JP2669430B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、一般にプロジェクタ、特に液晶プロジェク
タに関する。 背景技術 従来の光学プロジェクタは、光源と、スライド又は透
明画を載置してこれを光源からの光で照明するためのガ
ラスプレートのようなホルダと、照明されたスライド又
は透明画の像を投影するレンズ系とを具える。この種の
プロジェクタの典型的な例として、オーバヘッドプロジ
ェクタがある。オーバヘッドプロジェクタは、透明体上
に書かれた文字、図形、その他の情報の像を投影するの
に屡々使用され、多くの場合講師がプロジェクタに使用
中の透明画上に直接書込むこともできるようになってい
る。 従来のこの種プロジェクタの一つの問題は、スライド
又は透明画の光吸収分により吸収される熱量が大きく、
これによりスライド基は透明画の破壊又は損傷を発生し
得ることである。斯かる発熱を最低にするためには、多
くの場合、スライド又は透明画の光学的上流側に赤外線
または熱線吸収フィルタを使用する必要がある。熱線フ
ィルタで消散される熱及び光源又はこれを収納するキャ
ビネットの熱は、例えば送風器又は他の手段で放出する
必要がある。送風器は雑音や振動を発生すると共に、無
駄なエネルギーを消費する。従来のオーバヘッドプロジ
ェクタの他の欠点は、透明画の表面が熱いためにその上
に講師が書込み難いことである。従来のオーバヘッドプ
ロジェクタの更に他の欠点は、透明画又はスライドの黒
感光乳剤のような光吸収材料と透明材料との間の界面に
おける光の回折により、スクリーン上に投影された像の
コンストラスト及び画質が低下することである。更に従
来のフィルムプロジェクタは、光の遮断により像の形成
を行う形式であるため、コントラストが低下する。 液晶材料は、例えば可視的な表示装置のように、種々
の装置に広く使用されている。可視表示に使用し得る液
晶の特性は、液晶が無秩序に配向しているときに光を散
乱または吸収するとともに、液晶が規則正しく配向して
いるときに光を透過するところにある。 液晶を使用する可視表示装置は多くの場合暗い文字を
灰色又は比較的明るい背景上に表示する。しかし、場合
によっては、液晶を使って比較的明るい文字又は他の情
報等を比較的暗い背景上に容易に表示し得るようにする
ことが望ましい。また表示された文字と背景との実効コ
ントラストを改善することが望まれている。 電気応答液晶材料の一例及びその応用例が米国特許第
3322485号に開示されている。ある種の液晶材料は温度
に応答し、液晶材料の温度に応答して液晶材料の無秩序
配向または規則配向のような光学特性を変化する。 現在、液晶材料には３種類ある。即ちコレステリック
液晶、ネマティック液晶及びスメクティック液晶であ
る。本発明はネマティック液晶材料又はネマティックと
コレステリック型の組合せを使用するのが好適である。
特に、液晶材料は動作的にネマティック型のもの、即ち
ネマティック材料として動作し、他の型の材料として動
作しないものとするのが望ましい。動作的にネマティッ
ク型とは、外部電界がない場合には、液晶の構造歪みが
コレステリック材料における極めて強いねじれ又はスメ
クティック材料における層状化のようなバルク効果では
なく、その境界、例えばカプセル封止構造の表面のよう
な表面における液晶の配向によって支配されるものを意
味する。これがため、例えばねじれの性向を誘起するが
境界配向の効果を圧倒し得ないキラル材料は動作的にネ
マティック型である。斯かる材料は正の誘電異方性を有
するはずである。種々の特性の種々の液晶材料が従来技
術として開示されているがその一つの既知の特性は可逆
性である。特にネマティック液晶材料は可逆性であるこ
とが既知であるがコレステリック材料は通常可逆性でな
い。 液晶材料に多色性色素を加えることも公知である。液
晶材料に多色性色素を加える一つの利点は、偏光子の必
要性を除去することにある。しかし、ネマティック型で
は多色性色素を含む装置はコントラストが低い。従来、
コレステリック材料を染料と一緒にネマティック材料に
加えてコントラスト比を改善している。例えば、Journa
l of Applid Physies Vol.45,No.11,1974年11月、第771
8〜4723頁のホワイトの論文を参照されたい。しかし、
ネマティック材料はこれに電界が印加されるか否かに応
じて可逆性であるが、コレステリック材料は電界が除去
されたときにそのもとの無電界状態にならない傾向があ
る。液晶材料に溶液状の多色性色素を使用する他の欠点
は、色素の吸収が電界印加状態において零にならず、電
界印加状態における吸収は色素の配列状態に関連するか
又はその関数である秩序パラメータに追従する点にあ
る。 通常、液晶材料は光学的に異方性（複屈折）であると
共に、例えばネマティック材料の場合には電気的にも異
方性である。光化学的異方性は液晶材料が無秩序配向の
ときは光の散乱により、液晶材料が規則正しい配向のと
きは液晶材料の光の透過により顕著になる。電気的異方
性は、液晶材料の配向に対する比誘電率又は誘電係数の
関係であるとすることができる。 従来、可視表示装置よ用いられる液晶装置は比較的小
さいものであった。カプセルに封入された液晶を使用す
ると、掲示板のようなかなり大きな表示装置に液晶を満
足に使用することができ、液晶をシャッターとして、例
えばビルディングの窓又は壁のような区域に使用するこ
とができる。 発明の要約 本発明は、液晶手段を用いて入射光を制御して光学手
段により像を投影するプロジェクタを提供することを目
的とする。 本発明によるプロジェクタは、光を投射する光投射手
段と、液晶手段とを備える。液晶手段は、入射する光に
散乱を与えるような配向を液晶材料に与える曲面状の壁
を複数個有して該液晶材料を収容する収容手段と該収容
手段に収容された液晶手段とからなる。さらに本発明の
プロジェクタは、液晶手段による影響を受けた光と影響
を受けなかった光とを光学的に判別する光学手段と、液
晶材料に電界を与えて該液晶材料を整列させて入射光を
ほぼ散乱または吸収なしに透過させるようにする電界付
与手段とが設けられ、光投射手段からの光を該液晶手段
を通して投影する。 本発明のプロジェクタの特徴は、上記光学手段が、液
晶手段を透過した光を合焦させる合焦手段と、該合焦手
段の焦点位置に設けられて、液晶手段により散乱された
光を通過させ液晶手段により散乱されなかった光を遮断
するか、または液晶手段により散乱されなかった光を通
過させ液晶手段により散乱された光を遮断する絞り・遮
光手段とにより構成された点にある。 本発明の他の態様におけるプロジェクタの構成では、
反射手段が液晶手段に対して光学手段とは反対側に配置
され、該液晶手段を通った光を再び液晶手段に向けて反
射する。そして、光学手段は、液晶手段に入射し液晶手
段を通ったのち該液晶手段により反射され再び該液晶手
段を通り該液晶手段から出射する光を受けるように液晶
手段に対し光投射手段と同一の側に配置される。 さらに本発明の別の態様では、液晶手段の液晶材料に
色素が混合される。この色素は、多色性色素であること
が好ましい。 本発明の有利な特徴は、コントラストが改善されるこ
と、動作の低温化並びに表示及び像の多様性が得られる
点にある。コントラストは、例えば従来の写真及び透明
フィルムを使用するプロジェクタよりも改善される。そ
の理由は、本発明では光を透明画上の乳剤又は他の吸収
剤材料により吸収するのではなく、光を選択的に散乱さ
せて、散乱された光と散乱されずに液晶手段を通過した
光を判別して、いずれか一方を投影するためである。 本発明のプロジェクタは、意図的に光を吸収しないよ
うにするため、熱エネルギーを光吸収材料で消散させる
必要がなく、これがためプロジェクタの全動作温度が低
下し、書込表面が熱くならず、熱い書込表面よりも使い
易くなると共に、別個の送風器や熱フィルタをなくすこ
とができ、また表示装置の加熱損傷の可能性がなくな
る。本発明のプロジェクタの多様性は、例えば像の位相
を便利よく変えることができること、例えば明るい文字
を暗背景上に又はその逆に便利よく投映し得ること、並
びに液晶手段への電気的入力を変化させて光を散乱する
部分と透過する部分を制御することにより像を容易に変
化させることができることにある。更に、カラーフィル
タをプロジェクタの光出力側に付加することも容易であ
る。 本発明のプロジェクタにおいて、例えば透明画又はス
ライドの代わりをする液晶手段は、光を等方性散乱する
か又は光を透過する性能を有するものとするのが好適で
ある。この液晶手段は、収容手段内に液晶材料を収容し
た多数の液晶材料部から構成される。これらの液晶材料
部は、流体的に分離されていても、相互に連結されてい
ても、その両方でもよい。液晶材料は、歪んだ配向状
態、又は彎曲配向状態のときに完全に等方性散乱を生ず
るものとするのが好適であり、少なくとも斯かる液晶材
料はできるだけ等方性散乱を行うものとするのが望まし
い。等方性散乱とは、光ビームが液晶材料に入射したと
き散乱光の射出角が実際上予想されないことを意味す
る。他方、電界のような所定の入力が存在する場合は液
晶材料は電界方向に整列して実効的に光学的に透明にな
る。 吸収特性を必要とする場合には、液晶に多色性色素を
含めることができる。更に、液晶又はその収容手段に非
多色性色素を含めて、透過する光に色をつけることもで
きる。更に、単色又は多色の液晶色のフィルタを用い
て、プロジクタにより投影される光に色をつけることも
可能である。 本発明において、歪み配向、無秩序配向及び無電界状
態は、本質的に同じことを意味する。即ち、液晶分子又
は構造の方向性配向が実効的に彎曲した形状に歪んでい
ることを意味する。斯かる歪みは、例えばカプセルの壁
のような湾曲した壁面により達成される。所定のカプセ
ル内の液晶材料のこの特定の歪み配向は、電界がない場
合に通常つねに略々同一になる。 本発明において、平行配向、秩序配向及び電界印加状
態は、収容手段内において液晶材料が外部印加電界にそ
ってほぼ整列していることを意味する。 以下、本発明の実施例を図について詳細に説明する。 図面の簡単な説明 第１図は本発明に係る液晶装置の略図、 第２図及び第３図は夫々電界オフ状態及び電界オン状
態で、電界をかけた場合の本発明に係る液晶カプセルの
拡大略式図、 第４図及び第５図は夫々電界オフ状態及び電界をかけ
た状態での本発明の一実施例にかかる液晶装置の略図、 第６図はここで開示する任意の実施例により形成され
る本発明に係る液晶表示装置の同寸法の断面図、 第７図は液晶材料の連続した層と途切れた電極を用い
る液晶装置のもう一つの実施例の一部切欠略式側面図、 第８図は第７図の実施例の一部切欠斜視図、 第９図は支持媒体層とここに述べるいくつかの実施例
のためのカプセル封入液晶層の寸法関係を一層正確に示
す本発明に係るほぼ比例する液晶表示装置の略図、 第10図はここに述べたいくつかの実施例で用いること
ができるコレステリック材料を添加したネマチック形の
液晶カプセルの略図、 第11図はカプセル封入液晶の代わりの実施例を示す第
２図及び第３図のような略図、 第12図は本発明に係る液晶プロジェクタの略図、 第13図及び第14図は第12図のプロジェクタの投光レン
ズと組合わせて使用される代替光出力機構の一部切欠略
図、 第15A図及び第15B図は、夫々、第13図の液晶表示装置
により散乱される光の略図及び電気入力の関数としての
投光される光の強さのグラフ、 第16図は本発明の好適な実施例及び最良のモードによ
