KR0135620B1 - 액정 광변조 재료, 액정 광변조 장치 및 액정 광변조 재료의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

[발명의 명칭]

액정 광변조 재료, 액정 광변조 장치 및 액정 광변조 재료의 제조방법

[도면의 간단한 설명]

제1도, 제2도, 제4도, 제5a도, 제6a도, 제9도, 제10도, 제11도, 제13a도 및 제13b도는 본 발명의 시이트의 입체적 일부를 수지(중합체) 메트릭스내에 대표적 액정 몇 개를 가지는 단면 사시도이다.

제3도, 제5b도, 제7a도 및 제8도에서, 이들 시이트는 구성 장치의 소자를 형성한다. 더욱 상세히는 제1도는 등방상의 미세방울을 가지는 투명 시이트를 표시한다.

제2도는 액정 미세방울이 액정성 상인 것을 가지는 불투명 시이트를 표시한다.

제3도는 투명 상태의 시이트를 가지는 전기적 작동 장치를 나타낸다.

제4도는 인장된 조건의 시이트를 표시한다.

제5a도는 시이트의 면의 방향으로 인가된 계 내에서 상분리된 시이트를 표시한다.

제5b도는 제5a도의 시이트를 넣은 전기적 작동 장치를 나타낸다.

제6a도는 필름의 면에 수직되는 계 내에서 경화시킨 시이트를 설명하다.

제6b도는 필름의 면의 방향으로 인가된 계 내의 제6a도의 시이트를 설명한다.

제7a도는 인장된 상태의 시이트를 설명한다.

제7b도는 제7a도의 시이트를 넣은 전기적 작동 장치를 설명한다.

제8도는 전기적으로 작동되는 전극 사이에 일부가 있는 열가소성 시이트를 설명한다.

제9도는 제8도의 시이트가 전계가 제거된 상태로 보여준다.

제10도는 스메틱 A 액정의 미세방울을 함유하는 불투명 포칼 콘니칼텍쥬어 상태의 시이트를 표시한다.

제11도는 제10도의 시이트가 투명한 상태를 나타낸다.

제12도는 본 발명의 현미경 사진이다.

제13a도와 제13b도는 액정 미세방울에 입사광의 관찰각 또는 산란을 도면으로 설명한다.

제14도는 액정과 메트릭스-제조 조성물의 이성분 혼합물의 평형상을 표시한다.

제15도는 액정과 메트릭스 생산 조성물의 혼합물의 삼성분계 평형도이다.

제16도는 본 발명의 재료의 제조 공정도이다.

제17도는 본 발명의 재료의 미세방울 크기와 냉각과의 관계를 표시한 그래프이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 액정 광조절 기술에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 합성 중합체 메트릭스 내에 유지되고 순간적으로 형성된 액정 미세방울의 광변조 분산으로 구성되는 새로운 액정 재료의 생산에 관한 것이며, 이들을 표시장치에 사용하는 것에 관한 것이다.

[배경기술]

액정 표시장치의 상업적 제작에 있어서의 최근의 개발은 종래의 셀-형태의 표시장치에서 부딪치게 되는 밀봉 문제를 피하기 위해서 플락스틱 시이트 또는 이와 유사한 것 내에 또는 위에 여러 가지로 첨가시킨 액정의 광 산란 특성을 개발함으로써 영상을 나타내는 재료에 집중되어 왔다. 이들 재료의 표시 특성은 포위된 액정의 크기와 형태에 좌우된다.

산란 효과 그리고 온과 오프상태 사이의 절환시간과 같은 특성은 액정의 분리량의 직경과 밀도에 의해서 영향을 받는다.

제안된 형태의 재료는 캡슐화된 액정을 함유하는 재료, 그리고 액정을 흡수한 미세공을 가지는 재료를 포함한다.

액정을 캡슐화하는 선행 제안의 하나는 프랑스 특허 제2,139,537호이고, 그리고 불혼합성 결합체인 폴리비닐알코올과 네마틱 또는 콜레스테릭 액정의 수 에멀죤을 형성하는 것을 포함한다. 혼합물은 결합체에 의해 캡슐화된 액정의 방울을 형성시키기 위해 고속 혼합기 또는 유사한 것 내에서 에머죤화 된다. 캡슐화된 방울은 이어서 통상의 전도성 전극을 가지는 투명한 플라스틱 기재에 피복한다. 유사한 기술은 미합중국 특허 제4,435,047호에 기술되어 있다.

또 다른 선행 제안은 플라스틱 시이트의 개방된 또는 연결된 미세공을 네마틱 또는 다른 형의 액정으로 충전하는 것을 내용으로 하는 것이 미합중국 특허 제4,048,358호에 공개되어 있다.

이들 선행기술은 기계적으로 액정을 포위 함유 함으로 약점이 있다. 에머죤화에 의한 캡슐화는 캡슐 직경의 범위를 비교적 넓게 만들고 이는 크기의 분류를 필요로 하게 할 수 있다. 미세공 플라스틱 내에 흡수에 의해 포위 함유한 액정으 누출을 막기 이해 미세공의 밀봉 문제를 제기한다.

이들 광 산란 장치를 광 산란과 광 투과 모드 사이로 전기적 조작은 장치 또는 이들의 영상-형성 세그멘트가 한 상태에서 불투명으로 나타나게 그리고 다른 상태에서는 투명하게 나타나게 한다. 이러한 장치에 충분한 열을 가하여 액정상, 광 산란 상태로부터 동방성, 광 투과성 상태로 전이를 유도하는 것은 재료가 불투명에서 투명 상태로 절환하게 한다.

이들 형태의 대부분이 액정 표시장치의 작동은 영상을 유지하기 위해 전기 또는 열의 외부계의 계속적 적용에 의존한다. 이러한 작동 모드도 예를 들면 잡다한 영수자 문자가 여러 가지 화소의 계속적인 에너자이징 및 탈-에너자이징에 의해 창조되고 뒤이어서 소거되는 시간 및 온도의 표시를 위해서는 요망스러우나 많은 경우에 제작이 매우 용이할 뿐만 아니라 적용된 계의 계속적인 존재에 의존하지 않는 영상 표시를 특징으로 하는 표시장치 기술을 가지는 것이 유익하다.

또한 종래보다 빠른 절환시간과 큰 투명도를 특징으로 하는 액정 표시장치를 가지는 것이 유익한 것이다.

따라서, 선행기술에 의하면 본 발명에서와는 달리 기계적으로 액정의 물체를 미세분하여 많은 입자로 세분하여 (a) 중합체 덮개 내에 캡슐화 되거나 또는 개별적으로 입히게 되고(그리고 합치하여 부착성 및 종종 지지성을 갖는 시이트 등을 형성할 수 있다); 또는 (b) 메트릭스-형성 재료내에 벳치로서 묻히게 된다 제조방법이 단순하며, 액정 영역의 크기를 조정하기 쉽고, 그리고 그들의 불연속성 그리고 이론적으로 표시장치의 크기에 제한이 없다는 것 등이다. 다른 이점은 금후 더욱 명확히 될 것이다.

[발명의 개시]

본 발명의 전반적 목적은 합성수지 메트릭스-제공 조성물 내의 액정 용액으로부터 메트릭스를 경화시키는 과정에서 액정 미세방울의 순간적 형성을 포함하며, 메트릭스는 광 투과성이다. 이러한 형성은 실질적으로 균일하게 위치하고, 실질적으로 크기가 균일한 미세방울을 만들게 한다. 간단하게 우리는 그러한 형성을 상분리라고 표현한다. 메트릭스는 열경화성 또는 열가소성 수지(중합체)가 될 수 있다.

본 발명의 하나의 목적은 광 산란 액정 미세방울을 함유하는 재료이다; 열, 전기적, 자기적 그리고 전자기적 어드레스되어 재료가 광 산란 모드와 광 투과 모들 사이를 반대로 절환되게 할 수가 있다. 더 나아가, 이러한 재료는 변형에 광학적 응답성이고, 이로서 장력하에서 편광자로서 작용하여 면 편광의 한 성분은 투과시키고 반면 다른 성분은 산란시킨다. 추가하여, 전계 또는 자계의 존재하의 상분리는 이러한 재료가 전기적으로 지시성 편광자로서 작용하도록 시킨다.

새로운 광 산란 재료가 만약 열가소성이면 제작이 용이하고, 간단히 가열하고 냉가시킴으로써 재작업할 수 있는 능력이 있다는 특징이 있다. 본 발명의 또 다른 면모는 열가소성 수지와 액정성 상에서 등방성 상전이온도가 메트릭스의 연화온도 이상을 가지는 액정으로부터 제작된 재료이고; 이것은 반대로 계-독립성 기억(열가소성 영상기억)을 나타낸다.

또 다른 본 발명의 면모는 액정의 보통 굴절율과 약간의 액정이 용해되어 있는 것을 함유하는 메트릭스가 특히 가깝게 일치하는 열경화성 표시 재료이고, 이러한 재료는 밀리초 이하의 절환시간, 투명도가 90%범위, 그리고 전광 기억을 가지도록 만들수가 있다. 이러한 재료는 높은 전기적 저항과 유전율을 가지게 만들 수 있으며, 그래서 이것이 두 전극 사이에서 대전될 때 전하를 유지하는 캐패시터로서 이로서 액정 미세방울의 광학축이 배향된 대로 남고 그리고 영상이 전압이 오프가 되어도 유지하도록(정전기 영상 기억)한다.

또 다른 면모는 광변조 재료이고, 여기서 미세방울 크기는 상분리 중에 액정 미세방울의 성장률 을 조정함으로써 그리고 선택된 평균 직경에 그들이 도달할 때에 메트릭스를 경화시켜서 미세방울의 성장을 중단시켜서 조절한다. 상술한 방법으로 제조하면, 액정 미세방울은 균일한 크기와 위치를 가진 것이 관찰되었으며, 약 0.2미크론부터 그 이상의 직경을 가지는 것으로 관찰되었다. 온도, 상대적 농도 및 재료의 선택이 성장률 , 생선된 미세방울 크기 및 미세방울의 개수 밀도를 결정한다. 성장률을 조정하여 콘트라스트, 응답시간과 같은 표시장치의 특성을 최적으로 만들 수 있다.

상술한 광 변조 재료에 부가하여 또다른 본 발명의 면모는 전기적 응답성 그리고 전기적 지시성을 가진 광변조 및 광 편광 장치가 예를 들면 시이트 또는 필름으로 되는 본 발명의 광변조 재료의 구조내에 있는 것이다; 본 발명의 또 다른 면모는 넓게는 본 발명의 재료를 만드는 상분리 방법, 광변조 재료, 특정한 상분리 기술 및 미세방울 크기의 조절의 개선, 성분의 선택, 재료의 재작업, 광편광이 사용하거나 또는 특히 여러 방향으로 광의 투과시키는 것, 상술하고 후술할 광 변조 재료 그 자체를 전기 또는 자기계에서 메트릭스를 경화시키는 것이다.

또 다른 본 발명의 면모는 다음에 기술하는 발명의 구체적인 설명과 도면에 의해 본 분야에 통상의 지식을 가진자에게는 용이하고 명백하게 될 것이다.

[발명을 설명하기 위한 최선의 형태]

명세서와 청구범위에서 사용되는 합성수지 메트릭스 제조용 조성물 또는 메트릭스 생산용 조성물은 고화된 수지(중합체)의 생성물은 만드는 재료를 정의하는 것이다. 용해된 액정을 가지거나 또는 가지지 않은 바람직한 메트릭스-생산 조성물 그리고 생성된 고체 광변조 재료는 모두 상당히 소수성으로 된다.

이러한 고체 수지는, 순간적인 목적을 위해, i) 수지와 유용한 고체(경화) 상태로(즉, 미세방울의 크기와 위치는 이 이후에 응력을 가하지 않아도 광학 장치에서 고정된다) 함께 중합하는 약제의 혼합물, 예를 들면, 부가 또는 축합중합, 대표적으로는 에폭시 또는 폴리우레탄수지와 이들을 위한 경화제의 유체 혼합물이다. 바람직한 폴리우레탄수지는 높은 장력과 인파강도를 가지며, 적합한 폴리우레탄을 만드는 조성은 톨루 엔 디이소시아테이트, 폴리에테르글리콜, 메틸렌비스아이소오토클로로아닐린 및 여러 가지 폴리올을 기존으로 하는 혼합물이다. 스티렌과 같은 중합성 다량체에 불포화 폴리에스테르수지를 용해시킨 용액도 또한 열경화성 메트릭스에 제공될 수 있다. ii) 액정을 용해시키기 위한 분해되기 위함이 없이 가열될 수 있는 열가소성 수지(중합체), 유용한 고체상태로 냉각시켜 미세방울을 성형한다. 대표적으로 이들은 일부의 열가소성 에폭시수지, 비닐부티랄, 알킬아크릴레이트, 스티렌 및 알킬 치환된 스티렌, 이소부틸렌, 비닐클로라이드, 부타딘, 메틸부텐 및 비닐아세테이트를 함유하는 수다한 중합체 또는 공중합체를 포함한다. iii) 액정의 품질을 저하시키지 않는 온도에서 액정 및 휘발성 용매와 균일한 용액에 넣을 수 있고, 이어서 만약 필요하면 또는 요망되면 가열 그리고 뒤따른 냉각도 가능하고, 증발에 의해서(다시 그러한 품질의 저하 없이) 용매를 증발 제거시켜서 미세구멍으로 성형하도록 고화될 수 있는 열가소성 수지(중합체), 그리고 iv) 액체 상태에서 액정을 용해하고, 이것을 액정의 품질을 저하시키는 것을 제거한 조건하에서 유용한 고체를 형성하기 위해 중합할 때에 미세방울로서 카스트 성형되는 중합성 단량체, 이량체, 올리고머 및 프레폴리머 그리고 이들의 혼합물, 이러한 중합성 메트릭스-생산 조성물은 스티렌, 알킬아크릴레이트, 부타디엔 및 이들 단량체의 하나 또는 그 이상의 단량체 단위를 함유하는 여러 종류의 이량체, 올리고머 및 프레폴리머를 포함한다.

여기서 휘발성 용매는 실질적인 이유에서 상압하에서 통상의 비점이 약 100℃ 이하인 것이 바람직하며, 그러나 어느 경우에는 예를 들어 비점이 150℃인 것도 용인된다. 또한 이러한 휘발성 용매는 본 발명을 위한 중합을 포함하는 작업에서, 특히 열가소성 메트릭스를 만들때에 액정의 용해를 돕고 그리고 온도를 조정함에 유용할 수 있다.

상분리는 상기에서 정의했다. 이것은 메트릭스의 고화와 동시에 합성수지 메트릭스-생산 조성물중에 동방성 상으로 존재하고 그리고 균일한 용해물에서 이방성 액정 미세방울의 순간적인 출현을 간결하게 표현하는 편리한 방법이다.

조절된 상분리를 다음의 방법 하나 또는 그 이상을 사용하여, 이러한 용액으로부터 어떻게 이런 고화 중합체 메트릭스를 생산하는냐에 따라서 몇 개의 방법으로 실시할 수가 있다 : ⅰ) 메트릭스-생산 조성물의 성분 하나 또는 성분의 혼합물을 특히 열, 촉매, 자외선, 전자빔을 포함하나 이로서 제한하지 않고 사용하여 또는 자유 래디칼 촉매 또는 다른 효과적인 촉매 물질을 도입하여 중합시킴에 의하여; ⅱ) 열경화성 메트릭스-생산 조성물의 냉각에 의하여(열 겔화); ⅲ) 보통 조건에서 고체 열가소성 합성수지를 이러한 용매에 용해한 용액이고, 이 용액이 액정을 용해한 메트릭스-생산 조성물로부터 휘발성 용매로 가열 그리고/또는 냉각에 의해 선택적으로 돕거나 또는 조정하여 증발시킴에 의하여; 이러한 수지는 먼저의 상태로 수득되거나 또는 이 목적을 위해 중합에 의해 제조된다.

상분리 이전에는 용해된 액정은 입사광을 산란시키지 않으며, 용액은 투명하게 나타난다.

고화된 합성수지(중합체) 메트릭스는 메트릭스에 그 이후에 기계적 또는 전기적 응력 없이 광변조장치내에서 어느 실질적 사용을 위한 액정 미세방울의 크기와 모양을 고정시키는 것이다. 그러한 고화 후에 메트릭스에 특별한 기계적 또는 전기적 응력의 적용은 특수한 작용 특성을 부여하기 위해 사용될 수 있다. 고온 사용을 위해서는 저온 열가소성 메트릭스의 사용을 미리 막아야 한다. 열경화성과 같은 다른 형태가 요구된다. 합성수지(중합체) 메트릭스의 고화는 또한 경화, 셋팅, 또는 하든잉으로 기술된다. 생성된 고체 메트릭스는 유연 또는 탄성 또는 딱딱할 수 있으며, 다시 말하면 그러한 메트릭스 중에서 미세방울의 크기와 위치를 사용할 수 있도록 고정시킬 수 있을 정도의 고체이다.

