JPS61502286A - 液晶プロジエクタ及び映像を投映する方法 - Google Patents

液晶プロジエクタ及び映像を投映する方法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 液晶プロジェクタ及び映像を投映する方法関連出願 本願人に譲渡された1984年3月6日公告の米国特許第4435047号”  Encapsulatecl Liquid Crystal and Met hod。 及び同時継続出願中の1983年3月21日出願の米国特許出願第477138 号” Enhanced Scatteringin Voltage 5en sitiveEncapsulated Liquid Crysteaビ及び 米国特許出願第477242号、” Encapsnlated Liquid  Cryst、al and Method ” ; 19g3年3月30日出 願の米国特許出願第480461号“Co1oredHncapsnlated  Liquid Crystal Devices Llsing 1mhib itionof Co1ored Dyes and 5canned Mut icolor Displays”及び同第480466号“Co1ored  Encapsulated Liqind CrystalApparatus  UsingEnhanced Scattering” ;及び1984年3 月2日出願の米国特許出願第585883号” Enhanced Liqui dCrystal Material、Apparatus And Meth od ″を参照されたい。本願はこれらの出願の全内容を包含するものである。 技術分野 本発明は一般にプロジェクタ、特に液晶プロジェクタ及び映像を投映する方法に 関するものである。本発明の一例では液晶表示装置に入射した光を液晶表示装置 の各別の部分で選択的に散乱又は透過させ、斯かる散乱光又は透過光から成る像 を投影機により投映する。 1N表昭61−502286 (8) 背景技術 慣例の光学プロジェクタは光源と、スライド又は透明画を載置してこれを光源か らの光で照明するだめのガラスプレートのような入力イメージデバイスホルダと 、照明されたスライド又は透明画の像を投映するレンズ系とを具える。 代表的にはスライドまたは透明画は光学的に透明な部分と光学的に吸収性の部分 、例えば黒色部分とを有している。 斯かる黒色部分は、スクリーン上に投映されると、スライド又は透明画上の光吸 収材料、例えば思惑光乳剤による光の吸収のために黒色に見えると共に、光透過 部分はスクリーン上にかなり明るく見える。通常の典型的なプロジェクタは授業 中、講義中、発表中等において屡々使われるオーバヘッドプロジェクタとして知 られており、オーバヘッドプロジェクタは透明体上に書かれた又は印刷された文 字、図形、その他の情報の像を投映するのに屡々使用され、多くの場合講師がプ ロジェクタに使用中の透明画上に直接書込むこともできるようになっている。 斯かる慣例のプロジェクタの一つの問題はスライド又は透明画の光吸収部分によ り吸収される熱量が大きく、これによりスライド又は透明画の破壊又は損傷を発 生し得ることであり、斯かる発熱を最低にするためには多くの場合スライド又は 透明画の光学的に上流側に1個以上の赤外線または熱線吸収フィルタを使用する 必要がある。熱線フィルタで消散される熱及び光源又はこれを収納するキャビネ ットの熱は例えば送風器又は他の手段で放出する必要がある。 送風器は不所望な雑音及び/又は振動を発生すると共に斯かる放熱を必要としな い場合に消費しなくともよいエネルギーを消費する。慣例のオーバヘッドプロジ ェクタの他の欠点は透明画の表面が熱いためにその上に講師が書込みにくいこと である。斯かる慣例のオーバヘッドプロジェクタの更に他の欠点は透明画又はス ライドの思惑光乳剤のような光吸収材料と透明材料との間の界面における光の回 折によりスクリーン上に投映された像のコントラスト及び画質が減少し得ること である。更に、慣例のフィルムプロジェクタにおいては、像が部分的に少なくと も光の阻止により形成され且つ斯かる光の阻止は光阻止材料の不透明度に応じて 変化し得る光吸収の関数であるためにコントラストが減少する。 液晶材料は例えば可視表示装置のような光学装置を含む種々の装置に広く使用さ れている。可視表示に使用し得る液晶の特性は液晶が無秩序に配向しているとき に光を散乱及び/または吸収するとともに液晶が規則正しく配向しているときに 光を透過するところにある。 液晶を使用する可視表示装置は多くの場合暗い文字を灰色又は比較的明るい背景 上に表示する。しかし、種々の環境においては液晶を使って比較的明るい文字又 は他の情報等を比較的暗い背景上に容易に表示し得るようにすることが望ましい 。また表示された文字と背景との実効コントラストを改善することが望まれてい る。 電気応答液晶材料の一例及びその応用例が米国特許第3322485号に開示さ れている。ある種の液晶材料は温度に応答し、液晶材料の温度に応答して液晶材 料の無秩序配向または規則配向のような光学特性を変化する。 現在、液晶材料には3種類あり、即ちコレステリック液晶、ネマティック液晶及 びスメクティック液晶である。本発明はネマティック液晶材料又はネ7ティック とコレステリック型の組合せを使用するのが好適である。特に、液晶材料は動作 的にネマチック型のもの、即ちネマチック材料として動作し、他の型の材料とし て動作しないものとするのが望ましい。動作的にネマチック型とは、外部電界が ない場合に液晶の構造歪みがコレステリック材料における極めて強いねじれ又は スメクティック材料における層状化のようなバルク効果よりもその境界、例えば カプセル封止たい表面のような表面における液晶の配向によって支配されるもの を意味する。これがため、例えばねじれの性向を誘起するが境界配向の効果を圧 倒し得ないキラル材料は動作的にネマティック型である。斯かる材料は正の誘電 異方性を有するはずである。種々の特性の種々液晶材料が従来技術として開示さ れているがその一つの既知の特性は可逆性である。特にネマティック液晶材料は 可逆性であることが既知であるがコレステリック材料は通常可逆性でない。 液晶材料に多色染料を加えるこきも既知である。液晶材料に多色染料を加える一 つの利点は偏光子の必要性を除去することにある。しかし、ネマティック型では 多色装置はかなり低いコントラストを有する。従来、コレステリック材料を染料 と一緒にネマティック材料に加えてコントラスト比を改善している。例えばJo urnal of Applid PhysiesVo+、45. No、11  、 1974年11月、 第4n8〜4723頁のホワイトの論文を参照され たい。しかし、ネマティック材料はこれに電界が印加されるか否かに応じて可逆 性であるが、コレステリック材料は電界が除去されたときにそのもとの無電界状 態にならない傾向がある。液晶材料に溶液状の多色染料を使用する他の欠点は、 染料の吸収が電界印加状態において零にならず、電界印加状態における吸収は染 料の相対整列に関連する又はその関数でる秩序パラメータに追従する点にある。 通常、液晶材料は光学的に異方性(複屈折)であると共に例えばネマティック材 料の場合には電気的にも異方性である。光学的異方性は液晶材料が無秩序配向の ときは光の散乱により、液晶材料が規則正しい配向のときは液晶材料の光の透過 により顕著になる。電気的異方性は液晶材料の配向に対する比誘電率又は誘電係 数の関係であるとすることができる。 従来、可視表示装置のような液晶装置は比較的小さいものであった。本願人の前 記の同時継続出願に開示されているカプセル封止液晶を使用するとこれらの出願 に開示されているように掲示板のようなかなり大きな表示装置に液晶を満足に使 用することができると共に、他の大きなく又は小さな)液晶を一つの区域から別 の区域への光の透過を制御するシャッター・とじて例えばビルディングの窓又は 窓のような区域に使用することができる。本発明は斯かるカプセル封止液晶の改 良並びに液晶材料の例えば光吸収特性(通常多色染料を用いる)ではなく光散乱 特性の利用に関するものである。本発明はかかる材料及び特性を利用して例えば 光学シャッターとしての小型または大型表示装置の比較的暗い又は有色背景上に 比較的明るい文字又は情報の特表昭61−502286 (9) 表示を得ることに関するものである。斯かる大型表示装置及びシャヤッターは約 1フイート平方又はそれ以上にすることができる。本発明では液晶材料はカプセ ル封止型のものとするのが最も好適である。 本発明に関しては本明細書で使用するカプセル封止液晶材料に個別のカプセル又 はセルのような略々密閉封入媒体内に封入された液晶材料を意味し、液晶材料と 封入媒体のエマルジョンの形態にするのが好適である。斯かるエマルジョンは安 定なものとする必要がある。カプセル封止液晶材料の種々の製造及び使用方法並 びに関連する装置については以下に記載すると共に先に引用した本願人の同時継 続出願に記載されている。 発明の要約 簡単に説明すると、本発明は液晶表示型の装置を用いて入射光を制御して光学投 映装置により投映し得る像又は像の特性を発生させる。好適例では液晶材料によ りその上に入射する光を透過又は散乱し得るようにする。像又は像の特性は、例 えば電′、′PIその他の規定の入力を選択的に液晶表示装置の各別の部分に印 加することにより液晶表示装置のどの部分を光透過にし、どの部分を光散乱にす るか決定することにより発生させる。液晶表示装置自体は、投映出力像の所望の 解像度及びコントラスト、表示装置上またはその近傍に配置される保護膜上に人 が書込みできるようにするか否か、又はレンズ及び投映光学系の性能等に応じて 比較的小型にも大型にもすることができる。投映光学系には散乱光を阻止すると 共に液晶表示装置を本質的に透過した光を通して投映像が形成されるスクリーン 又は他の表面上に集束及び/又は投映するアパーチャを設けることができる。或 いは又、投映光学系には透過光を阻止するマスクと、散乱光を集光してスクリー ン上に可視投映像として投映するレンズを設けることもできる。 本発明の有利な特徴はコントラストの改善、動作の低温化並びに表示及び像の多 才化が得られる点にある。コントラストは例えば従来の写真及び透明フィルム表 示装置よりも改善される。その理由は、本発明では光を透明画上の乳剤又は他の 吸収材料により吸収するのではなく、光を散乱させてアパーチャを透過し得ない ようにして阻止するか、マスクで阻止して集束させるためである。本発明の液晶 表示装置は意図的に光を吸収しないようにするため、熱エネルギーを光吸収材料 で消散させる必要がなく、これがためプロジェクタの全動作温度が低下し、書込 表面が熱くならず、熱い書込表面よりも使い易くなると共に、別個の送風器及び /又は熱フィルタを除去することができ、また表示装置の加熱損傷の可能性が最 低になる。本発明プロジェクタの多才化は例えば像の位相を便利よく変えること ができること、例えば明るい文字を暗背景上に又はその逆に便利よく投映し得る こと並びに液晶表示装置への電気的入力を変化させて光を散乱する部分及び透過 する部分を制御することにより像を便利よく変化させることができることにある 。更に、カラーフィルタをプロジェクタの光出力側に便利よく付加することもで きる。 本発明のプロジェクタにおいて例えば透明画又はスライドの代わりをする液晶表 示装置は光を等方性散乱する又は光を透過する性能を有するものとするのが好適 である。この表示装置は封入媒体内の多数の液晶材料部から成る。これらの液晶 材料部は流体的に分離されていても、相互に連結されていても、その両方でもよ い。液晶材料は歪んだ又は彎曲配向状態のときに完全に等方性散乱を生ずるもの とするのが好適であり、少なくとも斯かる液晶材料はできるだけ等方性散乱を行 うものとするのが望ましい。等方性散乱とは、光ビームが液晶材料に入射したと き散乱光の射出角が実際上予想されないことを意味する。他方、電界のような所 定の入力が存在する場合は液晶構造は電界方向に整列して実効的に光学的に透明 になる。 吸収特性を必要とする場合には液晶に多色染料を含めることができる。更に、液 晶及び/叉はその封入又は支持媒体に非多色染料を含めて透過する光に色をつけ ることもできる。更に、単色又は多色の液晶色フィルタを用いてプロジェクタに より投映される光に色をつけることもできる。 本発明に関して本明細書で使用する歪み配向、無秩序配向及び無電界状態は本質 的に同じことを意味し、即ち液晶分子又は構造の方向性配向が実効的に彎曲した 形状に歪んでいることを意味する。斯かる歪みは例えば各別のカプセルの壁によ り達成される。所定のカプセル内の液晶材料のこの特定の歪み配向は電界がない 場合に通常つねに略々同一になる。 他方、本発明と関連して本明細書で使用する平行配向、秩序配向及び電界印加状 態はカプセル内の液晶材料が外部印加電界に対し略々整列していることを意味す る。 簡単に説明すると、液晶装置は規定の入力に応答して光を選択的に散乱又は透過 する液晶材料と、液晶材料をその中に保持して液晶材料部を形成する封入または 支持媒体とを具える。本発明の好適実施例及び最良のモードでは、液晶材料を入 射光の略々等方性散乱を発生して入射光の若干部分視認方向、例えば観察者の目 の方向に後方散乱するカプセル封止型のものとする。斯かる液晶は動作的にネマ ティックであって正の誘電異方性を有すると共に封入媒体又はカプセル封止媒体 の正常屈折率と略々合致する正常屈折率を有するものとするのが更に好適である 。 一実施例では、液晶材料で等方性散乱された多量の光を支持する媒体の背面によ り内部的に反射させて液晶材料に戻してこれを照明し、更に等方性散乱を生じさ せて液晶材料の外観を例えば観察者の目に明るく見えるようにする。 支持媒体の内部反射特性は固体、液体又は気体(空気も含む)のような別の媒体 と支持媒体の背面との界面により達成することができるが、この場合には支持媒 体の屈折率を斯かる別の媒体の屈折率より大きくする必要がある。支持媒体は例 えば封入/カプセル封止材料、(又は封入/カプセル封止材料が液晶材料とエマ ルジョンの場合には゛)追加の量の斯かるカプセル封止材料又は他の材料、プラ スチックフィルム又はガラス等のような装置媒体を含むいくつかの材料で構成す ることができる。 支持媒体の背面は光学的に透過性にして斯かる面に略々垂直に到達する光が透過 するようにすることができる。−、70モロU61−502286 (10)実 施例では反射器を斯かる背面に配置することができる。 液晶材料の秩序配向は等方性散乱を少なくとも殆ど除去するため、液晶材料を透 過する全ての光が支持媒体も透過する。 本発明を具体化した液晶表示装置の入射照明は前方、即ち観察又は投映側から行 うことができる。或いは又、入射照明は後側、即ちスクリーン即ち像を投映する 側とは反対側から行うこともできる。 更に、コレステリック材料をネマティック液晶材料に加えて、特にカプセルが比 較的大きい場合に電界を遮断したときにカプセル又はセル壁の形状に略々従う歪 み配向パターンへのネマチック液晶材料の復帰を促進させることができる。更に 、必要に応じ、粘度制御添加剤を液晶と混合することもできる。