の屈折率を推定する際に使用することができる。この屈折率増加は、反応性モノマー混合物を配合する際に考慮され、調節されると考えられる。追加の反応性モノマーを加えることにより、ポリマー壁構造の屈折率を変調して、液晶の屈折率及び／又は透明基板の屈折率により厳密に一致させることができる。
幾つかの実施形態においては、光変調層は液晶化合物を含むことができる。幾つかの実施形態においては、ポリマー壁構造はその間に区画を画定することができる。幾つかの実施形態においては、ポリマー壁によって画定された区画内に液晶化合物を配置することができる。幾つかの実施形態においては、液晶化合物はネマチック液晶化合物を含むことができる。任意の好適なネマチック液晶化合物を使用することができる。幾つかの実施形態においては、正の誘電異方性を有する液晶化合物は、１．５２６の常光屈折率を有するＱＹＰＤＬＣ－８（Qingdao QY Liquid Crystal Co. Ltd.）とすることができる。幾つかの実施形態においては、ポリマー壁はネマチック液晶を封入することができる。図３に示すように、壁３１等のＰＥＡ系ポリマー壁は、ネマチック液晶材料を含有する区画３２等の区画を画定する。幾つかの実施形態においては、ポリマー壁はコレステリック液晶を封入することができる。図４に示すように、壁４１等のＰＥＡ系ポリマー壁は、コレステリック液晶材料を含有する区画４２等の区画を画定する。幾つかの実施形態においては、本開示において記載するものと同じ方法を用いて、他のタイプの液晶又は非液晶材料を封入することができる。
幾つかの実施形態においては、ポリマーマトリックスは、キラルドーパント、重合禁止剤、紫外線遮断剤、光開始剤、微小球スペーサビーズ、又はこれらの組合せを更に含むことができる。
幾つかの実施形態においては、液晶化合物はネマチック液晶材料を含むことができる。幾つかの実施形態においては、ネマチック液晶材料はＱＹＰＤＬＣ－８とすることができる。幾つかの実施形態においては、ポリマーマトリックスは任意のキラルドーパントを含むことができる。「キラルドーパント」は、キラル構造を有するように液晶材料（例えば、ネマチック液晶材料）を配向させる機能を有する化合物である。Ｒ８１１、Ｓ８１１、Ｒ１０１１、Ｓ１０１１、Ｒ５０１１又はＳ５０１１（Merck KGaA、ダルムシュタット、ドイツ）等の任意の好適なキラルドーパントを選択することができる。幾つかの実施形態においては、キラルドーパントは、ポリマーマトリックスの約０．１重量％～約１０．０重量％、約０．１重量％～１．０重量％、約１重量％～２重量％、約２重量％～３重量％、約３重量％～４重量％、約４重量％～５重量％、約５重量％～６重量％、約６重量％～７重量％、約７重量％～８重量％、約８重量％～９重量％、約９重量％～１０重量％、若しくは約３重量％若しくは約６重量％、又はこれらの値のいずれかによって囲まれた範囲内の任意の値とすることができる。
幾つかの実施形態においては、光変調装置のポリマーマトリックスは、反応性モノマーの重合を遅延させ得る重合禁止剤を含むことができる。幾つかの実施形態においては、重合禁止剤は、フェノチアジン、Ｎ－ニトロソ－Ｎ－フェニルヒドロキシルアミンアルミニウム塩、又はこれらの混合物とすることができる。反応性モノマー含有配合物に紫外線を照射すると、光開始剤分子がラジカルに分解し得ると考えられる。禁止剤分子が実質的に消費されてから、これらのラジカルが反応性モノマーの重合を開始する。典型的には、配合物は、重合禁止剤として作用し得る溶存酸素を含有することができる。そのため、典型的には変換の遅延が観察され得る。代替的な説明としては以下が考えられる。濃度勾配の確立により、硬化放射線曝露位置と放射線非曝露位置との界面において、禁止剤がより高濃度で存在し得る。禁止剤の濃度は、境界において重合／変換が最小限となる閾値を超える場合があり、変換／重合は放射線曝露領域の中心又は中央位置で進行し、この領域においては、消費により濃度がより低くなる。この現象は、追加の禁止剤化合物及び／又は薬剤を加えることによって更に一層顕著となり得る。この手順は、放射線曝露領域の中心から曝露領域と非曝露フォトマスク領域との境界へと外側に向かったポリマー壁の両面付加重合の形成に寄与すると考えられる。幾つかの実施形態においては、好適な禁止剤添加剤は、ＰＴＺ（フェノチアジン、ＣＡＳ：９２－８４－２）、Ｑ－１３０１（Ｎ－ニトロソフェニルヒドロキシルアミンアルミニウム塩、ＣＡＳ：１５３０５－０７－４）、ＨＱ（ヒドロキノン、ＣＡＳ：１２３－３１－９）、ＴＢＣ（ｔｅｒｔ－ブチルカテコール、ＣＡＳ：９８－２９－３）、ＭＥＨＱ（Ｍｅ－ヒドロキノン又は４－メトキシフェノール、ＣＡＳ：１５０－７６－５）、又はこれらの組合せとすることができる。幾つかの実施形態においては、配合物はＰＴＺを含むことができる。幾つかの実施形態においては、ＰＴＺ禁止剤の濃度を増加させて、ポリマー壁位置の中央から液晶区画の端までポリマー壁を成長させることができる。ＰＴＺは分子量が比較的小さい、例えば２５０ｇ／ｍｏｌ未満であり、そのためより高い分子移動度を有し得るため好適であると考えられる。幾つかの実施形態においては、重合禁止剤添加剤は、前駆体ポリマーマトリックスの約０．０１重量％～約５．０重量％、約０．０１重量％～０．１重量％、約０．１重量％～０．５重量％、約０．５重量％～１重量％、約１重量％～２重量％、約２重量％～３重量％、約３重量％～４重量％、約４重量％～５重量％、若しくは約０．１重量％、約１重量％、又はこれらの値のいずれかによって囲まれた範囲内の任意の値とすることができる。