る折り曲げられた液晶プロジェクタの略図、 第17図は本発明に係る二重に、即ち、複合折りたたみ
プロジェクタの略図、 第18図はいくつかのプロジェクタの実施例で用いられ
る彩色表示のブロック図、 第19図はダイナミックカラーフィルタを用いるように
した第16図と類似のプロジェクタの断面図、 第20図はダイナミックカラーフィルタの平面図であ
る。 詳細の説明 液晶プロジェクタ及びそれを用いて光を投映する方法
のいくつかの実施例を本願明細書の後部で第12〜20図に
つき詳細に説明する。しかし、先ず液晶表示装置の詳細
な説明を行う。注意すべきことは、ここで液晶表示装置
という言葉は、観察者が液晶材料を直接目視した時この
液晶が光に影響した結果が目に見えるか否かを問わず、
液晶装置に入射する光に影響するか又は否か選択的に動
作できる液晶装置を意味することである。勿論意図する
ところは前記結果が光学的に処理され、究局的には英数
字、グラフその他の情報の映像を投映できることにあ
る。 図面につき詳細に説明するが、ここで同じような符号
は各図を通して同じような部分を指す。先ず、第1,2及
び３図につき、本発明で用いるカプセル封入液晶材料を
説明する。第１図は本発明に係る液晶装置10の略図であ
る。装置10は第１図ないし第３図では単一のカプセルで
表わされているカプセル封入液晶材料11を具える。図面
ではカプセルは二次元で、それ故、平坦な形で示されて
いるが、カプセルは三次元、それも好ましくは球状であ
ることを理解されたい。カプセル11はできれば透明な支
持媒体12内に入っており、支持媒体12の上部12aと下部1
2bは互いに一体形成できる。装置10は一対の電極13,14
を具え、スイッチ15を閉成して通常の電圧源16からこれ
らの電極を付勢する時液晶材料間に電界をかけるように
なっている。ここでカプセルとか、カプセル封入液晶と
か云ったが、これは収容媒体に入っている或る量の液晶
材料を意味する。 本発明の一次的な特徴は、電界がオフで乱雑な状態で
は、カプセル封入液晶材料がそこに入射する光を等方的
に散乱し、電界がオンで整列した状態では、カプセル封
入液晶材料が光学的にほぼ透明にあることである。 カプセル11は離散的に形成されているか又は望ましく
は液晶材料を云うなればカプセル封入材料、即ち、封入
媒体に混合し、乳濁液、できればそれも安定な乳濁液に
した多数のカプセルの一つであることを理解されたい。
これらのカプセルは流体的に他のカプセルと連結した
り、互いに分離したりできる。また互いに連結したカプ
セルと分離したカプセルが共存することもできる。乳濁
液は支持媒体に塗布したり、図示したように電極13,14
間にはさんだりする。所望とあらび、支持媒体12と云う
なればカプセル封入材料、即ち、封入媒体とを同じ材料
とすることができる。代わりに、上側及び下側支持媒体
部12a,12b又はその一方をプラスチック状のガラス等、
できれば透明な取付け材料とすることができる。この場
合、電極13,14はこのような取付け材料に塗布し、多数
のカプセル11を含むカプセル封入液晶材料／乳濁液をこ
のような取付け材料12a,12b間にはさみ、装置10を造
る。これについては後述する。 媒体18は下側支持媒体部12bとの間に界面19を形成
し、所望とあらば、後述するように全内部反射機能を得
る。ここでは、全内部反射動作原理のため、カプセル11
内の液晶材料は、入射光、例えば、光ビーム17で表わさ
れる入射光及び装置10内で等方的に散乱させられ、上側
支持媒体部12aの上方の目視区域20から見ると、電界を
かけない時、例えば、スイッチ15を開いた時、液晶材料
11が白又は相対的に明るく見えるような光で照明する。
このような等方性の散乱（及び、カプセル封入液晶材料
内に多色性の色素がある場合は多少の吸収）は本願人の
前記米国特許第4,435,047号に開示されている発明でも
生ずるが、本発明の全内部反射原理は散乱を強め、従っ
て、カプセル封入液晶材料により形成される文字を明か
るく見せる。しかし、このような全内部反射は選択的に
散乱させたり、透過させたりできることに比較して本発
明にとって重要ではない。 電極13は、例えば、或る量の酸化インジウム、錫を下
側支持媒体部12bに真空蒸着したものとすることがで
き、電極14は、例えば、導電性のインクを直接液晶材料
に塗布したもの又は電極13のようなものとすることがで
きる。他の電極材料及びそのための取付け手段をいずれ
かの電極に対して用いるともできる。例えば、酸化錫や
アンチモンをドープした酸化錫である。できれば、これ
らの電極はかなり薄く、例えば200Å厚とし、併せて透
明にし、電極が液晶装置10の光学系にあまり影響しない
ようにする。 カプセル封入液晶材料11はカプセル32の閉じ込め、即
ち、内部容積31内に収納されている液晶30を具える。各
カプセル32は流体的に他のカプセルから離散していても
よいし、１個又は複数個の他のカプセルと連結していて
もよい。また、封入媒体、即ち、いうなればカプセル封
入材料33を安定な懸濁液に入れ、液晶材料を含む多数の
カプセル状の収容体を形成するようにしてもよい。図面
から簡明ならしめるため、カプセル32は全体を封入媒
体、即ち、カプセル封入材料33内の離散カプセルとして
図示してある。本発明の好適な実施例であり、最適なモ
ードによれば、カプセル32はほぼ球形で、液晶30はネマ
チック形又は正の誘電異方性を有する動作的にネマチッ
ク形の液晶材料とする。しかし、本発明の原理は、カプ
セル32が球形以外の形をしている場合でも適用できる。
しかし、その場合の形状は、液晶材料30の光学特性、例
えば、屈折率と満足ゆくように共存し、電界をオン状態
にしたい時液晶が所望通りに平行に並ぶように十分な電
界が液晶30にかかるようにする必要がある。この形はま
た電界がオフの時、即ち、無秩序な状態では液晶材料を
ひずませるようなものとする必要がある。カプセル32を
球形にする利点は、電界がオフな状態で内部の液晶30に
ひずみを与えることである。このひずみは、少なくとむ
一部は、カプセルと液晶のピッチとの相対的なサイズに
よるものである。これらの寸法は同程度又は少なくとも
同じオーダーの大きさとすると好適でる。また、ネマチ
ック形の液晶材料は流体状の性質を有し、電界がない時
容易にひずんでカプセルの壁の形に合う。他方、電界が
かかると、ネマチック形の液晶は可成り簡単に変化し、
その電界に対し配向する。 ネマチック形以外の液晶材料又は種々のタイプの液晶
材料及び他の添加物若しくはそのいずれか一方の組合わ
せも、カプセル封入液晶が動作的にネマチック形である
限り、好適なネマチック形の液晶材料と共に又はそれの
代わりに使うことができる。しかし、コレステリック及
びスメクティック液晶材料は一般にバルク駆動される。
そしてこのバルク構造を壊してカプセルの壁の形に合わ
せ、カプセル内のエネルギーを適当にすることは一層困
難である。 第２図及び第３図に進むが、これらは、夫々、電界が
オフの場合及びオンの場合の液晶30を収容する単一のカ
プセル32を略式図示したものである。カプセル32は球形
で、ほぼ滑らかな彎曲した内壁面50をし、これが容積31
に対する境界を画成する。内壁面50及び全カプセル32の
実際上の寸法パラメータは中に収容されている液晶30の
量及び個々の液晶材料の他の特性に関係する。加えて、
カプセル32は液晶30に力を加えて容積31内に圧力をかけ
るか又は少なくとも圧力をほぼ一定に保とうとする。こ
の結果及び液晶の表面が濡れているため、通常は自由な
形をしている液晶が、多分ランダムに分布するであろう
が、互いに平行になろうとし、且つ内壁面50の近傍にほ
ぼ平行な向きにひずんで彎曲させられる。このひずみの
ため液晶は弾性エネルギーを蓄わえる。図面を簡明なら
しめるため、向きを夫々点線52で示した液晶分子の層51
を内壁面50の極く近傍に示した。液晶分子52の向き、一
層正確に云えば液晶構造は、内壁面50の近傍区域に平行
な向きにひずまされ、彎曲させられる。カプセル内で、
しかも境界層52から遠い液晶分子の向きのパターンを53
で示した。液晶分子は層をなすように示されている。し
かし、分子自体がこのような層に閉じ込められるのでは
ないことを理解されたい。斯くして、個々のカプセル内
の組織は、壁の構造52の構成により予め定められ、外
力、例えば、電界が作用しない限り、固定される。電界
を除くと、向きが変わり、第２図に示したような元の姿
に戻る。 ネマチック形の材料は普段は平行な構造をしており、
偏向の向きに感応する。しかし、カプセル封入液晶11内
の材料52はカプセル32の全三次元でひずまされる、即
ち、彎曲させられるから、カプセル内のこのような液晶
材料は入射光の偏向の向きに感応しないという改良され
た特性を有する。また、本発明者は、カプセル32内の液
晶材料30が多色性の染料を溶かし込んでいる場合、この
染料は、本来は偏光に感応すると予想されるが、偏光に
対する感応を呈さないことを発見した。蓋し、染料は個
々の液晶分子52と同じ湾曲の向きをとろうとするからで
ある。 カプセル32内の液晶30は、壁50と平行に整列でき且つ
弾性エネルギーを最小にするという要件を満足する態様
で均一に整列できないため、ほぼ球形の向きで不連続性
を有する。この不連続性は三次元に亘るものであり、液
晶30を更にひずせ、液晶30が入射光の偏光の向きに感じ
なくする。不連続性の突起55はカプセル内で散乱及び吸
収をひき起こし、カプセルの内壁面50の一部に対して液
晶分子が接し、平行になることも、カプセル32内で散乱
及び吸収をひき起こす。例えば、第３図に示したよう
に、電界がかけられると、この不連続性はなくなり、カ
プセル封入液晶11が電界オン、即ち、整列させられた状
態の時、この不連続性が光の透過に及ぼす作用が最小に
なる。 上述した説明では、液晶材料の向きが均一である（カ
プセルの壁に平行）としているが、これは本発明の必須
要件ではない。必要なことは、壁と液晶の間の相互作用
のため壁の近傍での液晶の向きがほぼ均一になり、細か
く見れば連続しており、従って、液晶材料のカプセル容
積に亘る空間的に平均をとった向きが著しく彎曲し、電
界がない時液晶構造の向きが殆ど平行でなくなることだ
けである。電界オフ状態で散乱や偏光に対する不感応性
を生ずるのはこの著しい彎曲であり、これは本発明の一
つの特徴である。 電界オン状態又は第３図に示すように液晶を平行に整
列せしめる任意の他の状態では、カプセル封入液晶11が
そこに入射するほぼ全部の光を透過し、支持媒体12を介
して見えなくする。他方、第２図に示すように液晶の配
置が乱れている、ここでは時として無秩序な配置と呼ん
だ電界オフ状態では、入射光の一部は吸収されるが、入
射光の残りは、支持媒体12で等方性的に散乱させられ
る。全内部反射を用いれば、このように等方性的に散乱
させられた光はカプセル封入液晶11の方に向けられ、こ
れを照らして目視者又は視覚装置に白く見せる。 カプセル封入媒体32の屈折率と液晶30の正常屈折率と
はできるだけ整合させ、電界オンの時、即ち、液晶が秩
序だって整列している時そこを通過する入射光の屈折の
ため光学的にひずまされないようにする。しかし、液晶
材料が無秩序に配向している時、即ち、電界がかかって
いない時、液晶30とカプセル32の壁との境界に屈折率の
違いが生ずるものである。液晶の異常屈折率はカプセル
封入媒体の屈折率よりも大きい。このため液晶材料と容
器、即ち、カプセル封入媒体との境界での屈折が生じ、
そのため散乱も生ずる。こうして散乱させられた光は、
