JPS58501631A - 液晶構成体と液晶光学装置 - 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】 名・称：カプセルに包含された液晶とその製造法（技術分野） 本発明は、一般に液晶に、よシ詳細にはカプセルに包含された液晶に関する。さ らに、この発明はこのカプセルに包含された液晶を用いたデバイスと、このカプ セルに包含された液晶とこのデバイスとの製造法とに関する。

（従来技術の背景） 現在液晶は、視覚表示などの光学デバイスを含む、広範囲のデバイスに使用され ている。このようなデバイスは通常消費電力が比較的少ないことを必要とし満足 な応答時間を備え、適度のコントラストを示し、そして比較的経済的である。視 覚表示等での使用を可能にする液晶の性質は、液晶が比較的自由な状態、いいか えればエネルギーを失った即ち電界のない状態にあるか、または完全に整列した 状態、いいかえればエネルギーを与えられた即ち、液晶材料の両側に電界を加え た場合などのように、電界のある状態にあるかに依存して、一方では液晶が光を 通すという能力であり、または他方では液晶が光を吸収するという能力であり、 あるいはその両方の能力である。電気的に応答する液晶材料とその使用の一例は 、アメリカ合衆国特許第３゜３２２．４８５号である。

ある液晶材料は温度に応答し、液晶材料の温度に応答して光学的性質を変える。

以下に開示する本出願の発明は、特に電界に著しく応答する液晶材料の使用に関 連している。

現在液晶には三種類、即ちコレステリック型、ネマティック型およびスメクティ ック型がある。本出願の発明は、下記の好ましい実施例において、ネマティック 型液晶材料またはネマティック型とあるコレステリック型とを組合せた液晶材料 の使用に関する。しかし、本発明のいろいろな原理は、液晶材料の既知の一つの また共襟数の型あるいはそれらの組合せを用いて使用できる。液晶材料のコレス テリック型、ネマティック型およびスメクテイック型のいろいろな特性は従来技 術に記される。液晶材料の一つの周知の特性は可逆性である。ネマティック型液 晶材料は可逆的であるが、しかし、コレステリック型液晶材料は非可逆的である ことが周知であることをここに特に注意しておく。

液晶材料のコントラストと恐らく他の諸性質をも増大するために、多色性染料は 液晶材料と混合されそれとの溶液を作られてきた。多色性材料の分子は一般に液 晶材料の分子とともに整列する。それゆえ、このような多色性染料は、たとえば 電界を加えるかまたは加えないかといった、パラメータの変化に対応して液晶材 料と同様に光学的に機能する性質がある。液晶材料とともに用いられた多色性染 料の例は、アメリカ合衆国特許第３．４９９，７０２号と第３，５５１，０２６ 号とに記されている。

液晶材料の重要な特性は異方性である。異方的材料は異なった方向に異なった物 理的性質を示す。たとえば、液晶は、分子が乱雑に配向している時に光の透過を 許容するように光学的に異方的であシうるし、そして分子が電界を加えたことに よシ整列した時に光は液晶材料を透過しうる。

液晶材料は電剣的異方性も示す。たとえば、ネマティック型液晶材料の誘電定数 は、液晶分子が電界に平行である時に、ある値を示し、また、液晶分子が電界に 垂直に整列している時、異った値を示しうる。このような誘電定数の値は整列の 関数であるので、たとえ４ の「誘電定数」という名前としてよりもよシ適切であるかもしれない。同様の性 質は、他の型の液晶においても存在する。

コレステリック型の液晶材料をカプセルに入れることについての若干の簡単な議 論は、アメリカ合衆国特許第３，７２０，６２３号と第８，３４１，４６６号と 第２，８００．４５７号とに示されていて、後の二つの特許は前の特許中に参照 されている。

従来、液晶を用いたデバイス、たとえば視覚表示デバイスなど、は比較的小型で あった。液晶を用いた大型デバイス、たとえば広告掲示や信号、は多くの理由で 満足に使用できなかった。一つの理由は、液晶の流動性である。（液晶材料は流 れやすくて表示の中の各部分で異った厚みを生じうる。）その結果、表示の光学 的性質は一様性を、なくしえて、たとえば、表示の異った部分でコントラスト特 性が変りうる。この厚みの変動は液晶デバイスの光学的性質に変動即ち徐々にお きる変化を生じる。さらに、液晶材料のこの変動する厚みは、容量やインピーダ ンスのような、液晶の電気的性質に、対応する変化を起させて、大型液晶デバイ スの一様性をさらに減少させる。そこで、液晶材料の特衣昭５８−５０１６３１ （５） この変化する電気的性質は、また、液晶材料に加えられた有効電界に対応する変 化を生じ、および、または、一定電界に対応して、異った厚みである液晶の各部 分で異って応答するだろう。

多色性表示、即ち多色性染料と液晶材料とが溶液になっている表示には分極剤を 必要としないという利点がある。しかし、このような多色性デバイスは、直接ネ マティック型に用いると、コントラストが比較的はつきりしないという欠点を備 えている。けれども、コレステリック型液晶材料を染料と共にネマティック型液 晶材料に加えるとコントラスト比を改善できるということが、従来発見されてい た。たとえば、ホワイト達の論文（「応用物理雑誌ｊ　（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ 　ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ　）　、第４５巻第１１号、１９７４年１１月 、４７１８−４７２８頁）を参照せよ。コレステリック型材料は、電界が取り去 られたとき、元のゼロ電界での形状に戻らない傾向がある。

多色性染料を液晶材料との溶液に含めた時に生じるもう一つの問題は、液晶材料 の個々の型にかかわらず、染料の吸収が電界が加えられた状態でゼロでないとい うことである。むしろ、この電界が加えられた状態でのこの吸収は、染料の相対 的整列に関連したまたはその関数である、いわゆる秩序パラメータに追従する。

液晶材料の光学的透過特性は液晶材料の厚みの指数関数である。特に、液晶材料 の活動状態いいかえれば電界を加えられた即ちエネルギーを与えられた状態は、 液晶材料の厚みの指数関数であ一シ、そして吸収状態いいかえれば不活動状態も 、異った厚みの指数関数である。

直前の二つの節に記したこれらの問題を解決するためには、液晶材料は一様な最 適の厚みを備えねばならない。（ここで用いられたように、液晶材料とは液晶そ れ自身を意味するが、文脈によっては、それと多色性染料との溶液を意味する。

）電界を液晶材料に加えるための電極にも最適の間隔があるはずである。このよ うな最適の厚みと間隔とを保つために、むしろ狭い公差を保たねばならない。狭 い公差を保つために、この種の液晶を用いたデバイスの大きさについては限界が ある。なぜなら、たとえば、広い表面積にわたって狭い公差を保つことは全く困 難であるから。

（発明の短い要約） 手短かに記せば、本発明の一つの見地によると、液晶材料、特にネマチック型材 料、はカプセルに包含される。他の見地によると、カプセルに包含された液晶材 料は、比較的大型の視覚表示などの液晶デバイスに用いられる。他の見地による と、液晶材料をカプセルに包含するだめの方法と、このカプセルに包含された液 晶材料を用いた液晶デバイスの製造法とが提供される。

ここに用いられるいくつかの用語は一般に以下のように定義される。液晶材料と は、本発明の文脈において、機能している液晶材料のどの型をも広く指すが、特 にネマティック型を指す。この液晶材料は多色性染料や他の成分をも含有しうる 。カプセルとは、ある量の液晶材料を閉じこめる包含デバイスまたは包含物質を 指し、またカプセル包含用物質またはカプセル包含用材料とはこの種のカプセル を形成する物質または材料である。カプセルに包含された液晶またはカプセルに 包含された液晶材料とは、上記のカプセルなどのカプセル包含用物質に閉じ込め られたまたは包含された、ある量の液晶材料を指す。液晶デバイスとは、液晶材 料から作成されるデバイスを指し、本発明においては、この種のデバイスは、液 晶材料に典型的に有効８ な型の機能を提供出来る、カプセルに包含されたＢから形成される。たとえば、 このような液晶デバイスは、電界を加えたシ取υ去ったシすることに対応して可 視光の選択された減衰を生じるような視覚表示でありうる。

カプセルに包含された液晶の一つの製造法は、液晶材料がその中で溶解しないよ うなカプセル包含用物質を液晶材料と共に混合することと、この液晶材料を包含 する個々のカプセルの形成を可能にすることとを含む。

このようなカプセルに包含された液晶を含有する液晶デバイスの一つの製造法は 、たとえば、このカプセルに包含された液晶材料を基板に置くことを含む。さら に、この種の方法は、電界を液晶材料にその性質に影響するように加えるための 手段を提供することを含む。

