JP2659943B2 - 液晶装置 - Google Patents

液晶装置

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は示されている様に、一般に液晶カラー表示と
方法に関するものであり、更に特定すると、例えばカラ
ーテレビジョンで作られたものと類似の静止出力映像お
よび／もしくはダイナミックまたは動映像の提供に使用
される選択されたカラー出力を得るために多層および／
もしくは多色液晶表示で減色法原理の使用に関するもの
である。本発明はまた走査、例えばカラーテレビジョン
受像管の様な光出力の多重色付けを可能にする液晶カラ
ー表示装置の各多重色部分の選択的アドレシングの意味
での走査に関するものである。
背 景 液晶材料は現在種々の装置、例えば表示の様な光学装
置で広く用いられている。表示で用いられる液晶の性質
は、液晶がランダムに整列している場合の光の散乱およ
び／もしくは吸収の能力と、液晶が秩序ある整列をして
いる場合の光の透過能力とである。
電気的に反応し易い液晶材料の実例とその使用は後で
述べる参照特許と出願および米国特許第3,322,485号に
見出される。あるタイプの液晶材料は、温度とか電気入
力（電界、電圧、周波数）の様な、液晶材料の温度ある
いは液晶に印加された電界電圧および／もしくは周波数
に従って液晶材料のランダムあるいは秩序ある整列の如
き光学特性を変化する規定された入力に感応し易い。
現在、液晶材料には３つのカテゴリ、すなわち、コレ
ステリック、ネマチックおよびスメクチックが存在す
る。本発明は好ましくはネマチック液晶材料かあるいは
ネマチックと若干のコレステリックの組合せを用いる。
更に特定すると、液晶材料は好ましくは動作上ネマチッ
クであり、すなわちそれはネマチック材料として作用
し、他のタイプとしては作用しない。動作上ネマチック
は、外部電界が存在しない場合に液晶の構造的不秩序
が、コレステリック材料における非常に強いねじれある
いはスメクチック材料における層形成の様なバルク効果
によるものとは異なりその境界における液晶の配向に大
きく影響されることを意味している。従って、例えばね
じれる傾向を諾起するが境界整列の効果に打克たないキ
レル成分を有する動作上ネマチック液晶はなお動作上ネ
マチックであろう。その様な材料は正の誘電異方性を有
すべきである。すなわち、以下に述べる様に、液晶は例
えば周波数の関数として、正の負双方の誘電異方性を有
しよう。動作上ネマチック材料はネマチックとコレステ
リック液晶材料を含むであろう。種々の液晶材料の種々
の特性が従前の技術で説明されているとは言え、既知の
１つの特性は可逆性、すなわち規定された入力が印加さ
れたり除去されるのに応じて物理的、構造的、光学的お
よび／もしくは電気的性質の可逆性である。特に、ネマ
チック液晶材料が可逆的であるが、コレステリック材料
は一般に可逆的でないことが知られている。
以下において、発明の液晶は先づネマチックあるいは
動作上ネマチックとして交換可能であり等価であると規
定されよう。
一般に液晶材料は、例えばネマチック材料の場合、光
学的（複屈折）および電気的の双方で異方性である。光
学的異方性は、特にプレオクロイック染料（pleochroic
dye）が液晶材料に溶解されている場合に、液晶材料が
ランダム整列の場合の光の吸収および、特に液晶構造の
軸に関する特定の方向において、秩序ある整列をしてい
る場合の液晶材料を通過する光の伝達によって表現さて
いる。電気的異方性は液晶材料の整列に対する誘電率ま
たは誘電係数の間の関係であり、また電気的周波数に依
存するであろう。
過去において、プレオクロイック染料は、封入媒質ま
たは支持媒質の複数の容積（volume）に含まれた動作上
ネマチック液晶との混合物でまた使われている。実例は
出願者の引用したいくつかの特許と出願で与えられてい
る。
過去において、液晶材料を用いる表示は種々の理由で
相対的に小さな寸法でなくてはならなかった。支持媒質
あるいは封入媒質中の液晶材料の複数の容積を与える出
願人の発明を用いると、相対的に大きな寸法と小さな寸
法の表示を製作することができ、かつうまく動作する。
容積は離散的なものであり、１つあるいはそれ以上の他
の容積と相互結合され、あるいは離散的かつ相互結合さ
れたもの双方を含むであろう。更に、動作上ネマチック
液晶材料の使用は電気的入力の関数として動作応答を可
能にし、また例えば電界の印加または除去に対する応答
において、相対的に迅速かつ効率的な動作を可能にす
る。
本発明に関して用いられた様に、カプセル化された液
晶材料、支持媒質あるいは封入媒質中の液晶材料の容積
等は、カプセル、セルあるいは封入媒質中に形成される
か含まれる同様なものの中の液晶材料を意味している。
カプセルあるいはセルは離散的であり、すなわち他のど
れかと流動的に結合されず、もしくは１つあるいはそれ
以上のカプセルまたはセルと流動的に相互結合されよ
う。（容積、カプセル、セル等の術語はこゝでは相互交
換的かつ等価的に使用されよう。）その様な液晶材料お
よび封入媒質は乳濁液（エマルジョン）を形成し、好ま
しくは安定なものであり、相対的に安定な構造にセット
するか直すことが可能で、そこでは構造中の複数のカプ
セル、セルあるいは容積は液晶材料を含み、好ましくは
またプレオクロイック染料を含んでいる。この様なカプ
セル化された液晶材料およびそれに関連した装置の製作
および使用の種々の方法がこゝに開示され、また出願人
の特許と出願で開示されている。
発明の好ましい実施例において、封入媒質は例えば19
84年３月20日出願の同時係属米国特許出願第591,433号
で開示された様にラテックスあるいはラテックスタイプ
材料の形をしており、その全開示は参考のために引用さ
れている。別の好ましい実施例において、封入媒質はポ
リビニールアルコールである。
エレクトロルミネッセント・アレイが繰返し走査され
る平面スクリーンテレビジョン方式が米国特許第3,627,
924号で開示されている。更に、米国特許第3,636,244号
および第3,639,685号がカラーテレビジョン受像管の信
号処理回路を開示している。これ等の特許の開示は参考
のために引用されている。
発明の概要 本発明は、液晶装置を提供するものであり、該液晶装
置は、一又はそれ以上の染料を含み、ポリマーマトリッ
クス内の複数の容積に封入され、該ポリマーマトリック
スと光学的に協働し、場に応答して一又はそれ以上の色
を持った光の透過を選択的に制御する層を形成する液晶
を有し、さらに、該層に対して光学的に直列になるよう
に配列された一又はそれ以上の同様な層を有する。そし
て、光学的に直列に複数の前記層が、光の強さと色を変
えるように互いに相互作用する関係に配置され、所定の
入力として前記場を選択的に与えることにより着色機能
を決定する場入力手段が複数の前記層について共用され
るように設けられ、複数の前記層に少なくとも一つは与
えられる場入力の特性に応答して光の透過の選択的制御
が行われる。
本発明の別の態様においては、液晶装置は、光を散乱
又は吸収するか、散乱や吸収がないか減少させられた状
態のもとに光を透過させるように選択的に作動する液晶
の複数の容積を有し、該液晶の容積の幾つかは第１の光
学的特性を有し、該液晶の容積の他の幾つかは異なる光
学的特性を有し、これら異なる光学的特性の複数の容積
により構成される複数の液晶層について、共用される場
入力手段が設けられて、これら光学的特性を所定の場入
力に応答して選択的に変化させることができ、該液晶の
前記容積は前記所定の入力の特性に応答して光の透過の
選択的制御を行うことができる。
本発明のさらに別の態様においては、液晶装置は、一
又はそれ以上の染料を含み、ポリマーマトリックス内の
複数の容積に封入され、該ポリマーマトリックスと光学
的に協働し、場に応答して光を散乱又は吸収するか散乱
又は吸収を減少ないし除去することにより一又はそれ以
上の色を持った光の透過を選択的に制御する液晶から構
成される複数の液晶層と、該複数の液晶層について共用
されるように設けられ、所定の入力としての前記場を選
択的に与えることにより光の透過、散乱又は吸収を決定
する場入力手段とを備える。そして該液晶の材料は、誘
電異方性の極性を電気的入力の関数として変化させるこ
とができるクロスオーバー液晶材料であり、与えられる
場の周波数に応じて光学的出力が変化するようになって
いる。
簡単に述べると、本発明はプレオクロイック染料を含
む液晶装置による色付けされた出力（colored outpu
t）、好ましくは多重色付けされた出力の形成に関する
ものである。液晶装置は少なくとも２つの異なった群の
容積の染色された液晶を含む液晶カラー表示の形状をし
ており、１つの群の容積は他のものから各群のそれぞれ
染色された液晶を分離するために他の群の容積から流動
的および／もしくは化学的に分離されており、かつ各群
の染色された液晶は好ましくはそれぞれ異なった色のプ
レオクロイック染料を好ましくは含んでいる。染色され
た液晶材料の容積の群は複数の容積の分離された各色の
層であるか、あるいは２つまたはそれ以上の群の容積は
実質的に均質に混合され、一方、染色された各液晶材料
を別の染色された液晶材料から分離したまゝにしてあ
る。この様な混合された容積の実施例は、容積が実質的
に均質的に混合されているかまたは実質的に均質より少
なく混合されているかどうかは以下に分散された容積の
実質例として規定されている。染色された液晶材料の容
積は他のカプセルから全く分離された離散的カプセルの
形態であるか、あるいは同じ群または双方の１つあるい
はそれ以上のカプセルに流動的に相互結合されている。
換言すれば、容積は封入媒質中の染色された液晶の乳濁
液の形をしているか、封入媒質中の染色された液晶の安
定なマトリクスの形をしている等々である。
染色された液晶容積の群が異なった各色の別々の層中
にあるか、あるいは容積の均質な分布中にあるかどうか
で、層および／もしくは容積は光学的連続な関係に配列
され、従って表示を通って伝達される入射光は好ましく
は液晶色層あるいは別々に染色された容積のすべてまた
は少なくともいくつかを通過する。その各色層または部
分あるいは均質に分布された容積の群は本質的に光学的
透明に選択的に付勢されるか、あるいはそこを伝達する
か通過する光を色付けるために付勢されないかであろ
う。液晶カラー表示の光学的動作は、以下にもっと詳細
に説明される様に減法混色フィルタ動作の原理に従う。
各容積中の液晶材料はプレオクロイック染料を含み、
これは液晶材料の構造に従って整列しようとする。動作
上ネマチック液晶材料の構造は一般に直線形状を取ろう
とするとは言え、その中に液晶材料とプレオクロイック
染料が含まれている容積を規定する壁は、好ましい実施
例では電界であるところの規定された入力の存在しない
場合に自然液晶構造（natural liquid crystal structu
re）を曲線整列に歪ませようとする。曲線的に整列され
るか歪まされた液晶構造は容量を規定する壁に一般に平
行な方向になるか、あるいは一般にその様な壁に垂直に
なろう。かゝる曲線整列は液晶または液晶構造のネマチ
ック曲線整列相（phase）として引用され、かつその様
な相において液晶材料と染料は入射光に影響しようとす
る。更に特定すると、染料は光を色付けようとするか、
または光から特定の色をフィルタアウトしようとする。
他方、好ましくは電界である規定された入力の存在する
場合には、液晶構造は電界に対して整列しようとし、プ
レオクロイック染料構造は一般に液晶構造に平行に整列
する。その様な平行整列されたあるいは電界オン条件あ
るいは相において、特定の液相色層を通って伝達される
光の色付けあるいはフィルタリングの量は減少され、好
ましくは最少にされ、かつ最も好ましくは液晶色層を実
質的に光学的に透明とする。
容積の２つの別々に染色された液晶群を利用する装置
において、動作は次の様になる。
（ａ）双方の群はオフである。すなわち、曲線整列され
た相において、双方の群中の染料はそこに連続的に入射
された光に影響を及ぼし、伝達された光は双方の群によ
ってフィルタされよう。
（ｂ）群の１つがオンであるか平行整列モードであり、
そして他のものが曲線整列されている場合、前者ではそ
の中の染料によるフィルタリングの量は減少し、かつ好
ましくはその様な群中の容積は透明になり、後者ではフ
ィルタリングはなお継続する。
（ｃ）双方の群がオンであるか、あるいは整列される
と、フィルタリングは更に減少し、好ましくは入射光の
すべてあるいは殆んどすべては伝達される。
規定された入力を各液晶容積あるいは容積の群に印加
するために、例えば光学的に透明な電気的に導通する材
料の様な複数の電極が用いられる。電極は電源に結合さ
れ、それは手動か自動的か、さもなければ電界が液晶色
層あるいはその部分にその様な電界および／もしくは電
界の周波数または印加電圧を印加するべきかどうか決定
するために制御されよう。電源供給あるいは駆動は、液
晶色層か多重液晶色層の種々の部分を走査するかアドレ
スするための多重回路を含むものであろう。
別の色層の実施例に対して、電極配列は１つあるいは
それ以上の特別な割当て電極（shared electrode）を用
い、それにより所与の電極は各電極の反対側の１つある
いは双方の液晶層に電界を印加するのと同じものを用い
て割当てられている。割当てられていない電極あるいは
専用の電極、すなわち１つの液晶層のみに電界を印加す
るのに用いられている電極は、液晶表示の各外側層に対
して一般に要求されよう。代案として、各液晶層は専用
の電極を有し、かつ電気的絶縁材料は、相対的に隣接し
ている液晶色層のさもなければ相対的に隣接している電
極の間に具えられよう。更に、電極は複数の染色された
液晶層か電極の割当てられたペアーの間に位置しかつ印
加された電圧／電界の異なった電圧レベルあるいは周波
数に識別的に反応し易い様に割当てられよう。
分散された容積の実施例に対して、２つの電極装置が
液晶それ自身かあるいは例えば電圧レベルとか周波数レ
ベルの様な異なったレベルの付勢の間を識別する機能を
与える容積の寸法と共に用いられよう。例えば、異なっ
た液晶材料は異なった電圧しきい値の要求を持つことに
なろう。寸法の小さいカプセルは大きな寸法のカプセル
をスイッチするのに必要な電圧に対して状態を整列する
ためにスイッチする大きな電界を必要とする。および／
もしくは液晶は印加された電界あるいは電圧の周波数の
関数として正から負に変化するクロスオーバー誘電異方
性を有することができる。
今後こゝで使用された液晶表示の引用は、規定された
入力（好ましくは電界）を液晶層のすべてあるいは部分
に印加するための手段（専用か割当てでするにせよ好ま
しくは電極）を伴なう液晶色層を意味している。この様
な液晶表示の集成体は発明に従って液晶カラー表示とし
