JPH0611693A - 液晶装置 - Google Patents
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- JPH0611693A JPH0611693A JP3154166A JP15416691A JPH0611693A JP H0611693 A JPH0611693 A JP H0611693A JP 3154166 A JP3154166 A JP 3154166A JP 15416691 A JP15416691 A JP 15416691A JP H0611693 A JPH0611693 A JP H0611693A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光の透過を制御するための液晶装置を提供す
ること。 【構成】 媒体内に分散された液晶物質を有し、液晶物
質と媒体とは、これら液晶物質と媒体とを通して電界を
印加できるような電気的特性を有し、液晶物質に電界を
印加する手段が設けられる。媒体は湾曲面を備える。液
晶物質は正の誘電異方性を有し、液晶物質の異常光線屈
折率は媒体の屈折率とは異なり、常光線屈折率は媒体の
屈折率により近い値を有する。液晶物質は電界がないと
きに少なくとも一部が湾曲面において該湾曲面に対し直
角になるように媒体に対して配向する。液晶物質は、電
界がないときは光を散乱させ、電界があるときは該電界
に応答して液晶物質と前記媒体との間の屈折率の関係に
より光の散乱を減少させる。
ること。 【構成】 媒体内に分散された液晶物質を有し、液晶物
質と媒体とは、これら液晶物質と媒体とを通して電界を
印加できるような電気的特性を有し、液晶物質に電界を
印加する手段が設けられる。媒体は湾曲面を備える。液
晶物質は正の誘電異方性を有し、液晶物質の異常光線屈
折率は媒体の屈折率とは異なり、常光線屈折率は媒体の
屈折率により近い値を有する。液晶物質は電界がないと
きに少なくとも一部が湾曲面において該湾曲面に対し直
角になるように媒体に対して配向する。液晶物質は、電
界がないときは光を散乱させ、電界があるときは該電界
に応答して液晶物質と前記媒体との間の屈折率の関係に
より光の散乱を減少させる。
Description
（技術分野）本発明は液晶の技術分野、特に液晶物質に
よる光の散乱に関するものである。さらに、本発明はか
かる光の散乱を液晶表示装置で利用して背景に対して白
いすなわち明るい記号（Ｃｈａｒａｃｔｅｒ）を形成し
かつ光シャッタ装置で使用して例えば明るさを制御する
こと、液晶装置特にカプセル封入液晶を使用するかある
いはエマルジョンのような封入材料中に保持されている
液晶物質を使用するタイプの液晶装置の光の出力／コン
トラストを高めること、および液晶装置の製造方法およ
び使用方法に関するものである。 （背景技術）液晶物質は現在広範囲の種々の装置に使用
されており、かかる装置としは例えばビジュアル表示装
置のような光学装置がある。ビジュアル表示装置に使用
できる液晶の特性は、液晶が不規則に配列している場合
に光を散乱および／または吸収する性質および液晶が規
則的に配列している場合に光を透過する性質である。液
晶を使用するビジュアル表示装置では灰色または比較的
明るい背景に暗い記号を表示することが多い。種々の環
境において、比較的暗い背景に比較的明るい記号または
他の情報を容易に表示できる液晶物質を使用するのが望
ましい。その上表示された記号と表示装置自体の背景と
の間の有効コントラストを改善するのが望ましい。電気
的に応答する液晶物質の例およびその使用例は米国特許
第３，３２２，４８５号に開示されている。ある種類の
液晶は温度に応答してその光学特性が変化し、例えば液
晶物質は液晶物質の温度に応答して不規則あるいは規則
的に配列する。現在液晶物質には３種の液晶、すなわち
コレステリック液晶、ネマチック液晶およびスメチック
液晶がある。本発明においてはネマチック液晶物質を使
用するかあるいはネマチック型と若干のコレステリック
型とを組合せたものを使用するのが好ましい。特に、液
晶物質は動作的にネマチックであるのが好ましい。すな
わち液晶物質はネマチック物質として動作するが他の型
のものとしては動作しないのが好ましい。動作的にネマ
チックとは、外部電界の不存在下では、液晶の構造歪み
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、あるいはスメチック物質におけるような層状化（ｌ
ａｙｅｒｉｎｇ）のような本体効果（ｂｕｌｋ ｅｆｆ
ｅｃｔ）ではなく、境界における液晶の配向によって支
配されることを意味する。従って、例えば、ねじれる傾
向を生じさせるが境界配列の効果に打ち勝つことのでき
ないカイラル成分は動作的ネマチックである。かかる物
質は正の誘電異方性を有している筈である。従来文献に
は種々の液晶物質の種々の特性が記載されているが、既
知の特性の一つは可逆性である。特に、ネマチック液晶
物質は可逆性であることが知られているが、コレステリ
ック物質は普通可逆性ではない。また液晶物質に多色色
素を加えることも知られている。液晶物質と一緒に多色
色素を使用する利点の一つは偏光子が必要でなくなるこ
とである。しかし、ネマチック型の場合には、多色表示
装置はコントラストが比較的低い。従来、ネマチック物
質にコレステリック物質を多色色素と共に添加してコン
トラスト比を改善することは可能であった。例えば、
「ジャーナル・オブ・アプライド・フイジークス」第４
５巻、第１１号、１９７４年１１月、４７１８〜４７２
８頁のＷｈｉｔｅ等の報文を参照されたい。しかし、ネ
マチック物質はこの物質の両端に電界が印加されている
かいないかによって可逆性であるが、コレステリック物
質は、電界を除去しても、その当初の零電界時の形態に
戻ろうとはしない。液晶物質と共に溶液状態の多色色素
を使用する際の他の欠点は、電界印加状態において色素
の吸収が零であることで：むしろ電界印加状態における
色素の吸収は秩序化（ｏｒｄｅｒｉｎｇ）パラメータに
よって起り、このパラメータは色素の相対的配列に関係
しているかあるいは色素の相対的配列の関数である。普
通液晶物質は光学的に異方性（複屈折）であり、また例
えばネマチック物質の場合には電気的にも異方性であ
る。光学的異方性は、液晶物質が不規則に配列している
場合には光の散乱によって、また液晶物質が規則的に配
列している場合には液晶物質を通る光の透過によって示
される。電気的異方性は液晶物質の配列に関する誘電定
数すなわち誘電率間の関係であるといってもよい。従
来、ビジュアル表示装置のような液晶を使用する装置は
比較的小形である。本出願人の出願した米国特許出願第
３０２，７８０（１９８１年９月１６日出願）に開示さ
れているカプセル封入液晶を使用することによって、前
記米国特許出願に記載されているように、広告掲示板の
ような比較的大形の表示装置に液晶を満足に使用できる
ようになった。他の大規模（または小規模）の用途は、
例えばビルディングの窓または窓様区域における、一方
の区域から他方の区域への光の通過を制御するための光
シャッタとしてであるといってよい。本発明はかかるカ
プセル封入液晶の改善および、例えば液晶物質（普通多
色色素と共に）の吸収特性ではなく液晶物質の光散乱特
性の利用に関するものである。また、本発明は、例えば
光シャッタ等のような小形および大形の両方の表示装置
において比較的暗色のあるいは着色されている背景に表
示された比較的明るい記号または他の情報を得るため
に、かかる物質および特性を使用することに関するもの
である。かかる大形の表示装置およびシャッタは約９２
９ｃｍ２（１平方フィート）またはこれより大形である
といってよい。本発明においては液晶物質はカプセル封
入タイプのものであるのが最も好ましい。ここに、カプ
セル封入液晶物質とは、不連続なカプセルまたはセルの
ような実質的に閉じた封入媒質内の液晶物質を意味し、
カプセル封入液晶物質は液晶物質と封入媒質とからなる
エマルジョンの形態とすることができる。かかるエマル
ジョンは安定なものである必要がある。カプセル封入液
晶物質の製造方法および使用方法、並びにカプセル封入
物質と組合せた装置について以下に説明する。代表的な
従来技術の表示装置の一例は支持媒質およびこれによっ
て支持されている液晶物質を具えることができる。かか
る表示装置は比較的平坦であり、観察側（ｖｉｅｗｉｎ
ｇ ｓｉｄｅ）から表示装置をながめ、いわゆる正面を
観察側から見る。支持媒質の背面に光反射性被膜を設
け、この被膜を液晶物質の存在する区域に形成する比較
的暗い記号と比べて比較的明るく見せる傾向のあるもの
とすることができる。（背面、正面、頂面、底面等とは
単に便宜上のものであって、動作の際に観察方向（ｖｉ
ｅｗｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）を例えば頂面等のみ
から見るように決めなければならないという拘束を意味
するものではない。）液晶物質が規則的に配列している
場合には、観察方向からの入射光は液晶物質を通って、
光反射性被膜に達し、また液晶物質が存在しない区域で
は前記入射光は直接光反射性被膜に達し；観察側からは
記号を見ることができない。しかし、液晶物質が不規則
に配列している場合には、液晶物質は入射光のある部分
を吸収し、ある部分を散乱させ、かくして比較的明るい
色の背景例えば光反射性被膜のタイプによって灰色また
は他の色の背景に比較的暗い符号を形成する。かかるタ
イプの表示装置では液晶物質が光を散乱するのは望まし
くない。その理由は、散乱光のある部分が観察方向に戻
って、表示装置の背景に対する符号の暗さまたはコント
ラストを小さくするからである。多色色素を液晶物質に
添加して、液晶物質が不規則に配列している場合におけ
る吸光度、従ってコントラストを大きくすることが多
い。 （本発明の概要）先に簡単に説明したように、本発明は
液晶物質による光の等方的散乱に関するものであり、ま
たかかる等方的に散乱した光を使用して、液晶物質が電
界無印加状態すなわち歪んだ配列状態にある場合には、
特に背景に対して、白いすなわち明るい外観、符号、情
報等を形成し、また液晶物質が電界印加状態、平行な配
列状態または規則的な配列状態にある場合には、着色さ
れている表示（ａｐｐｅａｒａｎｃｅ）すなわち暗い表
示、例えば背景と同じ表示を生ぜしめることに関するも
のである。液晶物質は歪んで配列している場合にほぼ完
全に等方的に散乱するものであるのが好ましい。等方的
散乱とは、光ビームが液晶物質に入射した際に散乱光の
出口角を実際に全く予知できないことを意味する。ここ
に、歪んだ配列状態、不規則的な配列状態および電界印
加状態とは本質的に同じ状態を意味する；すなわち液晶
分子の配向方向が歪んでいてはっきりと弯曲した形状に
なっていることを意味する。かかる歪みは例えば各カプ
セルの壁によって生ずる。所定のカプセル内における液
晶物質の特定の歪んだ配列は普通電界無印加時には常に
ほぼ同じである。他方、ここに、平行な配列状態、規則
的な配列状態および電界印加状態とは、カプセル内の液
晶物質が外部から印加された電界に関してほぼ整列して
いることを意味する。本発明の一面においては、液晶表
示装置は比較的暗い背景に比較的明るい、すなわち白い
記号、情報等を生成することができ；背景は、例えば、
規則的に配列しているので、光学的にほぼ透明な液晶物
質によって、かつ／または液晶物質が存在していない表
示装置の区域によって生成する。液晶物質が平行に、す
なわち規則的に配列している場合には、比較的暗い背
景、例えば吸収剤によって形成される比較的暗い背景の
みが見える。このことは、比較的小さい電力要件、最小
量の液晶物質および照明を使用して、観察側すなわち観
察方向から、あるいは表示装置の背面側すなわち非観察
側から達成することができる。また、本発明の原理は、
例えば、光シャッタまたは光制御装置において明るさを
制御するのに使用することができる。要するに、液晶装
置は、指定入力に応じて選択的に主として光を散乱また
は透過させための液晶物質と、前記液晶物質をなかに保
持するための支持媒質とを具える。好適例においては、
液晶物質はこれに入射する光をほぼ異方的に散乱させか
つ入射する光のある部分を観察方向例えば観察者の目の
方向に散乱させて戻すカプセル封入タイプのものであ
る。かかる液晶は動作的にネマチックであり、正の誘電
異方性を有し、かつ液晶の封入媒質またはカプセル封入
媒質の屈折率とほぼ合致する通常の屈折率を有している
のが一層好ましい。一例では、液晶物質によって等方的
に散乱される多量の光は支持媒質によってすべて内部反
射されて液晶物質に戻り、液晶物質を照明し、さらに等
方的に散乱し、液晶物質による表示を例えば観察者の目
に対して明るくする。支持媒質の内部反射特性は前記背
面と固体、液体または気体のような他の媒質との界面に
より達成することができ、この際支持媒質の屈折率が前
記他の媒質の屈折率より大きいことが必要である、支持
媒体はいくつかの成分からなり、かかる成分としては例
えば封入物質／カプセル封入物質（または液晶物質とエ
マルジョンになっているもの）、追加量の前記カプセル
封入物質または他の物質、プラスチック様フィルムまた
はガラスのような取付用媒質等があり、これらのすべて
について後で詳述する。支持媒質の背面はこの背面にほ
ぼ垂直な方向でこの背面に到達する光を透過させるよう
に光学的に透過性にすることができる。かかる背面の向
こう側の光吸収性黒色または着色物質ははっきりと目に
見える背景を暗くするか着色するのを助けることがで
き、液晶物質によって形成される記号はこの背景上に現
われる。液晶物質の規則的な配列は等方的散乱を少なく
ともほとんど無くすので、液晶を通る光もほとんどすべ
て支持媒質の背面を通る。他の例では、同調させた誘電
被膜を、例えば蒸発技術により、支持媒質の背面に被着
させて強め合う光学干渉および弱め合う光学干渉を選択
的に行わせることができる。かかる同調させた誘電被膜
の厚さはラムダ（λ）／２（λ：装置で使用した光の波
長）の関数である。強め合う干渉は、特にこの角内では
光が支持媒質内で全内部反射しない立体角を小さくする
ことによって、内部反射を強めるので、かかる干渉は液
晶物質による記号の表示を一層明るくする。本発明の一
例の液晶表示装置に対する入射照射は正面側すなわち観
察側から行うことができる。あるいはまた、入射照明は
背面側から、好ましくはマスクまたはディレクタによっ
て、液晶物質を完全に透過する光を観察側において視野
すなわち視角の外に向けることができる。しかし、視角
内の液晶物質によって散乱された光は見える。なお、コ
レステリック液晶物質をネマチック液晶物質に添加し
て、電界をターンオフした場合に、特にカプセルが比較
的大きい場合に、ネマチック液晶物質がほぼカプセルま
たはセルの形状に従った歪んだ配列パターンに戻るのを
促進することができる。また、所要に応じて、粘度調整
用添加剤を液晶と混合することができる。さらに、液晶
に添加剤を用いてカプセル内の液晶構造に好ましい配列
をとらせるのを助けることができる。次に本発明を図面
を参照して例について説明する。 （発明の好適例）第１図、第２図および第３図に本発明
に使用するカプセル封入液晶物質を示す。第１図は本発
明の液晶装置１０の概略図である。装置１０は第１〜３
図において１個のカプセルで示されているカプセル封入
液晶物質１１を具える。これらの図面に示すカプセルは
二次元、従って平面形態で示されているが、カプセルは
三次元のもので、最も好ましくは球形である。カプセル
は透明であるが好ましい支持媒質１２内に取付けた状態
で示されており、支持媒質１２は互に一体にすることが
できる上側部分１２ａおよび下側部分１２ｂを有する。
また装置１０は一対の電極１３，１４を具え、これらの
電極は、スイッチ１５を閉じて普通の電圧源１６から電
極を付勢した場合に、液晶に電界を印加する。本発明の
第１の特徴は、かかるカプセル封入液晶物質が、電界無
印加時の不規則配列状態にある場合には、この液晶物質
に衝突する光を等方的に散乱させ；電界印加時の規則的
配列状態にある場合には、かかる液晶物質が光学的にほ
ぼ透明であることである。カプセル１１は不連続に形成
した多数のカプセル、あるいは一層好ましくは液晶物質
をいわゆるカプセル封入物質または封入媒質と混合して
エマルジョン、好ましくは安定なエマルジョンを形成す
ることにより形成した多数のカプセルの１個とすること
ができる。エマルジョンは、図示したように、支持媒質
の部分１２ａと１２ｂとの間でかつ電極１３と１４との
間に設ける、すなわち挾むことができる。所要に応じ
て、支持媒質１２といわゆるカプセル封入物質あるいは
封入媒質とは同じ物質とすることができる。さらに他の
例として、支持媒質の上側部分１２ａおよび下側部分１
２ｂあるいはこれらの一方を、ガラス様物質、ガラス
等、好ましくは透明な取付用物質とすることができる。
この後者の場合には、電極１３，１４を前記取付用物質
に設けることができ、カプセル封入物質／エマルジョ
ン、例えば多数のカプセル１１を含むものをこのような
取付用物質１２ａと１２ｂとの間に挾んで、装置１０を
形成することができ、これについては以下にさらに詳細
に説明する。反射媒質１８は支持媒質の下側部分１２ｂ
と界面１９を形成して所望の全内部反射を達成する。動
作の全内部反射の原理により、カプセル１１内の液晶物
質は入射光、例えば光ビーム１７で表わされる入射光に
よって照明され、観察区域２０から支持媒質の上側部分
１２ａを越えるように装置１０内で等方的に散乱する光
によって、カプセル封入液晶物質１１は、電界無印加状
態下に、例えばスイッチ１５を開いた場台に、白くある
いは比較的明るく見える。従来の液晶装置ではかかる等
方的散乱（およびある程度の吸収、特にカプセル封入液
晶物質中に存在している多色色素による吸収）が起る
が、本発明の全内部反射の原理は散乱を強めるので、カ
プセル封入液晶物質によって形成する記号のビジュアル
／光学的表示を明るくする。黒色または着色物質の光吸
収層２１を界面１９とは反対側の反射媒質１８の底面す
なわち背面に被着させて光吸収層２１に入射する光を吸
収させることができる。電極１３は支持媒質の下側部分
１２ｂに被着させた真空蒸着インジウム・スズ酸化物と
することでき、電極１４は液晶物質に直接被着させた導
電性インクとすることができ、あるいは電極１３と同様
のものにしてもよい。また他の電極材料および電極取付
用手段をいずれの電極に対しても使用することができ
る。例としては酸化スズおよびアンチモンドープ酸化ス
ズがある。電極は比較的薄く、例えば約２００オングス
トロームの厚さで、透明であって液晶装置１０の光学特
性に有意な影響を与えないのが好ましい。カプセル封入
液晶物質１１は液晶３０をカプセル３２の境界すなわち
内部容積３１内に入れたものである。各カプセル３２は
不連続なものとすることができ、あるいはまた液晶３０
は液晶物質を入れるための多数のカプセル様環境を形成
する傾向のある封入媒質またはいわゆるカプセル封入物
質３３の安全なエマルジョン中に入れることができる。
説明の便宜上、カプセル３２を全体にわたって存在する
封入媒質またはカプセル封入物質３３中の不連続なカプ
セルとして示したが、カプセル３２を全体にわたって存
在する封入媒質または封入物質３３から形成するのが好
ましい。カプセル３２は一般に球形であり、液晶３０は
正の誘電異方性を有するネマチックまたは動作的ネマチ
ック液晶物質である。しかし、本発明の原理はカプセル
３２が球形以外の形状である場合にも適用され；このよ
うな形状は、液晶物質３０の光学的特性、例えば屈折率