명세서와 청구범위에서 사용한 열가소성 수지라는 용언는 이것의 통상의 뜻으로 사용되며, 열 연화되고 그리고 냉각에 의해 다시 고화될 수 있는 모든 합성수지 또는 중합체를 포함한다. 열의 적용에 의한 열가소성 수지의 열 연화는 전이온도 범위에 걸쳐 일어나며, 명확한 구획에 의해 결정될 필요가 없다는 것으로 이해하여야 한다.

균일한 용액 또는 단상 용액이라는 용어는 거시적으로 투명하고 투명하게 나타나는 액정과 메트릭스-생산 조성물의 섞이는 혼합물을 지칭한다. 그 용액은 액체용액, 고체용액 또는 이들 중간일 수가 있다. 상분리 기간중에, 적어도 약간의 액정이 미세방울로 나타날 때에 균일 용액상은 분리한다. 상분리가 진행됨에 따라 메트릭스는 경화한다. 이것은 상분리 과정을 중지시키고, 미세방울 형태의 안정한 액정이 풍부한 상과 상기 미세방울이 묻혀 있는 메트릭스의 형의 중합체가 풍부한 상으로 된다.

가소화 효과는 액정의 일부를 미세방울로 상분리 한 후에 그 수지중에 용액으로 남아있는 액정에 의해 야기되는 열가소성 수지의 전이온도 또는 연화온도의 저하를 뜻한다. 가소화된 수지는 굴절지수 n_s와 연화온도와 같은 물리적 성질 그리고 저항도와 유전율과 같은 전기적 성질을 나타내는데, 이들은 용해된 액정의 존재 때문에 대응되는 중합체만의 성질로부터 변경시킬 수가 있다.

고유저항 및 유전율은 본 발명의 액정-플라스틱 재료의 전기적 성질의 나타내며, 그리고 측정방법에 관계없이 일반적으로 이해되고 있는 뜻으로 사용된다. 본 발명의 재료의 고유저항과 유전율의 적의 수치는 시간 단위로 표시되며, 재료의 기억시간을 나타낸다. 정전기 영상 기억재료는 기억시간을 약 일초 또는 그 이상 가지고 있어서 도체 전극에 의해 대전되면 전압이 제거되어도 전하를 유지하는 캐패시터로서 작용할 수 있는 본 발명의 재료를 뜻한다. 정전기 영상기억은 본 발명의 재료의 영상기억을 뜻하며, 여기서 본 재료 또는 본 재료의 선택된 부위가 재료에 설치된 투명도체 전극에 전압을 걸어서 투명, 투과상태로 재료의 기억시간 동안 전압의 제거될때에 투명 그리고 투과로 남아 있으며, 합선에 의해 재료는 투명하게 구동될 때까지 불투명하게 남아 있다.

스위칭 시간은 본 발명의 재료가 투명하게 됨으로써 인가된 전압파에 응답하는 시간을, 그리고 합선에 의해 재료가 불투명으로 바뀌는 시간을 뜻한다. 온(투명)상태로의 스위칭 시간은 합선에 의한 오프(불투명)로 스위칭 시간보다 일반적으로 더 짧다. 본 발명에 의한 정전기 기억 영상 재료에서 스위치 시간은 기억 시간에 비하면 매우 짧다.

투명 또는 투명계수는 이들의 투명 상태로 절환되었을 때 재료를 통과하는 빛과 재료 없이 전극을 통과하는 빛의 비율을 나타낸다.

본 발명의 작동의 물리적 원리는 액정과 메트릭스의 광학 굴절율의 관계에 의거하여 비레프리젠트 액정 미세방울이 빛을 산란 또는 투과하는 능력에 기초를 두고 있다. 광 산란 액정은 축에 수직인 면에 측정한 통상의 굴절율 n_o보다 큰 이들의 축을 따라 측정한 이상 굴절율 n_e를 가진다. 긴축은 액정의 광학적 축으로 한정한다. 정의 유전 이방성을 가지는 광 산란 액정은 계의 방향에 평행하게 그들의 광학 축을 정열함으로써 인가 전장에 응답한다; 부의 유전 이방성을 가지는 것은 계의 방향에 수직되게 그들의 광학 축을 정열함으로써 응답한다.

액정의 분리 부위를 함유하는 재료에 입사광은 굴절율 사이의 관계에 의거하여 산란하거나 또는 투과한다. 예를 들면, 정의 유전 이방성을 가지는 네마틱 액정을 사용하는 장치에서, 메트릭스는 액정의 통상 굴절율 n_o와 실질적으로 같은 굴절율 n_s을 가지는 수지로 형성시킨다. 인가된 계가 없으면, 일반적으로 구형의 미세방울로 포위된 액정은 배열할 우선되는 방향이 없으므로 입사광은 수지의 굴절율 n_s와 액정의 특수 굴절율 n_e사이에 부정합을 갖게 되어 산란이 된다. 계를 인가하면 분자의 정열을 야기시키고 각 분리된 양의 액정은 이상굴절율(광학) 축에 결과적으로 정열하게 된다. 빛이 입사하는 표면에 수직되게 광학축의 배열은 미세방울은 그 빛에 대해 굴절율 n_o을 나타내게 되며; n_o은 기본적으로 n_s와 같으므로, 입사광은 굴절율간의 부정합을 탐지하지 않고, 투과되고 그리하여 재료는 투명하게 된다. 재료를 잡아당겨서 같이 액정의 광학축이 정열되었을 때에 응력의 방향에 수직인 편광면의 성분은 투과되고, 반대로 다른 성분은 빛의 편광 효과를 수행하기 위한 이상굴절율에 의해 산란된다.

액정은 메트릭스의 굴절율 n_s에 정합하는 보통 굴절율 n_o을 가질 수 있어서 입사광은 n_s와 n_o사이에 실질적 차이를 얻을 수 없으므로 시각적으로 인지할 수 있게 산란하지 않는다. 광투과와 산란상태 사이의 콘트라스트를 향상시키기 위하여, n_o과 n_s사이가 약간의 차이가 있는 것이 요망된다.

광 산란 표시장치에 유용한 효과적 산란은 액정 방울의 크기가 입사광선의 파장이 규모가 예를 들면 약 0.2∼10마이크론, 또는 이보다 큰, 예를 들면 50마이크론인 한에 있어서 그리고 n_e와 n_s또는 n_o의 차이가 시각적으로 감지할 수 있는 산란을 일으킬 수 있도록 효과적 차이가 되도록 충분히 큰 경우에는 일어난다.

온도 응답성 표시소자에서 등방성 상의 액정은 굴절율은 메트릭스의 굴절율과 정합되거나 또는 비슷하여 재료는 입사광선을 투과하고, 반면 액정성 상의 굴절율, 통상적으로 이상굴절율은 메트릭스의 굴절율에 대해 부정합되어 있어서 입사광은 산란되고 재료는 불투명하다.

온도 응답성 재료는 네마틱, 콜레스테릭 또는 여러 종류의 스메틱 액정 및 이들의 혼합물을 사용하는 본 발명에 의하여 제조될 수 있다. 다른 온도에 응답 열-광 장치는 다른 등방성 액정성 상 전이온도를 가지는 액정을 사용하여 만들 수가 있다.

온도 응답성 재료로서, 선행 재료와 장치로부터 대단히 다른 것을 본 발명은 몇가지 가지고 있으며, 그리고 중요한 이점을 제공한다.

예를 들어, 미합중국 특허 3,872,050에서 공개된 선행기술의 콜레스테릭 액정장치의 작동은 온도에 의존하는 콜레스테릭 헬릭스의 핏치길이가 입사광의 파장에 비교될 수 있게 될 때의 브라그 광 산란에 기초를 둔 것이다. 미합중국 특허 제4,279,152에서 공개된 바와 같은 액정 재료의 상변화에 의존하는 선행기술의 장치의 작동은 광흡수 성질을 변경시키기 위해 염료 분자의 오더링을 변경하는 것을 요구한다. 본 발명의 재료에서 백색 불투명과 투명 상태 사이의 온도 레솔루숀은 액정성 상 전이에 대한 등방성의 폭에 의해 지배되며, 이러한 것은 콜레스테릭 헬릭스이 핏치길이의 온도 의조성과 가시 스펙트럼의 폭에 의존하는 통상적인 콜레스테릭 장치의 온도 레솔루션을 비하여 개량인 것이다. 본 발명의 또 다른 이점은 온과 오프 상태 사이의 시각 콘트라스트는 액정성 상에 상대되는 등방성 상에서 분산된 액정의 대조되는 광 산란 성질에 의해 조정되는 것이며, 이에 비해 선행기술의 액정 온도 표시장치에서, 시각 콘트라스트는 배경 기재에 대한 비틀림 콜레스테릭 재료의 브라그 산란 성질에 의해 지배된다.

본 발명은 높은 열안정성과 내구성을 가지는 것을 포함하여 광범위한 종류의 액정과 상을 사용하도록 한다. 선행기술의 콜레스테릭 액정 표시장치는 콜레스테릭 또는 핏치길이의 적절한 온도 의존을 가지는 키랄 재료에 한정되어 왔다. 이러한 액정은 안정성이 낮아서 이들로부터 제조된 표시장치는 한정된 수명을 가지게 된다.

전기적 또는 자기적 응답 재료는 네마틱 액정, 또는 네마틱으로 행동하는 혼합물, 및 강유전성 액정을 포함하는 스메틱 액정을 사용하여 제조된다. 가장 바람직한 액정은 시아노비페닐로 되며 그리고 시아노테레페닐과 에스테르와 혼합될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 용어 네마틱은 네마틱 액정과 네마틱 액정의 성질을 가지는 액정 혼합물을 뜻한다. 수지 메트릭스 내에 분산된 액정은 하나 또는 양쪽이 투명한 두 개의 도전성 면 사이에 위치한다. 적절한 크기의 전압이 도전면에 인가되면, 재료는 백색 불투명 상태에서 투명한 상태로 전환된다. 과정은 전압을 제거하여 회복된다.

만약 요망된다면, 다색 염료를 액정에 첨가하여 전기적 응답 재료의 투명과 불투명 상태에서 트라스를 강화시킬 수 있다.

예를 들면 흑색 염료를 사용하여서 재료가 불투명 상태에서 흑색으로 나타나도록 한다.

전기적 응답성 재료로서, 본 발명은 공지의 액정을 포함하는 전압 또는 전류 응답성 재료와는 다른 이점과 형태를 가지고 있다.

본 발명의 재료를 가지고 재료의 표면 위에 도체에 교류 또는 직류 전압원으로부터의 전계를 인가하면 전의 유전 이방성을 나타내는 네마틱 액정 미세방울의 광학축을 정열하고 그리고 액정 이상굴절율을 전계에 평행하여 빛은 투과한다. 인가된 전계의 제거와 동시에, 수지 메트릭스 분산된 네마틱 액정 사이의 표면 상호 작용은 급히 회복되고 전계의 인가 이전에 존재하는 조건에 광학축이 임의 정열로 회복되며 이상굴절율에 의해 광 산란을 한다. 분산 액정방울의 작은 크기와 많은 개수는 메트릭스와 액정 사이의 큰 표면 대체적비를 제공하여 절환 효과를 가져온다. 본 발명의 중요한 특징은 빠른 절환 시간을 부여하기 위해 방울을 용이하게 형성시킬 수 있는 것이다.

본 발명의 재료로서, 투명 상태에서 불투명으로의 응답시간은 대략 1∼10밀리초로 만들 수가 있게 되었다. 다색 염료가 액정에 첨가되면 다색 염료를 첨가한 다른 호스트게스트 표시장치와 다르게 이것은 메트릭스-액정 표면 상호 작용이고, 분산된 액정의 큰 표면 대 체적비율이 네마틱 방향을 회복시키고 그리고 따라서 인가된 전계의 제거와 함께 게스트는 성분을 임의 불투명 상태 정열에 보낸다. 이것은 콜레스테릭 성분을 액정에 넣어 불투명 상태에서 염료의 임의 정열을 유도하거나 또는 되게 하는 이색 표시소자의 공지의 상 변화와 대조되는 것이다.

하나의 구체적인 본 발명의 구현은 전기적 응답성 표시소자는 응력 시이트 또는 필름이다. 시이트 또는 필름의 표면에 수직되게 이상굴절율을 정열하는 전계의 존재하에서 비편광 입사광은 소자를 통과한다. 전계의 부존재하에서, 이상굴절율은 장력의 방향과 평행이고, 면편광 입사광의 한 성분은 투과되고 그리고 다른 성분은 산란되게 된다. 장력된 재료의 전환시간은 약 1밀리초이고, 잡아당기지 않은 재료는 10∼100밀리초이다. 이러한 소자는 제2차 편광자와 합하였을 때에 광 스위치로서 작용할 수 있다.

전기적 응답성 편광 재료의 또 다른 구현으로서 유리 슬라이드 사이에 끼워진 유연한 열경화성 폴리우레탄 내의 액정 미세방울을 가지고 만든다. 슬라이드를 상호 반대방향으로 밀어서 필름을 신장시킨다. 변형된 필름은 장력의 축에 따라서 편광된 빛을 산란시키며, 그리고 장력의 축에 수직인 편광을 투과시킨다. 전계를 가하면 비-편광 투과 상태로 필름을 전환시킨다. 변형되지 않은 필름은 비-편광성 산란 상태로부터 전계를 가하여 비-편광 투과상태로 절환될 수 있다.

본 발명의 중요한 목적의 하나는 용해된 액정을 가지는 메트릭스-생산 조성물을 미세방울 내의 액정이 일렬 정열하도록 충분한 강도의 자계 또는 전계를 인가한 상태하에서 상분리하는 새로운 기술에 관한 것이다. 미세방울 내의 액정은 상분리할 때 일렬 정열한다. 일단 과정이 완결되면, 일렬 정열은 인가 계의 제거후에도 존속하고 영구하게 된다. 본 계-일렬 정열 현상은 스위치 할 수 있는 광 편광자의 제조를 허여한다. 인간 전압 없이 빛을 편광하는 절환 가능한 광 편광자는 유전 및 다이마그네틱 감응성에서 정의 이방성을 가지는 액정을 선택함으로써 만들 수가 있다. 메트릭스-생산 조성물 내에 용해된 액정의 필름은 필름의 면에 향한 자계의 존재하에 상분리한다. 메트릭스가 경화되면 액정 미세방울의 광학축은 필름의 면에 따라 일렬 정열한다. 재료, 예를 들면 필름은 빛을 편광한다. 경화된 필름을 투명 전극 사이에 넣고 충분한 강도의 전압을 인가하면 편광효과는 절환되어 없어진다.

인가된 계의 전압하에서 빛을 편광하는 절환성 편광자는 정의 유전 이방성을 가지며, 그리고 필름상의 도전표면에 전압을 인가함으로써 만들어진 교류계 내에서 상분리를 하는 액정을 선택하여서 만든다. 필름이 경화되면 액정 방울의 광학축은 필름 표면에 수직인 방향으로 일렬 정열한다. 필름은 투명하고 비편광성이다. 전계 또는 자계를 필름의 면에 인가하면 필름이 편광 상태로 절환되게 한다.

광학적 절환성 편광자는 액정 방울의 광학축이 필름 표면에 수직으로 일렬 정열되도록 충분히 강력한 전계 또는 자계를 인가한 상태에서 용해된 액정과 메트릭스-생산 조성물의 필름을 상분리하여서 제작할 수가 있다. 생성된 필름은 투명하고 비편광성이다. 강한 강도의 전-자방사는 방울의 광학축이 재배향하여 필름을 불투명 그리고 광 산란성이 된다.

향상된 광 산란 성질을 가지는 표시 재료는 정의 유전 이방성을 나타내며, 그리고 필름에 가해진 압축 변형에 의해 왜곡되는 미세방울을 함유하는 필름을 가지고 제작할 수 있다. 왜곡은 필름의 표면에 평행하게 그러나 필름의 면에는 임의의 액정의 이상굴절율을 일렬 정열한다.

인가계가 없으면, 이 필름은 빛을 산란시키고, 불투명하게 된다; 이것은 액정의 광학축을 표면의 수직 방향으로 전환하기에 충분한 강도의 전압, 예를 들어, 교류 전압을 가함으로써 투명 상태로 절환될 수 있다.

본 재료로부터 만든 표시장치는 구형의미세방울을 표시장치 보다 산란 상태에서 본 필름이 굴절율 부정합을 극대화되므로 향상된 콘틀라스트를 가질 수 있다고 기대할 수 있다. 압축응력은 소자의 딱딱한 전극 사이에 열경화성 용액을 소자의 벽과 상분리를 이행하는 물질 사이의 대조 열팽창이 압축응력을 야기하도록 경화온도를 적절히 조정함으로써 이룩할 수 있다.

