JPH0736068B2 - 液晶装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （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（layering）のような
本体効果（bulk effect）ではなく、境界における液晶
の配向によって支持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
能であた。例えば、「ジャーナル・オブ・アプライド・
フイジークス」第45巻、第11号、1974年11月、4718〜47
28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、広告提示板のような比較
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929cm²（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（view
ing 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（viewing di
rection）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、例えは背景と同じ表
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
界無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層の
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。かかる背面に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て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、すなわち挟むことができ
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12b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との間に挟んで、装置10を形成す
ることができ、これについては以下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
た場合に、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（pitc
h）との相対的な大きさに起因し；かかる相対的な大き
さはほぼ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30の入っている１個のカプセル32
を示す。カプセル32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
ぼ一定の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（organization）は、壁に
おける構造52の組織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
に歪んでいる、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
52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 Microscop
e）〕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曲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
の間の電位差を存在が保証される。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。

カプセル封入物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54、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べて、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（キャパシンタンス誘電率）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30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（se
eing）」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 Chmical 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10％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 ペンチルフェニルメトキシベンゾエート 54g ペンチルフェニルペンチルオキシベンゾエート 36g シアノフェニルペンチルベンゾエート 2.6g シアノフェニルヘプチルベンゾエート 3.9g シアノフェニルペンチルオキシベンゾエート 1.2g シアノフェニルヘプチルオキシベンゾエート 1.1g シアノフェニルオクチルオキシベンゾエート 9.94g シアノフェニルメトキシベンゾエート 0.35g 20％の物質 ペンチルフェニルメトキシベンゾエート 48g ペンチルフェニルペンチルオキシベンゾエート 32g シアノフェニルペンチルベンゾエート 5.17g シアノフェニルヘプチルベンゾエート 7.75g シアノフェニルペンチルオキシベンゾエート 2.35g シアノフェニルヘプチルオキシベンゾエート 2.12g シアノフェニルオクチルオキシベンゾエート 1.88g シアノフェニルメトキシベンゾエート 0.705g 40％の物質 ペンチルフェニルメトキシベンゾエート 36g ペンチルフェニルペンチルオキシベンゾエート 24g シアノフェニルペンチルベンゾエート 10.35g シアノフェニルヘプチルベンゾエート 15.52g シアノフェニルペンチルオキシベンゾエート 4.7g シアノフェニルヘプチルオキシベンゾエート 4.23g シアノフェニルオクチルオキシベンゾエート 3.76g シアノフェニルメトキシベンゾエート 1.41g 40％のMOD ペンチルフェニルメトキシベンゾエート 36g ペンチルフェニルペンチルオキシベンゾエート 24g シアノフェニルペンチルベンゾエート 16g シアノフェニルヘプチルベンゾエート 24g 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され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ができないが、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（castin
g）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12b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は反対媒質18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（Air
o,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0.127mm（５ミリ）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
ミリ）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（Intrex）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（My
lar,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１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挟んだ。
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
20〜30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ミリ）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は
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.Merck）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ミリ）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
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GAFLO630（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AN169ガントレズ
（Gantrez,商品名）15％の溶液との混合物を作った。か
かるガントレスは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（Carbopole,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（Kodel,商品
名）フィルムである。極めて不活性であるテドラー（Te
dlar）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
は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第
１表に示す。またこの表は各重合体のいくつかの特性を
示す。

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の
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61R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0.0762mm（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63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： nSineθ＝ｎ′Sineθ′ （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′Sineθ′＝ｎ″Sineθ″ で表わされるように当てはまる。本発明における所望の
全体内部反射を達成するには、反射媒質18の屈折力ｎ″
を支持媒質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勿論散乱されない
から、すなわち光ビーム65,65a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64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6
1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1
9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7
0a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
るには、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70g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19,64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21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61内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70,70
a,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61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21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で支持媒質に入り、
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12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Wolfによる
「オプチクス（Optics）」、Resnick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（Fu
ndamentals of Phsics）」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（University 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とほぼ同様に機
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の円錐に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
が起こっている白いすなわち明るく照明された液晶層61
に対する暗い背面として具える。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101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10
1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101a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1
0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6
0″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14″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14a
,14b等を層61の支持媒質の下側部分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60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対
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、空気に間隙80に関して支持媒質の下側部分12
bとは反対側に設ける。表示装置60の動作は、例え
ば、第４〜６図およひ第10図について先に説明した動作
の通りである。第13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13
5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
封入液晶物質を応答時間、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。ネマチッシ液晶物
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. 63
0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NM-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14
1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13,14
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（LC
F）を143で示す。この好適例は「LCFS-ABRO-30°‐OB-6
0°‐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を有し、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141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15
0,151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140に入射する光ビーム152
のような光は支持媒質12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12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15
0,151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151
a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151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図に表示装置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140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16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に直接被着されているので、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210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2
03との界面205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
造に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それぞれ液晶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
ロムステリン錯体キロン（Quilon）Ｍ（商品名）の10％
溶液0.005gをクロロホルム3g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％が水であった）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かった。

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の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。

【図面の簡単な説明】

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17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のパター
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,70f,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,152……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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−105998（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−15505（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭51−30998（ＪＰ，Ｂ１) 特公 平３−52843（ＪＰ，Ｂ２) 小林駿介編著「液晶−その性質と応用 −」初版（昭45−９−30）日刊工業新聞社 Ｐ．118〜119