本発明のもう一つの特徴によると、多色性染料を溶解しである、正の誘電異方性 を示す、ネマティック型材料がほぼ球形のカプセル内に置かれる。このカプセル の壁は液晶分子を歪めるので、この分子と染料とは、電界を加えていないとき、 すべての方向の偏光を吸収たとえばその軸方向に加えられたとき、液晶材料はこ の電界に平行に整列する傾向があるので、この材料の吸収特性は、この液晶材料 が平面的に配置されるときに仮定される吸収特性にまで減少する。十分な電界が カプセル内で液晶材料を横切って、そしてただカプセル包含用物質を横切ってま たは通るだけでなく、そして実際側々のカプセルの壁の厚みを横切って最小の電 圧降下゛を生じるように、加えられていることを確実にするのを助長するために 、カプセル包含用材料は、一方では液晶材料の誘電定数と近い誘電定数を、他方 では比較的大きなインピーダンスを備えるべきであるし、また液晶材料それ自身 は正の誘電異方性を備えるべきカプセルに包含された液晶を囲いた液晶デバイス のコントラストは、液晶材料の通常の屈折率とほぼ同じ大きさの屈折率を備えて いるカプセル包含用物質を選択することによって改善されうる。このカプセル包 含用物質は、液晶材料をカプセルに包含するためだけでなく、このカプセルをそ の支持のだめの基板に固定するためにも使用されうる。その代ｐｒこ、さらにも う一つの結合用媒体がこの液晶カプセルを基板に相対的に保持するために使用さ れうる。けれども、後者の場合、この追加の結合用媒体が上記の改善されたコン トラスト特性を保つためにカプセル包含用物質の屈折率とほぼ同じ大きさの屈折 率を示すことが望ましい。

本発明による、液晶材料を−そこに閉じ込めている、球形の、さもなければ曲面 状のカプセルの一つの特徴は、液晶材料がこのカプセルの白兎に従おうとする傾 向を示し、または言いかえれば、曲った面にほぼ平行に整列しようとする傾向を 示すことである。従って、個々の液晶分子は、カプセルの壁に従うという意味で 自分自身に重なって、特定の形状に強いられまたは歪められるという傾向を示す ので、その結果、液晶材料を包含する与えられた一個のカプセルの光学的特性は 、電界が加えられていないときそこに到達した実質的に全ての光が入射光の偏光 方向にかかわらず、吸収されるということである。染料がなくてさえこの効果は 散乱とその結果の不透明を生じる。

もう一つの特徴は、この種のカプセルの内径を制御することによって、カプセル に包含された液晶材料の有効な厚みを制御できることである。このような直径制 御は、種々の通常のまたは新しい区分は法のいずれか一つを用いた、カプセルに 包含された液晶の製造法での分離プロセスによっても、また混合プロセスと成分 の量と、および、または混合に使用される成分の性質とを制御することζこよっ てもなしとげられうる。このような厚みのパラメータを比較的狭い公差に制御す ると、最終的な液晶デバイスをこのカプセルに包含された液晶を用いて製造する 時の引き続いての公差の要求は、従来要求されたＩイど重大でなくなる。

さらに、本発明のもう一つのそして非常に重要な特徴は、本発明によるカプセル に包含された液晶を用いて、製造出来る高品質液晶デバイスの大きさに制限がな いようであることである。より詳細には、たとえば、上記のカプセルに個々の量 の液晶材料を閉じ込めることを提供することによって、大型デバイスに液晶材料 を使用することを妨げていた、従来生じた種々の問題は克服される。というのは 、個々の各カプセルは実際上方お独立した液晶デバイスとして機能しうるから。

それで、さらに、各カプセルの備えている物理的性質は、好ましいことに、たと えば電界などの、ある型の励起源を加えまたは取り去ることに対応して用いるた めに、基板に取シ付けられたまたは別の方法で支持された、複数個の、この種の 液晶カプセルを包含しているデバイスを含んでいる事実上どの環境にでも取付け を可能にする。

本発明による重要な考慮および発明者の発見は、規定された方法により、カプセ ルに包含された液晶材料の電気的性質に適合された電気的性質と、さらにこの液 晶材料の光学的性質に光学的に望ましく適合された電気的性質とを備えた、カプ セル包含用物質が外部の源による励起と非励起とに対応した、液晶材料の、有効 でまた高性能の機能を可能にするということであわ、そしてカプセル包含用物質 の液晶材料との相互作用が、液晶材料の機能モードを変えるための規定された方 法で、この液晶材料を歪めるということである。後者の特色を考えると、液晶分 子を歪せてカプセルの壁にほぼ平行に整列させまたは整列に順応させることによ って、液晶は電界下にないときは光を透過するというよ！ｌｌはむしろ光を吸収 し即ち通さず、そして入射光の偏光の方向によらずこの入射光のすべての挙動に 対して機能する。

上記のことから、本発明の主目的は液晶材料の比較的広い面積での使用を可能に することで、特に、比較的高性能の動作、即ち出力の制御された一様性と満足な コントラストとを維持しつつ液晶材料の上記の使用をなすことである。

他の主目的は、液晶材料の光学的性質を保ちつつこの材料を閉じ込めることであ シ、特に、この液晶材料の電気的応答性を保ちつつ上記の閉じ込めを々すことで ある。

別の主目的は、ネマティック型液晶材゛料を相互作用しない物質のカプセルに入 れることである。

もう一つの主目的は、ネマティック型液晶材料の有用なカプセルへの包含をなす ことである。

なお一つの主目的は、液晶型材料の物理的特性たとえば整列と光学的特性たとえ ば屈折率との両者を利用することである。

なお他の主目的は、液晶材料をカプセルに包含するのに樹脂材料を利用すること であり、特に、個々の量の液晶材料を包含する、曲面のそして最も望ましくは球 面の、カプセルを形成するために上記の利用をなすことである。

なお別の目的は、特に、高性能の動作即ち満足なコントラスト、広い視角および 十分な応答時間を保ちつつ、液晶型の表示や他のデバイスの大きさについての制 限を除くことである。

さらに他の主目的は、特に、液晶材料が液晶材料と多色性染料材料との組合せを 含むときや、さらに液晶材料が一つ以上の型の液晶材料を含むときに、この液晶 材料にゼロ電界下での形状をとらせることである。

もう一つの目的は、ネマティック型液晶材料を多色性染料との溶液の形状で使用 可能にする一方、この多色性染料なしでさえそこにコレステリック型材料を加え させるという効果を得るということである。より詳細には、一つの目的は、多色 性染料を含む液晶材料が全方向で光を吸収することを可能にし、且つ電界のない とき即ち電界が液晶材料に加えられないときに、光の部分的な透過を最小にする ことである。

他の目的は、液晶材料の内部構造を歪ませ光学的性質を増大させることである。

別の目的は、制御された光の歪みを、特に、カプセル包含用物質の輪郭を付けら れた液晶材料への入射光のこの制御された歪みを達成することである。

なお他の目的は、特に液晶材料が個々のカプセルに包含されているときに、一様 な面積を提供して、一定で一様な電界がこの個々の量の液晶にこの面積上で伝達 されることである。

なお別の目的は、液晶デバイスを操作するのに必要な電界の大きさを制御するこ とである。

なお一つの目的は、起動即ち液晶デバイスの作動の一様性を改善し、特にこの起 動即ち作動の制御を容易にすることである。

さらに他の目的は、液晶カプセルの大きさおよび、または他の大きさの特性を制 御することである。

さらに別の目的は、液晶材料を樹脂または他の材料のカプセルに包含することで 、最も望ましくは、液晶材料を包含する個々のカプセルを形成しつつ、この方さ らにはかの目的は、液晶材料を個々のカプセルに△ 包含するために且つこのカプセルを一緒におよび、または支持基板等に結合する ために、単一の物質を使用することである。

なおさらに他の目的は、たとえば、分極方向に敏感な液晶材料にこの敏感さを除 かせることによって、光学的に異方的な液晶を限定された光学的に等方向な方１ ６ 式で使用することである。

なおさらに別の目的は、弾性的エネルギーを液晶材料に加えることであシ、特に この液晶材料に異常な性質を生じさせるために上記のことをなさせることである 。

なおさらに他の目的は、液晶の整列の容易さを物理的に制御することである。

なおほかに他の目的は、液晶材料を基板に置くことを容易にすることである。

なおほかに別の目的は、液晶型材料に関して電極をインターフェースすることま たは置くことを容易にすることである。

ほかに一つの目的は、電極を直接液晶材料に置くことである。

ほかに他の目的は、液晶デバイスの製造法を、特に液晶材料をカプセルに包含す ることによって、改善することである。

ほかに別の目的は、液晶デバイスを操作するのに必要な電圧あるいは電界の必要 条件を制御することである。

ほかにもう一つの目的は、電界がそこに加えられた特表昭５８−５０１６３１（ ８） とき、液晶材料による散乱あるいは吸収を止めることである。

ほかに他の一つの目的は、液晶を通って生じた電圧降下の量を制御することであ る。

本発明のこれらと他の目的と利点とは、以下の記載が進むにつれ、よシ明らかに なるだろう。

上記のおよび関連した目的を達成するために、本発明は、本明細書で以下に十分 記され、特許請求の範囲で指摘される特徴からなシ、そして以下の記述と添付さ れた図面とは、本発明のある実施例を詳細に明らかにするが、しかし、これは、 本発明の原理が使用されうる種々のやり方のうちの唯一つだけを示している。