内部に反射され、更に液晶を明るくする。このように屈
折率の差が生ずることは複屈折率として知られている。
複屈折の原理はシアーズ（Sears）の「光学」（Optic
s）及びハートショーン（Hartshoren）とスチュワート
（Stewart）の「クリスタルス アンド ザポーラライ
ジング マイクロスコープ」（Crystals And The Polar
izing Microscope）に記載されており、関連する部分を
参考文献としてここに含める。カプセル封入、即ち、封
入媒体32及び支持媒体12の屈折率を同じにし、光学的に
ほぼ同じ材料に見えるようにし、光学的にもう一つの界
面ができないようにすると好適である。 液晶材料の正常屈折率が異常屈折率よりも所謂カプセ
ル封入媒体の屈折率と近い限り、電界オンから電界オフ
状態に行く時散乱に変化を生ずる。逆も成立する。正常
屈折率が媒体の屈折率と整合する時コントラストが最大
になる。屈折率の整合の程度はコントラストがどけだけ
欲しいか及び装置の透明度に依存するが、液晶の正常屈
折率と媒体の屈折率とは0.03以上、できれば0.01以上、
更には0.001以上違わないようにするのが望ましい。許
容できる差はカプセルのサイズに依存する。 好適な実施例で最良のモードによれば、カプセル封入
材料内で消散又は電圧降下させられるのよりも大部分カ
プセル32内の液晶30に第３図に示す電界Ｅをかける。カ
プセル32の壁54の材料間でほとんど電圧降下がなく、電
圧降下はカプセル32の容積31内の液晶30間で生ずるよう
にすべきである。 カプセル封入媒体の電気インピーダンスは実際にはカ
プセル封入液晶11内の液晶のインピーダンスに対しては
十分大きくし、専ら壁54を通して、即ち、点Ａから壁だ
けを通して点Ｂに液晶をバイパスして短絡回路が生じな
くする。それ故、例えば、中を通り又は壁54を介して点
Ａから点Ｂに流れる誘起、即ち、変位電流に対する実行
インピーダンスは、壁面50内で点Ａから点Ａ′の径路で
出合うインピーダンス、なお容積31内の点Ｂ′に至る液
晶材料30のインピーダンス、究局的には点Ｂに再び至る
インピーダンスよりも大きくする必要がある。このため
点Ａと点Ｂの間には電位差が生ずる。幾何学的考慮、即
ち、点Ａから壁だけを通って点Ｂに至る長さのため、例
えば、壁の材料の実際のインピーダンスが中の液晶材料
のインピーダンスより低くてもこの条件はかなえられ
る。 カプセル封入媒体を形成する材料及び液晶を構成する
材料の誘電定数（係数）並びにカプセル壁54の実効容量
値（特に半径方向での）及び電界Ｅがかけられる液晶の
実効容量値は関連し、カプセル32の壁54は加えられた電
界Ｅの大きさをほとんど下げない。理想的には、カプセ
ル封入液晶材料の全層（第４図）の容量性誘電定数（係
数）は電界オン状態の場合ほとんど同じにする必要があ
る。 液晶30は異方性の誘電定数を有する。それ故、時とし
て誘電係数と呼ばれる。壁50の誘電定数を異方性の液晶
材料30の誘電係数より低すならないようにし、上述した
最適動作の条件を満足するようにすると好適である。電
界Ｅに対する電圧条件を下げるためには可成り高い正の
誘電異方性を有することが望ましい。電界がかけられな
い時液晶30の誘電係数間の差はなるべく小さくする必要
があり、電界をかけて液晶を整列した時の誘電係数はで
きるだけ大きいことが必要である。誘電定数（係数）の
関係は前記特許願で論じられている。注意すべきこと
は、誘電値と印加電界の臨界的関係は、カプセル内の液
晶材料間にかける電界が液晶構体を電界に対して整列せ
しめるのに十分なものとすることである。普通に使用さ
れる液晶の下側の誘電値は、例えば、約3.5迄低い値か
ら約８迄高い値に達する。 カプセル32は種々のサイズにすることができる。サイ
ズが小さい程、カプセル内の液晶を整列させるのに電界
に対する要求が高くなる。カプセルは均一なサイズパラ
メータを有し、装置、例えば、表示装置の光学的及び電
気的文字のような種々の文字がカプセル封入液晶がほぼ
均一になるようにすると好適である。また、カプセルは
直径が少なくとも１ミクロンとし、入射光ビームに対し
て離散したカプセルのように見えるようにする。これよ
り直径を小さくすると、光ビームが連続した均一な層と
してカプセルを「見」る。こうなると必要な等方性散乱
が得られない。液晶材料が入っているカプセルのサイズ
の例は直径１〜30ミクロンで、同時出願の前記特許願に
記載されており、これをここで参考文献として含める。 本発明の最良のモードに係る好適な液晶材料はネマチ
ック材料NM−8250であり、これはエステルでアメリカン
リキッド クリスタル ケミカル社（米国オハイオ
州）から市販されている。他の例はエステルの組み合わ
せであり、例えば、ビフェニール及び／又はビフェニー
ル組合せ等である。 本発明によればいくつかの他のタイプの液晶材料も有
効に使える。それには下記の例が含まれる。各々は夫々
の液晶材料の配合表である。所謂10％材料は約10％の４
−シアノ置換材料であり、20％材料は約20％のシアノ置
換材料である等々、 10％材料 ペンチルフェニルメトキシベンゾエート 54 ｇ ペンチルフェニルペンチロキシベンゾエート 36 ｇ シアノフェニルペンチルベンゾエート 2.6 g シアノフェニールヘプチルベンゾエート 3.9 g シアノフェニルペンチロキシベンゾエート 1.2 g シアノフェニルヘプチロキシベンゾエート 1.1 g シアノフェニルオクチロキシベンゾエート 9.94g シアノフェニルメトキシベンゾエート 0.35g 20％材料 ペンチルフェニルメトキシベンゾエート 48 ｇ ペンチルフェニルペンチロキシベンゾエート 32 ｇ シアノフェニルペンチルベンゾエート 5.17 g シアノフェニールヘプチルベンゾエート 7.75 g シアノフェニルペンチロキシベンゾエート 2.35 g シアノフェニルヘプチロキシベンゾエート 2.12 g シアノフェニルオクチロキシベンゾエート 1.88 g シアノフェニルメトキシベンゾエート 0.705g 40％材料 ペンチルフェニルメトキシベンゾエート 36 ｇ ペンチルフェニルペンチロキシベンゾエート 24 ｇ シアノフェニルペンチルベンゾエート 10.35g シアノフェニルヘプチルベンゾエート 15.52g シアノフェニルペンチロキシベンゾエート 4.7 g シアノフェニルヘプチロキシベンゾエート 4.23g シアノフェニルオクチロキシベンゾエート 3.76g シアノフェニルメトキシベンゾエート 1.41g 40％MOD ペンチルフェニルメトキシベンゾエート 36g ペンチルフェニルペンチロキシベンゾエート 24g シアノフェニルペンチルベンゾエート 16g シアノフェニルヘプチルベンゾエート 24g 夫々のカプセル32を形成するカプセル封入媒体はほと
んど全く液晶材料に影響されたり、したりするものであ
ってはならない。カプセル封入媒体としては種々の樹脂
や重合体を用いうる。好適なカプセル封入媒体はポリビ
ニル アルコール（PVA）であり、これは良好な、かな
り高い誘電定数を有し、屈折率が好適な液晶剤漏の屈折
率とほぼ整合している。好適なPVAの一例は約84％加水
分解された分子量が少なくとも1000の樹脂である。Gelv
atol20/30として売られているモンサント社のPVAを用い
ると本発明の最良のモードが得られる。 乳濁化され、カプセルに封入される液晶11を作る方法
は、封入、即ち、カプセル封入媒体と、液晶材料及び水
のような担体媒体とを一つに混合する工程を含む。この
混合は種々のミクサ装置、例えば、ブレンダ、コロイド
ミル（これが最も好適である）等で行うことができる。
この混合工程で生ずるものは種々の成分の乳濁液であ
る。次にこれを乾燥し、水のような担体物質をとばし、
PVAのようなカプセル封入媒体を満足ゆくように硬化さ
せる。こうして作られたカプセル封入液晶11のカプセル
32は完全に球形ではないが、ほぼ球形である。蓋し、球
は個々のしずく、ボール又は乳濁液のカプセルの自由エ
ネルギーが最小の状態であるからである。これは元々作
られた時でも、乾燥させ硬化した後で云える。 カプセルのサイズ（直径）は乳濁液内で均一になるよ
うにし、入射光への影響と電界への応答を一様にするこ
とが必要である。例えば、カプセルのサイズは約0.3な
いし約100ミクロン、できれば0.5ないし30ミクロン、さ
らには１ないし５ミクロンとする。 支持媒体12を作るにも種々の技術を用いうる。これは
カプセル封入、即ち、封入媒体と同じか又は類似の材料
で作ることができる。例えば、下側支持媒体12bは型込
め又は鋳造プロセスで作れる。電極13及び液晶材料はこ
の下側媒体12bにつけて支持する。電極14は、例えば、
印刷によりつける。その後で、上側支持媒体部12aは正
しい位置に成形又は鋳造する。これでカプセル封入液晶
材料及び電極が完全に閉じられる。代わりに、支持媒体
部12a,12bは、例えば、第１図に示すように、ほぼ透明
なプラスチック状の薄膜又はガラス板とすることができ
る。 固体ならば、反射媒体18は、例えば、更に鋳造又は成
形技術により支持媒体部12bにつける。 下記に本発明に係る液晶法事装置の材料と製造方法並
びにその動作特性を数例あげる。 実施例１ 等方性散乱材料の一例は約2gの8250（アメリカン リ
キッド クリスタル社のエステル）、ネマチック形の液
晶をArico405ポリビニルアルコールの20％溶液（残りの
80％は水とした）の約4gと混合する。この材料は低いせ
ん断力で小さなホモジェナイザで混合し、乳濁液を作っ
た。約５ミルに設定したドクターブレードを用いて乳濁
液を既に約５ミル厚のポリエステル薄膜基板上にのって
いるイントレックス（Interx）材料の電極に塗布した。
このような薄膜はマイラー（Mylar）として知られてい
る。このような電極を具備するもう一枚のこのような薄
膜をカプセル封入液晶層の上に置き、夫々の電極及び薄
膜でカプセル封入液晶層をはさむ。個々のカプセル封入
され、動作的にネマチックな液晶カプセル、即ち、粒子
は直径が４ないし５ミクロンで、カプセル封入液晶材料
層全体の厚さは約20ないし30ミクロンであった。 実施例１に従って作ったデバイスを試験した。得られ
た材料はゼロ電界状態（以后ゼロフィールド又は電界オ
フ状態と称する）で光を散乱した。10Vの電界をかける
と散乱が減り、40Vで散乱がなくなった。 ホモジェナイザを使用したが、他のタイプのミクサ、
ブレンダ等を用いて所望の混合を行わせることができ
る。 実施例２ 2gの8250ネマチック液晶を約4gのGelvatol20/30（モ
ンサント社）ポリビニルアルコールの22％溶液（78％は
水）と混合して等方的散乱材料の一例を作った。この材
料を小さなホモジェナイザで低いせん断力で混合し、乳
濁液を形成した。この乳濁液を、実施例１と同じくIntr
ex薄膜電極及びMylar薄膜ポリエステル基板の上に５ミ
ルにセットしたドクターブレードで塗布し、実施例１の
ようなサンドイッチ状のものを作った。ネマチッチカプ
セル、即ち、粒子は直径が約３ないし４ミクロンで、カ
プセル封入液晶層の厚さは約25ミクロンであった。 実施例２により作ったデバイスを試験した。得られた
材料はゼロ、即ち、電界オフ状態で光を散乱した。10V
の電界をかけると散乱が減り、40Vで散乱が全くとまっ
た。 実施例３ 約2gのＥ−63（イギリスのドラッグハウス社のビフェ
ニールの西ドイツのエーメルク社の付加物を加えたも
の）ネマチック液晶に約4gのGelvatol20/30（モンサン
ト社）ポリビニルアルコールの22％溶液を混合して等方