更に液晶にある 種の添加剤を加えてカプセル内の液晶材料の好適な配向を促進させることもでき る。 本発明のこれらの及び他の実施例は以下の説明から明らかとなる。 上述した目的を達成するために本発明は以下に詳細に説明すると共に、特に特許 請求の範囲に記載する特徴ををする。以下の説明では図面を参照して本発明の所 定の実施例を詳細に説明するが、これらは本発明の原理を利用し得る種々の方法 の数例を示すにすぎない。 図面の簡単な説明 第1図は本発明に係る液晶装置の略図、第2図及び第3図は夫々電界オフ状態及 び電界オン状態で、電界をかけた場合の本発明に係る液晶カプセルの拡大略式図 、 第4図及び第5図は夫々電界オフ状態及び電界をかけた状態での本発明の一実施 例にかかる液晶装置の略図、第6図はここで開示する任意の実施例により形成さ れる本発明に係る液晶表示装置の同寸法の断面図、第7図は液晶材料の連続した 層と途切れた電極を用いる液晶装置のもう一つの実施例の一部切欠略式側面図、 第8図は第7図の実施例の一部切欠斜視図、第9図は支持媒体層とここに述べる いくつかの実施例のためのカプセル封入液晶層の寸法関係を一層正確に示す本発 明に係るほぼ比例する液晶表示装置の略図、第10図はここに述べたいくつかの 実施例で用いることができるコレステリック材料を添加したネマチック形の液晶 カプセルの略図、 第11図はカプセル封入液晶の代わりの実施例を示す第2図及び第3図のような 略図、 第12図は本発明に係る液晶プロジェクタの略図、第13図及び第14図は第1 2図のプロジェクタの投光レンズと組合わせて使用される代替光出力機構の一部 切欠略図、第15A図及び第15B図は、夫々、第13図の液晶表示装置により 散乱される光の略図及び電気入力の関数としての投光される光の強さのグラフ、 第16図は本発明の好適な実施例及び最良のモードによる折り曲げられた液晶プ ロジェクタの略図、第17図は本発明に係る二重に、即ち、複合折りたたみプロ ジェクタの略図、 第18図はいくつかのプロジェクタの実施例で用いられる彩色表示のブロック図 、 第19図はダイナミックカラーフィルタを用いるようにした第16図と類似のプ ロジェクタの断面図、第20図はダイナミックカラーフィルタの平面図である。 詳細な説明 液晶プロジェクタ及びそれを用いて光を投映する方法のいくつかの実施例を本願 明細書の後部で第12〜20図につき詳細に説明する。しかし、先ず液晶表示装 置の詳細な説明を行う。注意すべきことは、ここで液晶表示装置という言葉は、 観察者が液晶材料を直接目視した時この液晶が光に影響した結果が目に見えるか 否かを問わず、液晶装置に入射する光に影響するか又は否か選択的に動作できる 液晶装置を意味することである。勿論意図するところは前記結果が光学的に処理 され、究局的には英数字、グラフその他の情報の映像を投映できることにある。 図面につき詳細に説明するが、ここで同じような符号は各図を通して同じような 部分を指す。先ず、第1.2及び3図につき、本発明で用いるカプセル封入液晶 材料を説明する。第4図は本発明に係る液晶装置10の略図である。装置10は 第1図ないし第3図では単一のカプセルで表わされているカプセル封入液晶材料 11を具える。図面ではカプセルは二次元で、それ故、平坦な形で示されている が、カプセルは三次元、それも好ましくは球状であることを理解されたい。カプ セル11はできれば透明な支持媒体12内に入っており、支持媒体12の上部1 2aと下部12bは互いに一体形戊できる。装置10は一対の電極13.14を 具え、スイッチ15を閉成して通常の電圧源16からこれらの電極を付勢する時 液晶材料間に電界をかけるようになっている。ここでカプセルとか、カプセル封 入液晶とか云ったが、これは収容媒体に入っている成る量の液晶材料を意味する 。 本発明の一次的な特徴は、電界がオフで乱雑な状態では、カプセル封入液晶材料 がそこに入射する光を等方的に散乱し、電界がオンで整列した状態では、カプセ ル封入液晶材料が光学的にほぼ透明にあることである。 カプセル11は離散的に形成されているか又は望ましくは液晶材料を云うなれば カプセル対人材料、即ち、封入媒体に混合し、乳濁液、できればそれも安定な乳 濁液にした多数のカプセルの一つであることを理解されたい。これらのカプセル は流体的に他のカプセルと連結したり、互いに分離したりできる。また互いに連 結したカプセルと分離したカプルセが共存することもできる。乳濁液は支持媒体 に塗布したり、図示したように電極13.14間にはさんだりする。 所望とあらば、支持媒体12と云うなればカプセル対人材料、即ち、封入媒体と を同じ材料とすることができる。代わりに、上側及び下側支持媒体部12a、  12b又はその一方をプラスチック状のガラス等、できれば透明な取付は材料と することができる。この場合、電極13.14はこのような取付は材料に塗布し 、多数のカプセル11を含むカプセル封入液晶材料/乳濁液をこのような取付は 材料12a、 12b間にはさみ、装置10を造る。これについては後述する。 媒体18は下側支持媒体部12bとの間に界面19を形成し、竹表昭61−50 2286 (11) 所望とあらば、後述するように全内部反射機能を得る。ここでは、全内部反射動 作原理のため、カプセル11内の液晶材料は、入射光、例えば、光ビーム17で 表わされる入射光及び装置10内で等方的に散乱させられ、上側支持媒体部12 aの上方の目視区域20から見ると、電界をかけない時、例えば、スイッチ15 を開いた時、液晶材料11が白又は相対的に明るく見えるような光で照明する。 このような等方性の散乱(及び、カプセル封入液晶材料内に多色性の色素がある 場合は多少の吸収)は本願人の前記米国特許第4.435.047号に開示され ている発明でも生ずるが、本発明の全内部反射原理は散乱を強め、従って、カプ セル封入液晶材料により形成される文字を明かるく見せる。しかし、このような 全内部反射は選択的に光を散乱させたり、透過させたりできることに比較して本 発明にとって重要ではない。 電極13は、例えば、成る量の酸化インジウム、錫を下側支持媒体部12bに真 空蒸着したものとすることができ、電極14は、例えば、導電性のインクを直接 液晶材料に塗布したもの又は電極13のようなものとすることができる。他の電 極材料及びそのだめの取付は手段をいずれかの電極に対して用いることもできる 。例えば、酸化錫やアンチモンをドープした酸化錫である。できれば、これらの 電極はかな 。 り薄く、例えば200人厚とし、併せて透明にし、電極が液晶装置10の光学系 にあまり影響しないようにする。 カプセル封入液晶材料11はカプセル32の閉じ込め、即ち、内部容積31内に 収納されている液晶30を具える。各カプセル32は流体的に他のカプセルから 離散していてもよいし、1個又は複数個の他のカプセルと連結していてもよい。 また、封入媒体、即ち、いうなればカプセル対人材料33を安定な乳濁液に入れ 、液晶材料を含む多数のカプセル状の収容体を形成するようにしてもよい。図面 から簡明ならしめるため、カプセル32は全体を封入媒体、即ち、カプセル新人 材料33内の離散カプセルとして図示しである。本発明の好適な実施例であり、 最適なモードによれば、カプセル32はほぼ球形で、液晶30はネマチック形又 は正の誘電異方性を有する動作的にネマチック形の液晶材料とする。しかし、本 発明の原理は、カプセル32が球形以外の形をしている場合でも適用できる。し かし、その場合の形状は、液晶材料30の光学特性、例えば、屈折率と満足ゆく ように共存し、電界をオン状態にしたい時液晶が所望通りに平行に並ぶように十 分な電界が液晶30にかかるようにする必要がある。 この形はまた電界がオフの時、即ち、無秩序な状態では液晶材料をひずませるよ うなものとする必要がある。カプセル32を球形にする利点は、電界がオフな状 態で内部の液晶30にひずみを与えることである。このひずみは、少なくとも一 部は、カプセルと液晶のピッチとの相対的なサイズによるものである。これらの 寸法は同程度又は少なくとも同じオーダーの大きさとすると好適である。また、 ネマチック形の液晶材料は流体状の性質を有し、電界がない時容易にひずんでカ プセルの壁の形に合う。他方、電界がかかると、ネマチック形の液晶は可成り簡 単に変化し、その電界に対し配向する。 ネマチック形以外の液晶材料又は種々のタイプの液晶材料及び他の添加物若しく はそのいずれか一方の組合わせも、カプセル封入液晶が動作的にネマチック形で ある限り、好適なネマチック形の液晶材料と共に又はそれの代わりに使うことが できる。しかし、コレステリック及びスメクティック液晶材料は一般にバルク駆 動される。そしてこのバルク構造を壊してカプセルの壁の形に合わせ、カプセル 内のエネルギーを適当にすることは一層困難である。 第2図及び第3図に進むが、これらは、夫々、電界がオフの場合及びオンの場合 の液晶30を収容する単一のカプセル32を略式図示したものである。カプセル 32は球形で、はぼ滑らかな彎曲した内壁面50を有し、これが容積31に対す る境界を画成する。内壁面50及び全カプセル32の実際上の寸法パラメータは 中に収容されている液晶30の景及び個々の液晶材料の他の特性に関係する。加 えて、カプセル32は液晶30に力を加えて容積31内に圧力をかけるか又は少 なくとも圧力をほぼ一定に保とうとする。この結果及び液晶の表面が濡れている ため、通常は自由な形をしている液晶が、多分ランダムに分布するであろうが、 互いに平行になろうとし、且つ内壁面50の近傍にほぼ平行な向きにひずんで彎 曲させられる。このひずみのため液晶は弾性エネルギーを蓄わえる。図面を簡明 ならしめるため、向きを夫々点線52で示した液晶分子の層51を内壁面50の 極く近傍に示した。 液晶分子52の向き、一層正確に云えば液晶構造は、内壁面50の近傍区域に平 行な向きにひすまされ、彎曲させられる。 カプセル内で、しかも境界層52から遠い液晶分子の向きのパターンを53で示 した。液晶分子は層をなすように示されている。しかし、分子自体がこのような 層に閉じ込められるのではないことを理解されたい。斯くして、個々のカプセル 内の組織は、壁の構造52の構成により予め定められ、外力、例えば、電界が作 用しない限り、固定される。電界を除くと、向きが変わり、第2図に示したよう な元の姿に戻る。 ネマチック形の材料は普段は平行な構造をしており、偏光の向きに感応する。し かし、カプセル封入液晶11内の材料52はカプセル32の全三次元でひすまさ れる、即ち、彎曲させられるから、カプセル内のこのような液晶材料は入射光の 偏光の向きに感応しないという改良された特性を有する。また、本発明者は、カ プセル32内の液晶材料30が多色性の染料を溶かし込んでいる場合、この染料 は、本来は偏光に感応すると予想されるが、偏光に対する感応を呈さないことを 発見した。蓋し、染料は個々の液晶分子52と同じ彎曲の向きをとろうとするか らである。 カプセル32内の液晶30は、壁50と平行に整列でき且つ弾性エネルギーを最 小にするという要件を満足する態様で均一に整列できないため、はぼ球形の向き で不連続性を有する。この不連続性は三次元に亘るものであり、液晶30を更に ひずませ、液晶30が入射光の偏光の向きに感じなくする。 不連続性の突起55はカプセル内で散乱及び吸収をひき起こし、カプセルの内壁 面50の一部に対して液晶分子が接し、平行になることも、カプセル32内で散 乱及び吸収をひき起こす。例えば、第3図に示したように、電界がかけられると 、この不連続性はなくなり、カプセル封入液晶11が電界特衣B胚1−5022 86 (12) オン、即ち、整列させられた状態の時、この不連続性が光の透過に及ぼす作用が 最小になる。 上述した説明では、液晶材料の向きが均一である(カプセルの壁に平行)として いるが、これは本発明の必須要件ではない。必要なことは、壁と液晶の間の相互 作用のため壁の近傍での液晶の向きがほぼ均一になり、細かく見れば連続してお り、従って、液晶材料のカプセル容積に亘る空間的に平均をとった向きが著しく 彎曲し、電界がない時液晶構造の向きが殆んど平行でなくなることだけである。 電界オフ状態で散乱や偏光に対する不感応性を生ずるのはこの著しい彎曲であり 、これは本発明の一つの特徴である。 電界オン状態又は第3図に示すように液晶を平行に整列せしめる任意の他の状態 では、カプセル封入液晶11がそこに入射するほぼ全部の光を透過し、支持媒体 12を介して見えなくする。他方、第2図に示すように液晶の配置が乱れている 、ここでは時として無秩序な配置と呼んだ電界オフ状態では、入射光の一部は吸 収されるが、入射光の残りは、支持媒体12で等方性的に散乱させられる。全内 部反射を用いれば、このように等方性的に散乱させられた光はカプセル封入液晶 11の方に向けられ、これを照らして目視者又は視覚装置に白く見せる。 カプセル封入媒体32の屈折率と液晶30の正常屈折率とはできるだけ整合させ 、電界オンの時、即ち、液晶が秩序だって整列している時そこを通過する入射光 の屈折のため光学的にひすまされないようにする。しかし、液晶材料が無秩序に 配向している時、即ち、電界がかかっていない時、液晶30とカプセル32の壁 との境界に屈折率の違いが生ずるものである。液晶の異常屈折率はカプセル封入 媒体の屈折率よりも大きい。このため液晶材料と容器、即ち、カプセル封入媒体 との境界で屈折が生じ、そのため散乱も生ずる。 こうして散乱させられた光は、内部に反射され、更に液晶を明るくする。このよ うに屈折率の差が生ずることは複屈折率として知られている。複屈折の原理はシ アーズ(Sears)の「光学J (Optics)及びハートショーン(Ha rtshorne)とスチュワード(Stewart)の「クリスタルス アン ド ザポーラライジング マイクロスコープJ (Crystals And  ThePolarizing Microscope)に記載されており、関連 する部分を参考文献としてここに含める。カプセル封入、即ち、封入媒体32及 び支持媒体12の屈折率を同じにし、光学的にほぼ同じ材料に見えるようにし、 光学的にもう一つの界面ができないようにすると好適である。 液晶材料の正常屈折率が異常屈折率よりも所謂カプセル封入媒体の屈折率と近い 限り、電界オンから電界オフ状態に行く時散乱に変化を生ずる。逆も成立する。 正常屈折率が媒体の屈折率と整合する時コントラストが最大になる。 屈折率の整合の程度はコントラストがどれだけ欲しいか及屈折率とは0.03以 上、できれば0.01以上、更には0.001以上達わないようにするのが望ま しい。許容できる差はカプセルのサイズに依存する。 好適な実施例で最良のモードによれば、カプセル封入材料内で消散又は電圧降下 させられるのよりも大部分カプセル32内の液晶30に第3図に示す電界Eをか ける。カプセル32の壁54の材料間でほとんど電圧降下がなく、電圧降下はカ プセル32の容積31内の液晶30間で生ずるようにすべきである。 カプセル封入媒体の電気インピーダンスは実際にはカプセル封入液晶11内の液 晶のインピーダンスに対して十分大きくし、専ら壁54を通して、即ち、点Aか ら壁だけを通して点已に液晶をバイパスして短絡回路が生じなくする。