（図面の簡単な説明） 添付した図面において、 第１図は、従来の液晶デバイスを図式的に示す。

第２図は、本発明による液晶デバイスを図式的に示す。

第３図は、本発明による液晶表示デバイスの等測投影図である。

第４図は、第３図の液晶表示デバイスの一部の、一部切シ欠き拡大部分図である 。

８ 第５図は、本発明による液晶カプセルの無電界条件での拡大概略図である。

第６図は、電界が加えられた場合での、第５図に同様の図である。

第７図は、カプセルと電界との図式的電気回路図である。

（液晶デバイスの従来技術の要約） 添付した図面に詳細に参照して説明する。なお、図においで同じ参照番号は同じ 部分を示す。

第１図において、従来技術による液晶デバイスは一般に１で示される。このよう 々デバイスｌｌｌ１．を極３の間に挾まれた液晶材料２を含み、この電極３は、 たとえば、ガラスやプラスチック薄板等の支持または閉じ込め用のそれぞれの基 板４に置かれたインジウムをドープした酸化スズである。この薄板４は、電極３ が透明であシうるように透明であシえて、そうであるとデバイス１は光学的透過 制御デバイスであシ、このデバイスにおいて、電界が液晶材料２０間に電極３に よって加えられないと、入射光は散乱されえて、また１、電界が液晶Δに料２０ 間に加えられると、入射光は液晶材料２を透過しうる。電気導線５とスイッチ６ とは、このような電界を与えるために電極３０間に電圧源７を選択的に結合する 。電圧源７はＡＣ電圧源とＤＣ電圧源とのどちらでもよい。

デバイス１の中の液晶材料２、特にその個々の分子は、希望の位置に保有するた めに、たとえばディジタル表示デバイスの部分として全長にわたって使用するた めに、基板４によっである程度閉じ込められてｂる。

他方、液晶材料２、特にその個々の分子は、電界が加えられてい々いときに乱雑 な配向即ち分布をとシ、また電界が電極３の間に加えられたときに規定の分布即 ち配向した整列をとシうるように、十分な運動の自由度を持たねばなら方い。も し必要なときは、基板４の一つは、引続いての使用のためにもう一つの基板４を 通して伝達するために、液晶材料２を逆戻りしてきて液晶材料２を通って受け入 れられた入射光を反射するために反射的でありうる。液晶デバイス１の操作の種 々の原理や種々の利点と欠点とは上に要約され、また従来技術の文献に記述され ている。

液晶材料２は、このデバイス１用の望ましい動作特性を備えるように、この液晶 材料２のりηに加えられた電界に応答する、事実上任意の型であシうる。液晶材 ２０ 料２はまた、必要ならば、多色性染料材料を液晶材料２との溶液の形で含みうる 。

（好ましい実施例の説明） 第２図において１本発明による改善された液晶デバイスは１０で示されている。

このデバイス１０は取付は用基板１２から支持されている、カプセルに包含され た液晶１１を含み、電界がこの液晶１１を通って電極１３と１４とによって加え られうる。

電極１３は、たとえば、基板１２に置いた、ある量の真空蒸着したインジウムを Ｆ−プした酸化スズでありえて、そして電極１４け、たとえば、電気伝導性イン クであシうる。保護層またはコーティング１５は保護のために電極１４に置かれ うるが、しかし、この層１５けカプセルに包含された液晶１１または電極１４を 支持または閉じ込めのためには通常必要ではないだろう。電圧は、スイッチ１７ が閉じたときに電界をカプセルに包含された液晶１１を通して電界を加えるため に、ＡＣまたはＤＣ電圧源１６、選択的に閉じうるスイッチ１７および電啜導線 １８と１９から電極１３と１４とへ順次加えられうる。

カプセルに包含された液晶１１は、カプセル２２の？！表昭５８−５０１６３１ （９） 内部即ち内容積２１内に包含された液晶材料２０を含む。この好ましい実施例と 本発明の最良の方式によると、カプセル２２は一般に球体である。しかし、本発 明の原理は、カプセル２２が球体以外の形であるときにも用いられる。このよう な形は、液晶２０の光学的特性たとえば屈折束と満足に共存するし、そして電界 を加えた状態が必要なときには液晶分子に必要な整列をさせるために、この電界 の十分な部分が液晶材料２０それ自身を横切って生じさせるような、望ましい光 学的および重環的特性を備えているべきである。カプセル２２のこの好ましい球 体形の一つの特別な利点は、この形が液晶分子に及ぼす歪みに関して以下に記載 されるだろう。

支持用基板１２と電極１３と１４とは保護コーティング１５と共に光学的に透過 性でありうるので、液晶デバイス１０は、電界が電極１３と１４との間にしたが ってカプセルに包含された液晶１１を横切って加えられているか否かに対応して 、光のそれらを通っての透過性の制御が可能である。その反対に、支持用基板１ ２は光学的に反射的でありえてまたは光学的に反射性のコーティングをそこに備 えて、その結果、この保護コーティング１５を通って受け入れられた入射光のこ の反射性コーティングによる反射は、電界がカプセルに包含された液晶１１を横 切って加えられたか否かの関数である。

本発明のこの好ましい実施例と最良の方式によると、複数個のカプセルに包含さ れた液晶１１は、これらのカプセルに包含された液晶が、取付基板１２による支 持のためとその他のカプセルに包含された液晶１１に相対的に固定された位置で の保有のために、支持基板１２または、電極１３カどの、インターフェース材料 に固定するように、支持基板１２に置かれるだろう。

最も好ましくは、カプセル２２形成用のカプセル包含用物質は、また、カプセル ２２を基板１２に結合するためかさもなければ固定するためにも適している。ま たはその代υに、もう一つの（図示されていない）結合用媒体が、基板１２にカ プセルに包含された液晶１１を固定するために用いられうる。カプセル２２は基 板１２に固定されているので、そして各カプセル２２は液晶材料２０の必要な閉 じ込めを提供するので、第１図の従ヰ技術１こよる液晶デバイス１に示されたも う一つの基板のような第二の支持用基板は通常不必要なはずである。しかし、電 極１４を傷跡や電気化学的劣化即ち酸化等から保護するために、保護コーチイン ク゛１５が、液晶デバイス１０のそれ自身の側で必要な物理的保護を与えている 支持基板１２０反対側１、このデノ（イス１０の側面または表面に備えられうる 。

カプセルに包含された液晶１１は比較的しっかりと基板１２に固定されているの で、そして上記のようにもう一つの基板は通常必要でないので、電極１４はカプ セルに包含された液晶１１に直接的に加えられうる。

第３図において、本発明による液晶デノ（イス１０′の一例が、基板１２上の角 ばった８という数字３０として現われている液晶表示デバイスの形で示されてい て、この基板１２は、この場合、マイラー（Ｍｙｌａｒ）のようなプラスティッ ク材料であることが望ましいが、一方、そうでなければたとえばガラスのような 他の材料でもありうる。角ぼった８という数字を形成している第３図の斜線部分 は、基板１２上に一層またはそれ以上の層で配列されていてそして基板１２に固 定されている複数個のカプセルに包含された液晶１１を形成している。

８という数字３０の一部３２と基板１２との拡大部分断面図が第４図に示されて いる。第４図に示されているように、約１０ミルの厚みでありうる基板１２の表 面３１上に、インジウムをドープした酸化チタンの約２００オングストロームの 厚みの電極層３３が置かれている。複数個のカプセルに包含された液晶１１の一 つまたは複数の層３４は、電極層３３に置かれそして直接固定されている。好ま しい実施例と最良の方式とによるこのような固定は、もし必要ならば、上記のよ うにもう一つの固定用または結合用材料がこのような固定のために使用されうる けれども、それぞれのカプセルを形成するカプセル包含用物質によってなされる 。層３４の厚みは、たとえば、約１ミルでありうる。

もう一つの電極層３５は層３−４の上に、直接カプセルを形成している材料にお かれるか、または、個々のカプセルに包含された液晶１１を互におよび支持基板 １２に結合するためのもう一つの結合用材料におかれる。電極層３５は、たとえ ば、約１／２ミルの厚みでありえて、そして、たとえば、電導性インクから形成 されうる。第３図でのコーティング１５に関連する。上記の目的のだめの保護コ ーティング層３６も、第４図に示されているように備えられうる。

液晶または発光ダイオードからなる従来の視覚表示デバイスにおいて、数字８の 素子３０は通常７個の電気的に絶縁されたセグメントに分割されて、この各セグ メントは種々の数字を作るために選択的にエネルギーを与えられうるかまたは与 えられえない。たとえば、セグメント３０ａと３０ｂとにエネルギーを与えると 数字「１」を示し、そしてセグメｙ　Ｉ−３０ａ　、　３０　ｂおよび３０Ｃに エネルギーを与えると数字「７」を示すだろう。