と満足に協力すると共に、電界印加状態にするのが望ま
しい場合には電界の適当な部分が液晶３０自体を横切っ
て液晶に所望の規則的な配列すなわち平行な配列を生じ
させる所望の光学的および電気的特性を付与する。また
形状は電界無印加状態すなわち不規則配列状態の場合に
液晶物質を歪ませる傾向を示すことが必要である。カプ
セル３２の好適な球形形状の特別の利点は、電界無印加
状態の場合に、カプセルによってその中の液晶３０に生
ずる歪みである。この歪みは少くとも一部分は、カプセ
ルと液晶のピッチ（ｐｉｔｃｈ）との相対的な大きさに
起因し；かかる相対的な大きさはほほ同じか少くともほ
ぼ同じ程度の大きさであるのが好ましい。さらにネマチ
ック液晶物質は電界の不存在下にこの液晶物質がカプセ
ル壁の形状に対して合致したり歪んだりするのを容易に
する流体様性質を有する。他方、電界の存在下に前記ネ
マチック物質はかかる電界に関して比較的容易に規則的
配列に変化する。カプセル封入液晶が動作的にネマチッ
クである限り、ネマチック以外の型の液晶物質のほか種
々の型の液晶物質および／または他の添加剤の組み合わ
せを、ネマチック液晶物質とともに一緒に、またはその
代りに使用することができる。しかし、コレステリック
およびスメクチック液晶物質は全体的に駆動される。こ
れらの液晶物質の全体構造を、カプセル壁の形状および
カプセル内のエネルギー問題に適合するように、ばらば
らにするのは一層困難である。第２図および第３図はそ
れぞれ電界無印加状態および電界印加状態にある液晶３
０の入っている１個のカプセル３２を示す。カプセル３
２はほぼ滑らかに弯曲した内壁面５０を有し、壁面５０
は容積３１の境界を画成する。壁面５０およびカプセル
３２の全体の実際の寸法パラメーターは、そのなかに入
れる液晶３０の分量および場合によってはそのなかの個
々の液晶物質の他の特性に関係する。さらに、カプセル
３２は容積３１内の圧力を高めるかあるいは少なくとも
ほぼー定に保持する傾向のある力を液晶３０に加える。
この結果、および液晶の表面湿潤性により、普通自由な
形態では、平行に配列する傾向を有しているが、多分不
規則に配列している液晶は、内壁面５０の相対的に最も
近い部分に対してほぼ平行な方向に歪んで曲弯する。こ
のような歪みにより、液晶は弾性エネルギーを貯える。
説明を簡単にするため、液晶分子の層５１の配向方向を
破線５２で示し、層５１を内壁面５０に最も近い位置に
示す。液晶分子５２の配向方向は壁面５０の最も近い区
域に平行な方向に歪んで弯曲する。カプセル内で境界層
５２から離れている液晶分子の方向パターンを５３で示
す。液晶分子は方向的に複数個の層として示されている
が、分子自体はこのような層に閉じ込められているわけ
でない。このようにして、個々のカプセル内の組織（ｏ
ｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）は、壁における構造５２の組
識によって予め決まり、外力例えば電界の作用を受けな
い限り一定である。電界を除去とすると、配向方向は第
２図に示すような元の配向方向に戻る。ネマチック型物
質は普通平行配置をとり、普通光学的偏光方向に対する
感応性を有している。しかし、カプセル封入液晶１１中
の液晶物質は完全に三次元のカプセル３２内で歪んでい
る、すなわち力を受けて弯曲した形態になっているの
で、前記カプセル内の前記動作的ネマチック液晶物質
は、入射光の光学的偏光方向に対して感応性でないとい
う優れた特性を有する。さらに、本発明においては、カ
プセル３２内の液晶物質３０のなかに多色色素が溶解し
ている場合には、普通光学的偏光に対して感応性である
と予想されるかかる多色色素はもはや偏光に対して感応
性でなくなり、この理由は多色色素が個々の液晶分子５
２と同種の弯曲配向すなわち歪んだ形態になる傾向があ
るからである。カプセル３２内の液晶３０はそのほぼ球
形の配向中に不連続部５５を有しているが、これは液晶
が、壁５０に平行な配列と最小弾性エネルギー要件とが
両立するように均一に配列することができないことによ
る。このような不連続部は三次元であり、液晶３０を歪
ませて液晶３０が入射光の光学的偏光方向に対して感応
性である可能性をさらに小さくするのに有用である。不
連続突出部５５はカプセル内で散乱および吸収を生起さ
せる傾向があり、また液晶分子がカプセルの内壁面５０
の部分に対して接線方向に、すなわち平行に配列してい
ることはカプセル３２内で散乱および吸収の両方を生起
させる。電界を印加した場合には、例えば第３図に示す
ように、不連続部はもはや存在しなくなるので、かかる
不連続部はカプセル封入液晶１１が電界印加状態すなわ
ち整列状態にある場合には光の透過に対して最小の影響
を及ぼすにすぎない。上述の説明は液晶物質の（カプセ
ル壁に平行な）均一な配向に関するものであるが、この
ことは本発明の必須要件ではない。必要であるすべての
ことは、壁と液晶との間の相互作用によってカプセル壁
の近くの液晶にほぼ均一で部分的に連続な配向が生じ
て、カプセル容積の全体にわたる液晶物質の空間的平均
配向が強く弯曲され、かつ電界の不存在下ではほぼ平行
な配向方向を示す液晶構造が存在しないようにすること
である。電界無印加状態において散乱と偏光とに対して
不感性になるのは、この強く弯曲した配向によってであ
り、これが本発明の特徴である。液晶が第３図に示すよ
うな規則的配列すなわち平行配列を生じさせる電界印加
状態、または任意の他の状態の場合には、カプセル封入
液晶１１はこれに入射する光をほとんど全部透過し、支
持媒質１２内で見えなくなる傾向がある。他方、電界無
印加状態において液晶が例えば第２図に示すように歪ん
だ配列をしている場合には、この反射光のある部分は吸
収されるが、入射光のある部分は支持媒質１２内で等方
的に散乱される傾向がある。なお、歪んだ配列は時とし
て不規則配列と呼ばれる。全内部反射を使用してかかる
等方的に散乱された光をカプセル封入液晶１１に再び向
け、かくしてこの封入液晶を明るくして観察者または観
測機器にとって白く見えるようにする。カプセル封入媒
質３２の屈折率と液晶３０の通常の屈折率とをできる限
り合致させて、電界印加状態すなわち液晶が規則的に配
列している状態にある場合にカプセル封入媒質３２およ
び液晶３０を通る入射光の屈折による光学的歪みを回避
する必要がある。しかし、液晶物質が歪んだ配列すなわ
ち不規則配列をしている場合、すなわち電界無印加の場
合には、液晶３０とカプセル３２の壁との間の境界で屈
折率に差が生じ、液晶の異常な屈折率はカプセル封入媒
質の屈折率より大きくなる。この結果、液晶物質と封入
媒質またはカプセル封入媒質との界面すなわち境界で屈
折が起り、従って散乱が起る。このようにさらに散乱さ
れた光は内部反射されて液晶表示を一層明るくする。こ
のように屈折率に差が生じることは既知であり、すなわ
ち複屈折である。複屈折の原理はＳｅａｒｓ著：「オプ
チクス（Ｏｐｔｉｃｓ）」およびＨａｒｔｓｈｏｒｅお
よびＳｔｅｗａｒｔ著：「クリスタルス・アンド・ザ・
ポラライジング・マイクロスコープ（Ｃｒｙｓｔａｌｓ
Ａｎｄ Ｔｈｅ Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｍｉｃｒｏ
ｓｃｏｐｅ）」に記載されており、その関係のある部分
をここに書き加える。カプセル封入媒質すなわち封入媒
質３２と支持媒質１２とは屈折率が同じであって光学的
にほぼ同じ物質と見倣され、かくして光学的界面がさら
に生じるのを回避できるのが好ましい。液晶物質の異常
な屈折率よりも通常の屈折率の方がいわゆるカプセル封
入媒質の屈折率に近い限り、電界印加状態から電界無印
加状態に移行する場合およびその逆の場合に散乱に変化
が起る。最大のコンラストは、前記通常の屈折率がカプ
セル封入媒質の屈折率に合致している場合に得られる。
屈折率の合致程度は表示装置において望まれるコントラ
スおよび透明度の程度によって左右されるが、液晶の通
常の屈折率とカプセル封入媒質の屈折率との差は好まし
くは０．０３以下、一層好ましくは０．０１以下、特に
好ましくは０．００１以下である。許容される差はカプ
セルの大きさによって左右される。第３図に示す電界Ｅ
は、カプセル封入物質３３中でほとんど消失または降下
せず、大部分がカプセル３２内の液晶３０に印加される
のが望ましい。カプセル３２の壁５４を形成する物質を
横切って、すなわちこの物質によって大きな電圧降下が
生じてはならない。むしろ、電圧降下はカプセル３２の
容積３１内の液晶３０を横切って生じる必要がある。カ
プセル封入媒質の電気的インピーダンスは、カプセル封
入液晶１１内の液晶の電気的インピーダンスに較べて事
実上十分に大きくして、短絡が専ら壁５４を通って、す
なわち点Ａから壁のみを経て点Ｂまで液晶をバイパスし
て生じることがないようにするのが好ましい。従って、
例えば点Ａから壁５４のみを通りすなわち壁５４のみを
経て点Ｂに達するまでの誘起された電流すなわち変位電
流に対する実効インピーダンは、点Ａから壁の内面５０
内の点Ａ′に達し液晶物質３０を通って体積３１内の点
Ｂ′に達し最後に再び点Ｂにいたる通路で遭遇するイン
ピーダンスより大きい必要がある。この条件により、点
Ａと点Ｂとの間の電位差の存在が保証される。このよう
な電位差は、液晶物質を横切って液晶物質を配列させる
傾向を有する電界を生じさせるのに十分な大きさである
必要がある幾何学的事項、すなわち例えば点Ａから点Ｂ
にいたるまでの壁のみを通る長さのため、壁の物質の実
際のインピーダンスがそのなかの液晶物質の実際のイン
ピーダンスより低い場合でも、なお前記条件は満たされ
る。カプセル封入媒質を形成する物質および液晶を構成
する物質の誘電定数（誘電率）、並びにカプセル壁５
４、特に半径方向の実効キャパシタンス値および電界Ｅ
が横切って印加される液晶の実効キャパシタンス値はす
ベて、カプセル３２の壁５４が印加電界Ｅの大きさを著
しく低下させないような関係にしておく必要がある。理
想的には、全カプセル封入液晶物質層６１（第４図）の
キャパシタンス誘電定数（キャパシタンス誘電率）が電
界印加状態においてほぼ同じである必要がある。液晶３
０は異方性の誘電定数値を有する。壁５４の誘電定数
（誘電率）は異方性の液晶物質３０の誘電定数（誘電
率）より低くなくて、最適操作のための上記条件を満た
すのを助けるのが好ましい。電界Ｅの電圧要件を小さく
するためには比較的高い正の誘電異方性を有しているの
が望ましい。電界無印加時の液晶３０の誘電定数（誘電
率）と、電界印加時に液晶が整列した場合の液晶３０の
誘電定数（誘電率）との間の差はできるだけ大きくする
必要があり、また前者の誘電定数（誘電率）はかなり小
さい必要があり、後者の誘電定数（誘電率）は比較的大
きい必要がある。誘電定数（誘電率）の関係は同時出願
した特許出願で議論されているが、これに開示されてい
るすべてのことを特に参考としてここに記載する。しか
し、誘電値と印加した電界との重要な関係は、カプセル
内の液晶物質を横切って印加された電界が、液晶構造を
電界に対して整列させるのに適当であることである。普
通に使用される液晶の比較的低い誘電値は、例えば、約
３．５程度の低い値から約８程度の高い値までである。
カプセル３２は種々の大きさにすることができる。しか
し、大きさが小さい程、カプセル内の液晶を整列させる
のに必要な電界が高くなる。しかし、カプセルは大きさ
のパラメータが均一であって、カプセル封入液晶を用い
る表示装置のような装置の光学的および電気的特性のよ
うな種々の特性がほぼ均一であるのが好ましい。さら
に、カプセル３２は直径が少くとも１μｍ（ミクロン）
であって、カプセル３２が入射光ビームにとって不連続
なカプセルと見做されるのが必要で、一層小さい直径の
場合には光ビームはカプセルを連続で均一な層と「見る
（ｓｅｅｉｎｇ）」ので、所要の等方的散乱が起こらな
い。カプセルの大きさの例、例えば大きさ１〜３０μｍ
（ミクロン）のカプセルの例について、および液晶物質
の例については、上述の同時出願した特許出願に記載さ
れているが、これをここに特に記載する。本発明におけ
る好ましい液晶物質はネマチック型物質ＮＭ−８２５０
で、これは米国オハイオ州ケント所在のアメリカン・リ
キッド・エクスタール・ケミカル・コーポレーション
（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｌｉｑｕｉｄ Ｘｔａｌ Ｃｈｍ
ｉｃａｌ Ｃｏｒｐ．）によって販売されているエステ
ルである。他の例は、エステルの組合せ、ビフェニルお
よび／またはビフェニルの組合せ等である。本発明にお
いて有用な液晶物質のいくつかの他の種類のものは下記
の四つの例で、これらの例はいずれもそれぞれの液晶物
質についての配合である。いわゆる１０％の物質は約１
０％の４―シアノ置換物質を含有し、２０％の物質は約
２０％の４―シアノ置換物質を含有し、以下同様であ
る。１０％の物質 ２０％の物質 ４０％の物質 ４０％のＭＯＤ カプセル３２のそれぞれを形成するカプセル封入媒質
は、液晶物質によってほぼ完全に影響されずまた液晶物
質に影響を与えない種類のものである必要がある。種々
の樹脂および／または重合体をカプセル封入媒質として
使用することができる。好ましいカプセル封入媒質はポ
リビニルアルコール（ＰＶＡ）で、これは良好な比較的
高い誘電定数および好適な液晶物質の屈折率に比較的良
く合致している屈折率を有する。好ましいＰＶＡの例は
加水分解率約８４％、分子量約１０００以上の樹脂であ
る。ゲルバトール（Ｇｅｌｖａｔｏｌ）２０／３０とい
う商品名を有するモンサント社のＰＶＡを使用するのが
本発明の最良の態様である。乳化液晶またはカプセル封
入液晶１１の製造方法は、封入媒質またはカプセル封入
媒質と、液晶物質と、恐らく水のような担体媒質とを混
合する工程を含むことができる。混合は種々のミキサ装
置例えば混和機、コロイドミル等で行なうことができる
が、コロイドミルが最も好ましい。このような混合中に
起こるのは、成分のエマルジョンが生成することであ
り、次いでこのエマルジョンを乾燥して水のようなキャ
リヤ媒質を除去し、ＰＶＡのようなカプセル封入媒質を
満足する程度に硬化させることができる。このようにし
て製造した各カプセル封入液晶１１のカプセル３２は完
全な球にすることはできないが、各カプセルはその形状
がほぼ球形となる。この理由は、最初の生成時および乾
燥および／または硬化後のいずれにおいても球がエマル
ジョンの個々の小滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）、グロビュール
（ｇｌｏｂｕｌｅ）またはカプセルの最低自由エネルギ
ー状態であるからである。カプセルの大きさ（直径）
は、入射光に対する作用および電界に対する応答に関す
る動作の均一性の点から、エマルジョン中で均一である
のが好ましい。代表的なカプセルの大きさの範囲は約
０．３〜１００μｍ（ミクロン）、好ましくは０．３〜
３０μｍ（ミクロン）、特に好ましくは３〜１５μｍ
（ミクロン）、例えば５〜１５μｍ（ミクロン）であ
る。種々の技術を使用して支持媒質１２を形成すること
ができ、支持媒質１２はカプセル封入媒質または封入媒
質と同じか類似の物質から作ることができる。例えば、
支持媒質の下側部分１２ｂは成形またはキャスティング
（ｃａｓｔｉｎｇ）プロセスを用いて形成することがで
きる。電極１３および液晶物質は支持媒質の下側部分１
２ｂによって支持されるように設けることができる。電
極１４は例えば印刷により設けることができる。次い
で、支持媒質の上側部分１２ａを所定位置に流し込むか
キャストして、カプセル封入液晶媒質および電極の封入
を完了することができる。あるいはまた、支持媒質の部
分１２ａ，１２ｂはほぼ透明なプラスティック様フィル
ムまたはガラス板、例えば実施例に記載したようなもの
とすることができる。反射媒質１８は、例えば固体であ
る場合には、他のキャスティングまたは成形技術により
支持媒質の下側部分１２ｂに被着させることができ、下
側の黒色または着色光吸収物質の被膜２１は反射媒質１
８の黒色表面に、すなわち反射媒質１８と支持媒質の下
側部分１２ｂとの界面とは反対側の表面に被着させるこ
とができる。あるいはまた、反射媒質１８は支持媒質の
下側部分１２ｂと光吸収材２１との間の空気または他の
流体の存在する間隙とすることができ、あるいは同調さ
せた誘電層を、後で詳述するように、従来の蒸発技術に
よって支持媒質の下側部分１２ｂの底面に直接被着させ
ることができる。 本発明を次の実施例について説明す
る。実施例１ ＮＭ−８２５０（商品名，アメリカン・リキッド・エク
スタール社製エステル）ネマチック液晶約２ｇと、エア
コ（Ａｉｒｏ，商品名）ポリビニルアルコールの約２０
％溶液（この溶液の他の８０％は水である）約４ｇとを
混合することにより等方的に散乱する物質の一例を作っ
た。この物質を小型ホモゲナイザ内において低せん断力
条件で混合してエマルジョンを作った。約０．１２７ｍ
ｍ（５ミル）の位置に設置したドクターブレードを使用
して、厚さ約０．１２７ｍｍ（５ミル）のポリエステル
ベース上の所定位置に予め設けたイントレクス（Ｉｎｔ
ｒｅｘ）材料の電極上にエマルジョンを塗布した。かか
るポリエステルフィルムはマイラー（Ｍｙｌａｒ，商品
名）として知られているものであった。かかる電極を設
けたかかるフィルムのもう一つのシートをカプセル封入
液晶層上に載置して、このカプセル封入液晶層を各電極
およびシートの間にサイドイッチ状に挾んだ。個々の封
入動作的ネマチック液晶カプセルすなわち粒子は直径約
４〜５ミクロンで、全封入液晶物質層は厚さ約２０〜３
０ミクロンであった。実施例１により得た液晶表示装置
を試験した。生成した物質は零電界状態（以下に普通電
界無印加状態と称する）において光を散乱した。１０ボ
ルトの電界を印加した状態では散乱は減少し、４０ボル
トでは散乱が全く止まった。ホモゲナイザを使用した
が、他のタイプのミキサ、混和機等を使用して所要の混
合を行うことができた。実施例２ ＮＭ−８２５０ネマチック液晶約２ｇと、ゲルバトール
２０／３０（商品名、モンサント社製）ポリビニルアル
コールの２２％溶液（水７８％）約４ｇとを混合するこ
とにより等方的に散乱する物質の一例を作った。この物
質を小型ホモゲナイザ内において低せん断力条件で混合
してエマルジョンを作った。０．１２７ｍｍ（５ミル）
の位置に設置したドクターブレードを使用して、実施例
１におけると同様なイントレクス・フィルム電極および
マイラーフィルムポリエステルベースの上にエマルジョ
ンを塗布し、次いで実施例１におけると同様にサンドイ
ッチにした。ネマチックカプセルすなわち粒子は厚さ約
２５ミクロンであった。実施例２によって得た液晶表示
装置を試験した。生成した物質は零電界状態すなわち電
界無印加状態において光を散乱した。１０ボルトの電界
を印加した状態では散乱が減少し、４０ボルトでは散乱
が全く止まった。実施例３ Ｅ―６３〔商品名，西独国のエー・メルク（Ｅ・Ｍｅｒ
ｃｋ）社の子会社であるブリティッシュ・ドラグハウス
社製ビスフェニル〕ネマチック液晶とゲルバトール２０
／３０（モンサント社製）ポリビニルアルコールの２２
％溶液約４ｇとを混合することにより等方的に散乱する
物質の一例を作った。この物質を小型ホモナイザ内にお
いて低せん断力条件で混合してエマルジョンを作った。
上述の実施例におけると同様にして０．１２７ｍｍ（５
ミル）の位置に設置したドクターブレードを使用してイ
ントレクス・フィルム電極およびマイラーフィルムポリ
エステルベースの上にエマルジョンを塗布し、サンドイ