전기적으로 응답성 용도에서 액정의 절환시간은 미세방울의 크기와 동방성 상내에 용질로서 아직 남아있는 액정을 가지는 수지 메트릭스의 상대적 수치 n_s와 액정의 통상 굴절율 n_o에 의하여 영향을 받는다. 예를 들면, 미세방울 규모가 크고 그리고 n_o보다 n_s가 큰 수치에서 일반적으로 더 긴 절환시간이 된다. 통상, 액정의 굴절율은 이들의 다른 특성을 크게 변경하지 않고서는 변경되지 않으며, 따라서 표시장치의 목적으로는 덜 유용하게 만든다.

본 발명의 방법은 액정이 포위된 메트릭스의 굴절율의 우수한 조절을 할 수 있게 한다. 굴절율 n_s는 액정의 통상 굴절율 n_o에 일치 또는 특정 방법으로 부정합하게 조정할 수 있다. 이러한 조정은 특정 용도에 맞도록 재료를 최적으로 만들기 위해 재료의 투명도와 전환시간을 조절하게 된다.

예를 들면, 텔레비젼 같은 평판 표시장치에서 표시 스크린의 영상이 사람의 눈으로 탐지할 수 없는 비율로 새롭게 되기에는 절환시간이 약 1밀리초 정도가 요구된다. 이러한 표시장치는 또한 표시된 영상의 콘트라스트 또는 고도의 명도를 이룩하기 위해 온에서 높은 투명도를 또한 투명한 상태를 요구한다. 본 발명의 광 산란 재료를 사용하는 평판 표시장치는 액정의 상굴절율에 연관하여 메트릭스이 굴절율의 수치를 조절할 수 있으므로 이러한 요망되는 사항을 나타낼 수가 있다.

영수자 시간-온도 표시장치와 같은 다른 용도에 있어서와 같이 영상이 높은 절환속도로 새로워질 필요가 없을 때에는 커다란 관찰각을 요구하며, 영상이 정면에 우선하여 표시장치의 옆으로부터 읽을 수 있도록 요구될 수가 있다. 큰 가시각을 메트릭스의 굴절율에 맞게 즉, 통상과 이상굴절율 사이의 굴절율로 변경시킬 때에 본 발명의 광 산란 재료에 의해 표시될 수가 있다.

새로운 액정성-열가소성 재료가 변경된 전기적 특성을 나타낼 수 있다는 것의 발견은 빠른 절환시간과 정전기 영상기억을 결합하는 액정장치의 제작을 가능하게 하였다. 이러한 장치는 덜 복잡하고 그리고 염가의 제조방법을 제공함으로써 평판 표시장치의 제작을 단순화시키고, 그리고 영상을 부한정으로 유지하기 위해 영상을 주기적으로 다시 새롭게 하는 새로운 형태의 광학처리 장치를 제공한다.

액정의 바람직한 형태는 전기 또는 자기에너지계를 가할 때 바람직한 방향으로 일렬 정열하는 것이다. 액정 미세방울의 광학축의 방향은 모든 미세방울의 장축이 시이트 또는 필름 내의 같은 방향을 지시하여 이룩되며, 이것은 다시 개개 액정 분자가 일반적으로 같은 방향으로 지향(배열 순서) 하였을 때에 이룩된다. 비정열 상태의 네마틱 액정의 미세방울의 시이트 또는 필름에서, 임의의 미세방울 내의 각 분자는 일반적으로 같은 방햐을 지시하나, 지사방향은 방울마다 다르다. 비정열 상태의 스메틱 액정 방울의 개별 분자는 같은 방향을 지시하고 있지 않고, 포칼 원추 영역내에 모여 있고; 각각의 미세방울은 전체적 포칼콘의 구조를 나타낸다. 스메틱 상으로 정열된 액정은 정열순서에 부가해서 부분 위치순서를 가지므로, 그들이 일반적으로 같은 방향을 지시할 뿐만 아니라, 그들이 층으로서도 그렇게 위치하게 된다. 스메틱 A상의 정열된 액정 분자는 임의의 층내에서 일반적으로 상호 평행하고 층간에는 수직이 된다. 스메틱 C상의 액정분자는 층의 두께 보다 길어서 분자는 층에 비해 특성적 각도로 틸티드된 것으로 기술될 수가 있다; 정열된 스메틱 C 액정은 위치순서를 가지고 있어 층내의 분자는 상호에 대해 같은 각도로 틸트되고 층과 층에서도 같은 각도로 틸트한다.

정의 유전 이방성을 가지는 네마틱 액정의 미세방울에 전계를 가하여 분자가 계에 평행하게 재정열하게 하나 위치순서를 작용시키지는 않는다. 계를 제거하면 분자가 그들의 원래의 무작위 정열로 돌아간다. 비정열 또는 포칼콘닉 상태의 스메틱 A 액정의 방울에 전계를 가해 계에 평행한 액정 분자의 정열 그리고 계에 수직인 층의 정열을 시킨다. 층으로된 스메틱 액정은 인가된 계가 없이 기억의 능력이 있으므로, 포칼코닉 구조로의 귀환은 열에너지의 적용으로서 이룩된다.

열가소성 영상 기억은 본 발명의 열가소성 재료의 표면, 예를 들면, 필름 또는 이들의 선택된 부위에 에너지계를 가함으로써 얻어질 수가 있다. 그 부위는 어떠한 바람직한 모양, 예로서 영수자 문자 또는 유사한 것이 될 수 있고 또는 전체 표면을 포함할 수도 있다.

정의 유전 이방성을 가지는 네마틱 액정의 미세방울을 가지는 필름의 경우, 열경화성 영상기억은 열경화성 메트릭스의 연화점 이상의 등방성 상 전이온도에 액 결정화 되는 네마틱 액정을 선택하고, 메트릭스를 연화시키고, 연화된 메트리스 내에 액정 미세방울을 배향시키기 위해 계를 인가하고, 그리고 이어서 계의 존재하에서 메트릭스를 재경화시켜서 경화된 메트릭스 내의 미세방울이 계를 제거한 후에도 배향된 대로 남아 있도록 함으로써 이룩할 수 있다. 필름 표면에 수직으로 인가된 계는 선택된 부위내의 액정 미세방울의 광학축을 계의 방향으로 즉, 표면에 수직인 방향으로 일렬 정열시킨다. 필름 표면에 수직으로 인가한 계는 선택된 부위 내의 애정 미세방울의 광학축을 계의 방향으로, 즉, 표면의 수직인 방향으로 일렬 정열시킨다. 정열된 네마틱 액정은 연화된 메트릭스와 상호 작용하여, 계의 계속적인 존재하에 재경화하여 선택된 부위 내의 액정 미세방울의 광학축이 계를 제거한 후에도 필름의 표면에 수직되는 방향으로 평행 정열을 보유하도록 한다.

스메틱 액정의 미세방울을 가지는 필름의 경우, 열가소성 영상기억은 선택된 부위 내의 무작위 배열되고 포칼 콘닉 구조 방울을 정열시키기 위해 계를 단순히 가함으로써 그리고 이후에 계를 제거함으로써 이룩될 수 있다. 방울은 계를 제거하여도 정열을 유지한다. 필름 표면에 수직으로 인가되는 계는 방울을 같은 방향으로, 즉, 표면에 수직으로 정열시킨다.

액정이 표면에 수직으로 정열된 재료의 부위에 수직으로 직사되는 빛은 액정의 통상 굴절율 n_o와 수지의 굴절율 n_s사이에 효과적 차이를 탐지하지 못한다; 이 부위는 투명하게 나타나며, 무한정으로 투명하게 남는다. 반대로, 액정의 방울이 무작위 배열된 선택되지 않은 부위의 입사광은 액정의 이상굴절율 n_e과 수지의 굴절율 n_s사이의 큰 차이를 경험하게 되고; 비선택 부위는 불투명으로 나타나며 그리고 무한정으로 불투명으로 존재한다. 예를 들면 선택된 부위가 영수자 문자의 모양에서는 문자는 투명하게 나타나며, 문자를 둘러싼 부위는 불투명하게 된다. 네마틱 액정상 전체 표면이 정열을 시키는 전계 및 자계에 노출되고, 계의 존재하에 재경화 되면, 전체 필름은 투명하게 남아 있다. 유사하게, 스메틱 액정 필름의 전체 표면을 정열시키는 계에 노출시켜 전체 필름을 투명하게 할 수 있다. 투명한 스메틱 필름은 요망되는 문자의 모양으로 된 선택된 부위에 열에너지를 가하여서 투명한 배경에 불투명한 문자를 만들도록 더 조작을 할 수가 있다. 열의 사용은 선택된 부위 내의 스메틱 액정이 무작위, 포칼 콘닉 산란 상태로 돌아가게 한다.

열가소성 영상은 소거될 수 있으며, 전체 필름은 필름을 가열함으로써 산란, 불투명 상태로 돌아갈 수가 있다. 네마틱 필름에 대하여는, 가열은 수지의 연화점 이상의 온도까지 한다. 연화점 이상으로 필름을 가열하면 배좌변화를 역전시키고 액정 미세방울이 무작위 배열로 돌아가게 한다. 재경화는 입사광을 산란시키고 그리고 불투명하게 나타나는 재료가 된다.

네마틱 액정의 미세방울은 메트릭스가 연할 때에 인장 또는 시어링과 같은 기계적 응력을 가하고 그리고 필름이 재경화되는 동안 응력을 유지하여서 연장시킬 수 있다. 응력은 필름이 재경화되고 일단 제거하고 방울은 기계적 응력의 방향에 따라서 연장되는 대로 남아있게 된다. 기계적 응력이 시이트의 표면에 평행으로 방울을 정열하는 곳은 시이트는 입사광을 편광시킨다.

전자빔은 투명 필름을 불투명하게 절환하기 위해 사용될 수 있다. 전자빔이 메트릭스 필름에 직사되면 이것을 누르게 하고 그래서 필름 내의 액정은 무작위 산란 상태로 돌아가게 된다. 전자 방사를 흡수하는 염료를 필름 내에 포함시킬 수 있다. 예를 들면, 자외선 방사 범위를 흡수하는 염료를 첨가시킬 수 있다. 이러한 염료를 가지는 필름은 직사된 전사 방사의 자외선 성분을 흡수함으로써 가열되며, 또한 직사 전자 방사의 전기적 성분은 필름의 면 내의 방울의 광학축을 배열시킨다. 그러면, 필름은 산란하고 방사원이 제거되면 산란 상태로 남아 있다.

미세방울의 성장을 조절하기 위한 본 발명의 기술은 사용한 표시장치의 제작은 콘트라스트와 응답시간과 같은 최적 표시 특성을 가지는 액정 표시장치가 된다.

딱딱한 열경화 메트릭스에 대하여는 기본적으로 미세방울 크기를 조절할 기회는 단지 한번 뿐이다. 열에 의해 재가공될 수 있는 열가소성 메트릭스에 대하여는 미세방울 재용해시키고 상분리를 다시 실시하든가 또는 간략하게 그들의 전부를 재용해 하지 않고 미세방울을 확장시켜서, 첫 번의 상분리에 의해 수득한 최초의 미세바울의 평균 입경은 흔히 이러한 재작업에 의해 바람직하게 바꾼다.

일반적으로, 적은 미세방울은 전계의 인가에 더 빠른 절환시간을 주지만, 그러나 큰 미세방울 보다는 역치 절환전압을 요구한다. 특정한 작동 이론에 연결시킬 뜻은 없으나, 이 현상은 미세방울의 표면 상호작용과 외부계 사이의 경쟁에 의한 것으로 판단된다 : 미세방울이 적을수록, 체적 대 표면적 비가 더 커지며 그래서 표면이 더 영향력을 가진다. 큰 미세방울 표시장치는 이겨내야 할 표면력이 적으므로 낮은 역치 전압을 가진다.

본 발명의 기술은 표시장치의 최종 용도에 따라서 절환 시간의 선택을 가능하도록 하게 된다. 인간의 눈으로 탐지하는 것 보다 빨리 영상을 새롭게 해야하는 평파 표시장치와 같이 빠른 절환시간이 필요한 것에 대하여는 본 발명의 기술은 적은 미세방울의 제작을 가능하게 한다. 빠른 절환 시간이 필요하지 않은 여러 종류의 영수자 시간과 온도 표시장치에 대하여는 본 발명의 기술은 큰 미세방울의 형성을 가능하게 한다.

일반적으로, 광 산란 효과는 미세방울의 직경이 산란되는 빛의 파장에 가까워 질수록 증대한다; 증가된 산란 효과는 온과 오프의 전기적 절환 상태 사이의 콘트라스트를 증대시킨다. 큰 콘트라스트가 필요하며, 예를 들어, 비교적 좁은 파장 스펙트럼 원을 사용하는 투사형 표시장치에 대하여는 본 발명에 의한 기술은 그 원의 파장에 거의 맞춘 미세방울의 제조를 가능하게 한다.

또한 본 발명의 적외선 또는 자외선 방사의 파장과 거의 같은 직경을 가지는 미세방울의 형성을 가능하게 함으로써 자외선 또는 적외선 대역과 같은 가시범위 이외의 전-자 스펙트럼의 대역에 대한 공 차단기의 제작을 가능하게 한다.

본 발명의 방법에 의거 만들어진 표시장치의 제작은 종래의 방법에 비하여 매우 용이하다. 표시장치는 선택된 두께로 분리해 놓은 도전성 유리 또는 플라스틱 판 사이에 한 장의 열가소성 재료를 연화점 이상으로 가열하여 넣어서 만들 수 있다. 만약, 다른 모양 또는 두께의 표시장치가 요망되면, 먼저 표시장치는 분해되고, 액정-열가소성 수지는 무를때까지 가열항 재차 모양을 만들고, 이것을 요망되는 모양과 두께로 하도록 하는데, 여기서 고온 열가소성 수지와 뜨거운 액정은 균일한 용액을 만들기 위해 단순히 접촉만을 필요하며, 예를 들면 얇은 가열된 수지 시이트를 뜨거운 액정 용액중에 담그는 것 같은 것이다. 표시장치는 상기한 연화점 이상 재가열함으로써 간단히 재작업할 수 있다. 재작업과 재사용할 수 있는 능력은 폐물을 감소시키고 제조공정의 효율을 증대시킨다.

도면에 관하여 언급하면, 제1도는 액정의 미세방울(11)을 함유하는 고체이고, 광 투과 메트릭스(10)로 구성된 본 발명의 바람직한 표시 재료를 나타낸다. 제1도에서 보는 바와 같이, 액정 성분은 투명한 등방성 상을 가지는 온도에 있다. 액정은 등방성 상의 광 굴절을 n_i가 투명 수지의 굴절율 n_s에 유사한 수치를 가지도록 하여 재료에 입사광 I_o가 산란되지 않고 용이하게 I_T에 통과되도록 액정을 선택한다. 제1도에서 설명한 조건의 재료는 투명 상태에 있다고 언급한다.

제2도는 액저 성분(11')이 액정성 상에 있는 것을 제외하고는 같은 재료를 설명한다. 액정성 상은 네마틱, 콜레스테릭 또는 스메틱 상 또는 이들의 혼합물로 될 수 있다. 액정성 상 내에서 광삭굴절을, 즉 이상 굴절율 n_e가 등방성 상의 그것과 다르고, 그리고 메트릭스(10)의 그것과 달라서 입사광을 I_o에서 액정에 의해 I_s에서 산란된다. 수지 메트릭스의 굴절율 n_s와 액정의 구절율 n_e의 간의 부정합과 액정 미세방울의 광산란 특성은 재료가 빛을 산란시키게 한다. 제2도에서 표시된 불투명 상태의 재료는 백색 불투명 구조로서 나타난다. 액정을 함유한 메트릭스는 액정을 등방성에서 액정성 상으로 변화시키기 위해 온도를 낮추어 감에 따라 투명 상태로부터 백색 불투명 상태로 절환된다.

다른 온도에 응답하는 열 응답성 재료는 다른 등방성-액정성 상 전이온도를 가지는 액정을 사용함으로써 용이하게 제조된다. 현재 존재하고 있는 네마틱 액정을 가지고 -30℃ 내지 250℃ 범위내의 어느 온도의 등방성-네마틱 상 전이를 가지는 액정을 만들수가 있다.