性散乱材料の一例を作った。この材料を小さなホモジェ
ナイザで低いせん断力で混合し、乳濁液を作った。この
乳濁液をIntrex薄膜電極及びMylar薄膜ポリエステル基
板の上に５ミルにセットしたダクターブレードで塗布
し、上述したようにサンドイッチを完了した。カプセル
封入液晶層の厚さは約25ミクロンで、ネマチックカプセ
ル、即ち、粒子の直径が４ないし５ミクロンであった。 実施例３により作ったデバイスを試験した。得られた
材料はゼロフィールド、即ち、電界オフ状態で光を散乱
した。7Vの電界をかけると散乱が減り、35Vで散乱がな
くなった。 実施例４ 約2gの8250液晶を約4gのGelvatol20/30ポリビニルア
ルコールの22％溶液と混合して等方散乱材料の一例を作
った。この材料を小さなホモジェナイザで低いせん断力
で混合して乳濁液を形成した。この乳濁液をInterx薄膜
電極及びMylarポリエステル薄膜基板の上に５ミルにセ
ットしたドクター ブレードで塗布し、前述したような
サイドイッチを完成した。カプセル封入液晶層の厚さは
約25ミクロンで、ネマチックカプセル、即ち、粒子の直
径は４ないし５ミクロンであった。 乳濁液の安定性とコーティングの一様性を改良するた
めに、0.001％のGAF LO 630非イオン性表面活性剤（洗
剤）を混合段階の前に加えた。乳濁液の安定性及び乳濁
液を電極／ポリエステル薄膜にコートする際の一様性は
著しく改良された。こうしなければ光学的特性は実施例
１につき前述したところほとんど同じであったであろ
う。 このように、本発明によれば、表面活性剤、できれば
非イオン性の表面活性剤、洗剤等を、すぐ前に述べたよ
うに、電極を薄膜につける前にカプセル封入液晶材料と
混合できることを理解されたい。 実施例５ Mylar薄膜に代えて1/8インチのガラス板を使うことを
除いて、実施例１と同じ材料を用いて実施例１のプロセ
スを辿った。動作は実施例１につき述べたところとほと
んど同じであった。 実施例６ 8250ネマチック液晶と85％の水に15％のAN169Gantrez
を溶かした溶液との混合物を作った。このGantrezはGAF
社のポリメチル ビニル エーテル／無水マレイン酸、
即ち、ポリマレイン酸製品である。この混合物は封入媒
体にした時15％の液晶と85％のGantrezとでできてい
た。この混合物を低いせん断力で均一にし、乳濁液を造
り、これを前述したように電極／支持薄膜に塗布した。
この支持薄膜の厚さは約1.2ミルであった。乳濁液を乾
燥させた後、得られた液晶乳濁液はほぼ前述したように
電界に応答し、電界オフ状態では散乱を生じ約7Vをしき
い値として散乱が減り始め、約45Vでほとんど散乱がな
い飽和レベルになった。 本発明で有効な酸サイプの封入媒体のもう一つの例は
カルボポール（B.F.Goodrich Chemical Companyのカル
ボキシ ポリメチレン ポリマ）又はポリ酸である。 本発明によれば、他のタイプの支持媒体12を使え、そ
れにはポリエステル材料、ポリカーボネート材料、例え
ば、Kodel薄膜が含まれる。非常に不活性なTedlar薄膜
も、電極を十分に接着させ得るならば、使用することが
できる。このような媒体12は光学的にほぼ透明にする必
要がある。 本発明によれば、いくつかの異なる重合体の封入媒体
を使用でき、それを以下の表Ｉにリストアップしてあ
る。この表は夫々の重合体のいくつかの特性も併せ示し
ている。 使用された他のガルバトールPVA材料は20−90;9000;2
0−60;6000;3000;及び40−10としてモンサント社によっ
て設計された材料を含んでいる。 封入媒体に対する液晶材料の好ましい量比は封入媒体
の約３重量部に対する液晶材料の約１重量部である。本
発明によって実施される受け入れ可能なカプセル化され
た液晶乳濁液は封入媒体の約２部分に対する液晶材料の
約１部分の量比、すなわちガルバトールPVAの使用によ
って達成されよう。更に、1:1の比がまた働くとは言
え、一般にそれは約1:2〜約1:3までの範囲の比を待つ材
料ほど機能しないであろう。 さて第４図と第５図を参照して、本発明による液晶表
示装置の部分60が例示されている。部分60あるいは装置
60は、事実その複数層である複数のカプセル化された液
晶11が支持媒体12に含まれている様に第１図を参照して
上に述べられた液晶装置10の完成物である。第４図と第
５図に示されたいくつかの部分の寸法、厚さ、直性等は
必ずしもスケール通りではない。むしろその寸法は下に
述べる様に、本発明によるいくつかの部分とそれ等の動
作を例示するのに必要とする様なものである。 電極13,14は、例えば第３図に示された態様で液晶材
料の選択的整列を有効にする所望の電界を印加するため
に用いられている。液晶の秩序するもしくは無秩序な整
列を有効にする目的で、電極以外の手段が表示装置60に
対する若干のタイプの入力を印加するのに用いられよ
う。 カプセル化された液晶11は表示部分60内のいくつかの
層61に配列されている。層61は表示装置60によって表示
されている予定の種々の文字あるいは文字の部分を表わ
すいくつかの部分に分割されよう。例えば第４図に示さ
れた層61の長い左手部分61Lはよく知られたセグメント
表示パターンの一部分の断面図を表わし、そして第４図
に示された層61の相対的に短い右手部分61Rは別の７セ
グメント文字表示の１部分を表わすであろう。しかし評
価されることであろうが、液晶材料の種々のパターンは
本発明によって用いられよう。支持媒体12のゾーン62は
液晶層部分61L,61Rの間の領域を充している。層61に対
する次の規定は集合的であろう。すなわち、いくつかの
層あるいは同じもので構成された複数の層を含むものと
して層61が規定される。１例として、この様な層61の複
合厚さは約0.3ミルから約10ミルとなろう。一様な厚さ
は電界、散乱等に対する一様応答のために好ましい。 61L,61Rにおける様な、支持媒体12や他の材料によっ
て領域62で分離されたカプセル化された液晶材料層部分
の配列あるいはパターンが容易にされるか、あるいは好
ましい安定乳濁液によって形成された様な離散封入媒体
中の液晶のカプセル化が閉込めによって可能にされさえ
する。従って、例えばオーバーヘッド・プロジェクタ、
16mmあるいは35mmプロジェクタ等の様なプロジェクタの
透明画の代りに用いられた表示の如き相対的に大きい寸
法の装置では特にカプセル化された液晶材料は、選択可
能な光学特性を与えるのに必要とされる所のみで支持媒
体12に印加されよう。カプセル化された液晶量のこの様
なパターニングはある場合には特定の応用に要求される
かかる材料の量を可成り減少することができる。更にこ
の様なパターニングは、以下詳細に述べられた様にその
機能動作によって本発明によるカプセル化された液晶材
料を使用する装置の所望の動作と首尾一貫することを可
能とする。 表示装置60は例えば次の様な大気環境で使用され、こ
の大気は引用番号63で表わされ、そしてこの大気は支持
媒体12の観測面においてあるいは観測方向20からインタ
フェース64を形成する。外部媒体63の屈折係数Ｎはカプ
セル化媒体12の屈折係数Ｎ′から異なり、一般に後者は
前者より大きい。その結果、一般に観察方向20からイン
タフェース64を通過して支持媒体に到達する光ビーム65
はインターフェース64に垂直な仮想線66である法線に向
って屈折しよう。支持媒体12の内側の光ビーム65aは関
係式NSineθ＝Ｎ′Sineθ′を満足する入射ビーム65よ
りも法線に近くなろう。ここでθは法線に対する入射光
ヒーム65の角であり、θ′は法線に対する光ビーム65a
の角である。かかる数学的関係式はSineθ′＝Ｎ″Sine
θ″の様にインタフェース19で適用されよう。表示装置
60での内部反射に対して反射媒体18の屈折係数Ｎ″は支
持媒体12の屈折係数Ｎ′よりも小さい。従って、例えば
もし光ビーム65aがインタフェース19を通過できかつそ
うしたならば、それはインタフェース19における法線か
ら法線に対して角度θ″だけ離れて屈折しよう。実際に
は、光ビーム65,65aは層中の液晶材料によってもちろん
散乱しないから、すなわちそれは領域62を通過すると言
う理由で、それはインタフェース19を通過して出射する
ことになろう。 特に第４図について続けて規定することで、本発明に
よる液晶表示装置60の動作は説明されよう。動作するネ
マチック液晶30は電界オフ条件の存在によって歪んだ整
列あるいはランダム整列にする。入射光ビーム70はイン
タフェース64で支持媒体12にはいり、そしてカプセル化
された液晶の層61上に入射光としてぶつかる光ビーム70
aとして屈折する。ランダムな、あるいは歪んだカプセ
ル化された液晶材料はその上に入射する光を等方的に散
乱しよう。従って、以下の如く入射光ビーム70aが散乱
するいくつかの可能性が存在する。 A. 例えば、１つの可能性は入射光ビームが点線70bに
よってインタフェース19に向って方向付けられると言う
ものである。光ビーム70bがインタフェース19上にぶつ
かる角度はいわゆる照明のコーンの示された立体角α内
にある（破線71によって第４図の図面の平面方向で規定
されている）。この様な立体角αあるいは照明のコーン
内に落ちる光はインタフェースで全く内部的に反射する
様にインタフェース19における法線に対して非常に小さ
い角度である。従って、光ビーム70bはインタフェース1
9を通過し、一方、光ビーム70cを形成する様に法線から
離れて屈折する。光ビーム70cは反射媒体18の中を通
り、直接後者から出る。 B. 別の可能性は、光ビーム70aがコーン角αの外側で
光ビーム70dの方向に等方的に散乱すると言うものであ
る。全内部反射はインタフェース19で起り、光ビーム70
dを光ビーム70eとしてカプセル化された液晶材料の層61
に反対方向に反射させ、ここで、それから導かれた光ビ
ーム70aと丁度同じ様に、そこへの別の無関係な入射光
ビームとして取扱われよう。従って、この様な光ビーム
70eはここで説明された様な等方散乱を再び受けること
になろう。 C. なお別の可能性は、入射光ビーム70aあるいは光ビ
ーム70eのごときそこから導かれた光ビームあ、ある角
度でインタフェース64に向って等方的に散乱し、その角
度は光ビームがインタフェース64を通って空気の様な
「媒体」63に通過する様にそのインタフェース64におけ
る法線に非常に近いと言うものである。 上述のコーン角αと同様に、その内部でかかる散乱光
ビーム70eがインタフェース64を通って射出すべき状態
になるべき照明のコーンの立体角α′は１点鎖線72によ
って表わされる。光ビーム70fは表示装置60からその様
に発出する光ビームを表わしている。それは例えばこの
様に発出された光ビーム70fの和である光であり、これ
はインタフェース64を出てカプセル化された液晶11の層
61の観測方向20から見て白文字あるいは輝いた文字を出
現させる様にする。 D. 更に別の可能性は、光ビーム70aが光ビーム70gの方
向に等方的に散乱すると言うものでする。光ビーム70g
は立体角α′の外側にあり、従ってインタフェース64で
全内部反射を受け、そこで反射されたビーム70hは、上
述のビーム70eと同様にかつ類似の効果を有する実効的
に独立な入射光ビームとして層61に戻ってぶつかるであ
ろう。 電極13,14の屈折係数は通常封入媒体と支持媒体のそ
れより高く、そして封入と支持媒体の屈折係数はむしろ