ッチにした。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すなわち粒子は直径約４〜５
ミクロンであった。実施例３により得た液晶表示装置を
試験した。生成した物質は零電界状態すなわち電界無印
加状態において光を散乱した。７ボルトの電界を印加し
た状態では散乱が減少し、３５ボルトでは散乱が全く止
まった。実施例４ ＮＭ−８２５０液晶約２ｇとゲルバトール２０／３０ポ
リビニルアルコ−ルの２２％溶液約４ｇとを混合するこ
とにより等方的に散乱する物質の一例を作った。この物
質を小型ホモゲナイザ内において低せん断力条件で混合
してエマルジョンを作った。上述の実施例におけるよう
にして、０．１２７ｍｍ（５ミル）の位置に設置したド
クターブレードを使用してイントレクス・フィルム電極
およびマイラーフィルムポリエステルベースの上にエマ
ルジョンを塗布し、サンドイッチにした。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
すなわち粒子は直径約４〜５ミクロンであった。エマル
ジョンの安定性および被膜の均一性を改善するために、
混合工程前に０．００１％のＧＡＦ ＬＯ ６３０（商
品名，ＧＡＦ社製）非イオン界面活性剤（洗剤）を添加
した。エマルジョンおよび電極／ポリエステルフィルム
ベースの上のエマルジョン被膜の性能の不安定性が改善
されることが分かった。動作結果は上述の点を除き実施
例１について記載した結果と実質的に類似していた。従
って本発明においては、電極被着フィルム上に被着させ
る前に、カプセル封入液晶物質を界面活性剤好ましくは
非イオン界面活性剤、洗剤等と上述のように混合するこ
とができる。実施例５ マイラーフィルムの代りに３．１７５ｍｍ（１／８イン
チ）ガラス板を使用した点を除き実施例１におけると同
一の材料を使用して、実施例１の工程を実施した。動作
は実施例１について記載した結果と実質的に同じであっ
た。実施例６ ＮＭ−８２５０ネマチック液晶と水８５％中のＡＮ １
６９ガントレズ（Ｇａｎｔｒｅｚ，商品名）１５％の溶
液との混合物を作った。かかるガントレズはＧＡＦ社の
ポリ（メチルビニルエーテル／無水マレイン酸）、ポリ
マレイン酸製品であった。この混合物は液晶１５％と封
入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力条件で均一にしてエマルジョン
を作り、このエマルジョンを上述の実施例におけるよう
に電極／支持フィルムに被着させた；かかる支持フィル
ムは厚さ約０．０３０５ｍｍ（１．２ミル）とした。エ
マルジョンの乾燥後に、生成した液晶エマルジョンは電
界に対して上述の実施例とほぼ同様に応答し、電界無印
加状態の場合に光を散乱し、散乱の減少の始まる限界値
として７ボルトを示し、実質的に散乱の止まる飽和レベ
ルを約４５ボルトに持っていた。本発明において有用な
酸型封入材料の他の例はカルボポール（Ｃａｒｂｏｐｏ
ｌｅ，商品名）（ビー・エフ・グッドリッチ・ケミカル
社製カルボキシポリメチレン重合体）またはポリ酸であ
る。使用できる他の種類の支持媒質１２はポリエステル
材料：およびポリカーボネート材料例えばコデル（Ｋｏ
ｄｅｌ，商品名）フィルムである。極めて不活性である
テドラー（Ｔｅｄｌａｒ）フィルムも、電極を十分に付
着させることができる場合には、使用できる。かかる支
持媒質１２は光学的にほぼ透明であるのが好ましい。使
用できるいくつかの異なる重合体の封入媒質を次の表１
に示す。またこの表は各重合体のいくつかの特性を示
す。
よる光の散乱に関するものである。さらに、本発明はか
かる光の散乱を液晶表示装置で利用して背景に対して白
いすなわち明るい記号（Ｃｈａｒａｃｔｅｒ）を形成し
かつ光シャッタ装置で使用して例えば明るさを制御する
こと、液晶装置特にカプセル封入液晶を使用するかある
いはエマルジョンのような封入材料中に保持されている
液晶物質を使用するタイプの液晶装置の光の出力／コン
トラストを高めること、および液晶装置の製造方法およ
び使用方法に関するものである。 （背景技術）液晶物質は現在広範囲の種々の装置に使用
されており、かかる装置としは例えばビジュアル表示装
置のような光学装置がある。ビジュアル表示装置に使用
できる液晶の特性は、液晶が不規則に配列している場合
に光を散乱および／または吸収する性質および液晶が規
則的に配列している場合に光を透過する性質である。液
晶を使用するビジュアル表示装置では灰色または比較的
明るい背景に暗い記号を表示することが多い。種々の環
境において、比較的暗い背景に比較的明るい記号または
他の情報を容易に表示できる液晶物質を使用するのが望
ましい。その上表示された記号と表示装置自体の背景と
の間の有効コントラストを改善するのが望ましい。電気
的に応答する液晶物質の例およびその使用例は米国特許
第３，３２２，４８５号に開示されている。ある種類の
液晶は温度に応答してその光学特性が変化し、例えば液
晶物質は液晶物質の温度に応答して不規則あるいは規則
的に配列する。現在液晶物質には３種の液晶、すなわち
コレステリック液晶、ネマチック液晶およびスメチック
液晶がある。本発明においてはネマチック液晶物質を使
用するかあるいはネマチック型と若干のコレステリック
型とを組合せたものを使用するのが好ましい。特に、液
晶物質は動作的にネマチックであるのが好ましい。すな
わち液晶物質はネマチック物質として動作するが他の型
のものとしては動作しないのが好ましい。動作的にネマ
チックとは、外部電界の不存在下では、液晶の構造歪み
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、あるいはスメチック物質におけるような層状化（ｌ
ａｙｅｒｉｎｇ）のような本体効果（ｂｕｌｋ ｅｆｆ
ｅｃｔ）ではなく、境界における液晶の配向によって支
配されることを意味する。従って、例えば、ねじれる傾
向を生じさせるが境界配列の効果に打ち勝つことのでき
ないカイラル成分は動作的ネマチックである。かかる物
質は正の誘電異方性を有している筈である。従来文献に
は種々の液晶物質の種々の特性が記載されているが、既
知の特性の一つは可逆性である。特に、ネマチック液晶
物質は可逆性であることが知られているが、コレステリ
ック物質は普通可逆性ではない。また液晶物質に多色色
素を加えることも知られている。液晶物質と一緒に多色
色素を使用する利点の一つは偏光子が必要でなくなるこ
とである。しかし、ネマチック型の場合には、多色表示
装置はコントラストが比較的低い。従来、ネマチック物
質にコレステリック物質を多色色素と共に添加してコン
トラスト比を改善することは可能であった。例えば、
「ジャーナル・オブ・アプライド・フイジークス」第４
５巻、第１１号、１９７４年１１月、４７１８〜４７２
８頁のＷｈｉｔｅ等の報文を参照されたい。しかし、ネ
マチック物質はこの物質の両端に電界が印加されている
かいないかによって可逆性であるが、コレステリック物
質は、電界を除去しても、その当初の零電界時の形態に
戻ろうとはしない。液晶物質と共に溶液状態の多色色素
を使用する際の他の欠点は、電界印加状態において色素
の吸収が零であることで：むしろ電界印加状態における
色素の吸収は秩序化（ｏｒｄｅｒｉｎｇ）パラメータに
よって起り、このパラメータは色素の相対的配列に関係
しているかあるいは色素の相対的配列の関数である。普
通液晶物質は光学的に異方性（複屈折）であり、また例
えばネマチック物質の場合には電気的にも異方性であ
る。光学的異方性は、液晶物質が不規則に配列している
場合には光の散乱によって、また液晶物質が規則的に配
列している場合には液晶物質を通る光の透過によって示
される。電気的異方性は液晶物質の配列に関する誘電定
数すなわち誘電率間の関係であるといってもよい。従
来、ビジュアル表示装置のような液晶を使用する装置は
比較的小形である。本出願人の出願した米国特許出願第
３０２，７８０（１９８１年９月１６日出願）に開示さ
れているカプセル封入液晶を使用することによって、前
記米国特許出願に記載されているように、広告掲示板の
ような比較的大形の表示装置に液晶を満足に使用できる
ようになった。他の大規模（または小規模）の用途は、
例えばビルディングの窓または窓様区域における、一方
の区域から他方の区域への光の通過を制御するための光
シャッタとしてであるといってよい。本発明はかかるカ
プセル封入液晶の改善および、例えば液晶物質（普通多
色色素と共に）の吸収特性ではなく液晶物質の光散乱特
性の利用に関するものである。また、本発明は、例えば
光シャッタ等のような小形および大形の両方の表示装置
において比較的暗色のあるいは着色されている背景に表
示された比較的明るい記号または他の情報を得るため
に、かかる物質および特性を使用することに関するもの
である。かかる大形の表示装置およびシャッタは約９２
９ｃｍ２（１平方フィート）またはこれより大形である
といってよい。本発明においては液晶物質はカプセル封
入タイプのものであるのが最も好ましい。ここに、カプ
セル封入液晶物質とは、不連続なカプセルまたはセルの
ような実質的に閉じた封入媒質内の液晶物質を意味し、
カプセル封入液晶物質は液晶物質と封入媒質とからなる
エマルジョンの形態とすることができる。かかるエマル
ジョンは安定なものである必要がある。カプセル封入液
晶物質の製造方法および使用方法、並びにカプセル封入
物質と組合せた装置について以下に説明する。代表的な
従来技術の表示装置の一例は支持媒質およびこれによっ
て支持されている液晶物質を具えることができる。かか
る表示装置は比較的平坦であり、観察側（ｖｉｅｗｉｎ
ｇ ｓｉｄｅ）から表示装置をながめ、いわゆる正面を
観察側から見る。支持媒質の背面に光反射性被膜を設
け、この被膜を液晶物質の存在する区域に形成する比較
的暗い記号と比べて比較的明るく見せる傾向のあるもの
とすることができる。（背面、正面、頂面、底面等とは
単に便宜上のものであって、動作の際に観察方向（ｖｉ
ｅｗｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）を例えば頂面等のみ
から見るように決めなければならないという拘束を意味
するものではない。）液晶物質が規則的に配列している
場合には、観察方向からの入射光は液晶物質を通って、
光反射性被膜に達し、また液晶物質が存在しない区域で
は前記入射光は直接光反射性被膜に達し；観察側からは
記号を見ることができない。しかし、液晶物質が不規則
に配列している場合には、液晶物質は入射光のある部分
を吸収し、ある部分を散乱させ、かくして比較的明るい
色の背景例えば光反射性被膜のタイプによって灰色また
は他の色の背景に比較的暗い符号を形成する。かかるタ
イプの表示装置では液晶物質が光を散乱するのは望まし
くない。その理由は、散乱光のある部分が観察方向に戻
って、表示装置の背景に対する符号の暗さまたはコント
ラストを小さくするからである。多色色素を液晶物質に
添加して、液晶物質が不規則に配列している場合におけ
る吸光度、従ってコントラストを大きくすることが多
い。 （本発明の概要）先に簡単に説明したように、本発明は
液晶物質による光の等方的散乱に関するものであり、ま
たかかる等方的に散乱した光を使用して、液晶物質が電
界無印加状態すなわち歪んだ配列状態にある場合には、
特に背景に対して、白いすなわち明るい外観、符号、情
報等を形成し、また液晶物質が電界印加状態、平行な配
列状態または規則的な配列状態にある場合には、着色さ
れている表示（ａｐｐｅａｒａｎｃｅ）すなわち暗い表
示、例えば背景と同じ表示を生ぜしめることに関するも
のである。液晶物質は歪んで配列している場合にほぼ完
全に等方的に散乱するものであるのが好ましい。等方的
散乱とは、光ビームが液晶物質に入射した際に散乱光の
出口角を実際に全く予知できないことを意味する。ここ
に、歪んだ配列状態、不規則的な配列状態および電界印
加状態とは本質的に同じ状態を意味する；すなわち液晶
分子の配向方向が歪んでいてはっきりと弯曲した形状に
なっていることを意味する。かかる歪みは例えば各カプ
セルの壁によって生ずる。所定のカプセル内における液
晶物質の特定の歪んだ配列は普通電界無印加時には常に
ほぼ同じである。他方、ここに、平行な配列状態、規則
的な配列状態および電界印加状態とは、カプセル内の液
晶物質が外部から印加された電界に関してほぼ整列して
いることを意味する。本発明の一面においては、液晶表
示装置は比較的暗い背景に比較的明るい、すなわち白い
記号、情報等を生成することができ；背景は、例えば、
規則的に配列しているので、光学的にほぼ透明な液晶物
質によって、かつ／または液晶物質が存在していない表
示装置の区域によって生成する。液晶物質が平行に、す
なわち規則的に配列している場合には、比較的暗い背
景、例えば吸収剤によって形成される比較的暗い背景の
みが見える。このことは、比較的小さい電力要件、最小
量の液晶物質および照明を使用して、観察側すなわち観
察方向から、あるいは表示装置の背面側すなわち非観察
側から達成することができる。また、本発明の原理は、
例えば、光シャッタまたは光制御装置において明るさを
制御するのに使用することができる。要するに、液晶装
置は、指定入力に応じて選択的に主として光を散乱また
は透過させための液晶物質と、前記液晶物質をなかに保
持するための支持媒質とを具える。好適例においては、
液晶物質はこれに入射する光をほぼ異方的に散乱させか
つ入射する光のある部分を観察方向例えば観察者の目の
方向に散乱させて戻すカプセル封入タイプのものであ
る。かかる液晶は動作的にネマチックであり、正の誘電
異方性を有し、かつ液晶の封入媒質またはカプセル封入
媒質の屈折率とほぼ合致する通常の屈折率を有している
のが一層好ましい。一例では、液晶物質によって等方的
に散乱される多量の光は支持媒質によってすべて内部反
射されて液晶物質に戻り、液晶物質を照明し、さらに等
方的に散乱し、液晶物質による表示を例えば観察者の目
に対して明るくする。支持媒質の内部反射特性は前記背
面と固体、液体または気体のような他の媒質との界面に
より達成することができ、この際支持媒質の屈折率が前
記他の媒質の屈折率より大きいことが必要である、支持
媒体はいくつかの成分からなり、かかる成分としては例
えば封入物質／カプセル封入物質（または液晶物質とエ
マルジョンになっているもの）、追加量の前記カプセル
封入物質または他の物質、プラスチック様フィルムまた
はガラスのような取付用媒質等があり、これらのすべて
について後で詳述する。支持媒質の背面はこの背面にほ
ぼ垂直な方向でこの背面に到達する光を透過させるよう
に光学的に透過性にすることができる。かかる背面の向
こう側の光吸収性黒色または着色物質ははっきりと目に
見える背景を暗くするか着色するのを助けることがで
き、液晶物質によって形成される記号はこの背景上に現
われる。液晶物質の規則的な配列は等方的散乱を少なく
ともほとんど無くすので、液晶を通る光もほとんどすべ
て支持媒質の背面を通る。他の例では、同調させた誘電
被膜を、例えば蒸発技術により、支持媒質の背面に被着
させて強め合う光学干渉および弱め合う光学干渉を選択
的に行わせることができる。かかる同調させた誘電被膜
の厚さはラムダ（λ）／２（λ：装置で使用した光の波
長）の関数である。強め合う干渉は、特にこの角内では
光が支持媒質内で全内部反射しない立体角を小さくする
ことによって、内部反射を強めるので、かかる干渉は液
晶物質による記号の表示を一層明るくする。本発明の一
例の液晶表示装置に対する入射照射は正面側すなわち観
察側から行うことができる。あるいはまた、入射照明は
背面側から、好ましくはマスクまたはディレクタによっ
て、液晶物質を完全に透過する光を観察側において視野
すなわち視角の外に向けることができる。しかし、視角
内の液晶物質によって散乱された光は見える。なお、コ
レステリック液晶物質をネマチック液晶物質に添加し
て、電界をターンオフした場合に、特にカプセルが比較
的大きい場合に、ネマチック液晶物質がほぼカプセルま
たはセルの形状に従った歪んだ配列パターンに戻るのを
促進することができる。また、所要に応じて、粘度調整
用添加剤を液晶と混合することができる。さらに、液晶
に添加剤を用いてカプセル内の液晶構造に好ましい配列
をとらせるのを助けることができる。次に本発明を図面
を参照して例について説明する。 （発明の好適例）第１図、第２図および第３図に本発明
に使用するカプセル封入液晶物質を示す。第１図は本発
明の液晶装置１０の概略図である。装置１０は第１〜３
図において１個のカプセルで示されているカプセル封入
液晶物質１１を具える。これらの図面に示すカプセルは
二次元、従って平面形態で示されているが、カプセルは
三次元のもので、最も好ましくは球形である。カプセル
は透明であるが好ましい支持媒質１２内に取付けた状態
で示されており、支持媒質１２は互に一体にすることが
できる上側部分１２ａおよび下側部分１２ｂを有する。
また装置１０は一対の電極１３，１４を具え、これらの
電極は、スイッチ１５を閉じて普通の電圧源１６から電
極を付勢した場合に、液晶に電界を印加する。本発明の
第１の特徴は、かかるカプセル封入液晶物質が、電界無
印加時の不規則配列状態にある場合には、この液晶物質
に衝突する光を等方的に散乱させ；電界印加時の規則的
配列状態にある場合には、かかる液晶物質が光学的にほ
ぼ透明であることである。カプセル１１は不連続に形成
した多数のカプセル、あるいは一層好ましくは液晶物質
をいわゆるカプセル封入物質または封入媒質と混合して
エマルジョン、好ましくは安定なエマルジョンを形成す
ることにより形成した多数のカプセルの１個とすること
ができる。エマルジョンは、図示したように、支持媒質
の部分１２ａと１２ｂとの間でかつ電極１３と１４との
間に設ける、すなわち挾むことができる。所要に応じ
て、支持媒質１２といわゆるカプセル封入物質あるいは
封入媒質とは同じ物質とすることができる。さらに他の
例として、支持媒質の上側部分１２ａおよび下側部分１
２ｂあるいはこれらの一方を、ガラス様物質、ガラス
等、好ましくは透明な取付用物質とすることができる。
この後者の場合には、電極１３，１４を前記取付用物質
に設けることができ、カプセル封入物質／エマルジョ
ン、例えば多数のカプセル１１を含むものをこのような
取付用物質１２ａと１２ｂとの間に挾んで、装置１０を
形成することができ、これについては以下にさらに詳細
に説明する。反射媒質１８は支持媒質の下側部分１２ｂ
と界面１９を形成して所望の全内部反射を達成する。動
作の全内部反射の原理により、カプセル１１内の液晶物
質は入射光、例えば光ビーム１７で表わされる入射光に
よって照明され、観察区域２０から支持媒質の上側部分
１２ａを越えるように装置１０内で等方的に散乱する光
によって、カプセル封入液晶物質１１は、電界無印加状
態下に、例えばスイッチ１５を開いた場台に、白くある
いは比較的明るく見える。従来の液晶装置ではかかる等
方的散乱（およびある程度の吸収、特にカプセル封入液
晶物質中に存在している多色色素による吸収）が起る
が、本発明の全内部反射の原理は散乱を強めるので、カ
プセル封入液晶物質によって形成する記号のビジュアル
／光学的表示を明るくする。黒色または着色物質の光吸
収層２１を界面１９とは反対側の反射媒質１８の底面す
なわち背面に被着させて光吸収層２１に入射する光を吸
収させることができる。電極１３は支持媒質の下側部分
１２ｂに被着させた真空蒸着インジウム・スズ酸化物と
することでき、電極１４は液晶物質に直接被着させた導
電性インクとすることができ、あるいは電極１３と同様
のものにしてもよい。また他の電極材料および電極取付
