JP2776684B2 - 場応答型光変調装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】本願に関連した出題としては特願昭
５７−５０３１６１（特開昭５８−５０１６３１）「液
晶構成体と液晶光学装置」並びに特願昭５９−５４１１
４（特開昭５９−１７８４２８）「液晶装置及びその製
造方法」がある。 【技術分野】本発明は媒体内の液晶物質から成る液晶構
成体に係り、更に具体的にいえば、規定入力の有無に応
答して光学的に異なる応答をする液晶構成体に係るもの
である。 【背景】現在、液晶は、表示装置のような光学装置を含
む種々のデバイスで用いられる。通常、このようなデバ
イスは、比較的低い電力を必要とし、満足すべき応答時
間を有し、手ごろなコントラストを与え、かつ比較的経
済的である。例えば、表示装置において使用可能な液晶
の特性は、液晶が一方では光を透過し、他方では所定の
入力、例えば、液晶物質を横切って印加した電界に関す
る液晶構造の配列（又は配列欠如）に応じて、光を散乱
及び／又は吸収する能力である。電気的に感じやすい液
晶物質の例とその利用は、米国特許第３３２２４８５号
に与えられる。若干の液晶物質は、温度に感じやすく、
液晶物質の温度に応じて光学的特性を変える。この出願
の発明は、以下特に、好ましくは電磁型の所定入力に、
また更に特に電界に特に感じやすい液晶物質の利用に関
して開示される。現在、液晶物質の３種の範ちゅう、す
なわち、コレステリック、ネマティック及びスメクティ
ック型がある。この出願の発明は、下記の好ましい例に
おいて動作的ネマティック（以下に定義する）である液
晶物質の使用に関する。しかし、この発明の種々の原理
が、液晶物質の他の既知の型の種々のもの（単数及び複
数）又はそれらの組合せと共に用いられる。液晶物質の
コレステリック、ネマティック及びスメクティック型の
種々の特性は、先行技術に記載される。液晶物質の一つ
の既知特性は、可逆性の特性である；特にここではネマ
ティック液晶物質が可逆的であることが知られるが、コ
レステリック物質は可逆的でないことが注目される。可
逆的物質の一つの特性は、液晶構造が電界を印加し、次
いで除いた後、その元の配置に戻ることである。液晶物
質のコントラスト及び恐らく他の特性を増大させるため
に、多色色素を液晶物質と混合しこれとの溶液を形成し
た。一般に、多色色素分子は、液晶物質分子と同一態度
をとる。したがって、このような多色色素は、電界の印
加又は不印加のようなパラメーターの変化に応じる液晶
物質の仕方と同様な方法で、光学的に作用する傾向があ
る。多色色素を液晶物質と共に使用する例は、米国特許
第３４９９７０２号及び３５５１０２６号明細書に記載
される。液晶物質の重要な特性は、異方性である。異方
性物質は、異なる方向で異なる物理的性質を有する。例
えば、液晶は、光学的に異方性であり、すなわち、それ
は、入射光の伝搬方向及び偏光によって変わる屈折率を
有する。また、液晶物質は、電気的異方性も有する。例
えば、ネマティック液晶物質に対する比誘電率は、液晶
構造が電界と平行な場合、ある値であることができ、液
晶構造が電界に直角に並び場合、異なる値を有すること
ができる。前記誘電値は、配列の関数であるので、例え
ば、これを「誘電計数」（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｅ
ｆｆｉｃｉｅｎｔ）という方が通常の「比誘電率」（ｄ
ｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ）という表示よ
り適当であろう。同様な特性は他の型の液晶にあてはま
る。コレステリック液晶物質のカプセル封入の短い議論
が米国特許第３７２０６２３号、３３４１４６６号及び
２８００４５７号明細書に示され、後の２件の特許は、
最初にあげた特許中に引用される。従来、表示装置又は
他のデバイスのような、液晶を用いるデバイスは、比較
的小さな大きさであった。例えば、掲示板ディスプレイ
又は信号のような液晶を用いる大型デバイスは、多くの
理由で満足に製造できなかった。一つの理由は、液晶の
流動性である。（液晶物質は、流動して厚さの異なるデ
ィスプレイの領域をつくる傾向がある。）その結果、デ
ィスプレイの光学的特性が均一性を欠き、ディスプレイ
の異なる部分で異なるコントラスト特性を有するなどす
る；厚さの変化は、それに伴って液晶デバイスの光学的
特性に変化又はこう配を生じる。更に、液晶層の異なる
厚さは、キャパシタンス及びインピーダンスのような、
液晶層の電気的特性に対応する変化を起こし、更に大型
液晶デバイスの均一性を減じる。次いで、また液晶層の
異なる電気的特性は、液晶物質を横切って印加された有
効電界における、対応する変化を生じ、及び／又は一定
電界に応じて、異なる厚さの液晶の領域で異なる対応を
するであろう。多色表示、すなわち、多色色素及び液晶
物質が共に溶液中にあるものは、偏波器の使用を必要と
しない利点を有する。しかし、このような多色デバイス
は、ネマティック液晶物質のみを使用する場合、比較的
コントラストが低いという不利益がある。しかし、従
来、コレステリック液晶物質を色素と共存するネマティ
ック液晶物質に添加して、コントラスト比を改良しうる
ことが見出された。例えば、ホワイト（Ｗｈｉｔｅ）ら
の論文、ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス
（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉ
ｃｓ）第４５巻、第１１号、１９７４年１１月号、４７
１８〜４７２３ページを参照されたい。コレステリック
物質は、電界が除かれた場合、その元のゼロ電界形に戻
ろうとしない。液晶物質の特定の型と関係なく、液晶物
質と共に溶液中に含まれる多色色素について経験する他
の問題は、「界のオン」状態で色素の光吸収がゼロでな
いということである；むしろ「界のオン」状態でのこの
ような吸収は、色素の相対的配列に関係する、又はその
関数であるいわゆる秩序パラメーター（ｏｒｄｅｒｉｎ
ｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒ）に従う。液晶物質の光透過特
性は、液晶物質の厚さの指数関数である；特に液晶物質
の「オン」状態又は「界のオン」若しくは「付勢」状態
は、液晶物質の厚さの指数関数であり、また、「吸収」
状態又は「オフ」状態も異なる、厚さの指数関数であ
る。すぐ前の二つの節に述べた、これらの問題を克服す
るために、液晶物質は、最適の、均一な厚さを有さねば
ならない。（ここで用いるように、用語「液晶」物質
は、液晶自体と、文脈によっては、多色色素及び／又は
溶液中又はその他でこれらと共に含まれる他の添加物と
を意味することができる。また、電界を液晶物質に印加
する電極を最適間隔にすべきである。このような最適厚
さ及び間隔を維持するために、むしろ精密な公差を維持
しなければならない。精密な公差を維持するためには、
このような液晶を用いるデバイスの大きさに関して限界
がある。何故ならば、例えば、大きな表面積にわたって
精密な公差を維持することは全く困難であるからであ
る。 【発明の簡単な要約】要約すると、本発明の液晶物質と
封じ込め媒質とを備え、規定入力の不存在の場合前記の
封じ込め媒質によって液晶物質の配向が影響を受けて第
１の光学的応答をつくり、そして規定入力に応答して液
晶物質が配向されて第２の光学的応答をつくる液晶構成
体であって、前記の液晶物質は前記の封じ込め媒質内に
あって、その媒質内の個々の体積は相互に流動的に接続
されていることを特徴としている。又、本発明は入力応
答型光り変調装置であって、ネマティック液晶の相互接
続体積を含んでいる光伝達性樹脂マトリックスを備え、
その液晶物質の正常屈折率はマトリックスの屈折率に実
質的に同じであり、その体積内の液晶物質は一つの光学
的応答を示すように配向されており、そして液晶は規定
入力に応答して別の光学的応答をつくることを特徴とし
ている。封じ込め媒質は樹脂、ポリマーもしくはエポキ
シでよい。それぞれは最も広い意味に解され、それらの
定義は相互に他を含むことがあり、例えばエポキシは樹
脂であり、樹脂とエポキシとはポリマーであるというこ
ともある。本発明の液晶構成体の製造方法は、液晶物質
と別の媒質とを混合し、液晶物質と媒質とにマトリック
スを形成させて液晶物質が媒質内で相互に接続されてい
る体積部分となるようにすることを特徴としている。こ
の発明で一般に用いる若干の用語は次のように定義され
る：「液晶物質」は、広くこの発明に関係して役立つ液
晶物質の任意の型をいうが、好ましくは動作的ネマティ
ック液晶物質をいう。「動作的ネマティック」とは、外
部界が存在しない場合、液晶の構造的ひずみが（コレス
テリック物質におけるような）極めて強いねじれ又は
（スメクティック物質におけるような）成層のような、
バルク効果よりむしろ液晶のその境界における配向によ
り支配されることを意味する。したがって、例えば、ね
じれる傾向を引き起こすが境界配列の影響に打ち勝つこ
とはできないキラル成分をも有するさもなければ動作的
ネマティック液晶は、それでも動作的ネマティックと考
えられる。動作的ネマティック液晶物質は、多色色素、
キラル化合物又は他の共成分を含有することができる。
このような配向に影響する境界は、表面であることがで
き、したがって、境界効果又は表面効果をいうことはこ
こでは同等に用いることができる。このような境界又は
表面は、カプセル、封入媒質などのような液晶を含有す
るデバイス又は媒質の壁でありうる。液晶は正の誘電異
方性を有すべきである。カプセルは、ある量の液晶物質
を入れる又は閉じ込める封入デバイス又は媒質をいい、
「カプセル封入媒質」又は「物質」は前記カプセルが形
成される媒質又は物質である。「カプセル封入液晶」又
は「カプセル封入液晶物質」は、カプセル封入媒質内、
例えば個々のカプセル又は乾燥化安定乳濁液のような固
体媒質中の体積に閉じ込められ又は含まれたある量の液
晶物質を意味する。前記体積は離散した体積であること
が好ましく、すなわち、いったん生成すると、それらが
通常個々に別個の実在物又は独立の実在物としてとどま
る。しかし、前記独立実在物又は離散体積は、例えば一
つ以上の通路により互いに連絡されうることが分かっ
た。液晶物質は、離散した体積であることも前記のよう
に互いに連絡する通路を有することも両方とも好まし
い。したがって、ここで「カプセル」とは、閉じた個々
のカプセルか、例えば、それぞれの互いに連絡する通路
を有する内部体積が一つ以上の前記互いに連絡する通路
により流動的に結合されるような他と互いに連絡される
カプセルかのいずれかをいう。一般に、この発明に従う
カプセルは、約０．３〜１００ミクロン、好ましくは１
〜３０ミクロン、特に１〜５ミクロンの直径を有するほ
ぼ球形形状を有する。（これは、それ自体がこの発明の
要件ではないけれども。）この発明と関係して、カプセ
ル封入及び同様な用語は、一般にカプセルといわれるよ
うな物品の生成をいうのみでなく、均一な周囲媒質中で
安定な、好ましくはほぼ均一な大きさの粒子の生成が起
こる剤（カプセル封入媒質）中の液晶物質の安定な乳濁
液又は懸濁液の生成をもいう。上記の互いに連絡する通
路は、さもなければ前記媒質中の独立のカプセル状粒子
塊の間に存在することもでき、好ましくは同様に液晶物
質を含む。カプセル封入、一般にはカプセルの大きさの
ゆえにマイクロカプセル封入といわれる、に対する技術
は業界でよく知られ、（例えば、アサジ・コンドウ（Ａ
ｓａｊｉ Ｋｏｎｄｏ）による「マイクロカプセル処理
及び技術」マルセル・デッカー・インコーポレーテッド
（Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ．）社発行、参
照）また液晶物質に対する適当なカプセル封入剤及び方
法を決定することは、この発明の開示を参考にすれば、
当業者にとって可能であろう。液晶デバイスは、液晶物
質でつくられるデバイスである。この発明においてこの
ようなデバイスは、典型的に液晶物質になじむ型の機能
を提供することのできるカプセル封入液晶でつくられ
る；例えば、前記液晶デバイスは、電界の印加及び除去
に応じて、好ましくは遠赤外線から紫外線を経る波長を
含む光の放射の選択された減衰を行う表示装置又は光シ
ャッターでありうる。この発明は、光の放射、光又は任
意の他の電磁放射又は所定の入力の存在又は非存在に応
じて液晶が検出可能な変化、例えば減衰、透過などを起
こすような波と関連して用いることができる。カプセル
封入液晶を製造する一つの方法は、液晶物質とこれが中
に溶解せず、かつ液晶物質を含む離散カプセルの生成を
可能にするカプセル封入媒質とを共に混合することを含
む。このようなカプセル挿入液晶を含む液晶デバイスの
製造方法は、例えば前記カプセル封入液晶物質を基板に
適用することを含む。更に、このような方法は、液晶物
質にその特性に影響を及ぼすために電界を印加する手段
を具えることを含む。この発明の他の特徴に従えば多色
色素を溶解する動作的ネマティック物質が一般に球形の
カプセル中に入れられる。電界が存在しない場合、カプ
セル壁は液晶構造をひずませるのでこれと色素は光をそ
の偏光方向に関係なく吸収する傾向がある。適当な電界
を前記カプセルを横切って、例えばその軸を横切って印
加する場合、液晶物質は前記界に平行に配列する傾向が
あり、このような物質特有の吸収を液晶物質が平面構造
にある場合仮定される吸収にまで減少させる。カプセル
中の液晶物質を横切って、かつカプセル封入媒質を丁度
横切るか通ることなく、そして、実際、それぞれのカプ
セルの壁厚さを横切る最小の電圧低下で確実に適当な電
界を印加するのを助けるために、カプセル封入物質は、
一方では、液晶物質の低い方の比誘電率以上の比誘電率
を有し、他方では、比較的大きなインピーダンスを有す
ることが好ましい。理想的には、カプセル封入媒質の比
誘電率は、液晶の高い方の比誘電率に近くあるべきであ
る。カプセル封入液晶を用いる液晶デバイスのコントラ
ストは、液晶物質の正常屈折率（すなわち、結晶の光軸
に平行な屈折率）に釣り合う屈折率を有するカプセル封
入媒質を選択することにより改良することができる。例
えば、ボーン（Ｂｏｒｎｅ）及びウオルフ（Ｗｏｌｆ）
による「光学」、又はハートショーン（Ｈａｒｔｓｈｏ
ｒｎｅ）及びスチュワート（Ｓｔｅｗａｒｔ）による
「結晶及び偏光顕微鏡」を参照。カプセル封入媒質は、
液晶物質をカプセル封入するのみでなくカプセルを基板
上に支持するため基板に固着するのにも使用することが
できる。その代わりに、液晶カプセルを基板に関して保
持するために更に結合媒質を用いることができる。後者
の場合、しかし、追加の結合媒質がカプセル封入媒質の
屈折率に釣り合う屈折率を有することが前記改良コント
ラスト特性を維持するために好ましい。物質の屈折率は
一般にひずみ依存性があり、ひずみは、例えばカプセル
封入媒質中で招来されうるので、液晶、カプセル封入媒
質及び、存在するなら、結合媒質の屈折率を釣り合わせ
るのにこの効果を考慮することが必要である。更に、真
珠光沢を避けねばならない場合、丁度１波長でよりむし
ろ、可能な範囲の波長範囲にわたって屈折率を釣り合わ
せることが望ましい。この発明に従って液晶物質を中に
閉じ込める球形かさもなければ曲面のカプセルの特徴
は、液晶物質が曲率に従う、すなわちそれ自身を前記カ
プセルの曲面と一般に平行に配列する傾向があることで
ある。したがって、液晶構造は、それがカプセル壁にし
たがって進むにつれてある意味ではそれ自体の上に折り
返され、特定の形状に強制され又はひずまされる傾向が
あるので、液晶物質を含有する所定のカプセルの得られ
る光学的特性は、電界を印加しない場合、入射光の偏光
方向に関係なく、カプセルに伝えられるほとんどすべて
の光が影響される、例えば、散乱させられるか（多色色
素のない場合）又は吸収される（多色色素の存在する場
合）ようなものである。色素なしでさえこの効果は散乱
したがって不透明度を生じることができる。液晶物質の
異常屈折率はカプセル封入媒質の屈折率と異なるのが好
ましいので、散乱は大部分光の屈折によるであろう；吸
収は大部分前記散乱光に対する色素の吸収特性によるで
あろう。しかし、所定の入力、例えば電界が存在する場
合、液晶構造は、界に沿って並び、後に詳細に述べるよ
うに、入射光の散乱及び／又は吸収の量に関して事実上
光学的に透過性になるか少なくとも前記量を減少させ
る。また、所定の入力（電界）が存在しない場合、動作
的ネマティック液晶物質の液晶構造は表面、例えばカプ
セルの内壁に、その表面でそれに平行である代わりに、
一般に法線方向に並ぶことができることが分かった。か
くして、前記構造は平均として入射光の方向に配列され
ない。また、カプセルの体積が限定されるので、前記表
面又は壁から離れる液晶の構造も曲げられ又はねじられ
る。したがって、所定の入力（電界）が存在しな場合、
前記カプセル封入液晶はカプセル壁との平行配列で起こ
ったのとほとんど同様に作用する；そして所定の入力の
存在での透過動作に対しても同様なことがいえる。ま
た、液晶の若干が表面又はカプセル壁に平行で若干が法
線方向の場合も、同様な動作が起こるであろう。他の特
徴は、カプセル内に含まれる液晶物質の有効厚さを前記
カプセルの内径を制御することにより制御する能力であ
る。このような径の制御は、カプセル封入液晶の製造中
種々の従来の又は新規の選別技術のいずれか一つを用い
る粒度分別分離方法により並びに混合方法、成分量、及
び／又は混合中加えられる成分の性質を制御することに
より行うことができる。このような厚さパラメーターを
比較的精密な公差に制御することにより、次にカプセル
封入液晶を用いて最後の液晶デバイスを製造する場合の
引き続く公差の必要性は、従来、非カプセル封入デバイ
スに対して要求された程臨界的でない。しかし、この発
明のもう一つの極めて有意な特徴は、この発明に従って
カプセル封入液晶を用いて製造しうる高品質液晶デバイ
スの大きさに制限がないように見えることである。一層
詳細には、液晶物質の離散量を、例えば、前記カプセル
中に閉じ込めることを用意することにより、液晶物質の
大型デバイスでの利用を妨げていた従来起こった種々の
問題が、各個のカプセルが事実上なお独立の液晶デバイ
スとして動作しうるために克服される。このような動作
は、それぞれのカプセル又はカプセル様体積の間に前記
の互いに連絡する通路が存在する場合でさえなお有効で
あることが分かった。実際個々の結合されないカプセル
に関するこの発明の面（ａｓｐｅｃｔ）及び特徴のすべ
ては一つ以上の互いに連絡する通路を有するカプセルの
配列に適用しうることを確かめた。更に、例えば、電界
又は磁界のようなある型の励起給源の印加及び除去に応
じて用いるために基板に取付け又は別の方法で支持した
複数のそのような液晶カプセルを含有する環境を含む事
実上任意の環境に各カプセルを取り付けることを可能に
する物理的性質を各カプセルが有することが好ましい。
この特徴は、液晶物質を大型ディスプレイ（例えば掲示
板）、光シャッターなどにおけるような光学デバイスの
選択された領域のみに液晶物質を置くことも可能にす
る。この発明に従う重要な考察及び発明者の発見は、カ
プセル封入媒質によりカプセル封入された液晶物質の電
気的性質に前記のように釣り合う電気的性質を有し、か
つ更に好ましくは前記液晶物質の光学的性質に光学的に
釣り合うカプセル封入媒質は、液晶物質の外部給源によ
る励起又は非励起に応じる効果的かつ高品質の作用を可
能にするということ；及びカプセル封入媒質と液晶物質
との相互作用が後者を前記の仕方でひずませて液晶物質
の動作モードを変えるということである。後者について
は、液晶構造をカプセル壁に一般に平行又は適合する配
列に強制的にひずませることにより、液晶は電界内に置
かれない場合光を透過するよりむしろ、吸収又は遮断
し、前記入射光の偏光の方向、たとえあるとしても、に
関係なく入射光のすべての仕方について機能する。この
発明の他の特徴は、カプセル封入液晶のフィルム又は固
定乳濁液若しくは懸濁液を形成する特に能率的及び／又
は有効な方法の発見である。前記のことを考慮に入れ
て、この発明の主目的は、液晶物質の比較的大きな表面
にわたる利用を可能にすること、及び特にこのことを比
較的高品質の動作、出力の制御された均一性及び満足な
コントラストを維持しながら達成することであり、この
ことは前記物質のカプセル封入により達成される。他の
主目的は、液晶物質を前記物質の光学的特性を維持しな
がら閉じ込めること、及び特にこのことを液晶物質の電
気的感受性をも維持しながら行うことである。またの目
的は、カプセル封入液晶及びそのデバイスの改良製造方
法及びカプセル封入液晶及びこれを用いるデバイスの改
良動作を含む。この発明のこれら及び他の目的及び利点
は以下の記述を進めるにつれていっそう明らかになるで
あろう。前記及び関連目的を達成するため、この発明
は、以下に明細書でじゅうぶん記述し特に請求の範囲で
指摘する特徴を含むが、この発明の若干の説明例を詳細
に述べる以下の記述及び添付図面は、しかしこの発明の
原理を適当に用いる種々の仕方の一つにすぎないものを
示すのである。 【従来の技術の液晶デバイスの要約】さて図面について
詳細に述べるが、この場合同様な符号は若干の図の同様
な部分を示しており、最初第１図にについて従来技術の
液晶デバイスは一般に１で示す。このようなデバイス１
は、ガラス、プラスチック板などのようなそれぞれの取
り付け又は閉じ込め基板４上に支持のため析出させた、
例えば、インジウム酸化スズの電極３の間にはさまれた
液晶物質２を含む。デバイス１が光等価制御デバイスで
あるように板４は電極３と同様に透明であることがで
き、これにより入射光は、電極３により液晶物質２を横
切って電界を印加されない場合、吸収及び／又は散乱さ
れることができ、これを横切って電界を印加する場合、
入射光は液晶物質２を通って透過することができる。電
気導線５及びスイッチ６が電極３を横切って電圧供給源
７に選択的に結合して電界を与える。電圧供給源７はＡ
Ｃ又はＤＣ電圧供給源のいずれかでありうる。デバイス
１中の液晶物質２は、所望の位置に保持するため、例え
ば、ディジタル表示装置の部分として全体に用いるため
に基板４によりやや閉じ込められる。他方、液晶物質２
は、それが電界を印加しない場合は無秩序な配向か分布
のいずれかを、又は電界を電極３を横切って印加する場
合は所定の分布的又は配向的配列をすることができるよ
うにじゅうぶんな運動の自由を有しなければならない。
所要に応じて、基板４の一つは液晶物質２を経て受けた
入射光を後者を経て反射して戻し他の基板４を経て次の
使用のために伝えるように反射可能とする。液晶デバイ
ス１の種々の動作原理及び特徴及び不利益点は上に要約
され、また従来技術文献に述べられる。液晶物質２は、
デバイス１に対して意図された所望の動作特性を有する
ようにそれを横切って印加された電界に感じる事実上任
意の型でありうる；液晶物質２は、所要に応じて、それ
と共に溶液中に多色色素物質をも含有することができ
る。 【好ましい例の説明】さて第２Ａ図に移って、この発明
に従う改良液晶デバイスを１０で示す。デバイス１０
は、カプセル封入液晶１１を含み、これは取り付け基板
１２により支持され該基板を横切って電界を電極１３，
１４を経て印加することができる。電極１３は、例え
ば、基板１２に施したある量の真空蒸着インジウム酸化
スズであることができ、電極１４は、例えば、電気伝導
インクでありうる。保護層又は被慣１５を電極１４上に
保護目的で用いることができるがこのような層１５は普
通カプセル封入液晶１１又は電極１４の支持又は閉じ込
めのためには必要でない。電圧は、電極１３，１４にＡ
Ｃ又はＤＣ電圧供給源１６、選択的に閉じることのでき
るスイッチ１７、及び電気導線１８，１９から印加する
ことができスイッチ１７を閉じた場合順次電界をカプセ
ル封入液晶１１を横切って印加する。カプセル封入液晶
１１は、カプセル２２の境界又は内部体積２１内に含ま
れる液晶物質２０を含む。カプセル２２は一般的に球形
であることが好ましい。しかし、この発明の原理はカプ
セル２２が球形以外の形状である場合もあてはまる。こ
のような形状は、所望の光学的及び電気的特性、すなわ
ち液晶２０の光学的特性、例えば屈折率とじゅうぶんに
共存し、かつ条件で電界を有することが望まれる場合液
晶構造の所望の配列を行うため液晶物質２０自体を横切
ってじゅうぶんな部分の電界が起こることを可能にする
前記光学的及び電気的特性を与えるべきである。取り付
け基板１２及び電極１３，１４及び保護被覆１５は、電
極１３，１４を横切って、したがってカプセル封入液晶
１１を横切って電界を印加するか否かに応じて液晶デバ
イス１０がそれを通る光の透過を制御しうるように光学
的に透過性でありうる。代りに、取り付け基板１２が光
学的に反射性（例えば鏡）でありうるかその上に光学的
反射被覆を有することができてこのような反射被覆によ
る保護被覆１５を経て受けた入射光の反射がカプセル封
入液晶１１を横切って印加した電界があるか否かの関数
であるようにすることができる。これらの反射器の別の