それ故、 例えば、中を通り又は壁54を介して点Aから点已に流れる誘起、即ち、変位電 流に対する実行インピーダンスは、壁面50内で点Aから点A′の径路で出合う インピーダンス、なお容積31内の点B′に至る液晶材料30のインピーダンス 、究局的には点已に再び至るインピーダンスよりも大きくする必要がある。この ため点Aと点Bの間には電位差が生ずる。幾何学的考慮、即ち、点Aから壁だけ を通って点Bに至る長さのため、例えば、壁の材料の実際のインピーダンスが中 の液晶材料のインピーダンスより低くてもこの条件はかなえられる。 カプセル封入媒体を形成する材料及び液晶を構成する材料の誘電定数(係数)並 びにカプセル壁54の実効容量値(特に半径方向での〉及び電界Eがかけられる 液晶の実効容量値は関連し、カプセル32の壁54は加えられた電界Eの大きさ をほとんど下げない。理想的には、カプセル封入液晶材料の全層(第4図)の容 量性誘電定数(係数)は電界オン状態の場合はとんど同じにする必要がある。 液晶30は異方性の誘電定数を有する。それ故、時とじて誘電係数と呼ばれる。 璧50の誘電定数を異方性の液晶材料30の誘電係数より低くならないようにし 、上述した最適動作の条件を満足するようにする止好適である。電界已に対する 電圧条件を下げるためには可成り高い正の誘電異方性を有することが望ましい。 電界がかけられない時液晶30の誘電係数間の差はなるべく小さくする必要があ り、電界をかけて液晶を整列した時の誘電係数はできるだけ大きいことが必要で ある。誘電定数(係数)の関係は前記特許願で論じられている。注意すべきこと は、誘電値と印加電界の臨界的関係は、カプセル内の液晶材料間にかかる電界が 液晶構体を電界に対して整列せしめるのに十分なものとすることである。普通に 使用される液晶の下側の誘電値は、例えば、約3.5迄低い値から約8迄高い値 に達する。 カプセル32は種々のサイズにすることができる。サイズが小さい程、カプセル 内の液晶を整列させのに電界に対する要求が高くなる。カプセルは均一なサイズ パラメータを有し、装置、例えば、表示装置の光学的及び電気的文字のような種 々の文字がカプセル封入液晶がほぼ均一になるようにすると好適である。また、 カプセルは直径が少なくとも1ミクロンとし、入射光ビームに対して離散したカ プセルのように見えるようにする。これより直径を小さくすると、光ビームが連 続した均一な層としてカプセルを「見」る。こうなると必要な等方性散乱が得ら れない。液晶材料が入っているカプセルのサイズの例は直径1〜30ミクロンで 、同時出願の前記特許願に記載されており、これをここで参考文献として含める 。 特表昭61−502286 (13) 本発明の最良のモードに係る好適な液晶材料はネマチック材料NM−8250で あり、これはエステルでアメリカン リキッド クリスタル ケミカル社(米国 オハイオ州)から市販されている。他の例はエステルの組み合わせであり、例え ば、ビフェニール及び/又はビフェニール糾合せ等である。 本発明によればいくつかの他のタイプの液晶材料も有効に使える。それには下記 の例が含まれる。各々は夫々の液晶材料の配合表である。所謂10%材料は約1 0%の4−シアノ置換材料であり、20%材料は約20%のシアノ置換材料でペ 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ロキシベ ンゾエート36gシアノフェニルペンチルベンゾエ−1−2,6gシアノフェニ ールへブチルベンゾエート 3.9gシアノフェニルベンチロキシベンゾエート  1.2gシアノフェニルへブチロキシベンゾエート1.1gシアノフェニルオ クチロキシベンゾエート 9.94gシアノフェニルメトキシベンゾエート 0 .35g20%材料 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ロキシベ 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 ェニルへブチルベンゾエート 7.75gシアノフェニルペンチ口キシベンゾエ ー) 2J5gンアノフェニルヘプチロキシベンゾエート 2.12gシアノフ ェニルオクチロキシベンゾエート 1.88gシアノフェニルメトキシベンゾエ ート 0.705g40%材料 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口キシベ ンゾエ−1−24gシアノフェニルペンチルベンゾエート]、0.35gンアノ フェニルヘプチルベンゾエート 15.52g2gシアノフェニルベンチロキシ ベンジェ−4,7gシアノフェニルへブチロキシベンゾエート 4.23gシア ノフェニルオクチロキシベンゾエート3.76gシアノフェニルメトキシベンゾ エート1.41g40%MOD ペンチルフェニルメトキシベンゾエート 36gペンチルフェニルペンチロキシ ベンゾエート 24g4gシアノフェニルペンチルベンジェ−16gシアノフェ ニルへブチルベンゾエート24g夫々のカプセル32を形成するカプセル封入媒 体はほとんど全く液晶材料に影響されたり、したりするものであってはならない 。カプセル封入媒体としては種々の樹脂や重合体を用いうる。好適なカプセル封 入媒体はポリビニル アルコール(PVA)であり、これは良好な、かなり高い 誘電定数を有し、屈折率が好適な液晶材料の屈折率とほぼ整合している。好適な PVAの一例は約84%加水分解された分子量が少なくとも1000の樹脂であ る。Ge1vatol 20 / 30とじて売られているモンサンド社のPV Aを用いると本発明の最良のモードが得られる。 乳濁化され、カプセルに封入される液晶11を作る方法は、封入、即ち、カプセ ル封入媒体と、液晶材料及び水のような担体媒体とを一つに混合する工程を含む 。この混合は種々のミクサ装置、例えば、ブレンダ、コロイドミル(これが最も 好適である)等で行うことができる。この混合工程で生ずるものは種々の成分の 乳濁液である。次にこれを乾燥し、水のような担体物質をとばし、PVAのよう なカプセル封入媒体を満足ゆくように硬化させる。こうして作られたカプセル封 入液晶11のカプセル32は完全に球形ではないが、はぼ球形である。蓋し、球 は個々のしずく、ボール又は乳濁液のカプセルの自由エネルギーが最小の状態で あるからである。これは元々作られた時でも、乾燥させ硬化した後でも云える。 カプセルのサイズ(直径)は乳濁液内で均一になるようにし、入射光への影響と 電界への応答を一様にすることが必要である。例えば、カプセルのサイズは約0 .3ないし約100 ミクロン、できれば0.5ないし30ミクロン、さらには 1ないし5ミクロンとする。 支持媒体12を作るにも種々の技術を用いうる。これはカプセル封入、即ち、封 入媒体と同じか又は類似の材料で作るととができる。例えば、下側支持媒体12 bは型込め又は鋳造プロセスで作れる。電極13及び液晶材料はこの下側媒体1 2bにつけて支持する。電極14は、例えば、印刷によりつける。その後で、上 側支持媒体部12aは正しい位置に成形又は鋳造する。これでカプセル封入液晶 材料及び電極が完全に閉じられる。代わりに、支持媒体部12a、 ]、2bは 、例えば、第1図に示すように、はぼ透明なプラスチック状の薄膜又はガラス板 とすることができる。 固体ならば、反射媒体18は、例えば、更に鋳造又は成形技術により支持媒体部 12bにつける。 下記に本発明に係る液晶表示装置の材料と製造方法並びにその動作特性を数例あ げる。 実施例1 等方性散乱材料の一例は約2gの8250 (アメリカン リキッド クリスタ ル社のエステル)、ネマチック形の液晶ヲAirco 405ポリビニルアルコ ールの20%溶液(残りの80%は水とした)の約4gと混合する。この材料は 低いせん断力で小さなホモジエナイザで混合し、乳濁液を作った。 約5ミルに設定したドクターブレードを用いて乳濁液を既に約5ミル厚のポリエ ステル薄膜基板上にのっているインドレックス(Interx)材料の電極に塗 布した。このような薄膜はマイラー(Mylar>として知られている。このよ うな電極を具備するもう一枚のこのような薄膜をカプセル封入液晶層の上に置き 、夫々の電極及び薄膜でカプセル封入液晶層をはさむ。個々のカプセル封入され 、動作的にネマチックな液晶カプセル、即ち、粒子は直径が4ないし5ミクロン で、カプセル封入液晶材料層全体の厚さは約20ないし30ミクロンであった。 実施例1に従って作ったデバイスを試験した。得られた材料はゼロ電界状態(以 后ゼロフィールド又は電界オフ状萄衣昭61−502286 (14) 態と称する)で光を散乱した。IOVの電界をかけると散乱が減り、40Vで散 乱がなくなった。 ホモジエナイサを使用したが、他のタイプのミクサ、ブレンダ等を用いて所望の 混合を行わせることができる。 実施例2 2gの8250ネマチツク液晶を約4gのGe1vatol 20 / 30( モンサンド社)ポリビニルアルコールの22%溶液(78%は水)と混合して等 方性散乱材料の一例を作った。この材料を小さなホモジェナイザで低いせん断力 、で混合し、乳濁液を形成した。この乳濁液を、実施例1と同じ< Intre x薄膜電極及びMylar薄膜ポリエステル基板の上に5ミルにセットしたドク ターブレードで塗布し、実施例1のようなサンドイッチ状のものを作った。ネマ チックカプセル、即ち、粒子は直径が約3ないし4ミクロンで、カプセル封入液 晶層の厚さは約25ミクロンであった。 実施例2により作ったデバイスを試験した。得られた材料はゼロ、即ち、電界オ フ状態で光を散乱した。IOVの電界をかけると散乱が減り、40Vで散乱が全 くとまった。 実施例3 約2gのE−63(イギリスのドラッグハウス社のビフェニールの西ドイツのニ ーメルク社の付加物を加えたもの)ネマチック液晶に約4gのGe1vatol  20/30 (% 7サント社)ポリビニルアルコールの22%溶液を混合し て等方性散乱材料の一例を作った。この材料を小さなホモジェナイザで低いせん 断力で混合し、乳濁液を作った。この乳濁液をIntrex薄膜電極及びM y  I a r薄膜ポリエステル基板の上に5ミルにセットしたドクターブレード で塗布し、上述したようにサンドイッチを完了した。カプセル封入液晶層の厚さ は約25ミクロンで、ネマチックカプセル、即ち、粒子の直径が4ないし5ミク ロンであった。 実施例3により作ったデバイスを試験した。得られた材料はゼロフィールド、即 ち、電界オフ状態で光を散乱した。 7■の電界をかけると散乱が減り、35Vで散乱がなくなった。 実施例4 約2gの8250液晶を約4gのGe1vatol 20/30ポリビニルアル コールの22%溶液と混合して等方散風材料の一例を作った。この材料を小さな ホモジェナイザで低いせん断力で混合して乳濁液を形成した。この乳濁液をIn terx薄膜電極及びMylarポリエステル薄膜基板の上に5ミルにセットし たドクター ブレードで塗布し、前述したようにサンドイッチを完成した。カプ セル封入液晶層の厚さは約25ミクロンで、ネマチックカプセル、即ち、粒子の 直径は4ないし5ミクロンであった。 乳濁液の安定性とコーティングの一様性を改良するために、0.001%のGA P LO630非イオン性表面活性剤(洗剤)を混合段階の前に加えた。乳濁液 の安定性及び乳濁液を電極/ポリエステル薄膜にコートする際の一様住は著しく 改良された。こうしなければ光学的特性は実施例1につき前述したところとほと んど同じであったであろう。 このように、本発明によれば、表面活性剤、できれば非イオン性の表面活性剤、 洗剤等を、すぐ前に述べたように、電極を薄膜につける前にカプセル封入液晶材 料と混合できることを理解されたい。 スを辿った。動作は実施例1につき述べたところとほとんど同じであった。 実施例6 8250ネマチツク液晶と85%の水に15%のAN169Gantrezを溶 かした溶液との混合物を作った。このGantrezはGAP社のポリメチル  ビニル エーテル/無水マレイン酸、即ち、ポリマレイン酸製品である。この混 合物は封入媒体にした時15%の液晶と85%のGantrezとでできていた 。この混合物を低いせん断力で均一にし、乳濁液を造り、これを前述したように 電極/支持薄膜に塗布した。この支持薄膜の厚さは約1.2ミルであった。乳濁 液を乾燥させた後、得られた液晶乳濁液はほぼ前述したように電界に応答し、電 界オフ状態では散乱を生じ約7■をしきい値として散乱が減り始め、約45Vで ほとんど散乱がない飽和レベルになった。 本発明で有効な酸タイプの封入媒体のもう一つの例はカルボポール(B、F、G oodrich Chemical Companyのカルボキシ ポリメチレ ン ポリマ)又はポリ酸である。 本発明によれば、他のタイプの支持媒体12を使え、それにはポリエステル材料 、ポリカーボネット材料、例えば、Kodel薄膜が含まれる。非常に不活性な Tedlar薄膜も、電極を十分に接着させ得るならば、使用することができる 。 このような媒体12は光学的にほぼ透明にする必要がある。 本発明によれば、いくつかの異なる重合体の封入媒体を使用でき、それを以下の 表1にリストアツブしである。この表は夫々の重合体のいくつかの特性も併せ示 している。 20/30 4−6CP3 88.7−85.5 ]、0.OO020℃で4% 40/20 2.4−3CPS 77−72.9 3.000 20℃で4%5 23 21−25 87−89 20℃で4%72/60 55−60 99− 100 − 20℃で4%405 2−4CPS 80−82 20℃で4%ポ バル 倉敷製 ・ 1み表昭61−502286 (15)使用された他のガルバh−ルPVΔ 材料は20−90 ;9000 ;20−60 ;6000 ;3000 ;及 び40−10きしてモンサンド社によって設計された材料を含んでいる。 封入媒体に対する液晶材料の好ましい量比は封入媒体の約3重量部に対する液晶 材料の約1重量部である。本発明によって実施される受け入れ可能なカプセル化 された液晶乳濁液は封入媒体の約2部分に対する液晶材料の約1部分の量比、す なわちガルバトールPVAの使用によって達成されよう。更に、1:1の比がま た働くとは言え、一般にそれは約1:2〜約173までの範囲の比を持つ材料は ど機能しないであろう。 さて第4図と第5図を参照して、本発明による液晶表示装置の部分60が例示さ れている。部分60あるいは装置60は、事実その複数層である複数のカプセル 化された液晶11が支持媒体12に含まれている様に第1図を参照して上に述べ られた液晶装置10の完成物である。第4図と第5図に示されたいくつかの部分 の寸法、厚さ、直径等は必ずしもスケール通りではない。むしろその寸法は下に 述べる様に、本発明によるいくつかの部分とそれ等の動作を例示するのに必要と する様なものである。 電極13.14は、例えば第3図に示された態様で液晶材料の選択的整列を有効 にする所望の電界を印加するために用いられている。液晶の秩序するもしくは無 秩序な整列を有効にする目的で、電極以外の手段が表示装置60に対する若干の タイプの入力を印加するのに用いられよう。 カプセル化された液晶11は表示部分60内のいくつかの層61に配列されてい る。層61は表示語@60によって表示されている予定の種々の文字あるいは文 字の部分を表わすいくつかの部分に分割されよう。