用手段をいずれの電極に対しても使用することができ
る。例としては酸化スズおよびアンチモンドープ酸化ス
ズがある。電極は比較的薄く、例えば約２００オングス
トロームの厚さで、透明であって液晶装置１０の光学特
性に有意な影響を与えないのが好ましい。カプセル封入
液晶物質１１は液晶３０をカプセル３２の境界すなわち
内部容積３１内に入れたものである。各カプセル３２は
不連続なものとすることができ、あるいはまた液晶３０
は液晶物質を入れるための多数のカプセル様環境を形成
する傾向のある封入媒質またはいわゆるカプセル封入物
質３３の安全なエマルジョン中に入れることができる。
説明の便宜上、カプセル３２を全体にわたって存在する
封入媒質またはカプセル封入物質３３中の不連続なカプ
セルとして示したが、カプセル３２を全体にわたって存
在する封入媒質または封入物質３３から形成するのが好
ましい。カプセル３２は一般に球形であり、液晶３０は
正の誘電異方性を有するネマチックまたは動作的ネマチ
ック液晶物質である。しかし、本発明の原理はカプセル
３２が球形以外の形状である場合にも適用され；このよ
うな形状は、液晶物質３０の光学的特性、例えば屈折率
と満足に協力すると共に、電界印加状態にするのが望ま
しい場合には電界の適当な部分が液晶３０自体を横切っ
て液晶に所望の規則的な配列すなわち平行な配列を生じ
させる所望の光学的および電気的特性を付与する。また
形状は電界無印加状態すなわち不規則配列状態の場合に
液晶物質を歪ませる傾向を示すことが必要である。カプ
セル３２の好適な球形形状の特別の利点は、電界無印加
状態の場合に、カプセルによってその中の液晶３０に生
ずる歪みである。この歪みは少くとも一部分は、カプセ
ルと液晶のピッチ（ｐｉｔｃｈ）との相対的な大きさに
起因し；かかる相対的な大きさはほほ同じか少くともほ
ぼ同じ程度の大きさであるのが好ましい。さらにネマチ
ック液晶物質は電界の不存在下にこの液晶物質がカプセ
ル壁の形状に対して合致したり歪んだりするのを容易に
する流体様性質を有する。他方、電界の存在下に前記ネ
マチック物質はかかる電界に関して比較的容易に規則的
配列に変化する。カプセル封入液晶が動作的にネマチッ
クである限り、ネマチック以外の型の液晶物質のほか種
々の型の液晶物質および／または他の添加剤の組み合わ
せを、ネマチック液晶物質とともに一緒に、またはその
代りに使用することができる。しかし、コレステリック
およびスメクチック液晶物質は全体的に駆動される。こ
れらの液晶物質の全体構造を、カプセル壁の形状および
カプセル内のエネルギー問題に適合するように、ばらば
らにするのは一層困難である。第２図および第３図はそ
れぞれ電界無印加状態および電界印加状態にある液晶３
０の入っている１個のカプセル３２を示す。カプセル３
２はほぼ滑らかに弯曲した内壁面５０を有し、壁面５０
は容積３１の境界を画成する。壁面５０およびカプセル
３２の全体の実際の寸法パラメーターは、そのなかに入
れる液晶３０の分量および場合によってはそのなかの個
々の液晶物質の他の特性に関係する。さらに、カプセル
３２は容積３１内の圧力を高めるかあるいは少なくとも
ほぼー定に保持する傾向のある力を液晶３０に加える。
この結果、および液晶の表面湿潤性により、普通自由な
形態では、平行に配列する傾向を有しているが、多分不
規則に配列している液晶は、内壁面５０の相対的に最も
近い部分に対してほぼ平行な方向に歪んで曲弯する。こ
のような歪みにより、液晶は弾性エネルギーを貯える。
説明を簡単にするため、液晶分子の層５１の配向方向を
破線５２で示し、層５１を内壁面５０に最も近い位置に
示す。液晶分子５２の配向方向は壁面５０の最も近い区
域に平行な方向に歪んで弯曲する。カプセル内で境界層
５２から離れている液晶分子の方向パターンを５３で示
す。液晶分子は方向的に複数個の層として示されている
が、分子自体はこのような層に閉じ込められているわけ
でない。このようにして、個々のカプセル内の組織（ｏ
ｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）は、壁における構造５２の組
識によって予め決まり、外力例えば電界の作用を受けな
い限り一定である。電界を除去とすると、配向方向は第
２図に示すような元の配向方向に戻る。ネマチック型物
質は普通平行配置をとり、普通光学的偏光方向に対する
感応性を有している。しかし、カプセル封入液晶１１中
の液晶物質は完全に三次元のカプセル３２内で歪んでい
る、すなわち力を受けて弯曲した形態になっているの
で、前記カプセル内の前記動作的ネマチック液晶物質
は、入射光の光学的偏光方向に対して感応性でないとい
う優れた特性を有する。さらに、本発明においては、カ
プセル３２内の液晶物質３０のなかに多色色素が溶解し
ている場合には、普通光学的偏光に対して感応性である
と予想されるかかる多色色素はもはや偏光に対して感応
性でなくなり、この理由は多色色素が個々の液晶分子５
２と同種の弯曲配向すなわち歪んだ形態になる傾向があ
るからである。カプセル３２内の液晶３０はそのほぼ球
形の配向中に不連続部５５を有しているが、これは液晶
が、壁５０に平行な配列と最小弾性エネルギー要件とが
両立するように均一に配列することができないことによ
る。このような不連続部は三次元であり、液晶３０を歪
ませて液晶３０が入射光の光学的偏光方向に対して感応
性である可能性をさらに小さくするのに有用である。不
連続突出部５５はカプセル内で散乱および吸収を生起さ
せる傾向があり、また液晶分子がカプセルの内壁面５０
の部分に対して接線方向に、すなわち平行に配列してい
ることはカプセル３２内で散乱および吸収の両方を生起
させる。電界を印加した場合には、例えば第３図に示す
ように、不連続部はもはや存在しなくなるので、かかる
不連続部はカプセル封入液晶１１が電界印加状態すなわ
ち整列状態にある場合には光の透過に対して最小の影響
を及ぼすにすぎない。上述の説明は液晶物質の（カプセ
ル壁に平行な）均一な配向に関するものであるが、この
ことは本発明の必須要件ではない。必要であるすべての
ことは、壁と液晶との間の相互作用によってカプセル壁
の近くの液晶にほぼ均一で部分的に連続な配向が生じ
て、カプセル容積の全体にわたる液晶物質の空間的平均
配向が強く弯曲され、かつ電界の不存在下ではほぼ平行
な配向方向を示す液晶構造が存在しないようにすること
である。電界無印加状態において散乱と偏光とに対して
不感性になるのは、この強く弯曲した配向によってであ
り、これが本発明の特徴である。液晶が第３図に示すよ
うな規則的配列すなわち平行配列を生じさせる電界印加
状態、または任意の他の状態の場合には、カプセル封入
液晶１１はこれに入射する光をほとんど全部透過し、支
持媒質１２内で見えなくなる傾向がある。他方、電界無
印加状態において液晶が例えば第２図に示すように歪ん
だ配列をしている場合には、この反射光のある部分は吸
収されるが、入射光のある部分は支持媒質１２内で等方
的に散乱される傾向がある。なお、歪んだ配列は時とし
て不規則配列と呼ばれる。全内部反射を使用してかかる
等方的に散乱された光をカプセル封入液晶１１に再び向
け、かくしてこの封入液晶を明るくして観察者または観
測機器にとって白く見えるようにする。カプセル封入媒
質３２の屈折率と液晶３０の通常の屈折率とをできる限
り合致させて、電界印加状態すなわち液晶が規則的に配
列している状態にある場合にカプセル封入媒質３２およ
び液晶３０を通る入射光の屈折による光学的歪みを回避
する必要がある。しかし、液晶物質が歪んだ配列すなわ
ち不規則配列をしている場合、すなわち電界無印加の場
合には、液晶３０とカプセル３２の壁との間の境界で屈
折率に差が生じ、液晶の異常な屈折率はカプセル封入媒
質の屈折率より大きくなる。この結果、液晶物質と封入
媒質またはカプセル封入媒質との界面すなわち境界で屈
折が起り、従って散乱が起る。このようにさらに散乱さ
れた光は内部反射されて液晶表示を一層明るくする。こ
のように屈折率に差が生じることは既知であり、すなわ
ち複屈折である。複屈折の原理はＳｅａｒｓ著：「オプ
チクス（Ｏｐｔｉｃｓ）」およびＨａｒｔｓｈｏｒｅお
よびＳｔｅｗａｒｔ著：「クリスタルス・アンド・ザ・
ポラライジング・マイクロスコープ（Ｃｒｙｓｔａｌｓ
Ａｎｄ Ｔｈｅ Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｍｉｃｒｏ
ｓｃｏｐｅ）」に記載されており、その関係のある部分
をここに書き加える。カプセル封入媒質すなわち封入媒
質３２と支持媒質１２とは屈折率が同じであって光学的
にほぼ同じ物質と見倣され、かくして光学的界面がさら
に生じるのを回避できるのが好ましい。液晶物質の異常
な屈折率よりも通常の屈折率の方がいわゆるカプセル封
入媒質の屈折率に近い限り、電界印加状態から電界無印
加状態に移行する場合およびその逆の場合に散乱に変化
が起る。最大のコンラストは、前記通常の屈折率がカプ
セル封入媒質の屈折率に合致している場合に得られる。
屈折率の合致程度は表示装置において望まれるコントラ
スおよび透明度の程度によって左右されるが、液晶の通
常の屈折率とカプセル封入媒質の屈折率との差は好まし
くは０．０３以下、一層好ましくは０．０１以下、特に
好ましくは０．００１以下である。許容される差はカプ
セルの大きさによって左右される。第３図に示す電界Ｅ
は、カプセル封入物質３３中でほとんど消失または降下
せず、大部分がカプセル３２内の液晶３０に印加される
のが望ましい。カプセル３２の壁５４を形成する物質を
横切って、すなわちこの物質によって大きな電圧降下が
生じてはならない。むしろ、電圧降下はカプセル３２の
容積３１内の液晶３０を横切って生じる必要がある。カ
プセル封入媒質の電気的インピーダンスは、カプセル封
入液晶１１内の液晶の電気的インピーダンスに較べて事
実上十分に大きくして、短絡が専ら壁５４を通って、す
なわち点Ａから壁のみを経て点Ｂまで液晶をバイパスし
て生じることがないようにするのが好ましい。従って、
例えば点Ａから壁５４のみを通りすなわち壁５４のみを
経て点Ｂに達するまでの誘起された電流すなわち変位電
流に対する実効インピーダンは、点Ａから壁の内面５０
内の点Ａ′に達し液晶物質３０を通って体積３１内の点
Ｂ′に達し最後に再び点Ｂにいたる通路で遭遇するイン
ピーダンスより大きい必要がある。この条件により、点
Ａと点Ｂとの間の電位差の存在が保証される。このよう
な電位差は、液晶物質を横切って液晶物質を配列させる
傾向を有する電界を生じさせるのに十分な大きさである
必要がある幾何学的事項、すなわち例えば点Ａから点Ｂ
にいたるまでの壁のみを通る長さのため、壁の物質の実
際のインピーダンスがそのなかの液晶物質の実際のイン
ピーダンスより低い場合でも、なお前記条件は満たされ
る。カプセル封入媒質を形成する物質および液晶を構成
する物質の誘電定数（誘電率）、並びにカプセル壁５
４、特に半径方向の実効キャパシタンス値および電界Ｅ
が横切って印加される液晶の実効キャパシタンス値はす
ベて、カプセル３２の壁５４が印加電界Ｅの大きさを著
しく低下させないような関係にしておく必要がある。理
想的には、全カプセル封入液晶物質層６１（第４図）の
キャパシタンス誘電定数（キャパシタンス誘電率）が電
界印加状態においてほぼ同じである必要がある。液晶３
０は異方性の誘電定数値を有する。壁５４の誘電定数
（誘電率）は異方性の液晶物質３０の誘電定数（誘電
率）より低くなくて、最適操作のための上記条件を満た
すのを助けるのが好ましい。電界Ｅの電圧要件を小さく
するためには比較的高い正の誘電異方性を有しているの
が望ましい。電界無印加時の液晶３０の誘電定数（誘電
率）と、電界印加時に液晶が整列した場合の液晶３０の
誘電定数（誘電率）との間の差はできるだけ大きくする
必要があり、また前者の誘電定数（誘電率）はかなり小
さい必要があり、後者の誘電定数（誘電率）は比較的大
きい必要がある。誘電定数（誘電率）の関係は同時出願
した特許出願で議論されているが、これに開示されてい
るすべてのことを特に参考としてここに記載する。しか
し、誘電値と印加した電界との重要な関係は、カプセル
内の液晶物質を横切って印加された電界が、液晶構造を
電界に対して整列させるのに適当であることである。普
通に使用される液晶の比較的低い誘電値は、例えば、約
３．５程度の低い値から約８程度の高い値までである。
カプセル３２は種々の大きさにすることができる。しか
し、大きさが小さい程、カプセル内の液晶を整列させる
のに必要な電界が高くなる。しかし、カプセルは大きさ
のパラメータが均一であって、カプセル封入液晶を用い
る表示装置のような装置の光学的および電気的特性のよ
うな種々の特性がほぼ均一であるのが好ましい。さら
に、カプセル３２は直径が少くとも１μｍ（ミクロン）
であって、カプセル３２が入射光ビームにとって不連続
なカプセルと見做されるのが必要で、一層小さい直径の
場合には光ビームはカプセルを連続で均一な層と「見る
（ｓｅｅｉｎｇ）」ので、所要の等方的散乱が起こらな
い。カプセルの大きさの例、例えば大きさ１〜３０μｍ
（ミクロン）のカプセルの例について、および液晶物質
の例については、上述の同時出願した特許出願に記載さ
れているが、これをここに特に記載する。本発明におけ
る好ましい液晶物質はネマチック型物質ＮＭ−８２５０
で、これは米国オハイオ州ケント所在のアメリカン・リ
キッド・エクスタール・ケミカル・コーポレーション
（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｌｉｑｕｉｄ Ｘｔａｌ Ｃｈｍ
ｉｃａｌ Ｃｏｒｐ．）によって販売されているエステ
ルである。他の例は、エステルの組合せ、ビフェニルお
よび／またはビフェニルの組合せ等である。本発明にお
いて有用な液晶物質のいくつかの他の種類のものは下記
の四つの例で、これらの例はいずれもそれぞれの液晶物
質についての配合である。いわゆる１０％の物質は約１
０％の４―シアノ置換物質を含有し、２０％の物質は約
２０％の４―シアノ置換物質を含有し、以下同様であ
る。１０％の物質 ２０％の物質 ４０％の物質 ４０％のＭＯＤ カプセル３２のそれぞれを形成するカプセル封入媒質
は、液晶物質によってほぼ完全に影響されずまた液晶物
質に影響を与えない種類のものである必要がある。種々
の樹脂および／または重合体をカプセル封入媒質として
使用することができる。好ましいカプセル封入媒質はポ
リビニルアルコール（ＰＶＡ）で、これは良好な比較的
高い誘電定数および好適な液晶物質の屈折率に比較的良
く合致している屈折率を有する。好ましいＰＶＡの例は
加水分解率約８４％、分子量約１０００以上の樹脂であ
る。ゲルバトール（Ｇｅｌｖａｔｏｌ）２０／３０とい
う商品名を有するモンサント社のＰＶＡを使用するのが
本発明の最良の態様である。乳化液晶またはカプセル封
入液晶１１の製造方法は、封入媒質またはカプセル封入
媒質と、液晶物質と、恐らく水のような担体媒質とを混
合する工程を含むことができる。混合は種々のミキサ装
置例えば混和機、コロイドミル等で行なうことができる
が、コロイドミルが最も好ましい。このような混合中に
起こるのは、成分のエマルジョンが生成することであ
り、次いでこのエマルジョンを乾燥して水のようなキャ
リヤ媒質を除去し、ＰＶＡのようなカプセル封入媒質を
満足する程度に硬化させることができる。このようにし
て製造した各カプセル封入液晶１１のカプセル３２は完
全な球にすることはできないが、各カプセルはその形状
がほぼ球形となる。この理由は、最初の生成時および乾
燥および／または硬化後のいずれにおいても球がエマル
ジョンの個々の小滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）、グロビュール
（ｇｌｏｂｕｌｅ）またはカプセルの最低自由エネルギ
ー状態であるからである。カプセルの大きさ（直径）
は、入射光に対する作用および電界に対する応答に関す
る動作の均一性の点から、エマルジョン中で均一である
のが好ましい。代表的なカプセルの大きさの範囲は約
０．３〜１００μｍ（ミクロン）、好ましくは０．３〜
３０μｍ（ミクロン）、特に好ましくは３〜１５μｍ
（ミクロン）、例えば５〜１５μｍ（ミクロン）であ
る。種々の技術を使用して支持媒質１２を形成すること
ができ、支持媒質１２はカプセル封入媒質または封入媒
質と同じか類似の物質から作ることができる。例えば、
支持媒質の下側部分１２ｂは成形またはキャスティング
（ｃａｓｔｉｎｇ）プロセスを用いて形成することがで
きる。電極１３および液晶物質は支持媒質の下側部分１
２ｂによって支持されるように設けることができる。電
極１４は例えば印刷により設けることができる。次い
で、支持媒質の上側部分１２ａを所定位置に流し込むか
キャストして、カプセル封入液晶媒質および電極の封入
を完了することができる。あるいはまた、支持媒質の部
分１２ａ，１２ｂはほぼ透明なプラスティック様フィル
ムまたはガラス板、例えば実施例に記載したようなもの
とすることができる。反射媒質１８は、例えば固体であ
る場合には、他のキャスティングまたは成形技術により
支持媒質の下側部分１２ｂに被着させることができ、下
側の黒色または着色光吸収物質の被膜２１は反射媒質１
８の黒色表面に、すなわち反射媒質１８と支持媒質の下
側部分１２ｂとの界面とは反対側の表面に被着させるこ
とができる。あるいはまた、反射媒質１８は支持媒質の
下側部分１２ｂと光吸収材２１との間の空気または他の
流体の存在する間隙とすることができ、あるいは同調さ
せた誘電層を、後で詳述するように、従来の蒸発技術に
よって支持媒質の下側部分１２ｂの底面に直接被着させ
ることができる。 本発明を次の実施例について説明す
る。実施例１ ＮＭ−８２５０（商品名，アメリカン・リキッド・エク
スタール社製エステル）ネマチック液晶約２ｇと、エア
コ（Ａｉｒｏ，商品名）ポリビニルアルコールの約２０
％溶液（この溶液の他の８０％は水である）約４ｇとを
混合することにより等方的に散乱する物質の一例を作っ
た。この物質を小型ホモゲナイザ内において低せん断力
条件で混合してエマルジョンを作った。約０．１２７ｍ
ｍ（５ミル）の位置に設置したドクターブレードを使用
して、厚さ約０．１２７ｍｍ（５ミル）のポリエステル
ベース上の所定位置に予め設けたイントレクス（Ｉｎｔ
ｒｅｘ）材料の電極上にエマルジョンを塗布した。かか
るポリエステルフィルムはマイラー（Ｍｙｌａｒ，商品
名）として知られているものであった。かかる電極を設
けたかかるフィルムのもう一つのシートをカプセル封入
液晶層上に載置して、このカプセル封入液晶層を各電極
およびシートの間にサイドイッチ状に挾んだ。個々の封
入動作的ネマチック液晶カプセルすなわち粒子は直径約
４〜５ミクロンで、全封入液晶物質層は厚さ約２０〜３
０ミクロンであった。実施例１により得た液晶表示装置
を試験した。生成した物質は零電界状態（以下に普通電
界無印加状態と称する）において光を散乱した。１０ボ
ルトの電界を印加した状態では散乱は減少し、４０ボル
トでは散乱が全く止まった。ホモゲナイザを使用した
が、他のタイプのミキサ、混和機等を使用して所要の混
合を行うことができた。実施例２ ＮＭ−８２５０ネマチック液晶約２ｇと、ゲルバトール
２０／３０（商品名、モンサント社製）ポリビニルアル
コールの２２％溶液（水７８％）約４ｇとを混合するこ
とにより等方的に散乱する物質の一例を作った。この物
質を小型ホモゲナイザ内において低せん断力条件で混合
してエマルジョンを作った。０．１２７ｍｍ（５ミル）
の位置に設置したドクターブレードを使用して、実施例
１におけると同様なイントレクス・フィルム電極および