て引用されている。液晶カラー表示はまた別々に染色さ
れた液晶のその様に分布された容積の群および容積の群
のすべてあるいは部分に規定された入力を印加するため
の手段（好ましくはまた電極）を意味している。
発明の１つの態様によると、液晶装置にそこに向けら
れた入射光に影響を及ぼす様に共通の光学的通路におい
て直列的に位置している少なくとも第１および第２液晶
表示を含んであり、各表示は、規定された入力の存在し
ない場合には少なくともその１つが光を散乱するかまた
は吸収する液晶の複数の容積、およびその様な規定され
た入力の存在する場合にはその様な散乱または吸収の量
を減少する液晶の複数の容積を含み、表示の少なくとも
１つにおける少なくとも若干の液晶がそこを通過する光
の色付けに対してプレオクロイック染料を有している。
発明の別の態様によると、ダイナミックな光色付け装
置は、封入媒質中の複数の容積における液晶材料の第１
層と封入媒質中の複数の容積における液晶材料の第２
層、プレオクロイック染料を含む少なくとも１つの層に
おける少なくとも若干の液晶材料、およびそれぞれの層
をその様な各部分を通って伝達された光を色付けするか
そうしないを決めるために規定された入力を選択的に印
加する入力装置を含んでいる。好ましくは各層は別々に
色付けされたプレオクロイック染料を含んでおり、層は
光学的に直列に配列され、そして液晶カラー表示は多色
出力を与えるために光学的に減法混色のやり方で動作さ
れている。
発明の別の態様によると、調整可能な光学的カラーフ
ィルタは封入媒体中の容積に液晶の複数の層、プレオク
ロイック染料を含む少なくとも１つの層の少なくとも一
部分における少なくとも若干の液晶、および通路に沿っ
て直列的に光学的に整列されておりかつその様な通路に
沿って向けられた入射光に影響するかしないかを選択的
に動作可能にする層を含んでいる。
発明の更に別な態様によると、光を色付ける方法は、
封入媒質中の容積における液晶材料およびその中にプレ
オクロイック染料を有する少なくとも若干の液晶の複数
の層を有する液晶装置に入射光を向けること、その様な
入射光の通路に対して光学的に直列な関係で配列された
その様な層、およびその光学的特性を変更するために少
なくとも１つのその様な層の１つあるいはそれ以上の各
部分に規定された入力を選択的に印加することを含んで
いる。
発明のなお別の態様によると、液晶装置は、封入媒質
中の複数の容積に液晶材料の複数の層、および少なくと
も若干のその様な液晶材料に規定された入力を印加する
電極を含み、電極は上記の層の少なくとも２つに割当て
られた少なくとも１つの電極を含んでいる。他の態様
は、その様に割当てられた電極がその反対側に液晶層を
伴なう様なものである。他の態様は、その様に割当てら
れた電極がその同じ側に液晶層を伴なう様なものであ
る。
発明のなおまた別の態様によると、液晶材料により光
に影響を及ぼす方法は、封入媒質中の液晶材料の容積の
複数の層を有する液晶装置に入射光を向けること、およ
び入射光におけるその効果を決めるためにそれによって
各層の１つあるいはそれ以上の部分に電界を印加するこ
とを含み、適用ステップは複数の層によって割当てられ
た少なくとも１つの電極を使うことを含んでいる。
発明のなおまた別の態様によると、ダイナミックなカ
ラー映像は、封入媒質中の複数の容積で液晶材料の複数
の層を含む液晶カラー−表示に光を向けることにより創
製され、複数の層は異なったそれぞれの色特性を有し、
層は光学的直列関係で方向付けられており、そしてその
液晶材料の構造的および光学的特性に影響するために１
つあるいはそれ以上の各層に電気的入力を印加してい
る。
発明のなお別の態様によると、好ましくは動作上ネマ
チック液晶である別々に染色された液晶は、液晶に電気
的入力を印加する１対の電極の間に位置決めされ、液晶
層は電極の単一ペアーから単一の電極をそれにより分離
することを可能にする異なった電気的特性を有すること
を特徴としている。別の態様はかゝる電気的特性は電圧
レベルに敏感なことである。そしてまたもう一つの態様
はかゝる電気的特性が周波数に敏感なことである。
別の態様によると、材料の架橋は、他の染色された液
晶材料によって１つの染色された液晶材料を混合する可
能性を最小にする様な分離を保証する染色された液晶に
対して容積の環境を確立するのに用いられている。
更に別の態様によって、液晶材料は例えば印加された
電界の周波数あるいは電圧の関数としてその入力を識別
することができる。周波数識別に対しては、液晶材料は
周波数の関数として異なった特性を有している。例えば
所与の周波数以下では正の誘電異方性を有し、その様な
所与の周波数以上で負の誘電異方性を有するクロスオー
バー液晶が使われよう。電圧識別に対しては、同じ液晶
の異なった寸法の容積が用いられ、それにより小さいカ
プセルは大きいカプセルに比べて大きな印加電圧を必要
とする。
別の態様は、第１混合物を形成する架橋形成材料で液
晶材料を混合するプロセス、架橋を実現する第１混合物
の架橋形成材料と反応できる高分子封入媒質を第１混合
物と混合するプロセスで形成された液晶カプセルに関係
している。
そのほかの態様は、前文に規定されたタイプの複数の
液晶カプセルを含む光学的表示に関係している。
別の態様は、液晶材料を含むカプセル化された液晶と
そこに液晶材料を含む架橋高分子のカプセルに関係して
いる。
また他の態様は、液晶材料の容積の群の集成体を含む
光学的装置に関係し、容積の１つの群はそこに液晶材料
を含む第１封入媒質と第２封入媒質中の液晶の容積の第
２群とによって形成された離散的カプセルを含み、カプ
セルはそこに液晶材料を含む架橋高分子で形成されてい
る。
また別の態様は、液晶材料の容積の複数の群の集成
体、液晶材料をその中に含む架橋高分子の封入媒質によ
って形成された離散的カプセルで形成された複数の容積
を含む光学装置に関係している。
また別の態様は、第１混合物を形成するために液晶材
料を架橋形成材料と混合するプロセス、架橋を行うため
に第１混合物の架橋形成材料と反応可能な高分子封入媒
質を第１混合物と混合するプロセスから構成される液晶
カプセルを作製する方法に関係している。
なおまた別の態様は、液晶材料の第１容積と液晶材料
の第２容積の集成体、第１および第２容積の双方に印加
された電気的入力に対して識別のために第２容積と異な
っている少なくとも１つの動作特性を有する第１容積を
含む光学装置に関係している。
また別の態様は、架橋高分子によって規定された容積
中の動作上ネマチック液晶材料を含むカプセル化された
動作上ネマチック液晶に関係している。
更に別の態様は、封入媒質に液晶材料の第１および第
２の複数の容積を含む光学装置に関係しており、第１お
よび第２の複数の容積の各々は規定された入力の印加と
除去に応じて異なった光学的特性を有し、そして第１お
よび第２の複数の容積はこの様な各光学的特性の選択を
実行するこの様な規定された入力の少なくとも１つのパ
ラメータを識別する異なった入力応答特性を有してい
る。
本発明の液晶装置においては、複数の液晶層について
共用されるように場入力手段が設けられるので、各層に
別々に場入力手段を設ける場合に比べて電極数を減少さ
せることができ、それに伴って電極の支持構造や電極へ
の接続が簡単になる、という効果が得られる。さらに、
電極の数が減少することにより、電極を透過する際の光
の吸収が減り、透過光の光量が増大する。
発明のこれ等のそして他の目的、態様、特徴および実
施例は以下の説明から更に明白になろう。前に述べら
れ、また関連する目的を達成するために、発明は、今後
充分説明されかつ請求の範囲で特に指摘された特徴、以
下の説明および発明の実証的実施例を詳細に説明する添
付図面で構成されるが、しかし本発明の原理が用いられ
ている種々のやり方の僅かのものしか示していない。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明による液晶カラー表示の拡大された
断面図である。
第２図は本発明による液晶カラー表示の部分である液
晶表示の断面図である。
第３図と第４図は、無電界あるいは電界オフの条件の
下でカプセルに対して平行および垂直の関係にある液晶
構造の曲線整列をそれぞれ示す本発明による液晶カプセ
ルの拡大された図である。
第５図は、第３図と第４図に示されたタイプの液晶カ
プセルの拡大された図であるが、しかし電界が存在しか
つ電界に対して整列された液晶構造におけるカプセルに
ついてのものである。
第６図は、好ましい実施例および発明の最良モードに
よる多層液晶カラー表示の立面図あるいは断面図であ
る。
第７図と第８図は、それぞれ第６図の矢印７−７と８
−８の方向から見た第６図の液晶カラー表示の左側と右
側の平面図である。
第９図は、本発明による液晶カラー表示の別の実施例
の拡大された断面図である。
第10図は、本発明による、例えばテレビジョンタイプ
の表示で有用なフラットパネル多色表示システムの略図
である。
第11図は、いくつかの実施例で使用されるコレステリ
ック材料添加のネマチック液晶カプセルの略図である。
第12図は、本発明で有用な１対の相互結合されたカプ
セル容積の略図である。
第13図は、２つの異なった色層と単一ペアーの割り当
て電極を用いる液晶カラー表示の拡大された断面図であ
る。
第14図は、第13図のものと類似な液晶カラー表示の拡
大された断面図であるが、３つの異なった色層と１対の
割り当て電極および１つの追加電極を用いている。
第15図は、形成されたカプセルの略図である。
第16図は、別々に染色された液晶カラーカプセルの均
質分布を用いた液晶カラー表示の拡大された断面図であ
る。
第17図は、乳濁液マトリクス中に真正のカプセル化さ
れた染色液晶と別の染色液晶材料を用いている液晶カラ
ー表示の拡大された断面図である。
第18図は、その各々の多重層中に２つの異なった寸法
のカプセルを用いる液晶カラー表示の拡大された断面図
である。
第19図は、厚さの不等な液晶層を有する液晶カラー表
示の拡大された断面図である。
参照された具体例の説明 図面を詳細に参照するが、こゝで類似の参照数字はい
くつかの図で同じ部分に付与されており、まづ第１図に
ついて参照すると、本発明による液晶カラー表示は１に
示されている。カラー表示１は例えばそこを通過する各
光学的通路5,6に対して、光学的に直列な相対関係で配
列された３つの液晶色層2,3,4（３つより大きいかそれ
より少ない層も用いられるが）を含んでいる。色層は、
カラー表示１の一方の側にマイラーフィルムとかシート
材料のごとき共通支持体７の上に支持されており、そし
てプラスチックの防護材料または他の材料８がカラー表
示１の他の側を覆っている。カラー表示１は、出力光1
0,10aを導くために若干の入射光９を色付けたりそうし
なかったりして伝送の規定された入力の選択的印加か非
印加に従って動作する。好ましくは電界であるその様な
規定された入力を印加するために、カラー表示１は複数
の電極11を用いている。その液晶の応答性によって、規
定された入力は電界以外のものでもよい。
各電極11の選択的付勢か非付勢によって、例えば白色
光のごとき入射光９は、白、色付き、あるいは黒（非伝
達／完全吸収）出力光10,10aとして伝達されよう。電界
が存在しないと、所与の色層中の液晶はその中の染料に
よって歪むか曲線整列され、そしてその様な層はその中
の染料の色によってカラーフィルタとして作用する。従
って、多重層が光吸収／光学的フィルタリング状態にあ
る場合、その様な層は減色フィルタリングの意味で伝送
された光をフィルタする。他方、電界の存在する場合、
所与の液晶色層は実質的に光学的透明となり、液晶構造
や染料が電界に対して整列するのでフィルタリングが行
なわれない様になる。
さて発明の詳細について説明しよう。第２図による
と、発明に従って使用された液晶表示の１例は20に表わ
されている。表示20は以下に詳細に説明される液晶カラ
ー表示が形成されている基本的構成ブロックと見なされ
よう。
略図的に表現された液晶表示20は単一の完全カプセル
22と第２図中の他のカプセルの部分によって表わされた
カプセル化された液晶材料21を含み、そしてまた第3,4,
5図の代表的個別カプセルである。たとえ図面に例示さ
れたカプセルが２次元的であって、従って平面形に示さ
れてはいても、カプセルは最も好ましくは近似的に球で
ある３次元であることが評価されよう。また、たとえカ
プセル22が電極11a,11bの間の単一層で示されていて
も、以下非常に詳細に説明される様に、電極間の封入媒
質に同様に染色された液晶材料のカプセルの１層以上が
存在することおよび／もしくは電極間の別々に染色され
たカプセル化液晶の複数の層の存在することもあろう。
カプセル22（第２図）はマイラーフィルムとかシート
材料の様な好ましくは透明な支持媒質７上にマウントさ
れているのが示されている。液晶表示20はまた、24で示
されたありふれた電圧源から電極を付勢するのに例えば
スイッチ23が閉じられる場合、液晶材料にわたって電界
を印加するための電極のペアー11a,11bを含んでいる。
電極11a,11bは好ましくは光学的に透明であり、そして
この技術分野で既知である様なありふれた材料で形成さ
れよう。更に電極11aは、例えば通常のイントレックス
フィルム（Intrex film）（その一方の表面が電極材料
複覆を有するマイラーフィルム支持体）の場合の様に、
支持体７の上にのせられよう。電極11bは真空蒸着、プ
リンティングあるいは所望の光学的および電気的特性を
与える他の適用可能な技法によって適用されよう。実例
の電極材料はインジウム酸化錫、酸化錫およびアンチモ
ン・ドープ酸化錫を含んでいる。電極は例えば厚さ約20
0オングストロームであって好ましくは液晶表示20の光
学特性に著しい影響を及ぼさない適当に透明である様に
相対的に薄い。
例えば第２図に例示されたカプセル22は、例えば別々
に形成された多くのカプセルの１つ、あるいはもっと好
ましくは、乳濁液（好ましくは安定なもの）を形成する
ためにいわゆるカプセル化された材料とか封入媒質で液
晶材料を混合することによって形成された多くのカプセ
ルの１つであろう。乳濁液は電極で覆われた支持体７に
適用されそのあとで電極11bが適用される。所望なら、
支持媒質７およびカプセル化された材料または封入媒質
は同じ材料であり、それにより乳濁液は硬化に際して適
当な自己支持とその液晶材料の複数の容積の封入を与え
る。
カプセル化された液晶材料21はカプセル22の境界ある
いは内部容積26内に含まれた液晶25を含んでいる。各カ
プセル22は離散的なものであろうし、あるいは換言すれ
ば液晶25は封入媒質もしくはいわゆるカプセル化材料27
の安定化乳濁液に含まれ、それは液晶材料を含むために
多数のカプセル状環境を形成しようとするものである。