幾つかの実施形態においては、光変調装置のポリマーマトリックスは紫外線遮断剤を含むことができる。幾つかの実施形態においては、紫外線遮断剤は紫外線吸収剤、例えば、ＯＢ＋（２，５－ビス（５－ｔｅｒｔ－ブチル－ベンゾオキサゾール－２－イル）チオフェン、ＣＡＳ：７１２８－６４－５）、ＵＶ－７９０、又はこれらの組合せ等とすることができる。レイリーテイラー不安定性のために重合ポリマー壁の形態は比較的粗く、これにより、所望の又は意図した曝露領域の外側に重合放射線を散乱させることが可能となると考えられる。紫外線遮断剤を含むことにより、所望の（非フォトマスク）領域の外側において、紫外線による重合又は変換効果が低減すると考えられる。幾つかの実施形態においては、紫外線遮断剤添加剤は、前駆体混合物の約０．０１重量％～約５．０重量％、約０．０１重量％～０．１重量％、約０．１重量％～０．５重量％、約０．５重量％～１．０重量％、約１重量％～２重量％、約２重量％～３重量％、約３重量％～４重量％、約４重量％～５重量％、若しくは約０．５重量％、又はこれらの値のいずれかによって囲まれた範囲内の任意の値とすることができる。
幾つかの実施形態においては、液晶組成物は光開始剤を含むことができる。幾つかの実施形態においては、光開始剤は紫外線光開始剤を含むことができる。幾つかの実施形態においては、光開始剤は共開始剤も含むことができる。幾つかの実施形態においては、光開始剤は、α－アルコキシデオキシベンゾイン、α，α－ジアルキルオキシデオキシベンゾイン、α，α－ジアルコキシアセトフェノン、α，α－ヒドロキシアルキルフェノン、Ｏ－アシルα－オキシミノケトン、ジベンゾイルジスルフィド、Ｓ－フェニルチオベンゾエート、アシルホスフィンオキサイド、ジベンゾイルメタン、フェニルアゾ－４－ジフェニルスルホン、４－モルホリノ－α－ジアルキルアミノアセトフェノン、又はこれらの組合せを含むことができる。幾つかの実施形態においては、光開始剤は、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（商標）１８４、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（商標）３６９、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（商標）５００、Ｉｇｒａｃｕｒｅ（商標）６５１、Ｉｇｒａｃｕｒｅ（商標）９０７、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（商標）１１１７、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（商標）１７００、４，４’－ビス（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノ）ベンゾフェノン（ミヒラーケトン）、（１－ヒドロキシシクロヘキシル）フェニルケトン、２，２－ジエトキシアセトフェノン（ＤＥＡＰ）、ベンゾイン、ベンジル、ベンゾフェノン、又はこれらの組合せを含むことができる。幾つかの実施形態においては、光開始剤は、青緑色及び／又は赤色感受性光開始剤を含むことができる。幾つかの実施形態においては、青緑色及び／又は赤色光開始剤は、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（商標）７８４、ダイローズベンガルエステル、ローズベンガルナトリウム塩、カンファフィノン、メチレンブルー等を含むことができる。幾つかの実施形態においては、共開始剤は、Ｎ－フェニルグリシン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、又はこれらの組合せを含むことができる。共開始剤は、材料特性を操作することができるように、元のプレポリマーの硬化速度を制御し得ると考えられる。幾つかの実施形態においては、光開始剤は、イオン性光開始剤を含むことができる。幾つかの実施形態においては、イオン性光開始剤は、ベンゾフェノン、カンファーキノン、フルオレノン、キサントン、チオキサントン、ベンジル、α－ケトクマリン、アントラキノン、テレフタロフェノン、又はこれらの組合せを含むことができる。幾つかの実施形態においては、光開始剤はＩ型光開始剤である。幾つかの実施形態においては、光開始剤はジフェニル（２，４，６－トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキサイド（ＴＰＯ－Ｌ、Ciba Specialty Chemicals, Inc.、バーゼル、スイス）を含むことができる。幾つかの実施形態においては、光開始剤添加剤は、前駆体ポリマーマトリックスの約０．０１重量％～約５．０重量％、約０．０１重量％～０．１重量％、約０．１重量％～０．５重量％、約０．５重量％～１．０重量％、約１重量％～２重量％、約２重量％～３重量％、約３重量％～４重量％、約４重量％～５重量％、若しくは約０．５重量％、又はこれらの値のいずれかによって囲まれた範囲内の任意の値とすることができる。