マイラーフィルムポリエステルベースの上にエマルジョ
ンを塗布し、次いで実施例１におけると同様にサンドイ
ッチにした。ネマチックカプセルすなわち粒子は厚さ約
２５ミクロンであった。実施例２によって得た液晶表示
装置を試験した。生成した物質は零電界状態すなわち電
界無印加状態において光を散乱した。１０ボルトの電界
を印加した状態では散乱が減少し、４０ボルトでは散乱
が全く止まった。実施例３ Ｅ―６３〔商品名，西独国のエー・メルク（Ｅ・Ｍｅｒ
ｃｋ）社の子会社であるブリティッシュ・ドラグハウス
社製ビスフェニル〕ネマチック液晶とゲルバトール２０
／３０（モンサント社製）ポリビニルアルコールの２２
％溶液約４ｇとを混合することにより等方的に散乱する
物質の一例を作った。この物質を小型ホモナイザ内にお
いて低せん断力条件で混合してエマルジョンを作った。
上述の実施例におけると同様にして０．１２７ｍｍ（５
ミル）の位置に設置したドクターブレードを使用してイ
ントレクス・フィルム電極およびマイラーフィルムポリ
エステルベースの上にエマルジョンを塗布し、サンドイ
ッチにした。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すなわち粒子は直径約４〜５
ミクロンであった。実施例３により得た液晶表示装置を
試験した。生成した物質は零電界状態すなわち電界無印
加状態において光を散乱した。７ボルトの電界を印加し
た状態では散乱が減少し、３５ボルトでは散乱が全く止
まった。実施例４ ＮＭ−８２５０液晶約２ｇとゲルバトール２０／３０ポ
リビニルアルコ−ルの２２％溶液約４ｇとを混合するこ
とにより等方的に散乱する物質の一例を作った。この物
質を小型ホモゲナイザ内において低せん断力条件で混合
してエマルジョンを作った。上述の実施例におけるよう
にして、０．１２７ｍｍ（５ミル）の位置に設置したド
クターブレードを使用してイントレクス・フィルム電極
およびマイラーフィルムポリエステルベースの上にエマ
ルジョンを塗布し、サンドイッチにした。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
すなわち粒子は直径約４〜５ミクロンであった。エマル
ジョンの安定性および被膜の均一性を改善するために、
混合工程前に０．００１％のＧＡＦ ＬＯ ６３０（商
品名，ＧＡＦ社製）非イオン界面活性剤（洗剤）を添加
した。エマルジョンおよび電極／ポリエステルフィルム
ベースの上のエマルジョン被膜の性能の不安定性が改善
されることが分かった。動作結果は上述の点を除き実施
例１について記載した結果と実質的に類似していた。従
って本発明においては、電極被着フィルム上に被着させ
る前に、カプセル封入液晶物質を界面活性剤好ましくは
非イオン界面活性剤、洗剤等と上述のように混合するこ
とができる。実施例５ マイラーフィルムの代りに３．１７５ｍｍ（１／８イン
チ）ガラス板を使用した点を除き実施例１におけると同
一の材料を使用して、実施例１の工程を実施した。動作
は実施例１について記載した結果と実質的に同じであっ
た。実施例６ ＮＭ−８２５０ネマチック液晶と水８５％中のＡＮ １
６９ガントレズ（Ｇａｎｔｒｅｚ，商品名）１５％の溶
液との混合物を作った。かかるガントレズはＧＡＦ社の
ポリ（メチルビニルエーテル／無水マレイン酸）、ポリ
マレイン酸製品であった。この混合物は液晶１５％と封
入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力条件で均一にしてエマルジョン
を作り、このエマルジョンを上述の実施例におけるよう
に電極／支持フィルムに被着させた；かかる支持フィル
ムは厚さ約０．０３０５ｍｍ（１．２ミル）とした。エ
マルジョンの乾燥後に、生成した液晶エマルジョンは電
界に対して上述の実施例とほぼ同様に応答し、電界無印
加状態の場合に光を散乱し、散乱の減少の始まる限界値
として７ボルトを示し、実質的に散乱の止まる飽和レベ
ルを約４５ボルトに持っていた。本発明において有用な
酸型封入材料の他の例はカルボポール（Ｃａｒｂｏｐｏ
ｌｅ，商品名）（ビー・エフ・グッドリッチ・ケミカル
社製カルボキシポリメチレン重合体）またはポリ酸であ
る。使用できる他の種類の支持媒質１２はポリエステル
材料：およびポリカーボネート材料例えばコデル（Ｋｏ
ｄｅｌ，商品名）フィルムである。極めて不活性である
テドラー（Ｔｅｄｌａｒ）フィルムも、電極を十分に付
着させることができる場合には、使用できる。かかる支
持媒質１２は光学的にほぼ透明であるのが好ましい。使
用できるいくつかの異なる重合体の封入媒質を次の表１
に示す。またこの表は各重合体のいくつかの特性を示
す。
【表１】 使用できる他のゲルバトールＰＶＡ物質はモンサントに
よって２０〜９０；９０００；６０００；３０００およ
び４０〜１０とい商品名で呼ばれているものである。液
晶物質対封入媒質の好ましい分量比は液晶物質約１重量
部対封入媒質約３重量部である。また、本発明に受入れ
ることのできるカプセル封入液晶エマルジョンは、液晶
物質約１重量部対封入媒質例えばゲルバトールＰＶＡ約
２重量部の分量比を使用して達成することができる。な
お、１：１の比も使用できるが、約１：２〜約１：３の
比の範囲の物質と同様な全く良好な作用はしないのが普
通である。第４図および第５図に本発明の液晶表示装置
の一部６０を示す。表示装置の一部６０は、複数個のカ
プセル封入液晶１１が、実際にはその複数個の層が支持
媒質１２内に入っている点で、第１図について先に説明
した液晶装置を完成したものである。第４図および第５
図に示すいくつかの部分の大きさ、厚さ、直径等は必ず
しも一定の比率に拡大または縮小されておらず、大きさ
はいくつかの部分およびその動作を説明するのに必要な
程度である。電極１３，１４を使用し、所望の電界を印
加して、例えば第３図に示すように、液晶物質を選択的
に配列させる。液晶を規則的にあるいは不規則に配列さ
せるために、電極以外の手段を使用して表示装置６０に
ある種の入力を加えることができる。カプセル封入液晶
１１は表示装置の一部６０内にいくつかの層６１として
配置されている。これらの層６１は表示装置６０によっ
て表示しようとする種々の文字または文字部分を表わす
いくつかの部分に分割できる。例えば、第４図に示す層
６１の比較長い左手部分６１Ｌはよく知られている７−
セグメント表示パターンの一部の断面を表わすことがで
き、第４図に示す層６１の比較的短い右手部分６１Ｒは
他の７−セグメント文字表示の一部を表わすことができ
る。本発明では液晶物質の種々のパターンを使用でき
る。支持媒質１２の領域６２は液晶層の部分６１Ｌと６
１Ｒとの間の区域を占める。以下に層６１とは集合した
ものを意味する。すなわち層６１とは同一のものからな
るいくつかのレベルすなわち層を包含するものとする。
例えば、かかる層６１の全体の厚さは約０．０７６２ｍ
ｍ（０．３ミル）〜０．２５４ｍｍ（１０ミル）とする
ことができ、電界に対する一様な応答、一様な散乱等に
とっては均一な厚さが好ましい。支持媒質１２または他
の物質により領域６２で分離されている封入液晶物質層
の部分６１Ｌおよび６１Ｒのかかる配列またはパターン
は、液晶が不連続な封入媒質内に好ましい安定エマルジ
ョンによって形成されるようにカプセル封入されている
か閉込められているので、容易であるかあるいは可能で
ある。従って、表示装置、広告掲示板、光シャッタ等の
ような比較的大型の装置においては特に、カプセル封入
液晶物質を支持媒質１２に、選択可能な光学特性を付与
する必要のある位置のみで、被着させることができる。
さらにかかるパターン形成（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）は
以下に詳述する所望の機能的動作によって可能になる。
表示装置６０は、例えば、空気雰囲気中で使用すること
ができ、かかる空気を符号６３で示す。この空気６２は
支持媒質１２との界面６４を、観察側において、すなわ
ち観察方向２０から形成する。外部媒質６３の屈折率ｎ
は封入媒質１２の屈折ｎ′とは異なり、後者が前者より
大きいのが普通である。この結果、ほぼ観察方向２０か
ら界面６４に到達して界面６４を通り支持媒質１２中に
入る光ビーム６５は、界面６４に垂直な破線６６である
法線の方に曲がる。支持媒質１２の内側のこの光ビーム
６５ａは入射光ビーム６５より法線に接近していて、次
の関係式： ｎＳｉｎｅ θ＝ｎ′Ｓｉｎｅ θ′ （式中のθは入射光ビーム６５と法線とのなす角、θ′
は光ビーム６５と法線とのなす角を示す）を満足する。
このような数学的関係は界面１９においても次式： ｎ′Ｓｉｎｅ θ′＝ｎ″Ｓｉｎｅ θ″ で表わされるように当てはまる。本発明における所望の
全内部反射を達成するには、反射媒質１８の屈折率ｎ″
を支持媒体１２の屈折率ｎ′より小さくする。従って、
例えば光ビーム６５ａが界面１９を通過できるかあるい
は通過した場合には、光ビーム６５ａは界面１９におけ
る法線からこの法線に対して角θ″離れて曲がる。実際
に、光ビーム６５，６５ａは層６１中の液晶物質によっ
ては勿論散乱されないから、すなわち光ビーム６５，６
５ａは領域６２を通るから、光ビーム６５，６５ａはお
そらく実際に界面１９を通って出て行く。液晶表示装置
（第４図）を動作させるに当って、動作的ネマチック液
晶３０は電界無印加状態が存在するため歪んだ配列すな
わち不規則配列をしている。入射光ビーム７０は支持媒
質１２に界面１４で入射し、光ビーム７０ａとして曲が
り、光ビーム７０ａは入射光としてカプセル封入液晶層
６１に衝突する。不規則配列すなわち歪んだ配列をして
いるカプセル封入液晶物質はこれに入射する光を等方的
に散乱させる。従って、かかる入射光ビーム７０ａの散
乱され方には下記のようにいくつかの可能性がある： Ａ．第１の可能性は入射光ビーム７０ａが鎖線７０ｂに
従って界面１９に向くことである。光ビーム７０ｂが界
面１９に衝突する角はいわゆる照明円錐の図示した立体
角α内にあり、立体角αは破線によって第４図の平面方
向に画成されている。かかる立体角αすなわち照明円錐
内に入って来る光は、界面１９における法線に対する角
が小さすぎるので、この界面で全内部反射するこができ
ない。従って、光ビーム７０ｂは法線から離れるように
曲がりながら界面１９を通って光ビーム７０ｃを形成す
る。光ビーム７０ｃは反射媒質１８中を通って、光吸収
層２１によって吸収される。 Ｂ．第２の可能性は、光ビーム７０ａが円錐角αの外側
で光ビーム７０ｄの方向に等方的に散乱されることであ
る。全内部反射が界面１９で起って、光ビーム７０ｄは
光ビーム７０ｅとして反射してカプセル封入液晶物質層
６１に戻る。光ビーム７０ｅはここで、この光ビームの
もとである光ビーム７０ａと全く同様に、この層６１に
対するもう一つの独立に入射する光ビームとして取り扱
われる。従って、かかる光ビーム７０ｅは再び上述のよ
うに等方的に散乱する。 Ｃ．第３の可能性は、入射光ビーム７０ａ，またはこれ
から生ずる光ビーム７０ｅのような光ビームが界面６４
の方に等方的に散乱し、その際光ビームが界面６４を通
って空気のような「外部媒質」６３に入って観察者また
は観察機器によって観察されるほど界面６４における法
線に接近している角で散乱することである。かかる散乱
光ビーム７０ｅが界面６４を通って放出されるために入
る必要のある、上述の円錐角αのような、照明円錐の立
体角を仮想線７２で示す。光ビーム７０ｆはこのように
して表示装置６０から放出される光ビームを示す。カプ
セル封入液晶１１に観察方向２０から観察した際に白い
すなわち明るい記号を表示させるのは、この光、すなわ
ちこのような放出された光ビーム７０ｆの合計である。 Ｄ．第４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できることである。光ビーム７０
ｇは立体円錐角α′の外側にあるので、界面６４で全内
部反射し、この際反射光ビーム７０ｈは、上述の同様な
作用を示すビーム７０ｅと同様に、実際上独立な入射光
ビームとして戻ってカプセル封入液晶層６１に衝突す
る。電極１３，１４の屈折率は普通封入媒質および支持
媒質の屈折率より大きく、封入媒質および支持媒質の屈
折率は少くともほぼ同じであるのが好ましい。従って、
封入媒質から電極物質中に入る光は法線の方に曲り、電
極から支持媒質中に入る光は法線から離れるように曲が
るので、電極の正味の作用は零になるかあるいはほとん
ど無視できる。従って、全内部反射の大部分が界面１
９，６４で起る。観察方向から見た場合に、領域６２は
光吸収材層２１によって暗色にあるいは着色して見え
る。これは、領域１２を通る光の大部分を示す光ビーム
６５，６５ａ，６５ｂが界面６４、支持媒質１２、界面
１９および反射媒質１８を通り、各界面において図示の
ように法線に近ずくかあるいは離れて曲り、最後に層２
１によりほとんど吸収される。第５図に、表示装置６０
内のカプセル封入液晶層６１の電界印加時の配列状態す
なわち規則的配列状態および動作を示す。第５図の層６
１中のカプセル封入液晶１１は第３図に示すものと同様
なものである。従って、光ビーム７０，７０ａ，７０ｉ
は、領域６２を通って層２１によって吸収される光ビー
ム６５，６５ａ，６５ｂと同様な通路を通り、整列して
いて従って実際上透明な層すなわち散乱を生じない層６
１を通過する。界面１９において、光ビーム７０ａは法
線から離れるように曲り、次いで光ビーム７０ｉは層２
１によって吸収される。従って、光ビーム６５が観察位
置２０にいる観察者に対してどのような可視表示を生じ
るとしても、光ビーム７０も規則的配列をしたカプセル
封入液晶物質を通過する際に同じ作用を行う。従って、
表示装置６０、特にこのなかのカプセル封入液晶が規則
的配列状態すなわち電界印加状態にある場合には、液晶
が配置されている区域は領域６２の区域とほぼ同じ表示
を示す。入射光ビーム６５または７０のいずれかが界面
６４における法線に対してかかる大きな角で界面６４で
支持媒体に入り、従って最後にいわゆる光の角αの円錐
内に入るものより大きい角で界面１９に衝突することに
なっている場合には、かかる光ビームは界面１９ですべ
て内部反射する。しかし、かかる反射光は、次いで液晶
物質層６１を透過し、しかる後に界面６４で全内部反射
する等の理由で、おそらく支持媒体１２中に留まる。第
６図には好ましい反射媒質８０として空気を示す。第６
図におけるプライム符号を付けた記号は、第４図および
第５図におけるプライム符号の付いてない記号の示すも
のに相当するのを示す。界面１９′および反射媒質８０
を透過する光を吸収させるには、黒色または着色光吸収
材８１を界面１９′から移動した位置に配置することが
できる。好適な光吸収材８１はカーボンブラックで、こ
れをほぼ第６図に示すように設けた支持表面に取付ける
ことができる。好適な液晶はＮＭ−８２５０で、好適な
封入媒質はＰＶＡで、好適な支持媒質１２はポリエステ
ルである。なお、支持媒質の部分１２ａ，１２ｂの屈折
率と液晶用封入媒質の屈折率とは少くともほぼ同じであ
るのが好ましい。このことは、全内部反射が主として界
面１９′，６４′で起り、これが封入媒質と支持媒質と
の間の界面で起ったとしても大きくないことを確実にす
るのを助ける。これにより光学的歪みは最小になるが、
コントラストは最大になる。表示装置６０′は先に第４
図および第５図について説明した表示装置６０とほぼ同
様な働きをする。第７図および第８図に示すように、他
の例の液晶表示装置９０は支持媒質１２を具え、支持媒
質１２にはカプセル封入液晶物質層６１が上述のように
設けられている。しかし、界面１９には同調させた誘電
干渉層９１が存在する。誘電干渉層９１の厚さは拡大し
て示されている。この厚さは３λ／２，５λ／３等（た
だし、λは表示装置９０内の光の波長を示す）のような
ラムダをすべての奇数で奇数倍して２で除した値である
のが好ましい。同調させた誘電干渉層９１は支持媒質１
２の背面に従来の蒸発技術によって被着させることがで
きる。かかる誘電層は酸化バリウム（ＢａＯ）、フッ化
リチウム（ＬｉＦ）または所望の光干渉機能を提供する
他の物質から構成することができる。かかる層は支持媒
体１２より屈折率が小さくて円錐角α内の光の全内部反
射が内部に反射される界面１９を形成するのが好まし
い。光干渉に関する包括的説明はＢｏｒｎおよびＷｏｌ
ｆによる「オプチクス（Ｏｐｔｉｃｓ）」、Ｒｅｓｎｉ
ｃｋおよびＨａｌｌｉｄａｙによる「ファンダメンタル
ス・オブ・フィージークス（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ
ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ）」７３１〜７３５頁、第２版、
１９８１、およびＳｅａｒｓおよびＺｅｍａｓｋｙによ
る「ユニバーシティ・フィジークス（Ｕｎｉｖｅｒｓｉ
ｔｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ）」中でなされており、これらの
なかの関連する説明をここに書き加える。第７図に示さ
れている電界無印加時の／不規則な液晶配列状態では、
表示装置９０は、（ａ）カプセル封入液晶物質層６１に
よる光の等方的散乱；（ｂ）円錐立体角αの外側を通る
光の第７図中の界面１９に起因する全内部反射（円錐立
体角は界面６４に向けて等方的に散乱する光に対しては
α′である）および（ｃ）比較的暗い背景に白い記号の
表示を与える観察方向２０への光ビーム７０ｆのような
光の透過；に関して上述の表示装置６０とほぼ同様に標
能する。同調させた誘電干渉層９１の使用および光学干
渉によって、カプセル封入液晶層６１の照明は電界無印
加状態において一層強められる。特に、光の有効円錐角
αは小さくなって第７図に示す角θになる。普通、入射
光ビーム９２は界面６４に衝突し、光ビームとして反射
され、次いで層６１に入射する。光ビーム９２ａが光ビ
ーム９２ｂとして当初の角αの外側の角で等方的に散乱
する場合には、表示装置６０について先に説明したよう
な全内部反射が起る。しかし、光ビーム９２ａが光ビー
ム９２ｃとして角αの円錐の内側であって角θの円錐の
外側にある角で等方的に散乱する場合には、強め合う光
学干渉が起ってカプセル封入結晶層６１の照明が一層強
められる。特に、光ビーム９２ｃが同調させた誘電干渉
層９１に入射する場合には、その少くとも一部９２ｄは
実際に反射されて界面１９の方に戻る。界面１９ではも
う一つの入射光ビーム９３との強め合う干渉が起って、
内部反射されて生じる光ビーム９４の有効強さが増大
し、この光ビーム９４はカプセル封入液晶層６１に向け
て戻り、その照明を強める。かかる強め合う干渉の結果
として、表示装置９０は層６１まで散乱または反射され
る光ビームを表示装置６０におけるよりも多く生じる。
しかし、表示装置９０が有効に機能しているのが見える
角が、表示装置６０が有効に機能しているのが見える角
より小さいという欠点がある。特に、界面６４に対して
角δと等しい角または角δより小さい角で支持媒質１２
に入る入射光は全反射される傾向がある。この理由は、
同調させた誘電干渉層９１の背面すなわち反射面が鏡の
作用をする傾向があるので、表示装置９０ではコントラ
ストが若干失われるからである。表示装置６０に関して
は角δは、これが存在するとしても、表示装置９０の角
δより小さい傾向がある。表示装置９０の領域６２を通
る光ビーム９５，９６（第７図）および規則的配列（電
界印加）状態の液晶層６１を通って円錐角θ内を通る光
ビーム９２′（第８図）は弱め合う光学干渉を行う。従
って、領域６２および規則的配列（電界印加）状態の液