カプセル22はお互から流動的に分離されているか、ある
いは１つまたはそれ以上のカプセルと流動的に内部結合
されている。液晶材料25の複数の容積26を含むカプセル
化された液晶材料21は分離された離散的カプセル／容積
および内部結合されたものの１つまたは双方で形成され
よう。
液晶表示20が発明による液晶カラー表示１の構成ブロ
ックの１つであるから、カプセル22の28で表されたプレ
オクロイック染料が液晶25に含まれている。プレオクロ
イック染料28はカプセル中で「×」状のしるしで表わさ
れている。その様なしるしのいくつかは種々の図に示さ
れているが、以下詳細に説明される所望の色付けを有効
にするために同じものが適当な量のプレオクロイック染
料を表していることが評価されよう。プレオクロイック
染料は一般に混合されている液晶構造と平行に整列する
特性を有している。従って、液晶材料が曲線整列された
相にある場合、プレオクロイック染料28は同様にその様
な歪んでいるかまたは曲線整列された構造形態にあろ
う。そして液晶構造が電界に対して整列されている場
合、プレオクロイック染料28は液晶材料に対して、従っ
て電界に対して平行に整列しよう。それ故、こゝにおけ
る説明は液晶構造の種々の整列あるいは歪に向けられ、
その様な説明は同様にプレオクロイック染料28に適用可
能であろう。
カプセル22の好ましい形状は球であるが球以外の形状
もこの発明で用いられよう。形状は、例えば屈折率の様
な液晶材料25の光学的特性で満足のゆく共同作用をする
所望の光学的かつ電気的特性を与えねばならず、そして
電界オン条件を持つことが所望の場合に液晶の所望の秩
序ある、もしくは平行整列を有効にするために液晶25そ
れ自身にわたって起ることを電界の適当な部分に許容し
よう。カプセル形状はまた、曲線整列された相あるいは
電界オフあるいはランダム整列条件にある場合に液晶構
造を歪ませようとすべきである。カプセル22の好ましい
球形状に対する特別の利点は、電界オフ条件にある場
合、液晶構造にそれが及ぼす歪である。少なくとも部分
的には、この歪はカプセルの相対寸法と液晶のピッチに
よっている。それ等は好ましくはほゞ同じか少なくとも
同じ程度の大きさである。更に、ネマチックおよび動作
上ネマチック液晶材料は、電界の無い場合に、カプセル
壁の形、もっと特定すれば壁面の形に対して一致または
歪をうながす流体的性質を有している。他方、電界の存
在する場合には、その様なネマチックまたは動作上ネマ
チックな材料は電界に対して秩序ある整列に相対的に容
易に変化しよう。
ネマチックあるいは液晶材料の種々のタイプの結合お
よび／もしくは他の添加剤以外の液晶材料は、最終結果
が動作上ネマチック材料である限り、好ましくはネマチ
ックまたは動作上ネマチック液晶と共にあるいは置換え
て使用されよう。しかし、コリステリックとスメクチッ
ク液晶材料は一般にバルク駆動であり、そしてカプセル
壁とカプセルにおけるエネルギ的要件と一致してバルク
構造を分割するのが困難であると言う理由で、その様な
材料は一般に本発明では好まれていない。
動作上、液晶表示20は、電界オン条件の場合に光に影
響を及ぼさずに、あるいは実質的に光に影響を及ぼさず
に入射光９をそこに通過して伝送しようとし、そして電
界オフ条件の場合にまた入射光９の伝送しようとする
か、あるいは少なくとも入射光の所与の色を伝達しよう
とし、一方、所与の色をフィルタリングするか吸収し、
かつそれ故その様な吸収された色を伝達しようとしな
い。従って、液晶表示20からの伝達された光出力10の強
度と光特性は電界の存在または不存在、電界の大きさ、
および液晶材料、プレオクロイック染料、封入媒質およ
び電極の光学的、電気的特性の関数であろう。
第4,5および５図を参照すると、液晶25を含む単一カ
プセル22（第４図では22′であり、第４図のダッシュを
つけた参照数字は第３図と第５図のダッシュの無い参照
数字によって一般に機能的かつ構造的に同じであると識
別された素子を表わしている）が、電界オフ条件（第３
図と第４図）と電界オン条件（第５図）にそれぞれ示さ
れている。カプセル22は球であり、かつ容積26の境界を
規定する一般に平滑な曲った内部壁面（wall surface）
30を有している。壁面30および全カプセル22の実際の寸
法パラメータはそこに含まれた液晶25の量に関係し、多
分またはその個々の液晶材料の他の特性にも関係してい
る。更に、カプセル22は、容積26内で圧力を与えるか、
少なくとも実質的に圧力を一定に保とうとする液晶25に
力を印加する。
前述の結果、そして液晶の表面潤滑性によって、特に
第３図を参照して、たとえ多分ランダムに分散されてい
るとは言え自由形状では通常平行になろうとする液晶、
更に特定すれば液晶構造は、内部壁面30の相対的に近接
した部分に一般に平行である方向に曲線的に歪んでい
る。その様な歪によって液晶材料は弾性エネルギを蓄積
しよう。表現を簡単にするために、その配向がそれぞれ
破線によって表わされた液晶分子32の層31は内部壁面30
の最も近くに示されている。液晶分子32の配向、更に特
定すればその構造は、壁面30の近接領域に平行な方向に
曲線的に歪んでいる。カプセル内の境界層から離れてい
る液晶分子32の方向パターンは33によって表わされてい
る。液晶分子は方向的に層で表わされているが、しかし
分子それ自身はその様な層に限られていないことが評価
されよう。従って、個々のカプセルの組成は壁における
構造の組成32によって前もって決められ、そして外部
分、すなわち電界によって作用されぬ限り一定となる。
限界を除去すると、第３図に示された様に、配向は元の
ものに戻ることになろう。
第３図で分る様に、カプセル22中の液晶25は、液晶が
壁30との平行整列と一般に両立できる態様でないことお
よび最小弾性エネルギの要求により一般に球形配向中に
不連続性35を有している。その様な不連続性は３次元で
あり、液晶25が入射光の偏光方向に敏感であると言う可
能性を更に減少するために液晶25の歪を有効にするのに
有用である。不連続突起35はカプセル内で散乱と吸収を
生起しようとし、そしてカプセルの内部壁面30の部分に
対する液晶分子の切線的あるいは平行整列は共にカプセ
ル22内で散乱と吸収を生起しようとするであろう。例え
ば第５図に示された様に電界が印加されると、この不連
続性は最早や存在せず、従ってカプセル化された液晶21
が電界オンあるいは整列された条件にある場合にこの様
な不連続性は光学的伝達に最小の効果しか持たないであ
ろう。
たとえ前述の論議が液晶材料の均質な配向の条件（カ
プセル壁に平行）であっても、それは発明にとって必須
ではない。要求されるすべてのことは、壁と液晶との間
の相互作用が一般に一様かつ断片的に連続である壁の近
くで液晶中に配向を生成すると言うもので、従ってカプ
セル容積にわたる液晶材料の空間的平均配向は強く曲っ
ており、そして電界が存在しない場合に液晶構造の配向
に何の実質的に平行な方向が存在しない。本発明の態様
である電界オフ条件で、散乱、偏極非敏感性（polariza
tion insensitivity）および特にプレオクロイック染料
による色フィルタリングとなるのはこの強く曲った配向
である。
特に第４図を参照すると、カプセル化された液晶材料
21′の別の実施例が示されており、これはここに開示さ
れた発明の他の種々の実施例に置換えられよう。カプセ
ル化された液晶材料21′は、好ましくは一般に球形の壁
30′を有するカプセル22′の容積20′中に動作上ネマチ
ック液晶材料25′を含んでいる。第４図では材料21′は
電界オフ条件にあり、そしてその条件では液晶の構造3
3′はそれとのインターフェースにおいて壁30′対して
垂直あるいは実質的に垂直に配向されている。従って、
インターフェースにおいて構造33′はカプセル22′の幾
何学関係に対して一般に半径方向に向けられている。カ
プセル22′の中心に向かってもっと近くに移動すると、
少なくとも若干の液晶の構造33′の配向は、例えば図面
に示された様なカプセル中の液晶の実質的に最小自由エ
ネルギ配向でカプセル22′の容積を利用するため、すな
わち充たすために曲ろうとするであろう。
この様な第４図の一般に半径方向あるいは垂直整列
（すなわちカプセル壁30′）は、内部カプセル壁におけ
る垂直配向のステリルあるいはアルキル群を形成するた
めに支持媒質と反応する液晶材料25′に添加剤を添加す
ることによって起こるものと信じられている。更に特定
すると、その様な添加剤はクロームステリル錯体あるい
はウェルナー錯体（Werner complex）であり、それは液
晶材料それ自身に半径方向に突出しようとするステリル
群または複合分子成分によって相対的に剛い外皮あるい
は壁を形成するためにカプセル壁30′を形成する支持
体、封入媒質またはカプセル化媒質と反応する。その様
な突起は液晶構造の注目された半径方向または垂直整列
を有効にしようとする。更に、液晶材料のその様な整列
は電界オフ条件における液晶構造の上記の強く曲がった
歪になおまだ従っている。と言うのは、一般に分子方向
に垂直に取られた方向変化率が０でないからである。
ネマチック材料は通常平行形態を仮定し、かつ一般に
偏光方向に敏感である。しかし、カプセル化された液晶
21,21′中の材料32,32′はカプセル22,22′の３次元全
体にわたって歪んでいるかあるいは曲がった形を強いら
れているから、その様なカプセル中のその様なネマチッ
ク液晶材料は入射光の偏光方向に敏感でない改善された
特性をとる。更に発明者は、カプセル22中の液晶材料25
がそこに溶解されたプレオクロイック染料を有する場
合、通常また偏光敏感性を持つと期待されるその様な染
料が最早や偏光敏感性でないことを発見した。と言うの
は染料は個々の液晶分子32と同様に同じ種類の曲線配向
あるいは歪に従う傾向があるからである。
電界オン条件では、あるいは第５図に示された様な液
晶とプレオクロイック染料が秩序ある整列または平行な
整列になる任意の他の条件で、カプセル化された液晶21
はそこに入射された実質的にすべての光を伝達し、そし
てカプセル化媒質27で可視的でない様になろう。他方、
電界オフ条件では、液晶およびプレオクロイック染料が
歪んだ整列または曲線整列した相にある場合、これは例
えば第３図または第４図に示されている様にしばしばラ
ンダム整列として規定されるのが好ましのだが、若干の
入射光は光出力10の色に影響を及ぼすために染料によっ
て吸収されよう。
カプセル化媒質27の屈折率および液晶25の正常屈折率
は、電界オンあるいはそこを通過する入射光の屈折によ
る光学的歪を避けるために液晶が秩序のある整列条件に
ある場合、できる限り整合すべきである。しかし、液晶
材料が歪んでいるかあるいはランダム整列、すなわち何
の電界も印加されていない場合には、液晶25の境界およ
びカプセル22の壁における屈折率の差が存在しよう。液
晶の異常屈折率はカプセル化媒質の屈折率よりも大き
い。その様な屈折率差の生じることは複屈折としてよく
知られている。複屈折の原理はシェアー（Sear）による
「光学（Optics）」およびハートショーン（Hartshorn
e）およびスチュワート（Stewart）の「結晶および偏光
顕微鏡（Crytals And Polarizing Microscope）」に記
載されており、その関連する開示はここに参考のために
記載する。好ましくはカプセル化媒質あるいは封入媒質
27と支持媒質７は同じ材料として、実質的に光学的に現
われるために同じ屈折率を有し、かくしていっそうの光
学的インターフェースを避ける。
正常屈折率が媒質の屈折率と整合する場合に最大コン
トラストとなる。屈折率整合の接近性は装置のコントラ
ストと透過性の希望された程度に依存しているが、液晶
の屈折率と媒質の屈折率は0.03、更に好ましくは0.01、
特別には0.001以上異ならないことが好ましい。この許
容差はカプセル寸法に依存しよう。
好ましい実施例および最良のモードによると、望まし
くは第５図に示された電界Ｅは、カプセル化材料で実質
的に消費されるかドロップされるよりも大抵の部分に対
してカプセル22中の液晶25に印加される。カプセル22の
壁34が形成されている材料にわたるあるいはそれを通る
実質的電圧ドロップが存在すべきでなく、むしろ電圧ド
ロップはカプセル22の容積26内の液晶25にわたって生起
せねばならない。
カプセル化媒質の電気インピーダンスは、好ましくは
実際にカプセル化された液晶21中の液晶の電気インピー
ダンスに対して充分大きくなくてはならず、そこで短絡
は液晶をバイパスする（すなわち壁のみを経由して点Ａ
から点Ｂへの）壁34を専ら通しては起らないであろう。
従って、例えば点Ａから点Ｂまで壁34を通過するかまた
はそれのみを経由する誘導電流あるいは変位電流に対す
る実効インピーダンスは、液晶材料25を通りなお容積26
内にある点Ｂ′に至り、最後にまた点Ｂに至る内部壁面
30内で点Ａから点Ａ′への通路で出会うインピーダンス
より大きくなくてはならない。この条件は点Ａと点Ｂの
間に電位差の存在することを保証する。この様な電位差
は同じ様に整列しようとする液晶材料にわたって電界を
生成するのに充分大きくなくてはならない。幾何学的考
察によれば、すなわち点Ａから点Ｂまでの壁のみを通る
長さにより、その様な条件はたとえ壁材料の実際のイン
ピーダンスがその中の液晶材料のインピーダンスより低
くても適合されることが評価されよう。
カプセル化媒質が形成される材料の誘電率と液晶が含
まれる材料の誘電係数、およびカプセル壁34の実効キャ
パキタンス、特に半径方向でありかつ実効電界Ｅが印加
される液晶のそれは、すべてカプセル22の壁34が印加さ
れた電界Ｅの大きさを実質的にドロップしない様に関係
付けられるべきである。理想的には、カプセル化された
液晶材料の全層のキャパシタンス誘電率（誘電係数）は
電界オン条件に対して実質的に同じでなくてはならな
い。
液晶25は異方性誘電率を有するであろう。壁34の誘電
率は、最適動作に対する上の条件に適合させるのを助け
るために異方性液晶の誘電係数よりも低くないことが好
ましい。電界Ｅに対する電圧要求を減少するために相対
的に高い正の誘電異方性を持つことが望ましい。何の電
界も印加されない場合にむしろ小さくなくてはならない
液晶25に対する誘電率（係数）と、電界の印加に際し整
列される場合に相対的に大きくなくてはならぬ液晶に対
する誘電率（係数）の間の差は、できる限り大きくなく
てはならない。誘電率（係数）の関係は上記の特許と出
願で議論され、その全開示はここで特に参考のために記
載されている。しかし特に、誘電値と印加された電界と
のクリチカルな関係は、カプセル中の液晶材料にわたっ
て印加された電界が電界に対する液晶構造の整列を生起
するのに適当であり、かつ液晶をバイパスするためにカ
プセル化材料27を通して短絡されないと言うものである
