JPS6248789A - スメクチツク相を有するカプセル化液晶 - Google Patents

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】 技術分野 本発明は一般的に液晶に関し、特にスメクチック相を有
するカプセル化した液晶に関するものである。さらに、
本発明は上述のカプセル化液晶を用いた装置及び上述の
カプセル化液晶と装置を作成する方法に関するものであ
る。

λ−量 現在、液晶は視覚ディスプレーのような光学装置を含む
巾広い種類の装置に用いられている。通常そのような装
置は比較的低パワーしか必要とせず、満足できる応答時
間をもち、納得できるコントラストがあり比較的安価で
ある。例えば、視覚ディスプレーのような応用を可能に
する液晶の性質とは例えば液晶物質に電場をかけること
によって、その液晶の配向（又は配向の欠除）によって
一方向では光を透過し、他方向では散乱もしくは吸収し
てしまう液晶の能力である。電気的に応答する液晶物質
及び使用の例は米国特許第３．３２２．４８５号に提示
されている。

ある液晶物質は温度感受性であり、液晶物質の温度によ
ってその光学的特性が変化する。

本発明は温度と同様に、特に電場に応答する液晶物質の
使用に関して開示されている。

現在、液晶は主にコレステリック、ネマチック、スメク
チック型の三つに分類される。本応用の発明はスメクチ
ック相を有する液晶物質の使用に関しており、以下に好
ましい具体例を述べる。また本発明はネマチック相も有
するが、スメクチック相をも有するといった液晶につい
てもこれを採用している。

コレステリック、ネマチック、スメクチック型の液晶物
質の種々の特性に関しては従来技術の中で述べられてい
る。液晶の１つのよく知られている特性は、いわゆる可
逆性である。特にネマチック液晶物質は可逆性であるが
、コレステリック物質は不可逆性であることに注目すべ
きである。可逆性ネマチック物質の１つの特性は、例え
ば電場をかけ、それを取り除いた後にはその元の構造に
復帰するということである。一方、スメクチック物質は
電場を取り除いた後もその構造は維持されたままである
。

コントラストや液晶物質の他の性質をできるだけ強調す
るために、その液晶物質に多色性色素を混合し溶液を作
る。一般にその多色性色素分子は液晶物質の分子と整合
する。それゆえ、そのような多色性色素は電場又は熱を
かけるかかけないか等のようにパラメータの変化に従っ
て液晶物質と同様の光学的な機能を果たす傾向を示す。

液晶物質に多色性色素を用いた例は米国特許第３，４９
９，７０２号と同第３，５５１，０２６号に記載されて
いる。

液晶物質のひとつの重要な特性は異方性である。

異方性物質は異なる方向で異なる物理的性質をもってい
る。例えば液晶物質は光学的に異方性をもつ、つまりそ
れらは、入射光の伝播や偏光の方向を変化させるような
屈折率をもっている。

また液晶物質は電気的な異方性も有している。

例えば、スメクチック液晶物質の誘電定数は液晶構造中
の分子が電場と平行に配向しているときと、電場に垂直
に配向している時とでは異なる値を有している。誘電値
は配向の関数となるので、例えば、“誘電係数”と同様
に関係づける方が通常の“誘電定数”表示よりもより適
切かもしれない。

同様の性質は他のタイプの液晶についても同様である。

コレステリンク液晶物質のカプセル化についてのいくつ
かのＭ単な論議が米国特許第３，７２０，６２３号、同
第３，３４１，４６６号、同第２，８００，４５７号に
提示されている。後者の二つは最初の特許の中で言及さ
れている。

過去において、視覚ディスプレー装置又はその他の装置
のように液晶を用いた装置は比較的小さいものであった
。例えばビルボードディスプレーやサインのような液晶
を用いた大きい装置はいくつかの理由でうまく作ること
ができない。ひとつの理由は液晶の流動性である。（液
晶物質は流動し、厚みの異なるディスプレー領域を作る
傾向にある。）結果的に、そのディスプレーの光学的特
性は均一性を欠き、そのディスプレー等の個所によりそ
のコントラストの特性が変化してしまう。

くりかえして言うとその厚みの変化が、液晶装置の光学
的性質の変化又はぼかしの原因となってしまう。さらに
、液晶層の厚みの変化は容量やインピーダンスのように
液晶層の電気的な性質をもそれぞれ変化させてしまい従
って大きいサイズの液晶装置の均一性を減少させてしま
う。さらにまた、液晶層の電気的性質の変化は液晶物質
にかかる有効な電場をもそれ相当の変化を生じさせ、同
時に、一定の電場をかけることに対して、異なる厚みの
液晶領域では異なる応答を示すことになる。

例えば、多色性色素と液晶物質を一緒に溶液とした様な
多色性ディスプレーは偏光物質の使用を必要としない有
利性をもっている。しかし、そのような多色性装置はネ
マチック液晶物質のみ使用したときには比較的コントラ
ストが小さいという欠点をもつ、にもかかわらず、その
色素とともに、ネマチック液晶にコレステリック液晶が
加わると、そのコントラスト率が改善されるということ
が以前に発見されている。応用物理学雑誌（Ｊｏｕｒｎ
ａｌｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　）、４５
巻、１１号（１９７４年１１月）４７１８〜４７２３頁
のホワイト（Ｗｈｉｔｅ　）等の例を参照せよ。そのコ
レステリック物質は、電場を取り除いたときに元の電場
０のときの型に復帰する傾向はもたないであろう。

液晶物質の型とは無関係に、液晶物質とともに溶液中に
含められた多色性色素について遭遇するもう１つの問題
点は、色素の光吸収が“フィールドオン（ｆｉｅｌｄ−
ｏｎ　）　”状態でゼロではないということである。む
しろ、“フィールド・オン”状態での吸収は、色素の相
対的配向に関係するいわゆる配向パラメーターに従う。

液晶物質の光学的透過特性は液晶物質の厚みに関して指
数関数で示される。特に、液晶の“オン”状態又は“フ
ィールド・オン”又は“活性化”状態は液晶物質の厚み
に関して指数関数的であり、“吸収”状態又は“フィー
ルド・オフ”状態もまた厚みに関して別な指数関数で示
される。

２つの直前のパラグラフで示したこれらの問題を乗り越
えるために、液晶物質は最良の均一な厚みを有さなくて
はならない。（ここで用いられている“液晶”物質とい
う言葉は液晶それ自身と、意味によっては、共に溶液中
に含まれる多色性色素を意味している。）また、液晶に
電場又は熱をかけるための電極の適当な空間がなくては
ならない。そのような適当な厚みや空間を維持するため
に、かなり精密な保持がなくてはならない。精密な保持
を維持するために、そのような液晶を使う装置の大きさ
に制限があり、例えば大きい表面積全体に精密な保持を
維持することは全く困難である。

連理Ｉとｉｈ 要するに、本発明のひとつの特徴に従えば、スメクチッ
ク相を有する液晶物質をカプセル化することである。も
う１つの特徴は、そのカプセル化した液晶を視覚ディス
プレーや光学的シャッターのような液晶装置に用いるこ
とである。そしてさらに別の特徴は液晶物質をカプセル
化し、そのようなカプセル化した液晶物質を用いた液晶
装置を作る方法を提供することである。

スメクチック及びネマチック相の両方を有する液晶も本
発明に従ってカプセル化することができる。液晶の転移
温度は液晶がスメクチック相かネマチック相かを決定す
る。ネマチック相においては、その液晶は機能的にネマ
チックであり、それは、以下及び参考文献に組み込まれ
ている“カプセル化した液晶と方法”と題されるファー
ガソン（Ｆｅｒｇａｓｏｎ　）という名前で１９８４年
３月６日に発行された米国特許第４．４３５．０４７号
に定義づけられている。

６機能的にネマチック（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｌｙ　
ｎｅｍａｔｉｃ）という意味は、外部からの力がかから
ない場合での液晶の構造的ゆがみが非常に強いねじれ（
コレステリック物質にみられる様な）もしくは層状化（
スメクチック物質にみられるような）のような全体とし
ての効果よりもむしろその境界における液晶の配向によ
って優先されることである。例えば、ねじれの傾向を誘
導するが境界の配向の効果に打ち勝つことのできないキ
ラル成分はまだ機能的にネマチックと考えられる。その
ような機能的にネマチックな液晶物質は多色性色素、キ
ラル化合物又は他の共存成分を含んでいる。

ここで用いているカプセルは一般にある量の液晶を封じ
込める包含装置又は媒体のことであり、また“カプセル
化媒体”又は“物質”は、そのようなカプセルを作る媒
体又は物質のことである。

“カプセル化液晶”又は“カプセル化液晶物質”とは例
えば個々のカプセル又は乾燥した安定な工、マルジョン
のような固体媒体中のようなカプセル化媒体の個々の容
積物的に封じ込め、又は包含したある量の液晶物質を意
味している。しかし、個々の容積物は例えばひとつ以上
の通路により互いに連結しているかもしれない。液晶は
個々の容積物及び連結通路の両方に存在するのが好まし
い。