晶が存在している区域は、観察区域２０からは比較的暗
く見える、すなわち電界無印加であって散乱が起ってい
る白いすなわち明るく照明された液晶層６１に対する暗
い背景として具える。所要に応じて、吸収剤（黒色また
は着色のもの）を誘電層９１の向こう側に使用すること
ができる。第９図には本発明の液晶装置１００の１例を
液晶表示装置の形態で示す。この液晶表示装置は基板す
なわち支持媒質１２内で四角のかどを有する８の字１０
１として表示する。この場合に、基板すなわち支持媒質
１２としてはマイラー（商品名）のようなプラスチック
材料が好ましく、あるいはまた例えばガラスのような他
の物質を使用することもできる。第９図において四角の
かどを有する８の字を形成するように斜線を施した区域
（ｓｈａｄｅｄ ａｒｅａ）は１個以上の層として配置
されたカプセル封入液晶１１の１個以上の層からなり、
基板１２に被着している。８の字１０１の一部分の拡大
部分断面図は、第４〜８図について先に説明した表示装
置６０，６０′または９０として、第４図に示されてい
る。８の字１０１の７個のセグメントのそれぞれを選択
的に付勢するか付勢しないで種々の数字を作ることがで
きる。ここに付勢とは、各セグメントを背景に対して明
るく表示する状態に置くことを意味する。従って、付勢
とは、例えば「１」の字を表示するためにセグメント１
０１ａおよび１０１ｂが電界無印加時の配列すなわち不
規則配列の状態にあることを意味し、この際他のセグメ
ントは電界印加時の規則的配列状態にある。第１０図お
よび第１１図はそれぞれ本発明装置の一例の部分断面図
および部分斜視図で、支持媒質１２″内における液晶層
６１″および電極１３″，１４″の好適な配置を示す。
第１０図および第１１図において、２個のプライム符号
を付けた記号は、第４図および第５図におけるプライム
符号の付いていない記号または第６図におけるプライム
符号を付けた記号によって表わされるものに相当する部
分を示す。特に、第１０図および第１１図の装置では、
表示装置６０″はその全体あるいは少なくとも比較的大
きな部分にわたって実質的に連続している層６１″およ
び電極１３″を具えているのが好ましい。電極１３″
は、例えば、接地電源に接続することができる。電極１
４″は電気的に絶縁されている複数個の電極部分、例え
ば１４ａ，１４ｂで表わされる電極部分に分割すること
ができ、これらの電極部分をそれぞれ電圧源に選択的に
接続して、付勢されている電極部分１４ａまたは１４ｂ
と他方の電極１３″との間にある液晶物質を横切って完
全に電界を印加することができる。従って、例えば、電
極１４ａと１３″との間に電界を印加してカプセル封入
液晶物質をこの間で実質的に直接的に電界印加時の規則
的配列にし、かくして上述のように効果的に光学的に透
明にすることができる。同時に、電極１４ｂを電圧源に
接続しないで、電極１４ｂと電極１３″との間の液晶物
質が歪んだ配列すなわち不規則配列状態になって、従っ
て観察方向２０″から比較的明るく見えるようにするこ
とができる。電極１４ａと１４ｂとの間の小間隙１２０
は、上述のような別個の付勢を行ったり行わなかったり
できるように、電極１４ａと１４ｂとの間を電気的に絶
縁する。第１２図には、本発明の好適例および最良の態
様を表示装置６０′′′として示す。第１２図におい
て、３個のプライム符号を付けた記号によって示した種
々の部分は、上述のような、同様な記号で示した部分に
相当する。表示装置６０′′′は上述の実施例１〜６と
ほぼ同様にして製造される。特に、支持媒体の下側部分
１２ｂ′′′をマイラーフィルムから形成し、その上に
インジウムドープ酸化スズ・イントレックス電極を設け
図示すように電極で被覆された表面にカプセル封入液晶
物質層６１′′′を被着させる。相互の間にそれぞれ間
隙１２０′′′を有するいくつかの電極部分１４
ａ′′′，１４ｂ′′′等を層６１′′′の支持０１０
媒質の下側部分１２ｂ′′′とは反対側の表面または支
持媒質の上側部分１２ａ′′′のいずれかに直接被着さ
せ、これを第１２図に示すように被着させて表示装置６
０′′′のサンドイッチ構造を完成する。なお、反射媒
質８０′′′は空気であって、第１２図に示すように支
持体に取付けたカーボンブラック光吸収材２１′′′
を、図示するように、空気の間隙８０′′′に関して支
持媒質の下側部分１２ｂ′′′とは反対側に設ける。表
示装置６０′′′の動作は、例えば、第４〜６図および
第１０図について先に説明した動作の通りである。第１
３図には下記の実施例７に記載した種類のカプセル封入
液晶１３０を示す。かかるカプセルは封入物質１３２の
球形カプセル壁１３１と、カプセル内の動作的ネマチッ
ク液晶物質１３３と、コレステリック・カイラル添加剤
１３４とを具える。添加剤１３４はネマチック液晶と共
に全体的に溶液の状態になっているが、第１３図では添
加剤を中央位置に示した。その理由は、添加剤の作用
は、後で説明するように、主としてカプセルの壁から遠
く離れている液晶物質に対してであるからである。カプ
セル１３０は電界無印加の歪んだ状態で示されており、
この状態では液晶物質は、例えば、第２図について先に
説明したように歪んでいる。壁１３１に最も近い液晶物
質はこの壁の内側境界のように弯曲した形状にされる傾
向があり、第２図に示した不連続部５５に類似した不連
続部１３５が存在する。実施例７ 混合工程前にコレステリック物質である３％コレステロ
ール，オレエート（カイラル添加剤）を添加し、次いで
かかる混合を極めて低いせん断条件で実施した点を除
き、実施例１におけると同じ物質および工程を使用して
実施例１を繰返した。生成したカプセルは実施例１で生
成したものより幾分大きかった。カプセル封入液晶物質
はなお動作的にネマチックであった。実施例７で形成し
たカプセル封入液晶物質を動作させた際に、カイラム添
加剤が、動作的ネマチック・カプセル封入液晶物質の応
答時間、特に電界印加状態から電界無印加状態に移行し
た後敏速にほぼ個々のカプセルの壁の形状に沿って歪ん
だ配列に復帰する際の応答時間を改善（短縮）すること
が分った。かかる比較的大きいカプセル、すなわち全直
径がほぼ８μｍ（ミクロン）以上程度であるカプセルで
は、電界無印加状態に移行する際、カプセル壁に隣接し
ている液晶物質は、カプセルの中央部に近い液晶物質よ
り早くカプセルの壁の形状に沿って歪んだ配列に復帰す
るのが普通で、かかる差異は液晶物質の全応答時間を遅
くする傾向がある。ネマチック液晶物質に対するこの影
響はカプセルの壁から遠く離れた所で最も顕著であり、
従ってかかる比較的遠く離れている液晶物質の歪んだ配
列への復帰の速度を早め、この歪んだ配列はカプセルの
壁によって影響される。かかるカイラル添加剤は液晶物
質の約０．１％〜約８％の範囲内、好ましくは約２％〜
約５％の範囲内とすることができる。この分量は添加剤
および液晶によって異なり、カプセルが動作的にネマチ
ックである限り上述の範囲外とすることも可能である。
第１３図のカプセル封入液晶１３０は第１３図以外につ
いて説明したカプセル封入液晶物質の所でまたはこれと
関連して説明した本発明の種々の例において、代りに使
用できる。動作は実施例７に記載した線にほぼ沿ったも
のである。また他の添加剤を使用して、例えば表示装置
６０の製造中に、液晶の粘度の減少かつ／またはその他
の制御を行うことができる。粘度を小さくすることはエ
マルジョンの形成および／または電極で被覆された支持
媒質１２に対するエマルジョンの塗布プロセスに対して
プラスの作用を示すことがある。かかる添加剤の例とし
てはクロロホルムがあり、クロロホルムは水溶性で、乾
燥の際にエマルジョンから放出される。実施例８ ２２％（残部は水である）溶液の中程度に加水分解され
た低粘度ＰＶＡ約１５ｇと共に、コレステロール・ステ
アレート（％は液晶重量に対する値である）約３％と、
Ｌ．Ｏ．６３０界面活性剤の１％溶液（残部は水であ
る）約０．１％と、クロロホルム１５％とを含有するＮ
Ｍ−８２５０液晶（アメリカン・リキッド・エクスター
ル）約５ｇを使用してエマルジョンを製造した。この物
質を高いせん断条件で約３分間かきまぜた。生成したカ
プセルは直径が約１〜２μｍ（ミクロン）であった。
０．１２７ｍｍ（５ミル）の間隙で設定されたドクター
ブレードを使用して、電極で被覆された支持媒質に、か
かるカプセル封入液晶の層を被着させた。この層を乾燥
した。生成したカプセル封入液晶物質は上述のカプセル
封入液晶物質とほぼ同様に動作した。本発明の他の例の
液晶表示装置１４０を第１４図および第１５図に示す。
表示装置１４０では、主たる照明源はこの表示装置のい
わゆる背面側すなわち非観察側に設けた光源１４１から
のものである。特に、表示装置１４０は１対の電極１３
と１４との間にカプセル封入液晶層６１を具え、電極１
３，１４はほぼ、例えば第１２図について先に説明した
ように支持媒質の上側部分１２ａおよび下側部分１２ｂ
の上に支持されている。反射媒質８０は、上述の好適例
について説明したように、空気の間隙である。スリーエ
ム社から市販されている光制御フィルム（ＬＣＦ）を１
４３で示す。この好適例は「ＬＣＦＳ−ＡＢＲＯ−３０
゜−ＯＢ−６０゜−ＣＬＥＡＲ−ＧＬＯＳ−．０３０」
という商品名のものである。光制御フィルム１４３は薄
いプラスチックシートで、このプラスチックシートは光
をほとんど吸収する物質から構成するのが好ましく、こ
の物質はミクロルーバー（ｍｉｃｒｏ−ｌｏｕｖｅｒ）
１４４有し、このミクロルーバーはフィルム１４３の背
面１４５からフィルム１４３を貫通してフィルム１４３
の前面１４６に達する。かかる物質および同様な物質を
本発明の種々の例に関連して使用することができる。か
かるフィルムは実際にこのフィルムを通る光を平行にし
て液晶物質に衝突させる傾向を有する。ミクロルーバー
はベネチアン・ブラインドと同様な作用をして光源１４
１からの光、例えば光ビーム１５０，１５１を、表示装
置１４０内に、これを貫通するように、特に支持媒質１
２および液晶層６１を貫通するように、観察方向２０か
ら表示装置１４０を見る観察者の視角ラインのほぼ外方
になる角で向ける。これは液晶が整列状態すなわちほぼ
光学的に透明な状態である場合である。かかる電界印加
時の整列した状態を第１４図に示す。第１４図において
光ビーム１５０，１５１は視線の外で表示装置１４０を
実質的に貫通する。なお、観察方向２０から表示装置１
４０に入射する光ビーム１５２のような光は支持媒質１
２および電界印加状態の整列した液晶層６１をほぼ貫通
して黒色フィルム１４３によって吸収される。黒色フィ
ルム１４３は例えば第１２図について説明した吸収剤２
１′′′と同様に作用する。しかし、第１５図に示すよ
うに、液晶層６１が電界無印加状態にある場合、すなわ
ち液晶が歪んだ配列すなわち不規則な配列をしている場
合には、光源１４１からの光ビーム１５０，１５１は液
晶物質層６１によって等方的に散乱し、上述のように全
内部反射が起って液晶物質による明るい表示が生じる。
従って、例えば、光ビーム１５１は、光ビーム１５１ａ
として等方的に散乱され、光ビーム１５１ｂとして全内
部反射され、さらに光ビーム１５１ｃとして等方的に散
乱され、光ビーム１５１ｃは観察方向２０に向けて界面
６４を通って外方に向う。第１４図および第１５図の表
示装置１４０は、背面側すなわち非観察側から照明する
のが望ましい場合に特に有用である。しかし、かかる表
示装置はまた、後方光源１４１が無くても適当な光が観
察方向２０から供給される限り、上述のように、例えば
第１２図の表示装置６０′′′について説明したように
作用する。従って、表示装置１４０は昼間、例えば、光
源の存在下または不存在下に周辺光によって片側または
両側を照明して使用することができ、また表示装置１４
０は夜間または周辺照明が所望の明るさには不充分であ
る他の環境において例えば光源１４１から供給される照
明を利用することによって使用することができる。第１
６図の表示装置１６０は、光制御フィルム１６１が支持
媒質の部分１２ｂに１６２で直接被着されているか、あ
るいはそうではなく支持媒質の部分１２ｂと衝合して設
置されている点を除けば、表示装置１４０と類似してい
る。全内部反射は、表示装置１６０を観察方向２０から
の光で照明した場合に、主として支持媒質の部分１２ａ
と空気との界面６４によって上述のようにして起る。ま
た界面１６２でも全内部反射が若干起ることがある。し
かし、ＬＣＦフムイルムが支持媒質の部分１２ｂに直接
被着しているので、界面１６２に到達する光の比較的大
きな部分がこの黒色フィルムによって吸収される。従っ
て、表示装置１６０では後方光源１４１を設けて層６１
中の液晶物質を確実に適当に照明して本発明の目的であ
る所望の明るい記号を表示する機能を達成するのが特に
望ましい。第１７図には、上述の本発明の種々の他の例
と置き換えることのできるカプセル封入液晶物質２００
の他の例を示す。このカプセル封入液晶物質２００は動
作的ネマチック液晶物質２０１を具え、液晶物質２０１
はカプセル２０２内に入っており、カプセル２０２はほ
ぼ球形の壁２０３を有しているのが好ましい。第１７図
では、液晶物質２００は電界無印加状態にあり、この状
態において液晶分子の構造２０４は壁２０３との界面２
０５において壁２０３に対して垂直またはほぼ垂直に配
向している。従って、界面２０５において液晶分子の構
造２０４はカプセル２０２の幾何学的形状に関してほぼ
半径方向に配向している。カプセル２０２の中心部に向
って接近するにつれて、液晶分子の少くとも若干の部分
の構造２０４は、例えば図示するように、液晶がカプセ
ル内でほぼ最小自由エネルギー配置をとるように弯曲し
て、カプセル２０２の容積を利用すなわち満たす。かか
る配列は、液晶物質２０１に支持媒質と反応する添加剤
を添加してカプセルの内壁に垂直に配向しているステリ
ル基またはアルキル基を形成させることにより形成す
る。特に、かかる添加剤はクロムステアリル錯体すなわ
ちウェルナー錯体とすることができ、かかる錯体はカプ
セルの壁２０３を形成する支持媒質１２のＰＶＡと反応
して比較的強固な外皮すなわち壁を形成し、この際ステ
リル基またはステリル部分は液晶物質自体のなかに半径
方向に突出する傾向がある。かかる突出は液晶構造を半
径方向すなわち垂直方向に配列させる傾向がある。しか
も、なお液晶物質のかかる配列は、電界印加状態におけ
る液晶構造の上述のような強く弯曲した歪みに従ってい
る。この理由は、全体の分子の方向に対して直角にとっ
た方向導関数が零でないからである。次にかかるカプセ
ル封入液晶２００の一例を示す。実施例９ ＮＭ−８２５０ネマチック液晶の５ｇの試料に、デュポ
ン社製クロムステリル錯体キロン（Ｑｕｉｌｏｎ）Ｍ
（商品名）の１０％溶液０．００５ｇをクロロホルム３
ｇと共に添加した。生成した物質にゲルバトール２０／
３０ＰＶＡの２２％Ｗ／Ｗ溶液（このゲルバトール溶液
の残り７８％は水であった）を加えて低せん断条件で均
一にした。生成物はカプセル封入液晶で、このカプセル
封入液晶においてカプセルの壁はキロンＭと反応して不
溶性外皮を形成していた。偏光で観察した際にカプセル
の壁によって液晶が半径方向に配列していることが分っ
た。イントレックス電極を予め設けたマイラー支持媒質
上に、上述のように、０．１２７ｍｍ（５ミル）の間隙
を設けてドクターブレードを使用することによりフィル
ムをキャストした。乾燥後に生成したフィルムの厚さは
０．０２５４ｍｍ（１ミル）であった。これに補助電極
を取付けた。液晶物質はカプセル内で１０ボルトにおい
て整列しはじめ、４０ボルトで完全に整列した。かかる
整列は第３図に示すものと同様であった。本発明を種々
の方法で使用してデータ、記号、情報、画像等の表示を
小規模でも大規模でも行うことができる。本発明の好適
例および最良の態様では、記号等を形成させようとする
区域のみで支持媒質１２内に液晶物質を入れる。他の例
では液晶層６１を支持媒質１２の全体を横切って延在さ
せ、記号を表示させようとする区域のみに電界印加／無
印加を制御するための電極を液晶層６１の最も近い部分
に対して設けることができる。本発明を光シャッタとし
て使用して観察側で見た有効および／または見掛けの明
るさを調整することができる。また、本発明における全
内部反射および／または光干渉の原理によって達成され
る強められた散乱を利用して、所要に応じて、種々の他
の設計を使用することができる。工業的用途の説明 本発明をなかんずく制御された光学的表示装置の製造に
使用することができる。
よって２０〜９０；９０００；６０００；３０００およ
び４０〜１０とい商品名で呼ばれているものである。液
晶物質対封入媒質の好ましい分量比は液晶物質約１重量
部対封入媒質約３重量部である。また、本発明に受入れ
ることのできるカプセル封入液晶エマルジョンは、液晶
物質約１重量部対封入媒質例えばゲルバトールＰＶＡ約
２重量部の分量比を使用して達成することができる。な
お、１：１の比も使用できるが、約１：２〜約１：３の
比の範囲の物質と同様な全く良好な作用はしないのが普
通である。第４図および第５図に本発明の液晶表示装置
の一部６０を示す。表示装置の一部６０は、複数個のカ
プセル封入液晶１１が、実際にはその複数個の層が支持
媒質１２内に入っている点で、第１図について先に説明
した液晶装置を完成したものである。第４図および第５
図に示すいくつかの部分の大きさ、厚さ、直径等は必ず
しも一定の比率に拡大または縮小されておらず、大きさ
はいくつかの部分およびその動作を説明するのに必要な
程度である。電極１３，１４を使用し、所望の電界を印
加して、例えば第３図に示すように、液晶物質を選択的
に配列させる。液晶を規則的にあるいは不規則に配列さ
せるために、電極以外の手段を使用して表示装置６０に
ある種の入力を加えることができる。カプセル封入液晶
１１は表示装置の一部６０内にいくつかの層６１として
配置されている。これらの層６１は表示装置６０によっ
て表示しようとする種々の文字または文字部分を表わす
いくつかの部分に分割できる。例えば、第４図に示す層
６１の比較長い左手部分６１Ｌはよく知られている７−
セグメント表示パターンの一部の断面を表わすことがで
き、第４図に示す層６１の比較的短い右手部分６１Ｒは
他の７−セグメント文字表示の一部を表わすことができ
る。本発明では液晶物質の種々のパターンを使用でき
る。支持媒質１２の領域６２は液晶層の部分６１Ｌと６
１Ｒとの間の区域を占める。以下に層６１とは集合した
ものを意味する。すなわち層６１とは同一のものからな
るいくつかのレベルすなわち層を包含するものとする。
例えば、かかる層６１の全体の厚さは約０．０７６２ｍ
ｍ（０．３ミル）〜０．２５４ｍｍ（１０ミル）とする
ことができ、電界に対する一様な応答、一様な散乱等に
とっては均一な厚さが好ましい。支持媒質１２または他
の物質により領域６２で分離されている封入液晶物質層
の部分６１Ｌおよび６１Ｒのかかる配列またはパターン
は、液晶が不連続な封入媒質内に好ましい安定エマルジ
ョンによって形成されるようにカプセル封入されている
か閉込められているので、容易であるかあるいは可能で
ある。従って、表示装置、広告掲示板、光シャッタ等の
ような比較的大型の装置においては特に、カプセル封入
液晶物質を支持媒質１２に、選択可能な光学特性を付与
する必要のある位置のみで、被着させることができる。
さらにかかるパターン形成（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）は
以下に詳述する所望の機能的動作によって可能になる。
表示装置６０は、例えば、空気雰囲気中で使用すること
ができ、かかる空気を符号６３で示す。この空気６２は