例えば第4図に示された層6 1の長い左手部分61Lはよく知られたセグメント表示パターンの一部分の断面 図を表わし、そして第4図に示された層61の相対的に短い右手部分6]、Rは 別の7セグメント文字表示の1部分を表わすであろう。しかし評価されることで あろうが、液晶材料の種々のパターンは本発明によって用いられよう。支持媒体 12のゾーン62は液晶層部分61L、 61Rの間の領域を充している。層6 1に対する次の規定は集合的であろう。すなわち、いくつかの層あるいは同じも ので構成された複数の層を含むものとして層61が規定される。1例として、こ の様な層61の複合厚さは約0.3 ミルから約10ミルとなろう。一様な厚さ は電界、散乱等に対する一様応答のために好ましい。 61L、 61Rにおける様な、支持媒体12や他の材料によって領域62で分 離されたカプセル化された液晶材料層部分の配列あるいはパターンが容易にされ るか、あるいは好ましい安定乳濁液によって形成された様な離散封入媒体中の液 晶のカプセル化や閉込めによって可能にされさえする。従って、例えばオーバー ヘッド・プロジェクタ、16mmあるいは35mmプロジェクタ等の様なプロジ ェクタの透明画の代りに用いられた表示の如き相対的に大きい寸法の装置では特 にカプセル化された液晶材料は、選択可能な光学特性を与えるのに必要とされる 所のみで支持媒体12に印加されよう。 カプセル化された液晶材料のこの様なパターニングはある場合には特定の応用に 要求されるかかる材料の量を可成り減少することができる。更にこの様なパター ニングは、以下詳細に述べられた様にその機能動作によって本発明によるカプセ ル化された液晶材料を使用する装置の所望の動作と首尾一貫することを可能とす る。 表示装置60は例えば次の様な大気環境で使用され、この大気は引用番号63で 表わされ、そしてこの大気は支持媒体12の観測面においてかあるいは観測方向 20からインタフェース64を形成する。外部媒体63の屈折係数Nはカプセル 化媒体12の屈折係数N゛から異なり、一般に後者は前者より大きい。その結果 、一般に観察方向20からインタフェース64を通過して支持媒体に到達する光 ビーム65はインタフェース64に垂直な仮想線66である法線に向って屈折し よう。支持媒体12の内側の光ビーム65aは関係式N5ineθ= N’ 5 ineθ。 を満足する入射ビーム65よりも法線に近くなろう。ここでθは法線に対する入 射光ビーム650角であり、θ“は法線に対する光ビーム65aの角である。か かる数学的関係式は5ineθ’ =N”5ineθ′の様にインタフェース1 9で適用されよう。表示装置60での内部反射に対して反射媒体18の屈折係数 N” は支持媒体12の屈折係数N′よりも小さい。従って、例えばもし光ビー ム65aがインタフェース19を通過できかつそうしたならば、それはインタフ ェース19における法線から法線に対して角度θパだけ離れて屈折しよう。実際 には、光ビーム65.65aは層中の液晶材料によってもちろん散乱しないから 、すなわちそれは領域62を通過すると言う理由で、それはインタフェース19 を通過して出射することになろう。 特に第4図について続けて規定することで、本発明による液晶表示装置60の動 作は説明されよう。動作するネマチック液晶30は電界オフ条件の存在によって 歪んだ整列あるいはランダム整列にする。入射光ビーム7oはインタフ、−ス6 4で支持媒体12にはいり、そしてカプセル化された液晶の層61上に入射光と してぶつかる光ビーム70aとして屈折する。ランダムな、あるいは歪んだカプ セル化された液晶材料はその上に入射する光を等方的に散乱しよう。従って、以 下の如く入射光ビーム70aが散乱するいくつかの可能性が存在する。 A、 例えば、1つの可能性は入射光ビームが点線70bによってインタフェー ス19に向って方向付けられると言うものである。光ビーム70bがインタフェ ース19上にぶつかる角度はいわゆる照明のコーンの示された立体角α内にある (破線71によって第4図の図面の平面方向で規定されている)。この様な立体 角αあるいは照明のコーン内に落ちる光はインタフェースで全く内部的に反射す る様にインタフエース19における法線に対して非常に小さい角度である。 従って、光ビーム70bはインタフェース19を通過し、一方、光ビーム70c を形成する様に法線から離れて屈折する。光ビーム70cは反射媒体18の中を 通り、直接後者から出る。 B、 別の可能性は、光ビーム70aがコーン角αの外側で光ビーム70dの方 向に等方的に散乱すると言うものである。 全内部反射はインタフェース19で起り、光ビーム70d ヲ光ビーム70eと してカプセル化された液晶材料の層61に反対特表昭61−502286 (1 6) 方向に反射させ、ここで、それから導びかれた光ビーム70aと丁度同じ様に、 そこへの別の無関係な入射光ビームとして取扱われよう。従って、この様な光ビ ーム70eはここで説明された様な等方散乱を再び受けることになろう。 Cなお別の可能性は、入射光ビーム70aあるいは光ビーム70eのごときそこ から導かれた光ビームが、ある角度でインタフェース64に向って等方的に散乱 し、その角度は光ビームがインタフェース64を通って空気の様な「媒体」63 に通過する様にそのインタフェース64における法線に非常に近いと言うもので ある。 上述のコーン角αと同様に、その内部でかかる散乱光ビーム70eがインタフェ ース64を通って射出すべき状態になるべき照明のコーンの立体角α゛は1点鎖 線72によって表わされる。光ビーム70fは表示装置60からその様に発出す る光ビームを表わしている。それは例えばこの様に発出された光ビーム?Ofの 和である光であり、これはインタフェース64を出てカプセル化された液晶IJ の層61の観測方向2゜から見て白文字あるいは輝いた文字を出現させる様にす る。 D2 更に別の可能性は、光ビーム70aが光ビーム70gの方向に等方的に散 乱すると言うものでする。光ビーム70gは立体角α′の外側にあり、従ってイ ンタフェース64で全内部反射を受け、そこで反射されたビーム70hは、上述 のビーム70eと同様にかつ類似の効果を有する実効的に独立な入射光ビームと して層61に戻ってぶつかるであろう。 電極13.14の屈折係数は通常封入媒体と支持媒体のそれより高く、そして封 入と支持媒体の屈折係数はむしろ少くとも同程度である。従って、封入媒体を通 って電極材料に到る光は法線に向って屈折し、電極を通って支持媒体に到る光は 法線からそれて屈折する。この様にして電極の総効果は零であるか実質的に無視 できる。従って、全内部反射の大部分はインタフェース19.64で起るであろ う。 観測方向20から見た様に、領域62は吸収層21の組成に従って暗く見えたり 色付いて見える。このことは領域62を通過する光の大部分を表わす光ビーム6 5.65a、 65bがインタフェース64、支持媒体12、インタフェース1 9及び反射媒体18を通過しようとし、示された様なそれぞれのインタフェース で法線に向って、あるいは法線からそれて屈折すると言う事実によっている。 本発明のプロジェクタは、屈折すること無しに液晶材料を通って伝達される光か 液晶材料によって前方に散乱される光を用いるのが好ましい。第5図を一寸参照 すると、フィールド・オンあるいは秩序付けられた整列条件及び表示装置60中 のカプセル化された液晶層61の動作は光の屈折しないかあるいは実質的に屈折 しない伝達を実現するために示されている。第5図の層61中のカプセル化され た液晶11は第3図に見られたものと同様である。従って、領域62を通過する 光ビーム65.65a、 65bと同様に、光ビーム70.70a。 70iは、整列されかつこの様に実効的に透明あるいは非散乱層61を通って伝 達されているのと類似の通路に従うであろう。インタフェース19において、光 ビーム70aは法線からそれて屈折し、引続く光ビーム70iは表示装置60に はいるビーム70°に並行に媒体18を通って伝達されよう。かくして、表示装 置60と特にその中のカプセル化された液晶材料が秩序立って整列するかフィー ルド・オン条件にすると、液晶が位置している領域は領域62のとほぼ同じ外見 を有するであろう。 もし入射ビーム65か70のいずれかがその法線に対して大きな角度でインタフ ェース64にはいり、そして従って最終的にいわゆる光角度のコーン角α内に落 ちるよりも大きな角度でインタフェース19にぶつかるなら、その様なビームは インタフェース19で全体的に内部反射されよう。しかしながら、液晶材料の層 61を通る引続く伝達及びインタフェース64における引続く全内部反射等によ って、かかる反射光は多分支持媒体12内にとどまることになろう。 さて第6図に戻って、本発明による液晶装置10001例が液晶表示装置の形態 で示されており、これは基盤あるいは支持媒体12内で4角なかどばった数字8  (101)として表わされ、この支持媒体はこの場合にはマイラーの様なプラ スチック材料かあるいは代案として例えばガラスの様な他の材料であることが好 ましい。4角いかどばった数8を形成するために第6図に現われた陰影をつけた 領域は1つあるいはそれ以上の層に整列され、かつ基盤12に付着されたカプセ ル化された液晶11の1つあるいはそれ以上の層61から構成されている。数字 8の部分101の拡大された断片の断面図は、第4〜5図を引用して上に述べら れた表示装置60として第4図に例示されている。 数字8 (101)の7つのセグメントの各々は選択的に付勢されるか、あるい は種々の数文字を創製しない様にされる。 例えば、セグメン) 101aど101bの付勢の数字の「1」を表示し、セグ メント10]、a、 101b、 101cの付勢は数字の「7」を表示するこ とになろう。ここで付勢によって意味されることは背景に対して明るく現われる 条件に各セグメントを置くことである。従って、付勢は例えば「1」を表示する ためにセグメン) 101aと101bのフィールド・オフ条件あるいは無秩序 整列条件を意味し、一方、他のセグメントがフィールド・オンすなわち秩序ある 整列にすることである。 第7図と第8図は、それぞれ断片的部分と断片的異性体タイプの観点で、支持媒 体12“中の液晶層61″と電極13“。 14パの好ましい配向を表わしている本発明の実施例を例示している。第7図と 第8図において、2重ダッシュの引用数字は第4図と第5図のダッシュのついて いない引用文字によって示されたものに対応する部分を示している。特に、第7 図と第8図の表示に従って、表示装置60”が層61′”を持ち、かつ電極13 ゛°が表示装置の全部分あるいは少くとも比較的大部分にわたってほぼ連続して いることが好ましい。 電極13″は例えば接地電位の電源に接続されよう。電極14パは14a、 1 4bで表わされた様な複数の電気的に絶縁された電極部分に分割され、その各々 はその様に付勢された電極部分14aか14bと他の電極13′′の間にある液 晶材料にわたる電界の印加を完成するために電圧源に選択的に結合されよう。従 って、例えば、電界は電極14a、 13°°にわたって印加され、それ等の間 にほぼ直接落ちるカプセル化された液晶材料を秩序付けられたフィールド・オン 整列にし、この様にして上述の態様で実効上光学的に透明にする。同時に、・  特衣昭61−502286 (17)電極14bは電圧源に接続されず、従って かかる電極14bと電極13′の間の液晶材料がねじれているかあるいは無秩序 整列により、それ故、観測方向20“から相対的に明るく現われることになろう 。電極14a、 14bの間の小さいギャップ120は丁度説明した分離した付 勢あるいはそれでない付勢を許す様にそれ等の間に電気的分離を与えている。 少々第9図を引用すると、本発明の好ましい実施例及び最良のモードは表示装置 60” ’ として示されている。第9図では、3重ダッシュの引用数字によっ て示された種々の部分は、上述の如く同様な引用数字で示されたそれ等の部分に 対応している。表示装置60”’ は一般に上に示された様に番号が付けられた 例に従って作られている。特に、下側支持媒体12b′”はその上にインジウム をドープした酸化スズ・イントリックス(IntreX)電極13″”を有する マイラー・フィルムで形成されている。そしてカプセル化された液晶材料は示さ れた様に電極を被覆されて表面に適用されている。それ等の間に空隙120”  ’を持ついくつかの電極部分14a” ’ 、 14b” ’等は支持媒体12 b” ’の反対側の層61”’の表面あるいは支持媒体12a””のいずれかに 直接に適用され、そして後者は第9図に示された態様で表示装@60°°。 のサンドイッチを完成するために適用されている。反射媒体80” ’ は空気 である。表示装置60” ’の動作は、例えば第4−5図と第7図を参照して上 述の動作に従っている。 第10図を参照すると、以下の実施例7に記載されたタイプのカプセル化された 液晶130は図式的に示されている。 この様なカプセル130は、封入材料132の球形カプセル壁131、カプセル 内部の動作的にネマチック液晶材料133及びコレステリック・キラル添加剤1 34を含んでいる。添加剤134は一般的にネマチック材料13を有する溶液で あるが、この添加剤は第10図では中心位置に示されている。と言うのはその機 能は以下型に述べる様に、液晶材料に対してカプセル壁から1次的に離れている からである。カプセル130は例えば第2図を引用して上に述べられた態様でね じれた液晶材料を持つフィールド・オフ、ねじれ条件にあることが示されている 。壁131に最も近接した液晶材料は強制的にその壁の内部境界を曲線的に似て いる形状にしようとし、そして第2図に示された不連続55に類似の不連続13 5が存在する。 実施例7 実施例1のステップは、コレステリック材料である3%コレステロール・オレエ ート(カイラル添加剤)が混合ステップの前に添加され、かつかかる混合が非常 に低い剪断で実効されることを除いて実施例1と同じ材料とステップを用いて行 われていた。結果としてのカプセルは実施例1で製作されたものよりいくぶん大 きかった。カプセル化された液晶材料はなお動作上ネマチックである。 実施例7で形成された材料の動作では、カイラル添加剤は動作上ネマチックなカ プセル化された液晶材料の応答時間を改良(減少)したことが見出され、特に、 フィールド・オン条件からフィールド・オフ条件に進んだすぐあと、個々のカプ セルの壁の形状に通常続くねじれた整列に戻る場合にそうである。例えばすくな くとも18ミクロン直径程度のこの様な相対的に大きいカプセルでは、フィール ド・オフ条件に進んだ場合、カプセル壁に隣接した液晶材料がカプセル壁形状に 続くねじれた整列に戻るか、あるいは液晶材料がカプセルの中心に近くなるより もずっとしっかりした曲率で戻るのが通常のケースである。すなわち、この不均 衡は材料の全応答時間を遅くされる。しかし、カイラル添加剤は構造がねじれる 傾向を誘起する。ネマチック材料に対する影響はカプセル壁から離れて最も著し く、従ってねじれた整列にこの様な相対的に離れた材料の戻りを加速し、むしろ カプセル壁の形状によって影響される。この様なカイラル添加剤は液晶材料の約 0.1%から8%の範囲内にあり、好ましい範囲は約2%から約5%である。