このように、各々のカプセルの内部容積物は流動的にひ
とつ以上の連結通路を経由してつながっている。

この発明によるカプセルは一般的にほぼ球状の構造（こ
れは本発明の本来の要請ではないが）をもち、その直径
は約０．３から１００ミクロンを有し、好ましくは０．
１から３０ミクロンで、特に３から１５ミクロン、例え
ば５から１５ミクロンのものである。

本発明の文脈においては、カプセル化及びこれに頚する
言葉は一般にカプセルと呼ばれているような物を作るこ
とばかりでなく、均一な周囲媒体中に安定で、好ましく
はほぼ均一な大きさの粒子を形成すべくある試薬（カプ
セル化媒体）の中で液晶物質の安定なエマルジョン又は
分散物を作ることをも意味している。一般にカプセル化
の技術は、その分野ではよく知られているように、カプ
セルサイズからマイクロカプセル化と呼ばれており（マ
ーセル・デツカ−社（Ｍａｒｃｅｌ　Ｄｅｋｋｅｒ、　
　Ｉｎｃ、）から出版されているコンドウ、アサジ（Ａ
ｓａｊｉＫｏｎｄｏ　）著の“マイクロカプセル化と技
術′”を参照）そしてここでの公開に関連している分野
に熟練した人は、液晶物質に対して適切な試薬及び方法
を決定することができるであろう。

液晶装置は液晶物質から作られる装置である。

本発明において、そのような装置は、例えば電場や熱の
存在に応答して、好ましくは赤外から紫外までを含めた
光学的輻射を選択的に弱める効果をもつ光学的シャッタ
ーや視覚ディスプレーとなる液晶装置で、液晶物質に典
型的に有効な機能を与えることのできるスメクチック相
を有するカプセル化した液晶から成り立っている。

カプセル化した液晶を作るひとつの方法はスメクチック
相を有する液晶物質と、その液晶物質が溶けないカプセ
ル化媒体を一緒に混合し、液晶物質を含む個々のカプセ
ルを形成させることを含んでいる。

カプセル化液晶を含む液晶装置を作る方法は、例えば、
そのようなカプセル化液晶物質を基礎物質に適合させる
ことを含んでいる。さらに、そのような方法は、その性
質を変化させるために液晶物質に電場や熱をかける手段
を提供することを含んでいる。

本発明のもう１つの特徴には、多色性色素をとかしたス
メクチック相を有する液晶物質を一般的には球状のカプ
セルに納めるということがある。

電場がない場合には、そのカプセル壁が液晶構造をゆが
め、その結果その液晶及び色素はその偏光方向とは関係
なく光を吸収する傾向にある。そのカプセルに、例えば
その軸と垂直方向に適当な電場がかかると、その液晶物
質はその電場と平行に配向する傾向をもち、その物質の
吸収特性を、その液晶物質が平面構造もつときにとる特
性にまで減じさせてしまう。適切な電場がカプセル中の
液晶物質にかかっており、カプセル化媒体に対してかか
っておらず、事実、各カプセルの壁の厚みにおける電圧
降下が最小になっていることを保証するために、好まし
くはカプセル化媒体は一方では液晶物質の低い誘電定数
と同様の誘電定数をもち、他方比較的大きいインピーダ
ンスをもつものがよい。理想的にはカプセル化媒体の誘
電定数は液晶のより高い誘電定数に近い必要がある。

カプセル化液晶を使用した液晶装置のコントラストは液
晶物質の正規の屈折率（例えば、結晶の光学軸に平行な
屈折率）に一致した屈折率をもつカプセル化媒体を選択
することにより改善される。

ハートショーン（Ｈａｒｔｓｈｏｒｎｅ　）とスチュー
ワート（Ｓｔｅｗａｒｔ　）による゛結晶と偏光顕微鏡
″を参照せよ。カプセル化媒体は液晶物質のカプセル化
にのみ使われるのではなく、そのカプセルを支持する為
の基体に固着させるのにも使われている。さらに別の結
合媒体を液晶カプセルを基体に固定するのに使うことが
できる。後者の場合、上記の改善したコントラスト特性
を維持するために、カプセル化媒体のそれと一致した屈
折率をもつ付加的な結合媒体が望ましい。物質の屈折率
は一般に歪依存であり歪は例えばカプセル化媒体内で誘
導されるかもしれないので、液晶、カプセル化媒体そし
て、もし存在するなら結合媒体の屈折率を一致させるの
に気を使うことが必要である。さらに、イリデセンスが
さけられるなら一波長というよりは、できる限り広い波
長域にわたって屈折率を一致させることが望ましい。

本発明の特徴は、電場をかける以前のスメクチック相の
液晶物質の分子は球状もしくは他の曲線表面となってい
るカプセルの曲面に対し一般には垂直に配向する傾向を
もつことである。従って、液晶構造は一般には円錐（ｆ
ｏｃａｌ　ｃｏｎｉｃ　）な特別な型に強いられ、もし
くはゆがめられる傾向をもち、その結果、液晶物質を含
む与えられたカプセルに生じた光学的特性は、即ち実質
的にそこに運ばれたすべての光は、入射光の偏光方向と
は１世関係に、電場をかける以前に散乱（多色性色素が
存在しないとき）もしくは、吸収（多色性色素が存在す
るとき）されることになることである。色素がないとき
でさえ、この効果は散乱をひき起こしそのた必不透明と
なる。

本発明のもう１つの特徴はスメクチック相の液晶分子が
そこにかけられた電場と平行な方向に配向し、電場の除
去後もその配向を維持する能力にある。このように配向
した時は、液晶物質は、それがないときに存在する散乱
や吸収の量を減少させる。さらにその液晶に十分な熱を
かけると一般的に液晶物質の配向をゆがめ、結果的に光
は散乱もしくは吸収される。これが起こる温度はスメク
チック相からネマチック相への転移温度又はスメクチッ
ク相から等方性相への転移温度である。この概念はヒー
ト・トウ・イレーズ（ｈｅａｔ−ｔｏ−ｅｒａｓｅ）と
呼ぶことができる。

本発明のもう１つの特徴は熱的活性化ディスプレーとい
う概念によっている。このディスプレーはスメクチック
相とネマチック相の両方を有するカプセル化した液晶を
利用している。この液晶が熱せられるとネマチック相と
なり、視覚ディスプレーを変化させるように電場がかけ
られる。液晶の温度を下げるとスメクチック相になる。

電場が除かれてもディスプレーは維持される。そのディ
スプレーは再びネマチック相になるようにその液晶を熱
することにより消される。

またもう１つの特徴は、カプセル中に含まれる液晶物質
の実質的厚みをそのカプセルの内部の径をコントロール
することにより制御できることにある。そのような径の
制御は、混合過程、成分の量、又は混合中に供給される
成分の性質と同様に従来又は新しい、いくつかの分類技
術のどれか１つを用いることにより、カプセル化した液
晶を作成する間にサイズ分画分離過程により行うことが
できる。さらに比較的精密な保持に対してそのような厚
みパラメータを制御することにより、最終的な液晶装置
がカプセル化した液晶を用いて作られる場合には最終的
な余裕に対する要請は、従来の非カプセル化装置の場合
程重大なものとはならないだろう。

さらに、本発明の特徴には、本発明に沿ったカプセル化
液晶を用いて使った高性能液晶装置にはそのサイズに関
する制限がないように思われるということがある。特に
、液晶物質が個々別々に、例えば上述のカプセル内に封
じ込められたならば、各々のカプセルは実効的に別々の
液晶装置として機能することから、大きい装置中での液
晶物質の使用を妨げてきた従来からの種々の問題は乗り
越えられた。さらに各カプセルは好ましいことにそれを
、例えば電場や熱のようないくつかの励起源を印加また
は除去するのに応答させて使用する為に支持する基体等
につながれた多数のそのような液晶カプセルを含んでい
る実際的ないかなる環境にも取り付けることができると
いう物理的性質を有している。

また、この特性は、大規模ディスプレー（例えばビルボ
ード）、光学的シャッター等のような光学装置の決った
領域にその液晶物質を置くことを可能にしている。

本発明に沿った重要な考察には、上述のようにそこにカ
プセル化されている液晶物質の電気的性質と一致する電
気的性質をもつカプセル化媒体と、さらにそれが、その
液晶物質の光学的性質と光学的にも一致するということ
が、外部からの励起の存否に応答する、効率的で高性能
の機能を発揮させること、つまりカプセル化媒体が液晶
物質と相互作用して、後者を上述の様に歪ましてしまい
液晶物質の機能モードを変化させてしまうことがある。

本発明の目的には、カプセル化されて、比較的高性能の
機能、出力の制御された均一性、満足のゆくコントラス
トを維持している、スメクチック相を有する液晶物質の
使用を可能にすることである。

もう１つの目的は、光を散乱又は吸収するように一般的
にいって歪んだ配向を誘専し、上述の入力に対する応答
してそれらの減少が起こり、上述の入力を除いたのちも
その減少が維持されるために記憶をもったディスプレー
を供給するといった場所にスメクチック相を有する液晶
物質を封じ込めることである。