幾つかの実施形態においては、液晶組成物は微小球スペーサビーズを含むことができる。幾つかの実施形態においては、微小球スペーサビーズはNanomicro社のＨＴ１００スペーサビーズを含むことができる。幾つかの例においては、スペーサビーズは、約５μｍ～２０μｍ、約５μｍ～６μｍ、約６μｍ～７μｍ、約７μｍ～８μｍ、約８μｍ～９μｍ、約９μｍ～１０μｍ、約１０μｍ～１１μｍ、約１１μｍ～１２μｍ、約１２μｍ～１３μｍ、約１３μｍ～１４μｍ、約１４μｍ～１５μｍ、約１５μｍ～１６μｍ、約１６μｍ～１７μｍ、約１７μｍ～１８μｍ、約１８μｍ～１９μｍ、約１９μｍ～２０μｍ、約８μｍ～１２μｍ、約１０μｍ、又はこれらの値のいずれかによって囲まれた範囲内の任意のサイズとすることができる。幾つかの実施形態においては、微小球スペーサビーズは、前駆体ポリマーマトリックスの約０．０１重量％～約５．０重量％、約０．０１重量％～０．０５重量％、約０．０５重量％～０．１重量％、約０．１重量％～０．５重量％、約０．５重量％～１重量％、約１重量％～２重量％、約２重量％～３重量％、約３重量％～４重量％、約４重量％～５重量％、約０．０１重量％、約０．０５重量％、約０．１重量％、約０．５重量％、約１重量％、又はこれらの値のいずれかによって囲まれた範囲内の任意の重量パーセントで存在することができる。
幾つかの実施形態においては、紫外線硬化によるポリマー壁の形成に用いられるフォトマスクは、一辺Ｓ＝２００μｍで、透明ラインＬ＝３０μｍによって互いに分離した正方形の繰り返しパターンを有する。
幾つかの実施形態においては、紫外線硬化によるポリマー壁の形成に用いられるフォトマスクは、一辺Ｓ＝１００μｍで、透明ラインＬ＝１５μｍによって互いに分離した正方形の繰り返しパターンを有することができる。反応性モノマーの拡散時間は拡散距離に二乗のオーダーで依存するため、フォトマスクの特徴寸法を２分の１に縮小することにより、硬化時間を４分の１に短縮することができる。そのため、装置作製時間を、例えば２０分から５分へと大幅に短縮することができる。同時に、ポリマー壁は２分の１の薄さになるが、２倍の頻度で反復されるため、剥離強度は同じレベルに維持することができる。
幾つかの実施形態においては、近い視距離でも人間の目では見えない程度の小さい幅を有するポリマー壁が得られるようにするという光学的な考慮に基づいて、透明フォトマスクライン幅を選択することができる。ポリマー壁の厚さＬの算出に用いる幾何学的概略図を図２に示す。人間の目の分解能は、θ≒１．２２λ／Ｄ（ここで、θは角度分解能であり、λは光の波長、例えば５５０ｎｍであり、Ｄは日中の瞳孔径である）としてレイリー基準によって表される回折限界によって制限される。したがって、θ≒２．２・１０－４ラジアンである。したがって、視距離ｄ、例えば典型的な近い視距離ｄ＝２５ｃｍでの最小の分解可能特性は、Ｌ＝２・ｄ・ｔａｎθ／２であり、よって、Ｌ≒５５μｍである。非常に近い視距離、例えばｄ＝１０ｃｍ～１５ｃｍで、ポリマー壁が見えないようにするため、Ｌは３０μｍ以下、又はより好ましくは２０μｍ以下でなければならない。
幾つかの実施形態においては、フォトマスクを使用せず、その代わりにポリマー含有量の低いＰＤＬＣ構造を形成することによって光変調装置を作製することができる。幾つかの実施形態においては、反応性モノマーを選択する又は様々な反応性モノマーを混合することによって、ＰＤＬＣ構造中の液晶の液滴サイズを調整することができる。紫外線曝露の際にＰＥＡ系装置をフォトマスクで被覆しなかったＰＤＬＣ領域の拡大図を図１０に示す。液晶相は、液滴１０３等の約１μｍの特徴サイズを有する非常に小さい液滴を形成することによって、硬化したＰＥＡから分相する。紫外線曝露の際にＡ－ＬＥＮ－１０系装置をフォトマスクで被覆しなかったＰＤＬＣ領域の拡大図を図１１に示す。液晶相は、液滴１１３等の約１０μｍ～２０μｍの特徴サイズを有する非常に大きな液滴を形成することによって、硬化したＡ－ＬＥＮ－１０から分相する。図１０及び図１１におけるスケールバーは１００μｍを表す。
幾つかの実施形態は、ポリマー壁の屈折率を調整又は修正する方法を含む。この方法は、透明導電性基板及び／又は液晶組成物の屈折率の０．５以内の屈折率を有する主反応性モノマーを選択することを含むことができる。幾つかの実施形態においては、上記方法は、硬化前に１．３～１．８の屈折率を有する主反応性モノマーを選択することを含むことができる。幾つかの実施形態においては、上記方法は、主反応性モノマーの屈折率よりも小さい屈折率を有する屈折率低減モノマーを加えることを含むことができる。幾つかの実施形態においては、上記方法は、主反応性モノマーの屈折率よりも大きい屈折率を有する屈折率上昇モノマーを加えることを含むことができる。幾つかの実施形態においては、上記方法は、主反応性モノマー（複数の場合もある）、屈折率低減モノマー（複数の場合もある）及び／又は屈折率上昇モノマー（複数の場合もある）の相対量を調節して、１．３～１．８の範囲の屈折率、及び／又は透明導電性基板の屈折率及び／又は液晶化合物の屈折率の±０．５以内の屈折率を有するポリマー壁を得ることを含むことができる。