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液晶物質と収容媒体とからなり、前記液晶
   物質と前記収容媒体とは協同して、所定の場入力のない
   常態では光を散乱させ、所定の場入力に応答して光を透
   過させる作用を選択的に行うことができ、前記媒体と前
   記液晶物質との間の界面における屈折率と入射角との関
   数として、前記液晶物質により散乱させられた光の少な
   くとも一部を前記液晶物質に向けて全内部反射させるこ
   とにより、さらに散乱を生じさせる手段が設けられたこ
   とを特徴とする液晶装置。
2. 【請求項２】液晶物質と収容媒体とからなり、前記液晶
   物質と前記収容媒体とは協同して、所定の場入力のない
   常態では光を散乱させ、所定の場入力に応答して光を透
   過させる作用を選択的に行うことができ、前記液晶物質
   により散乱させられた光の少なくとも一部を前記液晶物
   質に向けて全内部反射させることにより、さらに散乱を
   生じさせ、散乱させられない光の少なくとも一部は前記
   液晶物質および前記収容手段を透過するようにする手段
   が設けられ、前記全内部反射は、前記媒体と前記液晶物
   質との間の界面における屈折率と入射角との関数である
   ことを特徴とする液晶装置。
3. 【請求項３】液晶物質と収容媒体とからなり、前記液晶
   物質と前記収容媒体とは協同して、所定の場入力のない
   常態では光を散乱させ、所定の場入力に応答して光を透
   過させる作用を選択的に行うことができ、前記液晶物質
   および前記収容媒体を少なくとも部分的に保持し、支持
   し、あるいは収容する基板が設けられ、前記液晶物質と
   前記収容媒体とは前記基板と協同して、前記媒体との間
   の界面における屈折率と入射角との関数として、前記液
   晶物質により散乱させられた光の少なくとも一部を前記
   液晶物質に向けて全内部反射して、さらに散乱を生じさ
   せるようになったことを特徴とする液晶装置。
4. 【請求項４】液晶物質と収容媒体とからなり、前記液晶
   物質と前記収容媒体とは協同して、所定の場入力のない
   常態では光を散乱させ、所定の場入力に応答して光を透
   過させる作用を選択的に行うことができ、前記液晶物質
   および前記収容媒体を少なくとも部分的に保持し、支持
   し、あるいは収容する基板が設けられ、前記媒体との間
   の界面が、該界面における屈折率と入射角との関数とし
   て、前記液晶物質により散乱させられた光の少なくとも
   一部を前記液晶物質に向けて全内部反射して、さらに散
   乱を生じさせるようになっており、前記界面を越えて前
   記基板を透過する光を吸収するための着色または黒色の
   吸収剤が設けられたことを特徴とする液晶装置。
5. 【請求項５】液晶物質と収容媒体とからなり、前記液晶
   物質と前記収容媒体とは協同して、所定の場入力のない
   常態では光を散乱させ、所定の場入力に応答して光を透
   過させる作用を選択的に行うことができ、散乱される光
   の少なくとも一部は出力として視野角内に反射されるよ
   うになっており、前記液晶物質により散乱させられた光
   の少なくとも一部を前記液晶物質に向けて全内部反射さ
   せることにより、さらに散乱を生じさせ、散乱させられ
   ない光の少なくとも一部は前記液晶物質および前記収容
   手段を透過するようにする手段が設けられ、前記全内部
   反射は、前記媒体と前記液晶物質との間の界面における
   屈折率と入射角との関数であり、前記液晶物質への入射
   光を前記視野角よりはずれるような角度に方向付ける方
   向付け手段が設けられたことを特徴とする液晶装置。
6. 【請求項６】液晶物質と収容媒体とからなり、前記液晶
   物質と前記収容媒体とは協同して、所定の電界入力のな
   い常態では光を散乱させ、所定の電界入力に応答して光
   を透過させる作用を選択的に行うことができ、前記液晶
   物質は動作的にネマチックであり、異常光線屈折率が前
   記収容媒体の屈折率とは異なって、電界入力が存在しな
   いときに光を散乱し、常光線屈折率が前記収容媒体の屈
   折率に近い値であり、電界入力の存在のもとで散乱が減
   少するようになっており、前記液晶物質は前記収容媒体
   の複数の容積部に収容されており、前記液晶物質により
   散乱させられた光の少なくとも一部を前記液晶物質に向
   けて内部反射させることにより、さらに散乱を生じさせ
   る手段が設けられ、前記全内部反射は、前記媒体と前記
   液晶物質との間の界面における屈折率と入射角との関数
   であることを特徴とする液晶装置。
7. 【請求項７】収容手段内の液晶物質の液滴を用いて光を
   制御する方法において、前記液晶物質として、動作的に
   ネマチックで前記収容媒体と協同し、場が存在しないと
   きは光を散乱させ、場が存在するときは前記場に応答し
   て光を透過させる作用をもつものを使用し、前記液晶物
   質により散乱された光は、前記収容媒体との間の界面に
   おける屈折率と入射角との関数として定まる全内部反射
   により前記液晶物質に戻るように反射させて前記液晶物
   質の輝度を増大させ、散乱されずに透過する光は全内部
   反射なしにほぼ透過させることを特徴とする、光を制御
   する方法。