またもう１つの目的は、液晶の温度を上げ、スメクチッ
ク相でなくなるようにする為に熱を印加してディスプレ
ーを消すかもしくは熱することを可能にすることである
。

これらや、本発明のその他の目的及び有利性は引き続く
陳述が進むにつれより明確となろう。

従　の液ｒ′１″″置の　・ 図を詳細に参照してみると、そこでは参照番号がいくつ
かの図中のパーツにつけられているが、まず図１では従
来の液晶装置が一般的に１で示されている。そのような
装置１は、例えば、ガラスや、プラスチック膜のような
、各固定及び封じ込めの基体４に支えられて置かれたイ
ンジウム・スズ酸化物の電極３の間にはさみこまれた液
晶物質２を含んでいる。膜４は電極３同様透明でありそ
の結果、装置１は光学的透過性制御装置であり、液晶物
質２に電極３によって電場が印加されない時は、入射光
は散乱もしくは吸収されてしまうが、そこに電場が印加
されると入射光は液晶を透過する。電気導線５とスイッ
チ６は電極３間の電圧源とそれぞれ連結しており上述の
電場を供給する。

電圧源は交流もしくは直流の電圧源である。

装置１中の液晶物質２は、全体としてデジタル表示装置
の一部として使われる場合には、望ましい位置に基体４
によって、緩まないよういくぶんか封じ込められている
。一方、電場が印加されない時はランダムな配向又は分
布を、そして電場が電極３間に印加されたとき上述の分
布又は配向の整列化を保証するためには、液晶物質２は
その移動に対し適当な自由度をもたなくてはならない。

もし望まれるなら、基体４の１つは、液晶物質２を透過
して受ける入射光を反射すべく反射体とし、再び液晶物
質を透過し、もう１方の基礎物質４を通して引きつづき
使用されるよう送り出すこともできる。液晶装置１の機
能、特性及び欠点に関する種々の原則は以上にまとめら
れ、従来の技術文献にも述べられている。

実際には、液晶物質２は装置１に対して意図された望ま
しい機能特性を示すべく、そこに印加された電場に応答
するもののいづれかのタイプに属する。また、望まれる
なら、液晶物質２はそれと共に溶液中に多色性色素を含
むことがある。

ましい具体４ｊ＋の記述 さて、図２の方に移ると、本発明に従って改良した液晶
装置は１０に示しである。装置１０は、電極１３．１４
を介して印加される電場中に固定基体により支持された
、スメクチック相を有するカプセル化した液晶１１を含
んでいる。

例えば、電極１３は基体１２につけられたある量の真空
蒸着したインジウム・スズ酸化物であり、そして電極１
４は電導性のインクである。保護層又はコーティングは
保護の目的で電極１４には使用されるが、通常そのよう
な層はカプセル化した液晶１１又は電極１４の支持もし
くは封じ込めのためには必要とされない。電圧は交流も
しくは直流の電圧源１６から電極１３．１４に印加され
る。

選択的閉鎖スイッチ１７及び電気リード線１８．１９は
スイッチ１７を閉じたときカプセル化した液晶１１に電
場を印加するのに使われる。２番目の選択的閉鎖スイッ
チ６０及び電気リート線６２．６４は、以前に述べたよ
うな目的で、温度上昇させるためにその液晶物質に熱を
加えるための抵抗加熱源を供給するのに用いられる。ス
イッチ６０は望みのレベルまでにその液晶物質を加熱す
るために電極１３を通して適当な電流が流れるように閉
じることができる。ヒート・ガンのような他の技術も液
晶物質を加熱するのに使用される。

カプセル化した液晶１１は、カプセル２２の内部容積２
１内に包含された液晶物質２０を含んでいる。好ましい
ことにカプセル２２は一般的に球状である。しかし、本
発明の原則は、カプセル２２は球状以外の形のときに適
用されよう。そのような形は、例えば屈折率のような液
晶２０の光学的特性と十分一致し、ある場をもつことが
望ましい場合には液晶構造の望まれる配向をとらせる目
的で液晶物質それ自身に適当な電場がかかることを可能
にする望ましい光学的及び電気的特性を与えなければな
らない。カプセル２２の好ましい球状構造の特別な利点
が、液晶構造に影響する歪みについて以下に述べられて
いる。

固定基体１２と、電極１３．１４は保護コーティング１
５と同様に光学的に透明で、その結果、液晶装置１０は
、電極１３．１４の間つまりカプセル化した液晶１１の
間に印加される電場の存否に応じて、そこを通過してく
る光の透過率を制御することができる。他方、固定基体
１２は光学的に反射性か又はその上に光学的に反射性の
コーティングを有しており、その結果、保護コーティン
グ１５を通して受ける入射光の上述の反射性コーティン
グによる反射は、カプセル化した液晶１１に印加される
電場の存否に従うことになる。

好ましくは、他のカプセル化液晶１１に対して固定した
位置への保持及び固定基体による支持のために、カプセ
ル化した液晶が固定化基体１２に固着し、又は電極１３
のような界面物質に固着するような様式で、数多くのカ
プセル化した液晶が固定化基体に取り付くであろう。さ
らにまた、カプセル２２が作られるカプセル化媒体はカ
プセル２２を基体１２に結合もしくは固着するのに適し
ている。もう１つには、さらに結合媒体（示されていな
い）がカプセル化した液晶１１を基体１２に固着するの
に使うことができる。カプセル２２は基体１２に固着し
ており、又各カプセル２２が液晶物質２０に必要な制限
を与えているので、図１の従来の液晶装置１中に示され
ている付加的なもののような第２の固定化基体は必要な
いであろう。しかし、電極１４が例えば酸化等のような
損傷や電気化学的変化に対する保護をするという目的で
、保護コーティング１５が固定化基体１２の反対側の液
晶装置１０の側面又は表面に供給され、固定化基体は装
置１０それ自身の側の望むべき物理的保護を供給してい
る。

カプセル化した液晶１１は比較的確実に基体１２に固着
しており、通常は先に述べたような付加的基体は必要な
いことから、電極１４はカプセル化した液晶１２に直接
付けられている。

図３に移って、本発明に従って液晶装置１０の例が液晶
ディスプレー装置の形で示されており、それは、この場
合にはむしろ、例としてマイラーのようなプラスチック
物質又はガラスのような別な物質からなる基体上に角の
直角な数字の“８”３０のように示されている。図３中
で角の直角な数字の“８”を作っているように示しであ
る斜線の部分は、１つ以上の整列した基体上に固着して
いる多数のカプセル化した液晶により形作られている。

数字“８”３０と基体１２の部分３２の拡大した断面図
が図４に示されている。図４に見られるように、約１ミ
ルの厚みの基体１２の表面３１上に、例えばインジウム
・スズ酸化物や金、アルミニウム、スズ酸化物、アンチ
モン・スズ酸化物等のような他の適当な電極物質の２０
０オングストローム厚の電極層が置かれる。１層以上３
４の多数のカプセル化液晶１１が電極層３３に直接取り
付けられ固定される。そのような固定は、もし望まれる
なら上述のとおり固定の目的で付加的に固定又は結合物
質を使用するが、むしろ各々のカプセル２２を形成する
カプセル化媒体により効果をあげている。その層３４の
厚みは、例えば約０．３から１０ミルで、むしろ０．７
から４ミル、好ましくは０．８から１．２ミルで、特別
には１ミルである。

その他の厚みもまた薄膜を作る能力とその膜の電気的破
壊の性質によって使われる。さらに電極層３５はカプセ
ル２２を作る物質に対して、あるいは個々のカプセル化
液晶１１を互いに、又固定化基体に結合するのに用いら
れる付加的結合物質に対して直接に、その層３４の上に
置かれる。例えば、電極層３５はおよそ１ミルの厚さで
、電導性インクが層３３に対して上述した物質から作ら
れる。

また、図３中のコーティング１５に関して上述した目的
での保護コーティング層３６は図４中に示されるように
与えられる。

液晶もしくは発光ダイオード型の従来の視覚ディスプレ
ー装置において、通常数字“８”の要素は７ケの電気的
に独立したセグメントに分割されており、その各々は種
々の数字文字を作るために選択的に励起される。例えば
、セグメント３０ａと３ｂの励起は数字“１”を表わす
し、セグメント３０ａ、３０ｂ及び３０ｃの励起は数字
“７″を示す。