以下、例示的な実施形態及び方法をより詳細に説明する。
実施形態
実施形態１．
屈折率を有する第１の透明導電性基板及び第２の透明導電性基板と、
液晶化合物と複数のポリマー壁とを含む光変調層と、
それぞれ第１の透明導電性基板及び第２の透明導電性基板に接着し、かつ、第１の透明導電性基板と第２の透明導電性基板との間にある複数のポリマー壁であって、透明導電性基板及び／又は液晶化合物の屈折率の±０．５以内に調整可能な屈折率を有する、ポリマー壁と、
を含む、光変調装置。
実施形態２． ポリマー壁がアクリレート類似体を含む、実施形態１の光変調装置。
実施形態３． アクリレート類似体がメタクリレート類似体又はエチルアクリレート類似体を含む、実施形態２の光変調装置。
実施形態４． アクリレート類似体が、２－フェノキシエチルアクリレート（ＰＥＡ）モノマー、ヘキシルアクリレートモノマー、エトキシ化ｏ－フェニルフェノールアクリレートモノマー、及び／又はこれらの混合物を含む、実施形態２の光変調装置。
実施形態５． ポリマー壁が、キラルドーパント、重合禁止剤、紫外線遮断剤、光開始剤、又はこれらの任意の組合せを更に含む、実施形態１の光変調装置。
実施形態６． ポリマー壁内に捕捉される液晶の存在を、硬化したポリマー壁内容物の１％未満に低減するのに十分な重合禁止剤が存在する、又は重合禁止剤が配合物の０．０１重量％～５重量％を構成する、実施形態１の光変調装置。
実施形態７． ポリマー壁がフォトマスクを介した紫外線曝露によって形成され、装置に電場を印加した際（ノーマルモード）又は電場をなくした際（リバースモード）に、装置が向上した透明性を示す、実施形態１の光変調装置。
実施形態８．
硬化前に１．３～１．８の屈折率を有する主反応性モノマーを選択することと、
主反応性モノマーの屈折率よりも小さい屈折率を有する屈折率低減モノマーを加えることと、
主反応性モノマーの屈折率よりも大きい屈折率を有する屈折率上昇モノマーを加えることと、
主反応性モノマー（複数の場合もある）、屈折率低減モノマー（複数の場合もある）及び／又は屈折率上昇モノマー（複数の場合もある）の割合を調節して、１．３～１．８の範囲の屈折率を有するポリマー壁を得ることと、
を含む、ポリマー壁の屈折率を調整する方法。
実施形態９． 主反応性モノマーが２－フェノキシエチルアクリレートを含む、実施形態８の方法。
実施形態１０． 屈折率低減モノマーがヘキシルアクリレートを含む、実施形態８の方法。
実施形態１１． 屈折率上昇モノマーがエトキシ化ｏ－フェニルフェノールアクリレート（Ａ－ＬＥＮ－１０）を含む、実施形態８の方法。
実施形態１２． 異なる屈折率を有する反応性モノマーの割合を更に調節して、硬化したポリマー壁の密度の増加による屈折率の増加に対応する、実施形態８の方法。
実施形態１３．
第１の透明導電性基板及び第２の透明導電性基板と、
ＰＥＡモノマーと、屈折率修正モノマーと、液晶化合物とを含むポリマーマトリックスを含む光変調層と、
を含む、光変調装置。
実施形態１４． キラルドーパント、重合禁止剤、紫外線遮断剤、光開始剤、ＰＤＬＣ型ポリマーマトリックス、又はこれらの任意の組合せを更に含む、実施形態１３の光変調装置。
本明細書に記載の液晶光変調装置、ポリマー壁システム等の実施形態では、光変調装置の他の形態と比較して光学性能が向上することが分かった。これらの利点を以下の例によって更に実証するが、これらの例は、例示的な開示のみを目的としており、範囲又は基本原則を限定することを何ら意図しない。
重合性液晶シロップの作製：
ＥＸ－Ｆ０として、ネマチック液晶材料ＱＹＰＤＬＣ－８（Qingdao QY Liquid Crystal Co. Ltd.）７５重量％と、２－フェノキシエチルアクリレート（ＰＥＡ）（Millipore Sigma、セントルイス、ミズーリ州、米国）２５重量％との混合物。これらの第１の成分と、屈折率調整用の任意の第２の反応性モノマー、任意の架橋剤及び任意のキラルドーパントＳ１０１１とを合わせて１００重量％とし、ベース配合物を作製する。次いで、１０ｍｌのガラスバイアル中で、１重量％のＰＴＺ（フェノチアジン、Millipore Sigma、セントルイス、ミズーリ州、米国）、０．５重量％のＵＶ－７９０（QIDONG JINMEI CHEMICAL CO, LTD）及び０．５重量％の光開始剤ジフェニル（２，４，６－トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキサイド（ＴＰＯ－Ｌ、Ciba Specialty Chemicals, Inc.、バーゼル、スイス）、並びに１重量％の１０μｍスペーサ（ＮＭ ＨＴ－１００）を混合した。次いで、このシロップを液晶の透明点を超える温度、例えば１００℃まで加熱し、ボルテックスミキサを使用して混合し、均一な混合物を形成した。
構成成分の質量比を表２に示すように変更したことを除いて、合成した追加の混合物についてこのプロセスを繰り返した。
Figure 2024500283000003
上述の前駆体配合物を混合した後、更に１重量％の１０μｍ微小球スペーサビーズ（Nanomicro、ＨＴ１００）を加える。
光変調装置の作製：