べきであることに注意しなくてはならない。共通に使用
される液晶の低い誘電値は、例えば下は約3.5から上は
約８である。
カプセル22は種々の寸法であろう。寸法が小さいと、
カプセル中の液晶の整列を有効にするために電界に対し
て要求条件はそれだけ高くなろう。しかし好ましくは、
カプセルは一様な寸法パラメータでなくてはならず、従
ってカプセル化された液晶を用いる表示の如き装置の、
光学的および電気的特性の様な種々の特性は実質的に一
様であろう。更に、カプセル22は少なくとも直径で１ミ
クロンでなければならず、そこでそれ等は入射光ビーム
に対して離散的カプセルあるいは容積として現れよう。
小さい直径はカプセルを連続均質層として「見る」光ビ
ームとなり、そして要求された異方性散乱は行わないで
あろう。たとえば１−30ミクロン直径のカプセル寸法お
よび液晶材料の例は上記の現在出願された願書にあり、
参考のために特に記載されている。
発明の最良モードによる好ましい液晶材料はアメリカ
ン リキッド クリスタル ケミカル コーポレーショ
ン（American Liquid Xtal Chemical Corp.）、ケント
（Kent）、オハイオ（Ohio）州、アメリカ合衆国（US
A）によって販売されたエステル、ネマチック材料NM−8
250の様なものである。他の例はエステル化合物、ビフ
ェニルおよび／もしくはビフェニル化合物および同様な
ものであろう。
発明による有用な液晶材料の他のいくつかのタイプは
下の表Ｉ（項目１−４）に開示され、そして各々が各液
晶材料の配合である以下の４つの例を含んでいる。いわ
ゆる10％材料（表中の項目１）は約10％の４−シアノ置
換材料を有し、20％材料は約20％の４−シアノ置換材料
を有する等々である。
表 １ 1. 10％材料 ペンチルフェニルメトキシベンゾアート 54 グラム ペンチルフェニルペンチルオキシベンゾアート 36 グ
ラム シアノフェニルペンチルベンゾアート 2.6 グラム シアノフェニルヘプチルベンゾアート 3.9 グラム シアノフェニルペンチルオキシベンゾアート1.2 グラム シアノフェニルヘプチルオキシベンゾアート1.1 グラム シアノフェニルオクチルオキシベンゾアート9.94グラム シアノフェニルメトキシベンゾアート 0.35グラム 2. 20％材料 ペンチルフェニルメトキシベンゾアート 48 グラム ペンチルフェニルペンチルオキシベンゾアート32 グ
ラム シアノフェニルペンチルベンゾアート 5.17 グラム シアノフェニルヘプチルベンゾアート 7.75 グラム シアノフェニルペンチルオキシベンゾアート 2.35 グラ
ム シアノフェニルペプチルオキシベンゾアート 2.12 グラ
ム シアノフェニルオクチルオキシベンゾアート 1.88 グラ
ム シアノフェニルメトキシベンゾアート 0.705グラム 3. 40％材料 ペンチルフェニルメトキシベンゾアート 36 グラム ペンチルフェニルペンチルオキシンゾアート 24 グラ
ム シアノフェニルヘンチルベンゾアート 10.35グラム シアノフェニルヘプチルベンゾアート 15.52グラム シアノフェニルペンチルオキシベンゾアート4.7 グラム シアノフェニルヘプチルオキシベンゾアート4.23グラム シアノフェニルオクチルオキシベンゾアート3.76グラム シアノフェニルメトキシベンゾアート 1.41グラム 4. 40％MOD ペンチルフェニルメトキシベンゾアート 36グラム ペンチルフェニルペンチルオキシベンゾアート24グラム シアノフェニルペンチルベンゾアート 16グラム シアノフェニルヘプチルベンゾアート 24グラム 各カプセル32を形成するカプセル化材料は液晶材料に
よって実質的に完全に影響されずかつ液晶材料に影響し
ないタイプのものでなくてはならない。種々のレジンお
よび／もしくは高分子はカプセル化媒質として使用され
よう。好ましいカプセル化媒質はポリビニールアルコー
ル（PVA）で、それは良好な相対的に高い誘電率と屈折
率を有し、これは好ましい液晶材料のそれとよく整合し
ている。好ましいPVAの例は少なくとも約1,000の分子量
の約84％加水分解したレジンである。ゲルバトール（Ge
lvatol）20/30として認定されたモンサント社（Monsant
o Company）のPVAの使用は発明の最良のモードを表して
いる。ラテックス（Latex）は他の好ましいカプセル化
媒質である。
乳化したあるいはカプセル化された液晶21の作成方法
は、封入媒質かカプセル化媒質と液晶材料および水の様
な、多分キャリア媒質の混合を含むであろう。混合はブ
レンダ、コロイドミル（それは最も好ましい）あるいは
同様の種々の混合装置で起るであろう。その様な混合の
間に起ることは成分の乳濁液の形成であり、それは実質
的に水の様なキャリア媒質を除去して乾燥し、そしてPV
Aの様なカプセル化媒質を満足に行く程度に硬化する。
この様に作られたカプセル化された各液晶21のカプセル
22が完全な球でなくても、各カプセルは形態上実質的に
球である。と言うのは、球は、まず形成されかつ乾燥お
よび／もしくは硬化の後、乳濁液の個々の液滴、小滴あ
るいはカプセルの最低自由エネルギ状態であるからであ
る。
カプセル寸法（直径）は好ましくは入射光への効果お
よび電界への反応に対して動作の一様性のため乳濁液中
で一様でなくてはならない。実例としてのカプセル寸法
は約0.3ミクロンから約100ミクロン、好ましくは0.3ミ
クロンから30ミクロン、特別には３ミクロンから15ミク
ロンであり、例えば５ミクロンから15ミクロンであろ
う。
発明で有用な酸タイプの封入媒質の１例はカルボポル
Carbopol:ビー・エフ グッドリッチ ケミカル社〔B.
F.Goodrich Chemical Company〕によるカルボキシ ポ
リメチレン ポリマー〕もしくはポリ酸（ホリアシッ
ド）である。
発明によると、使用されるであろういくつかの異なっ
た高分子封入媒質が以下の表IIにリストされている。表
IIはまた各高分子のいくつかの特性を示している。
使用される他のゲルバトールPVAは20−90,9000,20−6
0,6000,3000および40−10としてモンサントによって設
計されたそれ等のものを含んでいる。封入媒質に対する
液晶材料の好ましい量比（quantity ratio）は、液晶材
料の約１重量部から封入媒質の約３重量部までである。
発明により受け入れられるカプセル化された液晶乳濁液
はまた液晶材料の約１重量部から封入媒質（例えばゲル
バトールPVA）の約２重量部までの量比を用いて達成さ
れよう。更に、たとえ1:1の比がまた良く動作するとは
言え、一般に約1:2から約1:3までの範囲の比の材料と同
様に機能しないのであろう。
種々の技法が、カプセル化媒質や封入媒質として同じ
か類似の材料である支持媒質を形成するのに用いられよ
う。例えば、支持媒質７はモールディングとか封入成形
プロセスを用いて形成されよう。電極11aと液晶材料は
その媒質７によって支持するために適用されよう。電極
11bは、例えば印刷技法（プリンテンィグ）によって適
用されよう。その後、上側支持媒質あるいは防護カバー
部８（第１図）は、カプセル化された液晶材料および
（所望なら）電極を完全に密閉する所に注入あるいは注
型されよう。代表として、支持媒質部分７は、例えばマ
イラーとかガラス板の様な実質的に透明なラスチック状
のフィルムであろう。
発明によると、使用されるであろう他のタイプの支持
媒質７はポリエステル材料やコデルフィルム（Kodel fi
lm）の様なポリカーボネート材料を含んでいる。非常に
不活性なテドラーフィルム（Tedlar film）はまたもし
電極の適当な粘着が達成されるなら使用されよう。その
様な媒質７は好ましくは実質的に光学的透明でなくては
ならない。
ある意味では支持媒質は液晶材料を支持するものと考
えられよう。従って、支持媒質は封入媒質を含むものあ
るいは封入媒質によって形成されるものとして広く解釈
されよう。その様な意味で、支持媒質は例えばマイラー
材料７の追加材料を多分（しかし必ずしもそうではない
が）含むものとまた解釈されよう。例示された好ましい
実施例および最良モードにおいて、液晶材料や液晶材料
を含みかつ所望の構造的歪を与える封入媒質および液晶
材料と封入媒質が支持されている支持体が存在する。
液晶カラー表示は一般に第１図に１および第６−８図
に示されている。示された様に、表示１は３つの液晶色
層2,3,4と４つの電極層44−47（一般に第１図の11）を
含んでいる。各液晶色層は一対の電極層の間にサンドイ
ッチされている。色層2,3,4は、光学的通路に沿って進
む矢印９によって表されるか、あるいは光学的通路はす
べての３つの層を通過できかつ矢印10によって表された
伝達された光として表示１から現れ出る様ないわゆる光
学的に直列関係に配列されている。しかし、所望なら、
表示１はその様な光学的に直列関係で配列された３つの
色層2,3,4より多いか少ない色層を含むであろう。更
に、別の実施例では液晶色層は食い違いに（スタガー）
され、そしてその１つあるいはそれ以上は液晶カラー表
示１の全入力面50にわたって充分同一の広がりを持つよ
り少なくなっており、それにより例えば矢印９と10によ
って表わされた光学的通路の様な表示１を通る所与のど
の光学的通路においても、液晶色層の２つのみ（いずれ
にしてもすべてのものより少ない）はその様に通路に現
れよう。
第６図に示された電極層44,45,46および47の各々は、
好ましくは電界である電気入力をその間にサンドイッチ
された各液晶色層の部分にわたって（好ましくは選択ベ
ースで）印加する様に附勢可能である。第７図の正面図
で示された層44の様な各電極層は44a,44b等々と記号を
付けられた様な複数の電極ストリップを含んでいる。
（例えば文脈に応じて、電極、電極層および電極ストリ
ップはここで交換可能に用いられよう。）液晶色層の各
々の異なった各部分に電界の選択的印加を容易にするた
め、相対的に隣接した層中の電極は垂直関係にあるか、
さもなければ非平行（０゜でもなく180゜でもない）関
係にある。従って、第７図で分る様に、電極層44は複数
の垂直電極ストリップ44a,44bで形成されている。一
方、電極層45は第８図に例示されている様に複数の水平
電極ストリップ45a,45bで形成されている。同様に、電
極層46は第７図に示されたものと同様な垂直ストリップ
で形成され、そして電極層47は第８図に示されたものと
同様な水平電極ストリップで形成されている。電極層中
の電極ストリップの配列は、１対の電極間の液晶色層の
各部分への電界の選択的印加あるいは非印加を許容す
る。この様にして、例えばもし電極ストリップ44a,45a
がそこに適当な電気的附勢を適用するなら、本来整列さ
れかつ本来直接的に電極ストリップ44a,45aの間にある
その様に附勢される液晶色層２の部分の近似的寸法は、
第７図の実例の左上側の隅で破線で囲まれた矩形51によ
って表され、第８図の実例の右上側象限に示された部分
52によって表わされている。隣接層中の電極の各ベアー
を適当に附勢することによって、その間にサンドイッチ
された液晶色層の種々の部分はそれに選択的に印加され
た電界を持つことができる。所望なら、液晶色層の反対
側の電極層の１つあるいは双方は、液晶カラー表示１の
所望の使用と動作によって、第６−８図等で例示された
もの以外のパターンで配列された固体電極、電極ストリ
ップあるいは部分によって形成されよう。
第１図において、液晶色層2,3,4および電極層44−47
が詳細に例示されている。その様な層を含む表示１は、
マイラー、プレキシグラス（Plexiglass:商標名）ある
いは他の好ましくは光学的に透明な材料の様な指示体７
上にマウントされ、そしてマイラーシートの様な好まし
くは光学的に透明な材料の防護層８は電極層47の上に与
えられている。第１図に見られる様に、液晶色層2,3,4
の各々は、カプセル22中の複数のカプセル状容積26が各
層に与えられている様に配列されたカプセル化された液
晶材料21から形成されている。２で示された様な所与の
液晶色層中のカプセル22は秩序をもってスタックされた
層配列に配列されているか、密にパックされているか、
ランダムに分散されているか等々であろう。所与の層の
厚さは、カプセル化された液晶材料21に、電界オフ条件
の場合にそこに入射し、かつそことを通して伝達された
光に影響することが適当に可能でなくてはならず、そし
て電界オン条件の場合には実質的に光学的透明性を許容
する様に適当に薄くなくてはならない。
表示１の所望の色応答を達成するために、層2,3,4の
各々のカプセル化された液晶材料21にプレオクロイック
染料が含まれている。発明の１例において、層2,3,4は
それぞれ黄、シャンおよびマゼンタのカラー・プレオク
ロイック染料を含むであろう。しかし、各液晶色層が単
一染料か染料の単一混合物のみを含むことが好ましい。
別の配列では、各液晶色層の異なった部分は異なった各
染料かその混合物を含むであろう。
第１図に例示された（また同様に第６図に示された）
液晶カラー表示１において、そこでは液晶色層２は黄プ
レオクロイック染料を含み、そして液晶色層３はシャン
のカラー・プレオクロイック染料を含み、そして液晶色
層４はマゼンタのカラー・プレオクロイック染料を含
み、各液晶色層の各部分に電界を選択的に印加するか印
加しないかによって、伝送された光の多色出力10は選択
的に達成される。黄に染色された液晶色層２の中のカプ
セル化された液晶材料21が電界オン条件にある場合、そ
の様な層は実質的に光学的に透明になり、そしてそこに
入射された光に最小の影響しか持たず、従ってそこを通
過して伝達される。しかし、色層２中の液晶材料21が電
界オフ条件にあると、そこを通過して伝達された光は黄
色が現れる様に色付けられ、染色され、あるいはフィル
タされる。従って、電界オン条件で色層３と４の液晶材
料によって、同じものが実効的に光学的に透明となり、
そして電界オフ条件で黄色層２中の液晶材料は、白入射
光９に対して、出力光は黄色になろう。各層2,3,4中の
プレオクロイック染料は電界オフ条件の場合に特定の色
あるいは光の色を吸収する様に機能することが評価され
よう。従って、液晶カラー表示１の動作はカラー写真で
用いられたネガフィルムの動作に類似しよう。そして表
示１の構成と動作はカラー写真で用いられたその様なネ
ガフィルムの構成と動作に類似している。
以下の表IIIでは、液晶色層2,3,4の各部分の電界オン
と電界オフ条件のいくつかの可能な組合わせと、電界オ
ン／電界オフ条件および白色入射光９の関数として、出
力光10の色を描いている。
表III 緑 マゼンタ 黄 白 黒 青 黄 オフ オン オフ オン オフ オン シャン オフ オン オン オン オフ オフ マゼンタ オン オフ オン オン オフ オフ 黄プレオクロイック染料の例はスダンＩであり、シャ