カプセルに包含された液晶１１を利用した本発明の一つの特長は、多能力の基板 １２が作れて、液晶材料上に印刷された伝導性インクの電極の選択されたセグメ ントのみの機能として、事実上任意の希望の形を表示することが可能であるとい うことである。この場合、基板１２の全表面３１は電極材料３３で塗布され、そ して、この電極−材料の全表面でさえもカプセルに包含された液晶１１の層３４ と実質的に接触して塗布されうる。その後、伝導性インク３５からなる電極セグ メントの指定された形が、層３４上の希望の所に印刷されうる。−個の電貧導線 が電圧源の表面３１に固定されえて、そしてそれぞれの電気導線が個々の伝導性 インクのセグメントをそれぞれの制御されたスイッチを介してこの電圧源に結合 しうる。あるいは、カプセルに包含された液晶１１および、または電極材料３３ は、表示セグメントが望まれる面だけで表面３１に置かれる。

個々のカプセルに包含された液晶１１の操作の詳細な説明は以下で記されるけれ ども、ここでは層３４中のカプセルに包含された液晶が、電界がその間に加えら れているかどうかに依存してそこに入射した光を減衰するかまたは減衰しないよ うに機能するということに留意するだけで十分である。このような電界は、たと えば、液晶デバイス１０’のセグメン）８０ａのような一個のセグメントで電極 層部分３３と３５とを電圧源に結合した結果として生じうる。カプセルに包含さ れた液晶１１をゼロ電界の（エネルギーを失った）条件から電界を加えた（エネ ルギーを得た）条件に切シ替えるのに必要な電界の大きさは、たとえば、層３４ の厚みを含む数個のパラメータの関数であるが、この層３４の厚みは次いで個々 のカプセル２２の直径とこのカプセルの層３４の厚み方向での数とに依存しうる 。

液晶材料２０は個々のカプセル２２に閉じ込められているので、また個々のカプ セルに包含された液晶１１は基板１２に固定されているので、本発明によるカプ セルに包含された液晶を用いた液晶デバイス１０′や任意の他の液晶デバイスの 大きさはほとんど限界がない、ということを認識することが重要である。もちろ ん、電界がゼロであるかまたは加えられているかという条件に対応して、このよ うなデバイスのカプセルに包含された液晶の光学的性質を変えようと意図してい る部分において、そこに、このような液晶に適当な電界を加えるだめの電極また は他の手段を備えることが必要であるだろう。

電極層３３は真空蒸着、スパッタ蒸着、印刷または必要な任意の他の手段によっ て基板１２に置かれうる。

さらに、カプセルに包含された液晶１１の層３４は、たとえば、ウェブローラま たはグラビアローラによってまたは逆ローラ印刷技術によって、置かれうる。電 極層３５も種々の印刷技術、ステンシル技術または他の技術によって置かれうる 。もし望むなら、電極層３３は、上記のように、マイラーなどの基板１２の全面 的なコーティングとして、マイラー薄板材料が製造されるプロセスの一部として 、製造されうるし、そして層３４もこのような製造プロセスの一部として置かれ うる。

カプセルに包含された液晶を用いたすぐ上に説明した型の液晶デバイスを成功し て製造しそして使用する能力は、カプセルに包含された液晶を製造する能力とこ のようなカプセルに包含された液晶の性質とに基き、そしてこれら両者は本発明 の特徴である。これらの特徴は特に第５図、第５図及び第７図を参照して以下に 説明される。

特に第５図を参照すると、カプセル２２は容積２１の境界を定めているほぼ滑ら かな曲った内壁面５ｏを備えている。壁面５０と全カプセル２２の実際の大き△ さのパラメータは、カプセルに含まれる液晶材料２゜の量と個々の液晶分子の大 きさとに関連している。さらに、カプセル２２は液晶２ｏにカを加え、この液晶 に圧力を加えようとする傾向を示すか、または少々くとも容積２１内の圧力を実 質的に一定に保とうとする傾向を示す。上に説明したことの結果と液晶分子の表 面を濡らす性質とによシ、自由な形では通常まっすぐになろうとするこの分子は 、多分乱雑に分布されているけれども、内壁面５０の相対的に最も近い部分にほ ぼ平行な方向に曲るように歪められる。この歪みのためこの液晶は弾性エネルギ ーを貯える。説明を簡単にするためと、上記の概念を理解しやすくするために、 個々の破線５２で表わされた液晶分子の層５１は内壁面５０に極めて接近して示 されている。分子５２は壁面５０の最も近い部分に平行な方向に曲るように歪め られる。液晶分子５２の層５３のような他の層などはカプセル２２内に示されて いる。液晶分子は第５図に示されているような整然とした層にあるよりは幾分も つと乱雑に配向しているということは識別されているべきであるけれども、液晶 分子はそのよう々層内に示されている。しかし、このような分子は内壁面５ｏの 個々の最も近い部分へある程度平行関係を保って整列する傾向がある。

本発明によるこの好ましい実施例と最良の方式において、液晶分子５２はネマテ ィック型である。このような分子は通常直線の糸状の配列をとり、そしてこのよ うなネマチック型分子からなる液晶材料は通常光学的偏光方向に敏感である。し かし、カプセルに包含された液晶１１中の分子はカプセル２２の全三方向で曲つ た形に歪められあるいは強いられているので、このようなカプセルにおけるこの ようなネマティック型液晶材料は、そこへの入射光の光学的偏光方向に敏感でな いという改善された特性を得る。さらに、本発明者は、カプセル２２中の液晶材 料２０がそこに多色性染料を溶解しているとき、このような染料も通常光学的偏 光に敏感であると期待できるが、この染料が個々の液晶分子５２と同じ種類の曲 った配向または歪みに従おうとするので、この染料はもはや偏−光に敏感ではな くなるということを発見した。

ここで、カプセル２２中の液晶材料２０は、そのほぼ球面方向に不連続５５を備 えていることに留意する。

このような不連続は、液晶分子の壁５４に平行な整列と両立するように一様に整 列することの不可能性と弾性エネルギーを最小にすることとから生じる。けれど も、液晶分子５２Ｆｉ、第５図に平面状に示された様に不連続のまわシに追随し ようとする傾向があるが、しかし実際の三次元では、突き出た不連続５５の三次 元のほぼ円筒状の内部境界壁面５０３に沿ったパターンに従う。このような不連 続はさらに液晶分子を歪め、そしてさらに液晶材料２０が入射光の光学的偏光方 向に敏感であるという可能性をさらに減らす。

第５図に示されている様に個々の液晶分子５２がほぼそれら自身に折り重ねられ て歪んでいると、カプセルに包含された液晶１１は、電界がカプセルに包含され た液晶１１を横切って、特にその液晶材料２０を横切って加えられていないとき 、通常光を吸収即ち封鎖してこの液晶を通って伝達することを妨げる。

しかし、電界が第６図に示された様に、カプセルに包含された液晶１１を横切っ て加えられると、液晶分子５２と、それと溶液を作っている任意の多色性染料と はこの図に示された様に電界に対応して整列する。

このような整列は、たとえば第２図、第３図及び第４図に関連して上に記載した ように、カプセルに包含された液晶１１を通って光を透過させる。

電界が加えられていない場合、液晶分子５２は曲った形に歪められているので、 ある弾性エネルギーを持つ。この弾性エネルギーは、液晶分子が通常の直線形を とるときには不可能な機能を生じさせる。たとえば、不連続の突き出［，５５は カプセル内で散乱及び吸収を生じさせる傾向があり、そして内壁面５０の個々の 部分に平行なまた接線方向への液晶分子の整列は、カブセル２２内で散乱と吸収 とを生じさせる。他方、電界が第６図に示された様に加えられた時、液晶分子５ ２が示されたように整列するだけでなく、不連続５５は電界に平行に整列しよう とする。従って、このような不連続は、カプセルに包含された液晶１１が電界中 にある条件では、光学的透過において最小の効果を示す。

カプセルに包含された液晶１１を含む、第３図に１０′で示されたような、液晶 デバイスのコントラスト特性を最適にするために、そしてより詳細には、入射光 線がカプセル包含用物質から液晶材料へ、またはその逆に、通過する時の屈折に よる光学的な歪みを避けるために、カプセル包含用物質の屈折車と液晶材料の通 常の屈折車とはできるだけ同じ大きさにそろえるべきである。

しかし、電界が加えられないとき、カプセル包含用物質のよりも大きい異常な液 晶の屈折車によって液晶とカプセルとの境界に屈折率の差がある。このことは、 このインターフェースあるいけ境界での屈折と従って散乱とを生じさせ、そして 、なぜ、カプセルに包含されたネマティック型液晶材料の発明が、特に、多色性 染料を使わなくてさえ光の透過を防ぐよう機能するのかという理由である。