型を第２Ｂ及び２Ｃ図に示す。第２Ｂ図においては電極
１３自体が光反射性である；そこで、第２Ｂ図に示され
るデバイス１０の目視側は電極１４にあるかこれから先
にある。反射電極１３は目視のために光をカプセル封入
液晶物質に向かって反射し及び／又は透明電極１４を経
て外に戻す。第２Ｃ図において反射器１２Ｒは基板又は
支持体１２と電極１３との間に位置する；この例におい
て両電極１３及び１４は透明である。更に、前記米国特
許出願番号第４７７１３８号明細書で詳細に説明したよ
うに、「界のオフ」状態でも液晶により散乱された光に
関する全内面反射及び／又は干渉原理は、この発明に従
って働きかつ有用であり、この発明に含まれるがその詳
細は文献に記載される；この例はこの発明に従う好まし
いものである。例えば、ここでのべるように、反射器を
用いれば、使用液晶を支持体又は取り付け基板１２上か
これに関してパターン配置に置く場合暗い背景上に明る
い文字のような明るい出力を得ることが可能である。更
に、電極もパターン化される場合、暗い背景上の明るい
文字か明るい背景上の暗い文字のいずれかを、成分とそ
の使用方法の関係によって得ることができる。複数のカ
プセル封入液晶１１を取り付け基板１２による支持及び
他のカプセル封入液晶１１に対して固定位置に保持する
ことのためにカプセル封入液晶を取り付け基板１２か電
極１３のような境界面物質に固着させるようにして取り
付け基板１２に設ける。カプセル２２を形成するカプセ
ル封入媒質２３は、またカプセル２２を基板１２に結合
又はそれ以外に固着させるのに適して最も好ましい。外
に、更に結合媒質（図示せず）を使用してカプセル封入
液晶１１を基板１２に固着させるようにすることができ
る。カプセル２２は基板１２に固着されるので、また各
カプセル２２は液晶物質２０に対して必要な制限を与え
るので、第１図の従来技術の液晶デバイス１に示す追加
の基板のような該２の取り付け基板は通常不必要であ
る。しかし電極１４の傷痕をつけること、電気化学的劣
化、例えば酸化などからの保護を行う目的で保護被覆１
５を取り付け基板１２の反対で液晶デバイス１０の側又
は表面に設けることができ、取り付け基板はデバイス１
０のそれ自身の側に所望の物理的保護を与える。カプセ
ル封入液晶１１は比較的しっかりと基板１２に固着され
るのでまた通常、前記のように、追加の基板は必要がな
いので、電極１４を直接カプセル封入液晶２１に適用す
ることができる。次に第３図に移って、この発明に従う
液晶デバイス１０′の例が基板１２上の方形の角を有す
る数学８ ３０として表される液晶ディスプレイデバイ
スの形で示され、該基板はこの場合好ましくはマイラー
（Ｍｙｌａｒ）のようなプラスティック物質製である
か、代りに、例えばガラスのような他の物質製であるこ
ともできる。第３図にあらわれる方形の角を有する数字
８をつくる陰影部は基板１２上に固着された１つ以上の
層に配列された複数のカプセル封入液晶１１でつくられ
る。数字８ ３０尾基板１２の部分３２の拡大部分断面
図が第４図に示される。第４図に見られるように、約
０．２５４ｍｍ（１０ミル）の厚さでありうる基板１２
の表面３１上に、例えば、インジウム酸化スズまたは
金、銀、アルミニウム、白金、パラジウム、ロジウム、
ニッケル、クロム、酸化スズ、アンチモン酸化スズ、こ
こで述べる他の種々の物質及び等価物などのような他の
適当な電極物質の２００オングストローム厚さの電極層
３３が析出される。更に、このような反射電極１３の典
型的な物質は、例えば、金、銀、アルミニウム、白金、
パラジウム、ロジウム、ニッケル及びクロムである。更
に、電極１４は光反射性であることができ、例は印刷イ
ンク又はインク状物質の電気伝導性光反射電極である；
この例において、例えば、第２Ｄ図に示すように、基板
１２は一般に透明であり、目視は基板１２を経る。複数
のカプセル封入液晶１１の一つ以上の層３４を電極層３
３に直接適用し固着する。好ましい例及び最良の仕方に
従う固着は、それぞれのカプセル２２を形成するカプセ
ル封入媒質により行うが、所要に応じて、前記のよう
に、追加の固着又は結合物質を前記固着目的のために使
用することができる。層３４の厚さは、例えば、約０．
００７６〜０．２５４ｍｍ（０．３〜１０ミル）、好ま
しくは０．０１３〜０．１０２ｍｍ（０．５〜４ミ
ル）、いっそう好ましはは０．０１３〜０．０３０ｍｍ
（０．５〜１．２ミル）、特に約０．０１３〜０．０１
８ｍｍ（０．５〜０．７ミル）である。他の厚さも使用
可能であり、特に薄いフィルムを形成する能力及びフィ
ルムの電気絶縁破壊性に依存する。追加の電極層３５を
層３４の上にカプセル２２を形成する物質に直接か、そ
の代りに、個々のカプセル封入液晶１１を互いにまたこ
れを取り付け基板１２に結合するのに用いる追加の結合
物質にかのいずれかに析出させる。電極層３５は、例え
ば、約０．０１３ｍｍ（１／２ミル）の厚さでありうる
し、例えば、電気伝導性インク又は層３３に対して前述
した物質でつくることができる。第３図の被覆１５に関
して上述した目的に対して保護被覆層３６をも第４図に
示すように設けることができる。液晶か発光ダイオード
型かのいずれかの従来の表示装置においては、数字８要
素３０は通常７個の電気的に分離されたセグメントに分
割され、それらの各は種々の数字をつくるように選択的
に付勢をしたりしなかったりすることができる。例え
ば、セグメント３０ａ及び３０ｂの付勢は数字「１」を
表示し、セグメント３０ａ，３０ｂ及び３０ｃの付勢は
数字「７」を表示する。カプセル封入液晶１１を用いる
この発明の特徴は、液晶物質の上に印刷した伝導性イン
ク電極の選択的セグメントのみの関数きして事実上任意
の所望のディスプレイを表示することができる融通性に
富む基板１２をつくることができるということである。
この場合において、基板１２の全表面３１は電極物質３
３で被覆することができ、かつこの電極物質の全表面さ
えほぼ連続的にカプセル封入液晶１１の層３４で覆うこ
とができる。その後は、伝導性インク３５の電極セグメ
ントの所定のパターンを層３４上の所望のところに印刷
することができる。電圧供給源への１本の電気導線を表
面３１に付けることができ、それぞれの電気導線をそれ
ぞれの伝導性インクセグメントにつなぎそれぞれの制御
スイッチを介して前記電圧供給源につなぐ。代りに、カ
プセル封入液晶１１及び／又は電極物質３３を表面３１
にディスプレイセグメントを望む領域にのみ適用するこ
とができる。カプセル封入液晶をただ一つの所望の領域
又はディスプレイのセグメントのような複数の領域に本
質的に従来の方法（例えば、スクリーン印刷又は他の印
刷方法のような）により適用する能力は、従来技術、こ
れは平板の間に液晶を含有する問題を有する、と比較す
る場合、特に魅力的である。更に、前記のように、例え
ば、基板１２より外の支持体又は保護層は必要がないの
で電気的に直接ディスプレイの「裏側」に接続する能力
は、この発明を用いるディスプレイ又は他のデバイスの
能力及び融通性を更に増大させる。典型的な伝導性イン
クはポリビニルアルコール又は他の透明結合剤の２０％
溶液に分散させた銀の薄片である。物質をかきまぜて一
様な分散を得る。このインクはカプセル封入液晶物質の
裏にスクリーン印刷しうる。個々のカプセル封入液晶１
１の動作の詳細な記述を以下に行うが、ここでは層３４
内のカプセル封入液晶がそれを横切ってする電解の印加
の有無に応じてそれに入射する光を減衰させ又はさせな
いように作用しうることを注意するのでじゅうぶんであ
る。液晶物質をこのような減衰／非減衰の仕方で用いる
場合、「界のオフ」状態で吸収による著しい減衰を与え
るが「界のオン」状態ではほとんど透明であるように多
色色素が溶液で液晶物質中に存在することが好ましい。
このような電界は、例えば、液晶デバイス１０′の、セ
グメント３０ａのような個々のセグメントにおける電極
層部分３３，３５の電圧供給源への結合の結果として生
じたものでありうる。カプセル封入液晶１１を界のない
（滅勢）状態から界のオン（付勢）の状態に切替えるの
に必要な電界の大きさは、例えば、個々のカプセルの直
径及び層３４の厚さ、これは順次個々のカプセル２２の
直径及びこのようなカプセルの層３４の厚さ方向におけ
る数に依存することができる、を含む若干のパラメータ
ーの関数でありうる。重要なことは、液晶物質２０がそ
れぞれのカプセル２２の中に閉じ込められるので、また
個々のカプセル封入液晶１１が基板１２に固着されるの
で、この発明に従ってカプセル封入液晶を用いる液晶デ
バイス１０′又は任意の他の液晶デバイスの大きさが事
実上無制限であることである。もちろん、無電界又は界
のオン状態に応じてこのようなデバイスのカプセル封入
液晶の光学的特性の変化を行うことを意図する領域で
は、前記液晶に適当な電界を印加する電極又は他の手段
をこのような領域に有することが必要である。米国特許
出願番号第４７７１３８号の前記散乱装置の例を示す第
５図を簡単に説明すると、このような例は、液晶物質に
よる光の等方性散乱に、またこのような等方的に散乱さ
れた光を、液晶物質が界のオフ又はひずんだ配列状態に
ある場合、特に背景に関して白色又は明るい出現（ａｐ
ｐｅａｒａｎｃｅ）、文字、情報などを生じ、液晶物質
が界のオン平行又は規則的配列状態にある場合、着色又
は暗い出現、例えば背景と同じものを生じるのに利用す
ることに関する。液晶物質がひずんだ配列にある場合ほ
とんど完全に等方的に散乱させるのが好ましい。等方的
散乱とは光線が液晶物質に入る場合散乱光の射出角を予
言する方法が事実上ないことを意味する。ここで用いる
ように、「等方性散乱」は、完全に無秩序又は予言不能
な仕方での完全等方性散乱又は少なくとも大体の又はほ
どよい量の散乱を意味し、これは光の吸収に対立する。
第５図に見られるように、液晶ディスプレイ４０は、比
較的暗い背景上に比較的明るい又は白色の文字、情報な
どをつくることができる；明るい文字は無秩序に並ぶ液
晶物質によりつくられる；背景は、例えば、規則的配列
をして、そのため、ほとんど光学的に透明である液晶物
質により及び／又は液晶物質がないディスプレイの領域
により起こされる。液晶物質が平行又は規則的配列であ
る場合、例えば吸収体により又は反射器により反射され
た暗い前景により生じた、比較的暗い背景のみが現れ
る。前記のことは、ディスプレイの目視側４１若しくは
その方向からか又は裏側すなわち非目視側４２からかの
いずれかの照明を用いて達成される。この発明の原理
は、例えば輝度を制御する光シャッター又は光制御装置
でも使用することができる。液晶装置（第５図）は、所
定の入力に応じて光を選択的に主として散乱又は透過さ
せる液晶物質３４及び中に液晶物質を保持する収納、カ
プセル封入又は支持媒質１２を含み、かくして液晶の体
積が媒質１２中にある。液晶物質の体積は、目視方向
に、例えば観察者の目に対して戻る若干の光の散乱を含
めてその上に入射する光のほぼ等方性の散乱を起こすカ
プセル封入液晶と考えうる。このような液晶は動作的ネ
マティックであり、正の誘電異方性を有し、かつ媒質１
２の屈折率にほぼ釣り合う正常屈折率を有する。一例に
おいて、液晶物質により等方的に散乱される大量の光が
媒質１２中で全内面反射されて液晶物質に戻りこれによ
り該物質を照明し更に等方性散乱と液晶物質の出現の、
例えば観察者の目に対する明るさ化を起こす。媒質１２
の固有の内面反射率は、支持媒質の屈折率が前記他の媒
質の屈折率より大きいという拘束の下に固体、液体又は
空気をさえ含むガスのような他の媒質４３との界面によ
り影響されうる。支持媒質は、例えば、収納／カプセル
封入物質（又は液晶物質がそれによって乳濁液中にある
もの）、追加量の前記カプセル封入又は他の物質、プラ
スチック状フィルム又はガラスなどのような取り付け媒
質を含む若干の成分からなりうる。支持媒質１２の裏面
４４は、このような面にこれにほぼ法線方向に達する光
が透過するように光学的透過性でありうる。前記裏面の
向こうの光を吸収する黒色又は着色物質４５は液晶物質
により生じた文字が現れる見かけの背景を暗くするが着
色するのを助けることができる。代りに、前記のよう
に、真の反射器を支持媒質の裏面に又はその向こうにす
なわち間隔をとって設けることができる。液晶物質の規
則的配列は少なくとも実質的に等方性散乱を除去するの
で、液晶物質を通過するほとんどすべての光は支持媒質
の裏面をも通過する。別の例である米国特許出願番号第
４７７１３８号に開示するように調和（ｔｕｎｅｄ）誘
電被覆を、例えば蒸着技術により、支持媒質の裏面に選
択的な有益（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅ）及び有害（ｄ
ｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ）光学的干渉を行うために設ける
ことができる。このような調和誘電被覆の厚さはラムダ
（λ）割る２の関数であり、ラムダは装置で用いられる
光の波長である。有益干渉は、特に支持媒質中で光が全
内面反射をしない範囲の立体角を減少することにより、
内面反射を増大する；また、したがって、前記干渉は更
に液晶物質文字の出現を明るくする。帯域６２で支持媒
質１２又は他の物質により隔てられる６１Ｌ及び６１Ｒ
におけるようなカプセル封入液晶物質層部分の配列又は
パターンが好ましい安定な乳濁液により生じるような液
晶の離散収納媒質中へのカプセル封入又は閉じ込めによ
り容易になるか可能にさえなることを注意するのは意義
がある。したがって、特にディスプレイ、掲示板、光シ
ャッターなどのような比較的大型のデバイス上、選択可
能な光学的特性を与えることが必要なところのみの支持
媒質１２にカプセル封入液晶物質を設けることができ
る。カプセル封入液晶物質のこのようなパターン化はあ
る場合、特定の適用のために必要な前記物質の量を著し
く減少することができる。このようなパターン化は以下
に詳細に述べるようにこの発明に従うカプセル封入液晶
物質の機能的動作により該物質を用いるデバイスの所望
の動作と矛盾なく更に可能になる。ディスプレイ４０
は、例えば、空気環境中で使用することができ、このよ
うな空気は記号６３で表され、空気は目視側において又
は目視方向４１から支持媒質１２と界面６４を形成す
る。外部媒質６３の屈折率Ｎはカプセル封入及び支持媒
質１２の屈折率Ｎ′とは異なり、通常これより小さい。
その結果、一般に目視方向４０から到達する光線６５は
界面６４を通り抜け支持媒質１２に入り、界面６４に垂
直な仮想線６６である法線方向に曲げられる。支持媒質
１２内の光線６５ａは関係式Ｎ ｓｉｎ θ＝Ｎ′ｓｉ
ｎ〜θ′を満たして入射光線６５より法線に近い。なお
ここでθは入射光線６５と法線のなす角でθ′は光線６
５ａと法線のなす角である。このような数学的関係は界
面６６でも次のように成り立つ：Ｎ′ｓｉｎ θ′＝
Ｎ″ｓｉｎ θ″。この発明に従う所望の全内面反射を
達成するため、反射媒質４３の屈折率Ｎ″は支持媒質１
２の屈折率Ｎ′より小さい。したがって、例えば、光線
６５ａが界面６６を通過することが可能でそうした場
合、それは界面６６で法線に関して〜θ″の角度で法線
から遠ざかって曲がる。実際、光線６５，６５ａは層６
１内の液晶物質により散乱されないので、すなわち、そ
れは帯域６２を通過するので実際それは界面６６を光線
６５ｂとして出て吸収体４５により吸収される。特に第
５図の説明を続けて、この発明に従う液晶ディスプレイ
４０の動作を次に説明する。動作的ネマテイック液晶３
４は界のオフ状態の存在によりひずんだ又は無秩序な配
列をなす。入射光線７０は支持媒質１２に界面６４で入
力カプセル封入液晶の層６１Ｌへの入射光としてあたる
光線７０ａとして曲げられる。無秩序な又はひずんだカ
プセル封入液晶物質は等方的にそれに入射する光を散乱
する。したがって、このような入射光線７０ａがどのよ
うに散乱させられるかという傾向の若干の可能性が次の
ようにある：Ａ．例えば、一つの可能性は、入射光線７
０ａが点線７０ｂに従って界面６６に導かれることであ
る。光線７０ｂが界面６６にあたる角度はいわゆる照明
円錐（ｃｏｎｅ ｏｆ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）の
示した立体角α（第５図の図面の平面方向において破線
７１で画成）内である。このような立体角α又は照明円
錐内に落ちる光は界面６６で全内面反射するにはその界
面で法線に関して角度が小さすぎる；したがって光線７
０ｂは界面６６を通過し曲って法線から遠ざかり光線７
０ｃを形成する。光線７０ｃは反射媒質４３に入り層４
５で吸収される。Ｂ．他の可能性は、光線７０ａが等方
的に円錐角αの外の光線７０ｄの方向に散乱させられる
ことである。全内面反射が界面６６で起こり光線７０ｄ
を光線７０ｅとしてカプセル封入液晶物質の層６１Ｌに
反射して戻しそこでそれは丁度それが導かれた光線７０
ａのように他の独立にそれに入射する光線として取扱わ
れる。したがって、前記光線７０ｅはここで述べたよう
に再び等方性散乱を受ける。Ｃ．更に他の可能性は、入
射光線７０ａ、又は光線７０ｅのようにそれから導かれ
たものが界面６４の方に界面６４における法線に近い角
度で等方的に散乱させられるので光線は界面６４を通過
し空気のような「媒質」６３に出て観察者又は観測機器
により見られることである。前記円錐角αのような、照
明円錐の立体角α′、その中に入ることが前記散乱光線
７０ｅが界面６４を通って射出するためには必要であ
る、は一点鎖線７２で表される。光線７０ｆはそのよう
にディスプレイ６０から放射した光を表す。カプセル封
入液晶１１の層６１に目視方向４１から見たとき白色又
は明るい文字の出現を与えさせるのはこの光、例えば界
面６４で射出するこのような放射光線７０ｆの和であ
る。Ｄ．更に別の可能性は、光線７０ａが光線７０ｇの
方向に等方的に散乱させられうるということである。光
線７０ｇは立体円錐角α′の外にあり、したがって界面
６４で全内面反射を受け、その後反射光線７０ｈは前記
光線７０ｅのように効果上独立の入射光線として層６１
Ｌに戻ってあたり同様な効果を有する。電極１３，１４
の屈折率は通常収納媒質及び支持媒質のそれ（それら）
より高く収納及び支持媒質の屈折率は少なくともほぼ同
じであることが好ましい。したがって、収納媒質から電
極物質に進む光は法線の方へ曲り、電極から支持媒質へ
進むそれは法線から遠ざかって曲る；かくて電極の正味
の効果は無又はほとんど無視できる。したがって全内面
反射の大部分は界面６４，６６で起こる。目視方向４１
から見る場合、帯域６２は吸収体層４５の組成に従って
暗くあるいは着色して見える。これは、帯域６２を通り
抜ける光の大部分を表す光線６５，６５ａ，６５ｂは界
面６４、支持媒質１２、界面６６及び反射媒質４３を通
り抜け、それぞれの界面で前記のように、法線の方へ又
はこれから離れる方へ曲げられ、最後にほとんど層４５
により吸収される傾向があるという事実による。界のオ
ン又は規則的配列状態及びディスプレイデバイス６０の
カプセル封入液晶層６１の動作中カプセル封入液晶３４
は光学的透過性である。したがって、帯域６２を通り抜
け層４５により吸収される光線６５，６５ａ，６５ｂの
ように、例えば、光線７０は、配列した、したがって効
果上透明又は非散乱層６１を透過し、例えば光線７０ｃ
で示すように界面６６を通り抜け層４５により吸収され
る。したがって、光線６５が観察者に関して目視位置４
１でどのような外観を起こそうと光線７０も規則的に配
列するカプセル封入液晶物質を通り抜ける場合同一効果
を起こす。したがって、ディスプレイ４０、及び特にそ
の中のカプセル封入液晶物質が規則的に配列するか界の
オン状態にある場合、液晶がある領域は帯域６２の出現
とほぼ同じ出現を有する。入射光線６５か７０のいずれ
かが支持媒質１２に界面６４でそれへの法線に関して大
きな角度で入り、したがって最後に界面６６にいわゆる
光円すい角（ｃｏｎｅ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ａｎｇｌ
ｅ）αの中に入るものより大きい角度であたる場合、こ
のような光線は界面６６で全内面反射されることは注目
すべきである。しかし、このような反射光は、恐らく引
続き液晶物質６１の層を経て透過し、続いて界面６４な
どで全内面反射を受けることにより支持媒質１２内にと
どまるであろう。この発明を具体化する液晶ディスプレ
イの入射照明は前面すなわち目視側からすることができ
る。代りに、入射照明を裏側から、好ましくは米国特許
出願番号第４７７１３８号にも開示するように、マスク
又はディレクタ（ｄｉｒｅｃｔｏｒ）を経て液晶物質に
よりじゅうぶん透過された光を目視側において視野又は
視角の外に導くようにすることができる。しかし、液晶
物質により視角内に散乱された光は見ることができる。
更に、コレステリック物質又はキラル添加剤をネマティ
ック液晶物質に添加して、電界をオフにした場合、後者
の一般にカプセル又はセル壁の形状に従うひずんだ配列
パターンへの復帰を促進する、特にカプセルが比較的大
きい場合促進することができる。また、所望に応じて、
粘度調整添加剤を液晶と混合することができる。更に、
カプセル中の液晶構造の好ましい配列、例えば、更に以
下に述べる第１０図の通常の配列をさせるのを助ける、
液晶への添加剤を使用することができる。電極層１３
（第４図の３３）は、基板１２に蒸着により、真空蒸着
により、スパッタにより、印刷により又は他の従来の技
術により設けることができる。更に、カプセル封入液晶
１１の層３４は、例えば、ウェブ若しくはグラビアロー
ル又はリバースロール印刷技術により施すことができ
る。電極層１４（第４図の３５）も、種々の印刷、スク
リーン印刷又は他の技術により設けることができる。所
要に応じて、電極層３３は、前記マイラーのような基板
１２の全被覆として、マイラーシート材料を製造する方
法の一部として製造することができ、また層３４もこの
ような製造方法の一部として設けることができる。カプ
セル封入液晶を用いる、丁度述べた型の液晶デバイスを
製造しうまく使用する能力は、カプセル封入液晶をつく
る能力に、及びこのようなカプセル封入液晶の特性によ
るものであり、両方がこの発明の特徴である。この発明
の好ましい例及び最良の仕方に従う液晶ディスプレイデ
バイス８０を略図で第６及び７図に示す。デバイス８０
において主照明源はディスプレイデバイスのいわゆる裏
側すなわち非目視側８２にある光源８１から導かれる。
いっそう詳細には、ディスプレイデバイス８０は上下の
支持媒質１２ａ，１２ｂに支持される１対の電極１３，
１４の間のカプセル封入液晶層６１を含む。反射媒質４
３は空気間隙である。３−Ｍ社により売られる光制御フ
ィルム（ＬＣＦ）を８３で示す：好ましいものは製品表
示ＬＣＦＳ−ＡＢＲＯ−３０°−ＯＢ−６０°−ＣＬＥ
ＡＲ−ＧＬＯＳ−．０３０により同定される。光制御フ
ィルム８３は好ましくは黒色のほぼ光を吸収する材料
の、裏面８５から中を通って前面８６に到る黒色の小さ
なよろい窓８４を有する薄いプラスチックシートであ
る。このようなフィルム又は同様な材料はこの発明の種
々の例と関連して使用することができる。このようなフ
ィルムは液晶物質にあてるためにそれを通る光を事実上
平行にさせる傾向がある。小さいよろい窓はベネシャン
ブラインドのように作用して光を光源８１から、例えば
光線８７，８８、目視方向４１からディスプレイデバイ
ス８０を見る観察者の視角線から一般に外れる角度でデ
ィスプレイデバイス８０の中に入り通過し、特に支持媒
質１２及び液晶層６１を通って導くようにする−これは
液晶が配列又はほとんど光学的に透明な場合である。こ
のような界のオン配列状態は第７図に示され、ここで光
線８７，８８はディスプレイデバイス８０を視線から外
れてほぼ通り抜ける。更に、光線８９のような、目視方
向４１からディスプレイデバイス８０に入射する光は一
般に支持媒質１２及び配列した、界オンの液晶層６１を
通り抜け黒色フィルム８３による吸収に向い、該フィル
ムは例えば第５図に関係する吸収帯４５として作用す
る。しかし、第７図に見るように、液晶層６１が界オフ
状態である、すなわち、液晶がひずまされ又は無秩序に
配列する場合、光源８１からの光源８７，８８は液晶物
質の層６１により等方的に散乱させられて全内面反射と
液晶物質の明るい出現を前記のようにして起こす。かく
して、例えば、光線８８は光線８８ａとして等方的に散
乱させられ、光線８８ｂとして全内面反射され、更に光
線８８ｃとして等方的に散乱されこれは界面６４を経て
目視方向４１の方に導出されることが示される。第６，
７図のディスプレイデバイス８０は裏側すなわち非目視
側からの照明を与えることが望ましい場合に特に有用で
ある。しかし、このようなディスプレイデバイスは目視
方向４１からじゅうぶんな光を与えられる限り裏光源８
１なしでさえも上記のようにして作用する。したがっ
て、デバイス８０は、昼光で、例えば光源８１を用い又
は用いなくて周囲光により片側又は両側で照明されて、
また夜又は周囲の照明が所望の明るさのためにじゅうぶ
んでない他の状況では、例えば光源８１から得られる照
明を用いて使用することができる。第８図のディスプレ