長さ３インチ、幅１．５インチのＰＥＴ－ＩＴＯフレキシブル基板（Ｅｌｅｃｒｙｓｔａ Ｃ１００－０２ＲＪＣ５Ｂ、日東電工、大阪、日本）をアセトンですすぎ、圧縮空気でブロー乾燥させた。次いで、上述のように調製した試料、例えば配合物ＥＸ－Ｆ０の液滴を、第１の基板の導電層の表面上に堆積させる。第２の基板をその導電層の表面が液滴と接触するように液滴上に載置し、次いでローラーを適用して配合物を基板間に広げる。被覆フレキシブル基板上にフォトマスクを載置する場合がある。使用したフォトマスクは、Ｌ＝３０μｍ、Ｓ＝２００μｍであった。端から押し出された過剰な配合物を除去し、次いで作製した物品を、室温、０．５ｍＷ／ｃｍ２の強度で１５分間紫外線ＬＥＤランプ（３９５ｎｍ）下に置く。
その後、ポリマー壁を備えた光変調装置の両方の基板を、各導電性基板が電圧源と電気的に連通するように、ワイヤをＩＴＯ端子にはんだ付けすることによって電気的に接続することができる。ここで、連通とは、電圧源を印加した場合に、装置全体に電場が生成されるものである。電圧源は、液晶分子の再配向を可能とするのに必要な電圧を装置全体に提供する。
偏光顕微鏡観察による特性評価：
フレキシブル装置のプロトタイプの光学的特性を、偏光光学顕微鏡（ＰＯＭ）（ＡｍＳｃｏｐｅ ＰＺ２００ＴＢ偏光三眼顕微鏡、United Scope LLC dba AmScope、アーバイン、カリフォルニア州、米国）で組み立てた試料を観察することによって特性評価した。カメラ（AmScope社のデジタルカメラＭＵ１３０ １．３ＭＰ）をＰＯＭに装着することによって、試料の画像を記録した。評価する試料はＰＯＭステージに載置した。偏光子は交差構成で回転させた。対物レンズ（例えば、４倍、１０倍、４０倍）を、所望の倍率レベル、例えば、約２５００倍のために選択した。デジタルカメラを使用して、コンピュータ画面上でライブ観察を行った。画面上の画像に焦点が鮮明に合うまで、対物レンズ及び顕微鏡ステージの位置を調節した。写真及びビデオを、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ １０をＯＳとして作動する付属のAmScope社の３．７ソフトウェアを使用して撮影した。撮影した写真における全てのスケールバーは１００μｍを表す。
装置の代表的な顕微鏡画像として、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７、図１８、図１９及び図２０を参照して、作製した各光変調素子を通過することができる光を評価する。各顕微鏡画像において偏光子は交差させた。各スケールバーの長さは１００μｍを表す。図６及び図７に、それぞれ、壁内のドット状構造によって示されるように、ポリマー壁構造６１及びポリマー壁構造７１内に捕捉された液晶の微小液滴を示す。少なくとも図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７、図１８、図１９、図２０は、それぞれに対応するポリマー壁構造３１、ポリマー壁構造４１、ポリマー壁構造５１、ポリマー壁構造６１、ポリマー壁構造７１、ポリマー壁構造８１、ポリマー壁構造９１、ポリマー壁構造１０１、ポリマー壁構造１１１、ポリマー壁構造１２１、ポリマー壁構造１３１、ポリマー壁構造１４１、ポリマー壁構造１５１、ポリマー壁構造１６１、ポリマー壁構造１７１、ポリマー壁構造１８１、ポリマー壁構造１９１、ポリマー壁構造２０１と、液晶が豊富な区画３２、区画４２、区画５２、区画６２、区画７２、区画８２、区画９２、区画１０２、区画１１２、区画１２２、区画１３２、区画１４２、区画１５２、区画１６２、区画１７２、区画１８２、区画１９２、区画２０２とを示す。図３、図４、図１２、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７、図１８、図１９、図２０から、それぞれに対応するポリマー壁３１、ポリマー壁４１、ポリマー壁１２１、ポリマー壁１３１、ポリマー壁１４１、ポリマー壁１５１、ポリマー壁１６１、ポリマー壁１７１、ポリマー壁１８１、ポリマー壁１９１、ポリマー壁２０１内に捕捉された液晶の液滴が存在しないことが示された。また、図３、図４、図１２、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７、図１８、図１９、図２０から、それぞれに対応する液晶が豊富な区画３２、区画４２、区画１２２、区画１３２、区画１４２、区画１５２、区画１６２、区画１７２、区画１８２、区画１９２、区画２０２内にポリマー凝集体が存在しないことも示された。図１０Ｂから、ＰＥＡ反応性モノマーを使用した場合、非フォトマスク領域においてＬＣ小液滴が生成することが示された。図１１Ｂから、Ａ－ＬＥＮ－１０反応性モノマーを使用した場合、非フォトマスク領域においてＬＣ大液滴が生成することが示された。
図３に示すように、ＰＥＡ反応性モノマーのみから作製したポリマー壁３１は、非常に良く画定されており、各正方形区画に含有されるネマチック液晶３２から良く分相している。
図４に示すように、ＰＥＡ反応性モノマーのみから作製したポリマー壁４１は、非常に良く画定されており、各正方形区画に含有されるコレステリック液晶４２から良く分相している。