カプセル化液晶１１を使った本発明の特徴の１つは、液
晶物質上にプリントした電導性インク電極のセグメント
を選択するだけのことによって実際にいかなる望みのデ
ィスプレーをも表すことができるよう、多才な基体１２
を作ることができたことであろう。この場合には、基礎
物質１２の全表面３１は電極物質３３でコートされてお
り、さらにその電極物質の全表面さえも、カプセル化し
た液晶物質１１の層３４でしっかりと接触するようにコ
ートされている。そこで、電導性インク３５の電極セグ
メントの上述のパターンを層３４の上に望みどおりにプ
リントできる。１つのり−ド線が表面３１と電圧源とを
結び、各リード線は、各制御スイッチを介して各々の電
導性インクセグメントと電圧源とを結んでいる。一方、
カプセル化液晶１１もしくは電極物質３３は、ディスプ
レーセグメントが望まれる場所にのみ、その表面３１に
取り付けられる。基本的に従来の工程（例えばシルクス
クリーン又は他のプリント工程のような）により、ディ
スプレーのセグメントのような望む領域又は数多くの領
域に対してのみカプセル化した液晶を付けることができ
ることは、平板の間に液晶を含める問題をもつ従来技術
と比較したとき魅力的なものである。

個々のカプセル化液晶１１の機能の詳細な記述は以下に
示されようが、ここではその層３４内でのカプセル化液
晶はそこに入射してきた光を減衰させるように働くかど
うかについて注目することで満足しよう。液晶物質内に
存在する多色性色素は、電場が印加される前には吸収に
よって実質的な減衰を与えてしまうが、電場がかけられ
た後は実質的に透明となる。例えば、そのような電場は
、液晶装置ｌＯのセグメント３０ａのような個々のセグ
メントのところにある電極層部分３３．３５を電圧源と
結んだ結果として作られるものである。

カプセル化した液晶１１を非電場（非励起）状態からフ
ィールドオン（励起）状態にスイッチするのに必要な電
場の強さは、例えば個々のカプセルの径や個々のカプセ
ルの径とＮ３４の厚み方向中の上述のカプセルの個数に
依存する層３４の厚みを含むいくつかのパラメーターの
関数となる。重要なことに、液晶物質２０が各々のカプ
セル２２中に封じ込められ、個々のカプセル化した液晶
１１は基体１２に保持されているので、本発明に従う液
晶装置１０の大きさ又は他のカプセル化した液晶を用い
た液晶装置の大きさは実際にはなんら制限をうけないこ
とがわかってもらえるであろう。もちろん電場の存否に
応じて、そのような装置のカプセル化した液晶の光学的
性質を変化させる意図がある場所には、上述の液晶に適
当な電場を印加するべく、電極又は他の手段をもたせる
ことが必要となろう。

電極層３３は、蒸発、真空蒸着、スパッタリング、印刷
もしくは他の従来技術によって基体に付けられる。さら
にカプセル化した液晶１１の層３４が、例えばウェブ又
はグラバ−ローラーやリバース・ローラー・印刷技術に
よって取り付けられる。

電極層３５も種々の印刷、スクリーン印刷又は他の技術
をつかってつけられる。望まれるなら、電極層は、上述
のように、マイラーのような基体の全コーティングとし
てそのマイラー膜物質の製造工程の一部のうちに作るこ
とができる。電極３３は、電導性セグメントを励起する
のに使われる各々の制御スイッチとは別に、選択性閉鎖
スイッチを通して電圧源につながっている。スイッチ６
０が閉じられると、電極３３は、温度上昇させるために
その液晶物質に熱を加える抵抗性加熱エレメントとして
機能する。

もし、その液晶がスメクチック相とネマチック相の両方
を有しているなら、スメクチック相からネマチック相へ
と変化するようその転移温度にまで液晶を加熱するため
に、スイッチ６０を閉じることによって熱を加える。そ
うすると、ネマチック相になった液晶物質に電場（電極
３３と３５の間）がかかり、液晶物質は実質的に透明と
なり、数字“１”のように視覚ディスプレーを示すこと
になる。（図６参照）。

それから液晶温度はスイッチ６０を開くことにより下げ
られ、液晶はスメクチック相となる。さらに電場が取り
除かれる。ルかし、スメクチック相の液晶分子はその方
向を変えるほど自由ではな（、この相の液晶はより粘性
が高いことから、その表示は、例えば数字“１”が（図
８ａ参照）そのまま維持される。上述の概念は熱活性化
ディスプレーと呼ばれている。

その表示を消す為にはスイッチ６０を再び閉じ、ネマチ
ック相になるようにその転移温度以上に液晶温度が上げ
られる。議論されているようにネマチック相では、電場
がない場合には入射光は吸収又は散乱されてしまう。（
図８ｂ参照）。このように、その表示は効果的に消され
る。また、その表示は、入射光を散乱又は吸収してしま
う等方性相になるように液晶を加熱することによっても
消すことができる。

またスメクチック相のみしか有さない液晶物質も、本発
明の概念において使用される。スメクチック相には、ス
メクチックＡ相とスメクチックＣ相がある。スメクチッ
クＣ相はスメクチックＡ相よりも低い電圧で働き、又、
スメクチックＣ相はチラル特性を有している。スメクチ
ック相の液晶に電場がかかると光の散乱又は吸収がなく
なる（図６参照）。数字“ｌ”のように、電場を加える
ことによってできた表示は、電場が除かれた後も維持さ
れる（図８ａ参照）。その後、スメクチック相からイソ
トロピック相への転移温度以上に、その液晶を加熱する
ことによってその表示は消される。それとは別に、スメ
クチック相からネマチック相への転移温度以上にそれを
加熱することにより、その表示を消すこともできる。こ
の表示概念は、ヒート・トウ・イレーズ概念と呼ばれる
。

熱的活性化ディスプレーとは、電場が印加され、スメク
チック相の液晶によって表示が変化する点で異なってい
る。

適当な電圧下で働く、スメクチック相カプセル化システ
ムは新しいタイプの表示を作るのに使うことができる。

その原理は、電場がかけられたときには無限に保存され
るという、上述したスメクチック相の能力にある。この
ように、表示が要素のマトリックスを使って作られるの
で、十字網ができる。同時に書かれるべき行と列に電圧
をかけることにより、十字網上に永久パターンを作るこ
とができる。このように、書かれない列の電圧は、カラ
ムの電圧と近いところにしておけばよい。極性の異なる
同じ電圧が書くべき列にかけることができ、その結果、
書くべきでない列にかけられるものの２倍の大きさの電
圧がカラム／列の境界面に現れることになる。

もし、この過程が連続的に十分遅い速度で行ない、列／
カラムの境界面での電圧のＲＭＳ増加が生じないならば
、スメクチック液晶の相転移にまでその表示が加熱（消
去のため）される時間まで維持されるような表示を作る
ことができる。

ヒート・トウ・イレーズや熱的活性化ディスプレーは、
特に、その表示の変化する間の時間が比較的長いような
ディスプレー装置に使うのに適している。またそのディ
スプレーはあるレベル以上の温度上昇を指示する温度指
示標識としても使うことができる。例えば、ある化学物
質はある温度以下で保存しなければならない。例えば“
ＯＫ”と読める標識をその化学物質を納めである容器に
はりつけておくことができる。“ＯＫ”表示は望ましく
ないか又は危険なレベルを越えて温度が上昇したときに
消えうせるであろう。

ここに述べられているようなタイプのヒート・トウ・イ
レーズや熱的活性化液晶装置をうまく作り、使う能力は
、部分的に、本発明の二つの特徴である、カプセル化液
晶を作る能力と、そのカプセル化液晶の性質に負ってい
る。

これらの特徴について述べてみよう。

図５に特に述べであるように、カプセル２２は一般的に
容積２１の境界を決めているなめらかな内壁表面５０を
有している。壁面５０及び全体のカプセル２２の現実的
な大きさのパラメーターはそこに含まれる液晶物質２０
の量に関係している。

加えて、カプセル２２は、圧力をかけるかもしくは少な
くとも容積２１内の圧力を実質的に一定に維持するよう
に、液晶物質２０に力を加えている。

その結果として、また、液晶の表面の湿った性質から、
おそらくランダムに分布しているにもかかわらず、通常
自由型では真直ぐになる傾向をもつであろう構造が、−
ａ的にはフォーカル・コニック型となるように歪められ
ている、そのような歪のために、その液晶は弾性的エネ
ルギーを保持している。説明の簡素化のために、そして
先の概念を理解することが可能なように、個々の点線５
２によって表わされたその方向に配向する液晶分子は、
カプセルの中央部分から、内部壁表面５０の比較的近接
した部分に一般的には垂直に放射するような全体的配向
性をもつように示されている。

このように、個々のカプセル内の液晶分子の構成は、例
えば電場のような外部力により働きかけられない限り、
カプセル内の分子の全体的配向性により、決定される。

前に述べたように、その電場を取り除いても、スメクチ
ック液晶の図６に説明した配向性は維持される。（図８
ａを参照）。

図５に述べられた歪んだ列は相転移以上に液晶を熱する
よう、熱をかけることにより復帰する（図８ｂ参照）。

液晶分子はスメクチック相を有している。そのような分
子は通常平行構造を保っており、そのような分子からで
きている液晶物質は通常光学的偏光方向感受性がある。

しかし、カプセル化した液晶１１の中の構造５２は、カ
プセル２２の全てにおいて図５や８ｂに示されているよ
うなフォーカル・コニック型を保つようゆがめられ、強
いられているので、そのようなカプセル内での液晶物質
はそこへの入射光の偏光方向に関しては非感受性となる
変化してしまった特性をとっている。さらに、カプセル
２２中の液晶物質の２０がそこに溶けた形で、通常、光
学的偏光感受性をもつと期待される多色性色素を有する
とき、その色素が液晶構造と同じ配向または歪みに従っ
てしまうということから、もはや偏光性はなくなってし
まっている。