イデバイス９０は光制御フィルム９１が９２で支持媒質
物質１２ｂに直接接合され又はそうでなければそれに隣
接して置かれる以外はディスプレイデバイス８０に類似
する。ディスプレイデバイス９０が目視方向４１からの
光により照明される場合、全内面反射が主として支持媒
質１２ａ，と空気の界面６４により前記のようにして起
こる。また、界面９２でも若干の全内面反射がある。し
かし、ＬＣＦフィルムが直接支持媒質１２ｂに設けられ
るので、界面９２に達する光の比較的大量が黒色フィル
ムにより吸収される。したがって、ディスプレイデバイ
ス９０においてこの発明に従って所望の明るい文字のデ
ィスプレイ機能を達成するために層６１の液晶物質のじ
ゅうぶんな照明を確実にするには裏面照明源８１を供給
することが特に望ましい。特に第９図について説明する
と、カプセル２２は体積２１の境界を画成する一般にな
めらかな曲面の内壁面１５０を有する。壁面１５０とカ
プセル２２全体の実際の寸法パラメーターはその中に含
まれる液晶物質２０の量に関係する。更に、カプセル２
２は液晶２０に力を加えて、これを加圧するか少なくと
も体積２１内の圧力をほぼ一定に保つ傾向がある。前記
の結果、及び液晶の表面湿潤性により、通常自由形では
恐らく無秩序に分布するけれどもまっすぐであろうとす
る構造が内壁面１５０の比較的最も近い部分に一般に平
行である方向にひずまされて曲る。このようなひずみに
より液晶は弾性エネルギーを蓄える。説明を簡単にする
ため、及び前記概念の理解を容易にするため、方向配位
をそれぞれ破線１５２で表す液晶分子の層１５１を内壁
面１５０に最も近く示す。「分子」という言葉のここで
の使用は、特定の意味と動作的効果を有するのは液晶の
構造の配列及び／又は配置であるということが当業界で
しばしば事実であるので液晶「構造」と同意語であるこ
とを意図する。動作的ネマティック液晶の典型的なひず
みのない構造はまっすぐである。分子又は構造１５２の
方向配向は壁面１５０の最も近い領域に平行な方向にひ
ずんで曲る。カプセル内の境界層１５２から離れた液晶
分子の方向パターンは破線１５３で表される。液晶分子
は方向的にこのような層で表されるが、液晶分子自体は
このような層に閉じ込められていない。すなわち、個々
のカプセル中の組織はカプセルの表面１５０又は体積を
画成する壁１５４における構造１５２の組織により決ま
り外力、例えば電界が作用しなければ固定される。界を
除くと、方向配向は第９図に示すような元の配向に戻
る。この発明の好ましい例及び最良のモードにおいて液
晶分子１５２はネマティック又は動作的ネマティック型
であり正の誘電異方性を有する。このような分子すなわ
ち液晶構造は通常直線配置をとり、このようなネマティ
ック分子からなる液晶分子は通常偏光方向に敏感であ
る。しかし、カプセル封入液晶１１中の構造はひずまさ
れ又は強制的にカプセル２２の３次元全体に曲った形を
とらされるので、このようなカプセル中のこのようなネ
マティック液晶物質はそれに入射する光の偏向方向に感
じない改良特性を有するようになる。更に、発明者はカ
プセル２２中の液晶物質２０がその中に溶解した多色色
素を有する場合、通常では偏光感受性を有することが期
待できるこのような色素がそれが液晶構造と同種の曲線
配向又はひずみに従う傾向を有するのでもはや偏光に感
じなくなることを確かめた。ここでカプセル２２中の液
晶物質２０がその一般に球形の配向中に不連続部１５５
を有することが注目される。このような不連続部は液晶
が壁１５４との平行な配列に適合した仕方で均一に並ぶ
ことができないこと及び最小弾性エネルギーに対する要
求により起こされる。しかし、液晶は第９図に平面形で
示すように、しかし実際は３次元であるが、不連続部の
まわりに従う傾向があり、３次元の一般的に球形の内部
境界壁に沿うパターンに従って突出する不連続部１５５
を有する。このような不連続部は更に液晶構造をひずま
せこれにより順次更に液晶物質２０が入射光の偏光に敏
感である可能性を減少させる。液晶構造がひずまされて
第９図に示すように一般にそれ自身の上に折り返され
て、カプセル封入液晶１１は電界がカプセル封入液晶１
１を横切って及び特にその液晶物質２０を横切って印加
されない場合、通常光を吸収するか、それを通って光が
透過することを妨げる。前記議論は液晶物質の均一な配
向（カプセル壁に平行）に関するものであったけれど
も、これがこの発明の要件ではない。必要なすべては、
無電界の場合、カプセル容積にわたる液晶物質の空間的
平均配向が強く曲げられ液晶の実質的な平行方向配向が
ないように、壁と液晶との間の相互作用が壁の近くの液
晶中に一般に均一で断片をなして連続である配向を生じ
るということである。この発明の特徴である、界オフの
状態で吸収／散乱及び偏光不感受性を生じるのはこの強
く曲げられた配向である。したがって、第１０図の通常
の配列配置も前記動作特性を与える。第１０図を簡単に
説明すると、ここに開示するこの発明の種々の他の例の
代りに用いることのできる、カプセル封入液晶物質１６
０の別の例が示される。カプセル封入液晶物質１６０
は、好ましくは一般に球形の壁１６３を有するカプセル
１６２中に動作的ネマティック液晶物質１６１を含む。
第１０図において物質１６０は界オフ状態にあり、その
状態で液晶分子の構造１６４は界面１６５又はその表面
において壁１６３に法線方向又はほとんど法線方向に配
向する。したがって、界面１６５において構造１６４は
一般にカプセル１６２の幾何学的形態に関して半径方向
に配向される。カプセル１６２の中心に近づくと、液晶
分子の少なくとも若干の構造１６４の配向はカプセル中
の液晶のほぼ最小の自由エネルギー配列でカプセル１６
２の容積を利用、すなわち満たすために、例えば、図に
示すように曲る傾向がある。このような配列は、支持媒
質と反応してカプセル内壁に正常配向のステリル又はア
ルキル基を形成する添加剤を液晶物質１６１に添加する
ことにより起こると考えられる。より詳細には、このよ
うな添加剤は、カプセル壁１６３を形成する支持媒質
（１２）のＰＶＡと反応して液晶物質自体中に容易に突
出する傾向を有するステリル基又は部分を有する比較的
剛性のある外皮又は壁を形成するクロムステリル錯体又
はウエルナー錯体でありうる。このような突出は液晶構
造の有名な半径方向又は正常配列をさせる傾向がある。
更に、液晶物質のこのような配列は、それでも一般分子
方向に直角にとられる方向変化率（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ
ａｌ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）はゼロでないので界オフ
の状態での液晶構造の上記の強く曲げられたひずみに応
じる。第１１図に示すように、第９又は第１０図のカプ
セル壁配列に関して平行か法線方向かの電界をカプセル
封入液晶１１を横切って印加する場合、液晶及びそれと
共に溶液中にある任意の多色色素は電界に応じて図に示
すように配列する。このような配列は液晶による光の減
衰の減少を生じる；実際このような配列は好ましくは光
がカプセル封入液晶１１を経て透過することを可能にす
る。界のオフ状態では、液晶構造は曲げられた形態（以
下曲線配列形態（ｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒｌｙ ａｌｉ
ｇｎｅｄ ｆｏｒｍ）という）にひずまされるので、こ
の構造は若干の弾性エネルギーを有する。このような弾
性エネルギーは液晶構造がその元の直線形態をとる場
合、液晶をさもなければ可能でないことをするように機
能させる。例えば、不連続突出部１５５（第９図）はカ
プセル内で散乱と吸収を起こす傾向があり、内壁面１５
０のそれぞれの部分に接線又は平行な液晶分子配列はカ
プセル２２内で散乱及び吸収の両方を起こす。他方、電
界を第１１図に示すように印加する場合、液晶が図示の
ように配列するのみでなく、不連続部１５５も電界に支
配されて消失する傾向がある。したがって、カプセル封
入液晶１１が界オン状態にある場合、このような不連続
部は光の透過に対する影響は最小である。カプセル封入
液晶１１からなる第３図における１０′又は第５図にお
ける４０で示されるような液晶デバイスのコントラスト
特性を最適化するために、いっそう詳細にはカプセル封
入媒質から液晶物質に進む入射光及びその逆の光の屈折
による第９図のカプセル封入液晶１１の光学的ひずみを
避けるために、カプセル封入媒質の屈折率と液晶物質の
正常屈折率はできるだけ同一であるように釣り合うべき
である。屈折率の釣り合いの近さはデバイスにおけるコ
ントラスト及び透明性の所望の程度によるが、液晶の正
常屈折率と媒質の屈折率の違いは好ましくは０．０７以
下、いっそう好ましくは０．０１以下、特に０．００１
以下である。許容差はカプセルの大きさ及びデバイスの
使用目的による。シアーズ（Ｓｅａｒｓ）著、アジソン
−ウェスレイ（Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ）発行の
テキスト「光学」は、前記に関係する複屈折の徹底的議
論を含むので、このテキストの関連部分を参考のためこ
こにあげる。しかし、電界を印加しない場合、液晶の異
常屈折率がカプセル封入媒質より大きい（少なくとも異
なる）ことにより液晶とカプセル壁の境界で屈折率の差
がある。これはその界面又は境界で屈折したがって更に
散乱し、好ましくは等方性散乱を起こし、またこの発明
に従うカプセル封入ネマティック液晶物質が、特に、多
色色素を使用しなくてさえ光の透過を妨げる作用をなす
理由である。実際、液晶物質の界オフの曲線配列状態が
第５図の散乱４０における暗い背景上の明るい文字の出
力を可能にする。通常、個々のカプセル封入液晶１１が
比較的無秩序に配向し基板の表面３１上の液晶物質のじ
ゅうぶんな量を保証してそれにより、例えば、液晶デバ
イス１０′などに対して望ましい準位の光遮断、散乱、
及び／又は透過特性を与える好ましくは若干個のカプセ
ル厚さであるように、カプセル封入液晶１１を基板１２
（第３図）に設ける。この発明に従うカプセル封入液晶
１１を形成する多色色素を含有する液晶物質２０からな
る、第３図の１０′で示すような液晶デバイスにおい
て、光学的吸光度は第１図に示すような多色色素を含
む、比較的自由な（カプセル封入されない）液晶物質の
それと少なくとも同じであることが分かった。また電界
を第１１図に示すように印加した場合、例えば、多色色
素を含むカプセル封入液晶物質２０の透明度又は不透明
性の不足は比較的自由な液晶物質とともに溶液中色素を
有する従来技術の通常の場合のそれと少なくともほぼ同
じであることを確かめた。第１１図に示される電界Ｅが
カプセル自体がそれで形成されるカプセル封入物質でほ
とんど消散させられ又は低下されるよりむしろ大部分は
カプセル２２又は１６２（第９及び１０図）中の液晶物
質２０又は１６０に印加されることが重要である。換言
すれば、例えば、カプセル２２の壁１５４がそれで形成
される物質を横切り又は通って顕著な電圧低下がないこ
とが重要である；むしろ、電圧低下は主としてカプセル
２２の体積２１内の液晶物質２０を横切って起こるべき
である。短絡がもっぱら壁１５４を経て、例えばＡ点か
ら壁のみを経て点Ｂに、液晶物質をバイパスして起こら
ないようにカプセル封入媒質の電気的インピーダンスが
事実上カプセル封入液晶１１（第１１図）中の液晶物質
のそれよりじゅうぶん大きいことは大変好ましい。した
がって、例えば、点Ａから壁１５４のみを経て点Ｂに至
る壁１５４を通る又は経る誘導又は変位電流の流れに対
する有効インピーダンスが点Ａから内壁面５０の内側の
点Ａ′に至り、液晶物質２０を経て容積２１のまだ中に
ある点Ｂ′に至り、次いで最後に再び点Ｂに至る経路で
見られるインピーダンスより大きくあるべきである。
（これは、例えば、媒質をもっぱら通る前記直接Ａ−Ｂ
経路における大量の媒質に対する、直接一つの電極か
ら、媒質を経て、例えばカプセル壁の側に、液晶物質を
経て、再び媒質を経て、例えば直経的にカプセル壁の反
対側に、そして電極に至る電気経路における液晶物質と
いっそう少量の媒質の総括インピーダンス（ｌｕｍｐｅ
ｄ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）と考えられる。）かくて、第
１１図に関して一つの媒質のみを通る電気径路を媒質経
路又はＡ−Ｂ経路ということができる；液晶物質のみを
通る電気経路を液晶経路又はＡ′−Ｂ′経路ということ
ができる；主として液晶物質と電極との間、例えばカプ
セル壁のいっそう薄い媒質部分を通る電気経路は壁厚経
路またはＡ−Ａ′又はＢ−Ｂ′経路ということができ
る；そして電極間で両媒質を液晶物質を経る電気経路は
総括インピーダンス経路又はＡ−Ａ′−Ｂ′−Ｂ経路と
いうことができる。この条件は液晶物質を配列させる傾
向のある該物質を横切る電界をつくるのにじゅうぶんな
大きさであるべき点Ａと点Ｂ間の電位差があるというこ
とを保証する。幾何学的考察、すなわち、例えば壁のみ
を経て点Ａから点Ｂに至る長さより、前記条件はたとえ
壁物質の実際のインピーダンスがその中に含まれる液晶
物質のそれより低くてもなお満たされうるのである。カ
プセル封入媒質がそれで形成される物質の比誘電率及び
液晶物質がそれからなる物質の誘電係数及びカプセル壁
１５４の有効キャパシタンス値、特に半径方向におけ
る、及びそれを横切って電界Ｅが印加される液晶物質の
有効キャパシタンス値はすべて関係すべきであるので、
カプセル壁２２の壁１５４は印加電界の大きさＥを著し
く減少しない。理想的にはカプセル封入液晶物質の全層
３４（第４図）のキャパシタンス比誘電率は界オンの状
態でほとんど同じであるべきである。第１１図の電界Ｅ
がそれを横切って印加される回路を表す電気回路略図が
第１２図に示される。電界はスイッチ１７が閉じる場合
電圧供給源１６から導かれる。キャパシタ１７０は前記
電界が第１１図に示すようにして印加される場合、カプ
セル封入液晶１１中の液晶物質２０のキャパシタンスを
示す。キャパシタ１７１はカプセル２２の上部領域にお
ける壁１５４のキャパシタンスを表し（方向は便宜上図
面に関するが他に特別な意味はない）、したがって、第
９，１０及び１１図のカプセル２２、１６２の上部に類
似の仕方で曲げられる。キャパシタ１７２は同様に電界
Ｅにさらされるカプセルの下部のキャパシタンスを表
す。各キャパシタ１７０〜１７２に対するキャパシタン
スの大きさはそれぞれのキャパシタを形成する物質の比
誘電率（誘電係数）及びその有効板の間隔の関数であ
る。それぞれのキャパシタ１７１，１７２を横切って起
こる電圧低下がキャパシタ１７０を横切る電圧低下より
小さいことが望ましい；そうすると、結果は最適の動
作、すなわち、電圧供給源１６の最小の全エネルギー必
要量で液晶分子の最適動作、すなわち配列、を達成する
ためカプセル封入液晶１１中の液晶２０を横切って電界
Ｅの最大部分を印加することである。しかし、一つの又
は両方のキャパシタ１７１，１７２における電圧低下が
キャパシタ１７０を横切る電圧低下を超えることは可能
である。これは、キャパシタ１７０（液晶物質）を横切
る低下が第１１図の界オン状態に及び／又は向かって液
晶物質を配列させるのに役立つ電界をつくるようにじゅ
うぶん大きい限り動作的に容認できる。例えば、キャパ
シタ１７１に関連して、誘電物質はカプセル２２の上部
の比較的近くで壁１５４を形成する物質である。このよ
うなキャパシタ１７１の有効板は外及び内壁面１７３，
１５１であり、また、例えば第１１図の説明に関するカ
プセル２２の下部におけるキャパシタ１０２に対して同
様なことがいえる。容積２１内の液晶物質２０を閉じ込
めるのにじゅうぶんな強さをなお与えながら、壁１５４
をできるだけ薄くすることにより、特にキャパシタ１７
０の同じ番号の板を近時的に又は等価的に形成する液晶
物質２０の上部１７４とその下部１７５との間のむしろ
厚い又は長い距離に比較してキャパシタ１７１，１７２
の大きさを最大化することができる。液晶物質２０は異
方性である比誘電率値を有し、したがって、このような
特性はいっそう正確にここでは誘電係数（ｄｉｅｌｅｃ
ｔｒｉｃ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ということができ
る。壁１５４の比誘電率が上記条件に合うのを助けるた
めに異方性液晶物質２０の低い方の誘電係数より低くな
いことが好ましい。液晶物質に対する代表的な低い方の
比誘電率は約６であるので、これはカプセル封入物質の
比誘電率が少なくとも約６であることが好ましいことを
示す。このような値は、例えば、通常使用する液晶で低
い方は約３．５までまた高い方は約８までであって、使
用液晶物質によって広範囲に変化しうる。多色色素を中
に有するカプセル封入液晶１１は、次の特徴、すなわち
液晶構造は曲線的に配列させられるのでまた多色色素が
同様に形成されるので、カプセル封入液晶を通る光透過
の吸収又は遮断がそれを横切って電界Ｅを印加しない場
合、極めて有効であるという特徴を有する。他方、カプ
セル封入液晶１１中の液晶２０を横切り液晶構造及びそ
れと共に沿って色素を配列させる電界の有効な印加並び
に電界を印加した場合カプセル壁１５４と液晶物質２０
との間の界面で入射光が屈折又は曲げられないようにカ
プセル封入媒質と液晶物質の前記の好ましい屈折率の釣
り合いの両方によりカプセル封入液晶１１は良好な光学
的透過特性を有する。通常複数のカプセル封入液晶１１
が第３図のデバイス１０′のような最終液晶デバイスを
組み立てるのに必要であるので、またこれらのカプセル
封入液晶は通常若干の層で存在するので、電界Ｅの必要
電圧を減ずるためには液晶物質が比較的高い誘電異方性
を有することが望ましい。いっそう詳細には、電界を印
加しない場合の液晶物質２０のむしろ小さくあるべき誘
電係数と電界の印加時液晶物質が配列される場合の比較
的大きくあるべき液晶物質の誘電係数との間の差異はカ
プセル封入媒質の比誘電率と矛盾なくできるだけ大きく
あるべきである。第１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａおよび１４
Ｂ図に移って、この発明のカプセル封入液晶を用いる液
晶デバイスの動作を最適化するために、若干の電気的関
連基準が満たされねばならない。電極３３，３５の対及
びそれらの間の液晶３４により、事実上、キャパシタが
つくられる。このようなキャパシタは第１３Ａ及び１３
Ｂ図で１８０で表される。シミュレーションしたキャパ
シタ１８０（第１３Ａ図）の電極３３、３５の間の層３
４の有効比誘電率型値がほぼ一様であるように液晶物質
の異常誘電係数、すなわち電界の存在における、が収納
媒質の比誘電率に等しいことが望ましい。したがって、
第１３Ａ図に示すように、電界線（ｆｉｅｌｄ ｌｉｎ
ｅ）１１１は平らである。他方、液晶物質のこのような
最大又は異常誘電係数が収納手段の比誘電率と異なる場
合、層３４′（第１３Ｂ図）の全比誘電率型値は一様で
ない。例えば、収納媒質と異なる誘電係数を有する液晶
物質１８２による不均一な領域を第１３Ｂ図に示す。液
晶物質１８２は電界線１８３のひずみを第１３Ｂ図に示
すように起こすであろう。このようなひずみはカプセル
封入液晶デバイスの光学的及び電気的応答の一様性を減
じ、したがってその最適所望の動作を減じる。液晶の異
常誘電係数が収納媒質の比誘電率に等しいことが望まし
いという理由は界オン状態で最大透過を達成すること及
びカプセル封入液晶物質を通過する光のひずみを避ける
ことである。このような誘電係数と比誘電率が等しくな
い場合、液晶物質は電界によって直接電界線のひずみに
従って配列されることができず、したがって、このよう
な配列の欠如はそれを通る光のひずみになりうる。また
液晶物質の正常誘電係数（無電界の場合）が異常誘電係
数より小さいことも望ましい。この特性は液晶物質が正
の誘電異方性を有する場合達成される。更に、前記のよ
うに、この発明の動作を容易にするために、収納媒質の
比誘電率は液晶物質の正常誘電係数より大きくあるべき
である。最大の電圧低下は液晶物質を横切って起こるの
が望ましく、したがって液晶物質がそれを横切るこのよ
うな電圧低下を保証するように比較的最大のインピーダ
ンスを有することが望ましい。第１４Ａ及び１４Ｂ図に
おいてキャパシタ１８４に対する有効インピーダンスが
示される。例えば、第１４Ａ図のキャパシタ板３３，３
５（第４図の電極）間のキャパシタ１８４においてもっ
ぱら収納媒質物質を通る経路、例えばＦで示されるイン
ピーダンス経路がある。他方、別の経路は収納媒質と液
晶物質を通るものである；このような経路は液晶物質の
反対側にある収納媒質に対して文字Ｇにより示され、液
晶物質を通る経路は文字Ｈで示される。キャパシタ１８
４は第１４Ｂ図の等価回路に変えられそこで文字Ｆで示
される並列抵抗器及びキャパシタ回路は第１１Ａ図にお
けるもっぱら収納媒質の経路Ｆを経るキャパシタ板３
３，３５間の等電回路を示し、また文字Ｇ，Ｈで示され
る抵抗器及びキャパシタ回路は板３３から収納媒質（１
／２Ｇ）、液晶（Ｈ）及び収納媒質（１／２Ｇ）を経て
他の板３５に至る経路に沿う等価回路を表す。前記パラ
メーターに沿って、ＸＨで表される収納媒質の有効イン
ピーダンスはキャパシタ板３３，３５の間、収納媒質と
液晶を通る経路に沿う液晶物質の有効インピーダンスＸ
Ｇより大きくあるべきである。もっぱら収納媒質を通る
短絡を避けるため、ＸＦはインピーダンスＸＧ及びＸＨ
の合計より大きいかこれに等しくあるべきである。カプ
セル封入物質が５０容量％を超える液晶物質を含むこと
が前記特性を達成し電気的及び光学的の両方において動
作を最適にするために望ましい。前記事項の数学的要
約： （１）ε ＝ε 異常 収納媒質 （同値が最も望ましい。） （２）ε ＜ ε 正常 異常 （したがって、正の誘電異方性。） （３）ε ＞ε 収納媒質 正常 （４）ΔＶＬＣを最大化する；ＸＨを最大化する。 （５）ＸＥ≧ＸＧ＋ＸＨ （同値が最も望ましい。） （６）ＸＨ＞ＸＧ （７）＞５０％容積ＬＣ カプセル２２は種々の大きさでありうる。しかし、カプ
セルの大きさが小さい程カプセル中の液晶分子の配列を
行う電界に対する要求が高い。また、カプセルの大きさ
が比較的小さい場合、単位領域あたりの密度がいっそう
小さい、いっそう大きい寸法のカプセルに対するより層
３４の単位領域あたりにいっそう多くのカプセルが必要
であり、したがって、カプセル封入媒質においていっそ
う多くの電圧低下損失が起こる。この発明の好ましい例
及び最良の仕方に従えば、液晶デバイス１０′（例えば
第３図）のようなカプセル封入液晶１１でつくられたデ
バイスは、デバイス１０′が比較的均一でよく制御され
た仕方で付勢又は滅勢されうるように均一な大きさのカ
プセルを使用すべきである。対照的に、カプセルが不均
一な大きさである場合、それぞれのカプセルの不均一な
付勢、すなわち、各の液晶分子の配列が電界の印加の際
起こる。通常カプセル２２は直径約０．５ミクロンない
し約３０ミクロン、いっそう好ましくは約１〜約５ミク
ロンの程度の大きさを有すべきであるがこれにより大き
い及び／又は小さいカプセルを使用することができる。
カプセルの大きさが大きい程、その中の液晶分子の配列
を行うのに必要な電界は小さい。しかし、球が大きい
程、応答時間が長い。通常の当業者はこの開示を顧慮し
て、所定の応用に対し適当な又は最適のカプセルの大き
さを決めるのにきっと困難はないであろう。現在好まし
い液晶物質はネマティック物質で、下記の４０％物質で
ある。他の液晶物質はエステルもしくはその混合物、ビ
スフェノールもしくはその混合物等、例えば西独国ダル
ムシュタット所在のエー・メルク・ケミカルスによって
供給されているＥ−７，Ｅ−１１，Ｅ−６３，ＺＬ１−
２３４４，およびＺＬ１−２３９２とすることがある。
この発明に有用な典型的な液晶物質の４種の配合すなわ
ち処方は、次の通りである：１０％物質 安息香酸ペンチルフェニルメトキシ ５４ｇ 安息香酸ペンチルフェニルペンチルオキシ ３６ｇ 安息香酸シアノフェニルペンチル ２．６ｇ 安息香酸シアノフェニルヘプチル ３．９ｇ 安息香酸シアノフェニルペンチルオキシ １．２ｇ 安息香酸シアノフェニルヘプチルオキシ ０．１ｇ 安息香酸シアノフェニルオクチルオキシ ０．９４ｇ 安息香酸シアノフェニルメトキシ ０．３５ｇ２０％物質 安息香酸ペンチルフェニルメトキシ ４８ｇ 安息香酸ペンチルフェニルペンチルオキシ ３２ｇ 安息香酸シアノフェニルペンチル ５．１７ｇ 安息香酸シアノフェニルヘプチル ７．７５ｇ 安息香酸シアノフェニルペンチルオキシ ２．３５ｇ 安息香酸シアノフェニルヘプチルオキシ ２．１２ｇ 安息香酸シアノフェニルオクチルオキシ １．８８ｇ 安息香酸シアノフェニルメトキシ ０．７０５ｇ４０％物質 安息香酸ペンチルフェニルメトキシ ３６ｇ 安息香酸ペンチルフェニルペンチルオキシ ２４ｇ 安息香酸シアノフェニルペンチル １０．３５ｇ 安息香酸シアノフェニルヘプチル １５．５２ｇ 安息香酸シアノフェニルペンチルオキシ ４．７ｇ 安息香酸シアノフェニルヘプチルオキシ ４．２３ｇ 安息香酸シアノフェニルオクチルオキシ ３．７６ｇ 安息香酸シアノフェニルメトキシ １．４１ｇ４０％ＭＯＤ 安息香酸ペンチルフェニルメトキシ ３６ｇ 安息香酸ペンチルフェニルペンチルオキシ ２４ｇ 安息香酸シアノフェニルペンチル １６ｇ 安息香酸シアノフェニルヘプチル ２４ｇ カプセルを形成するカプセル封入媒質２２は液晶物質に