図５に、未硬化（液状）の液晶非含有ＰＥＡ系配合物ＥＸ－Ｆ１１（表２参照）を区画化する硬化（固体状）ＰＥＡ系ポリマー壁を示す。硬化した固体状（高密度）ＰＥＡが未硬化の液状ＰＥＡモノマーと比較して屈折率が高くなっているため、図５においてポリマー壁が見えたと考えられる。図５におけるスケールバーは１００μｍを表す。
図１４に示すように、上述のように作製した試料ＥＸ－Ｆ７を徐々に倍率を上げてＰＯＭ顕微鏡観察することにより、コレステリック液晶１４２がその区画内のみに存在し、ポリマー壁１４１内に捕捉された液滴内に存在するコレステリックＬＣはないことが分かった。ポリマー壁を備える装置の透明性は、ポリマー壁内において望ましくない液晶捕捉液滴が観察されない場合に、より高くなると考えられた。図１４におけるスケールバーは１００μｍを表す。
図６（ＥＸ－Ｆ１）に、ＰＥＡの代わりにブチルアクリレートモノマーを用いてポリマー壁６１を形成しようと試みたＰＯＭ顕微鏡画像を示す。液晶が豊富な相６２の分相が起こったが、ポリマー壁はＰＥＡ壁（図３又は図４に示す）ほど良く画定されなかった。
図７（ＥＸ－Ｆ２）に、ＰＥＡの代わりにベンジルアクリレートモノマーを用いたポリマー壁７１のＰＯＭ顕微鏡画像を示す。液晶が豊富な相７２の分相が起こったが、図３に示すような良く画定されたポリマー壁を得るためには明確な硬化条件を調節してもよい。
図８（ＥＸ－Ｆ３）に、いかなる単官能反応性モノマーも用いずに、架橋剤モノマーを用いてポリマー壁８１を形成したＰＯＭ顕微鏡画像を示す。同じ硬化条件下で液晶８２が部分的に分相する。この図から、他の反応性モノマーを用いずに、ＥＧＤＡ等の架橋剤を単独で使用し得ることが示唆される。ジアクリレートは低変換レベルでゲル化し、液晶からポリマー壁をより完全に分相させるには、硬化強度を下げ、曝露時間を長くする必要があると考えられる。
図９（ＥＸ－Ｆ４）に、ポリマー壁の機械的弾性率を上げるために、大部分をＰＥＡ単官能モノマーと、少量の架橋剤ＨＰＮＤＡとからポリマー壁９１を形成したＰＯＭ顕微鏡画像の例を示す。大部分を占めるＰＥＡモノマーに対してプロセスが最適化されていたため、この例において、液晶９２はかなり良く分相しており、良く封入されていた。
図１０Ａは、ネマチック液晶材料を区画化するＰＥＡ反応性モノマー壁の実施形態（ＥＸ－Ｆ０）を示すＰＯＭ顕微鏡画像である。フォトマスク領域によりポリマー壁構造が生じ、非フォトマスク領域により１μｍオーダーのサイズの液滴を有するＰＤＬＣ構造が生じた。図１０Ｂは、図１０Ａに示す矩形ＰＤＬＣ領域の拡大図である。偏光子は交差させた。スケールバーは１００μｍを表す。
図１１は、ネマチック液晶材料を区画化するＡ－ＬＥＮ－１０反応性モノマーポリマー壁の実施形態（ＥＸ－Ｆ５）を示すＰＯＭ顕微鏡画像である。フォトマスク領域によりポリマー壁構造が生じ、非フォトマスク領域により１０μｍ～２０μｍオーダーのサイズの液滴を有するＰＤＬＣ構造が生じた。図１１Ｂは、図１１Ａに示す矩形ＰＤＬＣ領域の拡大図である。
図１２（ＥＸ－Ｆ５）に、高屈折率の単官能モノマーＡ－ＬＥＮ－１０のみからポリマー壁１２１を形成したＰＯＭ顕微鏡画像の例を示す。液晶が豊富な区画１２２は角が丸くなっているように見え、これにより、液晶が豊富な相と形成中のＡ－ＬＥＮ－１０系ポリマー壁との界面張力がＰＥＡ系ポリマー壁の場合よりも高いことが示唆された。追加の適切な低分子量の界面活性剤を使用すれば、液晶が豊富な区画の正方形形状のより良好な画定に役立つことが示唆される。
図１３（ＥＸ－Ｆ６）に、およそ１：１の比率のＰＥＡ反応性モノマーとＡ－ＬＥＮ－１０反応性モノマーとからポリマー壁１３１を形成したＰＯＭ顕微鏡画像の例を示す。この場合、液晶が豊富な区画１３２はほんのわずかに角が丸くなっているように見え、これにより、分相が高い度合いで起こることが示唆された。
図１４Ａ（ＥＸ－Ｆ７）に、コレステリック液晶を区画化する１２．５重量％のＰＥＡ反応性モノマー及び１２．５重量％のＡ－ＬＥＮ－１０反応性モノマーのポリマー壁の実施形態のＰＯＭ顕微鏡画像を示す。図１４Ｂ及び図１４Ｃは、（全て１００μｍを表すスケールバーによって示される）異なる倍率で同じ装置を示す。偏光子は交差させる。スケールバーは１００μｍを表す。
図１５（ＥＸ－Ｆ７）に、コレステリック液晶１５２から分相した、１：１の比率のＰＥＡとＡ－ＬＥＮ－１０とから作製したポリマー壁１５１のＰＯＭ顕微鏡画像の例を示す。Ａ－ＬＥＮ－１０モノマーは、純粋なＰＥＡ反応性モノマーの屈折率を上げるために添加した。この例においては、６０Ｈｚで２Ｖ／μｍを印加して、液晶をホメオトロピックに配列させた。この配合物（ＥＸ－Ｆ７）から作製した装置の透明性は、（ＥＸ－Ｆ０）等のより屈折率の低いＰＥＡモノマー配合物のみから作製した同様の装置の透明性よりも高かった。この例では、配合物（ＥＸ－Ｆ７）からの硬化ポリマー壁の推定屈折率は約１．５７５であった。これはＰＥＴ基板の屈折率１．５７５と一致するが、液晶の常光屈折率１．５２６よりも高かった。
図１６（ＥＸ－Ｆ７）に示すように、電圧の除去後、液晶１６２は、フォーカルコニック構造に戻り、光を拡散する。