図５や８ｂに説明した様に歪んでいる液晶構造について
は、カプセル化した液晶１１は通常、そのカプセル化し
た液晶１１そして特に液晶物質２０に電場がかけられる
前には光を吸収してしまうかもしくは光の透明を妨害す
るであろう。

液晶物質の均一な配向について先に議論したけれども、
そのようなものは本発明は必要としない。

必要とするものの全ては、カプセルと液晶の相互作用が
一般的に均一で、部分的には連続である液晶中の配向を
生みだし、その結果、カプセル容積物にわたって液晶物
質の空間的平均配向性が一般的に円錐であり、そして電
場が無い場合に液晶に実質的な平行配向性がないことで
ある。吸収／散乱や偏光不感受性を生ずるのは正にこの
配向によるものである。

しかしながら、図６に示されている様にカプセル化した
液晶１１に電場をかけると、その液晶とその溶液中に含
まれる多色性色素は、図に示したように電場に応答して
配向するであろう。そのような配向は図２．３．４で関
して上述してきたように、カプセル化した液晶を通して
光の透過を許すようになる。

電場を除いても、図６に示したように液晶の配向は維持
される。図８ｂに示したようにその液晶に熱をかけると
その液晶はは図５で説明されたように、配向が歪められ
て元に戻ってしまう。

カプセル化した液晶１１を含む、図３の１０に示されて
いるような液晶装置のコントラスト特性を最適なもの１
こするためと、さらに、図６のカプセル化した液晶１１
での、カプセル化媒体から透過してきた入射光やその逆
の入射光の屈折による光学的歪みを避ける目的で、カプ
セル化媒体の屈折率と、液晶物質の通常の屈折率はでき
るかぎり同じとなるように一致させるべきである。屈折
率をどれくらい近くまで一致させるかはその装置中での
コントラストや透過度をどれくらい望むかによっている
。しかし結晶の通常の屈折率と媒体の屈折率はわずか０
．０３はどしか異なっておらず、さらに０．０１や特別
な場合にはＯ，ＯＯ１ｔ、か異ならない。その差の許容
範囲はカプセルサイズやその装置の目的に依存する。ア
ジソン・ウニスレー（八ｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ　
）から出版されている、シアーズ（５ｅａｒｓ　）著の
テキスト“光学″は前述に関するブリーフリンジェンス
の総論を含んでおり、このテキスト中の関連する領域は
引用文によりここにとり込まれている。

しかし、電場をかけていないときは、カプセル化媒体よ
りも液晶の異常状態の屈折率の方が大きいので、液晶と
カプセル壁の境界での屈折率に差ができている。このこ
とは、境界面又は境界において屈折を起こしさらに散乱
の原因となり、特に、本発明に従ったカプセル化した液
晶物質が、多色性色素を欠いたときでさえ光の透過を阻
止するように機能する原因となっている。

通常、カプセル化した液晶１１は基体１２につけられ（
図３）でいる。つまり個々のカプセル化した液晶１１は
比較的ランダムに配向するか、むしろ、例えば液晶装置
１０又はそれに類するものに対して、好ましい程度の光
の破壊もしくは透過特性を与えるよう基礎物質の表面３
１上に適当な量の液晶物質を保持するよういくつかのカ
プセルが厚みをもって存在する。

本発明に従ってカプセル化液晶１１を作るのに多色性色
素を含む液晶物質２０からできている。

図３中の１０に示されているような液晶装置の中では、
光学的吸収度は少なくとも、図１に示されている多色性
色素を含む比較的自由な（カプセル化していない）液晶
物質とほぼ等しいことがわかっている。また驚くべきこ
とに、例えば図６に示したように電場がかけられたとき
、多色性色素を含むカプセル化した液晶物質２０の透明
度もしくは不透明さの欠除は、少なくとも、比較的自由
な液晶物質とともにその溶液中に色素を有する従来の装
置１の通常の場合のそれとほぼ同じであることが分って
いる。

図６に示されている電場Ｅはカプセルそれ自身をつくっ
ているカプセル化物質中に分散又は点在しているところ
のものというより、むしろ大部分はカプセル２２中の液
晶物質２０に印加されていることが重要である。換言す
れば、カプセル２０の壁５４がつくられている物質を通
じての実質的電圧降下はなく、電圧降下は大部分、カプ
セル２２の容積２１内にある液晶物質を通して起こるべ
きであることが重要である。

カプセル化媒体の電気抵抗はむしろカプセル化液晶１１
中の液晶物質のそれより実質的に十分大きいので、いわ
ば液晶物質を迂回しての壁のみを経由する点へから点Ｂ
への、璧５４を通して排他的にショート回路が生まれる
ことはない。それ故、例えば、壁５４のみを経由しての
点Ａから点Ｂへの壁５４を通しての誘導もしくは置換電
流に対する実効的インピーダンスは、点Ａから内部壁表
面５０の内側のΔ′へ、そして液晶物質２０を通してま
たその容積２１内にあるＢ′へ、そして再び最終的に点
已に到達する経路で遭遇するインピーダンスよりも大き
いはずである。この状態は、液晶分子を配向させようと
するそれにかける電場を生ずるのに十分大きい点Ａと点
Ｂ間のポテンシャルの差が存在することを保証している
。典型的には点Ａから点Ｂへの壁のみを通しての長さを
例とするような、幾何学的考慮によって、壁物質の実際
のインピーダンスがそれに含まれる液晶物質のそれより
小さい場合においてさえ、同様の状態を作りうろことが
理解されよう。

カプセル化媒体が作られ、液晶物質を包含する物質の誘
電定数（係数）及び、特に輻射方向のカプセル壁と電場
Ｅがかけられる液晶物質の実効的静電容量は全て、カプ
セル２２の壁５４が印加した電場Ｅの強度を実質的に減
少させないよう関係づけなくてはならない。

図６の電場がかけられている回路を表わしている電子回
路図は図７に示されている。スイッチ１７が閉じられる
と電圧源１６から電場が誘導される。コンデンサー７０
は、図６に示されているような電場がかけられたときの
カプセル化液晶ｌｌ中の液晶物質２０の静電容量を表わ
している。

コンデンサー７１はカプセル２２の上部の壁５４の静電
容量を表わしており（その方向は便宜的に図に示しであ
るがその他の特別な意味がある訳ではない）、従って図
５．６のカプセル２２の上部分のそれと同様に曲ってい
る。コンデンサ−７２も同様に電場Ｅにさらされたカプ
セルの下の部分を表わしている。７０から７２の各コン
デンサーの静電容量の大きさは各コンデンサーがつくら
れている物質の誘電定数（係数）とその実効的なプレー
ト間の空間に依存している。各々のコンデンサー７１．
７２で生ずる電圧降下はコンデンサ−７０での電圧降下
よりも小さく、その結果、電圧源１６への最小の全エネ
ルギー要求をもって、液晶分子は、例えば配向のような
、至適機能を果たさせる為に、カプセル化液晶１１中の
液晶物質２０に電場が最大量印加されるようにすること
が望ましい。しかしながら、コンデンサー７１．７１の
１つ又は２つでの電圧降下がコンデンサー７０の電圧降
下を上まわることも可能であり、このことはコンデンサ
ー７０（液晶物質）での降下が、例えば図６のフィール
ド・オン状態へと液晶物質を配向させるようにする電場
を生ずるに十分な大きさをもっているかぎり機能的にも
許容できうる。

例えばコンデンサー７１と並んで、誘電物質にはカプセ
ル２２の上部に比較的に近い壁５４を作っているものが
ある。そのようなコンデンサー７１の実効的プレートは
内外の壁表面７３と５１であり、同様のことは、例えば
図６の説明に対応するカプセル２２の下部分のところの
コンデンサー７２に対しても言える。壁５４をできるだ
け薄く作ることにより、一方、容積２１中の液晶物質２
０の包含に適度の長さを与えることによって、コンデン
サー７１．７２の大きさを、特にコンデンサー７０と同
数の板をほぼ等しく作る液晶物質２０の上部分７４と下
部分７５の間のむしろ厚くあるいは長い距離と比較した
とき、これを最大にすることができる。

液晶物質２０は異方性の誘電定数をもっている。

異方性の液晶物質２０の低い誘電定数（係数）はど低く
ない壁５４の誘電定数（係数）が上記の条件を満たすこ
とは好ましい。典型的により低い液晶物質の誘電定数は
約６である。これは、カプセル化物質の誘電定数がむし
ろ少なくとも約６であることを示している。そのような
値は、例えば一般に使われる液晶の中で低くは約３．５
、高くは約８というように、使う液晶物質によって巾広
く変化する。