そ の景は添加剤と液晶に存在して変化し、かつカプセルが動作上ネマチックにする 限り指定された範囲外にさえあることができる。 第10図のカプセル化された液晶130は、さもなければここに述べられたカプ セル化された液晶材料の代りあるいはそれに結合してこの適用で述べられた本発 明の種々の具体化で置換えられることは評価されよう。動作は一般に実施例7で 述べられた線に沿うことになろう。 他の添加剤は、例えば装置60の製造の間に液晶の粘度を減少すること及び/も しくはさもなければ制御するのにまた用いられよう。減少された粘度は乳濁液形 成及び/もしくは乳濁液を電極で覆われた支持媒体12に適用するプロセスに積 極的な効果を有しよう。この様な添加剤の例は、水溶性であり乾繰すると乳濁液 を残すクロロホルムであろう。 実施例8 乳濁液は22%(残部は水)低粘度、半加水分解PVAの約15グラムを用いて 準備された。これは約3%(百分率1液晶の重量に対するものである)のコレス テロール・オリエート、約0.1%のり、0.630の界面活性剤の1%(残り は水)溶液、及び15%クロロホルムを含む約5グラムのくアメリカ7−リキッ ド・クリスタル[American Liquid Xtal]社の) 825 0液晶である。 この様な材料は高い剪断力で約3分間混合された。製作されたカプセルは約1な いし2ミクロン直径である。この様なカプセル化された液晶はギャップ5に設定 されたドクターブレードを用いて電極被覆支持媒体に適用された。この材料は乾 燥され、上述の材料として通常動作された。 第11図を参照すると、カプセル化された液晶材料200の別の実施例が示され ており、これはここで開示された本発明の種々の他の実施例を置換えよう。カプ セル化された液晶材料200は好ましくは一般に球状壁203を有するカプセル 202中の動作上ネマチック液晶材料201を含んでいる。 第11図では材料200はフィールド・オフ条件にあり、そしてその条件の下で 液晶分子の構造204はインタフェース205において203に法線がほぼ法線 である方向になっている。従って、インタフェース205において、構造204 はカプセル202の幾何学的形状に対して半径方向に方向付けられている。カプ セル202の中心に向って近付くと、少なくとも若干の液晶分子の構造204の 方向は、図面から分る様に、例えばカプセル中で液晶のほぼ最小自由エネルギー 配列を有するカプセル202の容積を利用する。すなわち占め特衣昭61−50 2286 (1B) るために曲がろうとする。 この様な整列は液晶材料201に添加剤を加えることによって起こるものと信じ られており、これは内部カプセル壁で通常方向付けられたステリルあるいはアル キルを形成するために支持媒体と反応する。更に特定すると、この様な添加剤は 、相対的に堅い外皮あるいは液晶材料それ自身の中に半径方向に突起しようとす るステリル・グループかステリル成分を形成するためにカプセル壁203を作る 支持媒体(12)のPVAと反応するクロム・ステリル錯体あるいはウニルナ− 錯体であろう。この様な突起は液晶構造の注意した半径方向整列あるいは垂直整 列を有効にしようとする。 更に、液晶構造のこの用な整列はフィールド・オフ条件で液晶構造の上述の強く 曲がった歪に従っている。と言うのは一般分子方向に直角に取られた方向変化率 が0でないからである。この様な材料の実施例は以下に示されている。 実施例9 8250ネマチツク液晶の5グラムサノプルに対して、3グラムのクロロホルム と共にキロンM (Quilon M) Cfユポン社によって製造されたクロ ム・ステリル錯体]の10%溶液の0.005グラムが加えられた。結果として 得られた材料はゲルバトール20/30 PVAの22%W/W溶液(この様な ゲルバトール溶液の残りの78%は水であった)の15グラムと共に低い剪断力 で均質化された。 その結果は溶けない殻を形成するためにその中でカプセル壁のキロンMと反応す るカプセル化された液晶であった。 偏光によって観測することにより、カプセル壁が液晶を半径方向に整列すること が決定された。 5ミルに設定されたギャップを有するドクターブレードを用いて、上述の如くそ の上にインドレックス電極をすでに有するマイラー支持媒体上にフィルムがキャ ストされた。 結果として得られたフィルムは乾燥して1ミルの厚さを持っていた。補助電極が 取付けられた。この材料はカプセル中で10vにおいて整列を始め、40vで充 分整列した。この様な整列は上の第3図で示されたものと同じである。本発明は 小規模および大規模の双方にわたってデータ、文字、情報、映像等の表示を種々 のやり方で実行するのに用いられよう。発明の好ましい実施例および最良の様式 によると、液晶材料は支持媒体12中で文字等が形成されるべき領域のみに置か れる。代案として、層61は全支持媒体12にわたって拡がり、そして文字が表 示されるべき領域のみが液晶層61の希望部分に対しフィールド・オン/フィー ルド・オフを制御するための電極を有することになろう。本発明に従う全内部反 射および/もしくは光学的干渉原理によって有効となった増大された散乱を利用 して、所望の如き種々の他の設計もまた用いられよう。 プロジェクタ装置 さて、第12図に戻って、本発明による液晶プロジェクタは300と記号が付け されている。プロジェクタ300は筐体301、光入力部分と光出力部分304 .304を含む光学部302および液晶表示305を含み、好ましくはすべて筐 体301に対してその中に位置し、結合され、あるいは支持され、電極駆動は筐 体301の内側か外側にあろう。プロジェクタ300の目的に液晶表示305に よって形成された(一方、同じものは電気駆動306によって駆動されるが)像 の映像か文字を投射幕か同様なもの307の上に投影することである。 液晶表示305はその上の光入射に選択的に作用する(例えば散乱する)か作用 しない(例えば伝達する)をもくろみ、そして好ましくは上述の液晶装置の1つ である。例えば、液晶表示305は支持媒体および/もしくはその中に複数容積 の液晶材料311の1つあるいはそれ以上の層を有する封入媒体310を含もう 。支持/封入媒体310は、第12図に見られるその用なシートのエツジ312 で第12図の図面の平面内に拡がる寸法の材料14のシートとして形成されるの が好ましい。表示シートの反対の表313.314は吸収体あるいは反射体とは 反対に光学的に透明であることが好ましい。 従って、電界が表示305に含まれる液晶の選択された部分あるいは領域に印加 され、それによってこの様な液晶材料は実効的に透明になる場合、表示305上 の光入射は実質的な散乱あるいは吸収無しにそこを通って伝達されよう。しかし 、液晶材料311の容積が上述の散乱モードにあるかもしくはフィールド・オフ になり、曲線的に整列しているかねじれた構造方位になる任意の状態にあるとこ ろの表示305のこれ等の部分の光入射は、上に詳細に説明された態 ・様のこ の様な液晶材料によって、例えば、平面図で見て2パイ・ラジアンか、3次元( 球状容積)では4バイ・ステラジアンにわたって等方面に散乱する様になろう。 非多色色素の如き染料が着色出力を生成するために色光に対し表示305中に含 まれよう。多色色素は液晶中に含まれよう。 プロジェクタ300の光学素子302において、光入力部分303例えば通例の 電球あるいはプロジェクタ・ランプの様す光源319と集光レンズあるいはコリ メート・レンズ320を含み、光出力部分304は液晶表示305によって散乱 された光と液晶表示305を通って伝達さた光の間を辞別するために投射レンズ 321と光制御装置あるいは光コントローラ322を含んでいる。■具体例では 、光制御装置322a (第13図)は主としてマスク323であり、第2の具 体例では光制御装@322b (第14図)は開口324である。どちらの場合 でも、光制御装置322は投映のために散乱光あるいは伝達光を選択する。ここ で開示されたいくつかのプロジェクタの具体例の動作は一般にレンズ公式 に従っている。この様な公式が薄いレンズに適用されるとは言え、通常この分野 の技術にくわしい人々にとって、同様な性質と動作上の制約は厚いレンズと多層 レンズ(これは本発明に含まれているものと考えられている)に適用されるのは 明らかであろう。 光源319はコリメート・レンズ302の焦点に位置し、従ってこの様なレンズ は液晶表示305に向けられたコリメートされた光出力325を生成する。フィ ールド・オン、光学的な伝達条件で液晶表示305の部分に入射するコリメート された光325は表示305を通って伝達され、そして投射レンズ321に伝達 されたコリメートされた光326として連続特衣Fl胚1−502286 (1 9)する。投射レンズは焦点327でこの様に伝達されたコリメートされた光3 26を集束する。 フィールド・オフであり、曲線的に整列し、ねじれた状態において、そして任意 の状態で一般に等方面散乱モードあるいは構造的整列において、液晶材料311 上に入射するコリメートされた光325は散乱しようとするであろう。この様な 散乱光は第12図の328で表わされている。もし受取られると、この様な散乱 光はレンズ321によって光制御装@322に向って投映されようとするが、し かし一般には焦点327に集束しないであろう。液晶表示305による光の散乱 は、支持媒体/封入媒体310の屈折係数と液晶材料それ自身の異状な屈折係数 の間の差によって主として起る。 (表示305を通る散乱の無い光の伝達は、液晶材料の通常の屈折係数と封入/ 支持媒体の屈折係数ができる限り近く整合している。−最も好ましくは等しい一 場合に最大となる)。 たとえ液晶材料311の容積が液晶表示305を通して1つあるいはそれ以上の ほぼ連続した層に配列されていても、液晶材料のこの様な容積はまたパターン化 され、それにより液晶表示305の別々の部分はかかる容積を含み、他の部分は そうでなく、これによってそれぞれの液晶部分に絶縁を与えている。パターン化 の1例が第4〜5図に現わされている。表示305中の少なくとも1つの電極は 例えば第7〜9図の態様でパターン化されねばならず、そこで電界は液晶材料3 11のそれぞれの選ばれた部分に選択的に印加することができる。電気駆動30 6はこの様な電極間で液晶材料311にわたって電界を生成するために(第8図 中の電極14aと13″の間の様に)それぞれの電極ペアー0間に電位を与える ことのできる様なありふれた設計の適当な電力出力および/もしくは制御回路を 有するコンピュータであう。 この様な電気駆動は光学的表示装置や同様なものを駆動するのに用いられたあり ふれたタイプであろう。 さて、特に第13図に戻って、光制御装置322aは投射レンズ32]に位置し ているマスクを含んでいる。レンズ321によって受け取られたコリメートされ た光326は焦点で集束し、単にマスクでブロックされる。しかし、所望の見る ことのできる映像を投映スクリーン307に形成するために、プロジェクタ30 0の筐体301の光出力穴331を通って光出力330としてレンズ321は散 乱光328を投映する。集められた散乱光の最を最小にするために、この具体例 におけるレンズ321は合理的に可能な限り大きくなくてはならない。 所望のあるいは要求された様々な追加のレンズ、鏡、フィルタ等は、スクリーン 307上に所望の映像を形成するために、穴331を通って出る光330を投射 する機能を完成する様に用いられよう。光制御装置322aを有するプロジェク タ300を用いると、伝達可能な液晶表示305のそれ等の部分はスクリーン3 07上で黒か暗黒に現われようし、敗モードにあるそれ等の部分はスクリーン3 07上で相対的に明るく現われよう。 さて第14図では、光制御装置N322bは開口324を含んでいる。投映レン ズ321はコリメートされた光326を焦点327で集束し、焦点は開口に位置 するかあるいは少なくとも開口324に関連する位置にあり、従ってスクリーン 307上に投映するために穴332を通って集束するすべての光あるいはほぼす べての光の通過を許容する様にする。1つあるいはそれ以上の追加レンズ、鏡あ るいは他の光学装置はスクリーン307上の開口324を通るその様な光を投映 する機能を完成するために用いられよう。しかし、レンズ321に到達する散乱 光328はプロジェクタ300の筐体301及び/もしくは開口を限る壁土に光 330として向けられ、そしていずれにしても開口の穴332を通って伝達され ることからブロックされる。好ましくはマスク323(第13図)と壁333は 例えば黒ペンキ、黒フェルトあるいはそこに入射する光を吸収する材料の様な光 学的吸収体であり、従ってプロジェクタ筐体の内側334に戻るにせの光の反射 を妨げている。 事実、プロジェクタ筐体301の内壁のすべてはそこのにせの光を最少にするた めに黒かさもなければ光吸収体であろう。 光制御装置322bを用いるプロジェクタ300の動作において、フィールド・ オン、光伝達モードによる液晶表示305のそれ等の部分はスクリーン307上 で明るく現われる。ところが散乱モードにある液晶表示305のそれ等の部分は スクリーン307上で相対的に暗く現われよう。上に述べた様は一般に適用され る。Slは対物距離すなわちレンズ321から表示305の距離であり、S2は 映像距離すなわちレンズからスクリーン307の距離であり、そしてfはレンズ の焦点の長さである。 電気駆動部306はマイクロコンピュータの如き慣例のコンピュータとすること ができ、これにより電力、駆動、分離等の回路をディスプレイ305の各電極に 接続して、液晶材料311の対応する各部分に電界を選択的に付与したり、しな くしたりすることができる。駆動部306は、例えば各電極に電圧を供給する各 回路へのスイッチを閉じるような手動調節を行うか、又は駆動部のコンピュータ をプログラミングし、かつ操作するように人間が選択的に制御して液晶ディスプ レイ305における特定像を変えることができる。 例えば講演者が講演の最中にプロジェクタ300を用いる場合には、その講演者 は電気駆動部306を定期的に操作することによって特定像、つまり投映スクリ ーン307に投映された情報を変えることができる。或いはまた、電気駆動部3 06を逐次自動的に操作して投映スクリーン307土に投映される像を変えるこ ともでき、所要に応じ電気駆動部306を比較的迅速に作動させて像を迅速に変 え、従ってスクリーン307に投映される動きのある像の効果を起生せしめるこ とができる。 プロジェクタ300並びに第15及び16図につき下記に詳述する他のプロジェ クタには種々の慣例の支持手段(図示せず)を用いることができ、これらの手段 によりプロジェクタの種々の構成部品をハウジング301内にて支持するか、又 はいずれにしても斯様なハウジングに対し、或いは互い支持せしめるようにする ことができる。支持手段には例え特衣l胚1−502286 (20) ば、光源ランプ319用のソケット、レンズ320.321用のレンズ保持器、 ホルダの如き支持フレーム又1ガラス、ブスチック、マイラーフィルム等のシー トの如き液晶ディスプレイ305用の透明基板等がある。例えば、光源319へ の電力線及び電気駆動部306と液晶ディスプレイ305の幾つかの電極との間 における335にて示しである電気接続線の如き適当な電気接続線(図示せず) もあることは通常の当業者にとっては自明なことである。