図１７（ＥＸ－Ｆ８）に、コレステリック液晶１７２から分相した、３：２の比率のＰＥＡとヘキシルアクリレートとから作製したポリマー壁１７１のＰＯＭ顕微鏡画像の例を示す。ヘキシルアクリレートモノマーの目的は、純粋なＰＥＡ反応性モノマーの屈折率を下げることであった。この例においては、６０Ｈｚで２Ｖ／μｍを印加して、液晶をホメオトロピックに配列させた。この配合物（ＥＸ－Ｆ８）から作製した装置の透明性は、（ＥＸ－Ｆ７）等のより屈折率の低いＰＥＡモノマー配合物から作製した同様の装置の透明性よりも著しく低かった。
図１８（ＥＸ－Ｆ８）に示すように、電圧の除去後、液晶１８２は、フォーカルコニック構造に戻り、光を拡散する。
図１９（ＥＸ－Ｆ９）に、コレステリック液晶１９２から分相した、４：１の比率のＰＥＡとヘキシルアクリレートとから作製したポリマー壁１９１のＰＯＭ顕微鏡画像の例を示す。この例においては、６０Ｈｚで２Ｖ／μｍを印加して、液晶をホメオトロピックに配列させた。この配合物（ＥＸ－Ｆ９）から作製した装置の透明性は、（ＥＸ－Ｆ０）等のＰＥＡ系モノマー配合物のみから作製した同様の装置の透明性よりも依然として低かったが、配合物例（ＥＸ－Ｆ８）から作製した装置の場合よりもわずかに高かった。この例では、配合物（ＥＸ－Ｆ９）からの硬化ポリマー壁の推定屈折率は約１．５２６であった。これは液晶の常光屈折率１．５２６と一致するが、ＰＥＴ基板の常光屈折率１．５７５よりも低い。
図２０（ＥＸ－Ｆ９）に示すように、電圧の除去後、液晶２０２は、フォーカルコニック構造に戻り、光を拡散する。
Figure 2024500283000004
表３に示すように、装置の透明状態における望ましくないヘイズを大幅に低減させることができる。ＰＴＺ禁止剤の含有量を、ＥＸ－Ｆ１０における０．１重量％からＥＸ－Ｆ０における１重量％に増加することによって、望ましくないヘイズが約１３．７２％から約６．７４％へと低減した。
表３に示すように、主モノマーＰＥＡに屈折率上昇モノマーＡ－ＬＥＮ－１０を加えることによって、望ましくないヘイズを更に低減させることができる。装置の透明状態における望ましくないヘイズは、約６．７４％から約３．０５％に改善された。
一対の基板間の１０μｍのセルギャップを保持するために使用したスペーサビーズ上で拡散される光を差し引くことによって、望ましくないヘイズをより更に低減させることができる。ＬＣ／ポリマー前駆体配合物中１重量％のスペーサビーズ上で拡散される光から生じる望ましくないヘイズは約１％～２％を占める。
配合物ＥＸ－Ｆ７及び配合物ＥＸ－Ｆ９から作製した装置の例から、ポリマー壁の屈折率を液晶の常光屈折率ではなく基板の屈折率に合わせる方が、より高い装置透明性を達成することができることが示唆される。可能であれば、装置の全ての素子、例えば、硬化ポリマー壁、基板、液晶及び／又はスペーサ等の屈折率を一致させることが更に好ましい。
上述の例により、開示した方法によってポリマー壁の屈折率を調節することができることが実証される。本明細書においてなされた発見に従うことによって、ポリマー壁を備える液晶系装置の透明性を向上させることが可能となる。
本開示を実施形態と関連して示し、説明したが、当業者には、添付の実施形態によって定義される本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、修正及び変更を行うことができることは明らかであろう。
本開示を説明する文脈において（特に、添付の特許請求の範囲の文脈において）使用される、数量を特定しない用語（The terms "a", "an", "the"）及び同様の指示物は、本明細書に特段の指示がない限り又は文脈と明らかに矛盾しない限り、単数形及び複数形の両方を包含すると解釈されるべきである。本明細書に記載された全ての方法は、本明細書に特段の指示がない限り又は文脈と矛盾しない限り、任意の好適な順序で行うことができる。本明細書において提供されるいかなる例又は例示的な言葉（例えば、「等」）の使用も、単に本開示の理解をより容易にすることを意図しており、いかなる特許請求の範囲も制限するものではない。本明細書中のいかなる言葉も、本開示の実施に不可欠な、特許請求されていない要素を示すものとして解釈されるべきではない。
本明細書に開示される代替的な要素又は実施形態の群分けは、限定として解釈されるべきではない。各群の成員は、個別に又は群の他の成員若しくは本明細書に見られる他の要素と任意に組み合わせて参照され、特許請求され得る。利便性の理由から、群の１つ以上の成員を群に含めることも、又は群から削除することもできると予想される。
本開示を実施するために本発明者らに知られるベストモードを含めて、或る特定の実施形態が本明細書に記載されている。当然ながら、これらの記載された実施形態の変形形態は、上述の説明を読めば、当業者に明らかになるであろう。本発明者は、当業者が必要に応じてそのような変形形態を使用することを予想し、本発明者らは、本明細書において具体的に記載される以外の方法で本開示が実施されることを意図している。したがって、特許請求の範囲には、適用法によって認められるように、特許請求の範囲において記載される主題のあらゆる変更形態及び均等物が含まれる。さらに、本明細書において特段の指示がない限り、又は文脈によって明らかに矛盾しない限り、その全ての可能な変形形態における上記の要素のあらゆる組合せが企図される。