ンについてはインドフェノール ブルーであり、マゼン
タについてはＤ−37であろう。他のプレオクロイック染
料はまた発明に従って機能しよう。１例に赤プレオクロ
イック染料スダンIIIであろう。
表IIIの左手側に示された垂直軸に沿って、各液晶層
2,3,4の色が表わされている。表IIIのトップの水平軸に
沿って、白を入力光９および５または６で表わされた様
に表示１を直接通る直列光学的通路における所与の層2,
3,4の液晶の電界オフまたは電界オン状態の関数として
出力光10の色を表示している。従って、緑色出力光10を
得るために、通路５に近接した層２中の黄色に染色され
た液晶材料21は電界オフ条件になくてはならず、通路５
に近接した層３中のそれは電界オフ条件になくてはなら
ず、そして通路５に近接した層４中のそれは電界オン条
件になくてはならない。表IIIに示されたそれ等の色な
らびに白と黒もまた、液晶色層2,3,4の各部分に対して
電界を選択的に印加するかしないかによって達成でき
る。
表示１の各電極の選択的付勢によって、すなわちそれ
にわたって電位を加えることによって、１つの色の光学
的通路５に沿って出力光10と別の異なる色の光学的通路
６に沿って出力光10aを同時に得ることが可能である。
表示１の電極層45と46中の電極はその反対側の液晶色層
の間に位置し、そして必要な場合に、表示１の所望の光
学的出力を達成するために各液晶色層の各部分にわたっ
て電界を印加する様に電極層44と47においてお互に協働
し、かつそれぞれ割当てられない、すなわち専用の電極
と協働する特異な割当てタイプのものである。各電極を
付勢する電気回路は詳細には示されていない。しかしそ
の様な回路は、電力供給、スイッチング回路および前に
述べられ様に電極の各ペアーの間で同様に電界を液晶材
料に印加するかあるいはそうしないために選択的に付勢
する各電極への電気的接続を含むことが評価されよう。
第１図の表示１の割当てられた電極形態の利点は電極の
数を最小にすること、従ってそこに入射する光に電極に
よって行われるどんな減衰（吸収）も最小にすることで
ある。たとえ電極が実質的に光学的に透明であっても、
電極層が100％伝達でないのが通例である。
第９図を参照すると、各液晶層に対して割当てられな
いあるいは専用の電極層の分離ペアーを用いる修正され
た液晶カラー表示１′が例示されている。表示１′は第
１図を参照して上に説明された表示１と類似しており、
従って表示１′のダッシュをつけた参照数字指定部分は
表示１の同様な同一部分に対応している。
表示１′は支持体７′、液晶色層２′,3′,4′および
防護層８′を含んでいる。更に、液晶カラー表示１′は
支持体７′と色層２′の間に電極層44′を、そして色層
３′と防護シート８′の間に電極層47′を含んでいる。
しかし、液晶カラー表示１と対照に、カラー表示１′は
電極の割当てを要求しない。従って、液晶色層２′,3′
の間に、電気的に絶縁されているかあるいは非導電材料
62によって分離された１つの電極層60,61が存在し、そ
のすべては光学的に透明かあるいは少なくとも実質的に
光学的に透明である。そして液晶色層３′,4′の間に、
電極層63,64および光学的に透明な絶縁体65が存在す
る。電極層60,63は第９図の端面図に示された様に、水
平電極ストリップを有し、これは第８図に例示された電
極ストリップ配列に類似している。そして電極層61,64
は第７図に例示された電極ストリップに類似したやり方
で配列されている第９図の端面図に示された垂直電極ス
トリップを有している。他の電極パターン、配列および
形態が、表示１′の各液晶色層のある部分に電界を選択
的に印加することで発明と矛盾しない様に用いられてい
ることは評価されよう。
液晶カラー表示１′の動作において、層44′、60中の
各電極は液晶色層２′の各部分において選択的に付勢さ
れるか、電界を印加されないかであろう。同様に、電極
層61,63中の各電極ストリップは液晶色層３′の各部分
に対して選択的に付勢されるか電界を印加されないかで
あり、そして同じことは液晶色層４′に対して電極層4
7′,64中の電極に関し真実である。従って、液晶カラー
表示１′において、各液晶色層２′,3′,4′は色層中の
カプセル化された液晶材料に影響を及ぼすため電極層の
専用の各ペアーを有することが評価されよう。第９図の
液晶カラー表示１′の動作は第１図を参照して上に説明
された液晶カラー表示１の動作に類似している。しか
し、入射光９′から出力光10′まで表示１′を通って進
行する光は、第１図の表示１で要求された少ない数の層
に対していくつかの追加の電極層と絶縁層を通過せねば
ならぬであろう。しかし液晶カラー表示１′の動作は、
上の表IIIで描かれた応答に従い、そして各電極の付勢
あるいは非付勢および平行に整列された電界オン条件ま
たは出力光10′としてそこを通って光が発生される様に
進行しなければならぬカプセル化された液晶材料の曲線
整列された歪んだ条件に依存して、表示１′の異なった
各部分からの出力光10′が異なって色付けされることは
評価されよう。
例１−３は３つの別々に染色された液晶材料の製造に
ついて説明している。その様な材料は、例えば、ここで
例示されかつ説明される様に液晶カラー表示の各液晶色
層に使用されよう。
例１ これはプレオクロイック染色されたカプセル化液晶の
例であり、これは青い光を吸収し、緑と赤の光を伝達す
る。
1.材料 a.7％の高粘性の充分加水分解された高分子の900グラム
（前のアメリカン リキッド クリスタル ケミカル社
（以前、米国オハイオ州ケント所在）のSA−72で、その
様な材料は１−フェニルアゾ−２−ナフトールであ
る。） b.これもまたアメリカン リキッド クリスタル ケミ
カル社の8250（エステル）ネマチック液晶材料の100グ
ラム。
c.C26100スダンＩ（黄色染料）の0.05グラム（青色光を
吸収し、緑色光と赤色光を通過させる）、後者の成分は
プレオクロイック染料である。
2.方法 高分子はビーカー中げ秤量した。秤量された液晶は熱
板の上にのせてゆっくり加熱した。染料は天秤で秤量
し、液晶に非常にゆっくり加え、すべての染料が溶解す
るまでかき混ぜられた。液晶と染料溶液は８ミル濾紙を
用いた標準ミリポア（Millipore）フィルタリング・シ
ステムによってフィルタされた。フィルタされた液晶と
染料溶液はテフロン棒を用いて高分子中でかき混ぜた。
混合物は中間の剪断力で５分間動作するコロイドミルに
置くことによりカプセル化された。作られた乳濁液は導
電ポリエステル・シート上でフィルムとして引張られ
た。
3.動作 その様な材料の動作において、10ボルトの電界を印加
すると、液晶構造は整列し始め、そして40ボルトで液晶
は飽和と最大光伝送度に到達した。
例２ これは赤色光を吸収し緑色光と青色光を伝達するプレ
オクロイック染色のカプセル化された液晶の製造の１例
である。
例１のスダンＩ染料に対し、後者の成分がプレオクロ
イック染料である0.5グラムのインドフェノールブルー
（シャン染料−赤色吸収体かつ緑色と青色の伝送体）の
置換を除いて、例１の材料を用いて例１のステップを実
行する。動作はフィルタされた光の色を除いて例１と同
じであった。
例３ これは緑色光を吸収し青色光と赤色光を伝達するプレ
オクロイック染色されたカプセル化液晶の製造の１例で
ある。
1.材料 a.20％中間粘性の部分的に加水分解された高分子の４グ
ラム（ファガソン〔Fergason〕の特許出願番号第477,24
2号の表Ｉで規定された405の様な材料）。
b.2グラムの8250ネマチック液晶材料。
c.0.8グラムのＤ−37マゼンタ・プレオクロイック染料
（西ドイツのイー・メルク〔E.Merck〕専売のプレオク
ロイック染料で、これは緑色光を吸収し、青色と赤色光
を伝送する）。
2.方法 高分子はビーカー中で秤量された。液晶は秤量され、
熱板上に置かれ、そしてゆっくり加熱された。染料は天
秤で秤量され、液晶に非常にゆっくり加えられ、すべて
の染料が溶解するまでかき混ぜられた。液晶の染料溶液
はそこで８ミル濾紙を用いた標準ミルポア・フィルタリ
ング システムを通してフィルタされた。フィルタされ
た液晶と染料溶液はテフロン棒を用いて高分子中でかき
まぜられた。混合物は中間の剪断力で５分間動作するコ
ロイドミル中に置くことによりカプセル化された。テフ
ロン棒を用いてスライドが取られ、視察によって直径約
３ないし４ミクロンの中間寸法のカプセルが示された。
材料はミリポア・スクリーン・フィルタを通してフィル
タされ、別のスライドが取られた。視察によりカプセル
寸法の最初に述べた視察から非常に僅かな変化が存在し
た。作られた乳濁液は５ミルギャップのドクターブレー
ドを用いて導電ポリエステルシート上にフィルムとして
引張られた。
3.動作 その様な材料の動作において、10ボルトの電界を印加
すると、液晶構造は整列を始め、約40から60ボルトで液
晶は充分オンあるいは飽和および最大光学伝送度に到達
した。
要望された様に、異なった各色の組合わせを達成する
ために発明による例１−３で上に述べられたカプセル化
された染色液晶材料の任意の２つあるいはそれ以上を用
いて多色装置を作ることができる。また、各々が異なっ
たターンオン電圧が周波数を有する任意の２つの液晶材
料は発明によって使用され、各々は異なった各プレオク
ロイック染料で染色されるのが好ましい。多色装置は電
圧応答であるか周波数応答のいずれかあるいはその双方
であり、所望なら電極の分離ペアーが割当てられた電極
のいずれか、あるいはその双方を使用するであろう。
例４ これは例えば例１−３に従ってそれぞれ形成された２
つの液晶色層を有する発明による多色液晶表示の動作の
１例である。
赤色染料（スダンIIIかスダンIV）が発明の多色光表
示装置のカプセル化された液晶材料の１つの層に用いら
れ、インドフェノールブルがカプセル化された他の層で
用いられる。この開示に含まれるいくつかの実施のケー
スで好ましい染料はプレオクロイックであった。動作に
おいて、双方の層がオフであった場合、オフであったそ
の装置または領域が黒であった。赤がオフかつ青がオン
では、装置または領域は赤であった。青がオフかつ赤が
オンでは、装置または領域は青であった。そして双方の
層がオンでは、装置または領域は一般に澄んでいるかあ
るいは透明であった。（ここで「オフ」は液晶が歪んで
いるか曲線整列された相であり、そしてのその中の染料
は吸収していることを意味し、「オン」は液晶が印加さ
れた電界で整列され、そしてそれとその中の染料は色吸
収かフィルタリングを伴なわぬか最小であるところの実
質的に光学的に透明であることを意味していることに注
意されたい。） この例は、各液晶層を一緒にあるいは独立にターンオ
ンするためにここで開示されたどんな方法あるいは技術
が用いられていても動作しよう。例えば、各層に別々の
電極のいずれも使用されよう。割当てられた電極配列が
使われ、それによって２つの層の間の電極が使用されよ
う。および／もしくはここで説明された電極および／も
しくは周波数識別処理はこの目的に使用されよう。
第10図に液晶カラー表示70の正面図が示されており、
これは第１図で１と記号のつけられたものあるいは第９
図で１′と記号のつけられたものであろう。表示70に対
して選ばれた寸法、すなわち観測側あるいはその表面の
断面領域は実質的に制限が無い。実例としての寸法は見
ることのできるあるいは観測可能な表面71、すなわち観
測者によって一般に見られた表面に対する１平行吋より
小さいものより、数平方吋のもの、テレビジョン寸法
（小型スクリーン寸法から大型スクリーン寸法まで）、
掲示板まで等々である。従って、液晶カラー表示70の使
用例は小型表示、テレビジョン、動画型表示、掲示板表
示等々であろう。第10図から分る様に、72,73,74と記号
をつけられた様な多数の画素状領域が示されており、こ
れは表示70中の液晶色層の各部分を表わし、電極44i,45
i（第10図）あるいは電極44a,45a（第７図および第８
図）の様に各々交叉している。上の説明は部分51,52あ
るいは電極ストリップ44a,45a（第６−８図）の間に位
置している液晶色層２の部分に関係していることに注意
されたい。液晶カラー表示70の観測可能な表面71で見る
ことができる各画素状領域の後に、第６図の層2,3,4あ
るいは第９図の層２′,3′,4′の様ないくつかの各液晶
色層の光学的に整列した各部分が存在する。
第10図の液晶カラー表示に関連して、電気回路75が存
在し、その目的は電界を特定の部分に選択的に印加する
（あるいはそうしない）ために、表示70の各電極を付勢
する（あるいはそうしない）ものである。これは例えば
各液晶カラー表示の画素状領域72,73,74の１つのあとで
それにより観測可能な表面71に現れる所望の映像（固定
画像であれ動画像であれ）を創製するものである。第10
図において、実例として２つの電極ストリップ44i,45i
が例示されている。回路75は、第１図および第６−９図
に示された多重電極の様なすべての電極に結合されてい
ることが評価され、これは各画素状部分72,73,74等にお
いて上述の原理および（例えば）上の表IIIで設定され
た組合わせに従って決定された色の光出力を達成するた
めに全液晶カラー表示70の種々の部分で電界の印加およ
び印加の維持か変更によって固定映像あるいは動映像を
実現する様に液晶カラー表示70に用いられている。画素
状領域は、液晶カラー表示70に要求された所望の解像度
に依存して、かつ観測可能な表面71で色の吸収が付加的
な形で所望されるかどうかに依存して、相対的に大きい
か小さいかであろう。
実例の回路75は例えば輝度情報と色度情報を有するビ
デオ信号の様な入力信号を受信する入力回路76を含んで
いる。この例では表示70はカラーテレビジョンスクリー
ン、モニター等として用いられ、そして回路75はありふ
れたテレビジョンスクリーンや大型スクリーンテレビジ
ョンの寸法より大きな物理的寸法の光学的カラー出力を
生成するために表示70と共に用いることができよう。入
力回路76は複合回路あるいは復調回路77に結合され、こ
れは色度と輝度情報を分離し、そして駆動回路78に適切
に応答する出力信号を引渡す。駆動回路78は回路77から
受信した情報を増幅および／もしくは同期し、操作回路
79を駆動するためにそれを結合する。好ましくは画素状
領域72,73,74等の後に位置している各液晶色層の個々の
画素状部分を繰返しアドレスするか走査し、例えば第７
図および第８図に示された電極ストリップの部分51,52
で限られる整列された液晶色層２（第６図）の部分の様
な特定の液晶色層の所与の画素状部分にわたって電界を
選択的に印加し（あるいはしない）、そして印加された
電界の大きさを制御するのが走査回路79である。その様