よる影響を実質的に完全に受けず、かつ液晶物質と反応
しない種類のものであることが必要であり、さもなけれ
ばカプセル封入物質は液晶物質に影響を与える。特に、
液晶物質はカプセル封入媒質に可溶性でないことが必要
であり、その逆も同様である。また液晶物質およびカプ
セル封入媒質についての比誘電率および／または誘電係
数および屈折率に関する上述の他の特性は材料の選択を
強制する。しかも、多色色素を使用する場合には、カプ
セル封入媒質も色素物質の影響を受けないことが必要で
あり、かつ色素物質に影響を与えないことが必要であ
る。他方、色素は液晶物質中に可溶性でかつカプセル封
入物質によって吸収されないことが必要である。さら
に、カプセル封入媒質のために所望の比較的高いインピ
ーダンスを達成するには、かかる媒質が比較的高いレベ
ルの純度を有することが必要である。特にカプセル封入
媒質が水性分散系として作られているかあるいはイオン
重合等により製造された場合には、イオン性（導電性）
不純物のレベルをできる限り低くすることが必要であ
る。本発明のカプセル封入液晶１１に使用するのに適当
な多色色素の例は上述のエー・メルクによるインドフェ
ノールブルー、スダンブラックＢ、スダン３、およびス
ダン２、並びにＤ−３７，Ｄ−４３およびＤ−５３であ
る。カプセル封入媒質としては種々の樹脂、ゼラチン、
および／または重合体を使用することができる。その例
および特性を次の第１Ａ表に示す。 しかし、カプセル封入を乳化によって行う場合にはこの
発明の好適例および最良のモードにおけるカプセル封入
媒質はポリビニルアルコール（ＰＶＡ）であって、これ
は上述の所望の特性は、特に上述の好適な液晶および多
色色素物質に対して、示すことが分かった。特に、ＰＶ
Ａは良好で、比較的大きい比誘電率を有し、かつ好適な
液晶物質の屈折率に比較的近い屈折率を有する。ゼラチ
ンは有用なカプセル封入媒質または収納媒質の他の例で
ある。ＰＶＡを精製するには、ＰＶＡを溶解し、沈澱技
術を使用して洗い落とすことができる。またＰＶＡを精
製してその電気的インピーダンスを認められる程低下さ
せる塩または他の物質の含有量を最小にするには他の技
術も使用することができる。好適な精製ＰＶＡはモンサ
ントから市販されているゲルバトール（ｇｅｌｖａｔｏ
ｌ）である。ＰＶＡが上述のように適切に精製されてい
る場合には、ＰＶＡはＰＶＡ自身の乳化剤としてかつ湿
潤剤として適切に作用して後述するこの発明方法による
カプセル封入液体の製造を容易にする。他の種類のカプ
セル封入媒質としては、例えば、ゼラチン；カルボポー
ル（Ｃａｒｂｏｐｏｌｅ）（ビー・エフ・グッドリッチ
・ケミカル・コーポレーションのカルボキシポリメラレ
ン重合体）；ジーエーエフ・コーポレーションのガント
レズ（Ｇａｎｔｒｅｚ）（ポリメチルビニルエーテル／
無水マレイン酸）、好ましくは水と反応させて酸を生成
させたものがあり、後二者は高分子電解質であり、これ
らの媒質は単独または他の重合体、例えばＰＶＡと組み
合わせて使用することができる。いくつかのＰＶＡ物質
の他の例および特性を第１表に示す。 各カプセル２２内の液晶物質に対するＰＶＡの湿潤能は
電界除去状態においての特に内側壁面１５０における好
適な平行な配列、および電界が加えられた場合における
第９図の配列位置への変化を容易にする。カプセル封入
液晶１１を製造するための乳化方法はカプセル封入媒質
と、液晶物質（使用する場合には、多色色素物質を含
む）と、たぶん分散媒、例えば水とを一緒に混合するこ
とを含むことができる。混合は種々の混合装置、例えば
ブレンダー、コロイドミル等で行うことができるが、コ
ロイドミルが最も好ましい。かかる混合の間に起こるこ
とは種々の構成成分の乳濁液が生成することで、この乳
濁液を後で乾燥して分散媒、例えば水を除去し、カプセ
ル封入媒質、例えばＰＶＡを満足に硬化させることがで
きる。このようにして作った各カプセル封入液晶１１の
カプセル２２は完全な球形でないことがあるが、各カプ
セルは形状においてほぼ球形であり、これは最初生成し
た際および乾燥および／または硬化が起こった後の両方
において球形が乳濁液の個々の小滴、小球またはカプセ
ルの最低エネルギー状態であるからである。この場合
に、液晶物質に可溶性であってはならずかつ水相または
重合体相に吸収されてはならないという多色色素の特性
は、カプセル封入液晶１１を製造するプロセスにおいて
使用したＰＶＡまたは他のカプセル封入媒質によって、
あるいは分散媒、例えば水によって、かかる多色色素が
吸収されないことを保証することが分かる。実施例１ ０．４５％スダンブラックＢ多色色素を芳香族エステル
からなる液晶に溶解した。かかる組み合わせた物質はオ
ハイオ州ケント所在のアメリカン・リキッド・エクスタ
ル・ケミカル・コーポレーションによってＮＭ８２５０
という名称で市販されている。かかる物質と精製してす
べての塩を除去した７％ＰＶＡ溶液とを混合した。また
ＡＳＴＭ−１００の水を使用したこの溶液を作った。生
成した混合物を円錐状ギャップ（Ｃｏｎｅｇａｐ）の設
定が０．１０１６ｍｍ（４ミル）であるコロイドミルに
入れ、前記物質を４分間粉砕してかなり均一な懸濁粒子
の大きさにした。この結果懸濁粒子の大きさが約３ミク
ロンである安定な乳濁液が生成した。この乳濁液を、シ
エラシン（Ｓｉｅｒｒａｃｉｎ）から購入した酸化錫イ
ンジウム電極の２００Ｑ／□層で予備被覆したマイラー
（Ｍｙｌａｒ）フィルム上にキャストした。ドクターブ
レードを使用して乳濁液物質をマイラーフィルム上に電
極被覆側でキャストした。乳濁液物質の０．１７１８ｍ
ｍ（７ミル）の被覆をかかる電極上に設け、全体の厚さ
が０．０２０３ｍｍ（０．８ミル）になるまで乾燥し
た。次いでかかる乳濁液の第２層を第１層の上に設けた
結果、ポリビニルアルコール・マトリックス中に生成し
た液晶小滴の凝集体層（ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｌａｙｅ
ｒ）は厚さ０．０４０６ｍｍ（１．６ミル）であった。
封入液晶は単一層のものとしてあるいは複数個のカプセ
ル厚さで設けるのが好ましい。このようにして形成した
マイラー層電極およびカプセル封入液晶からなる液晶装
置を次いで電界を加えて試験した際に、液晶物質は黒か
らほぼ透明に変化した。液晶物質は極めて広い視覚、す
なわち光透過角を示し、５０ボルトの電圧を加えた際に
コントラスト比は７：１であった。スイッチング速度は
オンの場合には約２ミリ秒で、オフの場合には約４ミリ
秒であった。実施例２ ７％高粘度完全加水分解重合体（アメリカン・リキッド
・エキスタル・ケミカル・コーポレーションのＳＡ−７
２）９００ｇ、同じくアメリカン・リキッド・エキスタ
ル・ケミカル・コーポレーションの８２５０ネマティッ
ク液晶物質１００ｇ、Ｃ２６５１０スダンブラックＢ４
５ｇ、およびＣ２６１００スダンＩＩＩ０．１５ｇ（後
二者の構成成分は多色色素である）を使用した。重合体
はビーカー内で秤量した。液晶を秤量し、熱板上に載
せ、緩徐に加熱した。色素を天秤で秤量し、液晶に極め
て緩徐に添加し、すべての色素が溶解するまでかきまぜ
た。次いで液晶および色素の溶液を、８ｍの濾紙を使用
した標準ミリポア（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ）濾過装置に通
して濾過した。濾過した液晶および色素の溶液を、テフ
ロン棒を使用して重合体中に混入した。かかる混合物を
コロイドミルに入れ、これを中程度のせん断作用で５分
間動作させることによりかかる混合物をカプセル封入し
た。次いで乳濁液フィルムを導電性ポリエステルフィル
ム上に拡げた。かかる例を動作させた場合に、１０ボル
トの電界を加えた際に液晶構造が配列し始め、４０ボル
トにおいて飽和および最大の光透過率に達した。実施例３ ５％高粘度完全加水分解重合体、例えばＳＡ−７２を実
施例２の７％重合体の代わりに使用した点を除き、同一
の構成成分および工程を使用して実施例２の方法を実施
した。動作結果は実施例２と同じであった。実施例４ ２０％中粘度、部分加水分解重合体（例えば上述の第１
表に示す４０５）４ｇ、液晶との溶液中に０．０８％の
Ｄ−３７マゼンタ多色色素（西独エー・メルク社によっ
て製造および／または販売されている商標付き多色色
素）を含有する８２５０ネマティック液晶物質２ｇを使
用して実施例２の方法を実施して乳濁液を作った。テフ
ロン棒を使用してスライドを作り、検査した際に直径約
３〜４ミクロンの中程度の大きさのカプセルの存在が認
められた。物質をミリポアスクリーンフィルタに通して
濾過し、別のスライドを作り；検査した際にカプセルの
大きな最初に述べた検査とは極めて僅かしか変化してい
なかった。この乳濁液を、０．１２７ｍｍ（５ミル）の
ギャップに設定したドクターブレードを使用して実施例
２におけると同様にして導電性ポリエステル支持体フィ
ルム上に拡げた。動作させた場合に、カプセル封入液晶
物質は１０ボルトの電界を加えた際に配列し始め、４０
〜６０ボルトにおいて飽和状態または充満状態（ｆｕｌ
ｌｏｎ）になった。実施例５ 脱イオンしたＡＳＴＭ−１００の水で清浄にし、洗浄し
たガラス棒を使用して、液晶中に溶解した０．０８％の
Ｄ−３７多色色素を含有する４０％８２５０ネマティッ
ク液晶物質２ｇを、２０重量％脱塩中程度加水分解中粘
度重合体４０５４ｇ中に、充分注意しながら約１５分間
で混入した。次いでこの物質を大きさ約４ミクロンのミ
リポアスクリーンフィルタに通した。泡が消えた後にス
ライドを作った。次いでマイラー物質のポリエステル支
持体上に配置したイントレックス（Ｉｎｔｒｅｘ）導電
性電極フィルム物質上に０．１２７ｍｍ（５ミル）のギ
ャップ設定でフィルムを拡げた。動作させた場合、５ボ
ルトの電圧を加えた際に液晶物質が配列し始めることが
明らかである。コントラストは良好で、液晶物質は４０
ボルトの電界を加えた際に充満状態すなわち飽和状態に
なった。実施例６ この例では、Ｅ−６３ビフェニル液晶に溶解したＤ−８
５多色色素８ｇを使用した。かかる物質は西独国エー・
メルク社の子会社であるブリティッシュ・ドラッグ・ハ
ウスによってプレミックス状態で販売されている。また
この例ではカプセル封入媒質として２０％ＰＶＡ中粘度
中程度加水分解重合体１６ｇを使用した。液晶と多色色
素との溶液は穏やかな速度で手で注意して重合体中に混
入した。次いでこの組み合わせた物質を低せん断作用で
スクリーニングした。スライドを作り、観察した際に約
３ミクロンの大きさのカプセルが認められた。かかる乳
濁液のフィルムを、０．１２７ｍｍ（５ミル）のギャッ
プ設定を用いて、上述のように導電性ポリエステルシー
ト上に拡げた。このフィルムでは液晶構造は４ボルトの
電界を加えた際に配列するかまたは配列し始め、２４ボ
ルトで飽和状態または充満状態になった。実施例７ 結晶と溶液中に０．０８％のＤ−３７多色色素を含有し
ている８２５０ネマティック液晶と１５％のＡＮ１６９
ガントレズを８５％の水に溶解した溶液との混合物を作
った。この混合物は液晶１５％と収納媒質であるガント
レズ８５％とから構成されていた。この混合物を低せん
断作用で均一にして乳濁液を精製し、これを上述のよう
に電極／支持体フィルムに被着させた；かかる支持体フ
ィルムは厚さ約０．０３０５ｍｍ（１．２ミル）であっ
た。乳濁液を乾燥させた後に、生成した乳濁液は電界に
対してほぼ上述のように応答し、電界を除いた状態の場
合に著しく光を吸収するかあるいは少なくとも著しくは
光を透過せず、光を透過し始める限界値が７ボルトであ
ることを示し、約４５ボルトにおいてほぼ最大透過の飽
和レベルになった。本発明においてはカプセル封入液晶
１１を、例えば上述のようにして、製造するのに使用す
る構成成分の分量は下記のようにすることができる：液
晶物質−この物質は多色色素を含めて混合装置、例え
ば、コロイドミルに送給される全溶液の約５〜約２０容
量％、好ましくは約５０容量％（かつある場合にはカプ
セル封入物質の性質によってはさらに多量）、２５容量
だけ（カプセル封入物質としてゲルバトールを使用する
場合）とすることができる。実際の液晶物質使用量は普
通カプセル封入媒質、例えばＰＶＡの容量より多量にし
てカプセルの大きさを最適にする必要がある。ＰＶＡ−
溶液中のＰＶＡ量は約５％〜約５０％程度、場合によっ
てはＰＶＡの加水分解および分子量によってはさらに多
量にする必要があり、好ましくは上述のように約２２％
とする。例えば、ＰＶＡの分子量が大きすぎる場合に
は、特に多量すぎるＰＶＡの溶液中に使用した際に、生
成する物質はガラスの様になる。他方、分子量が小さす
ぎる場合には、少量すぎるＰＶＡを使用すると物質の粘
度が低くなりすぎる、生成する乳濁液は適切に留まって
おらず、また乳濁液の小滴は所望の球形のカプセル封入
液晶に充分に固化もしない。分散媒−溶液の残部は水ま
たは上述のような他の、好ましくは揮発性の、分散媒で
あって、これにより乳濁液を作ることができ、基板、電
極等の上に物質を適当に被着させることができる。カプ
セル封入媒質および液晶物質の未硬化カプセルまたは小
滴は液体中に分散しているので、種々の従来技術または
他の技術を使用してカプセルを大きさによって分けるこ
とができ、望ましくない大きさのカプセルがある場合に
は、例えば、再び混合装置に供給することによりカプセ
ルを再形成することができ、最終的に使用されるカプセ
ルは上述の理由で所望の均一性を有するものになる。カ
プセル封入技術は乳化に関して詳細に記載されている
が、カプセル封入物質および結合剤が同じであることは
液晶装置の製造を容易にするので；液晶物質の個々のカ
プセルの製造が有利になることが多く、かかる個々のカ
プセルを（結合剤と共に）使用することはこの発明の意
図する範囲内にある。この発明の好適例は電界の印加お
よび除去に応答して動作するが、また磁界を印加および
除去することにより動作させることができる。次に第１
５、１６、１７および１８図には互いに連結した液晶体
積の全体を１９９で示す。かかる互いに連絡した体積１
９９を形成するために、層３４（第４図）を形成するの
に使用することができる液晶粒子またはカプセル２２、
１６２のそれぞれの間の相互連絡通路２００を示す。層
３４のマトリックス２０１の一部を従来のｘ，ｙ，ｚ直
交軸に沿って三次元で示す。第１５図には、例示および
説明を容易にするためにマトリックス、スラリ、分散
液、乳濁液、いずれにせよカプセルが互いに重なり合い
かつ／または隣接して規則正しく配列している層３４を
示す。しかし、カプセルは所望に応じて、一層密に充填
された配置または他の配置にすることができることが認
められる。実際に相互連絡通路２００は比較的ランダム
に生起することが見出されており、第１５図ではかかる
ランダムな生起を確認する努力がなされている。あるカ
プセルは他のカプセルに相互連絡されていないことがあ
るが、あるカプセルは１個または２個以上の通路２００
によって１個または２個以上の他のカプセルに相互連絡
させることができる。かかる相互連絡は、例えば、層３
４では連続または実質的に連続とすることができ、ある
いは不連続とすることができる。通路２００の存在また
は不存在はカプセル封入液晶物質を製造する方法および
／または条件かつ／またはこれと層３４に配置する方法
および／または条件によって左右されることがあると考
えられる。例えば、収納媒質またはカプセル封入媒質は
水溶性物質、例えば、ポリビニルアルコールとすること
ができ、相互連絡通路２００の形成したり、かかる形成
が生起しなかったりするのは、液晶物質と、ポリビニル
アルコールと、水との乳濁液から水を除去する際の温度
および／またはかかる除去速度の関数であることがあ
る。各カプセルの内壁に対する液晶構造の配置方向がか
かる壁に対して平行または垂直のいずれであっても、す
なわちカプセルが上述の第９図または第１０図に示す種
類のもののいずれであっても、通路２００の有無に影響
を及ぼさず、かかる通路２００はカプセル２２と同様な
カプセル２２、カプセル１６２と同様なカプセル１６
２、またはカプセル２２とカプセル１６２、等を連絡す
ることができる。普通、しかしながら、支持媒質の同一
マトリックス中に２種の異なるカプセル２２カプセル壁
に平行に変形した液晶構造を有する）およびカプセル１
６２（カプセル壁に垂直な構造を有する）が存在するこ
とは予期されない。通路２００の有無は本発明のカプセ
ル封入液晶の動作に影響を及ぼさない。かかる通路２０
０が存在しても、各カプセル２２、１６２はそのなかに
液晶物質を有する別個のカプセル容積を考えることがで
きる。１対のカプセルの間に相互連絡通路２００が存在
している場合には、かかる通路も液晶物質を含有してい
るので、かかる通路の存在は通常カプセル間の液晶物質
の流れに影響を及ぼさない。かかる通路２００が、例え
ば、層３４に生起しているか否かには無関係に、カプセ
ル封入液晶物質およびこれに使用する装置の動作性は上
述のパラメータおよび／または特性に基づいている。特
に、液晶物質の正常屈折率はカプセル封入媒質の屈折率
とほぼ同一であって電界の存在下に最大透明度を最大に
するかあるいは少なくとも先の減衰、散乱、吸収等を最
小にするほど釣り合っていること；および液晶物質の異
常屈折率は収納媒質の屈折率と釣合っていなくて電界を
除去した状態において散乱および／または吸収が最大に
なることが重要である。第１６および１７図には、曲線
状に配列したひずんだ液晶物質が、例えば、カプセル６
２、１６２において、例えば、カプセル壁に平行配置方
向またはカプセル壁に垂直な配置方向のそれぞれで示さ
れている。相互連絡通路２００はかかる通路の壁に垂直
または平行に配列する液晶物質を含有していることがあ
る。カプセル２２、１６２が形成されている収納媒質２
３または１６３は第１６および１７図に一部が示されて
いる。第１８図には、第１６および１７図のカプセル２
２、１６２および通路２００に電界Ｅが加えられている
場合を示す。電界の印加に応答して、先に詳細に説明し
たように、液晶構造は電界と配列して先の減衰が減少
し、特に光の透過が増大する。第１６、１７および１８
図から、通路２００の存在が透過または減衰に全く影響
を及ぼさないことが明らかである。特に、電界を除去し
た状態において、通路２００内の液晶はこれに入射する
光を吸収（特に液晶と共に色素が含まれている場合）お
よび／または散乱する傾向を示し、この理由はかかる液
晶の構造が全体的にひずんでいるかあるいは液晶物質が
かかる通路内でランダムに配向しているからである。し
かし、第１８図におけるように電界Ｅを加えると、通路
２００内の液晶物質は電界と配列するので、かかる液晶
は、特にその正常屈折率が収納媒質の屈折率とほぼ同一
で、好ましくは同一である場合には、透明になる。相互
連絡通路２００が生起しているかどうかは本発明のカプ
セル封入液晶を用いて作った装置の全構造上の可能性に
は影響を及ぼさない。かかる通路は全体にランダムであ
るから、カプセルおよび／又は通路が形成しているマト
リックスは大きさ、形状等が比較的一定であるから、ま
た好ましくは個々のカプセルの体積並びに通路２００の
体積は液晶物質で満たされているのが好ましいから、液
晶物質は実質的な流れに出会うことはない。従って、液
晶物質を大型ディスプレー、光シャッター等に使用でき
るようにするこの発明の面はかかる通路が液晶マトリッ
クス、層３４等に生起している場合でも実用的である。
次に、第１９図について簡単に説明すると、この発明の
動作的ネマティック液晶物質がなかに存在している収納
媒質２３０が示されている。かかる収納媒質は光学的に
透明であるかあるいは少なくとも所望の電磁周波数範囲
で選択的に透明であるのが好ましい。収納媒質２３０は
発泡フォームまたは所定のセル（ｃｅｌｌ）の平均断面
積より断面積の小さい通路によって相互連絡されている
ことがある内部セルを有する他の比較的硬質の物質とす
ることができる。収納媒質２３０を形成することができ
る原料の例はポリエチレンおよびポリプロピレンであ
る。収納媒質２３０中に収容されている液晶物質２３１
は、収納媒質自体が、例えば、発泡フォーム技術を使用
して形成された後に、セルまたはその室内に吸収される
ことがある。収納媒質２３０およびそのなかの液晶物質
は、例えば、第４図の層３４の代わりに使用できる一体
の装置２３４として使用できる。電極を装置２３４の対
向する表面に被着させて電界を選択的に加えて、液晶物
質を電極に平行に配列させて、光減衰作用を上述のよう
に減少させることができる。好ましくはかかる電界を除
去すると装置２３４の種々のセルおよび通路において液
晶物質のひずみあるいはいずれにせよ上述の曲線状配列
が生じる。結論として、これまで詳細に説明しかついく
つかの図面に例示したこの発明の種々の特徴は種々の液
晶装置、例えば、ディスプレー、光シャッター、制御装
置等に使用することができる。いくつかの具体例に披瀝
されている種々の特徴は互いに組み合わせてあるいは独
立に使用することができる。この発明においては多色色
素または他の色素を使用して電界を加えた状態における
効果的な吸収を助けかつ電界を加えた状態における電磁
放射の減衰を減少することができ；多色色素は液晶物
質、特に動作的ネマティック型の液晶物質と隣接もしく
は混合した分子または構造となっている構造をとる傾向
がある。種々の添加剤を使用して電界を除去した際に直
ちに液晶物質のねじれ、電界が除去された状態への液晶
物質の復帰等を強制することができる。
５７−５０３１６１（特開昭５８−５０１６３１）「液
晶構成体と液晶光学装置」並びに特願昭５９−５４１１
４（特開昭５９−１７８４２８）「液晶装置及びその製
造方法」がある。 【技術分野】本発明は媒体内の液晶物質から成る液晶構
成体に係り、更に具体的にいえば、規定入力の有無に応
答して光学的に異なる応答をする液晶構成体に係るもの
である。 【背景】現在、液晶は、表示装置のような光学装置を含
む種々のデバイスで用いられる。通常、このようなデバ
イスは、比較的低い電力を必要とし、満足すべき応答時
間を有し、手ごろなコントラストを与え、かつ比較的経
済的である。例えば、表示装置において使用可能な液晶
の特性は、液晶が一方では光を透過し、他方では所定の
入力、例えば、液晶物質を横切って印加した電界に関す
る液晶構造の配列（又は配列欠如）に応じて、光を散乱
及び／又は吸収する能力である。電気的に感じやすい液
晶物質の例とその利用は、米国特許第３３２２４８５号
に与えられる。若干の液晶物質は、温度に感じやすく、
液晶物質の温度に応じて光学的特性を変える。この出願
の発明は、以下特に、好ましくは電磁型の所定入力に、
また更に特に電界に特に感じやすい液晶物質の利用に関
して開示される。現在、液晶物質の３種の範ちゅう、す
なわち、コレステリック、ネマティック及びスメクティ
ック型がある。この出願の発明は、下記の好ましい例に
おいて動作的ネマティック（以下に定義する）である液
晶物質の使用に関する。しかし、この発明の種々の原理
が、液晶物質の他の既知の型の種々のもの（単数及び複
数）又はそれらの組合せと共に用いられる。液晶物質の
コレステリック、ネマティック及びスメクティック型の
種々の特性は、先行技術に記載される。液晶物質の一つ
の既知特性は、可逆性の特性である；特にここではネマ
ティック液晶物質が可逆的であることが知られるが、コ
レステリック物質は可逆的でないことが注目される。可
逆的物質の一つの特性は、液晶構造が電界を印加し、次
いで除いた後、その元の配置に戻ることである。液晶物
質のコントラスト及び恐らく他の特性を増大させるため
に、多色色素を液晶物質と混合しこれとの溶液を形成し
た。一般に、多色色素分子は、液晶物質分子と同一態度
をとる。したがって、このような多色色素は、電界の印
加又は不印加のようなパラメーターの変化に応じる液晶
物質の仕方と同様な方法で、光学的に作用する傾向があ
る。多色色素を液晶物質と共に使用する例は、米国特許
第３４９９７０２号及び３５５１０２６号明細書に記載
される。液晶物質の重要な特性は、異方性である。異方
性物質は、異なる方向で異なる物理的性質を有する。例
えば、液晶は、光学的に異方性であり、すなわち、それ
は、入射光の伝搬方向及び偏光によって変わる屈折率を
有する。また、液晶物質は、電気的異方性も有する。例
えば、ネマティック液晶物質に対する比誘電率は、液晶
構造が電界と平行な場合、ある値であることができ、液
晶構造が電界に直角に並び場合、異なる値を有すること
ができる。前記誘電値は、配列の関数であるので、例え
ば、これを「誘電計数」（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｅ
ｆｆｉｃｉｅｎｔ）という方が通常の「比誘電率」（ｄ
ｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ）という表示よ
り適当であろう。同様な特性は他の型の液晶にあてはま