少くとも同程度である。従って、封入媒体を通って電極
材料に到る光は法線に向って屈折し、電極を通って支持
媒体に到る光は法線からそれて屈折する。この様にして
電極の総効果は零であるか実質的に無視できる。従っ
て、全内部反射の大部分はインタフェース19,64で起る
であろう。 観測方向20から見た様に、領域62は吸収層21の組成に
従って暗く見えたり色付いて見える。このことは領域62
を通過する光の大部分を表わす光ビーム65,65a,65bがイ
ンタフェース64、支持媒体12、インタフェース19及び反
射媒体18を通過しようとし、示された様なそれぞれのイ
ンタフェースで法線に向って、あるいは法線からそれて
屈折すると言う事実によっている。 本発明のプロジェクタは、屈折すること無しに液晶材
料を通って伝達される光か液晶材料によって前方に散乱
される光を用いるのが好ましい。第５図を一寸参照する
と、フィールド・オンあるいは秩序付けられた整列条件
及び表示装置60中のカプセル化された液晶層61の動作は
光の屈折しないかあるいは実質的に屈折しない伝達を実
現するために示されている。第５図の層61中のカプセル
化された液晶11は第３図に見られたものと同様である。
従って、領域62を通過する光ビーム65,65a,65bと同様
に、光ビーム70,70a,70iは、整列されかつこの様に実効
的に透明あるいは非散乱層61を通って伝達されているの
と類似の通過に従うであろう。インタフェース19におい
て、光ビーム70aは法線からそれて屈折し、引続く光ビ
ーム70iは表示装置60にはいるビーム70′に並行に媒体1
8を通って伝達されよう。かくして、表示装置60と特に
その中のカプセル化された液晶材料が秩序立って整列す
るかフィールド・オン条件にすると、液晶が位置してい
る領域は領域62のとほぼ同じ外見を有するであろう。 もし入射ビーム65か70のいずれかがその法線に対して
大きな角度でインタフェース64にはいり、そして従って
最終的にいわゆる光角度のコーン角α内に落ちるよりも
大きな角度でインタフェース19にぶつかるなら、その様
なビームはインタフェース19で全体的に内部反射されよ
う。しかしながら、液晶材料の層61を通る引続く伝達及
びインタフェース64における引続く全内部反射等によっ
て、かかる反射光は多分支持体12内にとどまることにな
ろう。 さて第６図に戻って、本発明による液晶装置100の１
例が液晶表示装置の形態で示されており、これは基盤あ
るいは支持媒体12内で４角なかどばった数字８（101）
として表わされ、この支持媒体はこの場合にはマイラー
の様なプラスチック材料かあるいは代案として例えばガ
ラスの様な他の材料であることが好ましい。４角いかど
ばった数８を形成するために第６図に現われた陰影をつ
けた領域は１つあるいはそれ以上の層に整列され、かつ
基盤12に付着されたカプセル化された液晶11の１つある
いはそれ以上の層61から構成されている。数字８の部分
101の拡大された断片の断面図は、４〜５図を引用して
上に述べられた表示装置60として第４図に例示されてい
る。 数字８（101）の７つのセグメントの各々は選択的に
付勢されるか、あるいは種々の数文字を創製しない様に
される。例えば、セグメント101aと付勢の数字の「１」
を表示し、セグメント101a,101b,101cの付勢は数字の
「７」を表示することになろう。ここで付勢によって意
味されることは背景に対して明るく現われる条件に各セ
グメントを置くことである。従って、付勢は例えば
「１」を表示するためにセグメント101aと101bのフィー
ルド・オフ条件あるいは無秩序整列条件を意味し、一
方、他のセグメントがフィールド・オンすなわち秩序あ
る整列にすることである。 第７図と第８図は、それぞれ断片的部分と断片的異性
体タイプの観点で、支持媒体12″中の液晶層61″と電極
13″,14″の好ましい配向を表わしている本発明の実施
例を例示している。第７図と第８図において、２重ダッ
シュの引用数字は第４図と第５図のダッシュのついてい
ない引用文字によって示されたものに対応する部分を示
している。特に、第７図と第８図の表示に従って、表示
装置60″が層61″を持ち、かつ電極13″が表示装置の全
部分あるいは少くとも比較的大部分にわたってほぼ連続
していることが好ましい。電極13″は例えば接地電位の
電源に接続されよう。電極14″は14a,14bで表わされた
様な複数の電気的に絶縁された電極部分に分割され、そ
の各々はその様に付勢された電極部分14aか14bと他の電
極13″の間にある液晶材料にわたる電界の印加を完成す
るために電圧源に選択的に結合されよう。従って、例え
ば、電界は電極14a,13″にわたって印加され、それ等の
間にほぼ直接落ちるカプセル化された液晶材料を秩序付
けられたフィールド・オン整列にし、この様にして上述
の態様で実効上光学的に透明にする。同時に、電極14b
は電圧源に接続されず、従ってかかる電極14bと電極1
3″の間の液晶材料がねじれているかあるいは無秩序整
列により、それ故、観測方向20″から相対的に明るく現
われることになろう。電極14a,14bの間の小さいギャッ
プ120は丁度説明した分離した付勢あるいはそれでない
付勢を許す様にそれ等の間に電気的分離を与えている。 少々第９図を引用すると、本発明の好ましい実施例及
び最良のモードは表示装置60として示されている。第
９図では、３重ダッシュの引用数字によって示された種
々の部分は、上述の如く同様な引用数字で示されたそれ
等の部分に対応している。表示装置60は一般に上に示
された様に番号が付けられた例に従って作られている。
特に、下側支持媒体12bはその上にインジウムをドー
プした酸化スズ・イントリックス（Intrex）電極13を
有するマイラー・フィルムで形成されている。そしてカ
プセル化された液晶材料は示された様に電極を被覆され
て表面に適用されている。それ等の間に空隙120を持
ついくつかの電極部分14a,14b等は支持媒体12bの
反対側の層61の表面あるいは支持媒体12aのいずれ
かに直接に適用され、そして後者は第９図に示された態
様で表示装置60のサンドイッチを完成するために適用
されている。反射媒体80は空気である。表示装置60
の動作は、例えば第４−５図と第７図を参照して上述の
動作に従っている。 第10図を参照すると、以下の実施例７に記載されたタ
イプのカプセル化された液晶130は図式的に示されてい
る。この様なカプセル130は、封入材料132の球形カプセ
ル壁131、カプセル内部の動作的にネマチック液晶材料1
33及びコレステリック・キラル添加剤134を含んでい
る。添加剤134は一般的にネマチック材料13を有する溶
液であるが、この添加剤は第10図では中心位置に示され
ている。と言うのはその機能は以下更に述べる様に、液
晶材料に対してカプセル壁から１次的に離れているから
である。カプセル130は例えば第２図を引用して上に述
べられた態様でねじれた液晶材料を持つフィールド・オ
フ、ねじれ条件にあることが示されている。壁131に最
も近接した液晶材料は強制的にその壁の内部境界を曲線
的に似ている形状にしようとし、そして第２図に示され
た不連続55に類似の不連続135が存在する。 実施例 ７ 実施例１のステップは、コレステリック材料である３
％コレステロール・オレエート（カイラル添加剤）が混
合ステップの前に添加され、かつかかる混合が非常に低
い剪断で実効されることを除いて実施例１と同じ材料と
ステップを用いて行われていた。結果としてのカプセル
は実施例１で製作されたものよりいくぶん大きかった。
カプセル化された液晶材料はなお動作上ネマチックであ
る。 実施例７で形成された材料の動作では、カイラル添加
剤は動作上ネマチックなカプセル化された液晶材料の応
答時間を改良（減少）したことが見出され、特に、フィ
ールド・オン条件からフィールド・オフ条件に進んだす
ぐあと、個々のカプセルの壁の形状に通常続くねじれた
整列に戻る場合にそうである。例えばすくなくとも18ミ
クロン直径程度のこの様な相対的に大きいカプセルで
は、フィールド・オフ条件に進んだ場合、カプセル壁に
隣接した液晶材料がカプセル壁形状に続くねじれた整列
に戻るか、あるいは液晶材料がカプセルの中心に近くな
るよりもずっとしっかりした曲率で戻るのが通常のケー
スである。すなわち、この不均衡は材料の全応答時間を
遅くされる。しかし、カイラル添加剤は構造がねじれる
傾向を誘起する。ネマチック材料に対する影響はカプセ
ル壁から離れて最も著しく、従ってねじれた整列にこの
様な相対的に離れた材料の戻りを加速し、むしろカプセ
ル壁の形状によって影響される。この様なカイラル添加
剤は液晶材料の約0.1％から８％の範囲内にあり、好ま
しい範囲は約２％から約５％である。その量は添加剤と
液晶に存在して変化し、かつカプセルが動作上ネマチッ
クにする限り指定された範囲外にさえあることができ
る。 第10図のカプセル化された液晶130は、さもなければ
ここに述べられたカプセル化された液晶材料の代りある
いはそれに結合してこの適用で述べられた本発明の種々
の具体化で置換えられることは評価されよう。動作は一
般に実施例７で述べられた線に沿うことになろう。 他の添加剤は、例えば装置60の製造の間に液晶の粘度
を減少すること及び／もしくはさもなければ制御するの
にまた用いられよう。減少された粘度は乳濁液形成及び
／もしくは乳濁液を電極で覆われた支持媒体12に適用す
るプロセスに積極的な効果を有しよう。この様な添加剤
の例は、水溶性である乾燥すると乳濁液を残すクロロホ
ルムであろう。 実施例８ 乳濁液は22％（残部は水）低粘度、半加水分解PVAの
約15グラムを用いて準備された。これは約３％（百分率
は液晶の重量に対するものである）のコレステロール・
オリエート、約0.1％のL.O.630の界面活性剤の１％（残
りは水）溶液、及び15％クロロホルムを含むグラムの
（アメリカン・リキッド・クリスタル〔American Liqui
d Xtal〕社の）8250液晶である。 この様な材料は高い剪断力で約３分間混合された。製
作されたカプセルは約１ないし２ミクロン直径である。
この様なカプセル化された液晶はギャップ５に設定され
たドクターブレードを用いて電極被覆支持媒体に適用さ
れた。この材料は乾燥され、上述の材料として通常動作
された。 第11図を参照すると、カプセル化された液晶材料200
の別の実施例が示されており、これはここで開示された
本発明の種々の他の実施例を置換えよう。カプセル化さ
れた液晶材料200は好ましくは一般に球状壁203を有する
カプセル202中の動作上ネマチック液晶材料201を含んで
いる。第11図では材料200はフィールド・オフ条件にあ
り、そしてその条件の下で液晶分子の構造204はインタ
フェース205において203に法線がほぼ法線である方向に
なっている。従って、インタフェース205において、構
造204はカプセル202の幾何学的形状に対して半径方向に
方向付けられている。カプセル202の中心に向って近付
くと、少なくとも若干の液晶分子の構造204の方向は、
図面から分る様に、例えばカプセル中で液晶のほぼ最小
自由エネルギー配列を有するカプセル202の容積を利用
する。すなわち占めるために曲がろうとする。 この様な整列は液晶材料201に添加剤加えることによ
って起こるものと信じられており、これは内部カプセル
壁で通常方向付けられたステリルあるいはアルキルを形
成するために支持媒体と反応する。更に特定すると、こ
の様な添加剤は、相対的に堅い外皮あるいは液晶材料そ