通常カプセルに包含された液晶１１は基板１２（第３図）に置かれ、こうして個 々のカプセルに包含された液晶１１は比較的乱雑に配向し、また基板の表面３１ に十分な量の液晶材料を確保するため望ましくは数カプセル個の厚みであるので 、そのため、たとえば液晶デバイス１０′などに対して必要な水準の光の封鎖お よび、または透過特性を提供する。

本発明によるカプセルに包含された液晶１１を形成するだめの多色性染料を含有 する液晶材料２０を含む、第３図に１０′で示されているような、液晶デバイス において、光学的吸収率の大きさの程度は、第１図に示されているような、多色 性染料を含む、比較的自由庁（カプセルに包含されていない）液晶材料の程度と 少々くともほぼ同じであることが発見されている。また、意外にも、電界が第６ 図に示された様に加えられると、たとえば、多色性染料を含むカプセルに包含さ れた液晶材料２０の透明さまたは不、透明さの欠除は、比較的自由な液晶材料と 染料との溶液を含む従来技術によるデバイス１における通常の場合の透明さと少 なくともほぼ同じであることが発見されている。

第６図に示された電界Ｅが、カプセルそれ自身を形成しているカプセル包含材料 中で実質的に消費される即ち降下するよりは、むしろ大部分はカプセル２２中の 液晶材料２０に加えられることが重要である。言いかえれば、カプセル２２の壁 ５４を形成している材料の間にまたはこの材料を通って実質的な電圧降下がない ということが重要である。むしろ、電圧降下はカプセル２２の容積２１内の液晶 材料２０を横切って生じるべきである。

カプセル包含用物質の電気的インピーダンスは、カプセルに包含された液晶１１ （第６図）中の液晶材料のインピーダンスよりは、好ましくは、大きくあるべき であル、また短絡回路が液晶材料を迂回して壁５４だけ通って生じないように、 十分大きくあるべきである。それゆえ、たとえば、壁５４を通ってまたは介して 、たとえば点Ａから点Ｂへ電流を流すインピーダンスは、内壁面５０内部の点Ａ から点Ａ′へ直接に、次に容積２１内で液晶材料２０を通って点Ｂ′へ直接に、 最終的には再び点Ｂへの、電流径路で生じるであろうインピーダンスと反して、 むしろ重要であろう。

カプセル包含用物質を形成している材料のおよび液晶材料に含まれる材料の誘電 定数（係数）と、カプセルの壁５４の特に半径方向の及び電界Ｅが加えられる液 晶材料の有効容量値はすべて、カプセル２２の壁５４が加えられた電界Ｅの大き さを実質的には降下させないように関連−しているべきである。

第６図の電界Ｅが加えられている回路を表わす図式的電気回路ダイアダラムは第 ７図に示されている。スイッチ１７を閉じたとき、電界は電圧源１６から得られ る。コンデンサー７０は、この電界が第６図に示された様に加えられた時の、カ プセルに包含された液晶１１中の液晶材料２０の容量を表わす。コンデンサー７ １は、カプセル２２の壁５４の上部部分（方向は便宜的に図に参照していて、他 に特にもくろんだ意味はない）での容量を表わし、したがって、第５図と第６図 とのカプセＡ／２２の上側部分の容量と同様に曲げられている。コンデンサー７ ２は同様に電界Ｅを加え５れたカプセルの下側部分の容量を表わす。各コンデン サー７０−７２の容量の大きさは、それぞれの容量を形成する物質の誘電定数（ 係数）とコンデンサーの有効な板の間隔との関係である。コンデンサー７　Ｌ！ ＝７２とがコンデンサー７０より大きさが大きく、そのため３６ それぞれのコンデンサー７１と７２で生じる電圧降下がコンデンサー７０での電 圧降下よ）小さい、ということが望ましめ。そうであると、その結果、カプセル に包含された液晶１１中の液晶材料２０に電圧Ｅの大部分が加えられて、上記の 液晶の分子の最適の操作即ち整列が電圧源１６の全エネルギーを最小にするとい う要請を満してなされる。

たとえば、コンデンサー７１に関連して、誘電材料は、壁５４をカプセル２２の 上部の比較的近くで形成している材料である。このコンデンサー７１の有効な板 は外部の壁面７３と内部の壁面５１であり、たとえば、第６図の説明に関連して カプセル２２の下部にあるコンデンサー７２についても同じことがいえる。壁５ ４をできるだけ薄くする一方なお容積２１内での液晶材料２０の包含に十分な力 を与えることによって、特にコンデンサー７０の同じ数字で表わされる板をほぼ または全部形成している、液晶材料２０の上部７４と下部７５との間のむしろ厚 いまたは長い距離に特に関連して、コンデンサー７１と７２との容量の大きさは 最大に出来る。

液晶材料２０は異方的な誘電定数値を示す。壁５４的液晶材料２０の小さい方の 誘電定数（係数）よシも小さくないことが望ましい。

カプセルに包含された液晶１１は、液晶分子５２が歪められているし、また多色 性染料も同様に歪められているので、カプセルに包含された液晶を通っての透過 光の吸収または封鎖が、電界Ｅがそこに加えられていないときに、大いに有効で あるという特徴がある。

他方、液晶分子を染料と共に整列するために、カプセルに包含された液晶１１中 の液晶材料２０を横切って。

電界を有効に加えることによって、そしてまたカプセル包含物質の屈折兎と液晶 材料の屈折充とを上記のように好ましく大きさを適合することによって、入射光 はカプセルの壁５４と液晶材料２０との間の中間面で屈折されなくなり即ち曲げ られなくなし、電界が加えられたとき、カプセルに包含された液晶１】は良い光 学的透過特性を備える。

第３図のデバイス１０′のような最終的な液晶デバイスを作るのに通常複数個の カプセルに包含された液晶１１が必要であり、またこれらのカプセルに包含され た液晶は数個の層からなっている。このため、電界Ｅに対する電圧の要請を減ら すために、比較的大きな誘電異方性を備えていることが望ましい。よ）詳細には 、電界が加えられていないときの液晶材料２０の誘電定数（係数）の間の差異は むしろ小さくあるべきであシ、そして、電界を加えたことによって整列している ときの液晶材料の誘電定数（係数）は比較的大きくあるべきで、しかも出来るだ け大きくあるべきである。

カプセル２２は種々の大きさでありうる。けれども、カプセルの大きさが小さい ほど、カプセル内の液晶分子を整列させるための電界への要請はより大きくなる 。

また、カプセルの大きさが比較的小さいとき、よシ多くのカプセルが層３４の単 位体積当シ必要になシ、それゆえ、よ如大きなカプセルに対してよりもよシ大き な電圧降下損失がカプセル包含用物質に生じる。けれども、本発明による好まし い実施例と最適の方式によると、液晶デバイス１０′のような、カプセルに包含 された液晶１１を用いて製造されたデバイスは、このデバイス１０′が比較的一 様でよく制御される方法にエネルギーを与えうるかまたは失いうるように、一様 なノくラメータのカプセルを用するべきである。対照的に、それぞれのカプセル の一様でない活性化即ち各々の液晶分子の一様でない整列が生じる６通常、カプ セルの直径は約２ミクロンから約２５ミクロンまでの程度の大きさでなければな らない。

上記のように、カプセルの大きさが大きいほど、その中の液晶分子を整列させる のに必要な電界はそれだけ小さくなる。しかし、球が大きければ、応答時間はそ れだけ長く寿る。

カプセルの大きさと．カプセｖ２２内の液晶分子の個々の電界が々いときの配向 とにかかわらす、電界力Ｓないときの整列がどんなであるか、そして電界がある ときの歪んだ整列がどんなであるかを知ることは、カプセルに包含された液晶１ １を有効に使用できるために重要である。

本発明の好ましい実施例と最良の方式とにおいて。

カプセルに包含された液晶に用いられた液晶材料はネマティック型である。

現在、最も好ましい液晶材料は、アメリカ合衆国オハイオ州ケントのアメリカン ・リキッド・クリスタＪしｅ　コ−　ホｖ　−　ジョン（　Ａｍｅｒｉｃａｎ　 Ｌｉｑｕｉｄ　Ｘｔａｌ　Ｃｏｒｐ。

）によりネマティック型材料ＮＭ８２５０として販売されているものである。他 のものは、エステル結合やビフェニル結合であシうる９ 個々のカプヱル２２を形成しているカプセル包含用物質は、液晶材料に実質的に 全く影響されずまた影響もしないような型であるべきである。液晶材料とカプセ ル包含用物質とに関して誘電定数（係数）と屈折率とについての上記の他の特性 も材料の選択を制約する。

さらに、多色性染料が用いられたとき、カプセル包含用物質もこの染料材料に全 く影響されず首だ影響するべきでない。他方、この染料は油に溶けるべきで、そ してカプセル包含用物質は水の相（下記を参照せよ）または高分子相によって吸 収されるべきでない。また、カプセル包含用物質にとって望ましい比較的大きな インピーダンスを得るために、この物質は比較的高水準の純度を備えているべき である。