な走査またはアドレッシングはありふれたカラーテレビ
ジョン画像システムで出会う走査またはアドレッシング
のタイプと類似しよう。
背景となる情報の目的は、個々の回路76−79は例えば
米国特許第3,627,924号、第3,636,244号および第3,639,
685号で開示されたタイプに従うタイプおよび／もしく
は動作であり、その開示はここに参考のため記載されて
いる。特に、あとの２つの特許はカラーテレビジョンシ
ステムにおけるカラーテレビジョン信号の信号と利用に
直接関連し、最初に述べられた特許は全エレクトロルミ
ネッセント・アレイのエレクトロルミネッセント点を走
査するシステムを開示している。その様な走査は本発明
によって用いられ、そしてその様な信号の使用と符号化
は、液晶カラー表示70からの所望の多色表示出力を達成
するために本発明に従ってまた用いられよう。
回路75によって駆動された液晶カラー表示70は真に減
法混色モードで動作し、ここでは所与の画素72,73,74等
によって生成された色のみが観察者に光学的影響を有す
ることが意図され、画素寸法は例えば相対的に近接して
見られた場合に実質的な加法混色を生じない様にこのケ
ースでは相対的に大きいであろう。もちろん減法混色の
規定は、入力９（第１図）が表示70の種々の層を通って
伝達され、最後に出力光10として発生させるものとして
実行される光学的フィルタリングの関数である。代案と
して、表示70の個々の画素72,73,74の寸法は相対的に小
さく、従って同時係属出願の米国特許出願番号第480,46
1号で開示された様な加法混色動作が実行される。表示7
0が、具えない側からの同図照明によって照明される
か、あるいは見えない側に具えられた付加的光源によっ
て照射されるであろうことは評価されよう。
液晶カラー表示1,1′および70は、ここで開示された
表示と同様に、例えばデータ、文字、情報画像等のカラ
ー表示を実行し、あるいは単に小形、大型の双方の光を
制御することを含む種々の目的に用いられよう。特定の
カラー出力を実行する実例のプレオクロイック染料およ
びその結合は例えば表IIIと組合わせて上に述べられて
いるが、しかし好ましい実施例で上に詳細に説明された
３つの染料より少ないかそれ以上を含む他の染料および
カラー・フィルタリング結合は発明に従って用いられる
ことが評価されよう。発明は長時間にわたって表示に使
用されようにし、あるいは出力の動画タイプを生成する
にも用いられよう。出力それ自身に直接見られたり、写
真にとられたり、投射されたりなどしよう。
第11図で分る様に、添加剤が歪んだ整列に戻るのを促
進するために液晶中に用いられよう。第11図において、
カプセル化された液晶80はその内部容積83中の動作上ネ
マチック液晶材料82を有するカプセル壁81を含んでいる
ことが示されている。実例の添加剤、すなわちコリステ
リック キラル添加剤84は、たとえ添加剤が図解を容易
にするためにカプセル容積83の中心位置に示されていて
も、液晶材料82と共に溶液となっている。と言うのはそ
の機能は主としてカプセル壁から離れた液晶材料に関連
しているからである。カプセル化された液晶80は電界オ
フであり、歪んでおり、曲線整列された条件にあり、上
に説明された態様で歪んだ液晶材料を有するモードまた
は相にあることが示されている。カプセルの壁の最も近
傍の液晶材料はその壁の内部境界の様に曲がった形状
（あるいは一般にそれに垂直に）に歪もうとする。キラ
ル添加剤84は動作上ネマチック液晶材料がカプセルの中
心部分のもつと近くで電界の除去に際して曲線整列され
た相に戻るのを促進しようとする。
発明のいくつかの実施例で用いられたカプセル化され
た液晶材料は、例えば上に述べた同時係属米国特許出願
第585,883号に記載されたタイプの流動的に相互結合さ
れたカプセルを含むであろう。カプセル化された液晶の
内部結合された容積は第12図の90に示されている。その
様な容積に含まれた液晶材料の曲線整列された相は一般
にカプセル壁に平行かそれに対して垂直に（カプセルの
中心に対して半径方向に）向いていよう。
第12図において、２つの相互結合された容積のみが示
されているが、しかし個々の容積がその様な容積の１つ
あるいはそれ以上に結合されよう。カプセル化された液
晶材料80（第11図）および／もしくは90（第12図）は上
に詳細に説明された発明の種々の実施例で用いられよ
う。
上に述べられた様に、例えば第１図の表示１における
割当て電極の利点は、電極による光学的吸収を最小にす
ることである。例えば第１図の層2,3の様な２つの異な
る様に染色された液晶カラー表示に電界を印加する電極
の単一ペアーの使用は、多色表示に対する電極の要求条
件を更に減少するであろう。その様なケースでは、どの
層が例えば電界の様な規定された特定の入力に応じてタ
ーンオンされるかを決定するのに識別機能が必要とされ
ている。
さて第13図に向かうと、発明の実施例に従うその様な
多層、多色の割当て（２つの）電極液晶表示100が例示
されている。表示100は一般に表示１（第１図）に類似
し、ここで説明された発明のいくつかの特徴の種々のも
のを含んでいよう。表示100は例えば層２中のマゼンタ
および層３中のシャンの様な異なったプレオクロイック
染料を含む１対の液晶層2,3を含んでおり、これらの液
晶層は電極により分けられてはいなくて一対の電極（あ
るいは電極ストリップ）44、46′を共用している。（電
極46′は第１図の電極46に類似しているが、しかし種々
の電極が示されかつ交叉した関係で上に説明されている
同じ理由で電極44の方向に一般に交叉しているか垂直に
示されている。）層2,3はインターフェース101で対面
し、入射光９に影響する様に光学的通路5,6に対して光
学的に直列関係で配列されている。（第13図で２つの層
2,3のみが１対の電極44,46′に割当てられている様に示
されているが、２つ以上の別に染色された層が使用され
よう。）各電極44,46′は、上に説明された様に、各電
極ストリップの選択的付勢によって静的あるいは動的多
色出力を生成する電極の複数のストリップであろう。
層2,3は支持媒質７上に分離して引張られよう。例え
ば、層２は電極層44と支持体７上にまず直接的に引張ら
れよう。層２が適当に曲げられたあと、層３は層２の上
で引張られ、そこで電極46′は適用されよう。他の技術
もまた表示100と形成するのに使用されよう。
層2,3は、以下更に詳細に説明される様に、規定され
た入力を識別するために、例えば周波数応答や印加され
た電界に対して整列させる電圧しきい値要求条件等の少
なくとも１つの異なった電気的特性を持つことが好まし
い。例えば、層２中の液晶や（従って）プレオクロイッ
チ染料は１つのしきい値電圧レベル（例えば10ボルト）
に印加されて電界に対して応答（例えば整列）するであ
ろう。そして層３は電圧が第２のしきい値電圧レベル
（例えば20ボルト）を越える場合にのみ同様に応答する
であろう。従って、電極44,46′によって低いしきい値
以下に印加された電界に応答して、あるいはその様な電
界の存在しない場合、入射光９（例えば白色光）は双方
の層2,3によってフィルタされよう。第１しきい値を越
えるが第２しきい値以下では、主として層３のみがフィ
ルタリングを実行しよう。そこで層２は好ましくは実質
的に透明になり、そして第２しきい値以上では、層２も
層３もフィルタリングを実行しないであろう。
表示100は２つの端子のみの使用、すなわち電極44,4
6′あるいは単一電源へのその各ストリップの接続で多
色出力を生成することが可能である。かくして表示を簡
単化する。層2,3の間で電極に対する必要性を取除く表
示100の重要な利点は、その様な電極を取除くこと、お
よび表示からの出力の対応する輝度である。
表示100の液晶層2,3の電圧応答の差に関数として双方
の層2,3に対する電界入力を識別することは、各層2,3に
異なった各誘電異方特性を有する異なった液晶材料を用
いることで達成される。かくして、例えば10％材料（前
の表Ｉの項目１）は相対的に高い電圧に応答する１つの
誘電異方性を有し、そして40％材料（前の表Ｉの項目
３）は低い電圧に応答する１つの誘電異方特性を有して
いる。従って、層２は例えばマゼンタ染料を含む40％材
料で構成されようし、層３は例えばシアン染料を含む10
％材料で構成されよう。それ故、第１しきい値以下で
は、光出力10あるいは10aは、もし入射光９が白（前の
表IIIを見よ）なら、青であろう。第１しきい値以上で
あるが第２しきい値以下では、光出力はシアンであろ
う。そして第２しきい値以上では出力は白であろう。こ
れは表示100中の層の不存在または透明性を仮定してい
る。
表示100のその様な使用の他の例はスダンIIIかスダン
IVを含み、その各々は10％シアン液晶材料（表Ｉの項目
１）およびインドフェニブルー染料では赤である。40％
シアン液晶材料（表Ｉの項目３）ではシアン染料であ
る。赤とシアン染料は補色であるから、層２と３の中の
液晶が電界オフの曲線整列条件またはモードにある場合
には光出力は黒である。第１しきい値電圧以上では、40
％材料はターンオンし、そして表示からの光出力はスダ
ンIIIあるいはスダンIV染料によるフィルタリングによ
って赤となる。第２しきい値以上ではフィルタリングは
起こらず、表示からの光出力は白、すなわち表示は透明
である。
好ましくは表示100の中の層2,3は電気的に整合してお
り、従って電極44,46′の間でそこに印加された電圧は
種々の動作上の考慮を簡単にするためにほぼ等しく分割
される。しかし、更に以下に説明されている様に、異な
った層2,3の異なった液晶材料の誘電率と誘電異方性は
異なっているので、例えば層に掛かる一般に等しい電圧
降下の様な所望の電気特性を達成するため１つの層を他
のものより厚くすることが必要であろう。
第14図に示された様に、表示100と類似の修正された
表示100′は追加の液晶色層４を有している。層４はそ
この封入された／カプセル化さた液晶によって光の選ば
れないいっそうのフィルタリングが可能である。好まし
くは層４の層2,3の染料から異なった色のプレオロクイ
ック染料を含んでいる。電極47′（電極47と類似してい
るが、しかし電極46′中の電極ストリップに対して好ま
しくは交叉している）は上と同様に層４中の液晶に電界
を印加するために電極46′と協働する。色出力は例えば
前記の表IIIに従うであろう。
表示100′は表示100と同様なやり方で製造されるであ
ろうが、しかし上に加えられた層４によって、電極層4
6′に電極層47′の適用に伴なう他の技術がまた表示10
0′を製造するのに使用されよう。
ここで種々の表示は液晶材料の２つ以上あるいは３つ
の色層を含むことが注目されている。
強いカプセル（Strong Capsules） 染色された液晶材料に対するカプセル状環境（capsul
elike environment）は、他のカプセルの液晶あるいは
さもなければ最初に述べられたカプセルの外部と接触し
ている液晶から１つのカプセルの液晶の実質的分離を維
持する様に形成できることを出願人は発見した。含まれ
た液晶の容積を規定するその様な強いカプセルは発明の
いくつかの実施例で使用されよう。
特に、その様なカプセルは例えば縮合反応によって、
更に好ましくは重縮合反応によって、そして最も好まし
くは架橋あるいは架橋タイプの結果を生ずる反応によっ
て形成できる。好ましい実施例では、その様なカプセル
は液晶材料の溶液および一方では架橋性の高分子材料か
ら、他方では他の架橋性の高分子材料から形成され、２
つの高分子材料は非水溶性および水不透性であるカプセ
ルを形成するために、特に表面において、高分子の架橋
を実行する様に反応可能である。液晶材料と第１の架橋
性高分子材料が相互可溶性でない場合には、クロロホル
ムの様な溶剤が利用できる。その様な結果としての架橋
高分子封入媒質は染色された液晶が他のカプセル中の液
晶から実質的に分離される様に維持される実質的な分離
特性を有している。
その様な分離の利点は以下の説明から明らかである。
しかし、この様な分離はかかる材料を用いる液晶表示の
寿命を改善しよう。かかる材料は外部環境、水、湿気、
ほこり、薬品等による劣化をまた回避する。
発明の好ましい実施例において、その様な架橋は、例
えば、商品名ガントレッツ169（identification Gantre
z169）としてGAF社によって製造および／もしくは販売
されたポリ（メルチビニルエーテル／無水マレイン酸）
として既知の無水マレイン酸誘導重合体を染色された液
晶材料を混合することによって達成される。染色された
材料は前の表１のいくつかの配合に記載されたタイプの
１つあるいはまた上に記載された8250材料であろう。ク
ロロホルムの様な溶剤がまた液晶材料それ自身に無水マ
レイン酸高分子の溶解を促進するのに加えられよう。丁
度述べられた溶液はポリビニールアルコールと混合さ
れ、そして非水溶性高分子を形成する架橋反応が起る。
第15図は中心に液晶とガントレッツ169混合体150を用
い、そして外側にPVAと水151を用いるカプセルの形成を
示している。架橋反応はカプセルを形成するために液晶
とガントレッツ混合体150の境界で起る。結果は不溶性
フィルムあるいはカプセル内で液晶材料と染料を閉込め
る壁の形成である。このフィルムは液晶と水の双方に不
溶性である。
上述の２つの高分子材料が反応する場合に実際の架橋
が起ると信じられるのは、フィルムの観測とカプセルの
非水溶性の観測によってである。これ等の理由のため、
カプセル壁は架橋された材料で形成されていると規定さ
れる。しかし、古典的架橋が起るかどうかに注目するの
は重要であり、発明の結果は強くて、実質的に非水溶性
カプセルを生じる。
この様にして、基本的に強いカプセルが１対の反応体
によって形成され、その１つは水溶性であり、そしてそ
の他方の液晶材料に可溶であり、かつそれ等の反応体は
共に重縮合を受ける。
例５ この例は染色された液晶材料による架橋の使用を説明
している。
ポリ（メチル ビニール エーテル／無水マレイン
酸）、すなわちGAFから入手できかつ低分子量ポリビニ
ールメトクシ無水マレイン酸である２％ガントレッツが
40％シアノ液晶材料（これは前の表Ｉに規定されたエー
テルである）に溶解された。20％クロロホルム溶剤とし
て混合物にまた加えられた。その様な溶液に20/30ポリ
ビニールアルコールの22％溶液（残部は水である）が混
合された。結果としての混合物は約１時間放置され、結
果はカプセル中の液晶の懸濁液であり、そこで無水マレ
イン酸成分とPVAの間の架橋反応の生成物によって壁が
形成された。
液晶、ガントレッツ（あるいは他の架橋性高分子）お
よびクロロホルムは相互溶解性でないことは重要であ
る。種々のエーテル液晶材料が使用され、それは表Ｉで
識別された様なものおよび上述の8250材料である。架橋