제3도는 불투명과 투명 상태 사이를 반대로 절환할 수 있는 전기적 응답성 장치(15)를 설명한다. 통상 굴절율 n_o과 메트릭스의 굴절율과 유사한 액정의 미세방울(17)을 함유하는 투명 메트릭스(16)는 하나 또는 위치에 의해 전도체에 접속되었다. 제3도에서 설명하듯이, 스위치(20)를 닫아서 전계를 액정-중합체 메트릭스를 건너서 가하면, 재료는 광 투과성 또는 투명 상태가 된다. 전계를 가하면 액정의 이상굴절율 n_e을 필름의 표면에 수직되는 방향으로 정열하는 효과를 가지며 이로서 I_o에서의 입사광이 산란되지 않고 표시장치(15)을 통과하여 I_T에서 나타나게 한다. 전압원(19)이 스위치(20)를 오프위치(21)에 놓아서 단절되면, 액정과 수지의 방울벽에서 표면 상호작용은 방울을 제2도에서 표시한 것과 같은 랜덤 배열로 돌아가게 하고 그래서 장치의 액정-중합체 메트릭스 재료는 백색 불투명 구조로 나타난다.

제4도는 본 발명의 표시 재료가 화살표(30) 방향으로 기계적 응력을 만들어서 신장시켰을 때 얻어지는 광 응답을 나타낸다. 메트릭스는 32로 표시하고, 신장의 방향으로 잡아 늘인 액정의 미세방울을 34로 표시한다. 액정은 액정성 상의 네마틱, 스메틱 또는 콜레스테릭 또는 이들의 혼합물이 될 수 있다. 바람직하기는, 액정의 통상 굴절을 n_o이 메트릭스의 굴절율 n_s에 비슷한 것이다.

재료의 신장은 액정 미세방울의 왜곡을 가져온다. 구형 방울은 신장의 방향에 평행하게 타원의 장축을 가지는 타원 모양을 가진다. 미세방울의 이러한 변형은 미세방울 내의 액정이 타원의 장축에 따라서 정열하게 한다. 결과는 신장시킴으로써 모든 액정 미세방울은 그들의 광학축 그리고 이에 따른 이상굴절율 n_e가 신자의 방향으로 정열한다. I_o에서의 편광되지 않은 직사광은 신장 방향에 평행한 그리고 미세방울의 광학축에 평행한 성분을 가진다. 이 성분은 액정 미세방울의 굴절율 n_e와 주위 메트릭스의 그것 n_s사이의 큰 차이를 경함하게 되며, 산란하게 된다. 신장의 방향에 수직인 방향의 직사광의 성분은 미세방울 내의 굴절율이 메트릭스의 굴절율에 유사하게 접하게 되고, 영향을 받지 않고 통과한다. 따라서 필름은 광 편광자로서 작용한다. 편광 효과에 부과하여, 제3도에서 표시한 것과 같은 전기적 응답성 소자 내에 넣은 액정-중합성 메트릭스 재료에 기계적 압력의 적용은 계-온 및 계-오프 상태 사이의 절환시간을 감소시킨다는 것을 알게 되었다.

제5(a)도는 본 발명의 재료가 화살(52)로 표시된 방향으로 자계 또는 전계의 존재하에서 상분리되거나 또는 경화될 때에 얻어지는 산란 편광자(50)을 나타낸다. 고체이고 투명한 메트릭스는 54로 표시하고 이상 굴절율 n_e가 필름의 면의 한 방향으로 정열을 한 액정을 미세방울은 56으로 표시한다. 액정은 정의 유전 이방성과 디마그네틱 감응성을 가진다. 제조공정중에서 액정 미세방울을 배열시키기에 충분한 강도의 교류 전계 또는 자계의 존재하에서 상분리와 경화되면, 미세방울은 계를 제거한 후에도 그 배열을 유지한다. 이 필름은 제4도에서 기술한 신장된 필름과 같이 광 편광자로서 제공된다.

이상굴절율의 배열 방향에 평행하는 I_o에서 편광되지 않은 입사광선의 성분은 메트릭스으 굴절율 n_s와 액정 미세방울의 배열된 광학측 n_e의 부정합에 의해 I_s에서와 같이 산란한다. 배열의 방향에 수직으로 편광된 입사광선은 미세방울(56)의 통상 굴절율 n_o와 메트릭스의 그것 n_s사이의 차이를 접하지 않고, I_T에서와 같이 투과된다. 제5(a)도의 산란 편광자(50) 및 제4도의 신장된 필름은 제5(b)도에 표시한 방법으로 편광되지 않은 빛의 투과 상태로 절환하 수 있다. 제5(b)도에서 미세방울(56')을 함유하는 메트릭스(54)는 바람직하기는 양측이 투명한 전기 전도체(58) 사이에 끼워 넣어 있다. 전압원(60)이 전도체(58)에 접속되어 있다. 전계의 적용은 필름의 표면에 수직으로 이상굴절율을 배열시키는 효과가 있어서, 이로서 입사광선이 편광되지 않고 통과하도록 하고 전압원(60)이 스위치(52)을 오프 위치에 넣어 단절될 때에 미세방울은 제4도와 제5(a)에 표시한 그들의 평행 배열 이완하고 표시재료는 다시 직사광을 편광시킨다.

제6(a)도는 본 발명의 재료를 화살(72)의 방향으로 교류 전계 또는 자계의 존재하에 상분리 또는 경화시켜서 얻은 필름(70)을 표시한다. 고체인 메트릭스는 74로 표시하고, 필름의 표면에 수직으로 정열한 이상굴절율 n_e을가지는 액정의 미세방울은 76으로 표시한다. 액정은 정의 유전성 또는 디아마그네틱 이방성을 가진다. I_o에서와 같이 입사광은 미세방울의 이상굴절율 n_e과 수지의 굴절율 n_s와의 사이에 차이를 접하지 않고, I_T에서와 같이 산란되지 않고 투과한다. 필름은 투명하게 나탄다. 제6(b)도는 화상(80)의 방향으로 필름의 면에 계를 적용할 때의 제6(a)도의 필름을 나타낸다. 계는 자계, 전계 또는 고밀도 광원에 의해 만들어진 것과 같은 전자계가 될 수도 있다.

계의 적용은 필름의 면에 이상굴절율 n_e을 배열시키는 효과를 가진다. 이상굴절율의 배열의 방향에 평행한 방향으로 편광되지 않은 입사광의 성분은 미세방울의 이상굴절율과 메트릭스의 굴절율 사이에 부정합을 갖게 되어산란이 된다. 이상굴절율의 배열의 방향에 수직방향의 편광되지 않은 입사광의 성분은 그러한 부정합을 갖지 않고 그리고 I_T에서와 같이 편광된 빛으로서 장치를 통과한다. 제7(a)도는 저의 유전 이방성을 나타내는 네마틱 액정을 가지는 본 발명의 유연한 열경화성 재료를 메트릭스(92)의 열팽창과 둘러싼 소자벽(94)의 열팽창 사이에 불일치가 되는 온도에서 재료를 상분리 또는 경화시킬 때 일어나는 스퀴이징에 의하여 변형될 때 얻어진 필름(90)을 나타낸다. 이상굴절율 필름의 표면에 평행하게 정열하나 필름의 면에는 무작위의 액정의 디스크-형 미세방울은 96으로 표시하였다. 미세방울(96)의 이상굴절율과 메트릭스(92) 사이의 부정합 때문에 입사광은 산란하고, 장치는 불투명하게 나타난다.

제7(a)도는 디스크-형 미세방울은 제2도의 구형 미세방울과 비교하여 강화된 산란 효과를 가진다. 이는 n_e가 모든 미세방울(96)에 대해 필름의 면에 놓여 있기 때문이다. 제7(b)도는 도전성 전극(94') 사이에 끼운 미세방울(96')을 함유하는 수지(92)를 나타낸다. 전극(94')에 걸친 전압을 가하여 이상굴절율이 필름 표면에 수직인 방향으로 배열되게 된다. 장치에 입사되는 광은 미세방울(96')의 굴절율과 메트릭스(92)의 굴절율 사이에 차이를 탐지할 수 없으므로 산란되지 않고 투과하며, 투명한 장치가 된다. 이러한 필름은 구형의 미세방울을 가진 것 보다 개선된 표시 콘트라스트를 나타낸다.

액정-중합체 메트릭스 재료는 통상 유연한 고체이고, 절단, 주형 또는 필름이나 큰 물품으로 재작업될 수 있다. 열 응답성 재료는 높은 레솔류숀, 높은 시각 콘트라스트 온도계 또는 의학 또는 다른 기술, 냉동 식품 포장, 냉동, 도료 표면의 얼음탐지, 유방암 진단을 위한 의학 터모그람, 프라센타의 위치 등에 사용될 수 있는 온도지시제로서의 용도를 가진다. 이 재료는 또한 열 어드레스 고콘트라스트, 넓은 관찰각, 평판 표시장치에 사용될 수 있다.

이러한 표시장치는 재료의 온도를 국지적으로 변경시키기 위해 저항 또는 주울-톰손 효과 장치에 의해 전기적으로 어드레스된다.

제3, 5(b), 7(b)도에서 표시한 전기적 응답성 그리고 편광성인 장치는 재료의 표면에 투명 전도성 피막을 도포 또는 부착시키거나 투명한 전도성 피막을 함유하는 두 개의 판 사이에 넣어서 수지를 경화시켜서 만들 수 있다. 불투명과 투명 상태 사이의 시각적 콘트라스트는 밝게 또는 캄캄하게 적절한 배경을 제공함으로써 증대될 수 있다. 불투명 상태에서 캄캄하거나 또는 착색된 전-광 표시장치는 액정에 이색 염료를 첨가하여서 만들 수 있다. 예를 들면, 제3도 또는 제7(b)도에서와 같은 전-광 표시장치는 전압이 인가되지 않으면 검정색이고, 전압이 인가되면 백색인 것은 검정색 다색 염료를 함유한 네마틱 액정을 사용하여 제조 할 수 있다. 이러한 액정을 투명 수지 내에서 경화시키고 백색 배경위에 놓으면 검정색 표시장치에서 백색을 이룩할 수 있다.

제4도에서 표시한 것 같은 산란성 편광자 필름은 변형 모니터로서 사용될 수 있다. 필름 위에 가해진 변형의 방향은 필름이 편광시키는 방향을 조정한다. 가해진 변형의 방향과 크기의 변화는 편광의 방향 또는 크기를 변화시킨다. 편광의 변화는 편광된 렌즈를 통하여 필름을 관찰함으로써 감시할 수 있다.

전기적 어드레스성 산란성 편광자는 제4도 및 제6(b)도에서 각각 설명한 것 같이 계의 존재하에서 신장 또는 경화시켜서 제작할 수가 있다. 이들 필름의 하나 위에 투명 도전체에 충분한 크기의 전압을 가하면 미세방울의 광학축은 필름의 표면에 수직되게 정열하며, 편광 효과는 오프로 절환되고 필름은 투명하게 나타난다. 이러한 재료는 편광 효과를 오프와 온으로 절환하는 것이 요구되는 표시 창 또는 다른 장치에 유용하다.

광학적 절환 재료는 이상굴절율 n_e가 필름의 표면에 수직으로 배열하도록 변형에 의하여 또는 인가 계의 존재하에 경화시켜서 제조한 필름을 가지고 제작할 수 있다. 이러한 필름은 투명하고 보통의 빛 강도에서 빛을 투과시킨다. 충분히 높은 강도의 입사광은 액정이 재배열하여 미세방울의 광학축이 필름의 면의 방향으로 절환한다. 이 필름은 빛을 산란시키고, 불투명하게 나타난다.

본 필름은 높은 강도의 전자원에 보호 피복으로서 사용되는 비선형 광학장치로서 역할을 하거나 또는 광학 콤퓨팅의 장치로서 역할을 한다. 비선형 광학 응답은 고강도 입사광이 수지의 굴절율에 비해 액저의 굴절율의 수치를 변경시킬 수 있을때에는 가능하다.

열가소성 수지로 제작된 본 발명의 재료는 기억소자에 이익을 준다. 제8도는 영수자 표시장치와 같은 대조적인 불투명과 투명부위를 나타내는 열경화성 재료의 제조방법을 나타낸다. 제3표에서 도시한 것과 같은 시이트는 수지(130)의 연화점 이상의 온도로, 그러나 액정의 액정성 상에서 등방성 상 전이온도 이하의 온도로 가열하고, 요망되는 모양으로 도안된 전극(140),(152) 사이의 전계에 노출시킨다.

시이트는 또한 배열과정에서 액정성 대 등방성 상 전이온도 이상의 온도로 가열하고, 이어서 등방성에서 액정성 상 전이온 이하의 온도로 그러나 메트릭스의 연화점 이상으로 냉각시킨다. 연화된 메트릭스(130)의 미세방울(134)의 광학축은 전계의 방향, 즉 시이트의 표면에 수직으로 정열한다. 계에 노출되지않은 미세방울(138)의 광학축은 배열하지 않는다. 계를 유지하면서 연화점 이하의 온도로 이어서 냉각하여 제9도에 표시한 재료를 만든다.

제9도는 메트릭스(150)가 재경화 되고 전계가 제거된 후의 제8도의 재료를 보여준다. 재료에 입사되는 빛은 입사광에 의해 탐지되는 메트릭스의 굴절율과 액정의 굴절율의 정합 또는 부정합에 의거 투과되거나 또는 산란된다. 미세방울(154)의 배열된 광학축을 가지는 메트릭스(150)에 빛 I_o가 입사는 n_s, n_o굴절율의 부정합을 경험하지 않고, 미세방울(154)을 함유하는 부위는 투명하게 나타나도록 한다. 무작위 배열 미세방울(152)를 가지는 메트릭스(150) 위에 직사하는 빛 I_o은 굴절율 n_s와 전체 무작위 배열한 이상굴절율 n_e사이에 큰 차이를 경험하게 되고, I'_s에서 같이 산란되고 부위가 불투명하게 나타나도록 한다.

제8도 내지 제9도의 재료는 다수한 용도를 가진다. 예를 들면, 이것은 재료의 주변 온도가 어느 선택된 수치 이상 상승하였을 때에 시각적 경고를 발송하는 온도 감시장치로 사용할 수 있다. 경고는 주변 온도가 비록 선택된 수치 이하로 회복했더라고 볼 수가 있다.

메트릭스는, 예를 들면 연화온도 0℃를 가지는 것을 사용할 수 있다. 수지 필름은 식품과 같은 냉동된 품목에 붙일 수 있다. 필름은 적절한 영상, 예를 들면 OK와 같은 것으로 만든다. OK라는 영상은 필름이 0℃ 이하로 유지되는 한은 남아 있다. 만약 품목의 온도가 0℃ 이상 오르면, 영상은 소거되며, 비록 품목이 그 이후 재냉동되더라도 다시 나타나지 않는다.

본 발명의 재료는 소거성 라벨로서 사용될 수도 있다. 영상은 적절한 전압과 열을 가하여 재료에 넣을 수 있다. 재료는 다시 가열될 때까지 영상을 유지한다. 영수자 정보는 패턴화된 7개의 분단 전극으로 기록할 수 있다. 문자는 필름이 가열된 동안에 전압으로 적절한 세그머트에 어드레스하여서 쓰고 그리고 냉각 시킨다. 이러한 라벨은 상점 상품단의 가격표로서 유용하게 될 수 있다. 재료는 패턴화된 전도성 표면을 가지는 플라스틱 시이트 사이에 끼워 넣을 수 있다.

제10도는 스메틱 A 액정의 미세방울(174)을 가지는 메트릭스(170)을 보여준다. 제10도에서 보여주는 것과 같이 액정은 우선되는 배열의 방향 없이 포칼 콘닉 상태이어서, n_e는 메트릭스내에서 무작위 배열해 있다. I_o에서와 같이 재료에 입사하는 빛은 n_s와 n_e사이이 부정합을 탐지하고 그리고 I_s에서와 같이 산란된다. 재료는 불투명하게 된다.

제11도는 스메틱 A 액정 미세방울(184)을 함유하는 수지(180)가 표시된 방향으로 전계 E에 가하고, 계를 제거한 후의 제10도의 재료를 보여준다. 층은 계의 방향에 수직되게 배열하고, 액정 분자의 장축은 필름 표면에 수직이다. 보통으로는 입사광 I'_o는 n_o와 n_s굴절율간의 부정합을 탐지하지 못하고 I와 같이 재료를 투과한다.

제11도의 재료는 투명하게 나타난다.

본 발명의 중요한 면모의 하나는 액정 대 중합체의 매우 높은 비율 가지는 액정-열가소성 메트릭스 재료의 제조방법을 제공하는 것이다. 이러한 액정은 유전 이방성을 나타내야 되며, 바람직하기는 네마틱이다. 비율은 적어도 1:1 그리고 바람직하기는 약 1.5 내지 2.0:1이다. 액정의 높은 농도는 투명과 불투명 부위 사이에 높은 콘트라스트를 가지는 표시장치에 제공하며, 용이하게 읽을 수 있는 표시장치를 만들게 한다. 표 Ia는 본 발명에 의한 하기할 실시에 30에서 만든 재료의 액정에 대한 중합체의 비율을 요약한 것이다. 표 1b는 표 1a의 원료와 비율로 제작한 전기적 절환 소자의 성질을 기록한다.