カプセル化した液晶１１は、その液晶構造が歪められ、
同様に多色性色素も乱されると、そのカプセル化した液
晶をｊＪ１シての光の吸収や透過の妨害が効果的に起こ
るという特性をもっている。一方、カプセル化した液晶
１１中の液晶に電場を効果的に印加し、液晶物質と色素
を配向させることと、電場が印加されたとき、カプセル
壁５４と液晶物質２０の間の界面で入射光が屈折又は歪
曲されないように、例えばカプセル化媒体と液晶物質の
屈折率を上記のようにうまく一致させることで、カプセ
ル化液晶１１は非常にす（れた光透過特性をもつことに
なろう。

通常、図３の装置１０′のような最終的な液晶装置を組
み立てるには多数のカプセル化液晶１１が必要であり、
また、これらのカプセル化した液晶は通常いくつかの層
の中に存在することから、その液晶物質は電場已に対し
て必要な電圧を減らせるように比較的高い誘電異方性を
もつことが望ましい。さらに特に、電場がかかっていな
いときのむしろ小さい定数（係数）である液晶物質２０
の誘電定数（係数）と、電場がかかっているときの比較
的大きい液晶物質の誘電定数（係数）の差はカプセル化
媒体の誘電性と一致して可能なかぎり太き（なければな
らない。

カプセル２２には種々の大きさがある。カプセルサイズ
が小さければ小さい程、カプセル内の液晶分子を配向さ
せるにはそれだけ高い電場を必要とする。また、カプセ
ルサイズが比較的小さいとき、層３４の単位面積当りよ
り多くのカプセルが必要とされ、それ故、単位面積当り
の濃度がより小さくなる大きい粒子のときより、より大
きい電圧降下のロスがカプセル化媒体中で起こる。好ま
しくは、液晶装置１０′のようなカプセル化液晶１１で
作られた装置は均一な大きさのカプセルを使うべきで、
その結果、装置１０′は比較的に均一でよく制御された
励起もしくは脱励起を行うことができる。一方、カプセ
ルが不均一なサイズの場合電場の印加のときに、例えば
、個々のカプセル中の液晶分子の配向等に関して、各カ
プセルに均一な励起が起こるであろう。通常、カプセル
２２は直径約１から３０ミクロンのオーダーのサイズで
ある。

上述のように、カプセルの大きさが大きい程、そこに存
在する液晶分子を配向させるのに必要な電場は小さくて
よい。しかしながら、球が大きくなれば、それだけ応答
時間が長くなる。この分野で通常の技術をもつ人ならば
、この公開を参考にして、与えられた応用に適する、至
適なカプセルサイズを決定することに困難はないであろ
う。

現在、適当な液晶物質は、英国プール（Ｐｏｏｌ　）の
ＢＤＨ化学（ＢＤＩＩ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　）から市販
されているスメクチックＡ相物質Ｓ２である。また別の
適当な液晶物質は、西ドイツのダルムスタント（Ｄａｒ
ｍｓｔａｄｔ　）のＥ、メルク化学（Ｅ、　Ｍｅｒｋ。

Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ　）から市販されている次の液晶を
、カッコ内に示された割合で混合することにより作られ
る。Ｋ２４（１８，７％）、Ｋ２Ｏ（２７％）、Ｋ３６
（４０，８％）、ＺＬＩ　１８４０　　（６，５％）、
ＣＢ１５（７％）。

カプセル２２を作っているカプセル化媒体は液晶物質に
よってなんら影響を受けず、又液晶物質に化学的に何ら
影響を与えないタイプのものでなければならない。特に
、液晶物質がカプセル化媒体に溶けてはならないし、又
その逆もあってはならない。又、液晶物質やカプセル化
媒体の誘電定数（係数）や屈折率に関する上記の特性は
物質セクションに任せである。さらに、多色性色素が使
われる時も、カプセル化媒体がそれにより影響を受けて
はならないし、また色素物質に影響してもならない。一
方、その色素は液晶物質に溶けなければならないが、カ
プセル化媒体によって吸収されてはならない。さらに、
カプセル化媒体に対し、望ましい、比較的高いインピー
ダンスを達成するために、その媒体は比較的高い純度を
もっていなくてはならない。特に、カプセル化媒体が水
溶液分散として作られるか、イオン重合等により作られ
ているときは、イオン性（電導性）不純物のレベルをで
きる限り低くすべきである。

本発明に従って、カプセル化液晶１１中で適切に使われ
る多色性色素の例には、インドール・ブルー、スーダン
・ブラックＢ１スーダン３、スーダン２、及び上記のＥ
、メルク（Ｍｅｒｋ　）社から市販されているＤ−３７
、Ｄ−４３、Ｄ−８５がある。

上述の望ましい性質をもつと思われるポリ：ビニルアル
コール（ＰＶＡ）が、カプセル化がエマルジョン化によ
りなされるときには、カプセル化媒体として使用される
。

ＰＶＡはうまいことに比較的高い誘電定数をもっており
、好ましい液晶物質の屈折率と比較的非常に近い屈折率
をもっている。

ＰＶＡを精製するには、それを水に溶かし、沈殿法でア
ルコールで洗浄する。また他の技術も電気的インピーダ
ンスをかなり減少させてしまう塩や他の含有物を最小限
とするように、精製に当てられる。好ましい精製ＰＶＡ
は、モンサント（Ｍａｎｓａｎｔｏ　）により市販され
ているゲルバトール・　　（Ｇｅ１ｖａｔｏｌ　）であ
る。ＰＶＡが前述のとおりうまく精製されると、以下に
述べられる方法に従って、カプセル化液晶の製造を可能
にするエマルジョン化剤及び浸潤剤として働くであろう
。他のタイプのカプセル化媒体には、例えば、ゼラチン
、カーボポー／ｌ／（Ｃａｒｂｏｐｏｌｅ　）　：　（
Ｂ、Ｆ、グツトリッチ化学会社（Ｂ、Ｆ、Ｇｏｏｄｒｉ
ｃｈ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　）
のカルボキシポリメチレンポリマー）、ＧＡＦ社のガン
トレス（Ｇａｎｔｒｅｚ　）（ポリメチルビニルエーテ
ル／マレイン酸無水物）があり、水に溶けると酸になる
後者二つは高分子電解質である。これらの媒体は単独か
もしくはＰＶＡのような他のポリマーと組み合せて使う
ことができる。

いくつかのＰＶＡ物質の他の例や特性は表１に示しであ
る。

カプセル化液晶を作るためのエマルジョン法はカプセル
化媒体、液晶物質（もし使うなら、多色性色素物質）、
及びおそらく水のようなキャリヤー媒体を一緒に混合す
ることを含んでいる。混合は、ブレンダー、最も好まし
いコロイド・ミノベそれに類する種々の混合装置で行な
われる。そのような混合中に起こることは、成分のエマ
ルジョンの形成であり、それは引き続いて水のようなキ
ャリヤー媒体を除いて、ＰＶＡのようなカプセル化媒体
がうまくカーリングするよう乾燥される。

このように作られた各カプセル化液晶１１のカプセル２
２は、完全な球ではないけれども、それらが本来形成し
たときも、乾燥やカーリングが起った後も、球が、エマ
ルジョンの各滴、粒子、カプセルの自由エネルギーは最
も小さいことから実質的には各カプセルは球状である。

もう１つのカプセル化媒体はラテックスである。

ラテックスは天然のゴム又は合成ポリマー又はコポリマ
ー粒子のサスペンションである。ラテックス媒体はその
ような粒子のサスペンションを乾燥することにより作ら
れる。ラテックス媒体のさらに詳しい説明及びそれを作
る方法は、ラテックスに包含されたＮＣＡＰ液晶の組成
、方法と装置と題されるバールマン（Ｐｅａｒｌｍａｎ
　）という名で１９８５年２月２５日に登録された米国
特許出願番号７０５，２０９の中に与えられている。そ
の公開はここでは引用文として組み込まれている。

簡単に言えば、ラテックスにトラップした液晶はラテッ
クス粒子のサスペンションと水相に予めエマルジョン化
した液晶物質を混合することにより作られる。もう１つ
は、すべての成分を液晶物質をエマルジョン化する前に
合せてしまう。その混合物は、基礎物質につけられ、そ
の混合物が乾燥するにつれ、基礎物質に固着する。乾燥
したとき、ラテックス粒子はそこに分散する液晶の粒子
を含むラテックス媒体を形成する。

液晶物質に溶けなくてはならず、水相又はポリマー相に
吸収されてはならない多色性色素の特性がそのような多
色性色素がＰＶＡ、ラテックスやその他のカプセル化媒
体もしくは、カプセル化液晶１１を作る過程で使われる
水のようなキャリヤー媒体に吸収されないことを保証す
ることをここで注目しておこう。