さらに、プロジェクタ 300からの光出力の調整は、アパーチャ324における開口部331及び/又 は開口部332のマスク323の大きさを適当に調整することによって行うこと ができる。 特に第13図の例のプロジェクタの利点は、無電界状態での散乱量が比較的少な いディスプレイ305を使用できることにあり、このためにディスプレイは比較 的薄くすることができ;しかもそのディスプレイ及びそれを用いるプロジェクタ の所謂ターン−オン特性を容易に正確に制御することができる。これらの利点か らして、例えば所望に駆動させるのに必要な駆動回路の個数を最小にして比較的 大きな寸法のディスプレイにて容易に多重操作、即ち多数の画素を駆動させるこ とができる。 第15A及び15B図は第13図のプロジェクタ301の斯様な利点を立証する ものである。第15A図の輪郭340は無電界状態の際にディスプレイ305の 片側にてどの程度の光が各方向に散乱し得るかを示している。散乱光の大部分は レンズ321及び開口331を経て伝達されるが、多少の散乱光は開口331か ら離れた所に散乱して、ハウジング壁部333によって阻止される。電界を液晶 ディスプレイ305にかけると、輪郭340に関係する光の円錐部が例えば34 1にて示すようにつぶれるようになり、散乱光の量、即ち開口331から出る光 強度が増大する。開口331を通る投射光の強度が電圧、又は電界の大きさの関 数として一般に増加する様子を第15B図に曲線343にて、特にこの曲線の左 側の部分344に示す。曲線部分344における強度変化は比較的僅かづつであ り、いずれにしてもその程度以上の光が開口331を経て伝達される。 しかし、ディスプレイの液晶に適当な電圧Vtを印加すると、液晶の配列に極め て早い遷移を来たし、即ち液晶がほぼ透明となり、その後は液晶からの透過光が マスク323に集束して、開口331を通過しなくなる。このような急激な遷移 を115B図に曲線部345にて示してあり、これは曲線部344の傾斜よりも 遥かに急峻である。 ディスプレイ305の多重操作は、一方の電極又は電極部分(例えば第8図の電 極14a)に正の電位、又は電圧を選択的に印加したり、しなくしたりし、かつ 他方の電極又は電極部分(例えば第8図の電極13′)に負の電位、又は電圧を 選択的に印加したり、しなくしたりすることによって実行することができる。電 圧を電極のいずれか一方に供給し、他方の電極には供給しなくすると、このよう な電極間の液晶による光の連続した散乱に応答して、開口331を経て伝達され ろ光の強度に変化が生じ得る。しかし、正の電圧を一方の電極に供給し、かつ負 の電圧を他方の電極に供給すると、これらの電極間の液晶間に適当な電位差/電 界が生じて透過状態への所望な遷移(曲線345)が得られる。この場合には斯 様な液晶を透過した光がマスク又は止め部材323上に集束されるため、液晶個 所における透過性の場(フィールド)がスクリーン307上に暗く現れる。 第16図には本発明の好適例及び最適モードを液晶プロジェクタ350の形態に て示しである。プロジェクタ350は光入力部353及び光出力部354を含む プロジェクタの光学部品を収容する変形ハウジング351を具えている。光入力 部353は光源319とフレネルレンズ355を含み、かつ光出力部354はア パーチャ356、反射器357及び投映レンズ358を含んでいる。反射器35 7及び投影レンズ358はハウジング内、即ちアパーチャ356の光学的に下流 で、ハウジング351に取付けられるフレーム部分360内に位置させる。反射 器357は液晶プロジェクタ350の光路を折り曲げて、例えば第12図に示し た直通プロジェクタ300に比べてプロジェクタの寸法及び/又は全体的な構成 を縮小するために設けられる。 光源319はフレネルレンズ355の一方の主点、即ち焦点に位置させると共に 、アパーチャ356はフレネルレンズ355の反対側の主点、即ち焦点361に 位置させる。これがため、光学的な障害がなければ、光源319から光路362 に沿って走行し、かつフネルレンズ355によって受光される光はアパーチャ内 の焦点361またはアパーチャ356の近傍に集束する。さらに、アパーチャ3 56を経て伝達された光は反射器357によって投影レンズ358の方へと反射 され、かつこの投影レンズによってスクリーン上に投映されて、例えばそこに像 を形成する。 ディスブレス305はフレネルレンズ355に対し平行に、しかもその近くに取 付けるのが好適であり、また斯かるディスプレイ305はレンズ321の物体平 面内、即ち前記公式要件に従ってレンズから距離Slの所に取付ける。ディスプ レイの液晶が散乱モードでない場合には、ディスプレイ305の屈折率の影響が 、フレネルレンズによりアパーチャ356に集束される光に悪影響を及ぼさない ようにするのが好適である。 液晶プロジェクタ350の作動に当たっては、相互接続線335を経て液晶ディ スプレイ305を作動させる電気駆動部306が例えばそのディスプレイの選択 部分に電界を与えて、他の部分には電界を与えなくする。前述したように、電界 が付与されるこれらの部分は光学的に透過性となり、かつ他の部分は散乱モード で作動するようになる。ディスプレイ305を経て透過した光はアパーチャ35 6内におけるフレネルレンズ355の焦点361に集束される。斯様な光はさら に反射器357によって反射され、かつレンズ358によってスクリーン307 上に投映されて、このスクリーンに明るい像領域を形成する。これに対し、光を 散乱させる液晶ディスプレイ305の部分は斯様な光を好ましくは4piステラ ジアンにわたりほぼ等方向に散乱させ、いずれにせよ斯様な光の殆ど大部分はア パーチャ356から離れた所か、又はそのアパーチャを通過しないように散乱さ れ、その代わりにハウジング351に関連する壁部または裏張等の材料によって 吸収される。 1N衣昭61−502286 (21)液晶プロジェクタ350の特有な利点は 液晶ディスプレイ305がほぼ水平な平面内に位置付けられることにあり、しか も斯様な液晶ディスプレイまたはこのディスプレイ上に位置付けることのできる プラスチックシート、ガラス板等の如き他の光学的に透明な媒体は表面部を備え ており、この表面部には、慣例のオーバーへラドプロジェクタを用いて透明な表 面上に手書きした像を実時間で投映させるのと同じ方法でスクリーン307上に 投映させる情報を人間が書くことができる。情報を手書きし得る液晶ディスプレ イの斯様な表面又は頂部表面305aに接近し得るようにするために、プロジェ クタハウジング351には適当な開口を設けることができる。例えば、ハウジン グ351の閉成した、又は一体の壁部363として第16図に示したものは実際 にはアパーチャ356及び光吸収壁面364を焦点361に対して位置付けるた めのフレーム状部材とすることができ、また構成フレーム部材間またはハウジン グ壁部に単に形成される開口個所365は表面305aまたは上述した他の書込 み面に手を出入れするために設ける。第16図に示した液晶プロジェクタ350 の作動に関連する種々の部品を位置付けし、かつ取付けるためには、例えば慣例 の設計による種々の支持部材、フレーム部材、構成部材、電気接続線等を用いる ことは勿 。 論である。 本・発明による二重又は複式折曲げ液晶プロジェクタ370グ371と、入力光 学部373、出力光学部374及び反射器375を含む光学部分372と、電気 駆動部306とを具えている。 フレネルレンズ376は入力光学部及び出力光学部374の各部分として機能す べく位置付ける。特に、光源319はフレネルレンズ376に光を向け、かつそ の光はフレネルレンズによって平行にすると共に液晶ディスプレイ305に向け るのが好適である。電界をかけて整列させた光学的に透過モードにある液晶ディ スプレイ305の部分は上述したように、電気コネクタ377によってディスプ レイ305の電極に結合させたコンピュータとして示される電気駆動部306に よって決定され、上述したような平行入射光は反射器375に透過し、かつ透過 性の液晶部分を経てフレネルレンズ376に逆戻りする。フレネルレンズは斯様 な反射光を出力光学部374の一部としてアパーチャ380に集束させ、このア パーチャはフレネルレンズの焦点381に位置させる。ついで斯様に集束した光 は出力光学部の反射器382により投映レンズ383に反射され、この投映レン ズは反射光を投映してスクリーン307上に像を形成する。しかし、液晶ディス プレイ305によって散乱された光は等方向/無作為に散乱され、かつフレネル レンズ376に達するこのような散乱光は一般にそのレンズの全平面に対し垂直 の方向では受光されず、従ってレンズにより焦点381には集束しなくなる。  液晶プロジェクタ370の作動に当たっては、電気駆動部306を前述したよう に作動させてディスプレイ305の透過性部分を形成することができ、またディ スプレイの他の部分は散乱モードとすることができる。ディスプレイ305の透 過性モードの部分はスクリーン307上に明るい個所として投映されることにな り、またディスプレイ305の散乱している他の部分はスクリーン307上に比 較的暗い個所として出現する。液晶プロジェクタ370はその二重、または複式 折返し光路のために輪郭及び全体の寸法が比較的小さくなると云う利点もある。 しかし、所要に応じフレネルレンズ376の上側面上に支持用の追加のガラス板 、プラスチックシート等を設け、その表面にプロジェクタ370の使用中に情報 を手書きすことができる。このような場合には、プロジェクタ370のハウジン グ又はフレーム構体内に手及び筆記用具を入れて情報を書けるようにするための 出入口、例えば開口またはドア384をハウジング371に設けるようにする。 液晶ディスプレイは35mmまたは16mm程度の小さなものとするか、又は8 −1/2インチ×11インチまたはそれ以上のものとすることができる。液晶の 容積はディスプレイ全体にわたるもとすることができ、それにはパターン電極を 州立てることができる。プロジェクタの液晶ディスプレイ305にはパターン液 晶を用いたり、又は液晶による全適用範囲を用いることができる。コントラスト はf数の関数となる。 黒い個所はf数及び散乱の関数として黒くなり、f数が高くなるにつれてスクリ ーン307上の黒い個所はさらに暗くなる。その理由はレンズ383により集め られる光が少なくなるからである。明るい個所の明るさはf数の関数にはならな い。その理由は、光は焦点、即ち投映レンズの焦平面に集められるからである。 第18図には本発明の数個のプロジェクタに使用する液晶ディスプレイ400を 電気駆動部306と関連して示しである。 ディスプレイ400はそこに染料401を有している。このような染料は図解的 に表しである。しかし斯様な染料401は液晶中の多色性染料として、無電界状 態における透過性及び散乱を低減させるものとしたり;液晶中又は着色光に対す る接触/支持媒体中における非多色性の一色の染料としたり;又はディスプレイ の種々の部分に幾つかの異なる色を位置させて、多色出力を形成し、斯種のディ スプレイ400を用いるプロジェクタにより投映される光の色合い、または彩色 形態に影響を及ぼすようにする数個の非多色性染料とすることができる。 第18図に示した回路を用いてディスプレイ400に401R。 40]、G、 401Bで示したような画素状の個所を選択的にアドレスするこ とによって、これらの画素間に電界をかけたり、かけなくしたりすることができ る。どの画素が附勢され、どの画素が附勢されないかに応じて、ディスプレイ4 00を透過する光を着色させることができるため、このようなディスプレイ40 0を用いるプロジェクタによって投映される光の合成出力は色付きの出力となる 。さらに、ディスプレライ400の画素を適当に小さくすれば、実際上投映光に 及ぶ彩色効果が高まる。従って、任意の所定時間に附勢されたり、されなかった りする斯様な画素を一個以上設けることによって種々の色を発生させることがで きる。斯様な付加的な彩色は、選択されたカラートッド、すなわち画素が選択的 に附勢される慣例のカラーテレビジョンに生ずる彩色に似たものと見なすことが でき、通常はこのようなカラー光学分野では既知のように、任意のカラー出力を 可視的に発生させるには3つの異なる色が必要とされるだけであ符衣昭61−5 02286 (22) る。 第19及び20図に転するに、こにはカラー表示できる本発明によるプロジェク タの他の好適例を450にて示しである。 第19図のプロジェクタ450の種々の構成部品は、第16図に示したプロジェ クタ350につき呈示し、かつ説明したものと殆ど同じ形状をしており、しかも 同じように機能する。 しかし、プロジェクタ450のアパーチャ356にはカラーフィルタ イブの装 置451があり、この装置を接続線335aにより接続された電気駆動部306 によって作動的に制御して、液晶ディスプレイ305を透過してフレネルレンズ 355によりアパーチャ356に集束される光を色付き、または無色のものとす ることができる。 それぞれ赤、緑及び青のパイ状のセクタ452R,452G、 452Bを有し ているカラーフィルタタイプの装置451を第20図に平面図にて示しである。 各セクタは液晶ディスプレイ355に用いたものと同じか、又はそれと同じよう な液晶ディスプレイ材料で構成するのが好適であるが、フィルタ451の個々の 各セクタはそれぞれの色に着色する。特に、フィルタ451は封じ込め媒体に形 成された複数容積部内に収納される作動的にネマチックな液晶材料で形成するこ とができる。非多色染料は例えば各カラーセクタの液晶材料及び/または封じ込 め媒体中に吸収又はその他の方法で設けるのが好適である。フィルタ451の両 側に位置させる電極を電気駆動部306によって選択的に附勢して、−個以上の 任意のセクタ間に電位を与えて、そのセクタ光学的にほぼ透明とすることができ るが、それでもそこを透過する光に色合いを付けたり、または彩色を施したりす ることができる。 作動に当り、赤のセクタ452Rに電界をかけて、それを相対的に透明とし、ま た緑と青のセクタ452G、 452Bを附勢しないと、アパーチャ356を透 過して、レンズ358により投映される光は赤に着色される。同様な作業は、緑 又は青のセクタ452G、 452Bのいずれか一方だけを附勢して、投映光を 緑又は青に彩色することによって行わせることができる。 フィルタ451の2つまたは3つのセクタを附勢することによっても付加的な彩 色を施すことができる。附勢されず、しかも光学的に透過性とならないセグメン ト452について云えば、これらのセグメントは光を散乱し、これらの光は投映 用レンズ358によってスクリーン307上には集められず;斯様な散乱光の内 の多少の光は集められて伝達されるが、その光量は附勢セクタを透過した光量に 比べて比較的少なく、従ってスクリーン307に投映された色には殆ど影響を及 ぼさない。また、所要に応じフィルタ451に追加の無着色セクタを設けて、ス クリーン307上への投映用レンズ358に白色光を透過し易くすることもでき る。電気駆動部306によって液晶ディスプレイ305の部分、即ち画素を選択 的に変えることができ、しかもそれらの画素をフィルタ451の選択操作と整合 さこせることによりレンズ358によってスクリーン307上に投映される静止 又は動きのある像のいずれかを単色又は多色像とすることができることは明らか である。 好ましくは一個以上の異なるカラーセクタ又はセグメントを有している相対的に 小形の光制御シャッターを用いることにより相対的に大きなスクリーン上に投映 される像の光学的特性をプロジェクタ450が制御し得ることは明らかである。 従って、相対的に広範囲の出力光、即ちスクリーン307上に投映される像を相 対的に小面積のシャッタ451によりチョップしたり、又は制御したりすること ができ、しかもフィルタ451に僅か3つの異なる色付きセクタ部分452を用 いるだけで3色以上のカラー出力を得ること本発明は特に、液晶光学ディスプレ イに生ずる特性の光像を投映するのに用いることができる。 、」巨T百−3」=互−だA 特衣昭61−502286 (24) 国際調査報告