れ自身の中に半径方向に突起しようとするステリル・グ
ループかステリル成分を形成するためにカプセル壁203
を作る支持媒体（12）のPVAと反応するクロム・ステリ
ル錯体あるいはウェルナー錯体であろう。この様な突起
は液晶構造の注意した半径方向整列あるいは垂直整列を
有効にしようとする。更に、液晶構造のこの用な整列は
フィールド・オフ条件で液晶構造の上述の強く曲がった
歪に従っている。と言うのは一般分子方向に直角に取ら
れた方向変化率が０でないからである。この様な材料の
実施例は以下に示されている。 実施例９ 8250ネマチック液晶の５グラムサンプルに対して、３
グラムのクロロホルムと共にキロンＭ（Quilon Ｍ）
〔デュポン社によって製造されたクロム・ステリル錯
体〕の10％溶液の0.005グラムが加えられた。結果とし
て得られた材料はゲルバトール20/30PVAの22％w/w溶液
（この様なゲルバトール溶液の残りの78％は水であっ
た）の15グラムと共に低い剪断力で均質化された。 その結果は溶けない殻を形成するためにその中でカプ
セル壁のキロンＭと反応するカプセル化された液晶であ
った。 偏光によって観測することにより、カプセル壁が液晶
を半径方向に整列することが決定された。 ５ミルに設定されたギャップを有するドクターブレー
ドを用いて、上述の如くその上にイントレックス電極を
すでに有するマイラー支持媒体上にフィルムがキャスト
された。結果として得られたフィルムは乾燥して１ミル
の厚さを持っている。補助電極が取付けられた。この材
料はカプセル中で10Vにおいて整列を始め、40Vで充分整
列した。この様な整列な上の第３図で示されたものと同
じである。本発明は小規模および大規模の双方にわたっ
てデータ、文字、情報、映像等の表示を種々のやり方で
実行するのに用いられよう。発明の好ましい実施例およ
び最良の様式によると、液晶材料は支持媒体12中で文字
等が形成されるべき領域のみに置かれる。代案として、
層61は全支持媒体12にわたって拡がり、そして文字が表
示されるべき領域のみが液晶層61の希望部分に対しフィ
ールド・オン／フィールド・オフを制御するための電極
を有することになろう。本発明に従う全内部反射および
／もしくは光学的干渉原理によって有効となった増大さ
れた散乱を利用して、所望の如き種々の他の設計もまた
用いられよう。 プロジェクタ装置 さて、第12図に戻って、本発明による液晶プロジェク
タは300と記号が付けされている。プロジェクタ300は筺
体301、光入力部分と光出力部分304,304を含む光学部30
2および液晶表示305を含み、好ましくはすべて筺体301
に対してその中に位置し、結合され、あるいは支持さ
れ、電極駆動は筺体301の内側か外側にあろう。プロジ
ェクタ300の目的に液晶表示305によって形成された（一
方、同じものは電気駆動306によって駆動されるが）像
の映像か文字を投射幕か同様なもの307の上に投影する
ことである。 液晶表示305はその上の光入射に選択的に作用する
（例えば散乱する）か作用しない（例えば伝達する）を
もくろみ、そして好ましくは上述の液晶装置の１つであ
る。例えば、液晶表示305は支持媒体および／もしくは
その中に複数容積の液晶材料311の１つあるいはそれ以
上の層を有する封入媒体310を含もう。支持／封入媒体3
10は、第12図に見られるその用なシートのエッジ312で
第12図の図面の平面内に拡がる寸法の材料14のシートと
して形成されるのが好ましい。表示シートの反対の表31
3,314は吸収体あるいは反射体とは反対に光学的に透明
であることが好ましい。従って、電界が表示305に含ま
れる液晶の選択された部分あるいは領域に印加され、そ
れによってこの様な液晶材料は実効的に透明になる場
合、表示305上の光入射は実質的な散乱あるいは吸収無
しにそこを通って伝達されよう。しかし、液晶材料311
の容積が上述の散乱モードにあるかもしくはフィールド
・オフになり、曲線的に整列しているかねじれた構造方
位になる任意の状態にあるところの表示305のこれ等の
部分の光入射は、上に詳細に説明された態様のこの様な
液晶材料によって、例えば、平面図で見て２パイ・ラジ
アンか、３次元（球状容積）では４パイ・ステラジアン
にわたって等方的に散乱する様になろう。 非多色色素の如き染料が着色出力を生成するために色
光に対し表示305中に含まれよう。多色色素は液晶中に
含まれよう。 プロジェクタ300の光学素子302において、光入力部分
303例えば通例の電球あるいはプロジェクタ・ランプの
様な光源319と集光レンズあるいはコリメート・レンズ3
20を含み、光出力部分304は液晶表示305によって散乱さ
れた光と液晶表示305を通って伝達された光の間を辧別
するために投射レンズ321と光制御装置あるいは光コン
トローラ322を含んでいる。参考例としては、光制御装
置322a（第13図）は主としてマスク323であり、本発明
の実施例としては、光制御装置322b（第14図）は開口32
4である。どちらの場合でも、光制御装置322は投映のた
めに散乱光あるいは伝達光を選択する。ここで開示され
たいくつかのプロジェクタの具体例の動作は一般にレン
ズ公式 に従っている。この様な公式が薄いレンズに適用される
とは言え、通常この分野の技術にくわしい人々にとっ
て、同様な性質と動作上の制約は厚いレンズと多層レン
ズ（これは本発明に含まれているものと考えられてい
る）に適用されるのは明らかであろう。 光源319はコリメート・レンズ302の焦点に位置し、従
って、この様なレンズは液晶表示305に向けられたコリ
メートされた光出力325を生成する。フィールド・オ
ン、光学的な伝達条件で液晶表示305の部分に入射する
コリメートされた光325は表でぃ305を通って伝達され、
そして投射レンズ321に伝達されたコリメートされた光3
26として連続する。投射レンズは焦点327でこの様に伝
達されたコリメートされた光326を集束する。 フィールド・オフであり、曲線的に整列し、ねじれた
状態において、そして任意の状態で一般に等方的散乱モ
ードあるいは構造的整列において、液晶材料311上に入
射するコリメートされた光325は散乱しようとするであ
ろう。この様な散乱光は第12図の328で表わされてい
る。もし受取られると、この様な散乱光はレンズ321に
よって光制御装置322に向って投映されようとするが、
しかし一般には焦点327に集束しないであろう。液晶表
示305による光の散乱は、支持媒体／封入媒体310の屈折
係数と液晶材料それ自身の異状な屈折係数の間の差によ
って主として起る。（表示305を通る散乱の無い光の伝
達は、液晶材料の通常の屈折係数と封入／支持媒体の屈
折係数ができる限り近く整合している。−最も好ましく
は等しい−場合に最大となる）。 たとえ液晶材料311の溶液が液晶表示305を通して１つ
あるいはそれ以上のほぼ連続した層に配列されていて
も、液晶材料のこの様な容積はまたパターン化され、そ
れにより液晶表示305の別々の部分はかかる容積を含
み、他の部分はそうでなく、これによってそれぞれの液
晶部分に絶縁を与えている。パターン化の１例が第４〜
５図に現わされている。表示305中の少なくとも１つの
電極は例えば第７〜９図の態様でパターン化されねばな
らず、そこで電界は液晶材料311のそれぞれの選ばれた
部分に選択的に印加することができる。電気駆動306は
この様な電極間で液晶材料311にわたって電界を生成す
るために（第８図中の電極14aと13″の間の様に）それ
ぞれの電極ペアーの間に電位を与えることのできる様な
ありふれた設計の適当な電力出力および／もしくは制御
回路を有するコンピュータであう。この様な電気駆動は
光学的表示装置や同様なものを駆動するのに用いられた
ありふれたタイプであろう。 さて、特に第13図に戻って、光制御装置322aは投射レ
ンズ321に位置しているマスクを含んでいる。レンズ321
によって受け取られたコリメートされた光326は焦点で
集束し、単にマスクでブロックされる。しかし、所望の
見ることのできる映像を投映スクリーン307に形成する
ために、プロジェクタ300の筺体301の光出力穴331を通
って光出力330としてレンズ321は散乱光328を投映す
る。集められた散乱光の量を最小にするために、この具
体例におけるレンズ321は合理的に可能な限り大きくな
くてはならない。所望のあるいは要求された様々な追加
のレンズ、鏡、フィルタ等は、スクリーン307上に所望
の映像を形成するために、穴331を通って出る光330を投
射する機能を完成する様に用いられよう。光制御装置32
2aを有するプロジェクタ300を用いると、伝達可能な液
晶表示305のそれ等の部分はスクリーン307上で黒か暗黒
に現われようし、散モードにあるそれ等の部分はスクリ
ーン307上で相対的に明るく現われよう。 さて第14図では、光制御装置322bは開口324を含んで
いる。投映レンズ321はコリメートされた光326を焦点32
7で集束し、焦点は開口に位置するかあるいは少なくと
も開口324に関連する位置にあり、従ってスクリーン307
上に投映するために穴332を通って集束するすべての光
あるいはほぼすべての光の通過を許容する様にする。１
つあるいはそれ以上の追加レンズ、鏡あるいは他の光学
装置はスクリーン307上の開口324を通るその様な光を投
映する機能を完成するために用いられよう。しかし、レ
ンズ321に到達する散乱光328はプロジェクタ300の筺体3
01及び／もしくは開口を限る壁上に光330として向けら
れ、そしていずれにしても開口の穴322を通って伝達さ
れることからブロックされる。好ましくはマスク323
（第13図）と壁333は例えば黒ペンキ、黒フェルトある
いはそこに入射する光を吸収する材料の様な光学的吸収
体であり、従ってプロジェクタ筺体の内側334に戻るに
せの光の反射を妨げている。事実、プロジェクタ筺体30
1の内壁のすべてはそこのにせの光を最少にするために
黒かさもなければ光吸収体であろう。 光制御装置322bを用いるプロジェクタ300の動作にお
いて、フィールド・オン、光伝達モードによる液晶表示
305のそれ等の部分はスクリーン307上で明るく現われ
る。ところが散乱モードにある液晶法事305のぞれ等の
部分はスクリーン307上で相対的に暗く現われよう。上
に述べた様に、レンズ公式 は一般に適用される。S₁は対物距離すなわちレンズ321
から表示305の距離であり、S₂は映像距離すなわちレン
ズからスクリーン307の距離であり、そしてｆはレンズ
の焦点の長さである。 電気駆動部306はマイクロコンピュータの如き慣例の
コンピュータとすることができ、これにより電力、駆
動、分離等の回路をディスプレイ305の各電極に接続し
て、液晶材料311の対応する各部分に電界を選択的に付
与したり、しなくしたりすることができる。駆動部306
は、例えば各電極に電圧を供給する各回路へのスイッチ
を閉じるような手動調節を行うか、又は駆動部のコンピ
ュータをプログラミングし、かつ操作するように人間が
選択的に制御して液晶ディスプレイ305における特定像
を変えることができる。例えば講演者が講演の最中にプ
ロジェクタ300を用いる場合には、その講演者は電気駆
動部306を定期的に操作することによって特定像、つま
り投映スクリーン307に投映された情報を変えることが
できる。或いはまた、電気駆動部306を逐次自動的に操
作して投映スクリーン307上に投映される像を変えるこ
ともでき、所望に応じ電気駆動部306を比較的迅速に作