本発明においてカプセルに包含された液晶１１に用いられつる多色性染料の例は 、インドフエノル・ブルー　（１ｎｄｏｐｈｅｎｏｌ　ｂｌｕｅ　）　、スーダ ７−ブ７ツクＢ（Ｓｕｄａｎ　ｂｌａｃｋ　Ｂ　）　、　ｘ−ダｙ　３　（５ｕ ｄａｎ　３　）およびスーダｙ　２　（８ｕｄａｎ　２　）である。

種々の樹脂および、または高分子はカプセル包含用物質として使用できる。しか し、本発明による好ましい実施例と最良の方式とによるカプセル包含用物質はポ リビニルアルコ−ｉｖ　（？　Ｖ　Ａ　’）で、Ｃの物質は上記の望ましい性質 を、特に上記の望捷しい液晶材料と多色性染料材料とに関連して、備えているこ とがわかっている。特に、ＰＶＡは良い比較的大きな誘電定数を備え、そして好 ましい液晶材料の屈折圭に比較的びったシと一致する屈折率を備えている。

ＰＶＡを精製するためには、ＰＶＡは水に溶解し、そして沈殿技術を用−てアル コールで洗浄されうる。

ＰＶＡの電気的インピーダンスをかなシ減らす塩や他の成分を最小にするために 、他のＰＶＡの精製法も用いられうる。好ましく精製されたＰＶＡはアメリカン ・リキッド・クリスタル・コーポレーションによって販売されている５Ａ７２で ある。もしＰＶＡが上記のように適切に清浄にされ捷たは精製されるならば、Ｐ ＶＡは、それ自身の乳剤としても、下記のようにカプセルに包含された液晶の製 造方法を容易にする濡れる材料としてもよく役に立つ。他の型のカプセル包含用 物質は、たとえば、ゼラチン、カーボボール（Ｃａｒｂ。

ｐｏｌｅ）やガントレッ（Ｇａｎｔｒｅｚ　）であり得て、後者の二つは多電解 質であシ、そしてこれらの物質は、単独でまたはＰＶＡのような他の高分子と結 合して使用されうる。ＰＶＡの濡れる能力は、また、電界がない場合に特に内壁 面５０で好ましい平行整列を容易にし。

そして電界が加えられた時に第６図の整列した位置に容易に変え、それぞれめカ プセＩＶ２２内での液晶分子の運動の自由度を可能にすることを助ける。

カプセルに包含された液晶１１の製造法は、カプセル包含用物質と液晶材料（も し使用されるとすると、多色性染料材料を含む）と、多分水などの運び媒体とも 好ましいコロイドミルなどの種々の混合デバイスで生じうる。この混合の間に生 じることはこれらの成分の乳液の生成であり、この乳液は次いで乾燥されえて、 水などの運び媒体を除き、そしてＰＶＡのようなカプセル包含用物質を満足に保 存する。各々このように製造されたカプセルに包含された液晶１１のカプセル２ ２は完全り球でないかもしれないけれども、はじめに生成した時も乾燥および、 または保存が生じた後も１球形が個りの液適、小球体あるいは乳液のカプセルの 最低エネルギー状態であるので、各々のカプセルは実質的に球の形をとる。

油に溶けるはずだという多色性染料の特徴が液晶材料との溶液を与えるというこ と、および水の相即ち高分子相によって吸収されないという特徴とは、この多色 性染料が、カプセルに包含された液晶１１の製造プロセスの間に使用される、Ｐ ＶＡまたは他のカプセル包含用物質によってまたは水などの運び媒体によって吸 収されないということを保証することを、ここで簡単に留意しておく。

（実施例１） ０．４５％のスーダン−ブラック多色性染料は芳香族エステルから成る液晶に溶 解された。この配合された材料は、アメリカ合衆国オノ１イオ州ケントのアメリ カン・リキッドのクリスタル・ケミカル−コーポレーションによって名称８２５ ０として市販される。この材料は、すべての塩を取シ除くように処理されたＰＶ Ａの７％溶液と混合された。この溶液はまたＡ　Ｓ　ＴＭ−１００の水と共に混 合された。生じた混合物は、コーンギャップを４ミルに設定したコロイドミルに 入れられ、そしてこの材料を４分間乳化するとかなカ一様な粒子の懸濁の大きさ を生じる。その結果、懸濁された粒子の大きさが約３ミクロンである安定な乳液 が生じた。この乳液は、シェラシン（８ｉｅｒｒａｓｉｎ　）社から購入された 一平方インチ当多２００オームの酸化スズ層を、前もって塗布した、マイラー薄 板に型作られた。

マイラー薄板の電極を塗布された側にこの乳液材料を型作るためにドクターブレ ード（ｄｏｃｔｏｒ　ｂｌａｄｅ　）が用いられた。

７ミルの厚みの乳液材料の層はこの電極の上におかれ、そして乾燥して全体の厚 みが０．８ミルになった。

この乳液の第二の層が続いて最初の層の上におかれ、その結果液晶液滴の一つの 集合した層がポリビニルアルコールの１，６ミルの厚みの母体中に生じる。けれ ども、このカプセルに包含された液晶は一個または複数個のカプセルの厚みの単 一層に置かれうる方が望ましい。

マイラ一層、電極およびカプセルに包含された液晶を含む、このように形成され た液晶デバイスは、電界を加えることによって試験され、このときこの材料は黒 からほとんど透明に変化した。この材料は非常に広い視角即ち光を透過する角度 を示し、そして加えた電界が５０Ｖのときコントラスト比に′ｉ７　：　１であ った。

スイッチの開閉速度は、閉のとき約２ミリ秒で、開のとき約４ミリ秒であった。

本発明において、たとえば上記のように、カプセルに包含された液晶１１を作っ ている成分の量は、以下のようでありうる。

＼ 液晶材料−この材料は、コロイドミルのような混５％から２０％の間で好ましく は約１０％であるとよい、けれども、使用した液晶材料の実際の量は、カプセル の大きさを最適にするためにＰＶＡのようなカプセル包含用物質の体積量を越え ねばならない。

ＰＶＡ−溶液中のＰＶＡ０量は約５％から約２０％のオーダーで、好ましくは上 記のように約７％であるべきであるが、けれども、これはＰＶＡの分子量に依存 する。たとえば、もしＰＶＡの分子量があまりに大きいと、生じた材料は、特に あまりに多くのＰＶＡが溶液に使用されていると、ガラスのようになる。他方、 もし分子量があまシに小さいと、使用したＰＶＡの量があまりに小さいと、この 材料の粘性はあまりにも小さくなってしまい、そして生じた乳液はうまく保持も されず、また乳液の液滴はカプセルに包含された液晶を望ましい球形に適切に固 化もしない。

運び媒体−溶液の残シは、乳液が製造されそしてこの材料が適当に基板や電極な どに置かれるだめの、上に記載したように、水や他の運び媒体であるだろう。

カプセル包含用物質と液晶材料との保存されていないカプセルまたは液滴が液体 中に運ばれているので、種々の通常のまたは他の方法が大きさの点でカプセルを 部類分けするのに用いられえて、そのためカプセルは、もし望ましくない大きさ であるならば、たとえば再び混合器によって供給することにょシ修正されうるし 、そして最終的に使用されるカプセルは、上記の理由のため望ましい一様性を示 すだろう。

この現在好まれている発明は電界を加えるか取り去るかに対応して操作するけれ ども、操作はまた磁界を加えたシ取り去ったりしてもなされる。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の７第１項） 昭和５８年５月１６日 特許庁長官殿 １、特許出願の表示 ＰＣＴ／ＵＳ８２１０１２４０ ２、発明の名称 １）　ツヤ）ｋ　ＩＥ？ａ％’％　潤ＨＪＡｒ　’＆　Ｘ（１）’Ｍ’ｔｆｘ　 ’３、特許出願人 住所　アメリカ合衆国オハイ第４４１２４、ペパー・バイ２、エマージン・ドラ イブ２７３１番ジエームズ・アール・ベル、ジュニア％付名称　マンチェスタ・ アール・アンド・ディ・パートナ−シップ代表者　ベル、ジエームズーローグー ・ジュニア４、代理人 住所　〒５４１ ５、補正書の提出年月日 １９８３年２月２３日 ６、添付書類の目録 （１）補正書の翻訳文　１　通 補正された請求の範囲 （１９８３年２月２３日に国際事務局によって受理された） （１）液晶材料と個々の量のこの液晶材料を包含するだめの物質とにおいて、上 記の材料が正の誘電異方性を備えている機能的にネマティック型の材料を含み、 且つ上記の物質かこの物質に関じて上記の液晶材料を物理的に整列させる傾向を 示す手段を含んでいる上記の組合せ。

（２）請求の範囲第１項に記載された発明において、上記の物質が、実質的に球 形のカプセル中に上記の材料を実質的に入れるだめのカプセル包含用手段を含み 、且つ上記の物理的に整列させる傾向を示す手段が、電界がないときに、壁手段 にほぼ平行に上記の液晶材料を整列させる傾向がある。上記のカプセルの壁手段 を含んでいる発明。