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.命令入力に応答して先ず最初光を散乱又は透過することにより入射光に影響 を与えるように選択的に作動し得る液晶手段と、この液晶手段の液晶部を支持又 は封入する支持媒体手段と、前記液晶手段により影響された光又は影響されない 光を選択的に投映する光学手段とを具えることを特徴とするプロジェクタ。 2.光学手段は焦点距離fの投映レンズを具え、液晶手段はこの投映レンズから 物体距離S1の個所に位置させ、この投映レンズによりこのレンズから映像距離 S2の個所に前記液晶手段により形成された映像を投映し、この際、焦点距離f 、物体距離S1及び映像距離S2は、次式▲数式、化学、表等があります▼を少 なくともほぼ満足するようにしたことを特徴とする請求の範囲第1項に記載のプ ロジェクタ。 3.前記液晶手段の液晶部は、前記支持媒体手段内にカプセル封入された動作的 にネマチックな液晶材料の少なくとも1層を具え、該液晶部の液晶材料は正の誘 電異方性を有すると共に、前記支持媒体手段の屈折率とほぼ整合する正常屈折率 を有し、これにより電界の印加時に光透過を最大にすると共に電界の無印加時に ほぼ等方性散乱を行うようにしたことを特徴とする請求の範囲第1項に記載のプ ロジェクタ。 4.液晶材料は支持媒体手段の屈折率とは異なる異常屈折率を有し、これにより 電界の無印加時にほぼ等方性散乱を行うようにしたことを特徴とする請求の範囲 第3項に記載のプロジェクタ。 5.命令入力として電界をカプセル封入液晶材料に印加する手段を具えることを 特徴とする請求の範囲第4項に記載のプロジェクタ。 6.電界印加手段は、支持媒体手段とカプセル封入液晶材料層との間に位置し、 電界を印加して印加電界に対し液晶を配向する電極手段を具えることを特徴とす る請求の範囲第5項に記載のプロジェクタ。 7.電極手段に電気信号を供給して電界を印加する電気駆動手段を具えることを 特徴とする請求の範囲第6項に記載のプロジェクタ。 8.電極手段の少なくとも1つは、選択的に付勢してカプセル挿入液晶材料の選 択部分に電界を印加し得る多重電極部分を有するパターン化電極を具えることを 特徴とする請求の範囲第6項に記載のプロジェクタ。 9.支持媒体手段内にカプセル封入した液晶材料は、液晶材料と封入媒体とのエ マルジョンを具えることを特徴とする請求の範囲第3項に記載のプロジェクタ。 10.液晶手段は、入射光の偏光方向とは無関係に光を透過又は散乱し得るよう に作動することを特徴とする請求の範囲第1項に記載のプロジェクタ。 11.液晶手段に多色(プレオクロイック)染料を具えることを特徴とする請求 の範囲第1項に記載のプロジェクタ。 12.光学手段は、入射光を液晶手段に供給する入力手段を具えることを特徴と する請求の範囲第1項に記載のプロジェクタ。 13.支持媒体手段は、個別の量の動作的にネマチックな液晶材料を封入して無 秩序配向時に該ネマチック液晶材料を歪曲させると共に電界の印加時にネマチッ ク液晶材料を規則配向する封入手段を具えることを特徴とする請求の範囲第1項 に記載のプロジェクタ。 14.動作的にネマチックな液晶材料に、電界の無印加時に前記歪曲、従って無 秩序配向への復帰を行う添加剤手段を具えることを特徴とする請求の範囲第13 項に記載のプロジェクタ。 15.添加剤手段はキラル添加剤を具えることを特徴とする請求の範囲第14項 に記載のプロジェクタ。 16.支持媒体手段は、個別の量の液晶手段を夫々カプセル状に保持する封入媒 体手段と、ほぼ光学的に透明な支持体とを具えることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のプロジェクタ。 17.ほぼ光学的に透明な支持体はポリエステル又はポリカーボネート材料を具 えることを特徴とする請求の範囲第16項に記載のプロジェクタ。 18.電界を液晶手段に印加して、この液晶手段を、各カプセル状液晶部の壁部 により構成又は形状が歪んだ無秩序配向状態から入射光を透過する一般に平行配 向状態に変化せしめる電極手段を具えることを特徴とする請求の範囲第16項に 記載のプロジェクタ。 19.封入媒体手段と反応し、前記液晶手段の少なくとも数個の少なくとも1部 分を前記カプセル状液晶部の壁部にほぼ直角に配向せしめる手段を具えることを 特徴とする請求の範囲第16項に記載のプロジェクタ。 20.前記液晶手段に多色染料を具えることを特徴とする請求の範囲第1項に記 載のプロジェクタ。 21.前記液晶手段及び支持媒体手段の少なくとも一方に非多色染料を具えるこ とを特徴とする請求の範囲第1項に記載のプロジェクタ。 22.液晶材料及び支持媒体手段の少なくとも一方の種々の部分に種々の異なる 色の非多色染料を具えることを特徴とする請求の範囲第21項に記載のプロジェ クタ。 23.液晶手段の選択された区域に電界を印加して前記光学手段による投映の種 々の色の区域を生ぜしめる電気的駆動手段を具えることを特徴とする請求の範囲 第22項に記載のプロジェクタ。 24.光学手段は、液晶手段による散乱光と透過光とを識別する識別手段と、こ の識別手段からの液晶手段による散乱光及び透過光の一方を出力光として投映す る出力手段とを具えることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のプロジェクタ 。 25.出力手段により投映された光を選択的に彩色する彩色手段を具えることを 特徴とする請求の範囲第24項に記載のプロジェクタ。 26.識別手段は、液晶手段により透過された光を透過すると共に液晶手段によ り散乱された光を阻止する開口手段と、液晶手段により透過された光を前記開口 手段による透過時及び投映時に開口手段に集束する手段とを具え、前記彩色手段 は、封入媒体に液晶材料を具え、該液晶材料及び封入媒体の少なくとも一方を非 多色染料により彩色してこれを通過する光を彩色せしめるようにしたことを特徴 とする請求の範囲第25項に記載のプロジェクタ。 27.彩色手段は、前記開口手段に向けられた光と交差するように位置決めされ 、種々の個別の色を発生する多重色区分と、彩色手段の1つ以上の個別に選択さ れた区分に命令入力を供給してこれに光を通過せしめこの光を彩色する手段とを 具えることを特徴とする請求の範囲第26項に記載のプロジェクタ。 28.液晶材料はネマチック液晶を具えることを特徴とする請求の範囲第26項 に記載のプロジェクタ。 29.液晶手段は、これに入射する光からエネルギーを殆ど吸収することなく光 学手段による投映像の特性を形成するように作動することを特徴とする請求の範 囲第1項に記載のプロジェクタ。 30.入射光に影響を及ぼすように選択的に作動し得る液晶手段と、この液晶手 段により影響された光又は影響されない光を選択的に投映する光学手段とを具え 、前記液晶手段は命令入力の不存在時に散乱光又は吸収光の少なくとも一方に対 し作動すると共に供給された命令入力に応答して入射光を透過し、前記光学手段 は光を液晶手段に向ける入力手段と、液晶手段により散乱された光又は透過した 光の一方を出力光として投映する出力手段とを具えることを特徴とするプロジェ クタ。 31.入力手段は、入射光としての平行光を液晶手段に向けるコリメータ手段を 具えることを特徴とする請求の範囲第30項に記載のプロジェクタ。 32.入力手段は、コリメータ手段に光を供給する光源を具えることを特徴とす る請求の範囲第31項に記載のプロジェクタ。 33.出力手段は、液晶手段による散乱光と透過光とを識別する識別手段と、こ の識別手段からの光を投映する投映手段とを具えることを特徴とする請求の範囲 第30項に記載のプロジェクタ。 34.識別手段は、光学絞りを具え、投映手段は、阻止時に前記絞りに液晶手段 を透過した光を集束すると共に投映時に液晶手段により散乱された光に向ける手 段を具えることを特徴とする請求の範囲第33項に記載のプロジェクタ。 35.識別手段は液晶手段による透過光を透過すると共に散乱光を阻止する開口 手段を具え、投映手段は開口手段による透過時及び投映時に液晶手段による透過 光を開口手段に集束する手段を具えることを特徴とする請求の範囲第33項に記 載のプロジェクタ。 36.液晶手段及び光学手段を収容するハウジング手段を具え、該ハウジング手 段に液晶手段により散乱された光が通過するのを阻止する壁手段を設けるように したことを特徴とする請求の範囲第34項に記載のプロジェクタ。 37.液晶手段は、シート状材料を具え、入力手段はこのシート状材料に近接し て位置するフレネルレンズを具えることを特徴とする請求の範囲第30項に記載 のプロジェクタ。 38.出力手段は投映時液晶手段からの透過光及び散乱光を選択する選択手段を 具え、フレネルレンズは液晶手段に光源からの入射光を向けるように液晶手段に 対して位置決めして液晶手段を透過した光を選択手段に少なくともほぼ集束する ようにしたことを特徴とする請求の範囲第37項に記載のプロジェクタ。 39.選択手段は前記フレネルレンズの焦点に少なくともほぼ位置し、フレネル レンズにより集束された光を透過する開口手段と、フレネルレンズにより集束さ れない光を阻止する手段とを具えることを特徴とする請求の範囲第38.項に記 載のプロジェクタ。 40.出力手段は液晶手段及び開口手段を透過した光により発生した映像を投映 する投映レンズ手段を具えることを特徴とする請求の範囲第39項に記載のプロ ジェクタ。 41.出力手段は開口手段及び投映レンズ手段間の光路を往復する反射手段を具 えることを特徴とする請求の範囲第40項に記載のプロジェクタ。 42.液晶手段に光を供給する光源を具えることを特徴とする請求の範囲第40 項に記載のプロジェクタ。 43.透過又は散乱モードの作動時に液晶手段の各部分を選択的に決める駆動手 段を具えることを特徴とする請求の範囲第40項に記載のプロジェクタ。 44.液晶手段及び光学手段を支持するハウジング手段を具えることを特徴とす る請求の範囲第40項に記載のプロジェクタ。 45.ハウジング手段は液晶手段又はその近辺への書込み時に液晶手段の少なく とも近辺へのマニュアルアクセスを行ってかかる書込みの投映を行うアクセス手 段を具えることを特徴とする請求の範囲第44項に記載のプロジェクタ。 46.ハウジング手段は、これから光が不所望に漏れるのを防止する包囲体を具 えることを特徴とする請求の範囲第44項に記載のプロジェクタ。 47.液晶手段は、命令入力に応答して光を選択的に主として散乱又は透過する 液晶部と、この液晶部を支持且つ封入する支持媒体手段とを具え、該液晶手段の 液晶部は該媒体手段にカプセル封止された動作的にネマチックな液晶材料の少な くとも1層を具え、液晶部の液晶材料は正の誘電異方性を有すると共に支持媒体 手段の屈折率にほぼ整合する正常屈折率を有して電界の存在時に光学的な透過を 最大にすると共に電界の不存在時にほぼ等方性散乱を行うようにし、且つ、前記 液晶材料は支持媒体手段の屈折率とは異なる異常屈折率を有して電界の不存在時 にほぼ等方性散乱を行うようにしたことを特徴とする請求の範囲第38項に記載 のプロジェクタ。 48.液晶材料体を包囲する支持媒体手段の壁部によって液晶材料の特性構体を 歪ませ、且つ、支持媒体手段及びカプセル封止液晶層間に配置され電界を印加し て液晶構体を電界に対し配向するようにしたことを特徴とする請求の範囲第47 項に記載のプロジェクタ。 49.入力手段は、液晶手段の片側に設けられ液晶手段に光を向けるレンズ手段 と、液晶手段の反対側に設けられ液晶手段を透過した光を液晶手段に反射する反 射手段とを具え、前記レンズ手段に光を出力手段に集束する手段を設けたことを 特徴とする請求の範囲第30項に記載のプロジェクタ。 50.レンズ手段はフレネルレンズを具えることを特徴とする請求の範囲第49 項に記載のプロジェクタ。 51.出力手段は投映時に液晶手段からの透過光及び散乱光を選択する選択手段 を具え、フレネルレンズは、光源からの入射光を液晶手段に向けるように液晶手 段に対して位置決めして液晶手段を透過した光を選択手段に少なくともほぼ集束 するようにしたことを特徴とする請求の範囲第50項に記載のプロジェクタ。 52.選択手段は、フレネルレンズの焦点に少なくともほぼ位置し、フレネルレ ンズにより集束された光を透過する開口手段と、フレネルレンズにより集束され なかった光を阻止する手段とを具えることを特徴とする請求の範囲第51項に記 載のプロジェクタ。 53.出力手段は、液晶手段及び開口手段を透過した光により生ずる映像を投映 する投映レンズ手段を具えることを特徴とする請求の範囲第52項に記載のプロ ジェクタ。 54.出力手段は、開口手段及び投映レンズ手段間の光路を往復する反射手段を 具えることを特徴とする請求の範囲第53項に記載のプロジェクタ。 55.液晶手段に多色染料を設けたことを特徴とする請求の範囲第30項に記載 のプロジェクタ。 56.光学手段は焦点距離fの投映レンズを具え、液晶手段は投映レンズから物 体距離S1の個所に位置させ、この投映レンズによって液晶手段により形成され た映像を投映レンズから映像距離S2の個所に投映し、この際焦点距離f、物体 距離Sf及び映像距離S2は次式▲数式、化学、表等があります▼を少なくとも ほぼ満足するようにしたことを特徴とする請求の範囲第30項に記載のプロジェ クタ。 57.光学手段は、液晶手段により散乱された光及び透過された光を識別する識 別手段と、この識別手段からの液晶手段による散乱光及び透過光の一方を出力光 として投映する出力手段とを具えることを特徴とする請求の範囲第30項に記載 のプロジェクタ。 58.出力手段により投映された光を選択的に彩色する彩色手段を具えることを 特徴とする請求の範囲第57項に記載のプロジェクタ。 59.識別手段は、液晶手段により透過された光を透過すると共に液晶手段によ り散乱された光を阻止する開口手段と、液晶手段により透過された光を前記開口 手段による透過時及び投映時に開口手段に集束する手段とを具え、前記彩色手段 は、封入媒体に液晶材料を具え、該液晶材料及び封入媒体の少なくとも一方を非 多色染料により彩色してこれを通過する光を彩色せしめるようにしたことを特徴 とする請求の範囲第58項に記載のプロジェクタ。 60.