がカプセルに強度、耐久性および不溶性を与える限り他
の材料もまた使用されよう。
前述の化学架橋技術は、使用されたいくつかの材料を
両立可能なＤ−54やインドフェノールブルーの様な若干
の染料で使用できる。架橋技術の目的は強いカプセル環
境で液晶を分離し、長い保存寿命と動作寿命を有する生
成物となることである。重要なことは、前述の技術がそ
れぞれ異なった液晶材料を含んでいる２つあるいはそれ
以上の異なった群のカプセルを生成するのに使うことが
でき、１つの液晶材料は１つの染料を含み、同じものあ
るいは他の液晶材料は別の染料を含んでいる等々であ
る。カプセルの群は個々のカプセルの結合性を損なうこ
となく共に混合できる。従って、個々の液晶材料とは染
料もし使用されると、たとえ各液晶材料の個々のカプセ
ル自体が混合されてもお互いに分離されたままである。
例１−４の材料と処理は、所望の架橋あるいは重縮合
反応が起こる限り例５の架橋あるいは重縮合反応技術を
用いて実行されよう。典型的架橋形成材料または縮合剤
は、アルデヒド、ジアルデヒド、ポリカルボン酸、ある
いはポリカルボン酸無水物（polycarboxylic anhydrid
e）であろう。そして更に特定すれば、グルテラルアル
デヒド、ジオキサルグリコキサルアセトアルデヒド、ホ
ルムアルデヒド、無水フタル酸、無水マレイン酸、ポリ
（メチルビニールエーテル／無水マレイン酸）およびポ
リビニールメトキシマレイン酸無水物よりなる群の少な
くとも１つであろう。別の縮合剤はトルエンジイソシア
ナート、ヘキソルメトレンジイソシアナートのごときジ
イソシアナートおよび例えばアルコールと重縮合反応を
受ける他のものであろう。
強いカプセルを形成する成分の水溶性高分子部分は、
例えば上述のポリビニールアルコールあるいは任意の多
価アルコールであろう。実例はエチレングリコールと
水、プロピレングリコールと水、あるいはグリセリンと
水であろう。
発明で使用するために液晶の架橋あるいはさもなけれ
ば強くかつ相対的に不溶な容積を達成するのに別の技術
が用いられることが評価されよう。所望の架橋された、
強い、相対的に不溶性カプセルあるいはいずれにしても
（染色されているにせよそうでないにせよ）液晶を含む
容積を達成するために、液晶材料、染料、封入媒質、架
橋性高分子（例えば共重合体を含む無水マレイン酸）等
に他の材料がまた用いられよう。また、ポリビニールア
ルコールは溶液中の架橋性高分子と架橋できる他の高分
子によって置換えることができる。
第16図には、１群あるいは複数の赤色染色液晶カプセ
ル202と１群あるいは複数の緑色染色液晶カプセルのそ
の様な混合物201を用いる多色表示装置200の例が示され
ている。カプセル202,203は上に説明した架橋材料の強
いカプセルであり、従ってその様なカプセルは他のもの
から１つの染色された液晶材料の適当な分離を与える。
カプセル202,203は混合され、１対の電極44,46′（ある
いは電極ストリップ）が使用されているので、例えば大
きさによる電界入力を識別する手段が通常備えられよ
う。従って、第13図の表示100に関連して説明された様
な異なった動作電圧特性を有する液晶材料の使用によ
り、カプセル202,203の群の１つあるいは双方の液晶材
料は整列されるかされないかであって、そして多色出力
が達成される。白入力光に対して、出力光の実際の色
は、よくするにせよ、どの液晶カプセル202,203が電界
オン平行整列条件にするか、および、よしあるにせよ、
どれが曲線整列条件にするかに依存するであろう。
若干のプレオクロイック染料の様な若干の材料は、ア
ルコール群を含みガントレッツと反応するであろう。従
って、その様な材料を用いると、前述の架橋は起こら
ず、架橋されたポリエステルのいわゆる強い、非水溶性
カプセルは得られるであろう。その様な場合、例えば同
じものの分離層を維持することにより、染色された各液
晶材料間の適当な分離を維持することが必要であろう。
例えばPVAあるいは他の封入媒質の乳濁液の染色された
液晶材料の１層の容積は支持体上に引張られることがで
きる。その様な乳濁液が硬化するかさもなければ安定化
されたあと、封入媒質中の別に染色された液晶材料の第
２層は最初に述べられたものの上に引張られる等々であ
る。代案として、１つあるいはそれ以上の電極層、透明
フィルム層等は染色された液晶層の間に位置することが
できる。
代案として、もし強く架橋されたカプセルが例えば１
つの層で用いられた染料との反応によって使用できない
がしかし多色表示装置の他の層に対してその様な強いカ
プセルが使用できるなら、液晶の乳濁液と封入媒質（例
えばPVA）の双方および発明による強いカプセルを用い
るその様は表示は形成されよう。染色された液晶の実際
に架橋されたあるいは強いカプセル212の１つの層211お
よび乳濁液216を形成するPVA214/染色された液晶215の
分離層211を用いるその様な表示210が第17図に示されて
いる。（第17図で分かる様に、各層はカプセルの１層以
上あるいは染色された液晶材料の容積を含むであろ
う。）カプセル212の壁は２つの異なった各液晶と染料
混合物がお互に混合することを妨げるのに必要な分離を
有効にする。１つの液晶材料と染色をその中に含むカプ
セルの一般に均質な層および更に他の液晶材料と全封入
媒質（例えばPVA）に本質的に含まれた染料の容積を形
成するためにカプセル212を乳濁液216と混合することも
また可能であろう。
分離容積の別々に染色された液晶材料に同時に印加さ
れた電界の異なった大きさあるいは電圧レベルの間を識
別するために（例えば上に述べられた表示100,100′,20
0,210において）、異なった各電界オン整列しきい値電
圧レベルを有する２つの液晶材料が用いられよう。その
様な電圧しきい値識別能力の１例は第12図と第12図に関
連して上に述べられており、すなわち、それは前の表Ｉ
で規定された10％と40％のシアノ液晶材料の提案された
使用である。その様な液晶材料の各々は異なった電圧し
きい値を有し、これは液晶材料を含むカプセルあるいは
容積の力に打克ち、かつ液晶を曲線整列された、または
歪んだ構造に強制しようとして、印加された電界に対し
て液晶が平行整列にターンオンする前に要求されるもの
である。（しきい値電圧のその様な差は、前に述べられ
かつ以下に更に説明される様に、カプセルまたは容積寸
法の関数であろう。） 少なくとも１つのクロスオーバー液晶材料の使用は、
単一ペアーの電極によって印加された電界の周波数およ
び電圧の関数として識別を有効にする別のやり方であ
る。
クロスオーバー液晶材料 クロスオーバー液晶材料は、好ましい実施例におい
て、例えば２つの異なった誘電異方性−印加された電界
の１つの周波数において（例えば低い周波数におい
て）、例えば負の１つの誘電異方性および異なった周波
数において（例えば高い周波数において）、例えば正の
第２の異なった誘電異方性のごとき入力の関数として変
化する特性を有するものである。従って、電界の異なっ
た周波数において、同じ液晶材料からの選択スイッチン
グの様な、液晶の異なった各動作を得ることができる。
動作上ネマチックである典型的なクロスオーバー液晶材
料は西ドイツのダルムシュタット（Darm−stadt）のイ
ー・メルク（E.Merck）により商品名ZLI−2461の下に売
出されたものでする。
ZLI−2461捩れネマチック型液晶材料のいくつかの性
質は以下のものを含んでいる。すなわち、誘電異方性、
デルタＥ（Ｅは誘電率であり、しばしば誘電係数として
規定されている。と言うのはＥは整列すなわち液晶の構
造的配向、周波数等の関数として変化するからである）
は低い周波数において（例えば室温において約3kHz以下
で）＋３である。特にEparallelは7.8そしてE
perpendicularは4.8である（平行と垂直は液晶構造の軸
の整列に対する正常と異常方向要件として規定され
る）。スイッチオーバー周波数は室温で3kHzである。ス
イッチオーバー周波数は、クロスオーバー液晶材料の誘
電異方性が正から負へ、そしてその逆に変化するところ
の印加された電界の周波数である。10kHzの相対的に高
い周波数における誘電異方性は−1.5である。光学的異
方性は相対的に低く、すなわちデルタＮ＝.13である
（Ｎは屈折率であり、デルタＮは液晶材料の正常屈折率
と異常屈折率の間の差である）。従って、その様な2461
に相対的に低い複屈折を有している。2461液晶はいくつ
かの他の液晶材料と両立可能である。その様な両立性は
以下の動作例に示されている。
2461液晶材料は上に述べられた10％シアノ液晶材料と
よく整合する。2461と10％シアノ材料は同時にかつ低い
周波数における同じ大きさの電界に応じてターンオンす
る（ここでターンオンとは液晶構造が印加電界に対して
整列し、かつ好ましくは散乱および／もしくは吸収を減
少し、かつ光学的伝送を増大することを意味してい
る）。しかし、高い周波数（例えば10kHz）において、1
0％シアノ液晶材料のみがその様な大きさの電界でター
ンオンしよう。と言うのは2461材料は高い周波数で負の
誘電異方性を有し、それはターンオンしないからであ
る。クロスオーバー材料はここで開示された発明のいく
つかの実施例で使用されよう。例えば、もしその様な24
61材料が第16図の表示200の赤色カプセル202で用いら
れ、そして10％シアノ液晶が緑色に染色されたカプセル
203で使用されているなら、動作は以下の様になるであ
ろう。
a.電界が印加されないと双方のカプセル202,203中の液
晶は歪まされ、赤と緑のフィルタリングが生起しよう。
b.双方のカプセル202,203にしきい値電圧以上の大きさ
で相対的に低い周波数で電界が印加されると双方のカプ
セル中の液晶と染料は整列し、そして入射光は何のフィ
ルタリングもあるいは実質的に何のフィルタリングも無
しに伝達されよう。
c.双方に対し、特に10％シアノ材料に対してその電圧以
上の大きさで相対的に高い周波数で電界が印加される
と、負の誘電異方性を有する2461液晶は電界に対して整
列せず、従ってその染料が光をフィルタする様になろ
う。一方10％シアノ材料は電界に平行整列にとどまる。
そこでその染料はフィルタリングを行わないか最小限に
しか行わないであろう。
d.いっそうの可能性は、電界が低い周波数で印加され、
しきい値電圧は2461をターンオンするが、電圧が10％シ
アノ材料をターンオンするのに不適当であると、この場
合、容積を含む10％シアノ液晶中の染料のみがフィルタ
リングを実行し、そして2461液晶と染料は何のフィルタ
リング効果も持たないか、あるいは最小のフィルタリン
グ効果しか持たない。（もし10％シアノ材料と2461材料
が低い周波数で同じしきい値電圧を持つと、前者に2461
材料より高いしきい値電圧を持つ別の液晶を置換える必
要があろう。） 他の液晶材料とクロスオーバー液晶との結合／両立
性、すなわち、液晶材料の上記の配合（たとえば表Ｉ）
のいずれがクロスオーバー材料と使用されるかはクリチ
カルでない。低い周波数で同時にターンオンすることを
保証するため、2461液晶材料とほぼ同じ低周波誘電異方
性である誘電異方性を有する液晶材料が用いられねばな
らない。例えば、10％シアノ材料と2461液晶材料が使用
されよう。別の例は2461材料と2116−110液晶材料で、
これはまたメルクによるものである。すべてのデルタＮ
（光学的異方性−Ｎ−屈折率である）とデルタＥは、24
61が高い周波数でターンオフするか高い周波数でスイッ
チしないことを除いてこれ等と整合する。と言うのは高
い周波数では2461液晶材料は負の誘電異方性を有するか
らである。
カプセル寸法要件 カプセル寸法はカプセル化された液晶材料のいくつか
の層に対する電圧識別機能を達成するのに重要な役割を
演じることができる。所与の液晶材料に対してカプセル
が小さいこと、整列状態に液晶材料をスイッチすること
を要求する電圧は大きい。従って、同じ液晶材料が各液
晶層に使用できるが、しかし各層は異なった各寸法のカ
プセルで形成される。この様にして、電圧識別は同じ液
晶で達成できる。
第18図を参照すると、ここには発明による多色表示装
置が例示されている。その様な装置220は容積の２つの
層221,222あるいはカプセル223,224を有している。層22
1中の液晶は染色された１つの色であり、他の層中の液
晶は染色された別の色である。各層の全厚みは好ましく
は同じである。と言うのは層のインピーダンスと誘電値
は同じであるからである。このことはバランスした動作
とバランスした電気的および光学的効果の保証に役立っ
ている。その結果、各層は同じ厚さであり、同様な性質
と、同濃度染料と、従って同じ効果的フィルタリング能
力を有する。しかし、大きな容積カプセル223を有する
層221中の液晶は相対的に低い電圧でスイッチし、そし
て小さい容積224の層222中の液晶は整列された一般に透
明なモードにスイッチオンするのに相対的に大きな電圧
を必要とする。
上に説明した容積／カプセル寸法の要件は、発明の種
々の他の特徴と共に、多色減法混色（multi−color sub
tractive color）あるいは上に詳細に説明された発明に
よる多色光学装置で達成された直列フィルタリングの特
定の動作特性を達成するのに一緒に用いられよう。
従って、上記の材料を用いて、カプセル化された液晶
材料を使用する多色液晶表示で異なった色をアドレスす
ることが可能であると評価されるであろう。
例６ この例では、電圧と周波数の双方が１対の異なった液
晶材料への入力を識別するのに用いられている。更にこ
の例では、１つの染料は、上に説明された方法に従って
強いカプセルを得るために架橋によってガントレッツで
実際にカプセル化できない。と言うのは染料がアルコー
ルを含み、ガントレッツと反応するからである。
材料： カプセル化された液晶材料で、各々は異なった色のプ
レオクロイック染料をその中に有している。この例で第
17図を参照すると、層211はインドフェノール染料を有
し、上に規定された５％有機液晶材料で形成されてい
る。層213はその中にスダンIII（赤）プレオクロイック
染料を有し、かつ誘電異方性に対して周波数に依存する
2461液晶で形成されている。層211は架橋された強いカ
プセルで構成され、層213はポリビニールアルコール封
入媒質中の染色された液晶の容積の安定乳濁液で構成さ
れている。電界に対してターンオン／整列する５％シア
ノ液晶材料のしきい値レベルは2461液晶の（低い周波数
における）しきい値レベルを越えている。
動作： 電界が印加されていない場合、双方の層211と213は電
界オフであり、そして入射白色光入力に対して出力は暗
いか黒である。低い電圧と低い周波数の入力電界に応じ
て、2461層はターンオンし、その中の染料は実効的に透