표 Ib에 기록한 이들 소자의 성질은 다음과 같이 평가했다.

표 Ib에서 본 바와 같이, 액정에 대한 중합체의 비율이 약 1:1보다 No 1 및 No.3 소자에 대하여는 큰 것은 총체적 시각 상분리가 되지 않았다.

본 발명의 액정성 중합체 재료의 중요한 성질은 상분리 중합체는 액정의 미세방울 주위에 밀착된 밀폐-셀형의 메트릭스를 만든다.

제12도는 실시예 23의 재료 현미경 사진이며, 폴리(메틸 메타아크릴레이트)와 액정 E7의 상분리에 의해 형성된 벌집모양의 구조를 보여준다. 밀폐 셀형 메트릭스는 재료중에 포위된 액정의 양을 최대로 하고, 그리고 액정이 스며 나오지 않는 튼튼한 필름 또는 시이트를 제공한다.

중합체의 굴절을 n_p은 상분리와 미세방울 성장 과정에서 액정으로 가소화되어 n_s의 수치에 조정된다. 투명도는 메트릭스(이중에 용해된 액정을 가진다)의 n_s액정의 n_o의 상대적 수치(상대치)에 의해 영향을 받는다. 예를 들면 n_o=1.51의 시아노페닐형의 네마틱 액정을 사용하는 표시장치에서; 보통의 입사광에 대해 최대의 투과율을 얻기 위해서 메트릭스 n_s는 1.51에 가능한한 가까워야 한다. 용해된 액정은 이러한 수치로 접근시키는 경향이 있다.

또한, n_s와 n_o의 상대친 네마틱 액정(정의 유전 이방성을 나타낸다)의 미세방울을 가진 열가소성 메트릭스를 가진 이들 표시장치를 온(투명)에서 오프(불투명) 상태로 전기적 절환시간에 영향을 준다. 표 2a와 2b는 하기 실시에 23에서와 같이 여러 중합체와 액정 E7으로 만든 셀의 n_p치와 성질을 요약했다.

용해된 액정의 영향은 효과적으로 메트릭스의 굴절율 n가 액정의 그것 n가 되도록 중합체가 굴절율 n을 증가 또는 감소하는 것이다.

중합체 내에 용해된 액정의 양은 상분리 공정중에 냉각 속도에 의해 다시 조절되다. 급격한 냉각은 일반적으로 적은 미세방울과 많은 양의 용해된 액정을 가지는 재료를 만들며, 이에 반하여, 서서히 내각시키면 일반적으로 메트릭스내에 용해된 액정의 양이 적고 큰 미세방우을 가지는 것을 제공한다. 표 2a에서 E7과 같은 시아노비페닐 액정 용질은 스트레이트, 순수한 중합체의 굴절을 n를 실제 중합체 메트릭스의 굴절율 n로 증가시키는 영향을 한다; n의 증가의 정도는 용해된 액정의 농도와 n의 최초치에 의존한다.

제13a도에서 설명한 것 같이, A방향으로 똑바로 보는 표시장치의 경우에서는, 굴절율 n가 1.49∼1.50의 범위를 가지는 중합체가 바람직하며, 그래서 메트릭스의 최종 굴절율 n가 n=1.5에 가능한 한 가깝게 한다. 제13b도에서 표시한 것 같이, 옆으로부터 관찰하는 표시장치는 굴절율 n가 n보다 크고, 보통 n보다 적은 것을 가지는 중합체가 바람직하며, 메트릭스의 n가 액정의 유효 굴절율 n에 정합되게 한다.

이러한 표시장치는 제13b도에서 표시한 바와 같이 B방향에서 가장 용이하게 읽을 수가 있다. 표 2b에서 보는 바와 같이, n=1.585를 가지는 폴리카르보네이트는 수직으로부터 약 30°에서 가장 잘 관찰되는 표시장치를 제공한다. 제13b도에 의거하여, 유효 굴절율 n는 다음 공식에 의해 계산된다.

여기서

θ는 관찰각이고; α는 ne에서 유효 구절율 nx까지의 각도이고; C는 입사광의 편광의 방향이다.

본 발명의 중요한 면모의 하나는 기기억시간을 가지도록 높은 저항성과 유전율을 가지는 재료를 제공하는 것이다. 본 재료를 사용하는 소자는 전하를 지지하고, 전하는 다시 전하가 합선 또는 소멸할 때까지 재료의 미세방울의 광학축을 배열된 위치에서 유지한다. 전하가 유지되고 있는 동안은 재료는 외계에 의존하지 않는 영상기억을 나타낸다. 작동의 원리는 투명한 전도체 전극 사이에 넣은 재료의 필름은 캐패시던스 C와 내부 저항 R을 가지는 캐패시터로서 작용하는 것이다. 전압을 가하면 캐패시터를 대전시키며 전압을 제거하면 전하는 유지되며, R×C의 적에 해당되는 시간동안 필름을 투명한 상태로 유지시킨다. 일반적으로 R×C의 수치는 캐패시터의 크기와 구성에 의존하지 않고, 오직 액정-중합체 메트릭스 재료의 성질에 의존하다 : C=εA/d, 이고 여기서 ε은 재료의 유전율이고, A는 필름 표면적이고, d는 이것은 두께이다.

그리고 R=ρd/A이고 여기서 ρ는 재료의 저항이다; 이 같이 방전시간, ε×ρ의 적은 재료의 성질이며 셀의 크기나 또는 구성의 함수가 아니다. 표 3은 하기 실시예 23에서와 같이 본 발명의 방법으로 제조한 여러 재료에 대한 기억시간(ερ)을 요약한 것이다.

연장된 기억을 나타내는 다른 액정-중합체 재료는 실시예에서 표시한다.

액정은 용이하게 용해되기 때문에 균일 용액을 형성하기 위해 오직 온화하게 교반하면 된다. 교반중에 생기는 고이 방울을 제거하기 위해 용액은 메트릭스로 경화시키기 전에 원심분리하거나 또는 진공실에 넣는다. 미세방울의 크기와 배치는 상분리 온도, 경화속도, 중합체의 종류 및 사용한 액정 재료와 이들 재료의 상대적 비율, 금후 상술할 경화의 방법과 속도와 같은 여러 인자에 의존한다.

액정과 열가소성 메트릭스-생산 조성물 수지의 이성분 혼합물의 평형상 다이아그람은 제14도에서 간략하게 표시했다. T은 액정-수지 혼합물이 단상, 모든 조성에서 균일 용액을 형성하는 최하의 온도이다; T는 혼합물이 경화는 온도이다. B지역은 경화되기 전에 상분리와 미세방울 형성이 일어나는 혼화성 갭이다. A지역은 혼화 갭 밖이고, 균일한 용액이다. Y점은 T에서 50/50 혼합물이 혼화 갭에 들어가, 즉 상분리를 시작하고 현장에서 미세방울을 형성하는 것을 표시한다. X점은 약 67/33 혼합물이 T에서 균일한 용액이 되는 것을 표시한다; X점은 T에서 혼합물이 혼화 갭에 들어가거나 또는 미세방울 형성 단계를 나타낸다. 그리고 X점은 T에서 혼합물이 세트되는 것을 나타낸다.

용매 증발 상분리에 대해, 바람직한 열가소성 수지는 용매 또는 용매의 혼합물에 용해되며, 이것은 액정과 혼화되는 것이다.

제15도는 용매, 액정 및 수지의 삼성분계 혼합물의 평형 상 다이아그램이다. A지역 내의 비율에서 혼합물은 균일하다; B지역 내의 비율에서 혼합물은 혼화 갭에 도달하고 미세방울의 형성이 시작된다. 용매의 증발에 의해 혼합물은 Z점에서 시작하여 Z, Z의 선을 따라 진행하여 최종 조성 Z을 가지는 필름을 형성한다.

용매 증발은 액정 함유 필름으로 목적물을 피복할 때 유용하다. 만약, 투명한 전극판 사이에 액정-중합성 재료의 시이트의 형으로된 전기적 응답성 장치가 요망될 때에는, 판사이로부터 용매를 증발시켜 시이트를 만드는 것은 매우 어렵다. 이 경우에는, 상분리에 의해 벌크 열가소성 재료를 만드는데에 용매 증발을 사용한다.

이러한 재료는 이어서 전극 사이에 넣고, 두 판 사이에 흐르도록 가열하고, 이어서 경화시키기 위해 냉각시킨다. 용매 증발기술은 제14도의 T에서 또는 이상의 액정의 품질저하가 생기는 높은 전이온도를 가지는 수지에 특히 유용하다. 용매 증발에 의해 벌크 열가소성 재료를 형성함으로써 액정은 메트릭스 가소제로 작용하여 메트릭스의 연화점을 액정의 품질저하 온도 이하로 낮춘다.

높고 분해적인 융점을 가진 열가소성 수지에 대해, 균일 용액은 중량으로 1부의 액정에 약 5부의 적합한 용매를 용해하여 제조하는 것이 바람직하다. 일단 재료가 용매 증발에 의해 초기에 만들어지면, 이 이후의 모든 재료의 조작, 예로서 셀 제작, 또는 제작업은 재요해 변형 또는 액정의 미세방울의 크기를 변화시키기 위해 열 연화 그리고 냉각시킨다. 가소 효과는 액정의 일부가 메트릭스 내에 용액으로 남아 있기 때문이다. 이같이, 이 경우에 가소 효과는 액정의 품질 저하없이 반복해서 재료가 연화 및 경화될 수 있도록 한다.

하나의 적합한 열가소성 수지는 연화점이 요망되는 온도 범위로 개선된 에폭시 수지이다. 통상 열경화성 에폭시 수지는 가교성 경화제 대신에 모노알킬 아민 같은 미가교성 결합제(경화제)로 대신함으로써 선택된 연화온도를 가지는 열가소성 수지로 전환시킨다. 연화가 일어나는 온도는 경화제의 선택에 의해서 조정된다.

단쇄의 모노알킬아민의 사용은 장쇄 알킬아민으로 경화시킨 것 보다 비교적 높은 연화점을 가지는 에폭시 수지 제품이 된다. 예를 들면 프로필아민은 헥실아민 보다 높은 연화점을 가지는 에폭시 수지 제품이 된다. 알킬의 가지는 연화점을 낮추는 영향이 있다.

예로서, n-부틸아민으로부터 만든 에폭시 수지는 가지가 있는 t-부틸아민으로부터 만든 것 보다 높은 연화점을 가진다.

경화되지 않은 에폭시 수지에 대한 모노알킬아민의 비율은 경화된 수지의 쇄길이를 결정한다. 주쇄의 길이는 에폭시 수지 대 알킬아민의 당량이 1 : 1 비율일 때가 가장 길다. 비율이 1 : 1로부터 수지가 많든가 또는 알킬아민이 많든가 하여 떨어지면, 주쇄 길이는 짧아진다.

메트릭스의 최종적 성질은 알킬아민 및 에폭시 수지에 대한 알킬아민의 비율을 선택함으로써 특정 목적에 맞도록 조절할 수가 있다.

비교적 딱딱하고 뻣뻣한 수지는 긴 주쇄길이와 짧은 알킬아민 쇄길이로서 얻어질 수가 있다.

예를 들면 1 : 1 제품으로 프로필아민으로 만든 것을 헥실아민으로 만든 1 : 1 제품보다 딱딱하게 경화된 수지를 제공한다.

연화점 범위는 기록/소거 현상이 일어나는 온도를 결정한다. 여기서 사용한 뜻으로 기록은 액정-중합체 메트릭스 재료를 가열하고, 미세방울을 광학축으로 배열시키기 위해 패턴화된 계를 인가하며 그리고 패턴의 형으로 영상을 기록하기 위해서 계를 인가하고, 냉각시키는 것이고; 소거는 영상이 기록된 재료를 가열하고, 광학축이 무작위 상태로 돌아가도록 계 없이 냉각시키는 것이다. 높은 기록/소거 온도는 긴 주쇄와 짧은 알킬쇄로 이루어진다. 영상의 소멸시간(저장시간)은 높은 기록/소거 온도 즉, 긴 주쇄와 짧은 알킬쇄의 조건에서 증대된다.

알킬아민 이외의 다른 약제는 과대하게 가교하여 연화를 막지 않는 한 사용될 수 있다. 적합한 다른 시약은 디올 및 디산과 같은, 두 개의 활성 수소만을 갖는 것이다.

표 4에서 보는 바와 같이 EPON 828(Lot #8 GHJ-52-Miller Stephenson Co., Inc., Danbury, CT 06810) 대 헥실아민(HA)의 비율을 달리하여 수지를 제조해서 경화된 수지 재료의 주쇄 길이의 차이가 연화온도범위에 미치는 효과를 측정하였다.

얻어진 3종의 수지를 65℃에서 3일간 경화하고 실온으로 냉각하여 현미경으로 관찰한 결과 이들 모두는 거의 균일하게 단단한 고체물질이었다. 이들 3종의 수지를 82℃로 10분간 오븐에서 가열하고 현미경에 의한 관찰 결과를 표 5에 기록하였다.

액정을 함유하는 경화된 수지재료의 주쇄 길이의 차이가 표시장치의 특성에 미치는 효과는 하기 실시예 13에서와 같은 액정 E7 약 33% 및 EPON/HA 비율을 달리한, 헥실아민(HA)이 첨가된 EPON 828 67%를 함유하는 혼합물을 비교하여 측정하는데, EPON 대 HA의 비율 및 액정의 백분율은 경화된 수지만을 동일 비율로 사용하여 표 5에 기재한 바와 같다.

이들 혼합물을 50℃에서 3일간 경화하였다. 실온 및 50℃에서 EPON/HA 혼합물의 현미경에 의한 관찰 결과를 표 7에 나타내었다. 표 7b는 3℃, 실온 및 50℃에서의 광 산란 특성과 표 6의 EPON/HA/E7 혼합물의 3℃ 및 실온에서의 물리적 상태를 기술한 것이다.

각종 아민이 EPON 828중 각종 액정의 광산란 특성, 영상 저장시간 및 기재/소거 온도에 미치는 효과는 액정 33중량%와 1 : 1 당량 비율의 EPON/아민 67%의 혼합물을 제조하여 측정한다. 각기 다른 비율의 혼합물을 65℃에서 4시간동안 벌크상태로 경화하고 실온으로 냉각되도록 방치한다. 표 8a 및 8b는 실온에서의 광산란 특성을 나타낸 것이다. 헥실아민과 직쇄 프로필아민으로 제조한 수지(1,2 및 4)는 경질이고 실온에서의 변형이 곤란한데 비해, 헥실아민(5) 수지는 더욱 용이하게 변형되고 옥틸아민(6) 수지는 점착성을 지니고 있다.

C=투명 S=산란 X=반투명 S/PS=상이 분리되면서 산란

표 8a에서의 액정은 다음과 같다 :

E-7은 하기 실시예 1에 기재한 것과 같은 것으로, 크리스탈에서 네마틱 액정상으로의 전이온도 -10℃와 액정에서 등방성 상으로의 전이온도 60.5℃를 갖는다.

E-31은 시아노비페닐 및 비-시아노 비페닐 에스테르의 특수 혼합물(EM Chemicals 제품)로서 크리스탈에서 네마틱 액정상으로의 전이온도 -9℃와 액정에서 등방성 상으로의 전이온도 61.5℃를 갖는다.

E-44는 시아노비페닐, 시아노터페닐 및 비-시아노 비페닐 에스테르의 특수 혼합물(EM Chemicals 제품)로서, 크리스탈에서 네마틱 액정상으로의 상 전이온도 -60℃와 액정에서 등방성 상으로의 전이온도 100℃를 갖는다.

K-12는 크리스탈에서 네마틱 액정상으로의 전이온도 48℃를 갖는, 4-시아노-4'-부틸비페닐이다.

K-18는 크리스탈에서 네마틱 액정상으로의 전이온도 1.45℃와 액정에서 등방성 상으로의 전이온도 29℃를 갖는, 4-시아노-4'-헥실비페닐이다.

C=투명 S=산란 X=반-투명 S/PS=상이 분리되면서 산란

표 8b에서의 액정은 다음과 같다.

K-21은 크리스탈에서 네마틱 액정상으로의 전이온도 42.8℃를 갖는, 4-시아노-4'-헥실비페닐이다.

K-24는 크리스탈에서 스메틱 A 액정상으로의 전이온도 21.5℃, 스메틱 C에서 네마틱 액정상으로의 전이온도 33.5℃ 및 네마틱 액정에서 등방성 상으로의 전이온도 40.5℃를 갖는, 4-시아노-4'-옥틸비페닐이다.