る。コレステリック液晶物質のカプセル封入の短い議論
が米国特許第３７２０６２３号、３３４１４６６号及び
２８００４５７号明細書に示され、後の２件の特許は、
最初にあげた特許中に引用される。従来、表示装置又は
他のデバイスのような、液晶を用いるデバイスは、比較
的小さな大きさであった。例えば、掲示板ディスプレイ
又は信号のような液晶を用いる大型デバイスは、多くの
理由で満足に製造できなかった。一つの理由は、液晶の
流動性である。（液晶物質は、流動して厚さの異なるデ
ィスプレイの領域をつくる傾向がある。）その結果、デ
ィスプレイの光学的特性が均一性を欠き、ディスプレイ
の異なる部分で異なるコントラスト特性を有するなどす
る；厚さの変化は、それに伴って液晶デバイスの光学的
特性に変化又はこう配を生じる。更に、液晶層の異なる
厚さは、キャパシタンス及びインピーダンスのような、
液晶層の電気的特性に対応する変化を起こし、更に大型
液晶デバイスの均一性を減じる。次いで、また液晶層の
異なる電気的特性は、液晶物質を横切って印加された有
効電界における、対応する変化を生じ、及び／又は一定
電界に応じて、異なる厚さの液晶の領域で異なる対応を
するであろう。多色表示、すなわち、多色色素及び液晶
物質が共に溶液中にあるものは、偏波器の使用を必要と
しない利点を有する。しかし、このような多色デバイス
は、ネマティック液晶物質のみを使用する場合、比較的
コントラストが低いという不利益がある。しかし、従
来、コレステリック液晶物質を色素と共存するネマティ
ック液晶物質に添加して、コントラスト比を改良しうる
ことが見出された。例えば、ホワイト（Ｗｈｉｔｅ）ら
の論文、ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス
（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉ
ｃｓ）第４５巻、第１１号、１９７４年１１月号、４７
１８〜４７２３ページを参照されたい。コレステリック
物質は、電界が除かれた場合、その元のゼロ電界形に戻
ろうとしない。液晶物質の特定の型と関係なく、液晶物
質と共に溶液中に含まれる多色色素について経験する他
の問題は、「界のオン」状態で色素の光吸収がゼロでな
いということである；むしろ「界のオン」状態でのこの
ような吸収は、色素の相対的配列に関係する、又はその
関数であるいわゆる秩序パラメーター（ｏｒｄｅｒｉｎ
ｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒ）に従う。液晶物質の光透過特
性は、液晶物質の厚さの指数関数である；特に液晶物質
の「オン」状態又は「界のオン」若しくは「付勢」状態
は、液晶物質の厚さの指数関数であり、また、「吸収」
状態又は「オフ」状態も異なる、厚さの指数関数であ
る。すぐ前の二つの節に述べた、これらの問題を克服す
るために、液晶物質は、最適の、均一な厚さを有さねば
ならない。（ここで用いるように、用語「液晶」物質
は、液晶自体と、文脈によっては、多色色素及び／又は
溶液中又はその他でこれらと共に含まれる他の添加物と
を意味することができる。また、電界を液晶物質に印加
する電極を最適間隔にすべきである。このような最適厚
さ及び間隔を維持するために、むしろ精密な公差を維持
しなければならない。精密な公差を維持するためには、
このような液晶を用いるデバイスの大きさに関して限界
がある。何故ならば、例えば、大きな表面積にわたって
精密な公差を維持することは全く困難であるからであ
る。 【発明の簡単な要約】要約すると、本発明の液晶物質と
封じ込め媒質とを備え、規定入力の不存在の場合前記の
封じ込め媒質によって液晶物質の配向が影響を受けて第
１の光学的応答をつくり、そして規定入力に応答して液
晶物質が配向されて第２の光学的応答をつくる液晶構成
体であって、前記の液晶物質は前記の封じ込め媒質内に
あって、その媒質内の個々の体積は相互に流動的に接続
されていることを特徴としている。又、本発明は入力応
答型光り変調装置であって、ネマティック液晶の相互接
続体積を含んでいる光伝達性樹脂マトリックスを備え、
その液晶物質の正常屈折率はマトリックスの屈折率に実
質的に同じであり、その体積内の液晶物質は一つの光学
的応答を示すように配向されており、そして液晶は規定
入力に応答して別の光学的応答をつくることを特徴とし
ている。封じ込め媒質は樹脂、ポリマーもしくはエポキ
シでよい。それぞれは最も広い意味に解され、それらの
定義は相互に他を含むことがあり、例えばエポキシは樹
脂であり、樹脂とエポキシとはポリマーであるというこ
ともある。本発明の液晶構成体の製造方法は、液晶物質
と別の媒質とを混合し、液晶物質と媒質とにマトリック
スを形成させて液晶物質が媒質内で相互に接続されてい
る体積部分となるようにすることを特徴としている。こ
の発明で一般に用いる若干の用語は次のように定義され
る：「液晶物質」は、広くこの発明に関係して役立つ液
晶物質の任意の型をいうが、好ましくは動作的ネマティ
ック液晶物質をいう。「動作的ネマティック」とは、外
部界が存在しない場合、液晶の構造的ひずみが（コレス
テリック物質におけるような）極めて強いねじれ又は
（スメクティック物質におけるような）成層のような、
バルク効果よりむしろ液晶のその境界における配向によ
り支配されることを意味する。したがって、例えば、ね
じれる傾向を引き起こすが境界配列の影響に打ち勝つこ
とはできないキラル成分をも有するさもなければ動作的
ネマティック液晶は、それでも動作的ネマティックと考
えられる。動作的ネマティック液晶物質は、多色色素、
キラル化合物又は他の共成分を含有することができる。
このような配向に影響する境界は、表面であることがで
き、したがって、境界効果又は表面効果をいうことはこ
こでは同等に用いることができる。このような境界又は
表面は、カプセル、封入媒質などのような液晶を含有す
るデバイス又は媒質の壁でありうる。液晶は正の誘電異
方性を有すべきである。カプセルは、ある量の液晶物質
を入れる又は閉じ込める封入デバイス又は媒質をいい、
「カプセル封入媒質」又は「物質」は前記カプセルが形
成される媒質又は物質である。「カプセル封入液晶」又
は「カプセル封入液晶物質」は、カプセル封入媒質内、
例えば個々のカプセル又は乾燥化安定乳濁液のような固
体媒質中の体積に閉じ込められ又は含まれたある量の液
晶物質を意味する。前記体積は離散した体積であること
が好ましく、すなわち、いったん生成すると、それらが
通常個々に別個の実在物又は独立の実在物としてとどま
る。しかし、前記独立実在物又は離散体積は、例えば一
つ以上の通路により互いに連絡されうることが分かっ
た。液晶物質は、離散した体積であることも前記のよう
に互いに連絡する通路を有することも両方とも好まし
い。したがって、ここで「カプセル」とは、閉じた個々
のカプセルか、例えば、それぞれの互いに連絡する通路
を有する内部体積が一つ以上の前記互いに連絡する通路
により流動的に結合されるような他と互いに連絡される
カプセルかのいずれかをいう。一般に、この発明に従う
カプセルは、約０．３〜１００ミクロン、好ましくは１
〜３０ミクロン、特に１〜５ミクロンの直径を有するほ
ぼ球形形状を有する。（これは、それ自体がこの発明の
要件ではないけれども。）この発明と関係して、カプセ
ル封入及び同様な用語は、一般にカプセルといわれるよ
うな物品の生成をいうのみでなく、均一な周囲媒質中で
安定な、好ましくはほぼ均一な大きさの粒子の生成が起
こる剤（カプセル封入媒質）中の液晶物質の安定な乳濁
液又は懸濁液の生成をもいう。上記の互いに連絡する通
路は、さもなければ前記媒質中の独立のカプセル状粒子
塊の間に存在することもでき、好ましくは同様に液晶物
質を含む。カプセル封入、一般にはカプセルの大きさの
ゆえにマイクロカプセル封入といわれる、に対する技術
は業界でよく知られ、（例えば、アサジ・コンドウ（Ａ
ｓａｊｉ Ｋｏｎｄｏ）による「マイクロカプセル処理
及び技術」マルセル・デッカー・インコーポレーテッド
（Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ．）社発行、参
照）また液晶物質に対する適当なカプセル封入剤及び方
法を決定することは、この発明の開示を参考にすれば、
当業者にとって可能であろう。液晶デバイスは、液晶物
質でつくられるデバイスである。この発明においてこの
ようなデバイスは、典型的に液晶物質になじむ型の機能
を提供することのできるカプセル封入液晶でつくられ
る；例えば、前記液晶デバイスは、電界の印加及び除去
に応じて、好ましくは遠赤外線から紫外線を経る波長を
含む光の放射の選択された減衰を行う表示装置又は光シ
ャッターでありうる。この発明は、光の放射、光又は任
意の他の電磁放射又は所定の入力の存在又は非存在に応
じて液晶が検出可能な変化、例えば減衰、透過などを起
こすような波と関連して用いることができる。カプセル
封入液晶を製造する一つの方法は、液晶物質とこれが中
に溶解せず、かつ液晶物質を含む離散カプセルの生成を
可能にするカプセル封入媒質とを共に混合することを含
む。このようなカプセル挿入液晶を含む液晶デバイスの
製造方法は、例えば前記カプセル封入液晶物質を基板に
適用することを含む。更に、このような方法は、液晶物
質にその特性に影響を及ぼすために電界を印加する手段
を具えることを含む。この発明の他の特徴に従えば多色
色素を溶解する動作的ネマティック物質が一般に球形の
カプセル中に入れられる。電界が存在しない場合、カプ
セル壁は液晶構造をひずませるのでこれと色素は光をそ
の偏光方向に関係なく吸収する傾向がある。適当な電界
を前記カプセルを横切って、例えばその軸を横切って印
加する場合、液晶物質は前記界に平行に配列する傾向が
あり、このような物質特有の吸収を液晶物質が平面構造
にある場合仮定される吸収にまで減少させる。カプセル
中の液晶物質を横切って、かつカプセル封入媒質を丁度
横切るか通ることなく、そして、実際、それぞれのカプ
セルの壁厚さを横切る最小の電圧低下で確実に適当な電
界を印加するのを助けるために、カプセル封入物質は、
一方では、液晶物質の低い方の比誘電率以上の比誘電率
を有し、他方では、比較的大きなインピーダンスを有す
ることが好ましい。理想的には、カプセル封入媒質の比
誘電率は、液晶の高い方の比誘電率に近くあるべきであ
る。カプセル封入液晶を用いる液晶デバイスのコントラ
ストは、液晶物質の正常屈折率（すなわち、結晶の光軸
に平行な屈折率）に釣り合う屈折率を有するカプセル封
入媒質を選択することにより改良することができる。例
えば、ボーン（Ｂｏｒｎｅ）及びウオルフ（Ｗｏｌｆ）
による「光学」、又はハートショーン（Ｈａｒｔｓｈｏ
ｒｎｅ）及びスチュワート（Ｓｔｅｗａｒｔ）による
「結晶及び偏光顕微鏡」を参照。カプセル封入媒質は、
液晶物質をカプセル封入するのみでなくカプセルを基板
上に支持するため基板に固着するのにも使用することが
できる。その代わりに、液晶カプセルを基板に関して保
持するために更に結合媒質を用いることができる。後者
の場合、しかし、追加の結合媒質がカプセル封入媒質の
屈折率に釣り合う屈折率を有することが前記改良コント
ラスト特性を維持するために好ましい。物質の屈折率は
一般にひずみ依存性があり、ひずみは、例えばカプセル
封入媒質中で招来されうるので、液晶、カプセル封入媒
質及び、存在するなら、結合媒質の屈折率を釣り合わせ
るのにこの効果を考慮することが必要である。更に、真
珠光沢を避けねばならない場合、丁度１波長でよりむし
ろ、可能な範囲の波長範囲にわたって屈折率を釣り合わ
せることが望ましい。この発明に従って液晶物質を中に
閉じ込める球形かさもなければ曲面のカプセルの特徴
は、液晶物質が曲率に従う、すなわちそれ自身を前記カ
プセルの曲面と一般に平行に配列する傾向があることで
ある。したがって、液晶構造は、それがカプセル壁にし
たがって進むにつれてある意味ではそれ自体の上に折り
返され、特定の形状に強制され又はひずまされる傾向が
あるので、液晶物質を含有する所定のカプセルの得られ
る光学的特性は、電界を印加しない場合、入射光の偏光
方向に関係なく、カプセルに伝えられるほとんどすべて
の光が影響される、例えば、散乱させられるか（多色色
素のない場合）又は吸収される（多色色素の存在する場
合）ようなものである。色素なしでさえこの効果は散乱
したがって不透明度を生じることができる。液晶物質の
異常屈折率はカプセル封入媒質の屈折率と異なるのが好
ましいので、散乱は大部分光の屈折によるであろう；吸
収は大部分前記散乱光に対する色素の吸収特性によるで
あろう。しかし、所定の入力、例えば電界が存在する場
合、液晶構造は、界に沿って並び、後に詳細に述べるよ
うに、入射光の散乱及び／又は吸収の量に関して事実上
光学的に透過性になるか少なくとも前記量を減少させ
る。また、所定の入力（電界）が存在しない場合、動作
的ネマティック液晶物質の液晶構造は表面、例えばカプ
セルの内壁に、その表面でそれに平行である代わりに、
一般に法線方向に並ぶことができることが分かった。か
くして、前記構造は平均として入射光の方向に配列され
ない。また、カプセルの体積が限定されるので、前記表
面又は壁から離れる液晶の構造も曲げられ又はねじられ
る。したがって、所定の入力（電界）が存在しな場合、
前記カプセル封入液晶はカプセル壁との平行配列で起こ
ったのとほとんど同様に作用する；そして所定の入力の
存在での透過動作に対しても同様なことがいえる。ま
た、液晶の若干が表面又はカプセル壁に平行で若干が法
線方向の場合も、同様な動作が起こるであろう。他の特
徴は、カプセル内に含まれる液晶物質の有効厚さを前記
カプセルの内径を制御することにより制御する能力であ
る。このような径の制御は、カプセル封入液晶の製造中
種々の従来の又は新規の選別技術のいずれか一つを用い
る粒度分別分離方法により並びに混合方法、成分量、及
び／又は混合中加えられる成分の性質を制御することに
より行うことができる。このような厚さパラメーターを
比較的精密な公差に制御することにより、次にカプセル
封入液晶を用いて最後の液晶デバイスを製造する場合の
引き続く公差の必要性は、従来、非カプセル封入デバイ
スに対して要求された程臨界的でない。しかし、この発
明のもう一つの極めて有意な特徴は、この発明に従って
カプセル封入液晶を用いて製造しうる高品質液晶デバイ
スの大きさに制限がないように見えることである。一層
詳細には、液晶物質の離散量を、例えば、前記カプセル
中に閉じ込めることを用意することにより、液晶物質の
大型デバイスでの利用を妨げていた従来起こった種々の
問題が、各個のカプセルが事実上なお独立の液晶デバイ
スとして動作しうるために克服される。このような動作
は、それぞれのカプセル又はカプセル様体積の間に前記
の互いに連絡する通路が存在する場合でさえなお有効で
あることが分かった。実際個々の結合されないカプセル
に関するこの発明の面（ａｓｐｅｃｔ）及び特徴のすべ
ては一つ以上の互いに連絡する通路を有するカプセルの
配列に適用しうることを確かめた。更に、例えば、電界
又は磁界のようなある型の励起給源の印加及び除去に応
じて用いるために基板に取付け又は別の方法で支持した
複数のそのような液晶カプセルを含有する環境を含む事
実上任意の環境に各カプセルを取り付けることを可能に
する物理的性質を各カプセルが有することが好ましい。
この特徴は、液晶物質を大型ディスプレイ（例えば掲示
板）、光シャッターなどにおけるような光学デバイスの
選択された領域のみに液晶物質を置くことも可能にす
る。この発明に従う重要な考察及び発明者の発見は、カ
プセル封入媒質によりカプセル封入された液晶物質の電
気的性質に前記のように釣り合う電気的性質を有し、か
つ更に好ましくは前記液晶物質の光学的性質に光学的に
釣り合うカプセル封入媒質は、液晶物質の外部給源によ
る励起又は非励起に応じる効果的かつ高品質の作用を可
能にするということ；及びカプセル封入媒質と液晶物質
との相互作用が後者を前記の仕方でひずませて液晶物質
の動作モードを変えるということである。後者について
は、液晶構造をカプセル壁に一般に平行又は適合する配
列に強制的にひずませることにより、液晶は電界内に置
かれない場合光を透過するよりむしろ、吸収又は遮断
し、前記入射光の偏光の方向、たとえあるとしても、に
関係なく入射光のすべての仕方について機能する。この
発明の他の特徴は、カプセル封入液晶のフィルム又は固
定乳濁液若しくは懸濁液を形成する特に能率的及び／又
は有効な方法の発見である。前記のことを考慮に入れ
て、この発明の主目的は、液晶物質の比較的大きな表面
にわたる利用を可能にすること、及び特にこのことを比
較的高品質の動作、出力の制御された均一性及び満足な
コントラストを維持しながら達成することであり、この
ことは前記物質のカプセル封入により達成される。他の
主目的は、液晶物質を前記物質の光学的特性を維持しな
がら閉じ込めること、及び特にこのことを液晶物質の電
気的感受性をも維持しながら行うことである。またの目
的は、カプセル封入液晶及びそのデバイスの改良製造方
法及びカプセル封入液晶及びこれを用いるデバイスの改
良動作を含む。この発明のこれら及び他の目的及び利点
は以下の記述を進めるにつれていっそう明らかになるで
あろう。前記及び関連目的を達成するため、この発明
は、以下に明細書でじゅうぶん記述し特に請求の範囲で
指摘する特徴を含むが、この発明の若干の説明例を詳細
に述べる以下の記述及び添付図面は、しかしこの発明の
原理を適当に用いる種々の仕方の一つにすぎないものを
示すのである。 【従来の技術の液晶デバイスの要約】さて図面について
詳細に述べるが、この場合同様な符号は若干の図の同様
な部分を示しており、最初第１図にについて従来技術の
液晶デバイスは一般に１で示す。このようなデバイス１
は、ガラス、プラスチック板などのようなそれぞれの取
り付け又は閉じ込め基板４上に支持のため析出させた、
例えば、インジウム酸化スズの電極３の間にはさまれた
液晶物質２を含む。デバイス１が光等価制御デバイスで
あるように板４は電極３と同様に透明であることがで
き、これにより入射光は、電極３により液晶物質２を横
切って電界を印加されない場合、吸収及び／又は散乱さ
れることができ、これを横切って電界を印加する場合、
入射光は液晶物質２を通って透過することができる。電
気導線５及びスイッチ６が電極３を横切って電圧供給源
７に選択的に結合して電界を与える。電圧供給源７はＡ
Ｃ又はＤＣ電圧供給源のいずれかでありうる。デバイス
１中の液晶物質２は、所望の位置に保持するため、例え
ば、ディジタル表示装置の部分として全体に用いるため
に基板４によりやや閉じ込められる。他方、液晶物質２
は、それが電界を印加しない場合は無秩序な配向か分布
のいずれかを、又は電界を電極３を横切って印加する場
合は所定の分布的又は配向的配列をすることができるよ
うにじゅうぶんな運動の自由を有しなければならない。
所要に応じて、基板４の一つは液晶物質２を経て受けた
入射光を後者を経て反射して戻し他の基板４を経て次の
使用のために伝えるように反射可能とする。液晶デバイ
ス１の種々の動作原理及び特徴及び不利益点は上に要約
され、また従来技術文献に述べられる。液晶物質２は、
デバイス１に対して意図された所望の動作特性を有する
ようにそれを横切って印加された電界に感じる事実上任
意の型でありうる；液晶物質２は、所要に応じて、それ
と共に溶液中に多色色素物質をも含有することができ
る。 【好ましい例の説明】さて第２Ａ図に移って、この発明
に従う改良液晶デバイスを１０で示す。デバイス１０
は、カプセル封入液晶１１を含み、これは取り付け基板
１２により支持され該基板を横切って電界を電極１３，
１４を経て印加することができる。電極１３は、例え
ば、基板１２に施したある量の真空蒸着インジウム酸化
スズであることができ、電極１４は、例えば、電気伝導
インクでありうる。保護層又は被慣１５を電極１４上に
保護目的で用いることができるがこのような層１５は普
通カプセル封入液晶１１又は電極１４の支持又は閉じ込
めのためには必要でない。電圧は、電極１３，１４にＡ
Ｃ又はＤＣ電圧供給源１６、選択的に閉じることのでき
るスイッチ１７、及び電気導線１８，１９から印加する
ことができスイッチ１７を閉じた場合順次電界をカプセ
ル封入液晶１１を横切って印加する。カプセル封入液晶
１１は、カプセル２２の境界又は内部体積２１内に含ま
れる液晶物質２０を含む。カプセル２２は一般的に球形
であることが好ましい。しかし、この発明の原理はカプ
セル２２が球形以外の形状である場合もあてはまる。こ
のような形状は、所望の光学的及び電気的特性、すなわ
ち液晶２０の光学的特性、例えば屈折率とじゅうぶんに
共存し、かつ条件で電界を有することが望まれる場合液
晶構造の所望の配列を行うため液晶物質２０自体を横切
ってじゅうぶんな部分の電界が起こることを可能にする
前記光学的及び電気的特性を与えるべきである。取り付
け基板１２及び電極１３，１４及び保護被覆１５は、電
極１３，１４を横切って、したがってカプセル封入液晶
１１を横切って電界を印加するか否かに応じて液晶デバ
イス１０がそれを通る光の透過を制御しうるように光学
的に透過性でありうる。代りに、取り付け基板１２が光
学的に反射性（例えば鏡）でありうるかその上に光学的
反射被覆を有することができてこのような反射被覆によ
る保護被覆１５を経て受けた入射光の反射がカプセル封
入液晶１１を横切って印加した電界があるか否かの関数
であるようにすることができる。これらの反射器の別の
型を第２Ｂ及び２Ｃ図に示す。第２Ｂ図においては電極
１３自体が光反射性である；そこで、第２Ｂ図に示され
るデバイス１０の目視側は電極１４にあるかこれから先
にある。反射電極１３は目視のために光をカプセル封入
液晶物質に向かって反射し及び／又は透明電極１４を経
て外に戻す。第２Ｃ図において反射器１２Ｒは基板又は
支持体１２と電極１３との間に位置する；この例におい
て両電極１３及び１４は透明である。更に、前記米国特
許出願番号第４７７１３８号明細書で詳細に説明したよ
うに、「界のオフ」状態でも液晶により散乱された光に
関する全内面反射及び／又は干渉原理は、この発明に従
って働きかつ有用であり、この発明に含まれるがその詳
細は文献に記載される；この例はこの発明に従う好まし
いものである。例えば、ここでのべるように、反射器を
用いれば、使用液晶を支持体又は取り付け基板１２上か
これに関してパターン配置に置く場合暗い背景上に明る
い文字のような明るい出力を得ることが可能である。更
に、電極もパターン化される場合、暗い背景上の明るい
文字か明るい背景上の暗い文字のいずれかを、成分とそ
の使用方法の関係によって得ることができる。複数のカ
プセル封入液晶１１を取り付け基板１２による支持及び
他のカプセル封入液晶１１に対して固定位置に保持する
ことのためにカプセル封入液晶を取り付け基板１２か電
極１３のような境界面物質に固着させるようにして取り
付け基板１２に設ける。カプセル２２を形成するカプセ
ル封入媒質２３は、またカプセル２２を基板１２に結合
又はそれ以外に固着させるのに適して最も好ましい。外
に、更に結合媒質（図示せず）を使用してカプセル封入
液晶１１を基板１２に固着させるようにすることができ
る。カプセル２２は基板１２に固着されるので、また各
カプセル２２は液晶物質２０に対して必要な制限を与え
るので、第１図の従来技術の液晶デバイス１に示す追加
の基板のような該２の取り付け基板は通常不必要であ
る。しかし電極１４の傷痕をつけること、電気化学的劣
化、例えば酸化などからの保護を行う目的で保護被覆１
５を取り付け基板１２の反対で液晶デバイス１０の側又
は表面に設けることができ、取り付け基板はデバイス１
０のそれ自身の側に所望の物理的保護を与える。カプセ
ル封入液晶１１は比較的しっかりと基板１２に固着され
るのでまた通常、前記のように、追加の基板は必要がな
いので、電極１４を直接カプセル封入液晶２１に適用す
ることができる。次に第３図に移って、この発明に従う
液晶デバイス１０′の例が基板１２上の方形の角を有す
る数学８ ３０として表される液晶ディスプレイデバイ
スの形で示され、該基板はこの場合好ましくはマイラー
（Ｍｙｌａｒ）のようなプラスティック物質製である
か、代りに、例えばガラスのような他の物質製であるこ
ともできる。第３図にあらわれる方形の角を有する数字
８をつくる陰影部は基板１２上に固着された１つ以上の
層に配列された複数のカプセル封入液晶１１でつくられ
る。数字８ ３０尾基板１２の部分３２の拡大部分断面
図が第４図に示される。第４図に見られるように、約
０．２５４ｍｍ（１０ミル）の厚さでありうる基板１２
の表面３１上に、例えば、インジウム酸化スズまたは
金、銀、アルミニウム、白金、パラジウム、ロジウム、
ニッケル、クロム、酸化スズ、アンチモン酸化スズ、こ
こで述べる他の種々の物質及び等価物などのような他の
適当な電極物質の２００オングストローム厚さの電極層
３３が析出される。更に、このような反射電極１３の典
型的な物質は、例えば、金、銀、アルミニウム、白金、
パラジウム、ロジウム、ニッケル及びクロムである。更
に、電極１４は光反射性であることができ、例は印刷イ