支持媒質１２との界面６４を、観察側において、すなわ
ち観察方向２０から形成する。外部媒質６３の屈折率ｎ
は封入媒質１２の屈折ｎ′とは異なり、後者が前者より
大きいのが普通である。この結果、ほぼ観察方向２０か
ら界面６４に到達して界面６４を通り支持媒質１２中に
入る光ビーム６５は、界面６４に垂直な破線６６である
法線の方に曲がる。支持媒質１２の内側のこの光ビーム
６５ａは入射光ビーム６５より法線に接近していて、次
の関係式： ｎＳｉｎｅ θ＝ｎ′Ｓｉｎｅ θ′ （式中のθは入射光ビーム６５と法線とのなす角、θ′
は光ビーム６５と法線とのなす角を示す）を満足する。
このような数学的関係は界面１９においても次式： ｎ′Ｓｉｎｅ θ′＝ｎ″Ｓｉｎｅ θ″ で表わされるように当てはまる。本発明における所望の
全内部反射を達成するには、反射媒質１８の屈折率ｎ″
を支持媒体１２の屈折率ｎ′より小さくする。従って、
例えば光ビーム６５ａが界面１９を通過できるかあるい
は通過した場合には、光ビーム６５ａは界面１９におけ
る法線からこの法線に対して角θ″離れて曲がる。実際
に、光ビーム６５，６５ａは層６１中の液晶物質によっ
ては勿論散乱されないから、すなわち光ビーム６５，６
５ａは領域６２を通るから、光ビーム６５，６５ａはお
そらく実際に界面１９を通って出て行く。液晶表示装置
（第４図）を動作させるに当って、動作的ネマチック液
晶３０は電界無印加状態が存在するため歪んだ配列すな
わち不規則配列をしている。入射光ビーム７０は支持媒
質１２に界面１４で入射し、光ビーム７０ａとして曲が
り、光ビーム７０ａは入射光としてカプセル封入液晶層
６１に衝突する。不規則配列すなわち歪んだ配列をして
いるカプセル封入液晶物質はこれに入射する光を等方的
に散乱させる。従って、かかる入射光ビーム７０ａの散
乱され方には下記のようにいくつかの可能性がある： Ａ．第１の可能性は入射光ビーム７０ａが鎖線７０ｂに
従って界面１９に向くことである。光ビーム７０ｂが界
面１９に衝突する角はいわゆる照明円錐の図示した立体
角α内にあり、立体角αは破線によって第４図の平面方
向に画成されている。かかる立体角αすなわち照明円錐
内に入って来る光は、界面１９における法線に対する角
が小さすぎるので、この界面で全内部反射するこができ
ない。従って、光ビーム７０ｂは法線から離れるように
曲がりながら界面１９を通って光ビーム７０ｃを形成す
る。光ビーム７０ｃは反射媒質１８中を通って、光吸収
層２１によって吸収される。 Ｂ．第２の可能性は、光ビーム７０ａが円錐角αの外側
で光ビーム７０ｄの方向に等方的に散乱されることであ
る。全内部反射が界面１９で起って、光ビーム７０ｄは
光ビーム７０ｅとして反射してカプセル封入液晶物質層
６１に戻る。光ビーム７０ｅはここで、この光ビームの
もとである光ビーム７０ａと全く同様に、この層６１に
対するもう一つの独立に入射する光ビームとして取り扱
われる。従って、かかる光ビーム７０ｅは再び上述のよ
うに等方的に散乱する。 Ｃ．第３の可能性は、入射光ビーム７０ａ，またはこれ
から生ずる光ビーム７０ｅのような光ビームが界面６４
の方に等方的に散乱し、その際光ビームが界面６４を通
って空気のような「外部媒質」６３に入って観察者また
は観察機器によって観察されるほど界面６４における法
線に接近している角で散乱することである。かかる散乱
光ビーム７０ｅが界面６４を通って放出されるために入
る必要のある、上述の円錐角αのような、照明円錐の立
体角を仮想線７２で示す。光ビーム７０ｆはこのように
して表示装置６０から放出される光ビームを示す。カプ
セル封入液晶１１に観察方向２０から観察した際に白い
すなわち明るい記号を表示させるのは、この光、すなわ
ちこのような放出された光ビーム７０ｆの合計である。 Ｄ．第４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できることである。光ビーム７０
ｇは立体円錐角α′の外側にあるので、界面６４で全内
部反射し、この際反射光ビーム７０ｈは、上述の同様な
作用を示すビーム７０ｅと同様に、実際上独立な入射光
ビームとして戻ってカプセル封入液晶層６１に衝突す
る。電極１３，１４の屈折率は普通封入媒質および支持
媒質の屈折率より大きく、封入媒質および支持媒質の屈
折率は少くともほぼ同じであるのが好ましい。従って、
封入媒質から電極物質中に入る光は法線の方に曲り、電
極から支持媒質中に入る光は法線から離れるように曲が
るので、電極の正味の作用は零になるかあるいはほとん
ど無視できる。従って、全内部反射の大部分が界面１
９，６４で起る。観察方向から見た場合に、領域６２は
光吸収材層２１によって暗色にあるいは着色して見え
る。これは、領域１２を通る光の大部分を示す光ビーム
６５，６５ａ，６５ｂが界面６４、支持媒質１２、界面
１９および反射媒質１８を通り、各界面において図示の
ように法線に近ずくかあるいは離れて曲り、最後に層２
１によりほとんど吸収される。第５図に、表示装置６０
内のカプセル封入液晶層６１の電界印加時の配列状態す
なわち規則的配列状態および動作を示す。第５図の層６
１中のカプセル封入液晶１１は第３図に示すものと同様
なものである。従って、光ビーム７０，７０ａ，７０ｉ
は、領域６２を通って層２１によって吸収される光ビー
ム６５，６５ａ，６５ｂと同様な通路を通り、整列して
いて従って実際上透明な層すなわち散乱を生じない層６
１を通過する。界面１９において、光ビーム７０ａは法
線から離れるように曲り、次いで光ビーム７０ｉは層２
１によって吸収される。従って、光ビーム６５が観察位
置２０にいる観察者に対してどのような可視表示を生じ
るとしても、光ビーム７０も規則的配列をしたカプセル
封入液晶物質を通過する際に同じ作用を行う。従って、
表示装置６０、特にこのなかのカプセル封入液晶が規則
的配列状態すなわち電界印加状態にある場合には、液晶
が配置されている区域は領域６２の区域とほぼ同じ表示
を示す。入射光ビーム６５または７０のいずれかが界面
６４における法線に対してかかる大きな角で界面６４で
支持媒体に入り、従って最後にいわゆる光の角αの円錐
内に入るものより大きい角で界面１９に衝突することに
なっている場合には、かかる光ビームは界面１９ですべ
て内部反射する。しかし、かかる反射光は、次いで液晶
物質層６１を透過し、しかる後に界面６４で全内部反射
する等の理由で、おそらく支持媒体１２中に留まる。第
６図には好ましい反射媒質８０として空気を示す。第６
図におけるプライム符号を付けた記号は、第４図および
第５図におけるプライム符号の付いてない記号の示すも
のに相当するのを示す。界面１９′および反射媒質８０
を透過する光を吸収させるには、黒色または着色光吸収
材８１を界面１９′から移動した位置に配置することが
できる。好適な光吸収材８１はカーボンブラックで、こ
れをほぼ第６図に示すように設けた支持表面に取付ける
ことができる。好適な液晶はＮＭ−８２５０で、好適な
封入媒質はＰＶＡで、好適な支持媒質１２はポリエステ
ルである。なお、支持媒質の部分１２ａ，１２ｂの屈折
率と液晶用封入媒質の屈折率とは少くともほぼ同じであ
るのが好ましい。このことは、全内部反射が主として界
面１９′，６４′で起り、これが封入媒質と支持媒質と
の間の界面で起ったとしても大きくないことを確実にす
るのを助ける。これにより光学的歪みは最小になるが、
コントラストは最大になる。表示装置６０′は先に第４
図および第５図について説明した表示装置６０とほぼ同
様な働きをする。第７図および第８図に示すように、他
の例の液晶表示装置９０は支持媒質１２を具え、支持媒
質１２にはカプセル封入液晶物質層６１が上述のように
設けられている。しかし、界面１９には同調させた誘電
干渉層９１が存在する。誘電干渉層９１の厚さは拡大し
て示されている。この厚さは３λ／２，５λ／３等（た
だし、λは表示装置９０内の光の波長を示す）のような
ラムダをすべての奇数で奇数倍して２で除した値である
のが好ましい。同調させた誘電干渉層９１は支持媒質１
２の背面に従来の蒸発技術によって被着させることがで
きる。かかる誘電層は酸化バリウム（ＢａＯ）、フッ化
リチウム（ＬｉＦ）または所望の光干渉機能を提供する
他の物質から構成することができる。かかる層は支持媒
体１２より屈折率が小さくて円錐角α内の光の全内部反
射が内部に反射される界面１９を形成するのが好まし
い。光干渉に関する包括的説明はＢｏｒｎおよびＷｏｌ
ｆによる「オプチクス（Ｏｐｔｉｃｓ）」、Ｒｅｓｎｉ
ｃｋおよびＨａｌｌｉｄａｙによる「ファンダメンタル
ス・オブ・フィージークス（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ
ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ）」７３１〜７３５頁、第２版、
１９８１、およびＳｅａｒｓおよびＺｅｍａｓｋｙによ
る「ユニバーシティ・フィジークス（Ｕｎｉｖｅｒｓｉ
ｔｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ）」中でなされており、これらの
なかの関連する説明をここに書き加える。第７図に示さ
れている電界無印加時の／不規則な液晶配列状態では、
表示装置９０は、（ａ）カプセル封入液晶物質層６１に
よる光の等方的散乱；（ｂ）円錐立体角αの外側を通る
光の第７図中の界面１９に起因する全内部反射（円錐立
体角は界面６４に向けて等方的に散乱する光に対しては
α′である）および（ｃ）比較的暗い背景に白い記号の
表示を与える観察方向２０への光ビーム７０ｆのような
光の透過；に関して上述の表示装置６０とほぼ同様に標
能する。同調させた誘電干渉層９１の使用および光学干
渉によって、カプセル封入液晶層６１の照明は電界無印
加状態において一層強められる。特に、光の有効円錐角
αは小さくなって第７図に示す角θになる。普通、入射
光ビーム９２は界面６４に衝突し、光ビームとして反射
され、次いで層６１に入射する。光ビーム９２ａが光ビ
ーム９２ｂとして当初の角αの外側の角で等方的に散乱
する場合には、表示装置６０について先に説明したよう
な全内部反射が起る。しかし、光ビーム９２ａが光ビー
ム９２ｃとして角αの円錐の内側であって角θの円錐の
外側にある角で等方的に散乱する場合には、強め合う光
学干渉が起ってカプセル封入結晶層６１の照明が一層強
められる。特に、光ビーム９２ｃが同調させた誘電干渉
層９１に入射する場合には、その少くとも一部９２ｄは
実際に反射されて界面１９の方に戻る。界面１９ではも
う一つの入射光ビーム９３との強め合う干渉が起って、
内部反射されて生じる光ビーム９４の有効強さが増大
し、この光ビーム９４はカプセル封入液晶層６１に向け
て戻り、その照明を強める。かかる強め合う干渉の結果
として、表示装置９０は層６１まで散乱または反射され
る光ビームを表示装置６０におけるよりも多く生じる。
しかし、表示装置９０が有効に機能しているのが見える
角が、表示装置６０が有効に機能しているのが見える角
より小さいという欠点がある。特に、界面６４に対して
角δと等しい角または角δより小さい角で支持媒質１２
に入る入射光は全反射される傾向がある。この理由は、
同調させた誘電干渉層９１の背面すなわち反射面が鏡の
作用をする傾向があるので、表示装置９０ではコントラ
ストが若干失われるからである。表示装置６０に関して
は角δは、これが存在するとしても、表示装置９０の角
δより小さい傾向がある。表示装置９０の領域６２を通
る光ビーム９５，９６（第７図）および規則的配列（電
界印加）状態の液晶層６１を通って円錐角θ内を通る光
ビーム９２′（第８図）は弱め合う光学干渉を行う。従
って、領域６２および規則的配列（電界印加）状態の液
晶が存在している区域は、観察区域２０からは比較的暗
く見える、すなわち電界無印加であって散乱が起ってい
る白いすなわち明るく照明された液晶層６１に対する暗
い背景として具える。所要に応じて、吸収剤（黒色また
は着色のもの）を誘電層９１の向こう側に使用すること
ができる。第９図には本発明の液晶装置１００の１例を
液晶表示装置の形態で示す。この液晶表示装置は基板す
なわち支持媒質１２内で四角のかどを有する８の字１０
１として表示する。この場合に、基板すなわち支持媒質
１２としてはマイラー（商品名）のようなプラスチック
材料が好ましく、あるいはまた例えばガラスのような他
の物質を使用することもできる。第９図において四角の
かどを有する８の字を形成するように斜線を施した区域
（ｓｈａｄｅｄ ａｒｅａ）は１個以上の層として配置
されたカプセル封入液晶１１の１個以上の層からなり、
基板１２に被着している。８の字１０１の一部分の拡大
部分断面図は、第４〜８図について先に説明した表示装
置６０，６０′または９０として、第４図に示されてい
る。８の字１０１の７個のセグメントのそれぞれを選択
的に付勢するか付勢しないで種々の数字を作ることがで
きる。ここに付勢とは、各セグメントを背景に対して明
るく表示する状態に置くことを意味する。従って、付勢
とは、例えば「１」の字を表示するためにセグメント１
０１ａおよび１０１ｂが電界無印加時の配列すなわち不
規則配列の状態にあることを意味し、この際他のセグメ
ントは電界印加時の規則的配列状態にある。第１０図お
よび第１１図はそれぞれ本発明装置の一例の部分断面図
および部分斜視図で、支持媒質１２″内における液晶層
６１″および電極１３″，１４″の好適な配置を示す。
第１０図および第１１図において、２個のプライム符号
を付けた記号は、第４図および第５図におけるプライム
符号の付いていない記号または第６図におけるプライム
符号を付けた記号によって表わされるものに相当する部
分を示す。特に、第１０図および第１１図の装置では、
表示装置６０″はその全体あるいは少なくとも比較的大
きな部分にわたって実質的に連続している層６１″およ
び電極１３″を具えているのが好ましい。電極１３″
は、例えば、接地電源に接続することができる。電極１
４″は電気的に絶縁されている複数個の電極部分、例え
ば１４ａ，１４ｂで表わされる電極部分に分割すること
ができ、これらの電極部分をそれぞれ電圧源に選択的に
接続して、付勢されている電極部分１４ａまたは１４ｂ
と他方の電極１３″との間にある液晶物質を横切って完
全に電界を印加することができる。従って、例えば、電
極１４ａと１３″との間に電界を印加してカプセル封入
液晶物質をこの間で実質的に直接的に電界印加時の規則
的配列にし、かくして上述のように効果的に光学的に透
明にすることができる。同時に、電極１４ｂを電圧源に
接続しないで、電極１４ｂと電極１３″との間の液晶物
質が歪んだ配列すなわち不規則配列状態になって、従っ
て観察方向２０″から比較的明るく見えるようにするこ
とができる。電極１４ａと１４ｂとの間の小間隙１２０
は、上述のような別個の付勢を行ったり行わなかったり
できるように、電極１４ａと１４ｂとの間を電気的に絶
縁する。第１２図には、本発明の好適例および最良の態
様を表示装置６０′′′として示す。第１２図におい
て、３個のプライム符号を付けた記号によって示した種
々の部分は、上述のような、同様な記号で示した部分に
相当する。表示装置６０′′′は上述の実施例１〜６と
ほぼ同様にして製造される。特に、支持媒体の下側部分
１２ｂ′′′をマイラーフィルムから形成し、その上に
インジウムドープ酸化スズ・イントレックス電極を設け
図示すように電極で被覆された表面にカプセル封入液晶
物質層６１′′′を被着させる。相互の間にそれぞれ間
隙１２０′′′を有するいくつかの電極部分１４
ａ′′′，１４ｂ′′′等を層６１′′′の支持０１０
媒質の下側部分１２ｂ′′′とは反対側の表面または支
持媒質の上側部分１２ａ′′′のいずれかに直接被着さ
せ、これを第１２図に示すように被着させて表示装置６
０′′′のサンドイッチ構造を完成する。なお、反射媒
質８０′′′は空気であって、第１２図に示すように支
持体に取付けたカーボンブラック光吸収材２１′′′
を、図示するように、空気の間隙８０′′′に関して支
持媒質の下側部分１２ｂ′′′とは反対側に設ける。表
示装置６０′′′の動作は、例えば、第４〜６図および
第１０図について先に説明した動作の通りである。第１
３図には下記の実施例７に記載した種類のカプセル封入
液晶１３０を示す。かかるカプセルは封入物質１３２の
球形カプセル壁１３１と、カプセル内の動作的ネマチッ
ク液晶物質１３３と、コレステリック・カイラル添加剤
１３４とを具える。添加剤１３４はネマチック液晶と共
に全体的に溶液の状態になっているが、第１３図では添
加剤を中央位置に示した。その理由は、添加剤の作用
は、後で説明するように、主としてカプセルの壁から遠
く離れている液晶物質に対してであるからである。カプ
セル１３０は電界無印加の歪んだ状態で示されており、
この状態では液晶物質は、例えば、第２図について先に
説明したように歪んでいる。壁１３１に最も近い液晶物
質はこの壁の内側境界のように弯曲した形状にされる傾
向があり、第２図に示した不連続部５５に類似した不連
続部１３５が存在する。実施例７ 混合工程前にコレステリック物質である３％コレステロ
ール，オレエート（カイラル添加剤）を添加し、次いで
かかる混合を極めて低いせん断条件で実施した点を除
き、実施例１におけると同じ物質および工程を使用して
実施例１を繰返した。生成したカプセルは実施例１で生
成したものより幾分大きかった。カプセル封入液晶物質
はなお動作的にネマチックであった。実施例７で形成し
たカプセル封入液晶物質を動作させた際に、カイラム添
加剤が、動作的ネマチック・カプセル封入液晶物質の応
答時間、特に電界印加状態から電界無印加状態に移行し
た後敏速にほぼ個々のカプセルの壁の形状に沿って歪ん
だ配列に復帰する際の応答時間を改善（短縮）すること
が分った。かかる比較的大きいカプセル、すなわち全直
径がほぼ８μｍ（ミクロン）以上程度であるカプセルで
は、電界無印加状態に移行する際、カプセル壁に隣接し
ている液晶物質は、カプセルの中央部に近い液晶物質よ
り早くカプセルの壁の形状に沿って歪んだ配列に復帰す
るのが普通で、かかる差異は液晶物質の全応答時間を遅
くする傾向がある。ネマチック液晶物質に対するこの影
響はカプセルの壁から遠く離れた所で最も顕著であり、
従ってかかる比較的遠く離れている液晶物質の歪んだ配
列への復帰の速度を早め、この歪んだ配列はカプセルの
壁によって影響される。かかるカイラル添加剤は液晶物
質の約０．１％〜約８％の範囲内、好ましくは約２％〜
約５％の範囲内とすることができる。この分量は添加剤
および液晶によって異なり、カプセルが動作的にネマチ
ックである限り上述の範囲外とすることも可能である。
第１３図のカプセル封入液晶１３０は第１３図以外につ
いて説明したカプセル封入液晶物質の所でまたはこれと
関連して説明した本発明の種々の例において、代りに使
用できる。動作は実施例７に記載した線にほぼ沿ったも
のである。また他の添加剤を使用して、例えば表示装置
６０の製造中に、液晶の粘度の減少かつ／またはその他
の制御を行うことができる。粘度を小さくすることはエ
マルジョンの形成および／または電極で被覆された支持
媒質１２に対するエマルジョンの塗布プロセスに対して
プラスの作用を示すことがある。かかる添加剤の例とし
てはクロロホルムがあり、クロロホルムは水溶性で、乾
燥の際にエマルジョンから放出される。実施例８ ２２％（残部は水である）溶液の中程度に加水分解され
た低粘度ＰＶＡ約１５ｇと共に、コレステロール・ステ
アレート（％は液晶重量に対する値である）約３％と、
Ｌ．Ｏ．６３０界面活性剤の１％溶液（残部は水であ