M-15는 크리스탈에서 네마틱 액정상으로의 전이온도 48℃와 액정에서 등방성 상으로의 전이온도 68℃를 갖는, 4-시아노-4'-펜톡시비페닐이다.

M-18은 크리스탈에서 네마틱 액정상으로의 전이온도 57℃와 액정에서 등방성 상으로의 전이온도 75.5℃를 갖는, 4-시아노-4'-헥속시비페닐이다.

M-24는 크리스탈에서 스메틱 A 액정상으로의 전이온도 54.5℃, 스메틱 A에서 네마틱 액정상으로의 전이온도 67.0℃ 및 네마틱에서 등방성 상으로의 전이온도 80.0℃를 갖는, 4-시아노-4'-옥톡시비페닐이다.

영상 저장시간 및 기재/소거 온도의 성능 측정용 분취물은 하기 실시예 17에서와 같이 패턴화한 전극 슬라이드간으 혼합물 1-2 및 4-6으로 제조한다. 저장시간(영상 강쇠) 및 기재/소거 온도는 알킬아민의 길이가 증가함에 따라 감소되면 또한 수지의 경도 역시 감소된다.

본 발명의 광산란 재료의 제조에는 제16도에 표시한 바와 같은 일반적 순서가 포함된다. 제16도에서 출발물질의 선택 및 상분리가 시작된 후(그러나 메트릭스는 고화되기 전에)의 혼합물의 조작이 미세방울 성장속도를 제어할 수 있다는 것을 알 수 있다.

출발물질, 예를 들면 액정 및 수지(폴리머)의 특성은 폴리머 내에서의 액정의 용해도에 영향을 끼치고 균질성 용액의 조성 및 상분리가 일어나는 시점과 분리의 진행속도를 결정짓는다. 출발물질의 상대농도 역시 상분리 속도에 영향을 끼친다. 경화온도의 변화는 용해도, 중합속도 및 중합체중에 석출된 결정의 미세방울로의 확산 속도에 변화를 준다. 액정 열가소성 용액의 냉각속도는 미세방울 성장 속도에 영향을 끼친다.

열가소성의 변형된 에폭시 수지와 같은 열가소성 물질은 역으로 상이한 온도에서 용해하고, 각기 다른 조절 가능한 속도에서 냉각에 의해 고체 상태도 된다. 액정 및 열가소성 물질의 균질성 용액이 냉각에 의해 액정과 중합체가 혼화되지 않는 온도에 도달할 경우 상분리가 일어난다. 이 온도는중합체가 평균분자량 및 액정의 농도와 관련을 갖는다. 제17도에서 보는 바와 같이, 온도가 서서히 내려가면 분자들이 각 침전위치까지 확산한 수 있는 시간을 갖게 되고 이로인해 미세방울은 더 커지게 된다. 제17도의 데이터는 하기 실시예 31 및 32에서 얻은 결과이다. 냉각 시간이 빠르면, 메트릭스는 열역학적 평형이 이루어지기 훨씬 전에 고화되어 미세방울은 성장할 시간을 갖지 못하고 다수의 액정분리가 고체 메트릭스내에 잔류하게 된다. 열가소성 물질의 냉각속도는 열경화성 중합체의 경화 또는 중합온도와 유사한 작용을 한다.

에폭시 수지와 같은 상이한 속도에서 경화되는, 각기 다른 열경화성 중합체는 2배 이상의 차이를 가진 미세방울을 생성시킬 수 있다.

표 9는 2종의 에폭시에서 얻은 이러한 효과를 요약한 것이다.

표 9에서 보는 바와 같이, 동일 농도 및 온도에서 EPON 828은 보스티크 크기의 2배의 미세방울을 생성한다. 하기 실시예에서 더욱 명확히 알 수 있는 바와 같이, 액정의 상대농도는 채널 형성이 시작되면, 최대 약 40 내지 50%에 달할 때까지 이들 계내에서의 크기에 영향을 끼치지 않는다.

본 발명의 최선의 형태는 다음 실시예로써 더욱 상세히 설명한다.

상분리는 각 광변조 재료의 제조실시에 수행되었다.

[실시예 1]

보스티크 7575라는 상표(제조처: Emhart Chemical Group, Bostik Division)하에 시판되는 2성분 에폭시 물질 및 액정을 사용하는 높은 콘트라스트를 가진 온도 응답성 물질을 제조한다.

에폭시 수지 A 및 B부와 액정을 A부 33내지 1/3%, B부 33 내지 1/3% 및 액정 33 내지 1/3%의 등용적 비율로 혼합한다. 이들 세가지 성분을 3분간 온화하게 교반하여 혼합시킨 후 1분간 원심분리하여 교반중에 혼합되는 기포를 제거한다. 경화되지 않은 물질을 유리판상에서 균일한 두께로 연산시켜 여러개의 시료를 만든다.

48시간동안 경화시킨 후, 약 200마이크론 두께로 가진 시료는 순백색 불투명 구조(불투명 상태)를 나타내었다. 필름의 두께가 10 내지 200마이크론인 시료에서는 외관은 백색이었으나 불투명성은 덜 하였다. 유리 표면으로부터 필름을 벗겨내면 고체의 가용성 물질이 얻어진다. 이들 필름을 네마틱-등방성 상 전이온도 부근의 80℃로 가열하면 급격하게 투명해진다(투명 상태). 필름은 80℃ 이상의 온도에서는 투명성을 그대로 유지하나, 80℃ 이하로 냉각하면 순수한 불투명 상태로 환원된다. 불투명 상태와 투명 상태간의 콘트라스트는 필름 두께에 따라 달라진다. 두께가 200±100마이크론인 경우 불투명 상태와 투명 상태간의 가시 콘트라스트는 높게 나타났다.

필름의 투명 및 불투명 상태로써 표시되는 네마틱 등방성 전이온도는 에폭시 수지에 분산하기 전의 액정의 네마틱-등방성 전이온도에 아주 근접하였다.

[실시예 2]

실시예 1에 기술한 바와 동일한 물질을 사용하여 전기적 응답성 장치를 만든다. 이 실시예에서는, 원심 분리 후 실시예 1의 비경화 혼합물을, 이 혼합물에 인접한 슬라이드의 양 표면상에 산화인디움 전도성 물질을 코팅한 두 개의 유리 슬라이드 사이에 주입시킨다.

절연 스페이서(테플론 테이프)를 양 유리 슬라이드 사이에 사용하여 필름의 두께가 약 75마이크론이 되도록 조절한다. 필름은 24시간 경과후 순백색 불투명 구조(불투명 상태)를 나타내었다. 교류전압 100볼트를 유리판의 전도성 표면에 인가하면 물질은 투명해진다(투명 상태). 10마이크론 미만의 두께를 가진 필름에 투명 및 불투명 상태간의 가시 콘트라스트가 낮고 또한 낮은 스위칭 전압을 필요로 한다. 표시장치상의 배경을 어둡게 하거나 반사되도록 하면 온-오프 가시 콘트라스트는 향상된다.

100볼트의 전압을 인가한 면적 2.0㎠의 시료에서는 투명 상태에서 5×10^-8A를 흐르게 하여 5×10^-6왓트의 구동력을 제공하는 것으로 관찰되었다.

[실시예 3]

액정 혼합물에 청색 염료를 가하여 불투명 상태에서 불투명 청색을 나타내고 투명 상태에서는 선명한 전기적 응답성 게스트-호스트 장치를 만든다. 청색 염료는 1-(p-n-부틸페닐아미노)-4-히드록시안트라퀴논이다. 이 염료를 실시예 1의 액정 혼합물에 청색 염료를 액정 98.5중량%에 대해 1.5중량%의 비율로 첨가한다. 이 혼합물을 실시예 1의 에폭시 수지 A 및 B부 33 내지 1/3용적%(A부), 33 내지 1/3용적%(B부) 및 33 내지 1/3용적%의 청색 염료 및 액정의 비율로 혼합한다. 실시예 2에서와 같이, 물질을 전도성 표면 코팅물을 가진 두 개의 큰 가시 콘트라스트는 필름의 두께가 더 얇은 경우에 얻어지므로 더 낮은 전압을 전도성 표면에 인가한다. 약 10마이크론의 두께를 가진 표시장치에서는 전압을 25볼트로 인가한 경우에 투명 상태로 변환된다.

[실시예 4]

실시예 1의 액정 혼합물 및 비스페놀 A수지(A부) 및 지방족 경화제(B부)로 이루어진 2-성분의 신속 경화성 에폭시 수지(상표명 EPO-TEK 302 )를 사용하여 온도 응답성 필름을 제조한다.

에폭시 수지 및 액정은 A부 25용적%, B부 25용적% 및 액정 50용적%의 비율로 혼합한다. 사용된 필름의 제조과정은 실시예 1에서와 동일하다. 2일간 경화시키면 필름은 액정 등방성-네마틱 전이온도(80℃) 이하의 온도에서는 불투명 백색 구조를 나타내나, 그 이상의 온도에서는 투명하게 된다.

[실시예 5]

액정 4'-옥틸-4-시아노비페닐(K-24로서 EM Industries에 의해 시판됨)을 2성분 에폭시 수지와 다음비율, 즉 용적으로 A부 33 내지 1/3%, B부 33 내지 1/3% 및 액정 33 내지 1/3%의 비율로 혼합한 액정 분산물로서 편광 특성을 가진 기계적 응력 및 온도 응답성 물질을 제조한다. 에폭시 수지는 비스페놀 A 및 에피클로로히드린의 등몰량의 혼합물(A부), 지방성 폴리아민 경화제(B부, 이탈리아공화국 밀라노소재, Bostik Divison에 의해 시판됨)로 이루어진 것이다.

두가지 시료를 제조하는데, 한가지는 액정으로서 K-24를 사용하고 다른 한가지는 K-24 75%와 아니실리덴-p-부틸 아닐린 25%의 혼합물(용적으로)을 사용한다. 혼합물의 교반은 실시예 1에서와 같은 방법으로 한다. 현미경용 유리 슬라이드와 플라스틱 카바 슬림 사이에서 혼합물이 경화되도록 하여 두께 약 50마이크론을 가진 필름 제조한다. 혼합물이 일단 경화되면, 플라스틱 카바 슬립은 용이하게 제거되어 필름을 유리 기관으로부터 쉽게 떼어낼 수 있다. 균일하게 평편하고 광택을 가지며 실온에서는 불투명한 가용성 물질이 얻어진다.

이 필름을 한 방향으로 신장시킴에 따라 물질은 더욱 투명하게 된다. 신장된 필름을 통과하는 광은 시장 방향에 대해 수직 방향으로 선형으로 편광된다. 물질을 액정이 등방성 상이 되는 온도로 가열하면 물질은 투명하게 되어 신장 상태에서와 신장되지 않은 상태 모두에서 편광은 나타나지 않는다. 신장하는 대신 전단 또는 간단히 한 방향으로 압력을 가하면 동일한 편광 효과를 얻을 수 있다.

[실시예 6]

편광 특성을 가진 전기적 응답성 셀은 다음 물질을 다음과 같은 순서로 혼합하여 제조한다 : 에폭시 B부 32.5중량%, 네마틱 액정 33.52중량%, 스페이서 물질 0.7중량%, 에폭시 A부 33.3중량%, 에폭시 수지는 실시예 5에 기술한 것과 동일하다. 네마틱 액정(E-7로서 EM Industries에 의해 시판됨)은 4'-n-펜틸-4-시아노비페닐(5CB) 51중량%, 4'-n-헵틸-4-시아노비페닐(7CB) 21중량%, 4'-n-옥트옥시-4-시아노비페닐 16중량% 및 4'-n-펜틸-4-시아노-터페닐 12중량%의 혼합물이다. 스페이서 물질은 입경 26㎛의 알루미나 분말이다(Alufit PS-26으로서 the Atomergic Chemicals Corporation에 의해 시판됨). 액정 및 에폭시 수지의 혼합물이 경화되지 않은 유동성 상태로 존재하는 동안, 투명 전도성 물질을 코팅하고 전압을 인가할 후 두 개의 유리 슬라이드 사이에 이 혼합물을 주압시킨 다음 이 물질을 -24℃에서 5일간 경화시킨다. 실온으로 가온함에 따라 유리 슬라이드와 에폭시 수지 메트릭스의 상이한 팽창 계수로 인하여 메트릭스 내에 분산된 액정의 미세방울과 메트릭스가 변형이 되어 물질을 통과하는 광이 선형으로 편광된다. 이 현상은 교차된 편광 펜즈를 통해 관찰된 광이 소멸되는 것으로써 알 수 있다. 30볼트의 교류 전압을 전도성 코팅물에 인가하면 응답성 물질은 투과된 광이 단지 약하게 편광되는 상태로 변환된다.

[실시예 7]

신장 후 두 개의 투명 전도성 표면 사이에 끼워 넣은 가요성 에폭시 수지-액정 시이트로부터 저기적 용답성 셀을 만든다. 가요성 에폭시 수지-액정 시이트는 먼저 액정을 에폭시 B부와 혼합한 A부를 가하여 만드는데, 이때의 각 성분의 비율을 1 : 1 : 1로 한다.

액정은 실시예 4에서 사용한 것과 동일하다. A부는 비스페놀 A와 에피클로로히드린의 등몰량의 혼합물이고, B부는 화학 경화제이다(이들 시약은 이탈리아공화국 밀라노 소재, Bostic Division에 의해 시판됨). 에폭시 수지-액정 혼합물을 약 50㎛의 간격을 가진 두 개의 플랙시글라스 시이트 사이에 놓고 경화시킨다. 1일간 경화시킨 후, 생성된 불투명 백색 가요성 시이트를 플렉시글라스로부터 떼어낸다. 이 시이트를 한 방향으로 약 5 내지 10% 신장시키고 두 개의 유리 슬라이드 사이에 끼워 넣는다. 각 슬라이드의 한쪽면을 투명한 전도성 물질로 코팅한 다음 전도성 코팅물이 신장된 시이트에 대향될 수 있도록 샌드위치 고조물을 만든다. 선형으로 편광하는 필름을 샌드위치 되고 신장된 시이트에 배향시켜서 투광이 최대로 소멸되도록 한 다음 샌드위치 구조물을 부착한다.

또 하나의 셀을 상기한 바와 같이 만드는데, 단 여기서는 불투명한 백색의 가요성 시이트를 전도성 유리 슬라이드 사이에 끼워 넣은 다음에 신장시킨다.

200볼트의 전압을 시장된 물질을 가진 셀에 인가하여 불투명 및 투명 상태간의 응답시간은 1msc가 된다. 신장하지 않은 물질을 가진 셀에서는 응답시간은 25 내지 40msc이었다.

[실시예 8]

에폭시-액정 제제를 자외선 광에 의해 경화하여 가용성 고체 에폭시 메트릭스중의 액정 분산물을 만든다. 엑폭시 제제는 수지(Shell사 제품, EPON resin 828) 3.8g, UV 활성화 에폭시 경화제(3M사 제품, FC-508) 0.4g 및 트리메틸렌 글리콜 0.9g의 혼합물이다. 액정은 실시예 6에 기술된 것과 동일하다. 에폭시 제제 0.3g을 액정 0.1g과 혼합하여 용액을 만들고 이 용액을 자외선 램프하에 30분간 경화시킨다. 경화된 물질은 불투명한 백색을 나타내나, 가열하면 네마틱 액정 등방성 전이온도에서 투명하게 되어 열적 응답성 광스위치로서 작용을 한다. 가요성의 고체인 불투명 분산물은 신장됨에 따라 부분적으로 투명하게 된다. 신장된 물질을 통과한 광은 선형으로 편광되며, 교차된 편광자를 신장된 물질을 전면 또는 후면에 놓으면 빛이 소멸된다. 편광 효과를 나타내는 데는 물질이 단지 원래 길이의 5 내지 10% 만이 신장되는 것을 필요로 한다.

약간의 압축 또는 기타 기계적 변형에 의해서도 편광 효과는 나타난다. 교차 편광자를 통해 보면 물질은 기계적 응답성 광 스위치로서 작용한다.

[실시예 9]

실시예 7에 기술된 액정 및 보스티크 A부 및 B부(Bostics S.P.A. Milan, Italy)를 사용하여 산란성 편광자를 만든다. 보스티크 B부 및 B부의 비율은 각기 1 : 0.94이고, A부 및 B부와 액정 혼합물은 E-7 33중량%를 사용하여 만든다. 스페이서 물질 0.1중량%를 혼합물에 가한다. 스페이서 물질은 입경 26㎛의 분말이다(Atomergic Chemicals Corporation에 의해 Alufrit PS-26으로 시판). 혼합물을 교반하고 여러번 원심 분리하여 가스가 제거된 균질성 용액을 얻고 이것을 여러 성분과 혼합한지 10분후 두 개의 저도성 유리판 사이에 주입시키다. 생성된 26㎛ 필름을, 이 필름이 면이 47K 가우스 자계를 받는 방향(이후, 경화 방향이라함)으로 우치시키고 15℃에서 41시간 동안 둔 다음, 자계로부터 꺼내어 실온으로 냉각하면, 형성된 고체 필름은 경화 방향에 평행으로 편광이 된 두께 흡수 편광 필터로 조사한 경우, 불투명성을 나타내는 것으로 관찰되었다. 필터의 편광이 경화 방향에 수직으로 되는 경우에는 필름은 투명하게 나타났다.