動させて像を迅速に変え、従ってスクリーン307に投映
される動きのある像の効果を起生せしめることができ
る。 プロジェクタ300並びに第15及び16図につき下記に詳
述する他のプロジェクタには種々の慣例の支持手段（図
示せず）を用いることができ、これらの手段によりプロ
ジェクタの種々の構成部品をハウジング301内にて支持
するか、又はいずれにしても斯様なハウジングに対し、
或いは互い支持せしめるようにすることができる。支持
手段には例えば、光源ランプ319用のソケット、レンズ3
20,321用のレンズ保持器、ホルダの如き支持フレーム又
はガラス、プスチック、マイラーフィルム等のシートの
如き液晶ディスプレイ305用の透明基板等がある。例え
ば、光源319への電力線及び電気駆動部306と液晶ディス
プレイ305の幾つかの電極との間における335にて示して
ある電気接続線の如き適当な電気接続線（図示せず）も
あることは通常の当業者にとっては自明なことである。
さらに、プロジェクタ300からの光出力の調整は、アパ
ーチャ324における開口部331及び／又は開口部332のマ
スク323の大きさを適当に調整することによって行うこ
とができる。 特に第13図の例のプロジェクタの利点は、無電界状態
での散乱量が比較的少ないディスプレイ305を使用でき
ることにあり、このためにディスプレイは比較的薄くす
ることができ；しかもそのディスプレイ及びそれを用い
るプロジェクタの所謂ターン・オン特性を容易に正確に
制御することができる。これらの利点からして、例えば
所望に駆動させるのに必要な駆動回路の個数を最少にし
て比較的大きな寸法のディスプレイにて容易に多重操
作、即ち多数の画素を駆動させることができる。 第15A及び15B図は第13図のプロジェクタ301の斯様な
利点を立証するものである。第15A図の輪郭340は無電界
状態の際にディスプレイ305の片側にてどの程度の光が
各方向に散乱し得るかを示している。散乱光の大部分は
レンズ321及び開口331を経て伝達されるが、多少の散乱
光は開口331から離れた所に散乱して、ハウジング壁部3
33によって阻止される。電界を液晶ディスプレイ305に
かけると、輪郭340に関係する光の円錐部が例えば341に
示すようにつぶれるようになり、散乱光の量、即ち開口
331から出る光強度が増大する。開口331を通る投射光の
強度が電圧、又は電界の大きさの関数として一般に増加
する様子を第15B図に曲線343にて、特にこの曲線の左側
の部分344に示す。曲線部分344における強度変化は比較
的僅かづつであり、いずれにしてもその程度以上の光が
開口331を経て伝達される。 しかし、ディスプレイの液晶に適当な電圧Vtを印加す
ると、液晶の配列に極めて早い遷移を来たし、即ち液晶
がほぼ透明となり、その後は液晶からの透過光がマスク
323に集束して、開口331に通過しなくなる。このような
急激な遷移を第15B図に曲線部345にて示してあり、これ
は曲線部344の傾斜よりも遥かに急峻である。 ディスプレイ305の多重操作は、一方の電極又は電極
部分（例えば第８図の電極14a）に正の電位、又は電圧
を選択的に印加したり、しなくしたりし、かつ他方の電
極又は電極部分（例えば第８図の電極13″）に負の電
位、又は電圧を選択的に印加したり、しなくしたりする
ことによって実行することができる。電圧を電極のいず
れか一方に供給し、他方の電極には供給しなくすると、
このような電極間の液晶による光の連続した散乱に応答
して、開口331を経て伝達される光の強度に変化が生じ
得る。しかし、正の電圧を一方の電極に供給し、かつ負
の電圧を他方の電極に供給すると、これらの電極間の液
晶間に適当な電位差／電界が生じて透過状態への所望の
遷移（曲線345）が得られる。この場合には斯様な液晶
を透過した光がマスク又は止め部材323上に集束される
ため、液晶個所における透過性の場（フィールド）がス
クリーン307上に暗く現れる。 第16図には本発明の好適例及び最適モードを液晶プロ
ジェクタ350の形態にて示してある。プロジェクタ350は
光入力部353及び光出力部354を含むプロジェクタの光学
部品を収容する変形ハウジング351を具えている。光入
力部353は光源319とフレネルレンズ355を含み、かつ光
出力部354はアパーチャ356、反射器357及び投映レンズ3
58を含んでいる。反射器357及に投映レンズ358はハウジ
ング内、即ちアパーチャ356の光学的に下流で、ハウジ
ング351に取付けられつフレーム部分360内に位置させ
る。反射器357は液晶プロジェクタ350の光路を折り曲げ
て、例えば第12図に示した直通プロジェクタ300に比べ
てプロジェクタの寸法及び／又は全体的な構成を縮小す
るために設けられる。 光源319はフレネルレンズ355の一方の主点、即ち焦点
に位置させると共に、アパーチャ356はフレネルレンズ3
55の反対側の主点、即ち焦点361に位置させる。これが
ため、光学的な障害がなければ、光源319から光路362に
沿って走行し、かつフネルレンズ355によって受光され
る光はアパーチャ内の焦点361またはアパーチャ356の近
傍に集束する。さらに、アパーチャ356を経て伝達され
た光は反射器357によって投影レンズ358の方へと反射さ
れ、かつこの投影レンズによってスクリーン上に投映さ
れて、例えばそこに像を形成する。 ディスプレイ305はフレネルレンズ355に対し平行に、
しかもその近くに取付けるのが好適であり、また斯かる
ディスプレイ305はレンズ321の物体平面内、即ち前記公
式要件に従ってレンズから距離S₁の所に取付ける。ディ
スプレイの液晶が散乱モードでない場合には、ディスプ
レイ305の屈折率の影響が、フレネルレンズによりアパ
ーチャ356に集束される光に悪影響を及ぼさないように
するのが好適である。 液晶プロジェクタ350の作動に当たっては、相互接続
線335を経て液晶ディスプレイ305を作動させる電気駆動
部306が例えばそのディスプレイの選択部分に電界を与
えて、他の部分には電界を与えなくする。前述したよう
に、電界が付与されるこれらの部分は光学的に透過性と
なり、かつ他の部分は散乱モードで作動するようにな
る。ディスプレイ305を経て透過した光はアパーチャ356
内におけるフレネルレンズ355の焦点361に集束される。
斯様な光はさらに反射器357によって反射され、かつレ
ンズ358によってスクリーン307上に投映されて、このス
クリーンに明るい像領域を形成する。これに対し、光を
散乱させる液晶ディスプレイ305の部分は斯様の光を好
ましくは4piステラジアンにわたりほぼ等方的に散乱さ
せ、いずれにせよ斯様な光の殆ど大部分はアパーチャ35
6から離れた所か、又はそのアパーチャを通過しないよ
うに散乱され、その代わりにハウジング351に関連する
壁部または裏張等の材料によって吸収される。 液晶プロジェクタ350の特有な利点は液晶ディスプレ
イ305がほぼ水平な平面内に位置付けられることにあ
り、しかも斯様な液晶ディスプレイまたはこのディスプ
レイ上に位置付けることのできるプラスチックシート、
ガラス板等の如き他の光学的に透明な媒体は表面部を備
えており、この表面部には、慣例のオーバーヘッドプロ
ジェクタを用いて透明な表面上に手書きした像を実時間
で投映させるのと同じ方法でスクリーン307上に投映さ
せる情報を人間が書くことができる。情報を手書きし得
る液晶ディスプレイの斯様な表面又は頂部表面305aに接
近し得るようにするために、プロジェクタハウジング35
1には適当な開口を設けることができる。例えば、ハウ
ジング351の閉成した、又は一体の壁部363として第16図
に示したものは実際にはアパーチャ356及び光吸収壁面3
64を焦点361に対して位置付けるためのフレーム状部材
とすることができ、また構成フレーム部材間またはハウ
ジング壁部に単に形成される開口個所365は表面305aま
たは上述した他の書込み面に手を出入れするために設け
る。第16図に示した液晶プロジェクタ350の作動に関連
する種々の部品を位置付けし、かつ取付けるためには、
例えば慣例の設計による種々の支持部材、フレーム部
材、構成部材、電気接続線等を用いることは勿論であ
る。 本発明による二重又は複式折曲げ液晶プロジェクタ37
0を第17図に示してある。このプロジェクタ370はハウジ
ング371と、入力光学部373、出力光学部374及び反射器3
75を含む光学部分372と、電気駆動部306とを具えてい
る。フレネルレンズ376は入力光学部及び出力光学部374
の各部分として機能すべく位置付ける。特に、光源319
はフレネルレンズ376に光を向け、かつその光はフレネ
ルレンズによって平行にすると共に液晶ディスプレイ30
5に向けるのが好適である。電界をかけて整列させた光
学的に透過モードにある液晶ディスプレイ305の部分は
上述したように、電気コネクタ377によってディスプレ
イ305の電極に結合させたコンピュータとして示される
電気駆動部306によって決定され、上述したような平行
入射光は反射器375に透過し、かつ透過性の液晶部分を
経てフレネルレンズ376に逆戻りする。フレネルレンズ
は斯様な反射光を出力光学部374の一部としてアパーチ
ャ380に集束させ、このアパーチャはフレネルレンズの
焦点381に位置させる。ついで斯様に集束した光は出力
光学部の反射器382により投映レンズ383に反射され、こ
の投映レンズは反射光を投映してスクリーン307に像を
形成する。しかし、液晶ディスプレイ305によって散乱
された光は等方的／無作為に散乱され、かつフレネルレ
ンズ376に達するこのような散乱光は一般にそのレンズ
の全平面に対し垂直の方向では受光されず、従ってレン
ズにより焦点381に集束しなくなる。液晶プロジェクタ3
70の作動に当たっては、電気駆動部306を前述したよう
に作動させてディスプレイ305の透過性部分を形成する
ことができ、またディスプレイの他の部分は散乱モード
とすることができる。ディスプレイ305の透過性モード
の部分はスクリーン307上に明るい個所として投映され
ることになり、またディスプレイ305の散乱している他
の部分はスクリーン307上に比較的暗い個所として出現
する。液晶プロジェクタ370はその二重、または複式折
返し光路のために輪郭及び全体の寸法が比較的小さくな
ると云う利点もある。しかし、所要に応じフレネルレン
ズ376の上側面上に支持用の追加のガラス板、プラスチ
ックシート等を設け、その表面にプロジェクタ370の使
用中に情報を手書きすることができる。このような場合
には、プロジェクタ370のハウジング又はフレーム構体
内に手及び筆記用具を入れて情報を書けるようにするた
めの出入口、例えば開口またはドア384をハウジング371
に設けるようにする。 液晶ディスプレイは35mmまたは16mm程度の小さなもの
するか、又は８−1/2インチ×11インチまたはそれ以上
のものとすることができる。液晶の容積はディスプレイ
全体にわたるとすることができ、それにはパターン電極
を用立てることができる。プロジェクタの液晶ディスプ
レイ305にはパターン液晶を用いたり、又は液晶による
全適用範囲を用いることができる。コントラストはｆ数
の関数となる。黒い個所はｆ数及び散乱の関数として黒
くなり、ｆ数が高くなるにつれてスクリーン307上の黒
い個所はさらに暗くなる。その理由はレンズ383により
集められる光が少なくなるからである。明るい個所の明
るさはｆ数の関数にはならない。その理由は、光は焦
点、即ち投映レンズの焦平面に集められるからである。 第18図には本発明の数後のプロジェクタに使用する液