る）約０．１％と、クロロホルム１５％とを含有するＮ
Ｍ−８２５０液晶（アメリカン・リキッド・エクスター
ル）約５ｇを使用してエマルジョンを製造した。この物
質を高いせん断条件で約３分間かきまぜた。生成したカ
プセルは直径が約１〜２μｍ（ミクロン）であった。
０．１２７ｍｍ（５ミル）の間隙で設定されたドクター
ブレードを使用して、電極で被覆された支持媒質に、か
かるカプセル封入液晶の層を被着させた。この層を乾燥
した。生成したカプセル封入液晶物質は上述のカプセル
封入液晶物質とほぼ同様に動作した。本発明の他の例の
液晶表示装置１４０を第１４図および第１５図に示す。
表示装置１４０では、主たる照明源はこの表示装置のい
わゆる背面側すなわち非観察側に設けた光源１４１から
のものである。特に、表示装置１４０は１対の電極１３
と１４との間にカプセル封入液晶層６１を具え、電極１
３，１４はほぼ、例えば第１２図について先に説明した
ように支持媒質の上側部分１２ａおよび下側部分１２ｂ
の上に支持されている。反射媒質８０は、上述の好適例
について説明したように、空気の間隙である。スリーエ
ム社から市販されている光制御フィルム（ＬＣＦ）を１
４３で示す。この好適例は「ＬＣＦＳ−ＡＢＲＯ−３０
゜−ＯＢ−６０゜−ＣＬＥＡＲ−ＧＬＯＳ−．０３０」
という商品名のものである。光制御フィルム１４３は薄
いプラスチックシートで、このプラスチックシートは光
をほとんど吸収する物質から構成するのが好ましく、こ
の物質はミクロルーバー（ｍｉｃｒｏ−ｌｏｕｖｅｒ）
１４４有し、このミクロルーバーはフィルム１４３の背
面１４５からフィルム１４３を貫通してフィルム１４３
の前面１４６に達する。かかる物質および同様な物質を
本発明の種々の例に関連して使用することができる。か
かるフィルムは実際にこのフィルムを通る光を平行にし
て液晶物質に衝突させる傾向を有する。ミクロルーバー
はベネチアン・ブラインドと同様な作用をして光源１４
１からの光、例えば光ビーム１５０，１５１を、表示装
置１４０内に、これを貫通するように、特に支持媒質１
２および液晶層６１を貫通するように、観察方向２０か
ら表示装置１４０を見る観察者の視角ラインのほぼ外方
になる角で向ける。これは液晶が整列状態すなわちほぼ
光学的に透明な状態である場合である。かかる電界印加
時の整列した状態を第１４図に示す。第１４図において
光ビーム１５０，１５１は視線の外で表示装置１４０を
実質的に貫通する。なお、観察方向２０から表示装置１
４０に入射する光ビーム１５２のような光は支持媒質１
２および電界印加状態の整列した液晶層６１をほぼ貫通
して黒色フィルム１４３によって吸収される。黒色フィ
ルム１４３は例えば第１２図について説明した吸収剤２
１′′′と同様に作用する。しかし、第１５図に示すよ
うに、液晶層６１が電界無印加状態にある場合、すなわ
ち液晶が歪んだ配列すなわち不規則な配列をしている場
合には、光源１４１からの光ビーム１５０，１５１は液
晶物質層６１によって等方的に散乱し、上述のように全
内部反射が起って液晶物質による明るい表示が生じる。
従って、例えば、光ビーム１５１は、光ビーム１５１ａ
として等方的に散乱され、光ビーム１５１ｂとして全内
部反射され、さらに光ビーム１５１ｃとして等方的に散
乱され、光ビーム１５１ｃは観察方向２０に向けて界面
６４を通って外方に向う。第１４図および第１５図の表
示装置１４０は、背面側すなわち非観察側から照明する
のが望ましい場合に特に有用である。しかし、かかる表
示装置はまた、後方光源１４１が無くても適当な光が観
察方向２０から供給される限り、上述のように、例えば
第１２図の表示装置６０′′′について説明したように
作用する。従って、表示装置１４０は昼間、例えば、光
源の存在下または不存在下に周辺光によって片側または
両側を照明して使用することができ、また表示装置１４
０は夜間または周辺照明が所望の明るさには不充分であ
る他の環境において例えば光源１４１から供給される照
明を利用することによって使用することができる。第１
６図の表示装置１６０は、光制御フィルム１６１が支持
媒質の部分１２ｂに１６２で直接被着されているか、あ
るいはそうではなく支持媒質の部分１２ｂと衝合して設
置されている点を除けば、表示装置１４０と類似してい
る。全内部反射は、表示装置１６０を観察方向２０から
の光で照明した場合に、主として支持媒質の部分１２ａ
と空気との界面６４によって上述のようにして起る。ま
た界面１６２でも全内部反射が若干起ることがある。し
かし、ＬＣＦフムイルムが支持媒質の部分１２ｂに直接
被着しているので、界面１６２に到達する光の比較的大
きな部分がこの黒色フィルムによって吸収される。従っ
て、表示装置１６０では後方光源１４１を設けて層６１
中の液晶物質を確実に適当に照明して本発明の目的であ
る所望の明るい記号を表示する機能を達成するのが特に
望ましい。第１７図には、上述の本発明の種々の他の例
と置き換えることのできるカプセル封入液晶物質２００
の他の例を示す。このカプセル封入液晶物質２００は動
作的ネマチック液晶物質２０１を具え、液晶物質２０１
はカプセル２０２内に入っており、カプセル２０２はほ
ぼ球形の壁２０３を有しているのが好ましい。第１７図
では、液晶物質２００は電界無印加状態にあり、この状
態において液晶分子の構造２０４は壁２０３との界面２
０５において壁２０３に対して垂直またはほぼ垂直に配
向している。従って、界面２０５において液晶分子の構
造２０４はカプセル２０２の幾何学的形状に関してほぼ
半径方向に配向している。カプセル２０２の中心部に向
って接近するにつれて、液晶分子の少くとも若干の部分
の構造２０４は、例えば図示するように、液晶がカプセ
ル内でほぼ最小自由エネルギー配置をとるように弯曲し
て、カプセル２０２の容積を利用すなわち満たす。かか
る配列は、液晶物質２０１に支持媒質と反応する添加剤
を添加してカプセルの内壁に垂直に配向しているステリ
ル基またはアルキル基を形成させることにより形成す
る。特に、かかる添加剤はクロムステアリル錯体すなわ
ちウェルナー錯体とすることができ、かかる錯体はカプ
セルの壁２０３を形成する支持媒質１２のＰＶＡと反応
して比較的強固な外皮すなわち壁を形成し、この際ステ
リル基またはステリル部分は液晶物質自体のなかに半径
方向に突出する傾向がある。かかる突出は液晶構造を半
径方向すなわち垂直方向に配列させる傾向がある。しか
も、なお液晶物質のかかる配列は、電界印加状態におけ
る液晶構造の上述のような強く弯曲した歪みに従ってい
る。この理由は、全体の分子の方向に対して直角にとっ
た方向導関数が零でないからである。次にかかるカプセ
ル封入液晶２００の一例を示す。実施例９ ＮＭ−８２５０ネマチック液晶の５ｇの試料に、デュポ
ン社製クロムステリル錯体キロン（Ｑｕｉｌｏｎ）Ｍ
（商品名）の１０％溶液０．００５ｇをクロロホルム３
ｇと共に添加した。生成した物質にゲルバトール２０／
３０ＰＶＡの２２％Ｗ／Ｗ溶液（このゲルバトール溶液
の残り７８％は水であった）を加えて低せん断条件で均
一にした。生成物はカプセル封入液晶で、このカプセル
封入液晶においてカプセルの壁はキロンＭと反応して不
溶性外皮を形成していた。偏光で観察した際にカプセル
の壁によって液晶が半径方向に配列していることが分っ
た。イントレックス電極を予め設けたマイラー支持媒質
上に、上述のように、０．１２７ｍｍ（５ミル）の間隙
を設けてドクターブレードを使用することによりフィル
ムをキャストした。乾燥後に生成したフィルムの厚さは
０．０２５４ｍｍ（１ミル）であった。これに補助電極
を取付けた。液晶物質はカプセル内で１０ボルトにおい
て整列しはじめ、４０ボルトで完全に整列した。かかる
整列は第３図に示すものと同様であった。本発明を種々
の方法で使用してデータ、記号、情報、画像等の表示を
小規模でも大規模でも行うことができる。本発明の好適
例および最良の態様では、記号等を形成させようとする
区域のみで支持媒質１２内に液晶物質を入れる。他の例
では液晶層６１を支持媒質１２の全体を横切って延在さ
せ、記号を表示させようとする区域のみに電界印加／無
印加を制御するための電極を液晶層６１の最も近い部分
に対して設けることができる。本発明を光シャッタとし
て使用して観察側で見た有効および／または見掛けの明
るさを調整することができる。また、本発明における全
内部反射および／または光干渉の原理によって達成され
る強められた散乱を利用して、所要に応じて、種々の他
の設計を使用することができる。工業的用途の説明 本発明をなかんずく制御された光学的表示装置の製造に
使用することができる。
第１図は本発明の液晶装置の一例の要部を示す断面図、
第２図および第３図はそれぞれ電界無印加状態下および
電界印加状態下における本発明の液晶装置のカプセル封
入液晶物質の一例の拡大断面図、第４図および第５図は
それぞれ電界無印加状態下および電界印加状態下におけ
る本発明の液晶装置の一例の要部を示す断面図、第６図
は全内部反射させるために空気の間隙を使用した本発明
の液晶装置の他の例の要部を示す断面図、第７図および
第８図はそれぞれ電界無印加状態下および電界印加状態
下における本発明の液晶装置の他の例の要部を示す断面
図、第９図は本発明の液晶装置から形成した液晶表示装
置の一例の斜視図、第１０図は液晶物質の連続層および
中断された電極を使用する本発明の液晶装置の他の例の
要部を示す断面図、第１１図は第１０図の装置の一部を
取除いた斜視図、第１２図は支持媒体層とカプセル封入
液晶層との大きさの関係を一層正確に示した第１０図の
装置の断面図、第１３図は本発明の液晶装置のカプセル
封入液晶物質の他の例の拡大断面図、第１４図および第
１５図はそれぞれ電界無印加状態下および電界印加状態
下における光制御フィルムディレクタを設けた本発明の
液晶装置のさらに他の例の要部を示す断面図、第１６図
は光制御フィルムディレクタが支持媒質に接着されてい
る第１４図および第１５図と同様な装置の断面図、第１
７図は本発明の液晶装置のカプセル封入液晶物質のさら
に他の例の拡大断面図である。 １０，１０′…液晶装置 １１，１１′…カプセル封入液晶（カプセル封入液晶
物質、カプセル） １２，１２′，１２″…支持媒質（基板） １２ａ，１２ａ′′′…支持媒質の上側部分（取付用物
質） １２ｂ，１２ｂ′′′…支持媒質の下側部分（取付用物
質） １３，１３″，１３′′′，１４，１４″…電極 １４ａ，１４ａ′′′，１４ｂ，１４ｂ′′′…電極部
分 １５…スイッチ １６…電圧源 １７…光ビーム １８…反射媒質 １９，１９′…界面 ２０，２０′，２０″…観察区域（観察方向，観察位
置） ２１，２１′′′…光吸収層（光吸収物質の被膜、光吸
収材、光吸収材層） ３０…液晶（液晶物質） ３１…カプセルの内部容積（カプセルの境界） ３２…カプセル（カプセル封入媒質） ３３…カプセル封入物質 ５０…内壁面（壁） ５１…液晶分子の層 ５２…液晶分子の配向方向を示す破線（境界層、構造、
液晶物質） ５３…境界層５２から離れている液晶分子の方向パター
ンを示す破線 ５４…カプセル壁 ５５…不連続部（不連続突出部） ６０，６０′，６０″，６０′′′…液晶表示装置（液
晶表示装置の一部） ６１，６１″，６１′′′…カプセル封入液晶物質層
（カプセル封入液晶層、液晶層） ６１Ｌ…液晶層６１の左手部分（液晶物質層６１の左手
部分） ６１Ｒ…液晶層６１の右手部分（液晶物質層６１の右手
部分） ６２，６２′…支持媒質１２の領域 ６３…空気（外部媒質） ６４，６４′，６４″，６４′′′…界面 ６５，６５ａ，６５ｂ…光ビーム ６６…破線（法線） ７０，７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅ，７０
ｆ，７０ｇ，７０ｈ，７０ｉ…光ビーム ７１…破線 ７２…仮想線 ８０，８０″，８０′′′…反射媒質 ８１，８１″…光吸収材 ９０…液晶表示装置 ９１…同調させた誘電干渉層（誘電層） ９２，９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄ…光ビーム ９２′，９３，９４，９５，９６…光ビーム １００…液晶装置 １０１…８の字 １０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ…セグメント １２０，１２０′′′…小間隙 １３０…カプセル封入液晶（カプセル） １３１…カプセル壁 １３３…液晶物質 １３４…添加剤 １３５…不連続部 １４０…液晶表示装置 １４１…光源 １４２…表示装置の背面側（非観察側） １４３…光制御フィルム（黒色フィルム） １４４…ミクロルーバー １４５…背面 １４６…前面 １５０，１５１，１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃ，１５
２…光ビーム １６０…表示装置 １６１…光制御フィルム １６２…界面 ２００…カプセル封入液晶物質 ２０１…液晶物質 ２０２…カプセル ２０３…壁 ２０４…液晶分子の構造 ２０５…界面。
第２図および第３図はそれぞれ電界無印加状態下および
電界印加状態下における本発明の液晶装置のカプセル封
入液晶物質の一例の拡大断面図、第４図および第５図は
それぞれ電界無印加状態下および電界印加状態下におけ
る本発明の液晶装置の一例の要部を示す断面図、第６図
は全内部反射させるために空気の間隙を使用した本発明
の液晶装置の他の例の要部を示す断面図、第７図および
第８図はそれぞれ電界無印加状態下および電界印加状態
下における本発明の液晶装置の他の例の要部を示す断面
図、第９図は本発明の液晶装置から形成した液晶表示装
置の一例の斜視図、第１０図は液晶物質の連続層および
中断された電極を使用する本発明の液晶装置の他の例の
要部を示す断面図、第１１図は第１０図の装置の一部を
取除いた斜視図、第１２図は支持媒体層とカプセル封入
液晶層との大きさの関係を一層正確に示した第１０図の
装置の断面図、第１３図は本発明の液晶装置のカプセル
封入液晶物質の他の例の拡大断面図、第１４図および第
１５図はそれぞれ電界無印加状態下および電界印加状態
下における光制御フィルムディレクタを設けた本発明の
液晶装置のさらに他の例の要部を示す断面図、第１６図
は光制御フィルムディレクタが支持媒質に接着されてい
る第１４図および第１５図と同様な装置の断面図、第１
７図は本発明の液晶装置のカプセル封入液晶物質のさら
に他の例の拡大断面図である。 １０，１０′…液晶装置 １１，１１′…カプセル封入液晶（カプセル封入液晶
物質、カプセル） １２，１２′，１２″…支持媒質（基板） １２ａ，１２ａ′′′…支持媒質の上側部分（取付用物
質） １２ｂ，１２ｂ′′′…支持媒質の下側部分（取付用物
質） １３，１３″，１３′′′，１４，１４″…電極 １４ａ，１４ａ′′′，１４ｂ，１４ｂ′′′…電極部
分 １５…スイッチ １６…電圧源 １７…光ビーム １８…反射媒質 １９，１９′…界面 ２０，２０′，２０″…観察区域（観察方向，観察位
置） ２１，２１′′′…光吸収層（光吸収物質の被膜、光吸
収材、光吸収材層） ３０…液晶（液晶物質） ３１…カプセルの内部容積（カプセルの境界） ３２…カプセル（カプセル封入媒質） ３３…カプセル封入物質 ５０…内壁面（壁） ５１…液晶分子の層 ５２…液晶分子の配向方向を示す破線（境界層、構造、
液晶物質） ５３…境界層５２から離れている液晶分子の方向パター
ンを示す破線 ５４…カプセル壁 ５５…不連続部（不連続突出部） ６０，６０′，６０″，６０′′′…液晶表示装置（液
晶表示装置の一部） ６１，６１″，６１′′′…カプセル封入液晶物質層
（カプセル封入液晶層、液晶層） ６１Ｌ…液晶層６１の左手部分（液晶物質層６１の左手
部分） ６１Ｒ…液晶層６１の右手部分（液晶物質層６１の右手
部分） ６２，６２′…支持媒質１２の領域 ６３…空気（外部媒質） ６４，６４′，６４″，６４′′′…界面 ６５，６５ａ，６５ｂ…光ビーム ６６…破線（法線） ７０，７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅ，７０
ｆ，７０ｇ，７０ｈ，７０ｉ…光ビーム ７１…破線 ７２…仮想線 ８０，８０″，８０′′′…反射媒質 ８１，８１″…光吸収材 ９０…液晶表示装置 ９１…同調させた誘電干渉層（誘電層） ９２，９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄ…光ビーム ９２′，９３，９４，９５，９６…光ビーム １００…液晶装置 １０１…８の字 １０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ…セグメント １２０，１２０′′′…小間隙 １３０…カプセル封入液晶（カプセル） １３１…カプセル壁 １３３…液晶物質 １３４…添加剤 １３５…不連続部 １４０…液晶表示装置 １４１…光源 １４２…表示装置の背面側（非観察側） １４３…光制御フィルム（黒色フィルム） １４４…ミクロルーバー １４５…背面 １４６…前面 １５０，１５１，１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃ，１５
２…光ビーム １６０…表示装置 １６１…光制御フィルム １６２…界面 ２００…カプセル封入液晶物質 ２０１…液晶物質 ２０２…カプセル ２０３…壁 ２０４…液晶分子の構造 ２０５…界面。
Claims (4)
- 【請求項１】 媒体内の液晶物質の複数の容積を有し、
光の透過を制御するための液晶装置において、前記媒体
は湾曲面を備え、前記液晶物質は場のないときに少なく
とも一部が前記湾曲面において該湾曲面に対し直角にな
るように前記媒体に対して配向するように作動し、場に
対して光学的に応答することを特徴とする液晶装置。 - 【請求項２】 媒体内の液晶物質の複数の容積を有し、
前記液晶物質と前記媒体とは、これら液晶物質と媒体と
を通して電界を印加できるような電気的特性を有し、前
記液晶物質に電界を印加する手段が設けられた、光の透
過を制御するための液晶装置において、前記媒体は湾曲
面を備え、前記液晶物質は正の誘電異方性を有し、前記
液晶物質は電界がないときに少なくとも一部が前記湾曲
面において該湾曲面に対し直角になるように前記媒体に
対して配向するように作動し、電界がないときは光を散
乱させ、電界があるときは該電界に応答して光の散乱を
減少させることを特徴とする液晶装置。 - 【請求項３】 媒体内の液晶物質の複数の容積を有し、
前記液晶物質と前記媒体とは、これら液晶物質と媒体と
を通して電界を印加できるような電気的特性を有し、前
記液晶物質に電界を印加する手段が設けられ、前記液晶
物質は常光線屈折率と異常光線屈折率を有する光の透過
を制御するための液晶装置において、前記媒体は湾曲面
を備え、前記液晶物質は正の誘電異方性を有し、前記液
晶物質の前記異常光線屈折率は前記媒体の屈折率とは異
なり、前記常光線屈折率は前記媒体の屈折率により近い
値を有し、前記液晶物質は電界がないときに少なくとも
一部が前記湾曲面において該湾曲面に対し直角になるよ
うに前記媒体に対して配向するように作動し、電界がな
いときは光を散乱させ、電界があるときは該電界に応答
して前記液晶物質と前記媒体との間の屈折率の関係によ
り光の散乱を減少させることを特徴とする液晶装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載した液晶装置において、
電界がないときは前記液晶物質の前記容積内で前記液晶
物質の構造のほぼ全体が湾曲状に配向することを特徴と
する液晶装置。
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