ンク又はインク状物質の電気伝導性光反射電極である；
この例において、例えば、第２Ｄ図に示すように、基板
１２は一般に透明であり、目視は基板１２を経る。複数
のカプセル封入液晶１１の一つ以上の層３４を電極層３
３に直接適用し固着する。好ましい例及び最良の仕方に
従う固着は、それぞれのカプセル２２を形成するカプセ
ル封入媒質により行うが、所要に応じて、前記のよう
に、追加の固着又は結合物質を前記固着目的のために使
用することができる。層３４の厚さは、例えば、約０．
００７６〜０．２５４ｍｍ（０．３〜１０ミル）、好ま
しくは０．０１３〜０．１０２ｍｍ（０．５〜４ミ
ル）、いっそう好ましはは０．０１３〜０．０３０ｍｍ
（０．５〜１．２ミル）、特に約０．０１３〜０．０１
８ｍｍ（０．５〜０．７ミル）である。他の厚さも使用
可能であり、特に薄いフィルムを形成する能力及びフィ
ルムの電気絶縁破壊性に依存する。追加の電極層３５を
層３４の上にカプセル２２を形成する物質に直接か、そ
の代りに、個々のカプセル封入液晶１１を互いにまたこ
れを取り付け基板１２に結合するのに用いる追加の結合
物質にかのいずれかに析出させる。電極層３５は、例え
ば、約０．０１３ｍｍ（１／２ミル）の厚さでありうる
し、例えば、電気伝導性インク又は層３３に対して前述
した物質でつくることができる。第３図の被覆１５に関
して上述した目的に対して保護被覆層３６をも第４図に
示すように設けることができる。液晶か発光ダイオード
型かのいずれかの従来の表示装置においては、数字８要
素３０は通常７個の電気的に分離されたセグメントに分
割され、それらの各は種々の数字をつくるように選択的
に付勢をしたりしなかったりすることができる。例え
ば、セグメント３０ａ及び３０ｂの付勢は数字「１」を
表示し、セグメント３０ａ，３０ｂ及び３０ｃの付勢は
数字「７」を表示する。カプセル封入液晶１１を用いる
この発明の特徴は、液晶物質の上に印刷した伝導性イン
ク電極の選択的セグメントのみの関数きして事実上任意
の所望のディスプレイを表示することができる融通性に
富む基板１２をつくることができるということである。
この場合において、基板１２の全表面３１は電極物質３
３で被覆することができ、かつこの電極物質の全表面さ
えほぼ連続的にカプセル封入液晶１１の層３４で覆うこ
とができる。その後は、伝導性インク３５の電極セグメ
ントの所定のパターンを層３４上の所望のところに印刷
することができる。電圧供給源への１本の電気導線を表
面３１に付けることができ、それぞれの電気導線をそれ
ぞれの伝導性インクセグメントにつなぎそれぞれの制御
スイッチを介して前記電圧供給源につなぐ。代りに、カ
プセル封入液晶１１及び／又は電極物質３３を表面３１
にディスプレイセグメントを望む領域にのみ適用するこ
とができる。カプセル封入液晶をただ一つの所望の領域
又はディスプレイのセグメントのような複数の領域に本
質的に従来の方法（例えば、スクリーン印刷又は他の印
刷方法のような）により適用する能力は、従来技術、こ
れは平板の間に液晶を含有する問題を有する、と比較す
る場合、特に魅力的である。更に、前記のように、例え
ば、基板１２より外の支持体又は保護層は必要がないの
で電気的に直接ディスプレイの「裏側」に接続する能力
は、この発明を用いるディスプレイ又は他のデバイスの
能力及び融通性を更に増大させる。典型的な伝導性イン
クはポリビニルアルコール又は他の透明結合剤の２０％
溶液に分散させた銀の薄片である。物質をかきまぜて一
様な分散を得る。このインクはカプセル封入液晶物質の
裏にスクリーン印刷しうる。個々のカプセル封入液晶１
１の動作の詳細な記述を以下に行うが、ここでは層３４
内のカプセル封入液晶がそれを横切ってする電解の印加
の有無に応じてそれに入射する光を減衰させ又はさせな
いように作用しうることを注意するのでじゅうぶんであ
る。液晶物質をこのような減衰／非減衰の仕方で用いる
場合、「界のオフ」状態で吸収による著しい減衰を与え
るが「界のオン」状態ではほとんど透明であるように多
色色素が溶液で液晶物質中に存在することが好ましい。
このような電界は、例えば、液晶デバイス１０′の、セ
グメント３０ａのような個々のセグメントにおける電極
層部分３３，３５の電圧供給源への結合の結果として生
じたものでありうる。カプセル封入液晶１１を界のない
（滅勢）状態から界のオン（付勢）の状態に切替えるの
に必要な電界の大きさは、例えば、個々のカプセルの直
径及び層３４の厚さ、これは順次個々のカプセル２２の
直径及びこのようなカプセルの層３４の厚さ方向におけ
る数に依存することができる、を含む若干のパラメータ
ーの関数でありうる。重要なことは、液晶物質２０がそ
れぞれのカプセル２２の中に閉じ込められるので、また
個々のカプセル封入液晶１１が基板１２に固着されるの
で、この発明に従ってカプセル封入液晶を用いる液晶デ
バイス１０′又は任意の他の液晶デバイスの大きさが事
実上無制限であることである。もちろん、無電界又は界
のオン状態に応じてこのようなデバイスのカプセル封入
液晶の光学的特性の変化を行うことを意図する領域で
は、前記液晶に適当な電界を印加する電極又は他の手段
をこのような領域に有することが必要である。米国特許
出願番号第４７７１３８号の前記散乱装置の例を示す第
５図を簡単に説明すると、このような例は、液晶物質に
よる光の等方性散乱に、またこのような等方的に散乱さ
れた光を、液晶物質が界のオフ又はひずんだ配列状態に
ある場合、特に背景に関して白色又は明るい出現（ａｐ
ｐｅａｒａｎｃｅ）、文字、情報などを生じ、液晶物質
が界のオン平行又は規則的配列状態にある場合、着色又
は暗い出現、例えば背景と同じものを生じるのに利用す
ることに関する。液晶物質がひずんだ配列にある場合ほ
とんど完全に等方的に散乱させるのが好ましい。等方的
散乱とは光線が液晶物質に入る場合散乱光の射出角を予
言する方法が事実上ないことを意味する。ここで用いる
ように、「等方性散乱」は、完全に無秩序又は予言不能
な仕方での完全等方性散乱又は少なくとも大体の又はほ
どよい量の散乱を意味し、これは光の吸収に対立する。
第５図に見られるように、液晶ディスプレイ４０は、比
較的暗い背景上に比較的明るい又は白色の文字、情報な
どをつくることができる；明るい文字は無秩序に並ぶ液
晶物質によりつくられる；背景は、例えば、規則的配列
をして、そのため、ほとんど光学的に透明である液晶物
質により及び／又は液晶物質がないディスプレイの領域
により起こされる。液晶物質が平行又は規則的配列であ
る場合、例えば吸収体により又は反射器により反射され
た暗い前景により生じた、比較的暗い背景のみが現れ
る。前記のことは、ディスプレイの目視側４１若しくは
その方向からか又は裏側すなわち非目視側４２からかの
いずれかの照明を用いて達成される。この発明の原理
は、例えば輝度を制御する光シャッター又は光制御装置
でも使用することができる。液晶装置（第５図）は、所
定の入力に応じて光を選択的に主として散乱又は透過さ
せる液晶物質３４及び中に液晶物質を保持する収納、カ
プセル封入又は支持媒質１２を含み、かくして液晶の体
積が媒質１２中にある。液晶物質の体積は、目視方向
に、例えば観察者の目に対して戻る若干の光の散乱を含
めてその上に入射する光のほぼ等方性の散乱を起こすカ
プセル封入液晶と考えうる。このような液晶は動作的ネ
マティックであり、正の誘電異方性を有し、かつ媒質１
２の屈折率にほぼ釣り合う正常屈折率を有する。一例に
おいて、液晶物質により等方的に散乱される大量の光が
媒質１２中で全内面反射されて液晶物質に戻りこれによ
り該物質を照明し更に等方性散乱と液晶物質の出現の、
例えば観察者の目に対する明るさ化を起こす。媒質１２
の固有の内面反射率は、支持媒質の屈折率が前記他の媒
質の屈折率より大きいという拘束の下に固体、液体又は
空気をさえ含むガスのような他の媒質４３との界面によ
り影響されうる。支持媒質は、例えば、収納／カプセル
封入物質（又は液晶物質がそれによって乳濁液中にある
もの）、追加量の前記カプセル封入又は他の物質、プラ
スチック状フィルム又はガラスなどのような取り付け媒
質を含む若干の成分からなりうる。支持媒質１２の裏面
４４は、このような面にこれにほぼ法線方向に達する光
が透過するように光学的透過性でありうる。前記裏面の
向こうの光を吸収する黒色又は着色物質４５は液晶物質
により生じた文字が現れる見かけの背景を暗くするが着
色するのを助けることができる。代りに、前記のよう
に、真の反射器を支持媒質の裏面に又はその向こうにす
なわち間隔をとって設けることができる。液晶物質の規
則的配列は少なくとも実質的に等方性散乱を除去するの
で、液晶物質を通過するほとんどすべての光は支持媒質
の裏面をも通過する。別の例である米国特許出願番号第
４７７１３８号に開示するように調和（ｔｕｎｅｄ）誘
電被覆を、例えば蒸着技術により、支持媒質の裏面に選
択的な有益（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅ）及び有害（ｄ
ｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ）光学的干渉を行うために設ける
ことができる。このような調和誘電被覆の厚さはラムダ
（λ）割る２の関数であり、ラムダは装置で用いられる
光の波長である。有益干渉は、特に支持媒質中で光が全
内面反射をしない範囲の立体角を減少することにより、
内面反射を増大する；また、したがって、前記干渉は更
に液晶物質文字の出現を明るくする。帯域６２で支持媒
質１２又は他の物質により隔てられる６１Ｌ及び６１Ｒ
におけるようなカプセル封入液晶物質層部分の配列又は
パターンが好ましい安定な乳濁液により生じるような液
晶の離散収納媒質中へのカプセル封入又は閉じ込めによ
り容易になるか可能にさえなることを注意するのは意義
がある。したがって、特にディスプレイ、掲示板、光シ
ャッターなどのような比較的大型のデバイス上、選択可
能な光学的特性を与えることが必要なところのみの支持
媒質１２にカプセル封入液晶物質を設けることができ
る。カプセル封入液晶物質のこのようなパターン化はあ
る場合、特定の適用のために必要な前記物質の量を著し
く減少することができる。このようなパターン化は以下
に詳細に述べるようにこの発明に従うカプセル封入液晶
物質の機能的動作により該物質を用いるデバイスの所望
の動作と矛盾なく更に可能になる。ディスプレイ４０
は、例えば、空気環境中で使用することができ、このよ
うな空気は記号６３で表され、空気は目視側において又
は目視方向４１から支持媒質１２と界面６４を形成す
る。外部媒質６３の屈折率Ｎはカプセル封入及び支持媒
質１２の屈折率Ｎ′とは異なり、通常これより小さい。
その結果、一般に目視方向４０から到達する光線６５は
界面６４を通り抜け支持媒質１２に入り、界面６４に垂
直な仮想線６６である法線方向に曲げられる。支持媒質
１２内の光線６５ａは関係式Ｎ ｓｉｎ θ＝Ｎ′ｓｉ
ｎ〜θ′を満たして入射光線６５より法線に近い。なお
ここでθは入射光線６５と法線のなす角でθ′は光線６
５ａと法線のなす角である。このような数学的関係は界
面６６でも次のように成り立つ：Ｎ′ｓｉｎ θ′＝
Ｎ″ｓｉｎ θ″。この発明に従う所望の全内面反射を
達成するため、反射媒質４３の屈折率Ｎ″は支持媒質１
２の屈折率Ｎ′より小さい。したがって、例えば、光線
６５ａが界面６６を通過することが可能でそうした場
合、それは界面６６で法線に関して〜θ″の角度で法線
から遠ざかって曲がる。実際、光線６５，６５ａは層６
１内の液晶物質により散乱されないので、すなわち、そ
れは帯域６２を通過するので実際それは界面６６を光線
６５ｂとして出て吸収体４５により吸収される。特に第
５図の説明を続けて、この発明に従う液晶ディスプレイ
４０の動作を次に説明する。動作的ネマテイック液晶３
４は界のオフ状態の存在によりひずんだ又は無秩序な配
列をなす。入射光線７０は支持媒質１２に界面６４で入
力カプセル封入液晶の層６１Ｌへの入射光としてあたる
光線７０ａとして曲げられる。無秩序な又はひずんだカ
プセル封入液晶物質は等方的にそれに入射する光を散乱
する。したがって、このような入射光線７０ａがどのよ
うに散乱させられるかという傾向の若干の可能性が次の
ようにある：Ａ．例えば、一つの可能性は、入射光線７
０ａが点線７０ｂに従って界面６６に導かれることであ
る。光線７０ｂが界面６６にあたる角度はいわゆる照明
円錐（ｃｏｎｅ ｏｆ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）の
示した立体角α（第５図の図面の平面方向において破線
７１で画成）内である。このような立体角α又は照明円
錐内に落ちる光は界面６６で全内面反射するにはその界
面で法線に関して角度が小さすぎる；したがって光線７
０ｂは界面６６を通過し曲って法線から遠ざかり光線７
０ｃを形成する。光線７０ｃは反射媒質４３に入り層４
５で吸収される。Ｂ．他の可能性は、光線７０ａが等方
的に円錐角αの外の光線７０ｄの方向に散乱させられる
ことである。全内面反射が界面６６で起こり光線７０ｄ
を光線７０ｅとしてカプセル封入液晶物質の層６１Ｌに
反射して戻しそこでそれは丁度それが導かれた光線７０
ａのように他の独立にそれに入射する光線として取扱わ
れる。したがって、前記光線７０ｅはここで述べたよう
に再び等方性散乱を受ける。Ｃ．更に他の可能性は、入
射光線７０ａ、又は光線７０ｅのようにそれから導かれ
たものが界面６４の方に界面６４における法線に近い角
度で等方的に散乱させられるので光線は界面６４を通過
し空気のような「媒質」６３に出て観察者又は観測機器
により見られることである。前記円錐角αのような、照
明円錐の立体角α′、その中に入ることが前記散乱光線
７０ｅが界面６４を通って射出するためには必要であ
る、は一点鎖線７２で表される。光線７０ｆはそのよう
にディスプレイ６０から放射した光を表す。カプセル封
入液晶１１の層６１に目視方向４１から見たとき白色又
は明るい文字の出現を与えさせるのはこの光、例えば界
面６４で射出するこのような放射光線７０ｆの和であ
る。Ｄ．更に別の可能性は、光線７０ａが光線７０ｇの
方向に等方的に散乱させられうるということである。光
線７０ｇは立体円錐角α′の外にあり、したがって界面
６４で全内面反射を受け、その後反射光線７０ｈは前記
光線７０ｅのように効果上独立の入射光線として層６１
Ｌに戻ってあたり同様な効果を有する。電極１３，１４
の屈折率は通常収納媒質及び支持媒質のそれ（それら）
より高く収納及び支持媒質の屈折率は少なくともほぼ同
じであることが好ましい。したがって、収納媒質から電
極物質に進む光は法線の方へ曲り、電極から支持媒質へ
進むそれは法線から遠ざかって曲る；かくて電極の正味
の効果は無又はほとんど無視できる。したがって全内面
反射の大部分は界面６４，６６で起こる。目視方向４１
から見る場合、帯域６２は吸収体層４５の組成に従って
暗くあるいは着色して見える。これは、帯域６２を通り
抜ける光の大部分を表す光線６５，６５ａ，６５ｂは界
面６４、支持媒質１２、界面６６及び反射媒質４３を通
り抜け、それぞれの界面で前記のように、法線の方へ又
はこれから離れる方へ曲げられ、最後にほとんど層４５
により吸収される傾向があるという事実による。界のオ
ン又は規則的配列状態及びディスプレイデバイス６０の
カプセル封入液晶層６１の動作中カプセル封入液晶３４
は光学的透過性である。したがって、帯域６２を通り抜
け層４５により吸収される光線６５，６５ａ，６５ｂの
ように、例えば、光線７０は、配列した、したがって効
果上透明又は非散乱層６１を透過し、例えば光線７０ｃ
で示すように界面６６を通り抜け層４５により吸収され
る。したがって、光線６５が観察者に関して目視位置４
１でどのような外観を起こそうと光線７０も規則的に配
列するカプセル封入液晶物質を通り抜ける場合同一効果
を起こす。したがって、ディスプレイ４０、及び特にそ
の中のカプセル封入液晶物質が規則的に配列するか界の
オン状態にある場合、液晶がある領域は帯域６２の出現
とほぼ同じ出現を有する。入射光線６５か７０のいずれ
かが支持媒質１２に界面６４でそれへの法線に関して大
きな角度で入り、したがって最後に界面６６にいわゆる
光円すい角（ｃｏｎｅ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ａｎｇｌ
ｅ）αの中に入るものより大きい角度であたる場合、こ
のような光線は界面６６で全内面反射されることは注目
すべきである。しかし、このような反射光は、恐らく引
続き液晶物質６１の層を経て透過し、続いて界面６４な
どで全内面反射を受けることにより支持媒質１２内にと
どまるであろう。この発明を具体化する液晶ディスプレ
イの入射照明は前面すなわち目視側からすることができ
る。代りに、入射照明を裏側から、好ましくは米国特許
出願番号第４７７１３８号にも開示するように、マスク
又はディレクタ（ｄｉｒｅｃｔｏｒ）を経て液晶物質に
よりじゅうぶん透過された光を目視側において視野又は
視角の外に導くようにすることができる。しかし、液晶
物質により視角内に散乱された光は見ることができる。
更に、コレステリック物質又はキラル添加剤をネマティ
ック液晶物質に添加して、電界をオフにした場合、後者
の一般にカプセル又はセル壁の形状に従うひずんだ配列
パターンへの復帰を促進する、特にカプセルが比較的大
きい場合促進することができる。また、所望に応じて、
粘度調整添加剤を液晶と混合することができる。更に、
カプセル中の液晶構造の好ましい配列、例えば、更に以
下に述べる第１０図の通常の配列をさせるのを助ける、
液晶への添加剤を使用することができる。電極層１３
（第４図の３３）は、基板１２に蒸着により、真空蒸着
により、スパッタにより、印刷により又は他の従来の技
術により設けることができる。更に、カプセル封入液晶
１１の層３４は、例えば、ウェブ若しくはグラビアロー
ル又はリバースロール印刷技術により施すことができ
る。電極層１４（第４図の３５）も、種々の印刷、スク
リーン印刷又は他の技術により設けることができる。所
要に応じて、電極層３３は、前記マイラーのような基板
１２の全被覆として、マイラーシート材料を製造する方
法の一部として製造することができ、また層３４もこの
ような製造方法の一部として設けることができる。カプ
セル封入液晶を用いる、丁度述べた型の液晶デバイスを
製造しうまく使用する能力は、カプセル封入液晶をつく
る能力に、及びこのようなカプセル封入液晶の特性によ
るものであり、両方がこの発明の特徴である。この発明
の好ましい例及び最良の仕方に従う液晶ディスプレイデ
バイス８０を略図で第６及び７図に示す。デバイス８０
において主照明源はディスプレイデバイスのいわゆる裏
側すなわち非目視側８２にある光源８１から導かれる。
いっそう詳細には、ディスプレイデバイス８０は上下の
支持媒質１２ａ，１２ｂに支持される１対の電極１３，
１４の間のカプセル封入液晶層６１を含む。反射媒質４
３は空気間隙である。３−Ｍ社により売られる光制御フ
ィルム（ＬＣＦ）を８３で示す：好ましいものは製品表
示ＬＣＦＳ−ＡＢＲＯ−３０°−ＯＢ−６０°−ＣＬＥ
ＡＲ−ＧＬＯＳ−．０３０により同定される。光制御フ
ィルム８３は好ましくは黒色のほぼ光を吸収する材料
の、裏面８５から中を通って前面８６に到る黒色の小さ
なよろい窓８４を有する薄いプラスチックシートであ
る。このようなフィルム又は同様な材料はこの発明の種
々の例と関連して使用することができる。このようなフ
ィルムは液晶物質にあてるためにそれを通る光を事実上
平行にさせる傾向がある。小さいよろい窓はベネシャン
ブラインドのように作用して光を光源８１から、例えば
光線８７，８８、目視方向４１からディスプレイデバイ
ス８０を見る観察者の視角線から一般に外れる角度でデ
ィスプレイデバイス８０の中に入り通過し、特に支持媒
質１２及び液晶層６１を通って導くようにする−これは
液晶が配列又はほとんど光学的に透明な場合である。こ
のような界のオン配列状態は第７図に示され、ここで光
線８７，８８はディスプレイデバイス８０を視線から外
れてほぼ通り抜ける。更に、光線８９のような、目視方
向４１からディスプレイデバイス８０に入射する光は一
般に支持媒質１２及び配列した、界オンの液晶層６１を
通り抜け黒色フィルム８３による吸収に向い、該フィル
ムは例えば第５図に関係する吸収帯４５として作用す
る。しかし、第７図に見るように、液晶層６１が界オフ
状態である、すなわち、液晶がひずまされ又は無秩序に
配列する場合、光源８１からの光源８７，８８は液晶物
質の層６１により等方的に散乱させられて全内面反射と
液晶物質の明るい出現を前記のようにして起こす。かく
して、例えば、光線８８は光線８８ａとして等方的に散
乱させられ、光線８８ｂとして全内面反射され、更に光
線８８ｃとして等方的に散乱されこれは界面６４を経て
目視方向４１の方に導出されることが示される。第６，
７図のディスプレイデバイス８０は裏側すなわち非目視
側からの照明を与えることが望ましい場合に特に有用で
ある。しかし、このようなディスプレイデバイスは目視
方向４１からじゅうぶんな光を与えられる限り裏光源８
１なしでさえも上記のようにして作用する。したがっ
て、デバイス８０は、昼光で、例えば光源８１を用い又
は用いなくて周囲光により片側又は両側で照明されて、
また夜又は周囲の照明が所望の明るさのためにじゅうぶ
んでない他の状況では、例えば光源８１から得られる照
明を用いて使用することができる。第８図のディスプレ
イデバイス９０は光制御フィルム９１が９２で支持媒質
物質１２ｂに直接接合され又はそうでなければそれに隣
接して置かれる以外はディスプレイデバイス８０に類似
する。ディスプレイデバイス９０が目視方向４１からの
光により照明される場合、全内面反射が主として支持媒
質１２ａ，と空気の界面６４により前記のようにして起
こる。また、界面９２でも若干の全内面反射がある。し
かし、ＬＣＦフィルムが直接支持媒質１２ｂに設けられ
るので、界面９２に達する光の比較的大量が黒色フィル
ムにより吸収される。したがって、ディスプレイデバイ
ス９０においてこの発明に従って所望の明るい文字のデ
ィスプレイ機能を達成するために層６１の液晶物質のじ
ゅうぶんな照明を確実にするには裏面照明源８１を供給
することが特に望ましい。特に第９図について説明する
と、カプセル２２は体積２１の境界を画成する一般にな
めらかな曲面の内壁面１５０を有する。壁面１５０とカ
プセル２２全体の実際の寸法パラメーターはその中に含
まれる液晶物質２０の量に関係する。更に、カプセル２
２は液晶２０に力を加えて、これを加圧するか少なくと
も体積２１内の圧力をほぼ一定に保つ傾向がある。前記
の結果、及び液晶の表面湿潤性により、通常自由形では
恐らく無秩序に分布するけれどもまっすぐであろうとす
る構造が内壁面１５０の比較的最も近い部分に一般に平
行である方向にひずまされて曲る。このようなひずみに
より液晶は弾性エネルギーを蓄える。説明を簡単にする
ため、及び前記概念の理解を容易にするため、方向配位
をそれぞれ破線１５２で表す液晶分子の層１５１を内壁
面１５０に最も近く示す。「分子」という言葉のここで
の使用は、特定の意味と動作的効果を有するのは液晶の
構造の配列及び／又は配置であるということが当業界で
しばしば事実であるので液晶「構造」と同意語であるこ
とを意図する。動作的ネマティック液晶の典型的なひず
みのない構造はまっすぐである。分子又は構造１５２の
方向配向は壁面１５０の最も近い領域に平行な方向にひ
ずんで曲る。カプセル内の境界層１５２から離れた液晶
分子の方向パターンは破線１５３で表される。液晶分子
は方向的にこのような層で表されるが、液晶分子自体は
このような層に閉じ込められていない。すなわち、個々
のカプセル中の組織はカプセルの表面１５０又は体積を
画成する壁１５４における構造１５２の組織により決ま
り外力、例えば電界が作用しなければ固定される。界を
除くと、方向配向は第９図に示すような元の配向に戻
る。この発明の好ましい例及び最良のモードにおいて液
晶分子１５２はネマティック又は動作的ネマティック型
であり正の誘電異方性を有する。このような分子すなわ
ち液晶構造は通常直線配置をとり、このようなネマティ
ック分子からなる液晶分子は通常偏光方向に敏感であ
る。しかし、カプセル封入液晶１１中の構造はひずまさ
れ又は強制的にカプセル２２の３次元全体に曲った形を
とらされるので、このようなカプセル中のこのようなネ
マティック液晶物質はそれに入射する光の偏向方向に感
じない改良特性を有するようになる。更に、発明者はカ
プセル２２中の液晶物質２０がその中に溶解した多色色
素を有する場合、通常では偏光感受性を有することが期
待できるこのような色素がそれが液晶構造と同種の曲線
配向又はひずみに従う傾向を有するのでもはや偏光に感
じなくなることを確かめた。ここでカプセル２２中の液
晶物質２０がその一般に球形の配向中に不連続部１５５
を有することが注目される。このような不連続部は液晶
が壁１５４との平行な配列に適合した仕方で均一に並ぶ
ことができないこと及び最小弾性エネルギーに対する要
求により起こされる。しかし、液晶は第９図に平面形で
示すように、しかし実際は３次元であるが、不連続部の