（３）機能的にネマティック型の液晶材料と、この材料をそれ自身に折シ重ねさ せて上記の材料に弾性エネルギーの貯えを生じさせて、個々の量の上記の材料を 包含するだめの包含手段。

（４）−個の基板と、機能的にネマティック型でありそして正の誘電異方性を備 えている、上記の基板にょシ支持されている、カプセルに包含されている液晶。

（５）請求の範囲第４項に記載されたデバイスにおいて、上記のカプセルに包含 された液晶が、複数個のカプセルに包含されている液晶、液晶材料とカプセル包 含用物質とを含む各カプセル、上記のカプセルに包含された液晶のうち少なくと も若干個横切って１電界を加えるための電極手段、および上記の電極手段のうち 少なくとも一個と上記の基板とに上記のカプセルに包含された液晶を固定するた めの手段とを含むデバイス。

（６）ネマティック型液晶材料を入射光の光学的偏光方向に実質的に独立に機能 させる方法において、カプセル中のネマティック型液晶材料をこの液晶材料の方 向を歪ませるようにカプセルに閉じ込めることを含む方法。

（７）請求の範囲第６項に記載した方法に関して製造された物品。

（８）液晶材料と個々の量のこの液晶材料を含有する物質とにおいて、上記の材 料が正の誘電的異方性を備えそして、電界を加えられた時に、この電界を加えら れた上記の物質の電気的インピーダンスがこの電界を加えられた上記の液晶材料 の電気的インピーダンスよシも小さい、上記の材料と物質との組合せ。

（９）液晶材料と個々の量のこの液晶材料を包含する物質とにおいて、上記の材 料が正の誘電異方性を備えていて、上記の物質が上記の液晶材料をカプセルに包 含する物質であり、そしてこの液晶材料とこのカプセル包含用物質とが、電界を カプセルに加えた時に、カプセル包含用物質を横切ってよりも液晶材料を横切っ て、より大きな電圧降下が生じるような電気的性質を備えている、上記の材料と 物質との組合せ。

（１０）　液晶材料と個々の量のこの液晶材料を包含する物質とにおいて、上記 の材料が正の誘電異方性を備えて、いて、そしてこの液晶材料に溶解する多色性 染料がこの液晶材料と共に混合されている、上記の材料と物質との組合せ。

（１１）液晶材料と個々の量のこの液晶材料を包含する物質とにおいて、上記の 材料が正の誘電異方性を備えていて、上記の液晶材料が上記の物質の屈折上と実 質的に同じ通常の屈折上を備えている、上記の材料と物質との組合せ。

（１２）請求の範囲第１１項に記載された発明において、上記の液晶材料が上記 の物質の屈折率と異った異常な屈折率を備えている、上記の材料と物質との組合 せ。

（１３）液晶材料と個々の量のこの液晶材料を包含する物質とにおいて、上記の 材料が正の誘電異方性を備えていて、上記の液晶材料がネマティック型液晶材料 を含み、そして上記の物質が、液晶材料を整列させて、電界がない時に光エネル ギーを実質的に最大量吸収させる手段を含んでいる、上記の材料と物質との組合 せ。

（１４）請求の範囲第１３項に記載した発明において、さらに、上記の液晶材料 に多色性染料を含む発明。

（１５）　Ｍ晶材料と個々の量のこの液晶材料を包含する物質とにおいて、上記 の材料が正の誘電異方性を備え、そして上記の物質が上記の材料の小さい方の誘 電定数値よシも小さくはない誘電定数を備えている、上記の材料と物質との組合 せ。

（１６）カプセル包含用物質のほぼ球形のカプセル中に包含されているネマティ ック型液晶材料の組合せにおいて、上記のカプセル包含用物質が壁を備え、そし て上記の液晶材料の通常の屈折兎がカプセル包含用物質の屈折ぶとほぼ同じであ る、上記の組合せ。

（１７）請求の範囲第１６項に記載した発明において、上記の液晶材料の異常な 屈折率がカプセル包含用物質の屈折率と異っている上記の発明。

（１８）請求の範囲第１７項に記載した発明において、上記のカプセル包含用物 質が、このカプセル包含用物質の壁の近接した部分の方向に少なくとも一部で実 質的に平行に液晶材料を整列させ、それによシ液晶材料の内部構造を歪めている 。上記の発明。

（１９）少なくとも結合媒体とネマティック型液晶材料とを混合することを含み 、さらに多色性染料をこの液晶材料と結合媒体とに混合することを含む、カプセ ルに包含されたネマティック型液晶の製造法。

（２０）少なくとも結合媒体とネマティック型液晶材料とを混合することを含み 、さらに上記の液晶材料が正の誘電異方性を備え、且つ上記の結合媒体の誘電定 数がこの液晶材料の小さい方の誘電定数と少なくとも同じ大きさ、であるように 上記の液晶材料と上記の結合媒体とを選択することを含む、カプセルに包含され たネマティック型液晶の製造法。

（２１）少なくとも結合媒体とネマティック型液晶材料とを混合することを含み 、そしてさらに上記の液晶材料が結合媒体の屈折率と実質的に同じ大きさの通常 の屈折兜を備えるように上記の液晶材料と上記の結合媒体であるカプセル包含用 物質とを選択することを含む、カプセルに包含されたネマティック型液晶の製造 法。

（２２）請求の範囲第２１項に記載した方法において、さらに、上記の液晶材料 が上記の結合媒体の屈折率と異った異常々屈折率を備えるように上記の液晶材料 と結合媒体であるカプセル包含用物質とを選択することを含む方法。

（２Ｂ）少なくとも結合媒体とネマティック型液晶材料とを混合することを含み 、そしてさらに、電界が加見られていない時に液晶分子の方向を歪ませる上記の 結合媒体によって形成されたカプセル中に上記の液晶材料を閉じ込めることを含 み、入射光の光学的偏光方向に実質的に依存しないように上記の液晶材料を機能 させることを含む、カプセルに包含されたネマティック型液晶の製造法。