晶ディスプレイ400を電気駆動部306と関連して示してあ
る。ディスプレイ400はそこに染料401を有している。こ
のような染料は図解的に表してある。しか斯様な染料40
1は液晶中の多色性染料として、無電界状態における透
過性及び散乱を低減させるものとしたり；液晶中又は着
色光に対する接触／支持媒体中における非値色性の一色
の染料としたり；又はディスプレイの種々の部分に幾つ
かの異なる色を位置させて、多色出力を形成し、斯種の
ディスプレイ400を用いるプロジェクタにより投映され
る光の色合い、または彩色形態に影響を及ぼすようにす
る数個の非多色性染料とすることができる。 第18図に示した回路を用いてディスプレイ400に401R,
401G,401Bで示したような画素状の個所を選択的にアド
レスすることによって、これらの画素間に電界をかけた
り、かけなくしたりすることができる。どの画素が附勢
され、どの画素が附勢されないかに応じて、ディスプレ
イ400を透過する光を着色させることができるため、こ
のようなディスプレイ400を用いるプロジェクタによっ
て投映される光の合成出力は色付きの出力となる。さら
に、ディスプレライ400の画素を適当に小さくすれば、
実際上投映光に及ぶ彩色効果が高まる。従って、任意の
所定時間に附勢されたり、されなかったりする斯様な画
素を一個以上設けることによって種々の色を発生させる
ことができる。斯様な付加的な彩色は、選択されたカラ
ードット、すなわち画素が選択的に附勢される慣例のカ
ラーテレビジョンに生ずる彩色に似たものと見なすこと
ができ、通常はこのようなカラー光学分野では既知のよ
うに、任意のカラー出力を可視的に発生させるには３つ
の異なる色が必要とされるだけである。 第19及び20図に転ずるに、こにはカラー表示できる本
発明によるプロジェクタの他の好適例を450にて示して
ある。第19図のプロジェクタ450の種々の構成部品は、
第16図に示したプロジェクタ350につき呈示し、かつ説
明したものと殆ど同じ形状をしており、しかも同じよう
に機能する。しかし、プロジェクタ450のアパーチャ356
にはカラーフィルタ イプの装置451があり、この装置
を接続線335aにより接続された電気駆動部306によって
作動的に制御して、液晶ディスプレイ305を透過してフ
レネルレンズ355によりアパーチャ356に集束される光を
色付き、または無色のものとすることができる。 それぞれ赤、緑及び青のパイ状のセクタ452R,452R,45
2Bを有しているカラーフィルタタイプの装置451を第20
図に平面図に示してある。各セクタは液晶ディスプレイ
355に用いたものと同じか、又はそれと同じような液晶
ディスプレイ材料で構成するのが好適であるが、フィル
タ451の個々の各セクタはそれぞれの色に着色する。特
に、フィルタ451は封じ込め媒体に形成された複数容積
部内に収納される作動的にネマチックな液晶材料で形成
することができる。非多色染料は例えば各カラーセクタ
の液晶材料及び／または封じ込め媒体中に吸収又はその
他の方法で設けるのが好適である。フィルタ451の両側
に位置させる電極を電気駆動部306によって選択的に附
勢して、一個以上の任意のセクタ間に電位を与えて、そ
のセクタ高学的にほぼ透明とすることができるが、それ
でもそこを透過する高に色合いを付けたり、または彩色
を施したりすることができる。作動に当り、赤のセクタ
452Rに電界をかけて、それを相対的に透明とし、また緑
と青のセクタ452G,452Bを附勢しないと、アパーチャ356
を透過して、レンズ358により投映される光は赤に着色
される。同様な作業は、緑又は青のセクタ452G,452Bの
いずれか一方だけを附勢して、投映光を緑又は青に彩色
することによって行わせることができる。フィルタ451
の２つまたは３つのセクタを附勢することによっても付
加的な彩色を施すことができる。附勢されず、しかも光
学的に透過性とならないセグメント452について云え
ば、これらのセグメントは光を散乱し、これらの光は投
映用レンズ358によってスクリーン307上には集められ
ず；斯様な散乱光の内の多少の光は集められて伝達され
るが、その光量は附勢セクタを透過した光量に比べて比
較的少なく、従ってスクリーン307に投映された色には
殆ど影響を及ぼさない。また、所要に応じフィルタ451
に追加の無着色セクタを設けて、スクリーン307上への
投映用レンズ358に白色光を透過し易くすることもでき
る。電気駆動部306によって液晶ディスプレイ305の部
分、即ち画素を選択的に変えることができ、しかもそれ
らの画素をフィルタ451の選択操作と整合さこせること
によりレンズ358によってスクリーン307上に投映される
静止又は動きのある像のいずれかを単色又は多色像とす
ることができることは明らかである。 好ましくは一個以上の異なるカラーセクタ又はセグメ
ントを有している相対的に小形の光制御シャッターを用
いることにより相対的に大きなスクリーン上に投映され
る像の光学的特性をプロジェクタ450が制御し得ること
は明らかである。従って、相対的に広範囲の出力光、即
ちスクリーン307上に投映される像を相対的に小面積の
シャッタ451によりチョップしたり、又は制御したりす
ることができ、しかもフィルタ451に僅か３つの異なる
色付きセクタ部分452を用いるだけで３色以上のカラー
出力を得ることができる。 産業上の用途 本発明は特に、液晶光学ディスプレイに生ずる特性の
光像を投映するのに用いることができる。 従来技術に比して顕著な本発明の効果について述べ
る。本発明により輝度、コントラスト比、コントラスト
比の一様性、そして作動温度の低下がいずれも改善さ
れ、またこれらの光源が光源の効率の改善にも寄与して
いる。例えば必要とするパワーは減少し、プロジェクタ
の要素の寿命は延びる。偏光器を必要としないので、所
与の光源に対する像出力の輝度は従来のプロジェクタと
比較して改善されたが、その改善の程度は当初の予想を
越えていた。同じ光源を使用して遥に明るい像が得ら
れ、そして同じ輝度に対してならパワーのずーっと小さ
い光源で足り、それに従って熱消散も遥に少なくなる。
所与の出力輝度に対しても光源もエネルギーも小さくで
きるのでプロジェクタの熱消散も減少する。このため冷
却フインの大きさや数を少なくでき、プロジェクタ自体
を小型にでき、冷却ブローワーの大きさやパワーも小さ
くできる。更に、光学要素は熱で劣化するものである
が、そのような劣化も本発明では回避でき、こうして光
学要素の効率と寿命とを増大できる。液晶材料のような
光学要素の効率と寿命の増大は偏光器による熱吸収がな
いので一層高められる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−89638（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−89714（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−7467（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−131278（ＪＰ，Ａ) 特表 昭58−501631（ＪＰ，Ａ) 日経エレクトロニクス 1977年９月５ 日号 ＰＰ．58〜91

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．光を投射する光投射手段と、 液晶材料を含み、入射する光を散乱させるように液晶材
   料を配向するマイクロカプセルを備える液晶手段と、 この液晶手段による影響を受けた光と影響を受けなかっ
   た光とを光学的に判別する光学手段と、 前記の液晶手段に電界を与えて液晶材料を整列させて入
   射光をほぼ散乱なしに透過させる電界印加手段とを備
   え、 前記の光学手段は、前記の液晶手段を透過した光を合焦
   させる合焦手段と、この合焦手段から離して実質的に合
   焦手段の焦点位置に設けられ、前記の液晶手段により散
   乱されなかった光を通し、そして前記の液晶手段により
   散乱された光を遮断する孔を備える絞り・遮光手段を備
   えたことを特徴とする光投射手段からの孔を液晶手段を
   通して投影するプロジェクタ。 ２．請求の範囲第１項に記載したプロジェクタにおい
   て、前記の光学手段がフレネルレンズを備えるプロジェ
   クタ。 ３．請求の範囲第１項に記載したプロジェクタにおい
   て、前記の液晶手段は、液晶材料に混合された色素を含
   むプロジェクタ。 ４．請求の範囲第３項に記載したプロジェクタにおい
   て、前記の液晶手段は、異なった色の色素を異なった領
   域に含むプロジェクタ。 ５．請求の範囲第３項または第４項に記載したプロジェ
   クタにおいて、前記の色素が多色性色素であり電界の印
   加に応じて前記の液晶材料とともに配向状態を変えるこ
   とにより光吸収特性を変化させるプロジェクタ。 ６．請求の範囲第３項または第４項に記載したプロジェ
   クタにおいて、前記の色素は非多色性色素であるプロジ
   ェクタ。 ７．請求の範囲第１項ないし６項のいずれかに記載した
   プロジェクタにおいて、前記の電界印加手段が、前記の
   液晶手段の選定された領域に電界を与える手段として構
   成されたプロジェクタ。 ８．請求の範囲第１項ないし７項のいずれかに記載した
   プロジェクタにおいて、前記の液晶手段内の液晶材料
   が、作用的にネマチックであり正の誘電異方性を有し、
   液晶材料の常光線屈折率が前記の収容手段の屈折率にほ
   ぼ合致するようにしたプロジェクタ。 ９．請求の範囲第１項もしくは第２項に記載したプロジ
   ェクタにおいて、前記の光学手段からの光を着色するた
   めの着色手段が設けられたプロジェクタ。 １０．請求の範囲第９項に記載したプロジェクタにおい
   て、前記の着色手段が、前記の光学手段の合焦手段の焦
   点位置に配置され、焦点位置に到達した光を遮断するた
   めの、それぞれ異なった色の複数の画素から成り、前記
   の着色手段を選択的に付勢することにより着色された光
   を透過させるようにしたプロジェクタ。 １１．請求の範囲第９項に記載したプロジェクタにおい
   て、前記の着色手段が、収容媒体内に収容された液晶材
   料から成り、前記の液晶材料または前記の収容媒体のい
   ずれか一方が色素により着色されたプロジェクタ。 １２．請求の範囲第１項ないし11項のいずれかに記載し
   たプロジェクタにおいて、前記の液晶手段に対して前記
   の光投射手段とは反対側に配置され、前記の液晶手段を
   通った光を再び前記の液晶手段に向けて反射する反射手
   段を含むプロジェクタ。 １３．請求の範囲第12項に記載したプロジェクタにおい
   て、前記の液晶手段に対して前記の光投射手段と同じ側
   に前記の光学手段が配置され、前記の液晶手段を一度通
   って、前記の反射手段により反射され、そして再び前記
   の液晶手段を通過した光を受けるプロジェクタ。 １４．請求の範囲第12項に記載したプロジェクタにおい
   て、前記の光学手段内の前記の合焦手段がフレネルレン
   ズ手段を備えるプロジェクタ。 １５．請求の範囲第14項に記載したプロジェクタにおい
   て、前記のフレネルレンズ手段が前記の液晶手段の付近
   に配置され、前記の液晶手段に入り、それから出ていく
   光が前記のフレネルレンズ手段を通るプロジェクタ。