필름의 편광특성은 정상 입사각 위치에서 고광도 광원으로부터의 편광 광을 사용하여 측정한다. 비임이 경화 방향에 대해 평해 방향으로 편광될 때의 투광의 강도에 대해 비임이 경화 방향에 대해 수직으로 편광될 때의 투광의 강도의 비율은 30이었다. 정상 방향에서 필름을 통하여 전계를 인가함에 따라 물질은 비-편광(투과)상태로 변환된다. 응답시간은 0.3msc 미만이고, 필름이 편광상태로 역이완화 되는데 필요한 시간은 3.0msc 미만이다. 필름에 의해 투과괸 광의 강도는 비-편광 상태로부터 편광 상태로 변화됨에 따라 감소되는데 이 감소는 경화방향에서 편광돈 입사광의 경우 2배나, 경화방향에 대해 수직방향으로 편광된 입사광의 경우에는 약 3배가 된다.

[실시예 10]

d) 및 메톡시 위치상에서 중수화된 10CB(4'-메톡시-4-시아노비페닐) 33%의 혼합물을 사용하는 것 이외는 실시예 1에서와 유사한 편광자를 제조한다. 이 필름은 실시예 1에서와 동일한 편광 특성을 나타내었다. 실시예 1에서와 동일한 조건하에 동일한 조성의 벌크 시료를 NMR(Nuclear Magnetic Resonance) 측정용 유리관중에서 경화시킨다. 이 시료의 중수소 NMR 스펙트럼은 10 내지 45℃의 온도와 정자계 방향을 따라, 그리고 수직 방향의 양방향으로 배향된 경화 방향에서 측정한다. 중수소 스펙트럼 패턴에서는 액정분자가 진행되는 동안 장 분자축이 자계 방향을 따라 존재하는데는 평균 배향이 바람직한 것으로 나타났다.

[실시예 11]

실시예 9에서와 동일한 조성을 가진 2개의 필름을 제조한다.

경화되는 동안, 주파수1khZ에서 진동하는 100v의 교류전압을 이들중 필름 하나의 표면상의 투명 전도체에 인가한다. 다른 필름은 전계를 인가하지않은채 경화시킨다. 경화후 이들 필름의 광학적 특성을 조사한다. 실온에서 전계인가하에 경화시킨 필름은 전계를 인가하지 않고 경화시킨 필름에서 보다 투명성이 높았다. 이것은 경화되는 동안 교류 전계를 인가하면 경화된 매체 내에서 미세방울이 광학축으로 배향되는 것을 억제한다는 것을 입증하는 것이다.

[실시예 12]

액정으로서 E-7을, 폴리우레탄으로서 코누탄(Conathane) Tu 50A, A부 및 B부(Conap Ine., Buffalo, New York)를 사용하여 산란성 편광자를 w조한다. A부는 과량의 톨루엔 디이소시아네이트와 폴리에테를 글리콜과의 반응에서 형성된 프레폴리머이고, B부는 4-4'-메틸렌비스이소오르토클로로아닐린 및 각종 폴리올의 혼합물이다.

A부 및 B부는 각기 1 : 0.94의 비율로 혼합한다. E-7 35%와 A부 및 B분 65%의 혼합물을 만든다. 여기서 실시예 9에 기술한 바와 같은 26㎛ 알루프릿 스페이서를 가한다. 전도성 유리판 사이에 혼합물을 주입하여 26㎛ 필름을 만든다. 형서돈 필름을 65℃에서 하루밤 경화시킨다. 경화됨에 따라 미세방울들은 실온에서 산란성을 가지며 불투명한 일종의 장치를 형성한다. 필름이 약간 변형되면 필름을 통과하는 광의 편광 현상이 일어난다. 선흡수 편광 필터로 관찰해 보면 이 장치는 필터의 편광 방향과 적용된 변형의 방향이 정렬이 되면 불투명하게 보이고, 이들 방향이 직교하면 장치는 투명하게 보인다. 장치는 전기적으로 변환할 수 있다. 산란 상태로부터 투명 상태로 완전히 변환시키기 위해서는 26㎛ 두께의 필름에 약 26볼트의 전압을 익해야 한다. 응력 및 완화 양 상태에 있어서, 장치에 전계를 인가하면 장치는 약 4msc의 응답시간을 갖게 된다. 장치의 완화 시간은 응력에 따라 크게 달라진다. 변형된 장치는 약 5msc 이내에 완화되는 반면, 변형되지 않은 장치는 완화되는데 18msc를 필요로 한다.

[실시예 13]

액정 및 헥실아민으로 경화된 EPON 828을 함유하는 벌크제제 용액으로부터 용매 증발에 의해 변환가능한 광 산란 필름을 제조한다.

4g의 EPON 828을 1.124g의 헥실아민(HA)(1 : 1 당량 비율)과 혼합한다. EPON/HA 혼합물 1.179g을 액정 E7 0.595g에 가하고 혼합물을 65℃에서 하루밤 경화시킨 후 방치하여 실온으로 냉각시킨다. 경화된 혼합물 0.0188g 슬러그를 아세톤 1.925g과 혼합한다.

형성된 용액은 E7과 아세톤과의 불혼화성에 기인하여 뿌연 상태가 된다. 메탄올 0.206g을 가하면 용액은 투명해진다. 용액을 5분간 교반하고 나면 용액은 용해되지 않은 물질이 보이지 않고 맑게 된다. 용액을 전도성 유리 기판상에 붓고 건조되도록 3분간 방치한다. 형성된 건조 필름은 광을 산란하고 불투명성을 갖는다.

필름의 상부에 2㎛의 스페이서를 두고 이들 스페이서의 상부에 샌드위치가 형성되도록 제2의 전도성판을 고정시켜서 필름으로 절환 가능한 셀을 만든다. 형성된 샌드위치를 제2의 전도성 판이 고정되어 스페이서와 접촉될 때까지 85℃에서 5분간 가열한 다음 실온으로 냉각시킨다. 26㎛ 두께의 필름은 광을 산란시키고 불투명 상태가 되나, 30볼트의 전압을 인가하면 필름은 투명 상태로 변환하게 된다.

[실시예 14]

10ml용 바이알에 투명한 폴리머인 폴리아세틸비드(Aldridge Chemicals)를 넣고 200℃로 가열한 다음 실시예 13에서와 같은 액정 E-7을 폴리머 대 액정 2 : 1 중량비율로 가하여 광 산란 셀을 제조한다. 혼합물을 교반한 후 방치하여 실온으로 냉각시킨다. 냉각된 물질은 불투명 백색이 된다. 벌크 물질로부터 200mg 슬러그를 절단하여 10㎛의 스페이서가 있는 양 전도성 판 사이에 슬러그를 각각 둔다. 이들 판을 함께 고정시켜서 물질이 투명하게 될 때까지 200℃의 열판에 둔다. 셀 한 개는 3℃로 급냉각시킨다.

다른 한 개의 셀은 열판을 전원을 끊고 하루밤 동안 서서히 냉각시킨다. 급냉각 한 셀은 불투명성이 덜하나, 서서히 냉각된 셀에 비해 청색 계통의 색조를 나타내였다. 이러한 색조는 미세방울의 크기가 매우 작다는 것을 의미하는 것이다. 이 셀은 100볼트 전류에 의해 투명 상태로 변환되는데 서서히 냉각된 셀은 50볼트 전류에서 투명 상태로 변화한다.

[실시예 15]

투명성 폴리스티렌 덩어리에서 0.292g을 떼어내어 실시예 13에서와 같은 E7 0.143g을 넣은 10ml용 비아알에 넣는다. 이 바이알을 오븐중에 170℃에서 15분간 둔다. 폴리스티렌은 용해되지 않으나, 액정은 그의 등방성 상태에서 폴리스티렌으로 흡수되는 것으로 나타났다. 바이알을 실온으로 냉각하고 물질을 꺼내어 면도칼로 절반으로 자른다. 약 7mm 두께의 표면층은 불투명하고 광을 산란하는 것으로 관찰되었다. 층을 절단하여 18mm 스페이서를 가진 패턴화한 전극 유리 슬라이드상에 놓고 제2의 유리 슬라이드로 덮은 후 실시예 13에서와 같은 샌드위치가 형성되도록 고정시킨다. 이 샌드위치는 절단한 층이 유동성을 갖게 되고 이로써 필름은 형성하고 유리 슬라이드가 스페이서와 접촉되도록 고정될 수 있을 때까지 170℃로 가열한 다음, 실온으로 냉각시킨다. 실온에서, 광 산란 불투명 필름을 관찰한 결과, 70볼트의 전류에서 투명 상태로 변환되었다.

[실시예 16]

1.850g의 EPON 828을 0.715을 헥실아민(EPON 1당량 대 헥실아민 1.374당량)과 혼합하여 수지를 제조한다. 혼합물을 10ml용 바이알중에 65℃에서 3일간 벌크상태로 경화시킨다.

실온에서 경화된 물질은 경질 고체가 되는데, 이것은 50℃로 가열할 경우 변형되기가 어렵다. 경화된 물질을 130℃로 10분간 가열하면 유동성의 점성 액체가 된다. 실시예 13에서와 같은 액정 E7을 등방성 전이 온도 이상인, 130℃로 가열하고 상기 점성 액체인 경화물질과 혼합한다. 가열된 혼합물 한 분취량을 유리 슬라이드 사이에 주입시키고 방치하여 실온으로 냉각시키고 다른 분취량은 유리 슬라이드 사이에 주입한 후 0℃의 냉동기내에 신속히 놓는다. 실온으로 냉각된 슬라이드는 불투명하고 광 산란을 나타내었다. 그러나, 0℃로 냉각된 슬라이드는 투명하고 투광성을 지니다. 이들 양 슬라이드를 320배 현미경으로 관찰한 결과, 실온으로 냉각되도록 방치한 필름은 마이크로 크기(약 0.7 내지 1.5마이크론)의 액정의 미세방울이 함유되어 있고, 0℃로 급냉각한 필름은 미세방울이 함유되지 않았다.

[실시예 17]

1당량의 EPON 828과 1당량의 헥실아민을 완전히 혼합하여 미경화 수지 및 결합제의 혼합물을 제조한다. 이 미경화 수지-결합제 혼합물에 액정 E7을 가하며 33중량%의 용액을 형성시킨다. 혼합물를 10ml용 바이알에 넣어 밀봉하고 65℃에서 하루밤 동안 벌크 상태로 경화시킨다. 형성된 물질은 실온에서 외관상 비탄성 및 유백색(산란)을 나타내었다.

물질은 바이알 내에서 가온이 되고 약 100℃에서 5분간 유지됨으로써 연화되어 유동성 상태로 된다. 물질 분취량을 26㎛ 유리 스페이서에 의해 26㎛의 간격을 가진 유리 슬라이드 사이에 필름을 형성하도록 붓는다. 유리 슬라이드에 패턴을 형성시킨 전도성 전극을 장치하여 문자 ZERO를 형성시킨다. 필름 마이크론 두께당 3볼트(약 80볼트)의 전계를 필름을 통하여 인가한 다음 필름을 방치하여 실온으로 냉각시켜 재경화시키는 반면 전계는 그대로 유지시킨다. 전계를 제거한 후의 필름은 불투명성의 광 산란계로 둘러싸인 ZERO 패널의 명확하고도 투명한 영상을 나타낸다. ZERO 문자는 2일간 명확하게 잔존하였는데, 이것은 2시간동안 감쇠 경향이 없음을 보여주는 것이다. 완전 감시 및 불투명 상태로의 환원은 7일 후 발생하였다.

[실시예 18]

실시예 17에서와 같이 벌크물질을 제조하고 경화시킨다. 경화된 물질 1㎤ 슬러그를 면도칼을 사용하여 벌크물질로부터 잘라내어 26㎛ 유리스페이서를 가진, 실시예 1에서와 같은 유리 전극이 들어있는 패턴화 된 전극상에 둔다. 유리 슬라이드가 들어있는 제2의 전극을 슬러그 위에 두고 그 위치에서 고정시켜 샌드위치가 형성되도록 한다.슬러그가 유동되어 필름을 형성하고 유리 슬라이드가 고정되어 스페이서들과 접촉할 수 있을 때까지 열송풍기로 샌드위치물을 가열한다. 약 70볼트의 전계를 필름을 통하여 인가하고 필름을 방치하여 재경화되도록 실온으로 냉각시킨다. 형성된 필름은 실시예 17에 기술한 바와 같은 필름으로서 작용된다.

[실시예 19]

ZERO 패턴의 영상을 가진 실시예 17의 필름은 약 100℃의 오븐중에서 2분간 가온하여 소거한다. 필름을 전계 부재하에 실온으로 냉각하면 불투명 상태가 된다. 실시예 17의 방법에 의해 메모리를 입력하고 이어서 100℃로 가열하고 전계 부재하의 냉각하여 영상을 소거하는 사이클을 7일간에 걸쳐 계속적으로 10회 반복한 결과, 열화현상은 나타나지 않았다.

[실시예 20]

ZERO 패턴의 영상을 가진 실시예 17의 필름을 오븐내에서 약 100℃로 가열하여 영상을 소거하고 실온으로 냉각될 때까지, 필름을 통하여 보유되고 있는 약 70볼트의 전계에 의해 다른 ZERO 패턴을 입력시킨다. 필름은 불투명의 광 산란계로 둘러싸인 ZERO 문자의 투명성 영상을 나타내었다. 패턴화된 전극을 제거하고 필름을 냉동기중에 0℃에서 둔다. ZERO 패턴은 불투명 계에서 명확하게 잔존하고 30일 동안 감쇠 현상을 나타내지 않았다.

[실시예 21]

다음 구조식의 강유전성 액정 W-7(Displaytech, Boulder Colorado)

20중량%와 등가의 EPON 828/헥실아민 수지 80중량%를 혼합하여 광 산란성 필름을 제조한다. 혼합물을 65℃에서 4시간동안 벌크 상태로 경화시킨다. 경화된 혼합물을 가온하여 점성 유체가 되도록 해서 26㎛ 스페이서로 26㎛의 간격을 갖게한 유리 슬라이드 사이에 주입시키고, 실온으로 냉각하여 유리 슬라이드에 개재된 필름을 제조한다. 형성된 필름은 불투명하고 광 산란성을 갖는다.

[실시에 22]

EPON(1.61×10^-2당량) 2.893g 및 헥실아민(1.61×10^-2당량) 0.812g을 혼합하고, 분취량 0.327g을 취하여 0.170g의 액정 M-24와 다시 혼합하여 광 산란성 필름을 제조한다. 이 혼합물에 65℃에서 하루밤 동안 벌크 상태로 경화시킨 다음, 실시예 18에서와 같이 26㎛ 셀을 제조한다. 형성된 셀은 불투명하고 광 산란성을 갖는다. 1000V의 전압을 인가하면 투명 상태로 변환되며 전압을 제거한 후에도 투명 상태로 남는다. 셀을 열풍 송입기로 가열한 후 방치하여 실온으로 냉각해서 불투명 상태로 환원시킨다. 상기한 셀을 투명 상태가 되도록 재가열한 다음 400V의 전압하에 재냉각시킨다. 셀은 실온에서 투명 상태가 되며 수시간동안 전압을 인가하지 않아도 투명 상태를 그대로 유지하였다.

[실시예 23]

폴리(비닐 포름알)(from Aldrich Chemical Company Inc., Milwaukee, Wisconsin)를 액정 E7 및 클로로 포름과 1 : 1.5 : 5.0 중량비로 혼합하고 투명한 균질 용액이 형성될 때까지 교반한다.

용액을 유리판상에 붓고 클로로포름을 증발시켜 불투명의 고체 액정-플라스틱 물질을 형성시킨다. 이 물질을 연화될 때까지 열판 상에서 가열하여 투명 전도성 전극이 함유된 유리 슬라이드 사이에 삽입한 후, 적당한 속도로 냉각되어 실온이 되도록 방치해서 불투명의 산란성 셀을 형성시킨다. 적당한 냉각속도는 절연용 티슈페이퍼(KIMWIPES, Kimberly-Clark Corp. Roswall, Ga) 한 장으로 셀을 싸고 실온에서 두장의 알루미늄 블록 사이에 셀을 둠으로써 이룰 수 있다.