最後に、本明細書において開示される実施形態は、特許請求の範囲の原理の例示であることが理解されるべきである。したがって、限定されるものではないが、例として、本明細書の教示に従って代替的な実施形態を利用することができる。したがって、特許請求の範囲は、厳密に示されるか、又は記載されている実施形態に限定されない。

Claims (20)

  1. 第１の透明導電性素子と第２の透明導電性素子との間に配置され、かつ、該第１の透明導電性素子及び該第２の透明導電性素子と接触する光変調層を含む光変調装置であって、
    前記光変調層が、それぞれ前記第１の透明導電性素子及び前記第２の透明導電性素子と接着し、かつ、前記第１の透明導電性素子と前記第２の透明導電性素子との間にあるポリマー壁によって画定される区画を含み、
    前記区画が液晶材料を含み、
    前記ポリマー壁の屈折率が、前記第１の透明導電性素子の屈折率及び前記第２の透明導電性素子の屈折率の±０．５以内である、
    光変調装置。
  2. 前記液晶材料がネマチック液晶化合物又はコレステリック液晶材料である、請求項１に記載の光変調装置。
  3. 前記ポリマー壁が、アクリレートモノマーと液晶材料とを含む前駆体ポリマーマトリックスから形成され、前記アクリレートモノマーが、メタクリレートモノマー、エチルアクリレートモノマー、又はこれらの組合せを含む、請求項１又は２に記載の光変調装置。
  4. 前記アクリレートモノマーが、２－フェノキシエチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、エトキシ化ｏ－フェニルフェノールアクリレート、又はこれらの組合せを含む、請求項３に記載の光変調装置。
  5. 前記第１の透明導電性素子が第１の透明電極を有する第１の透明基板を含み、前記第２の透明導電性素子が第２の透明電極を有する第２の透明基板を含む、請求項１に記載の光変調装置。
  6. 前記第１の透明導電性素子及び前記第２の透明導電性素子が、ポリエチレンテレフタレート基板と酸化インジウムスズ電極とを含む、請求項１に記載の光変調装置。
  7. 前記第１の透明電極及び前記第２の透明電極が前記光変調層と接触する、請求項５又は６に記載の光変調装置。
  8. 電圧源を印加した際に前記装置全体に電場が生成されるように、前記第１の透明電極及び前記第２の透明電極と電気的に連通する電圧源を更に含む、請求項５又は６に記載の光変調装置。
  9. 前記電圧源を印加した際に１０％以下のヘイズを与える向上した透明性を示す、請求項８に記載の光変調装置。
  10. 請求項１に記載の光変調層を作製する方法であって、
    反応性モノマーと液晶材料とを含む前駆体ポリマーマトリックスを紫外線に曝露することにより、前記ポリマー壁と、前記ポリマー壁によって画定される前記区画とを形成することを含み、ここで、紫外線への曝露の際にパターン状のフォトマスクを前記装置上に載置することにより、前記反応性モノマーをパターン状に重合させて、前記ポリマー壁と前記区画とを形成する、方法。
  11. 前記前駆体ポリマーマトリックスが、キラルドーパント、重合禁止剤、紫外線遮断剤、光開始剤、微小球スペーサビーズ、又はこれらの組合せを更に含む、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記前駆体ポリマーマトリックスが前記キラルドーパントを約６重量％以下で含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記前駆体ポリマーマトリックスが前記重合禁止剤を０．０１重量％～５重量％で含む、請求項１１に記載の方法。
  14. 前記前駆体ポリマーマトリックスが前記紫外線遮断剤を約０．０１重量％～約５重量％で含む、請求項１１に記載の方法。
  15. 前記前駆体ポリマーマトリックスが前記光開始剤を約０．０１重量％～約５重量％で含む、請求項１１に記載の方法。
  16. 前記前駆体ポリマーマトリックスが前記微小球スペーサビーズを約０．０１重量％～約５重量％で含む、請求項１１に記載の方法。
  17. 前記前駆体ポリマーマトリックス中のアクリレートポリマーの相対量を調節することにより、前記ポリマー壁の屈折率を調整し、前記方法は、
    １．３～１．８の屈折率を有する主反応性モノマーを、屈折率低減モノマー、屈折率上昇モノマー、又はこれらの組合せと組み合わせることと、
    ここで、前記屈折率低減モノマーが、前記主反応性モノマーの屈折率よりも小さい屈折率を有し、前記屈折率上昇モノマーが、前記主反応性モノマーの屈折率よりも大きい屈折率を有する；
    前記主反応性モノマー、前記屈折率低減モノマー又は前記屈折率上昇モノマーの相対量を調節して、約１．３～約１．８の屈折率を有するポリマー壁を得ることと、
    を含む、請求項１０又は１１に記載の方法。
  18. 前記主反応性モノマーが２－フェノキシエチルアクリレートを含む、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記屈折率低減モノマーがヘキシルアクリレートを含む、請求項１７に記載の方法。
  20. 前記屈折率上昇モノマーがエトキシ化ｏ－フェニルフェノールアクリレートを含む、請求項１７に記載の方法。
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