国際調査−報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）！晶材料とこの液晶材料を個々の量で包含している物質とにおいて、上記 の材料が正の誘電異方性を備えている上記の組合せ。 （２）液晶材料を実質的にびったシ包含する物質において、上記の包含物質が厚 みと長−さとの大きさを備えそして上記の液晶材料が正の誘電異方性を備えてい る上記の物質。 （３）電界がないときに液晶材料の少なくともある部分が包含物質の壁にほぼ平 行に整列する傾向を示す、上記の包含物質中の液晶材料。 （４）正の誘電異方性を備えている液晶材料と、この正の誘電異方性を支えてい る、上記の材料用の、包含物質との組合せ。 （５）はぼ球形の包含体中に包含されているネマティック型液晶材料、の組合せ 。 （６）ネマティック型液晶材料を包含するほぼ球形の容器。 （７）請求の範囲第６項に記載した発明において、液晶材料の分子が容器の壁に ほぼ平行に整列している上記の容器。 （８）液晶材料と、上記の液晶材料を実質的にカプセルに包含する一方上記の液 晶材料に関して整列するように実質的に機能させるためのカプセルに入れる手段 との組合せ。 （９）液晶材料の内部構造を歪めるカプセル包含用物質の中の液晶材料。 （１０）請求の範囲第９項に記載した発明において、ネマティック型の上記の液 晶材料。 （１１）電界がない場合に光エネルギーの吸収を実質的に最大になすために液晶 材料を整列させる物質の中の液晶材料。 （１２）近接した壁部の方向の少なくとも一部に実質的に平行に液晶分子を整列 するカプセル包含用物質の中の液晶材料の組合せ。 （１３）液晶材料および、液晶材料分子に弾性エネルギーの貯えを生じさせるよ うに液晶材料分子をそれら自身に折シ重ならせている、個々の量の上記の液晶材 料を包含するだめの、包含手段。 （１４）少なくとも結合媒体とネマティック型液晶材料とを混合してなる。カプ セルに包含された、ネマティック型液晶の製造法。 （１５）ネマティック型液晶材料と、乳液を形成するための、カプセル包含用物 質とを混合してなる、カプセルに包含されたネマティック型液晶の製造法。 （１６）ネマティック型液晶材料、カプセル包含用物質および、乳液を形成する ための、運び媒体を共に混合してなる、カプセル嫁包含されたネマティック型液 晶の製造法。 （１７）請求の範囲第１６項に記載した方法において、さらに、上記の乳液を乾 燥することよシなる方法。 （１８）請求の範囲第１６項または第１７項に記載した方法において、体積が約 ５％から約２０％までのネマティック型液晶材料、体積が約５％から約２０％ま でのカプセル包含用物質および、水を含有する、残シの溶液からなる方法。 （１９）基板とこれによって支持されている複数個のカプセルに包含された液晶 とからなるネマティック型液晶デバイス。 （２０）基板、電極および複数個のカプセルに包含された液晶からなる液晶デバ イス。 レタデバイスにおいて、各々のカプセルが液晶材料とカプセル包含用物質とを含 む上記のデバイス。 （２２）請求の範囲第２１項に記載されたデバイスにおいて、カプセル包含用物 質がそれぞれのカプセルに包含された液晶を上記の基板またはその電極に固定す る上記のデバイス。 （２３）請求の範囲第２１項に記載したデバイスにおいて、さらに、カプセルに 包含された液晶を上記の基板にまたはその電極に固定するための結合材料を含む 上記のデバイス。 （２４）相互作用しないカプセル物質中に包含されたネマティック相材料。 （２５）請求の範囲第２４項に記載した物品において、上記の相互作用しない物 質が上記のネマティック相材料の分子の好ましい整列を生じさせている上記の物 品。 （２６）ネマティック型液晶材料を入射光の光学的偏光方向に実質的に依存しな いようにさせる方法において、液晶分子の方向を歪ませるカプセル中にこのネマ ティック型液晶材料を閉じ込めることを含む方法。 （２７）請求の範囲の前項に関して製造された物品。 （２８）請求の範囲第２項から第２７項に記載の発明において、液晶材料がネマ ティック型で正の誘電異方性を示す発明。 （２９）請求の範囲第１項に記載した発明において、実質的にネマティック型液 晶材料からなる発明。 （３０）請求の範囲第２９項に記載した発明において、ネマティック型ＮＭ８２ ５０液晶材料を含む発明。 （３１）請求の範囲第１項に記載した発明において、電界を加えられたとき、こ の電界を加えられたカプセル包含用物質の電気的インピーダンスがこの電界を加 えられた液晶材料の電気的インピーダンスよシ小さい発明。 （３２）請求の範囲第１項に記載した発明において、液晶材料とカプセル包含用 物質とが、カプセルに電界を加えたときの電圧降下がカプセル包含用物質でより も液晶材料でより大きいという電気的性質を備えている発明。 （３３）請求の範囲第１項に記載した発明において、可逆的である上記の液晶材 料。 （３４）請求の範囲第１項に記載した発明において、上記の物質が上記の液晶材 料を包含するカプセルを形成し、そしてこのカプセルの大きさが約２ミクロンか ら約２５ミクロンまでである発明。 （３５）請求の範囲第１項に記載した発明において、さらに１ｇ！晶材料に溶け る多色性染料を液晶材料と混合してなる発明。 （３６）請求の範囲第３５項に記載した発明において、インド７　：ｒ−／　） Ｖ　＠ブルー　（１ｎｄｏｐｈｅｎｏｌ　ｂｌｕｅ　）、ｙ、　−ダン・ブラフ Ｉ　（８ｕｄａｎ　ｂｌａｃｋ　）　、ｙ、−ダｙ　３　（Ｓｕｄａｎ３）およ びスーダン２　（５ｕｄａｎ　２　）からなる組から選ばれた上記の多色性染料 。 （３７）請求の範囲第１項に記載した発明において、上記の物質の屈折基と実質 的に同じである通常の屈折率を備えている上記の液晶材料。 （３８）請求の範囲第３７項に記載した発明において、上記の物質の屈折本と異 った異常な屈折高を備えている上記の液晶材料。 （３９）請求の範囲第１項に記載された発明において、ポリビニルアルコールを 含む上記の物質。 （４０）請求の範囲第１項に記載された発明において、樹脂または高分子を含む 上記の物質。 （４１）請求の範囲第１項に記載された発明において、ゼラチン、カーボボール （Ｃａｒｂｏｐｏｌｅ　）、ガントレツ（Ｇａｎｔｒｅｚ　）およびポリビニル アルコールを含む組か５３ ら選ばれた上記の物質。 （４２）請求の範囲第１項に記載された発明において、上記の物質が上記の液晶 材料を含むほぼ球形のカプセルを形成している発明。 （４３）請求の範囲第４２項に記載された発明において、上記ノカフセルの壁の 誘電定数が、カプセルに電界を加えたときに、液晶材料での電圧降下に較べて認 めうるほどには電圧を降下させないような、半径方向での容量を結果として生じ る上記の材料。 （４４）請求の範囲第１項に記載した発明において、厚さと長さとの大きさを備 えている壁を備えている包含物質を含む発明。 （４５）請求の範囲第１項に記載した発明において、電界がないときに上記の物 質の壁にほぼ平行々液晶材料の少なくともある部分を整列させる傾向を備えてい る包含物質を含む上記の物質。 （４６）請求の範囲第１項に記載した発明において、・電界がないときに液晶材 料の内部構造を歪めるカプセル包含用物質を含む上記の物質。 （４７）請求の範囲第１項に記載した発明において、ネマティック型液晶材料を 含む上記の液晶材料と、電ｒｔ表昭５Ｊ（−５０１６３１（３） 界がないときに光のエネルギーの吸収を実質的に最大になすようにこの液晶材料 を整列するだめの手段を含む上記の物質。 （４８）請求の範囲第１項に記載した発明において、上記の液晶材料の分子に弾 性エネルギーを貯蔵させるようにそれら自身に折シ重ねさせている、個々の量の 上記の液晶材料を包含する、包含手段を含む上記の物質・ （４９）請求の範囲第１項に記載した発明において。 上記の材料の低い方の誘電定数値よりも小さくはない誘電定数を備えている上記 の物質。 （５０）カプセル包含用物質のほぼ球形のカプセルに包含されるネマティック型 液晶材料と、壁を備えそして上記の液晶材料の通常の屈折率がこのカプセル包含 用物質の屈折率とほぼ同じであるような上記のカプセル包含用物質との組合せ。 （５１）請求の範囲第５０項に記載した発明において、上記の液晶材料の異常な 屈折率がカプセル包含用物質の屈折率と異っている上記の発明。 （５２）請求の範囲第５１項に記載した発明において、上記のカプセル包含用物 質がこのカプセル包含用物質の壁の近接した部分の方向に少なくとも一部で実質 的に平行であるように液晶分子を整列させ、こうして液晶材料の内部構造を歪ま せている発明。 （５３）請求の範囲第１４項に記載した方法において、上記の結合物質がポリビ ニルアルコールからなる方法。 （５４）請求の範囲第１４項に記載した方法において、さらに、運び材料を上記 の結合媒体と液晶材料と共に混合して乳液を作り、そしてこの液晶材料と結合媒 体とがこの運び材料中に溶けないことを含む方法。 （５５）請求の範囲第５４項に記載した方法において、さらに、上記の運び材料 を上記の乳液から取シ除きそして上記の結合媒体を保存することを含む方法。 （５６）請求の範囲第５５項に記載した方法において、上記の運び材料が水を含 み、そして上記の取シ除きが乾燥を含む方法。 （５７）請求の範囲第５４項に記載した方法において、さらに、実質的に一様な 大きさで上記の乳液中に懸濁された粒子を得るためにコロイドミル中で混合する ことを含む上記の乾燥。 （５８）請求の範囲第５４項に記載した方法において、さらに、約２ミクロンか ら約２５ミクロンの間の太きさの上記の乳液からカプセルを形成することを含む 方法。 （５９）請求の範囲第１４項に記載した方法において、さらに、多色性染料を上 記の液晶材料と結合媒体とに混合することを含む方法。 （６０）請求の範囲第１４項に記載した方法において、さらに、液晶材料が正の 誘電異方性を示し且つ上記の結合媒体の誘電定数が少なくとも上記の液晶材料の 小さい方の誘電定数と同じ大きさであるように、上記の液晶材料と上記の結合媒 体とを選択することを含む方法。 （６１）請求の範囲第１４項に記載した方法において、さらに、上記の液晶材料 が結合媒体の屈゛折車と実質的に同じ通常の屈折率を備え且つ上記のカプセル包 含用物質が結合媒体の屈折率と異った異常な屈折玉を備えているようにこの液晶 材料とこのカプセル包含用物質とを選択することを含む方法。 （６２）請求の範囲第１４項に記載した方法において、上記の結合媒体が上記の ネマティック型液晶材料の複数個のカプセルを形成し、そしてさらに、液晶材料 を包含する複数個のカプセルを基板またはその電極に置くことを含む方法。 （６３）請求の範囲第６２項に記載した方法において、さらに、カプセルに包含 された液晶材料の上記の基板から相対的に離れた側にもう一つの電極を置くこと を含む方法。 （６４）請求の範囲第６３項に記載した方法において、さらに、上記の第二の電 極上に保護コーティングを置くことを含む方法。 （６５）請求の範囲第６３項に記載された方法において、さらに、少々くとも上 記の電極のうちの一個を前もって定められたパターンで形成し且つ上記の電極の 両方を少なくとも可視範囲の一部で電磁慨輻射に対し実質的に光学的に透明であ るように形成することを含む方法。 （６６）請求の範囲第１４項に記載した方法において、さらに、電界がないとき に液晶分子の方向に歪みを生じさせる、上記の結合媒体によって形成される、カ プセル中に、上記の液晶材料を包含して、入射光の光学的偏光方向に実質的に依 存しないようにさせることを含む方法。