まわりに従う傾向があり、３次元の一般的に球形の内部
境界壁に沿うパターンに従って突出する不連続部１５５
を有する。このような不連続部は更に液晶構造をひずま
せこれにより順次更に液晶物質２０が入射光の偏光に敏
感である可能性を減少させる。液晶構造がひずまされて
第９図に示すように一般にそれ自身の上に折り返され
て、カプセル封入液晶１１は電界がカプセル封入液晶１
１を横切って及び特にその液晶物質２０を横切って印加
されない場合、通常光を吸収するか、それを通って光が
透過することを妨げる。前記議論は液晶物質の均一な配
向（カプセル壁に平行）に関するものであったけれど
も、これがこの発明の要件ではない。必要なすべては、
無電界の場合、カプセル容積にわたる液晶物質の空間的
平均配向が強く曲げられ液晶の実質的な平行方向配向が
ないように、壁と液晶との間の相互作用が壁の近くの液
晶中に一般に均一で断片をなして連続である配向を生じ
るということである。この発明の特徴である、界オフの
状態で吸収／散乱及び偏光不感受性を生じるのはこの強
く曲げられた配向である。したがって、第１０図の通常
の配列配置も前記動作特性を与える。第１０図を簡単に
説明すると、ここに開示するこの発明の種々の他の例の
代りに用いることのできる、カプセル封入液晶物質１６
０の別の例が示される。カプセル封入液晶物質１６０
は、好ましくは一般に球形の壁１６３を有するカプセル
１６２中に動作的ネマティック液晶物質１６１を含む。
第１０図において物質１６０は界オフ状態にあり、その
状態で液晶分子の構造１６４は界面１６５又はその表面
において壁１６３に法線方向又はほとんど法線方向に配
向する。したがって、界面１６５において構造１６４は
一般にカプセル１６２の幾何学的形態に関して半径方向
に配向される。カプセル１６２の中心に近づくと、液晶
分子の少なくとも若干の構造１６４の配向はカプセル中
の液晶のほぼ最小の自由エネルギー配列でカプセル１６
２の容積を利用、すなわち満たすために、例えば、図に
示すように曲る傾向がある。このような配列は、支持媒
質と反応してカプセル内壁に正常配向のステリル又はア
ルキル基を形成する添加剤を液晶物質１６１に添加する
ことにより起こると考えられる。より詳細には、このよ
うな添加剤は、カプセル壁１６３を形成する支持媒質
（１２）のＰＶＡと反応して液晶物質自体中に容易に突
出する傾向を有するステリル基又は部分を有する比較的
剛性のある外皮又は壁を形成するクロムステリル錯体又
はウエルナー錯体でありうる。このような突出は液晶構
造の有名な半径方向又は正常配列をさせる傾向がある。
更に、液晶物質のこのような配列は、それでも一般分子
方向に直角にとられる方向変化率（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ
ａｌ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）はゼロでないので界オフ
の状態での液晶構造の上記の強く曲げられたひずみに応
じる。第１１図に示すように、第９又は第１０図のカプ
セル壁配列に関して平行か法線方向かの電界をカプセル
封入液晶１１を横切って印加する場合、液晶及びそれと
共に溶液中にある任意の多色色素は電界に応じて図に示
すように配列する。このような配列は液晶による光の減
衰の減少を生じる；実際このような配列は好ましくは光
がカプセル封入液晶１１を経て透過することを可能にす
る。界のオフ状態では、液晶構造は曲げられた形態（以
下曲線配列形態（ｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒｌｙ ａｌｉ
ｇｎｅｄ ｆｏｒｍ）という）にひずまされるので、こ
の構造は若干の弾性エネルギーを有する。このような弾
性エネルギーは液晶構造がその元の直線形態をとる場
合、液晶をさもなければ可能でないことをするように機
能させる。例えば、不連続突出部１５５（第９図）はカ
プセル内で散乱と吸収を起こす傾向があり、内壁面１５
０のそれぞれの部分に接線又は平行な液晶分子配列はカ
プセル２２内で散乱及び吸収の両方を起こす。他方、電
界を第１１図に示すように印加する場合、液晶が図示の
ように配列するのみでなく、不連続部１５５も電界に支
配されて消失する傾向がある。したがって、カプセル封
入液晶１１が界オン状態にある場合、このような不連続
部は光の透過に対する影響は最小である。カプセル封入
液晶１１からなる第３図における１０′又は第５図にお
ける４０で示されるような液晶デバイスのコントラスト
特性を最適化するために、いっそう詳細にはカプセル封
入媒質から液晶物質に進む入射光及びその逆の光の屈折
による第９図のカプセル封入液晶１１の光学的ひずみを
避けるために、カプセル封入媒質の屈折率と液晶物質の
正常屈折率はできるだけ同一であるように釣り合うべき
である。屈折率の釣り合いの近さはデバイスにおけるコ
ントラスト及び透明性の所望の程度によるが、液晶の正
常屈折率と媒質の屈折率の違いは好ましくは０．０７以
下、いっそう好ましくは０．０１以下、特に０．００１
以下である。許容差はカプセルの大きさ及びデバイスの
使用目的による。シアーズ（Ｓｅａｒｓ）著、アジソン
−ウェスレイ（Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ）発行の
テキスト「光学」は、前記に関係する複屈折の徹底的議
論を含むので、このテキストの関連部分を参考のためこ
こにあげる。しかし、電界を印加しない場合、液晶の異
常屈折率がカプセル封入媒質より大きい（少なくとも異
なる）ことにより液晶とカプセル壁の境界で屈折率の差
がある。これはその界面又は境界で屈折したがって更に
散乱し、好ましくは等方性散乱を起こし、またこの発明
に従うカプセル封入ネマティック液晶物質が、特に、多
色色素を使用しなくてさえ光の透過を妨げる作用をなす
理由である。実際、液晶物質の界オフの曲線配列状態が
第５図の散乱４０における暗い背景上の明るい文字の出
力を可能にする。通常、個々のカプセル封入液晶１１が
比較的無秩序に配向し基板の表面３１上の液晶物質のじ
ゅうぶんな量を保証してそれにより、例えば、液晶デバ
イス１０′などに対して望ましい準位の光遮断、散乱、
及び／又は透過特性を与える好ましくは若干個のカプセ
ル厚さであるように、カプセル封入液晶１１を基板１２
（第３図）に設ける。この発明に従うカプセル封入液晶
１１を形成する多色色素を含有する液晶物質２０からな
る、第３図の１０′で示すような液晶デバイスにおい
て、光学的吸光度は第１図に示すような多色色素を含
む、比較的自由な（カプセル封入されない）液晶物質の
それと少なくとも同じであることが分かった。また電界
を第１１図に示すように印加した場合、例えば、多色色
素を含むカプセル封入液晶物質２０の透明度又は不透明
性の不足は比較的自由な液晶物質とともに溶液中色素を
有する従来技術の通常の場合のそれと少なくともほぼ同
じであることを確かめた。第１１図に示される電界Ｅが
カプセル自体がそれで形成されるカプセル封入物質でほ
とんど消散させられ又は低下されるよりむしろ大部分は
カプセル２２又は１６２（第９及び１０図）中の液晶物
質２０又は１６０に印加されることが重要である。換言
すれば、例えば、カプセル２２の壁１５４がそれで形成
される物質を横切り又は通って顕著な電圧低下がないこ
とが重要である；むしろ、電圧低下は主としてカプセル
２２の体積２１内の液晶物質２０を横切って起こるべき
である。短絡がもっぱら壁１５４を経て、例えばＡ点か
ら壁のみを経て点Ｂに、液晶物質をバイパスして起こら
ないようにカプセル封入媒質の電気的インピーダンスが
事実上カプセル封入液晶１１（第１１図）中の液晶物質
のそれよりじゅうぶん大きいことは大変好ましい。した
がって、例えば、点Ａから壁１５４のみを経て点Ｂに至
る壁１５４を通る又は経る誘導又は変位電流の流れに対
する有効インピーダンスが点Ａから内壁面５０の内側の
点Ａ′に至り、液晶物質２０を経て容積２１のまだ中に
ある点Ｂ′に至り、次いで最後に再び点Ｂに至る経路で
見られるインピーダンスより大きくあるべきである。
（これは、例えば、媒質をもっぱら通る前記直接Ａ−Ｂ
経路における大量の媒質に対する、直接一つの電極か
ら、媒質を経て、例えばカプセル壁の側に、液晶物質を
経て、再び媒質を経て、例えば直経的にカプセル壁の反
対側に、そして電極に至る電気経路における液晶物質と
いっそう少量の媒質の総括インピーダンス（ｌｕｍｐｅ
ｄ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）と考えられる。）かくて、第
１１図に関して一つの媒質のみを通る電気径路を媒質経
路又はＡ−Ｂ経路ということができる；液晶物質のみを
通る電気経路を液晶経路又はＡ′−Ｂ′経路ということ
ができる；主として液晶物質と電極との間、例えばカプ
セル壁のいっそう薄い媒質部分を通る電気経路は壁厚経
路またはＡ−Ａ′又はＢ−Ｂ′経路ということができ
る；そして電極間で両媒質を液晶物質を経る電気経路は
総括インピーダンス経路又はＡ−Ａ′−Ｂ′−Ｂ経路と
いうことができる。この条件は液晶物質を配列させる傾
向のある該物質を横切る電界をつくるのにじゅうぶんな
大きさであるべき点Ａと点Ｂ間の電位差があるというこ
とを保証する。幾何学的考察、すなわち、例えば壁のみ
を経て点Ａから点Ｂに至る長さより、前記条件はたとえ
壁物質の実際のインピーダンスがその中に含まれる液晶
物質のそれより低くてもなお満たされうるのである。カ
プセル封入媒質がそれで形成される物質の比誘電率及び
液晶物質がそれからなる物質の誘電係数及びカプセル壁
１５４の有効キャパシタンス値、特に半径方向におけ
る、及びそれを横切って電界Ｅが印加される液晶物質の
有効キャパシタンス値はすべて関係すべきであるので、
カプセル壁２２の壁１５４は印加電界の大きさＥを著し
く減少しない。理想的にはカプセル封入液晶物質の全層
３４（第４図）のキャパシタンス比誘電率は界オンの状
態でほとんど同じであるべきである。第１１図の電界Ｅ
がそれを横切って印加される回路を表す電気回路略図が
第１２図に示される。電界はスイッチ１７が閉じる場合
電圧供給源１６から導かれる。キャパシタ１７０は前記
電界が第１１図に示すようにして印加される場合、カプ
セル封入液晶１１中の液晶物質２０のキャパシタンスを
示す。キャパシタ１７１はカプセル２２の上部領域にお
ける壁１５４のキャパシタンスを表し（方向は便宜上図
面に関するが他に特別な意味はない）、したがって、第
９，１０及び１１図のカプセル２２、１６２の上部に類
似の仕方で曲げられる。キャパシタ１７２は同様に電界
Ｅにさらされるカプセルの下部のキャパシタンスを表
す。各キャパシタ１７０〜１７２に対するキャパシタン
スの大きさはそれぞれのキャパシタを形成する物質の比
誘電率（誘電係数）及びその有効板の間隔の関数であ
る。それぞれのキャパシタ１７１，１７２を横切って起
こる電圧低下がキャパシタ１７０を横切る電圧低下より
小さいことが望ましい；そうすると、結果は最適の動
作、すなわち、電圧供給源１６の最小の全エネルギー必
要量で液晶分子の最適動作、すなわち配列、を達成する
ためカプセル封入液晶１１中の液晶２０を横切って電界
Ｅの最大部分を印加することである。しかし、一つの又
は両方のキャパシタ１７１，１７２における電圧低下が
キャパシタ１７０を横切る電圧低下を超えることは可能
である。これは、キャパシタ１７０（液晶物質）を横切
る低下が第１１図の界オン状態に及び／又は向かって液
晶物質を配列させるのに役立つ電界をつくるようにじゅ
うぶん大きい限り動作的に容認できる。例えば、キャパ
シタ１７１に関連して、誘電物質はカプセル２２の上部
の比較的近くで壁１５４を形成する物質である。このよ
うなキャパシタ１７１の有効板は外及び内壁面１７３，
１５１であり、また、例えば第１１図の説明に関するカ
プセル２２の下部におけるキャパシタ１０２に対して同
様なことがいえる。容積２１内の液晶物質２０を閉じ込
めるのにじゅうぶんな強さをなお与えながら、壁１５４
をできるだけ薄くすることにより、特にキャパシタ１７
０の同じ番号の板を近時的に又は等価的に形成する液晶
物質２０の上部１７４とその下部１７５との間のむしろ
厚い又は長い距離に比較してキャパシタ１７１，１７２
の大きさを最大化することができる。液晶物質２０は異
方性である比誘電率値を有し、したがって、このような
特性はいっそう正確にここでは誘電係数（ｄｉｅｌｅｃ
ｔｒｉｃ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ということができ
る。壁１５４の比誘電率が上記条件に合うのを助けるた
めに異方性液晶物質２０の低い方の誘電係数より低くな
いことが好ましい。液晶物質に対する代表的な低い方の
比誘電率は約６であるので、これはカプセル封入物質の
比誘電率が少なくとも約６であることが好ましいことを
示す。このような値は、例えば、通常使用する液晶で低
い方は約３．５までまた高い方は約８までであって、使
用液晶物質によって広範囲に変化しうる。多色色素を中
に有するカプセル封入液晶１１は、次の特徴、すなわち
液晶構造は曲線的に配列させられるのでまた多色色素が
同様に形成されるので、カプセル封入液晶を通る光透過
の吸収又は遮断がそれを横切って電界Ｅを印加しない場
合、極めて有効であるという特徴を有する。他方、カプ
セル封入液晶１１中の液晶２０を横切り液晶構造及びそ
れと共に沿って色素を配列させる電界の有効な印加並び
に電界を印加した場合カプセル壁１５４と液晶物質２０
との間の界面で入射光が屈折又は曲げられないようにカ
プセル封入媒質と液晶物質の前記の好ましい屈折率の釣
り合いの両方によりカプセル封入液晶１１は良好な光学
的透過特性を有する。通常複数のカプセル封入液晶１１
が第３図のデバイス１０′のような最終液晶デバイスを
組み立てるのに必要であるので、またこれらのカプセル
封入液晶は通常若干の層で存在するので、電界Ｅの必要
電圧を減ずるためには液晶物質が比較的高い誘電異方性
を有することが望ましい。いっそう詳細には、電界を印
加しない場合の液晶物質２０のむしろ小さくあるべき誘
電係数と電界の印加時液晶物質が配列される場合の比較
的大きくあるべき液晶物質の誘電係数との間の差異はカ
プセル封入媒質の比誘電率と矛盾なくできるだけ大きく
あるべきである。第１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａおよび１４
Ｂ図に移って、この発明のカプセル封入液晶を用いる液
晶デバイスの動作を最適化するために、若干の電気的関
連基準が満たされねばならない。電極３３，３５の対及
びそれらの間の液晶３４により、事実上、キャパシタが
つくられる。このようなキャパシタは第１３Ａ及び１３
Ｂ図で１８０で表される。シミュレーションしたキャパ
シタ１８０（第１３Ａ図）の電極３３、３５の間の層３
４の有効比誘電率型値がほぼ一様であるように液晶物質
の異常誘電係数、すなわち電界の存在における、が収納
媒質の比誘電率に等しいことが望ましい。したがって、
第１３Ａ図に示すように、電界線（ｆｉｅｌｄ ｌｉｎ
ｅ）１１１は平らである。他方、液晶物質のこのような
最大又は異常誘電係数が収納手段の比誘電率と異なる場
合、層３４′（第１３Ｂ図）の全比誘電率型値は一様で
ない。例えば、収納媒質と異なる誘電係数を有する液晶
物質１８２による不均一な領域を第１３Ｂ図に示す。液
晶物質１８２は電界線１８３のひずみを第１３Ｂ図に示
すように起こすであろう。このようなひずみはカプセル
封入液晶デバイスの光学的及び電気的応答の一様性を減
じ、したがってその最適所望の動作を減じる。液晶の異
常誘電係数が収納媒質の比誘電率に等しいことが望まし
いという理由は界オン状態で最大透過を達成すること及
びカプセル封入液晶物質を通過する光のひずみを避ける
ことである。このような誘電係数と比誘電率が等しくな
い場合、液晶物質は電界によって直接電界線のひずみに
従って配列されることができず、したがって、このよう
な配列の欠如はそれを通る光のひずみになりうる。また
液晶物質の正常誘電係数（無電界の場合）が異常誘電係
数より小さいことも望ましい。この特性は液晶物質が正
の誘電異方性を有する場合達成される。更に、前記のよ
うに、この発明の動作を容易にするために、収納媒質の
比誘電率は液晶物質の正常誘電係数より大きくあるべき
である。最大の電圧低下は液晶物質を横切って起こるの
が望ましく、したがって液晶物質がそれを横切るこのよ
うな電圧低下を保証するように比較的最大のインピーダ
ンスを有することが望ましい。第１４Ａ及び１４Ｂ図に
おいてキャパシタ１８４に対する有効インピーダンスが
示される。例えば、第１４Ａ図のキャパシタ板３３，３
５（第４図の電極）間のキャパシタ１８４においてもっ
ぱら収納媒質物質を通る経路、例えばＦで示されるイン
ピーダンス経路がある。他方、別の経路は収納媒質と液
晶物質を通るものである；このような経路は液晶物質の
反対側にある収納媒質に対して文字Ｇにより示され、液
晶物質を通る経路は文字Ｈで示される。キャパシタ１８
４は第１４Ｂ図の等価回路に変えられそこで文字Ｆで示
される並列抵抗器及びキャパシタ回路は第１１Ａ図にお
けるもっぱら収納媒質の経路Ｆを経るキャパシタ板３
３，３５間の等電回路を示し、また文字Ｇ，Ｈで示され
る抵抗器及びキャパシタ回路は板３３から収納媒質（１
／２Ｇ）、液晶（Ｈ）及び収納媒質（１／２Ｇ）を経て
他の板３５に至る経路に沿う等価回路を表す。前記パラ
メーターに沿って、ＸＨで表される収納媒質の有効イン
ピーダンスはキャパシタ板３３，３５の間、収納媒質と
液晶を通る経路に沿う液晶物質の有効インピーダンスＸ
Ｇより大きくあるべきである。もっぱら収納媒質を通る
短絡を避けるため、ＸＦはインピーダンスＸＧ及びＸＨ
の合計より大きいかこれに等しくあるべきである。カプ
セル封入物質が５０容量％を超える液晶物質を含むこと
が前記特性を達成し電気的及び光学的の両方において動
作を最適にするために望ましい。前記事項の数学的要
約： （１）ε ＝ε 異常 収納媒質 （同値が最も望ましい。） （２）ε ＜ ε 正常 異常 （したがって、正の誘電異方性。） （３）ε ＞ε 収納媒質 正常 （４）ΔＶＬＣを最大化する；ＸＨを最大化する。 （５）ＸＥ≧ＸＧ＋ＸＨ （同値が最も望ましい。） （６）ＸＨ＞ＸＧ （７）＞５０％容積ＬＣ カプセル２２は種々の大きさでありうる。しかし、カプ
セルの大きさが小さい程カプセル中の液晶分子の配列を
行う電界に対する要求が高い。また、カプセルの大きさ
が比較的小さい場合、単位領域あたりの密度がいっそう
小さい、いっそう大きい寸法のカプセルに対するより層
３４の単位領域あたりにいっそう多くのカプセルが必要
であり、したがって、カプセル封入媒質においていっそ
う多くの電圧低下損失が起こる。この発明の好ましい例
及び最良の仕方に従えば、液晶デバイス１０′（例えば
第３図）のようなカプセル封入液晶１１でつくられたデ
バイスは、デバイス１０′が比較的均一でよく制御され
た仕方で付勢又は滅勢されうるように均一な大きさのカ
プセルを使用すべきである。対照的に、カプセルが不均
一な大きさである場合、それぞれのカプセルの不均一な
付勢、すなわち、各の液晶分子の配列が電界の印加の際
起こる。通常カプセル２２は直径約０．５ミクロンない
し約３０ミクロン、いっそう好ましくは約１〜約５ミク
ロンの程度の大きさを有すべきであるがこれにより大き
い及び／又は小さいカプセルを使用することができる。
カプセルの大きさが大きい程、その中の液晶分子の配列
を行うのに必要な電界は小さい。しかし、球が大きい
程、応答時間が長い。通常の当業者はこの開示を顧慮し
て、所定の応用に対し適当な又は最適のカプセルの大き
さを決めるのにきっと困難はないであろう。現在好まし
い液晶物質はネマティック物質で、下記の４０％物質で
ある。他の液晶物質はエステルもしくはその混合物、ビ
スフェノールもしくはその混合物等、例えば西独国ダル
ムシュタット所在のエー・メルク・ケミカルスによって
供給されているＥ−７，Ｅ−１１，Ｅ−６３，ＺＬ１−
２３４４，およびＺＬ１−２３９２とすることがある。
この発明に有用な典型的な液晶物質の４種の配合すなわ
ち処方は、次の通りである：１０％物質 安息香酸ペンチルフェニルメトキシ ５４ｇ 安息香酸ペンチルフェニルペンチルオキシ ３６ｇ 安息香酸シアノフェニルペンチル ２．６ｇ 安息香酸シアノフェニルヘプチル ３．９ｇ 安息香酸シアノフェニルペンチルオキシ １．２ｇ 安息香酸シアノフェニルヘプチルオキシ ０．１ｇ 安息香酸シアノフェニルオクチルオキシ ０．９４ｇ 安息香酸シアノフェニルメトキシ ０．３５ｇ２０％物質 安息香酸ペンチルフェニルメトキシ ４８ｇ 安息香酸ペンチルフェニルペンチルオキシ ３２ｇ 安息香酸シアノフェニルペンチル ５．１７ｇ 安息香酸シアノフェニルヘプチル ７．７５ｇ 安息香酸シアノフェニルペンチルオキシ ２．３５ｇ 安息香酸シアノフェニルヘプチルオキシ ２．１２ｇ 安息香酸シアノフェニルオクチルオキシ １．８８ｇ 安息香酸シアノフェニルメトキシ ０．７０５ｇ４０％物質 安息香酸ペンチルフェニルメトキシ ３６ｇ 安息香酸ペンチルフェニルペンチルオキシ ２４ｇ 安息香酸シアノフェニルペンチル １０．３５ｇ 安息香酸シアノフェニルヘプチル １５．５２ｇ 安息香酸シアノフェニルペンチルオキシ ４．７ｇ 安息香酸シアノフェニルヘプチルオキシ ４．２３ｇ 安息香酸シアノフェニルオクチルオキシ ３．７６ｇ 安息香酸シアノフェニルメトキシ １．４１ｇ４０％ＭＯＤ 安息香酸ペンチルフェニルメトキシ ３６ｇ 安息香酸ペンチルフェニルペンチルオキシ ２４ｇ 安息香酸シアノフェニルペンチル １６ｇ 安息香酸シアノフェニルヘプチル ２４ｇ カプセルを形成するカプセル封入媒質２２は液晶物質に
よる影響を実質的に完全に受けず、かつ液晶物質と反応
しない種類のものであることが必要であり、さもなけれ
ばカプセル封入物質は液晶物質に影響を与える。特に、
液晶物質はカプセル封入媒質に可溶性でないことが必要
であり、その逆も同様である。また液晶物質およびカプ
セル封入媒質についての比誘電率および／または誘電係
数および屈折率に関する上述の他の特性は材料の選択を
強制する。しかも、多色色素を使用する場合には、カプ
セル封入媒質も色素物質の影響を受けないことが必要で
あり、かつ色素物質に影響を与えないことが必要であ
る。他方、色素は液晶物質中に可溶性でかつカプセル封
入物質によって吸収されないことが必要である。さら
に、カプセル封入媒質のために所望の比較的高いインピ
ーダンスを達成するには、かかる媒質が比較的高いレベ
ルの純度を有することが必要である。特にカプセル封入
媒質が水性分散系として作られているかあるいはイオン
重合等により製造された場合には、イオン性（導電性）
不純物のレベルをできる限り低くすることが必要であ
る。本発明のカプセル封入液晶１１に使用するのに適当
な多色色素の例は上述のエー・メルクによるインドフェ
ノールブルー、スダンブラックＢ、スダン３、およびス
ダン２、並びにＤ−３７，Ｄ−４３およびＤ−５３であ
る。カプセル封入媒質としては種々の樹脂、ゼラチン、
および／または重合体を使用することができる。その例
および特性を次の第１Ａ表に示す。 しかし、カプセル封入を乳化によって行う場合にはこの
発明の好適例および最良のモードにおけるカプセル封入
媒質はポリビニルアルコール（ＰＶＡ）であって、これ
は上述の所望の特性は、特に上述の好適な液晶および多
色色素物質に対して、示すことが分かった。特に、ＰＶ
Ａは良好で、比較的大きい比誘電率を有し、かつ好適な
液晶物質の屈折率に比較的近い屈折率を有する。ゼラチ
ンは有用なカプセル封入媒質または収納媒質の他の例で
ある。ＰＶＡを精製するには、ＰＶＡを溶解し、沈澱技
術を使用して洗い落とすことができる。またＰＶＡを精
製してその電気的インピーダンスを認められる程低下さ
せる塩または他の物質の含有量を最小にするには他の技
術も使用することができる。好適な精製ＰＶＡはモンサ
ントから市販されているゲルバトール（ｇｅｌｖａｔｏ
ｌ）である。ＰＶＡが上述のように適切に精製されてい
る場合には、ＰＶＡはＰＶＡ自身の乳化剤としてかつ湿
潤剤として適切に作用して後述するこの発明方法による
カプセル封入液体の製造を容易にする。他の種類のカプ
セル封入媒質としては、例えば、ゼラチン；カルボポー
ル（Ｃａｒｂｏｐｏｌｅ）（ビー・エフ・グッドリッチ
・ケミカル・コーポレーションのカルボキシポリメラレ
ン重合体）；ジーエーエフ・コーポレーションのガント
レズ（Ｇａｎｔｒｅｚ）（ポリメチルビニルエーテル／
無水マレイン酸）、好ましくは水と反応させて酸を生成
させたものがあり、後二者は高分子電解質であり、これ
らの媒質は単独または他の重合体、例えばＰＶＡと組み
合わせて使用することができる。いくつかのＰＶＡ物質
の他の例および特性を第１表に示す。 各カプセル２２内の液晶物質に対するＰＶＡの湿潤能は
電界除去状態においての特に内側壁面１５０における好
適な平行な配列、および電界が加えられた場合における
第９図の配列位置への変化を容易にする。カプセル封入
液晶１１を製造するための乳化方法はカプセル封入媒質