例１ スメクチック相を有する液晶物質は西ドイツのダルマタ
ト（Ｄａｒｍａｔａｄｔ　）にあるイー・メルク化学（
ＥｏＭｅｒｋ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ　）から市販されて
いる次の液晶物質を混合して作られる； に２４　　　　　　１８．７％ Ｋ　３０　　　　　　２７．　Ｏ％ Ｋ　３６　　　　　　４０．８％ ＺＬ１１８４０　　　６．５％ ＣＢ１５　　　　　　７．０％ 十分な混合を保証するため、成分をクロロホルムに溶か
した。生成したものの温度範囲は０℃から４６℃−スメ
クチックＡ ４６℃から４８℃−コレステリック であった。

スメクチック液晶（Ｓ　Ｌ　Ｃ）混合物を、８０％水？
容液中に９２．５％ＰＶＡ２０／３０　　（ペンシルバ
ニア州（Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）、アレンタウン（
ＡＩ　ｆｅｎ　ｔｏｗｎ）のエアロ（Ａｉｒｃｏ　）か
ら市販されている）、５％ガントＬ／ス（Ｇａｎｔｒｅ
ｚ　）　　１６９　（８９％水溶液）及び２．５％グリ
セリンを含むポリマー溶液にエマルジョン化する。

ＰＶＡマトリックスに対するＳＬＣ混合物の割合は１対
２である。生成したエマルジョンを予めインジウム・ス
ズ酸化物（ＩＴ○）を蒸着しておいたマイラー膜上にコ
ートする。２ミルスペースの医師用の刃を使えば０．５
ミル厚の乾いたフィルムができる。

そのフィルムはＩＴ○をコートしたマイラーの第２の小
片に重ねられ、それから１００℃のオーブンに１時間放
置する。生成物は、１００Ｖ直流電圧で活性化され、透
明となる液晶セルである。

電場をとり除いても、そのフィルムは透明さを維持する
。

より小さい電圧では配向の度合がいくぶん小さくなる。

すべての場合において、液晶エマルジョンは活性化状態
を維持する。そのフィルムを４６℃以上の転移温度以上
に熱すると（ヒート・トウ・イレーズ）、それは元の散
乱する状態へと復帰する。

例２ 例１と同様の物質と操作とさらにＭ１４１．３％青色色
素（日本、東京の三井東圧から市販されている）を上述
の混合物に、溶剤として７００ポルムを使って加える。

電場がセルに印加されると、その色が暗く不透明な青か
ら、明るい透明な青に変化する。

炭−ユ 例２と同様であるが、３％の黄色色素（三井東圧から市
販されているＧ２３２）を加える。結果的には電場をか
けると、セルは暗く不透明なオレンジ色から明るい透明
な黄色に変化する。

例　　４ 液晶混合物がＥ。メルクから市販されている、３のに２
４に対し、１のＣＥ３の液晶物質を含むように作られる
。生成した物質は室温（２４℃）ではスメクチックＣで
あるが、５８°ＣでスメクチックＡとなる。そのスメク
チックＡは６８．１°でコレステリックとなる。６７．
６℃ではその物質はイソトロピックとなる。

６０Ｖの電場をそのセルに印加すると、それは透明とな
り、約６７．６°に加熱されるまでその透明さは維持さ
れる。

本発明に従って、例えば上述の方法で、カプセル化液晶
１１を作るための成分の量は次の通りである。

液晶物質−この物質は約５％から２０％ぐらいで好まし
くは多色性色素を含めて、コロイドミルのような混合装
置に送られる全溶液の５０％である（そして、ある環境
下では、カプセル化物質の性質に大きく依存する）。用
いられる実際の液晶物質の量は通常カプセルサイズを至
適化するＰＶＡ等のカプセル化媒体の体積量を越えなく
てはならない。

ＰＶＡ−溶液中のＰＶＡ量は約５％から５０％のオーダ
ーであり、ＰＶＡの加水分解や分子量にかなり影をされ
、上述のように好ましくは約２２％である。例えば、も
しＰＶＡの分子量が大きすぎると、生成する物質は、ガ
ラス状になってしまい、特にＰＶＡが過剰に溶液中に使
われた場合には著しい。一方、もし分子量が小さすぎる
と、小さすぎるＰＶＡの使用がその物質の粘性を低下さ
せ、生するエマルジョンは望ましい球状カプセル化液晶
へとうまく固体化する。

キャリヤー媒体−その溶液の残りのものは水もしくは好
ましくは揮発性の上述のようなキャリヤー媒体で、エマ
ルジョンはそれぞれ作られ、その物質は基礎物質、電極
もしくはそれに類するものの上に適当な形で置かれる。

例５ ラテックスにトラップしたスメクチック液晶を作る方法
は、２０．９グラムの８２スメクチツク液晶物質（英国
、プール（Ｐｏ、ｏｌ　）のＢＤＨ化学（ＢＤＩＩＣｈ
ｅｍｉｃａｌ　）から市販されている）に０．０３グラ
ムの表面活性剤イゲポール（Ｉｇｅｐｏｌ　）Ｃｏ　７
２０にューヨーク州ニューヨークのＧ　Ａ　Ｆから市販
されている）と０．０３グラムの表面活性剤ダウ（Ｄｏ
ｗ）５０９８（ミシガン州、ミツドランド（旧ｄｌａｎ
ｄ　）のダウ・ケミカル（Ｄｏｗ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　
）から市販されているンを加え、さらにそれをとかすた
めにそのイソトロピック温度にまでその混合物を加熱す
ることを含んでいる。その混合物を室温にまで冷やしく
２４”Ｃ）、０．５グラムのジクロルメタンをとかしな
がら加える。さらに３．０グラムのネオレス（Ｎｅｏｒ
ｅｚ）Ｒ９６７（マサチューセソツ州、ウィルミントン
（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ　）のポリビニル・ケミカルズ
（Ｐｏ１ｙｖｉｎｙｌ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ　）から市
販されている）で４０重量パーセントのラテックス粒子
を含むものを加え、２４０ＯＲＰＭで３分間、羽根車で
混合する。その後、架橋試薬のタイザーＬＡ（Ｔｙｚｏ
ｒ　ＬＡ）　（プラウエア州、ウィルミントン（Ｗｉｌ
ｍｉｎｇｔｏｎ　）のデュポン（ＤｕＰｏｎｔ　）から
市販されている）の５％水溶液０．２グラムを約３０Ｏ
ＲＰＭでゆっくり攪拌しながら加える。

生成するものの温度範囲は、 ０°Ｃから４８℃　　　スメクチックＡ４８℃から４９
℃　　ネマチック ４９°Ｃ以上　　　　　イソトロピック電場がない場合
、入射光は散乱される。転移温度である約４８℃に加熱
すると、その液晶はネマチフク相となる。電場が印加さ
れると液晶を光は透過することができる。電場が除かれ
、液晶を室温まで冷やしてもなお光は液晶を透過する。

散乱を起こさせる為には、その液晶を再び約４８℃の転
移温度まで加熱すればよい。

例６ １％のＢ１ブルー色素（Ｅ、メルク（Ｅ、　Ｍｅｒｋ　
）から市販されている）を３２液晶に加える以外は例５
と同様である。結果的に、電場が印加されると、色が不
透明な青から明るい透明な青に変化する。カプセル化媒
体と液晶の不完全なカプセルや粒力９容液中に存在する
とき、そのカプセルが望ましい大きさでないなら、例え
ば攪拌装置に再びかけるようにして再生する様に、又最
終曲に使用するカプセルが先に示した理由で好ましい均
一性を有する様にその大きさに従ってカプセルに等級を
つけるべく、種々の簡便な技術がとられることが理解で
きよう。

カプセル化技術がエマルジョン化に関して述べられてい
るにもかかわらず、カプセル化物質と結合剤が同じもの
であるという事が液晶装置の生成を可能にしているので
、液晶物質の分離したカプセルの調製にはしばしば有利
であるし、そのような各カプセル（結合剤を含む）の使
用は、本研究の意図する範囲に含まれている。