明になり、一方５％材料層中の青色染料は青色出力を生
ずるためにフィルタリングを継続する。高い電圧および
低い周波数において、５％材料はターンオンし、2461材
料はオンにとどまり、そこで表示は透明になる。低い電
圧、高い周波数において、2461材料はターンオフし、５
％材料はオンにとどまり、そこで表示は赤色出力を生じ
る。
液晶材料それ自身によるその様な電圧／周波数識別の
利点は、中間電極が必要とされぬことであり、その様な
電極によって生じる吸収が除去される。また、多色装置
に対して２つの電気端子のみが必要とされ、そして装置
を製造するのに単一キャストのみが要求されよう。
もっぱら上述の架橋カプセルを使用し、ここで説明さ
れたいくつかの例と一致して、１つの色で染色されたカ
プセル化された液晶材料の第１層は支持体の上にキャス
トでき、そのあと別の色で染色されたカプセル化された
液晶材料の第２層が続き、もし必要なら第３層が続く等
々である。各液晶材料は多色出力を生じる入力電界を識
別するためにほかのものから異なった電圧または周波数
に応答し易いであろう。その均等な混合物あるいは分布
を達成するために架橋された強いタイプの別々に色付け
されたカプセルを混合することもまた可能であろう。異
なったスイッチング電圧または周波数に対する応答し易
いあるいは識別するその様な混合物は、単一ペアーの電
極のみを用いて所望の多色応答を達成するために使用す
ることができる。
電気特性のバランシング さて、一方において、上述の電界識別機能を達成する
ことが望ましいし、他方、液晶層の電気特性をバランス
することが望ましい。特に、所与の入力電界に対して各
層にわたる電圧降下が少なくともほぼ等しい様に層の電
気的インピーダンスをバランスすることが望ましいであ
ろう。その様なバランスは各層またはカプセルが印加さ
れた電界を識別する様に動作要件を容易にする。例えば
第17図で開示されたタイプの様な多色表示に対して電気
的にバランスしていない特性で機能することが可能であ
っても、所望のバランスの達成は表示の構造と動作を簡
単にする。その様なバランシングはまた識別機能を容易
にし、そして電気的にアンバランスな表示の１つの層あ
るいは双方の層をスイッチする過剰電圧によりオーバー
ドライブすることにより、液晶材料および／もしくは封
入媒質のあり得る損傷を妨げるであろう。
複数の液晶色層の電気的バランシングを達成するため
に、層の厚さが異なっていることが必要であろう。と言
うのは、異なった液晶材料の誘電率／誘電係数がしばし
ば異なっているからである。しかし、１つの層が他のも
のより比例的に厚くされているので、染料濃度の補償、
すなわちそれが厚く作られていることによる所与の層の
染料濃度の減少は、各層のカラーフィルタリング効果の
実質的バランスを維持することが望ましい。染料濃度の
その様なバランシングは、入射光強度I0、層の厚さＴお
よびその層の中の染料の濃度Ｂの関数として、プレオク
ロイック染料を含む液晶層を通って伝送される光の強度
に対する方程式 Ｉ＝I0e-BT に従うことになろう。
所望なら、更に複雑であっても、各層2,3のフィルタ
リング効果と電気的要件は、例えば同じまたは異なった
濃度の染料で等しい厚さの層を有すること等によってア
ンバランスにすることができる。
以下の例７−９は多色液晶表示の液晶色表示における
前述のバランシング要件を説明している。
例７ これは一方ではカプセル化された液晶のバランシング
電気特性の１例であり、他方では染料の強度あるいはフ
ィルタリング能力の１例である。この例を具体化した多
色装置230が第19図に例示されている。
1.材料 a.40％シアノ液晶混合物がインドフェノールブルー・プ
レオクロイック染料と混合された。この第１層の染料の
濃度は第２層に使われた染料の濃度の４分の１であろ
う。と言うのは、この第１液晶層の厚さは、以下の動作
を達成するために第２液晶層の厚さの４倍であるからで
ある。
b.10％シアノ液晶混合物がこの２染料多色システムでス
ダンIII（赤）プレオクロイック染料と混合された。し
かし、上に述べた様に、この層232中の染料の濃度は最
初に述べられた層231中の染料の濃度の４倍であるが、
しかしこの層232の厚さは最初に述べられた層の厚さの
４分の１しかないことに注意されたい。
2.動作上の効果 液晶の電気特性、例えば誘電率／誘電係数および／も
しくはスイッチング電界電圧要求条件、および各層231,
232の厚さによって、表示230に印加された電界は層231
と232に実質的に等しく分割されよう。40％シアノは印
加された電圧が増すにつれて先ずスイッチオンするか透
明になる。引続いて、すなわちもっと大きい電圧で、10
％シアノ材料はスイッチオンしよう。従って、電圧を増
すと以下の動作が起こる。
a.双方がスイッチされない場合には黒 b.40％シアノがスイッチオンすると赤 c.10％シアノがまたスイッチオンすると透明 ここで説明された例は一般に僅かの異なった染料およ
び染料組合わせについて働くであろう。双方の液晶材料
がスイッチされない場合に黒になるためには、色は真の
補色でなくてはならぬことに注意されたい。実際に真の
減法混色動作となるのはその様な補色の使用である。そ
れにもかかわらず、たとえ加法混色が使われても動作は
なお行われるであろう。
例８ この例は黄色（ネガチブ・ブルー）染料および真の青
色染料が使われていることを除いて例７と同じである。
増大する電圧に対する結果は次の様なものである。
a.双方ともオフ 黒 b.どちらかがオン 黄色か青色 c.双方ともオン 透明 発明によると、複数のプレオクロイック染料は、色が
異なっているか成分に対して異なった性質を有する染料
を導くために混合されよう。例えば、スダンＩとインド
フェノールブルー・プレオクロイック染料は緑色染料を
形成する目的で混合され、これは例えば第16図の多色表
示装置200あるいは以下の例９において、カプセル化さ
れた液晶材料の１つに対する染料として使用される。現
在、適当な色と寿命／色のあせない特性（non−fade ch
aracteristics）を有する良好な緑色プレオクロイック
染料が存在せず、これがこの混合物が有用である理由で
ある。
例９ この例はスダンＩとインドフェノールブルー・プレオ
クロイック染料の混合物が緑色染料として使用され、そ
してＤ−37マゼンタ・プレオクロイック染料が他の染料
として使われることを除いて例７と例８とに同じであ
る。動作において多色装置は以下の様に働く。
a.双方ともオフ 黒 b.どちらかがオン 緑色あるいはマゼンタ c.双方ともオン 透明 上記のすべての例において、染料はどちらの方向にも
混合できることに注意されたい。染料の濃度は使用され
た材料の吸収特性および結果としてのカラー出力をバラ
ンスするのに大きな役割を演じている。所望なら、これ
等は実際的に決定できる。しかし重要なことだが、層の
電気特性は電界の印加と識別の決定および／もしくは発
明による多色表示装置の他の動作機能を促進するために
バランスされている。
発明のいくつかの特徴は教育、情報、娯楽等の目的の
カラー出力を生成するのに用いられることが評価されよ
う。
関連特願と出願に対する相互参照 出願人の米国特許第4435047号（1984年３月６日発
行）および同時係属米国特許出願第477242号（1983年３
月21日出願）の「カプセル化された液晶と方法（Encapu
sulated Liquid Crystal And Method）」、 特許出願番号第477138号（1983年３月21日出願）の
「電圧に敏感なカプセル化された液晶の増大された散乱
（Enhanced Scattering In Voltage Sen−sitive Encap
sulated Liquid Crystal）」、 特許出願番号第480461号の「色付け染料の吸収を用い
たカプセル化された色付け液晶装置と走査された多色表
示（Colored Encapsulated Liquid Crystal Devices Us
ing Imbibition of Colored Dyes And Scanned Multico
lored Displays）」および 特許出願番号第480466号の「増大された散乱を用いた
カプセル化された色付液晶装置（Colored Encapsulated
Liquid Crystal Apparatus Using Enhanced Scatterin
g）」（この２つは共に1983年３月30日出願）、 特許出願番号第585883号（1984年３月２日出願）の
「カプセル化された液晶材料、装置および方法（Encaps
ulated Liquid Crystal Material,Appara−tus And Met
hod）」、および 特許出願番号第608135号（1984年５月８日出願）の
「液晶プロジェクタと方法（Liquid Crystal Projector
And Method）」 が参照されている。
その様な特許と出願の全開示が参照のため記載されて
いる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−178429（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−226322（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−91342（ＪＰ，Ａ) 特表 昭58−501631（ＪＰ，Ａ)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一又はそれ以上の染料を含み、ポリマーマ
    トリックス内の複数の容積に封入され、該ポリマーマト
    リックスと光学的に協働し、場に応答して一又はそれ以
    上の色を持った光の透過を選択的に制御する層を形成す
    る液晶と、 前記層に対して光学的に直列になるように配列された一
    又はそれ以上の同様な層と、 を有し、 光学的に直列の複数の前記層が、光の強さと色を変える
    ように互いに相互作用する関係に配置され、 所定の入力として前記場を選択的に与えることにより着
    色機能を決定する場入力手段が複数の前記層について共
    用されるように設けられ、 複数の前記層に少なくとも一つは与えられる場入力の特
    性に応答して光の透過の選択的制御を行うようになっ
    た、 ことを特徴とする液晶装置。
  2. 【請求項２】請求の範囲第１項に記載した液晶装置にお
    いて、前記染料は前記層内の液晶に混合されたプレオク
    ロイック染料であり、一つの層内のプレオクロイック染
    料は他の層内のプレオクロイック染料とは異なるもので
    あり、前記プレオクロイック染料は前記一つの層及び前
    記他の層において光学的に減色作用を生じさせるように
    働くことを特徴とする液晶装置。
  3. 【請求項３】請求の範囲第２項に記載した液晶装置にお
    いて、前記染料の少なくとも２つは補色関係にあり、光
    吸収作用状態では光出力が黒色となることを特徴とする
    液晶装置。
  4. 【請求項４】請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
    １項に記載した液晶装置において、少なくとも一つの前
    記層内の液晶が少なくとも一つの動作状態で正の誘電異
    方性を有する動作的にネマチックの液晶であり、層の各
    々が、電界の存在しない状態で液晶構造を自然状態から
    配向させて該液晶構造を通過する光に散乱又は吸収を生
    じさせるように前記ポリマーマトリックス内に形成され
    た湾曲壁手段を備える収容手段内に液晶を収容して構成
    され、前記場入力手段は前記複数の層の各々に選択的に
    電界を与える電極を備えることを特徴とする液晶装置。
  5. 【請求項５】請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか
    １項に記載した液晶装置において、前記液晶が、該液晶
    への電気入力の関数として誘電異方性の極性を変えるこ
    とができるクロスオーバー液晶材料であることを特徴と
    する液晶装置。
  6. 【請求項６】請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか
    １項に記載した液晶装置において、色調及び輝度情報を
    デコードし前記層に所定の入力を与えて色画像出力を形
    成する回路が設けられたことを特徴とする液晶装置。
  7. 【請求項７】請求の範囲第１項ないし第６項のいずれか
    １項に記載した液晶装置において、前記液晶と前記染料
    を収容する前記容積により複数の小さい寸法のピクセル
    が形成され、一つの前記ピクセル内の複数個の容積は、
    光学的に直列に配列されて光学的に減色機能を果たし、
    該複数個のピクセルにより形成される色は可視的には重
    ね合わされるようになったことを特徴とする液晶装置。
  8. 【請求項８】光は散乱又は吸収するか、散乱や吸収がな
    いか減少させられた状態のもとに光を透過させるように
    選択的に作動する液晶の複数の容積を有し、前記液晶の
    容積の幾つかは第１の光学的特性を有し、前記液晶の容
    積の他の幾つかは異なる光学的特性を有し、これら異な
    る光学的特性の複数の容積により構成される複数の液晶
    層について、共用される場入力手段が設けられて、これ
    ら光学的特性を所定の場入力に応答して選択的に変化さ
    せることができ、前記液晶の前記容積は前記所定の入力
    の特性に応答して光の透過の選択的制御を行うようにな
    ったことを特徴とする液晶装置。
  9. 【請求項９】一又はそれ以上の染料を含み、ポリマーマ
    トリックス内の複数の容積に封入され、該ポリマーマト
    リックスと光学的に協働し、場に応答して光を散乱又は
    吸収するか散乱又は吸収を減少ないし除去することによ
    り一又はそれ以上の色を持った光の透過を選択的に制御
    する液晶から構成される複数の液晶層と、 前記複数の液晶層について共用されるように設けられ、
    所定の入力としての前記場を選択的に与えることにより
    光の透過、散乱又は吸収を決定する場入力手段と、 を備え、 前記液晶の材料は、誘電異方性の極性を電気的入力の関
    数として変化させることができるクロスオーバー液晶材
    料であり、与えられる場の周波数に応じて光学的出力が
    変化するようになった、 ことを特徴とする液晶装置。
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