と、液晶物質（使用する場合には、多色色素物質を含
む）と、たぶん分散媒、例えば水とを一緒に混合するこ
とを含むことができる。混合は種々の混合装置、例えば
ブレンダー、コロイドミル等で行うことができるが、コ
ロイドミルが最も好ましい。かかる混合の間に起こるこ
とは種々の構成成分の乳濁液が生成することで、この乳
濁液を後で乾燥して分散媒、例えば水を除去し、カプセ
ル封入媒質、例えばＰＶＡを満足に硬化させることがで
きる。このようにして作った各カプセル封入液晶１１の
カプセル２２は完全な球形でないことがあるが、各カプ
セルは形状においてほぼ球形であり、これは最初生成し
た際および乾燥および／または硬化が起こった後の両方
において球形が乳濁液の個々の小滴、小球またはカプセ
ルの最低エネルギー状態であるからである。この場合
に、液晶物質に可溶性であってはならずかつ水相または
重合体相に吸収されてはならないという多色色素の特性
は、カプセル封入液晶１１を製造するプロセスにおいて
使用したＰＶＡまたは他のカプセル封入媒質によって、
あるいは分散媒、例えば水によって、かかる多色色素が
吸収されないことを保証することが分かる。実施例１ ０．４５％スダンブラックＢ多色色素を芳香族エステル
からなる液晶に溶解した。かかる組み合わせた物質はオ
ハイオ州ケント所在のアメリカン・リキッド・エクスタ
ル・ケミカル・コーポレーションによってＮＭ８２５０
という名称で市販されている。かかる物質と精製してす
べての塩を除去した７％ＰＶＡ溶液とを混合した。また
ＡＳＴＭ−１００の水を使用したこの溶液を作った。生
成した混合物を円錐状ギャップ（Ｃｏｎｅｇａｐ）の設
定が０．１０１６ｍｍ（４ミル）であるコロイドミルに
入れ、前記物質を４分間粉砕してかなり均一な懸濁粒子
の大きさにした。この結果懸濁粒子の大きさが約３ミク
ロンである安定な乳濁液が生成した。この乳濁液を、シ
エラシン（Ｓｉｅｒｒａｃｉｎ）から購入した酸化錫イ
ンジウム電極の２００Ｑ／□層で予備被覆したマイラー
（Ｍｙｌａｒ）フィルム上にキャストした。ドクターブ
レードを使用して乳濁液物質をマイラーフィルム上に電
極被覆側でキャストした。乳濁液物質の０．１７１８ｍ
ｍ（７ミル）の被覆をかかる電極上に設け、全体の厚さ
が０．０２０３ｍｍ（０．８ミル）になるまで乾燥し
た。次いでかかる乳濁液の第２層を第１層の上に設けた
結果、ポリビニルアルコール・マトリックス中に生成し
た液晶小滴の凝集体層（ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｌａｙｅ
ｒ）は厚さ０．０４０６ｍｍ（１．６ミル）であった。
封入液晶は単一層のものとしてあるいは複数個のカプセ
ル厚さで設けるのが好ましい。このようにして形成した
マイラー層電極およびカプセル封入液晶からなる液晶装
置を次いで電界を加えて試験した際に、液晶物質は黒か
らほぼ透明に変化した。液晶物質は極めて広い視覚、す
なわち光透過角を示し、５０ボルトの電圧を加えた際に
コントラスト比は７：１であった。スイッチング速度は
オンの場合には約２ミリ秒で、オフの場合には約４ミリ
秒であった。実施例２ ７％高粘度完全加水分解重合体（アメリカン・リキッド
・エキスタル・ケミカル・コーポレーションのＳＡ−７
２）９００ｇ、同じくアメリカン・リキッド・エキスタ
ル・ケミカル・コーポレーションの８２５０ネマティッ
ク液晶物質１００ｇ、Ｃ２６５１０スダンブラックＢ４
５ｇ、およびＣ２６１００スダンＩＩＩ０．１５ｇ（後
二者の構成成分は多色色素である）を使用した。重合体
はビーカー内で秤量した。液晶を秤量し、熱板上に載
せ、緩徐に加熱した。色素を天秤で秤量し、液晶に極め
て緩徐に添加し、すべての色素が溶解するまでかきまぜ
た。次いで液晶および色素の溶液を、８ｍの濾紙を使用
した標準ミリポア（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ）濾過装置に通
して濾過した。濾過した液晶および色素の溶液を、テフ
ロン棒を使用して重合体中に混入した。かかる混合物を
コロイドミルに入れ、これを中程度のせん断作用で５分
間動作させることによりかかる混合物をカプセル封入し
た。次いで乳濁液フィルムを導電性ポリエステルフィル
ム上に拡げた。かかる例を動作させた場合に、１０ボル
トの電界を加えた際に液晶構造が配列し始め、４０ボル
トにおいて飽和および最大の光透過率に達した。実施例３ ５％高粘度完全加水分解重合体、例えばＳＡ−７２を実
施例２の７％重合体の代わりに使用した点を除き、同一
の構成成分および工程を使用して実施例２の方法を実施
した。動作結果は実施例２と同じであった。実施例４ ２０％中粘度、部分加水分解重合体（例えば上述の第１
表に示す４０５）４ｇ、液晶との溶液中に０．０８％の
Ｄ−３７マゼンタ多色色素（西独エー・メルク社によっ
て製造および／または販売されている商標付き多色色
素）を含有する８２５０ネマティック液晶物質２ｇを使
用して実施例２の方法を実施して乳濁液を作った。テフ
ロン棒を使用してスライドを作り、検査した際に直径約
３〜４ミクロンの中程度の大きさのカプセルの存在が認
められた。物質をミリポアスクリーンフィルタに通して
濾過し、別のスライドを作り；検査した際にカプセルの
大きな最初に述べた検査とは極めて僅かしか変化してい
なかった。この乳濁液を、０．１２７ｍｍ（５ミル）の
ギャップに設定したドクターブレードを使用して実施例
２におけると同様にして導電性ポリエステル支持体フィ
ルム上に拡げた。動作させた場合に、カプセル封入液晶
物質は１０ボルトの電界を加えた際に配列し始め、４０
〜６０ボルトにおいて飽和状態または充満状態（ｆｕｌ
ｌｏｎ）になった。実施例５ 脱イオンしたＡＳＴＭ−１００の水で清浄にし、洗浄し
たガラス棒を使用して、液晶中に溶解した０．０８％の
Ｄ−３７多色色素を含有する４０％８２５０ネマティッ
ク液晶物質２ｇを、２０重量％脱塩中程度加水分解中粘
度重合体４０５４ｇ中に、充分注意しながら約１５分間
で混入した。次いでこの物質を大きさ約４ミクロンのミ
リポアスクリーンフィルタに通した。泡が消えた後にス
ライドを作った。次いでマイラー物質のポリエステル支
持体上に配置したイントレックス（Ｉｎｔｒｅｘ）導電
性電極フィルム物質上に０．１２７ｍｍ（５ミル）のギ
ャップ設定でフィルムを拡げた。動作させた場合、５ボ
ルトの電圧を加えた際に液晶物質が配列し始めることが
明らかである。コントラストは良好で、液晶物質は４０
ボルトの電界を加えた際に充満状態すなわち飽和状態に
なった。実施例６ この例では、Ｅ−６３ビフェニル液晶に溶解したＤ−８
５多色色素８ｇを使用した。かかる物質は西独国エー・
メルク社の子会社であるブリティッシュ・ドラッグ・ハ
ウスによってプレミックス状態で販売されている。また
この例ではカプセル封入媒質として２０％ＰＶＡ中粘度
中程度加水分解重合体１６ｇを使用した。液晶と多色色
素との溶液は穏やかな速度で手で注意して重合体中に混
入した。次いでこの組み合わせた物質を低せん断作用で
スクリーニングした。スライドを作り、観察した際に約
３ミクロンの大きさのカプセルが認められた。かかる乳
濁液のフィルムを、０．１２７ｍｍ（５ミル）のギャッ
プ設定を用いて、上述のように導電性ポリエステルシー
ト上に拡げた。このフィルムでは液晶構造は４ボルトの
電界を加えた際に配列するかまたは配列し始め、２４ボ
ルトで飽和状態または充満状態になった。実施例７ 結晶と溶液中に０．０８％のＤ−３７多色色素を含有し
ている８２５０ネマティック液晶と１５％のＡＮ１６９
ガントレズを８５％の水に溶解した溶液との混合物を作
った。この混合物は液晶１５％と収納媒質であるガント
レズ８５％とから構成されていた。この混合物を低せん
断作用で均一にして乳濁液を精製し、これを上述のよう
に電極／支持体フィルムに被着させた；かかる支持体フ
ィルムは厚さ約０．０３０５ｍｍ（１．２ミル）であっ
た。乳濁液を乾燥させた後に、生成した乳濁液は電界に
対してほぼ上述のように応答し、電界を除いた状態の場
合に著しく光を吸収するかあるいは少なくとも著しくは
光を透過せず、光を透過し始める限界値が７ボルトであ
ることを示し、約４５ボルトにおいてほぼ最大透過の飽
和レベルになった。本発明においてはカプセル封入液晶
１１を、例えば上述のようにして、製造するのに使用す
る構成成分の分量は下記のようにすることができる：液
晶物質−この物質は多色色素を含めて混合装置、例え
ば、コロイドミルに送給される全溶液の約５〜約２０容
量％、好ましくは約５０容量％（かつある場合にはカプ
セル封入物質の性質によってはさらに多量）、２５容量
だけ（カプセル封入物質としてゲルバトールを使用する
場合）とすることができる。実際の液晶物質使用量は普
通カプセル封入媒質、例えばＰＶＡの容量より多量にし
てカプセルの大きさを最適にする必要がある。ＰＶＡ−
溶液中のＰＶＡ量は約５％〜約５０％程度、場合によっ
てはＰＶＡの加水分解および分子量によってはさらに多
量にする必要があり、好ましくは上述のように約２２％
とする。例えば、ＰＶＡの分子量が大きすぎる場合に
は、特に多量すぎるＰＶＡの溶液中に使用した際に、生
成する物質はガラスの様になる。他方、分子量が小さす
ぎる場合には、少量すぎるＰＶＡを使用すると物質の粘
度が低くなりすぎる、生成する乳濁液は適切に留まって
おらず、また乳濁液の小滴は所望の球形のカプセル封入
液晶に充分に固化もしない。分散媒−溶液の残部は水ま
たは上述のような他の、好ましくは揮発性の、分散媒で
あって、これにより乳濁液を作ることができ、基板、電
極等の上に物質を適当に被着させることができる。カプ
セル封入媒質および液晶物質の未硬化カプセルまたは小
滴は液体中に分散しているので、種々の従来技術または
他の技術を使用してカプセルを大きさによって分けるこ
とができ、望ましくない大きさのカプセルがある場合に
は、例えば、再び混合装置に供給することによりカプセ
ルを再形成することができ、最終的に使用されるカプセ
ルは上述の理由で所望の均一性を有するものになる。カ
プセル封入技術は乳化に関して詳細に記載されている
が、カプセル封入物質および結合剤が同じであることは
液晶装置の製造を容易にするので；液晶物質の個々のカ
プセルの製造が有利になることが多く、かかる個々のカ
プセルを（結合剤と共に）使用することはこの発明の意
図する範囲内にある。この発明の好適例は電界の印加お
よび除去に応答して動作するが、また磁界を印加および
除去することにより動作させることができる。次に第１
５、１６、１７および１８図には互いに連結した液晶体
積の全体を１９９で示す。かかる互いに連絡した体積１
９９を形成するために、層３４（第４図）を形成するの
に使用することができる液晶粒子またはカプセル２２、
１６２のそれぞれの間の相互連絡通路２００を示す。層
３４のマトリックス２０１の一部を従来のｘ，ｙ，ｚ直
交軸に沿って三次元で示す。第１５図には、例示および
説明を容易にするためにマトリックス、スラリ、分散
液、乳濁液、いずれにせよカプセルが互いに重なり合い
かつ／または隣接して規則正しく配列している層３４を
示す。しかし、カプセルは所望に応じて、一層密に充填
された配置または他の配置にすることができることが認
められる。実際に相互連絡通路２００は比較的ランダム
に生起することが見出されており、第１５図ではかかる
ランダムな生起を確認する努力がなされている。あるカ
プセルは他のカプセルに相互連絡されていないことがあ
るが、あるカプセルは１個または２個以上の通路２００
によって１個または２個以上の他のカプセルに相互連絡
させることができる。かかる相互連絡は、例えば、層３
４では連続または実質的に連続とすることができ、ある
いは不連続とすることができる。通路２００の存在また
は不存在はカプセル封入液晶物質を製造する方法および
／または条件かつ／またはこれと層３４に配置する方法
および／または条件によって左右されることがあると考
えられる。例えば、収納媒質またはカプセル封入媒質は
水溶性物質、例えば、ポリビニルアルコールとすること
ができ、相互連絡通路２００の形成したり、かかる形成
が生起しなかったりするのは、液晶物質と、ポリビニル
アルコールと、水との乳濁液から水を除去する際の温度
および／またはかかる除去速度の関数であることがあ
る。各カプセルの内壁に対する液晶構造の配置方向がか
かる壁に対して平行または垂直のいずれであっても、す
なわちカプセルが上述の第９図または第１０図に示す種
類のもののいずれであっても、通路２００の有無に影響
を及ぼさず、かかる通路２００はカプセル２２と同様な
カプセル２２、カプセル１６２と同様なカプセル１６
２、またはカプセル２２とカプセル１６２、等を連絡す
ることができる。普通、しかしながら、支持媒質の同一
マトリックス中に２種の異なるカプセル２２カプセル壁
に平行に変形した液晶構造を有する）およびカプセル１
６２（カプセル壁に垂直な構造を有する）が存在するこ
とは予期されない。通路２００の有無は本発明のカプセ
ル封入液晶の動作に影響を及ぼさない。かかる通路２０
０が存在しても、各カプセル２２、１６２はそのなかに
液晶物質を有する別個のカプセル容積を考えることがで
きる。１対のカプセルの間に相互連絡通路２００が存在
している場合には、かかる通路も液晶物質を含有してい
るので、かかる通路の存在は通常カプセル間の液晶物質
の流れに影響を及ぼさない。かかる通路２００が、例え
ば、層３４に生起しているか否かには無関係に、カプセ
ル封入液晶物質およびこれに使用する装置の動作性は上
述のパラメータおよび／または特性に基づいている。特
に、液晶物質の正常屈折率はカプセル封入媒質の屈折率
とほぼ同一であって電界の存在下に最大透明度を最大に
するかあるいは少なくとも先の減衰、散乱、吸収等を最
小にするほど釣り合っていること；および液晶物質の異
常屈折率は収納媒質の屈折率と釣合っていなくて電界を
除去した状態において散乱および／または吸収が最大に
なることが重要である。第１６および１７図には、曲線
状に配列したひずんだ液晶物質が、例えば、カプセル６
２、１６２において、例えば、カプセル壁に平行配置方
向またはカプセル壁に垂直な配置方向のそれぞれで示さ
れている。相互連絡通路２００はかかる通路の壁に垂直
または平行に配列する液晶物質を含有していることがあ
る。カプセル２２、１６２が形成されている収納媒質２
３または１６３は第１６および１７図に一部が示されて
いる。第１８図には、第１６および１７図のカプセル２
２、１６２および通路２００に電界Ｅが加えられている
場合を示す。電界の印加に応答して、先に詳細に説明し
たように、液晶構造は電界と配列して先の減衰が減少
し、特に光の透過が増大する。第１６、１７および１８
図から、通路２００の存在が透過または減衰に全く影響
を及ぼさないことが明らかである。特に、電界を除去し
た状態において、通路２００内の液晶はこれに入射する
光を吸収（特に液晶と共に色素が含まれている場合）お
よび／または散乱する傾向を示し、この理由はかかる液
晶の構造が全体的にひずんでいるかあるいは液晶物質が
かかる通路内でランダムに配向しているからである。し
かし、第１８図におけるように電界Ｅを加えると、通路
２００内の液晶物質は電界と配列するので、かかる液晶
は、特にその正常屈折率が収納媒質の屈折率とほぼ同一
で、好ましくは同一である場合には、透明になる。相互
連絡通路２００が生起しているかどうかは本発明のカプ
セル封入液晶を用いて作った装置の全構造上の可能性に
は影響を及ぼさない。かかる通路は全体にランダムであ
るから、カプセルおよび／又は通路が形成しているマト
リックスは大きさ、形状等が比較的一定であるから、ま
た好ましくは個々のカプセルの体積並びに通路２００の
体積は液晶物質で満たされているのが好ましいから、液
晶物質は実質的な流れに出会うことはない。従って、液
晶物質を大型ディスプレー、光シャッター等に使用でき
るようにするこの発明の面はかかる通路が液晶マトリッ
クス、層３４等に生起している場合でも実用的である。
次に、第１９図について簡単に説明すると、この発明の
動作的ネマティック液晶物質がなかに存在している収納
媒質２３０が示されている。かかる収納媒質は光学的に
透明であるかあるいは少なくとも所望の電磁周波数範囲
で選択的に透明であるのが好ましい。収納媒質２３０は
発泡フォームまたは所定のセル（ｃｅｌｌ）の平均断面
積より断面積の小さい通路によって相互連絡されている
ことがある内部セルを有する他の比較的硬質の物質とす
ることができる。収納媒質２３０を形成することができ
る原料の例はポリエチレンおよびポリプロピレンであ
る。収納媒質２３０中に収容されている液晶物質２３１
は、収納媒質自体が、例えば、発泡フォーム技術を使用
して形成された後に、セルまたはその室内に吸収される
ことがある。収納媒質２３０およびそのなかの液晶物質
は、例えば、第４図の層３４の代わりに使用できる一体
の装置２３４として使用できる。電極を装置２３４の対
向する表面に被着させて電界を選択的に加えて、液晶物
質を電極に平行に配列させて、光減衰作用を上述のよう
に減少させることができる。好ましくはかかる電界を除
去すると装置２３４の種々のセルおよび通路において液
晶物質のひずみあるいはいずれにせよ上述の曲線状配列
が生じる。結論として、これまで詳細に説明しかついく
つかの図面に例示したこの発明の種々の特徴は種々の液
晶装置、例えば、ディスプレー、光シャッター、制御装
置等に使用することができる。いくつかの具体例に披瀝
されている種々の特徴は互いに組み合わせてあるいは独
立に使用することができる。この発明においては多色色
素または他の色素を使用して電界を加えた状態における
効果的な吸収を助けかつ電界を加えた状態における電磁
放射の減衰を減少することができ；多色色素は液晶物
質、特に動作的ネマティック型の液晶物質と隣接もしく
は混合した分子または構造となっている構造をとる傾向
がある。種々の添加剤を使用して電界を除去した際に直
ちに液晶物質のねじれ、電界が除去された状態への液晶
物質の復帰等を強制することができる。
【図面の簡単な説明】
添付図面において、
【図１】従来の技術の液晶デバイスの略図であり；
【図２】Ａはこの発明に従う液晶デバイスの略図であ
り、Ｂ、Ｃ及びＤは種々のそれぞれの反射器装置を説明
する、この発明に従う液晶デバイスの別の例の略図であ
り 【図３】この発明に従う液晶ディスプレイデバイスの等
角図であり； 【図４】図３の液晶ディスプレイデバイスの部分の一部
取りこわした拡大部分図であり 【図５】動作の散乱原理及び界のオフ状態での散乱光の
全内面反射及び界のオン状態での光透過を具体的に示す
液晶装置の略図であり； 【図６】界のオン及び界のオフ状態における非目視測か
らの入射照明を備える光制御フィルムディレクター（ｆ
ｉｌｍ ｄｉｒｅｃｔｏｒ）付き液晶装置の更に別の例
の略図であり； 【図７】界のオン及び界のオフ状態における非目視測か
らの入射照明を備える光制御フィルムディレクター（ｆ
ｉｌｍ ｄｉｒｅｃｔｏｒ）付き液晶装置の更に別の例
の略図であり； 【図８】図６、図７と同様の略図であるが、支持媒質物
質に光制御フィルムディレクターを接着した例を示して
おり； 【図９】界のない状態下でのこの発明に従う液晶カプセ
ルの拡大略図であり； 【図１０】例えば図９のような略図であるが、カプセル
壁に対し法線方向の液晶構造の配列を示す略図であり； 【図１１】印加電界状態下の図９に類似の図であり； 【図１２】印加電界を備えるカプセルの電気回路略図で
あり； 【図１３】Ａ及びＢは電極と図４のカプセル封入液晶物
質の層により形成したキャパシタの略図であり； 【図１４】Ａ及びＢは図１０のキャパシタのプレートの
間の径路とそれぞれの径路に対する等価回路を示す略図
であり； 【図１５】カプセル封入液晶のマトリックス、その多数
のカプセルはそれらの間の互いに連絡する通路により結
合される、を示す略図であり； 【図１６】界のオフ及び界のオン状態における互いに連
絡するカプセルの対の略図であり； 【図１７】界のオフ及び界のオン状態における互いに連
絡するカプセルの対の略図であり； 【図１８】界のオフ及び界のオン状態における互いに連
絡するカプセルの対の略図であり； 【図１９】多孔質媒質中に液晶物質を用いる更に別の例
の略図である。
り、Ｂ、Ｃ及びＤは種々のそれぞれの反射器装置を説明
する、この発明に従う液晶デバイスの別の例の略図であ
り 【図３】この発明に従う液晶ディスプレイデバイスの等
角図であり； 【図４】図３の液晶ディスプレイデバイスの部分の一部
取りこわした拡大部分図であり 【図５】動作の散乱原理及び界のオフ状態での散乱光の
全内面反射及び界のオン状態での光透過を具体的に示す
液晶装置の略図であり； 【図６】界のオン及び界のオフ状態における非目視測か
らの入射照明を備える光制御フィルムディレクター（ｆ
ｉｌｍ ｄｉｒｅｃｔｏｒ）付き液晶装置の更に別の例
の略図であり； 【図７】界のオン及び界のオフ状態における非目視測か
らの入射照明を備える光制御フィルムディレクター（ｆ
ｉｌｍ ｄｉｒｅｃｔｏｒ）付き液晶装置の更に別の例
の略図であり； 【図８】図６、図７と同様の略図であるが、支持媒質物
質に光制御フィルムディレクターを接着した例を示して
おり； 【図９】界のない状態下でのこの発明に従う液晶カプセ
ルの拡大略図であり； 【図１０】例えば図９のような略図であるが、カプセル
壁に対し法線方向の液晶構造の配列を示す略図であり； 【図１１】印加電界状態下の図９に類似の図であり； 【図１２】印加電界を備えるカプセルの電気回路略図で
あり； 【図１３】Ａ及びＢは電極と図４のカプセル封入液晶物
質の層により形成したキャパシタの略図であり； 【図１４】Ａ及びＢは図１０のキャパシタのプレートの
間の径路とそれぞれの径路に対する等価回路を示す略図
であり； 【図１５】カプセル封入液晶のマトリックス、その多数
のカプセルはそれらの間の互いに連絡する通路により結
合される、を示す略図であり； 【図１６】界のオフ及び界のオン状態における互いに連
絡するカプセルの対の略図であり； 【図１７】界のオフ及び界のオン状態における互いに連
絡するカプセルの対の略図であり； 【図１８】界のオフ及び界のオン状態における互いに連
絡するカプセルの対の略図であり； 【図１９】多孔質媒質中に液晶物質を用いる更に別の例
の略図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
G02F 1/1333
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．複屈折のネマテイック液晶物質と収納媒質とを備
え、規定の入力がないときは前記の収納媒質により前記
の液晶物質の配向が影響を受けて第１の光学的応答をつ
くり、そして規定の入力があるとそれに応答して前記の
液晶物質は第２の光学的応答をつくるように配向される
場応答型光変調装置において、前記の収納媒質は透光性
樹脂マトリックスから成り、このマトリックスはその中
にネマテイック液晶の複数の相互に連絡した体積を内部
様相として含み、その液晶物質の正常屈折率はマトリッ
クスの屈折率と同じであり、液晶物質の異常屈折率はマ
トリックスの屈折率と異なることを特徴とする場応答型
光変調装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US585883 | 1984-03-02 | ||
| US06/585,883 US4707080A (en) | 1981-09-16 | 1984-03-02 | Encapsulated liquid crystal material, apparatus and method |
Related Parent Applications (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP2776684B2 true JP2776684B2 (ja) | 1998-07-16 |
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Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP60501139A Expired - Lifetime JPH0762742B2 (ja) | 1984-03-02 | 1985-02-28 | 液晶構成体 |
| JP4092482A Expired - Lifetime JP2776684B2 (ja) | 1984-03-02 | 1992-02-28 | 場応答型光変調装置 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60501139A Expired - Lifetime JPH0762742B2 (ja) | 1984-03-02 | 1985-02-28 | 液晶構成体 |
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| CA (1) | CA1262485A (ja) |
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