필름의 투명도는 광검출기가 부착된 단속 레이저-비임에 셀을 두고 50볼트의 전압을 인가하여 셀을 투명한 상태로 변환시키고, 투광양을 측정한 후 유리 슬라이드만을 투과한 양고 비교하여 측정한다. 폴리(비닐 포름알) 셀은 95%의 투명 계수를 갖고 있다. 광검출기에 기록된 온 상태에서 오프 상태로의 절환시간은 실온에서 1.0msc 미만이었다.

[실시예 24]

폴리(메틸 메타아크릴레이트)(Aldrich)를 액정 E7 및 아세톤과 1 : 1.5 : 5.0 중량비로 혼합하고 실시예 23에서와 같이 불투명 셀을 형성시키다. 투명 계수는 90% 이상이었고, 절환시간은 실온에서 약 2.0msc이었다.

[실시예 25]

실시예 23에서와 같은 폴리(비닐 포름알)(Aldrich)셀을 액정 E-20, E-31 및 E-40(모두 EM Chemicals에서 제조한 시아노비페닐 및 에스테르의 특수혼합물)으로 제조한다. 절환시간 및 투명도는 실제적으로 실시예 23에서 기록된 수치와 유사하였다.

[실시예 26]

폴리(비닐 포름알)(Aldrich)를 액정 E-20 및 클로로포름 1.0 : 1.5 : 5.0의 중량비로 혼합하여 투명한 균질 용액을 형성시킨다. 용매를 증발시켜 불투명 벌크 물질을 얻는다. 물질 3분취량을 투명 전도성 전극이 함유된 유리 슬라이드 사이에 놓고 슬라이드를 물질이 연화할 때까지 열판상에서 가열한 후 유리 슬라이드 사이에 고르게 주입시킨 다음, 냉각하여 실시예 23에서와 같은 불투명, 산란성 셀을 형성시킨다. 셀의 두께는 각 셀이 불투명 상태에서 투명 상태로 변환하는데 요하는 전압의 양으로써 측정한다. 3개의 셀은 절환 전압 역시 400V, 200V 및 80V를 나타내었다. 절환 전압 역치에서 각 셀은 1.0msc 미만에서 투명 상태로 되었다. 전압을 제거하여도 셀은 투명 상태를 그대로 유지하였다. 두꺼운 2개의 셀(400V 및 200V)은 불투명 상태로 환원 하기전 약 1분동안 투명 상태를 유지하였고, 보다 두께가 얇은 셀(80V)은 2, 3초 동안 투명 상태를 유지하였다. 3개의 셀 모두가 불투명 상태로 환원한 후 이들에 각 역치 전압을 인가한 결과 이들 셀은 다시 투명 상태로 변환되고 단락되었다. 단락화된 셀은 각기 1.0msc 미만에서 불투명 상태로 변환하였다.

[실시예 27]

폴리(메틸아크릴레이트)(Aldrich)를 액정 E7 및 트리클로로메탄과 1 : 2 : 5의 비율로 혼합하여 균질용액을 얻는다. 용매를 증발시켜서 실시예 23에서와 같이 셀을 형성시키는데, 단 여기서는 투명 저도성 전극을 영숫자 문자로 패터닝한다. 셀에 200V의 전압을 인가하면 필름은 불투명계에서, 불투명 상태로부터 선명한 영숫자 문자로 변환된다. 전압을 제거하여도 문자의 영상이 약 10초간 그대로 유지되었다.

[실시예 28]

폴리(메틸 메타아크릴레이트)를 액정 E20 및 트리클로로메탄과 1 : 2 : 5의 비율로 혼합한다. 얻어진 물질로 실시예 27에서와 같이 제조한 셀은 약 10초동안 영숫자 문자의 영상을 그대로 유지하였다.

[실시예 29]

폴리(비닐부티랄)(Aldrich)을 액정 E7과 1 : 2의 중량비로 혼합하고, 혼합물을 투명한 균질 용액이 형성될 때까지 약 150℃까지 가열한다. 용액을 투명 전극이 함유된 유리 슬라이드 사이에 주입하고 실시예 23에서와 같이 적당한 속도에서 실온으로 냉각시킨다.

필름의 투명도는 약 90%이고, 절환시간은 약 5msc이었다.

[실시예 30]

상기 표 1a 및 1b에 기술한 전광 셀을 실시예 23의 방법에 따라, 하기 폴리머 약 1부 대 용매 약 5부의 비율로 용매로 제조한다.

[실시예 31]

변형 에폭시-액정 셀을 제조하여 열가소성-액정 용액의 차별 냉각에 의한 미세방울 성장속도 제어를 측정한다. 1당량의 EPON 828(Miller - Stephenson Company, Ct.)을 1당량이 헥실아민과 혼합하고 플라스틱 대 액정 60 : 40 중량비율로 액정 E7을 혼합한다. 혼합물을 하루밤동안 65℃에서 벌그 상태로 경화시켜 고체의 백색 물질을 얻는다. 벌크 제제로부터 슬러그를 잘라내고 투명 전도성 전극을 함유하고 26㎛의 간격을 가진 유리 슬라이드 사이에 끼워 넣는다.

슬라이드를 80℃에서 미소 열판(Mettler FP5)상에 두고 물질이 유동성이 되어 슬라이드가 스페이서에 접촉할 때까지 고정시킨다. 80℃에서 형성된 셀은 투명하였다. 열판을 조절한 속도에서 냉각되도록 조작한다. 상기한 셀을 80℃로 가열한 후 속도를 달리하여 냉각시켜 얻어진 결과를 표 10에 나타내었다.

표 10에서 보는 바와 같이, 냉각을 서서히 하면 광의 장파장 변조에 유효한 매우 큰 미세방울이 생성되는데 비해, 냉각을 신속히 하면 단파장 변조에 유효한 보다 작은 미세방울이 생성된다.

[실시예 32]

액정 40중량%와 EPON 828 및 t-부틸아민 1 : 1 당량 혼합물 60중량%를 혼합하고 혼합물을 하루밤동안 60℃에서 경화시키고 실시예 31에서와 같은 셀을 형성시켜서 변형 에폭시-액정 셀을 제조한다.

셀을 반복하여 가열하고 속도를 달리하여 냉각한다. 결과는 표 11과 같다.

비조절 냉각, 예를 들면 알루미늄 블록상에 셀을 방치하여 냉각하면 광학 현미경(1㎛)으로 측정하기에는 너무 작은 크기를 가진 미세방울이 생성된다.

[실시예 33]

에폭시-액정 셀을 제조하여 수지-액정 용액의 차별 경화온도에 의한 미세방울 성장속도 제어를 측정한다. EPON 828, Capcure 3-300(Miller - Stepheson) 및 액정 E-7을 1 : 1 : 1 당량 비율로 혼합하고 혼합물을 투명 전도성 전극을 함유하고 26㎛의 간격을 가진 4장의 유리 슬라이드 사이에 넣는다. 슬라이드를 각기 온도가 조절된 오븐에 넣고 상분리 및 경화가 완전히 될 때까지 하루밤 동안 방치한다.

상이한 온도에서 셀을 경화시킨 결과는 표 12와 같다.

표 12에서 보는 바와 같이, 70℃에서 경화할 경우 수지의 경화속도는 촉진되고 미세방울의 크기는 더 작아진다.

표 12의 결과는 단위 면적당 미세방울의 수를 세고 크기범위내의 미세방울의 수를 평준화하고 계산하여 백분율로 나타낸 것이다. 높은 온도에서 경화시키면 표 13에서 보는 바와 같이 각 셀에 있어서 핵형성 위치의수 및 미세방울의 상대밀도에는 영향을 미친다.

[실시예 34]

실시에 15에서와 같은 에톡시-액정 셀로 상대농도에 의한 미세방울 성장 속도 제어를 측정한다. 약 20중량%에서부터 약 40중량까지의 범위에 이르는 E7 혼합물을 제조하고 60℃에서 경화시킨다.

표 14는 액정의 상대 농도에 대한 미세방울 크기의 범위를 나타낸 것이다.

[실시예 35]

에폭시 액정 셀을 제조하여 차별 경화온도에 의한 미세방울 성장 속도 제어를 측정한다. 보스티크(Bostik S.P.a., Milan Italy) 1 : 1 A 및 B부를 액정 E7과 혼합하는데, 플라스틱에 대해 35중량% 및 40중량% 비율의 액정 혼합물을 형성시킨다. 혼합물을 유리 슬라이드 사이에 붓고 상이한 온도에서 불투명 상태가 될 때까지 경화시킨다.

표 15는 두가지 혼합물에 있어서 경화온도에 대한 미세방울의 직경(㎛) 범위를 나타낸 것이다.

E7 35중량%를 함유한 경우 경화온도에 상관없이, 약 0.6마이크론의 거의 동일한 직겨의 미세방울이 생성되는데 비해, E7 40중량%의 경우, 경화온도가 증가함에 따라 크기가 감소된 미세방울이 생성된다.

[실시예 36]

실시예 33에서와 같이, 보스티크 함유 에폭시-액정 셀을 제조하여 상대농도에 의한 미세방울 성장속도 제어를 측정한다. E7 약 10중량에서 약 50중량%까지의 혼합물을 제조하고 실온에서 경화시킨다.

표 16은 액정의 상대농도에 대한 미세방울 크기의 범위를 나타낸 것이다.

[실시예 37]

실시예 34에서와 같은 에폭시-액정 셀을 제조하는데, 여기에서는 E7의 상대농도를 약 14중량%에서 약 45중량%까지의 범위로 한다. 시료를 32그룹으로 나누어 각기 40℃, 50℃ 및 80℃에서 경화한다.

표 17 a, b, c는 이들 결과를 요약한 것이다.

이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 상술한 설명을 참조하여 본 발명의 변형 및 변경을 여러 가지로 할 수 있다는 것을 명확히 알 수 있을 것이다. 따라서, 특별하게 표시하고 기술하지 않는 한 본 발명은 첨부된 특허청구의 범위내에서 실시할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (24)

1. 액정상이 작용상 네마틱 또는 스메틱이고, 입사광이 재료를 통해 n과하거나 액정디렉터의 배열을 변화시킴으로서 산란할 수 있도록 수지의 굴절률과 조화되는 통상의 광학굴절률을 갖고 고체 투광성 수지상에 산재된 액정상으로 이루어진 광변조 재료에 있어서, 액정상이 정 유전 이방성을 나타내고 수지생성 조성물에 용해되며, 액정상은 수지생성 조성물의 고화동안 용액으로부터 상분리에 의해 자생적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광변조재료.
2. 제1항에 있어서, 액정 디렉터과 입사광이 산란할 수 있도록 통상적 무작위적으로 배향하고, 입사광의 적어도 한 성분이 재료를 통해 투과할 수 있도록 전자기장의 존재하에 배열하는 것을 특징으로 하는 광변조재료.
3. 제1항에 있어서, 액정 디렉터가 통상적으로 재료의 표면에 평행하고, 전자기장의 존재하에 재료의 표면에 수직으로 배여되는 것을 트깅으로 하는 광변조 재료.
4. 제1항에 있어서, 액정상이 시아노비페닐로 이루어진 것을 특징으로 하는 광변조재료.
5. 제1항에 있어서, 수지상이 에폭시수지, 폴리우레탄 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리비닐메틸 케톤수지, 폴리비닐포르말수지 또는 다음 단위체 : 저급(C_1-8) 알칸올의 저급알킬(C_1-8) 치환 아크릴산 에스테르, 스티렌, 치환된 스티렌, 이소프렌 메틸부텐, 부타디엔, 이소부틸렌 또는 저급(C_1-4)알카노산의 비닐에스테르중 적어도 1종을 함유하는 중합체로 이루어진 것을 특징으로 하는 광변조재료.
6. 제1항에 있어서, 액정상의 액정에서 등방성상으로의 전이온도가 수지상의 연화온도 이상인 것을 특징으로 하는 광변조재료.
7. 제1항에 있어서, 절환 전압이 재료를 통해 인가된 경우, 수지상이 정상 입사광의 적어도 약 90%가 투과되기에 충분하게 재료의 액정상의 통상 굴절률에 가까운 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 광변조재료.
8. 제1항에 있어서, 절환전압이 재료를 통해 인가된 경우, 수지상이 재료표면에 대해 90°미만인 각도에서 입사광을 최대로 투과하기에 충분하게 재료의 액정상의 통상 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 광변조재료.
9. 제1항에 있어서, 수지가 열가소성 수지이고 액정이 재료의 적어도 약 50중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 광변조재료.
10. 제1항에 있어서, 수지가 열가소성 수지이고 액정이 재료의 적어도 약 50중량%의 양으로 존재하고, 재료가 또한 적어도 수초에 상당하는 저항률과 유존률을 갖는 수리적 생성물을 지님으로써 재료가 두 전극간에 놓이게 될 때 한동안 하전을 유지하는 것을 특징으로 하는 광병조재료.
11. 제1항에 있어서, 액정 디렉터가 배열을 유발하기에 충분한 전장 또는 자기장의 존재하에 매트릭스를 고화함으로써 한 방향으로 배열되고, 재료가 액정 디렉터의 배열을 변환하는데 효과적인 전자기장에 응답하는 것을 특징으로 하는 광변조재료.
12. 액정이 작용상 네마틱 또는 네마틱 또는 스메틱이고, 액정상은 입사광이 재료를 통해 투과하거나 또는 액정 디렉터의 배열을 변화시킴으로써 산란할 수 있도록 수지상의 굴절률에 조화되는 통상의 광학굴절률을 갖는, 고체 투과성 수지상에 산재된 액정상을 지니는 재료, 전장의 형성을 위해 재료의 표면에 인접한 전극수단 및 액정 디렉터의 배열이 전장의 인가 및 소거 의해 변화할 수 있도록 전극수단에 접속한 전압원으로 이루어진 광변조장치에 있어서, 액정상이 정 유전 이방성을 가지며 수지 생성 조성물에 용해하고, 수지생성 조성물의 고화동안 액정상이 용액으로부터 상분리에 의해 자생적으로 형성되는 것을 특징을 하는 광변조 장치.
13. 제12항에 이어서, 액정상이 시아노비페닐로 이루어진 것을 특징으로 하는 광변조장치.
14. 제12항에 있어서, 애정 디렉터가 입사광이 산란할 수 있도록 통상의 무작위적으로 배향하고 입사광의 적어도 한 성분이 재료를 통해 투과할 수 있도록 전자기장의 존재하에 배열하는 것을 특징으로 하는 광변조장치.
15. 제 12항에 있어서, 재료가 입사광이 투과되도록 평면에 액정 디렉터가 있는 시트 또는 막형태이고 전계가 오프상태이면 편광되고 전계가 온상태이면 비편광된 광이 장치를 통해 투과되는 것을 특징으로 하는 광변조장치.
16. 정 유전 등방성을 가지며 입사광이 재료를 통해 투과하거나 또는 액정 디렉터의 배열을 변화시킴으로써 산란할 수 있도록 고화된 수지생성 조성물의 굴절률과 조화된 통상의 광학 굴절률을 갖는 액정과 합성수지 생성 조성물과의 균질 용액을 형성시키는 단계 및 고화된 수지상에 액정상의 미세방울을 산재시키기 위해 수지생성 조성물을 고화하여 액정의 상분리를 유도하는 단계로 이루어지는 광변조 재료의 제조방법.
17. 제16항에 있어서, 액정과 수지생성 조성물의 균질용액 형성단계는 용매를 사용하여 수행하고, 상분리 및 액정상의 자생적 형성 유도단계는 용매의 추출에 의해 수행하는 방법.
18. 제16항에 있어서, 액정과 수지생성 조성물의 균질용액 형성 단계는 액정이 용해하도록 수지 조성물을 가열하여 수행하고, 상분리 및 액정상의 자생적 형성 유도단계는 조성물의 온도를 저하하여 수행하는 방법.
19. 제16항에 있어서, 액정 미세방울이 선택된 평균입경을 가질 때 상분리를 종료하여 미세방울의 성장을 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
20. 제16항에 있어서, 매트릭스내의 액정이 용해되도록 재료를 가열한 후 액정의 상분리가 일어나도록 온도를 저하하는 단계를 더 포함하는 방법.
21. 제16항에 있어서, 매트릭스를 가열연화하는 단계, 액정 디렉터를 연화된 매트릭스내에 배양시키는 단계와 그후 매트릭스를 재고화하는 단계를 더 포함하는 방법.
22. 제18, 20 또는 제21항중 어느 한 항에 있어서, 매트릭스를 액정 디렉터가 배열하기에 충분한 전장 또는 자기장의 존재하에 냉각하는 방법.
23. 제16항에 있어서, 액정 디렉터가 열 연화된 매트릭스의 신장에 의해 배향하는 방법.
24. 제16항에 있어서, 매트릭스 생성 조성물의 고화단계를 액정의 디렉터가 배열하기에 효과적인 전장 또는 자기장의 존재하에 수행하는 방법.

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