彩色手段は、前記開口手段に向けられた光と交差するように位置決めされ 、種々の個別の色を発生する多重色区分と、彩色手段の1つ以上の個別に選択さ れた区分に命令入力を供給してこれに光を通過せしめこの光を彩色する手段とを 具えることを特徴とする請求の範囲第59項に記載のプロジェクタ。 61.液晶材料はネマチック液晶を具えることを特徴とする請求の範囲第59項 に記載のプロジェクタ。 62.液晶手段は、これに入射する光からエネルギーを殆ど吸収することなく光 学手段による投映像の特性を形成するように作動することを特徴とする請求の範 囲第30項に記載のプロジェクタ。 63.入射光に影響を及ぼすように選択的に作動し得る液晶手段と、この液晶手 段により影響された光又は影響されない光を選択的に投映する光学手段とを具え 、前記液晶手段は命令入力の不存在時に散乱光又は吸収光の少なくとも一方に対 し作動すると共に供給された命令入力に応答して入射光を透過し、光学手段は、 液晶手段の片側に設けられ液晶手段に光を向けるレンズ手段と、液晶手段の反対 側に設けられ液晶手段を透過した光を液晶手段に反射する反射手段と、液晶手段 により散乱された光又は透過された光の一方を出力光として投映する出力手段と を具え、前記レンズ手段に光を出力手段に集束する手段を設けたことを特徴とす るプロジェクタ。 64.液晶手段に多色染料を設けたことを特徴とする請求の範囲第63項に記載 のプロジェクタ。 65.光学手段は焦点距離fの投映レンズを具え、液晶手段は投映レンズから物 体距離S1の個所に位置させ、この投映レンズによって液晶手段により形成され た映像を投映レンズから映像距離S2の個所に投映し、この際焦点距離f、物体 距離S1及び映像距離S2は次式▲数式、化学、表等があります▼を少なくとも ほぼ満足するようにしたことを特徴とする請求の範囲第63項に記載のプロジェ クタ。 66.出力手段は投映時液晶手段からの透過光及び散乱光を選択する選択手段を 具え、フレネルレンズは液晶手段に光源からの入射光を向けるように液晶手段に 対して位置決めして液晶手段を透過した光を選択手段に少なくともほぼ集束する ようにしたことを特徴とする請求の範囲第63項に記載のプロジェクタ。 67.選択手段は前記フレネルレンズの焦点に少なくともほぼ位置し、フレネル レンズにより集束された光を透過する開口手段と、フレネルレンズにより集束さ れない光を阻止する手段とを具えることを特徴とする請求の範囲第66項に記載 のプロジェクタ。 68.出力手段は液晶手段及び開口手段を透過した光により発生した映像を投映 する投映レンズ手段を具えることを特徴とする請求の範囲第67項に記載のプロ ジェクタ。 69.出力手段は開口手段及び投映レンズ手段間の光路を往復する反射手段を具 えることを特徴とする請求の範囲第68項に記載のプロジェクタ。 70.レンズ手段はフレネルレンズを具えることを特徴とする請求の範囲第68 項に記載のプロジェクタ。 71.液晶手段に光を供給する光源を具えることを特徴とする請求の範囲第70 項に記載のプロジェクタ。 72.電界を液晶手段の選択された部分に印加してこれら選択部分に光を透過せ しめる駆動手段を具えることを特徴とする請求の範囲第63項に記載のプロジェ クタ。 73.液晶手段は、命令入力に応答して光を選択的に主として散乱又は透過する 液晶部と、この液晶部を支持且つ封入する支持媒体手段とを具え、該液晶手段の 液晶部は該媒体手段にカプセル封止された動作的にネマチックな液晶材料の少な くとも1層を具え、液晶部の液晶材料は正の誘電異方性を有すると共に支持媒体 手段の屈折率にほぼ整合する正常屈折率を有して電界の存在時に光学的な透過を 最大にすると共に電界の不存在時にほぼ等方性散乱を行うようにし、且つ、前記 液晶材料は支持媒体手段の屈折率とは異なる異常屈折率を有して電界の不存在時 にほぼ等方性散乱を行うようにしたことを特徴とする請求の範囲第63項に記載 のプロジェクタ。 74.液晶材料体を包囲する支持媒体手段の壁部によって液晶材料の特性構体を 歪ませ、且つ、支持媒体手段及びカプセル封止液晶層間に配置され電界を印加し て液晶構体を電界に対し配向するようにしたことを特徴とする請求の範囲第73 項に記載のプロジェクタ。 75.液晶手段は、これに入射する光からエネルギーを殆ど吸収することなく光 学手段による投映像の特性を形成するように作動することを特徴とする請求の範 囲第63項に記載のプロジェクタ。 76.光及び散乱光並びに吸収光の少なくとも一方を選択的に透過する液晶手段 と、光を投映して液晶手段の選択作動の関数である映像を形成する投映手段と、 投映時に液晶手段からの光を選択して上記映像を形成する選択手段とを具えるこ とを特徴とする投映装置。 77.光学手段は焦点距離fの投映レンズを具え、液晶手段は投映レンズから物 体距離S1の個所に位置させ、この投映レンズによって液晶手段により形成され た映像を投映レンズから映像距離S2の個所に投映し、この際焦点距離f、物体 距離S1及び映像距離S2は次式▲数式、化学、表等があります▼を少なくとも ほぼ満足するようにしたことを特徴とする請求の範囲第76項に記載の投映装置 。 78.液晶手段は支持媒体手段の動作的にネマチックな液晶材料の複数の液晶部 を具え、液晶部の液晶材料は正の誘電異方性を有すると共に支持媒体手段の屈折 率にほぼ整合する正常屈折率を有して電界の存在時に光学的な透過を最大にする と共に電界の不存在時にほぼ等方性散乱を行うようにし、且つ、前記液晶材料は 支持媒体手段の屈折率とは異なる異常屈折率を有して電界の不存在時にほぼ等方 性散乱を行うようにしたことを特徴とする請求の範囲第76項に記載の投映装置 。 79.支持媒体手段は、個別の量の動作的にネマチックな液晶材料を封入して無 秩序配向時に該ネマチック液晶材料を歪曲させると共に電界の印加時にネマチッ ク液晶材料を規則配向する封入手段を具えることを特徴とする請求の範囲第78 項に記載の投映装置。 80.支持媒体手段は、個別の量の液晶手段を夫々カプセル状に保持する封入媒 体手段と、ほぼ光学的に透明な支持体とを具えることを特徴とする請求の範囲第 78項に記載の投映装置。 81.前記液晶手段及び支持媒体手段の少なくとも一方に非多色染料を具えるこ とを特徴とする請求の範囲第78項に記載の投映装置。 82.液晶材料及び支持媒体手段の少なくとも一方の種々の部分に種々の異なる 色の非多色染料を具えることを特徴とする請求の範囲第81項に記載の投映装置 。 83.液晶手段は、入射光の偏光方向とは無関係に光を透過又は散乱し得るよう に作動することを特徴とする請求の範囲第76項に記載の投映装置。 84.液晶手段に多色(プレオクロイック)染料を具えることを特徴とする請求 の範囲第76項に記載の投映装置85.入射光を液晶手段に供給する入力手段を 具えることを特徴とする請求の範囲第76項に記載の投映装置。 86.液晶手段に多色(プレオクロイック)染料を具えることを特徴とする請求 の範囲第76項に記載の投映装置87.選択手段は、光学絞りを具え、投映手段 は、阻止時に前記絞りに液晶手段を透過した光を集束すると共に投映時に液晶手 段により散乱れれた光に向ける手段を具えることを特徴とする請求の範囲第76 項に記載の投映装置。 88.選択手段は液晶手段による透過光を透過すると共に散乱光を阻止する開口 手段を具え、投映手段は開口手段による透過時及び投映時に液晶手段による透過 光を開口手段に集束する手段を具えることを特徴とする請求の範囲第76項に記 載の投映装置。 89.液晶手段は、シート状材料を具え、入力手段はこのシート状材料に近接し て位置するフレネルレンズを具えることを特徴とする請求の範囲第76項に記載 の投映装置。 90.選択手段は投映時液晶手段からの透過光及び散乱光を選択する選択手段を 具え、フレネルレンズは液晶手段に光源からの入射光を向けるように液晶手段に 対して位置決めして液晶手段を透過した光を選択手段に少なくともほぼ集束する ようにしたことを特徴とする請求の範囲第89項に記載の投映装置。 91.選択手段は前記フレネルレンズの焦点に少なくともほぼ位置し、フレネル レンズにより集束された光を透過する開口手段と、フレネルレンズにより集束さ れない光を阻止する手段とを具えることを特徴とする請求の範囲第90項に記載 の投映装置。 92.投映手段は液晶手段及び開口手段を透過した光により発生した映像を投映 する投映レンズ手段を具えることを特徴とする請求の範囲第91項に記載の投映 装置。 93.透過又は散乱モードの作動時に液晶手段の各部分を選択的に決める駆動手 段を具えることを特徴とする請求の範囲第92項に記載の投映装置。 94.液晶手段に光源からの入射光を向けるように液晶手段に対して位置決めし て液晶手段を透過した光を選択手段に少なくともほぼ集束するようにしたフレネ ルレンズを具えることを特徴とする請求の範囲第76項に記載の投映装置。 95.選択手段は前記フレネルレンズの焦点に少なくともほぼ位置し、フレネル レンズにより集束された光を透過する開口手段と、フレネルレンズにより集束さ れない光を阻止する手段とを具えることを特徴とする請求の範囲第94項に記載 の投映装置。 96.投映手段により投映された光を選択的に彩色する彩色手段を具えることを 特徴とする請求の範囲第76項に記載の投映装置。 97.選択手段は、液晶手段により透過された光を透過すると共に液晶手段によ り散乱された光を阻止する開口手段と、液晶手段により透過された光を前記開口 手段による透過時及び投映時に開口手段に集束する手段とを具え、前記彩色手段 は、封入媒体に液晶材料を具え、該液晶材料及び封入媒体の少なくとも一方を非 多色染料により彩色してこれを通過する光を彩色せしめるようにしたことを特徴 とする請求の範囲第96項に記載の投映装置。 98.彩色手段は、前記開口手段に向けられた光と交差するように位置決めされ 種々の個別の色を生ずる多重色区分と、彩色手段に命令入力を供給してこれに光 を透過せしめこの光を個別の多重色区分により彩色する手段とを具えることを特 徴とする請求の範囲第97項に記載の投映装置。 99.液晶材料はネマチック液晶を具えることを特徴とする請求の範囲第97項 に記載の投映装置。 10.液晶手段は、これに入射する光からエネルギーを殆ど吸収することなく光 学手段による投映像の特性を形成するように作動することを特徴とする請求の範 囲第76項に記載の投映装置。 101.選択的に供給された命令入力に応答して作動し入射光に影響を与えて映 像の特性を形成する液晶手段と、この液晶手段により影響された光又は影響され ない光を選択的に投映して映像を形成する光学手段とを具え、液晶手段を作動さ せて液晶手段に入射する光からエネルギーを殆ど吸収することなく映像の特性を 形成するようにしたことを特徴とするプロジェクタ。 102.液晶手段は、命令入力に応答して光を選択的に主として散乱又は透過す ることにより入射光に影響を与えるように選択的に作動し得る液晶部と、液晶手 段の液晶部を支持且つ封入する支持媒体手段とを具え、光学手段は液晶手段によ り影響された光又は影響されない光を選択的に投映する手段を具えることを特徴 とする請求の範囲第101項に記載のプロジェクタ。 103.光学手段は焦点距離fの投映レンズを具え、液晶手段はこの投映レンズ から物体距離とS1の個所に位置させ、この投映レンズによりこのレンズから映 像距離S2の個所に前記液晶手段により形成された映像を投映し、この際、焦点 距離f、物体距離S1及び映像距離S2は、次式:▲数式、化学、表等がありま す▼を少なくともほぼ満足するようにしたことを特徴とする請求の範囲第101 項に記載のプロジェクタ。 104.前記液晶手段の液晶部は、前記支持媒体手段内にカプセル封入された動 作的にネマチックな液晶材料の少なくとも1層を具え、該液晶部の液晶材料は正 の誘電異方性を有すると共に、前記支持媒体手段の屈折率とほぼ整合する正常屈 折率を有し、これにより電界の印加時に光透過を最大にすると共に電界の無印加 時にほぼ等方性散乱を行うようにしたことを特徴とする請求の範囲第102項に 記載のプロジェクタ。 105.液晶材料は支持媒体手段の屈折率とは異なる異常屈折率を有し、これに より電界の無印加時にほぼ等方性散乱を行うようにしたことを特徴とする請求の 範囲第104項に記載のプロジェクタ。 106.命令入力として電界をカプセル封入液晶材料に印加する手段を具えるこ とを特徴とする請求の範囲第105項に記載のプロジェクタ。 107.電界印加手段は、支持媒体手段とカプセル封入液晶材料層との間に位置 し、電界を印加して印加電界に対し液晶を配向する電極手段を具えることを特徴 とする請求の範囲第106項に記載のプロジェクタ。 108.電極手段に電気信号を供給して電界を印加する電気駆動手段を具えるこ とを特徴とする請求の範囲第107項に記載のプロジェクタ。 109.液晶手段は、入射光の偏光方向とは無関係に光を透過又は散乱し得るよ うに作動することを特徴とする請求の範囲第101項に記載のプロジェクタ。 110.光学手段は、入射光を液晶手段に供給する入力手段を具えることを特徴 とする請求の範囲第101項に記載のプロジェクタ。 111.支持媒体手段は、個別の量の動作的にネマチックな液晶材料を封入して 無秩序配向時に該ネマチック液晶材料を歪曲させると共に電界の印加時にネマチ ック液晶材料を規則配向する封入手段を具えることを特徴とする請求の範囲第1 01項に記載のプロジェクタ。 112.支持媒体手段は、個別の量の液晶手段を夫々カプセル状に保持する封入 媒体手段と、ほぼ光学的に透明な支持体とを具えることを特徴とする請求の範囲 第101項に記載のプロジェクタ。 113.出力手段は、液晶手段による散乱光と透過光とを識別する識別手段と、 この識別手段からの光を投映する投映手段とを具えることを特徴とする請求の範 囲第101項に記載のプロジェクタ。 114.識別手段は、光学絞りを具え、投映手段は、阻止時に前記絞りに液晶手 段を透過した光を集束すると共に投映時に液晶手段により散乱れれた光に向ける 手段を具えることを特徴とする請求の範囲第113項に記載のプロジェクタ。 115.識別手段は液晶手段による透過光を透過すると共に散乱光を阻止する開 口手段を具え、投映手段は開口手段による透過時及び投映時に液晶手段による透 過光を開口手段に集束する手段を具えることを特徴とする請求の範囲第113項 に記載のプロジェクタ。 116.入射光を影響し得るか又は影響し得ない液晶装置に入射光を当て且つ液 晶装置により影響された光又は影響されない光を選択的に投映して映像を形成す ることを特徴とする映像を投映する方法。 117.命令入力を液晶装置に選択的に供給して液晶装置により入射光を散乱又 は透過することを特徴とする請求の範囲第116項に記載の映像を投映する方法 。 118.選択的に投映する手段に液晶装置により散乱された光と透過された光と を識別する手段及び散乱光及び透過光の一方のみを投映する手段とを具えること を特徴とする請求の範囲第117項に記載の映像を投映する方法。 119.液晶装置によって入射光からエネルギーを殆ど吸収することなく映像の 特性を形成することを特徴とする請求の範囲第118項に記載の映像を投映する 方法。
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