本発明のある特別な具体例は詳細にここに述べられてい
るけれども、本発明はそのような具体例によってのみ制
限されるのではなく、むしろ添付されている特許請求の
範囲によって制限されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の液晶装置の回向表示である。 第２図は、本発明に従った液晶装置の回向表示である。 第３図は、本発明に従った実物大の液晶装置を表わして
いる。 第４図は、第３図の液晶装置の一部の、部分的に分解し
た拡大断片図である。 第５図は電場がない条件下の、本発明に従った液晶カプ
セルの拡大した説明図である。 第６図は電場印加条件下での第５図と同様の図である。 第７図は、電場のかかったカプセルの電気回路を図的に
示したものである。 第８ａ図と第８ｂ図はれぞれ電場を取り除いた条件下と
、熱を加えた条件下での、本発明に従った液晶の拡大拡
大図である。 手続補正書（方式） １．事件の表示　　昭和６１年特許願第１２９０２２号
２、発明の名称　　スメクチック相を有するカプセル化
液晶３、補正をする者 事件との関係　　出願人 名　称　　　　クリック　コーポレーション４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スメクチック相を有する液晶物質と、前記液晶物質
   を個々の容積物に封じ込めるカプセル化媒体を含有する
   液晶装置であって、前記カプセル化媒体が前記液晶物質
   を一般的にゆがんで配向させ、該液晶物質はかかる配向
   に応答して少なくとも光を散乱もしくは吸収するととも
   に、所定の入力に応答して、かかる散乱または吸収の量
   を低下するようになっている液晶装置。 ２、さらに前記液晶物質及びカプセル化媒体の層を支持
   する基体を含有する特許請求の範囲第１項記載の液晶装
   置。 ３、前記個々の容積物が、前記カプセル化媒体中の、前
   記液晶物質からなるカプセル様容積物を含有し、前記層
   が厚み方向にカプセル様容積物の数層を含む特許請求の
   範囲第２項記載の液晶装置。 ４、前記スメクチック相中の前記液晶物質が光学的に異
   方性であり、前記スメクチック相中の前記液晶物質の正
   規の屈折率と、前記カプセル化媒体の屈折率の差がわず
   か約０．３ぐらいであるような特許請求の範囲第１項記
   載の液晶装置。 ５、前記スメクチック相中の前記液晶物質が正の誘電的
   異方性をもつ特許請求の範囲第１項の液晶装置。 ６、前記カプセル化媒体が個々のカプセルを形成する固
   体媒体を含有する特許請求の範囲第１項記載の液晶装置
   。 ７、前記カプセル化媒体が個々の互いに連結したカプセ
   ルを形成する固体媒体を含有する特許請求の範囲第１項
   記載の液晶装置。 ８、前記カプセル化媒体が乾燥した安定なエマルジョン
   を含有する特許請求の範囲第１項記載の液晶装置。 ９、前記液晶物質と混合した多色性色素を含有する特許
   請求の範囲第１項記載の液晶装置。 １０、入射光の偏光と関係なく機能する特許請求の範囲
   第１項記載の液晶装置。 １１、前記所定入力が電場である特許請求の範囲第１項
   記載の液晶装置。 １２、前記散乱又は吸収の減少量が電場の除去後も維持
   される特許請求の範囲第１１項記載の液晶装置。 １３、前記液晶物質の温度上昇により、前記の一般的に
   ゆがんだ配向が誘起される特許請求の範囲第１２項記載
   の液晶装置。 １４、前記温度が前記液晶物質のスメクチック相からネ
   マチック相への転移温度である特許請求の範囲第１３項
   記載の液晶装置。 １５、前記温度が前記液晶物質のスメクチック相から等
   方性相への転移温度である特許請求の範囲第１３項記載
   の液晶装置。 １６、前記スメクチック相がスメクチックＡ相である特
   許請求の範囲第１項記載の液晶装置。 １７、前記スメクチック相がスメクチックＣ相である特
   許請求の範囲第１項記載の液晶装置。 １８、前記スメクチックＣ相がキラルな特許請求の範囲
   第１７項記載の液晶装置。 １９、スメクチック相及びネマチック相を有する液晶物
   質と、前記液晶物質を個々の容積物に封じ込めるカプセ
   ル化媒体とを含有する液晶装置であって、前記カプセル
   化媒体が前記液晶物質を一般的にゆがんだ配向に誘起し
   、前記配向に応答して少なくとも光を散乱もしくは吸収
   し、かつ所定入力に応答してそのような散乱又は吸収の
   量を減じるようになっている液晶装置。 ２０、前記所定入力が、前記液晶物質がネマチック相で
   あるような温度及びネマチック相での散乱又は吸収量を
   減ずるのに十分な電場を含む特許請求の範囲第１９項記
   載の液晶装置。 ２１、前記電場を除いた後も、前記散乱又は吸収の減少
   量が維持されるようにその温度を減少させる手段を含む
   特許請求の範囲第２０項記載の液晶装置。 ２２、前記液晶物質の温度上昇により、前記の一般的に
   ゆがんだ配向が誘導される特許請求の範囲第２１項記載
   の液晶装置。 ２３、前記温度が前記液晶物質のスメクチック相からネ
   マチック相への転移温度である特許請求の範囲第２２項
   記載の液晶装置。 ２４、前記温度が前記液晶物質のスメクチック相から等
   方性相への転移温度である特許請求の範囲第２３項記載
   の液晶装置。 ２５、少なくともカプセル化媒体とスメクチック相を有
   する液晶物質を混合し、さらに前記液晶物質を入射光の
   偏光方向に実質的に独立に作動させ、電場がかけられて
   いない時には前記液晶物質の方向をゆがませるようなカ
   プセル化媒体で形成されたカプセル内に液晶物質を封じ
   込めることを含む、カプセル化したスメクチック液晶を
   作成する方法。 ２６、前記封じ込めが、前記カプセル化媒体の個々のカ
   プセル様容積物内にそのような液晶を封じ込めることを
   含む特許請求の範囲第２５項記載の方法。 ２７、前記封じ込めが個々のカプセルとして固体媒体中
   に前記液晶を封じ込めることを含む特許請求の範囲第２
   ６項記載の方法。 ２８、前記封じ込めが乾燥した安定したエマルジョン中
   に前記液晶を封じ込めることを含む特許請求の範囲第２
   ６項記載の方法。 ２９、前記封じ込めが、互いに連結したカプセル様容積
   物中に前記液晶を封じ込めることを含む特許請求の範囲
   第２６項記載の方法。 ３０、前記混合が、液晶とカプセル化媒体の分散体を形
   成することを含む特許請求の範囲第２５項記載の方法。 ３１、前記カプセル化液晶物質を、その支持のための基
   体に適用することを含む特許請求の範囲第２５項記載の
   方法。 ３２、蒸発、真空析出、スパッタリング、印刷、ウェブ
   ローラー印刷、グラバーローラー印刷、リバースローラ
   ー印刷、スクリーン印刷からなる群のうちの少なくとも
   １つのステップによって、前記基礎物質から隔てられた
   、前記カプセル化した液晶物質の表面に電極を適用する
   ことを含む特許請求の範囲第３１項記載の方法。 ３３、前記基体に光学的反射物質を適用することを含む
   特許請求の範囲第３１項記載の方法。 ３４、前記適用が、前記基体上に前記カプセル化液晶物
   質をシルクスクリーニングすることを含む特許請求の範
   囲第３１項記載の方法。 ３５、上述の適用前に、前記基体上に電極を形成するこ
   とを含み、また前記適用が前記カプセル化液晶物質を前
   記電極に適用することを含む特許請求の範囲第３１項記
   載の方法。３６、前記形成が、前記カプセル化液晶物質
   が、支持される基体の実質的に全表面積にわたって前記
   電極を形成することを含む特許請求の範囲第３５項記載
   の方法。 ３７、前記適用が、前記カプセル化液晶物質を数カプセ
   ルの厚さまで適用することを含む特許請求の範囲第３１
   項記載の方法。 ３８、前記液晶物質の正規の屈折率と、前記カプセル化
   媒体の屈折率との差が約０．０３を越えないように該液
   晶物質と該カプセル化媒体を選択することを含有する特
   許請求の範囲第２５項記載の方法。 ３９、前記液晶物質と多色性色素とを混合することを含
   む特許請求の範囲第２５項記載の方法。 ４０、スメクチック相を有する液晶物質を、入射光の偏
   光方向と実質的に独立に作用するようにし、少なくとも
   入射光を散乱又は吸収すべく、前記液晶物質の方向をゆ
   がませるようにカプセル様容積物中に該液晶物質を封じ
   込め、前記液晶物質の少なくともいくつかに電場を適用
   して、その電場方向に関してその液晶を配向させること
   で前記散乱又は吸収を減少させることを含む方法。 ４１、前記封じ込めがスメクチック相とネマチック相の
   両方を含む液晶物質を封じ込めることを含む特許請求の
   範囲第４０項記載の方法。 ４２、前記液晶を加熱して、該液晶がネマチック相にあ
   るとともに、電場が前記散乱又は吸収を減少するに十分
   となっていることを含む特許請求の範囲第４１項記載の
   方法。 ４３、前記電場を除いた後も散乱又は吸収の減少量が維
   持されるように、前記液晶の温度を低下することを含む
   特許請求の範囲第４２項記載の方法。 ４４、前記散乱又は吸収を誘導するように、前記液晶に
   熱を適用することを含む特許請求の範囲第４３項記載の
   方法。 ４５、前記減少した散乱又は吸収を維持するように、前
   記電場を除くことを含む特許請求の範囲第４０項又は第
   ４１項記載の方法。 ４６、前記散乱又は吸収を誘導するように前記液晶の温
   度を上昇させることを含む特許請求の範囲第４５項記載
   の方法。 ４７、前記温度が前記液晶のスメクチック相からネマチ
   ック相への転移温度である特許請求の範囲第４６項記載
   の方法。 ４８、前記温度が前記液晶のスメクチック相から等方性
   相への転移温度である特許請求の範囲第４６項記載の方
   法。 ４９、前記スメクチック相がスメクチックＡ相である特
   許請求の範囲第４０項又は第４１項記載の方法。 ５０、前記スメクチック相がスメクチックＣ相である特
   許請求の範囲第４０項又は第４１項記載の方法。