DE3485793T2

DE3485793T2 - Erhoehte streuung in einem auf spannung ansprechenden, eingekapselten fluessigkristall.

Info

Publication number: DE3485793T2
Application number: DE8484301911T
Authority: DE
Inventors: James Lee Fergason
Original assignee: Manchester R&D Partnership
Current assignee: Manchester R&D Partnership
Priority date: 1983-03-21
Filing date: 1984-03-21
Publication date: 1992-12-24
Anticipated expiration: 2004-03-22
Also published as: JPH0611693A; JPH0611696A; IL71049A0; JPH0611692A; JPS59178428A; DE3485793D1; AU2180888A; KR840008996A; EP0122737B1; CA1261042A; ATE117099T1; JPH0736068B2; EP0122737A1; AU579092B2; AU617354B2; DE3486365D1; US4606611A; DE3486365T2; ES8600667A1; JPH0611691A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Flüssigkristalle, auf eine Vorrichtung, welche Flüssigkristalle beinhaltet, und auf Verfahren zum Herstellen und Verwenden einer derartigen Flüssigkristallvorrichtung.
Flüssigkristallines Material wird derzeit in einer großen Vielfalt von Vorrichtungen verwendet, einschließlich, beispielsweise, in optischen Vorrichtungen, wie z.B. visuellen Anzeigen (Displays). Eine Eigenschaft der Flüssigkristalle, welche die Verwendung in Sichtanzeigen ermöglicht, ist die Fähigkeit, Licht zu streuen und/oder zu absorbieren, wenn der Flüssigkristall sich in einer Zufallsausrichtung befindet, und der Fähigkeit, Licht hindurchzulassen, wenn die Flüssigkristalle sich in geordneter Ausrichtung befinden.
Häufig zeigt eine Sichtanzeige unter Verwendung von Flüssigkristallen dunkle Zeichen auf einem grauen oder relativ hellen Hintergrund. Unter verschiedenen Umständen wäre es jedoch wünschenswert, Flüssigkristallmaterial zu verwenden, das in der Lage wäre, mit Leichtigkeit bzw. einfach relativ helle Zeichen oder andere Informationen etc. auf einem relativ dunklen Hintergrund dazustellen. Es wäre auch wünschenswert, den effektiven Kontrast zwischen dem dargestellten Zeichen oder Buchstaben und dem Hintergrund der Anzeige selbst zu verbessern.
Ein Beispiel eines elektrisch ansprechenden Flüssigkristallmaterials und dessen Verwendung findet man in dem US-Patent Nr. 3,322,485. Bestimmte Typen von Flüssigkristallmaterialien sprechen auf Temperatur an, so daß sie ihre optischen Eigenschaften, wie z.B. die zufällige oder geordnete Ausrichtung des Flüssigkristallmaterials, unter Ansprechen auf die Temperatur des Flüssigkristallmaterials ändern.
Derzeit gibt es drei Kategorien von Flüssigkristallmaterialien, nämlich cholesterisches, nematisches und smektisches.
Das US-Patent Nr. 3,600,060 zeigt einen Herstellungsgegenstand mit einem Paar von beabstandeten Elektroden und einem dazwischen angeordneten cholesterischen Flüssigkristallteil, das in farblicher Hinsicht auf das über die Elektroden angelegte elektrische Feld anspricht und eine Mehrzahl von individuellen kleinen, nackten Tröpfchen von cholesterischem Flüssigkristallmaterial aufweist, die in einer im wesentlichen kontinuierlichen polymeren Matrix eingeschlossen sind.
Die vorliegende Erfindung verwendet die Funktionsweise von nematischem Flüssigkristallmaterial, d.h. es wirkt als nematisches Material und nicht als einer der anderen Typen. In der Funktionsweise bedeutet nematisch, daß bei Abwesenheit von äußeren Feldern die strukturelle Verzerrung des Flüssigkristalls mehr durch die Orientierung des Flüssigkristalls an seinen Grenzflächen als durch Wirkungen des Materialvolumens (Bulkeffekte) bestimmt wird, wie z.B. sehr starke Verdrillungen wie in cholesterischem Material, oder eine Schichtung wie in smektischem Material.
Insofern wären also spiralige Bestandteile, die eine Tendenz zur Verdrillung erzeugen, jedoch die Wirkungen der Grenzflächenausrichtung nicht aufheben bzw. überwinden können, immer noch in der Funktionsweise nematisch. Ein derartiges Material sollte eine positive dielektrische Anisotropie haben. Obwohl verschiedene Eigenschaften der unterschiedlichen Flüssigkristallmaterialien im Stand der Technik beschrieben sind, ist eine bekannte Eigenschaft die der Reversibilität. Insbesondere ist bekannt, daß nematisches Flüssigkristallmaterial reversibel ist, daß jedoch cholesterisches Material normalerweise nicht reversibel ist. Vorzugsweise verwendet die Erfindung ein nematisches Flüssigkristallmaterial oder eine Kombination aus nematischem und etwas cholesterischem Material, vorausgesetzt, daß die Kombination in der Funktionsweise nematisches Material ist.
Es ist auch bekannt, pleocroitische (mehrfarbige) Farbstoffe dem Flüssigkristallmaterial hinzuzufügen. Ein Vorteil der Verwendung eines pleocroitischen Farbstoffes mit Flüssigkristallmaterial liegt darin, daß man das Erfordernis eines Polarisators beseitigt. Allerdings hat eine pleocroitische Einrichtung in der nematischen Form einen relativ geringen Kontrast. In der Vergangenheit konnte cholesterisches Material zusammen mit dem Farbstoff dem nematischen Material zugefügt werden, um das Kontrastverhältnis zu verbessern. Siehe beispielsweise den Artikel von White et al im Journal of Applied Physics, Band 45, Nr. 11, November 1974, Seiten 4718-4723. Obwohl jedoch das nematische Material in Abhängigkeit davon, ob ein elektrisches Feld darüber hinweg angelegt ist oder nicht, reversibel ist, würde cholesterisches Material normalerweise nicht dazu neigen, seine ursprüngliche Form im Nullfeld anzunehmen, wenn man das elektrische Feld entfernt. Ein weiterer Nachteil der Verwendung von pleocroitischem Farbstoff in Lösung mit Flüssigkristallmaterial liegt darin, daß die Absorption des Farbstoffes im eingeschalteten Zustand des Feldes nicht Null ist. Stattdessen folgt die Absorption im Zustand mit eingeschaltetem Feld einem Ordnungsparameter, der in Beziehung zu der relativen Ausrichtung der Farbstoffe steht oder eine Funktion dieser Ausrichtung ist.
Normalerweise ist Flüssigkristallmaterial sowohl in optischer Hinsicht (Doppelbrechung) als auch, beispielsweise im Falle des nematischen Materials, in elektrischer Hinsicht anisotrop. Die optische Anisotropie manifestiert sich in der Streuung von Licht, wenn das Flüssigkristallmaterial sich in Zufallsausrichtung befindet, sowie in dem Durchlassen von Licht durch das Flüssigkristallmaterial, wenn es sich in geordneter Ausrichtung befindet. Die elektrische Anisotropie kann eine Beziehung zwischen der dielektrischen Konstanten oder dem dielektrischen Koeffizienten zu der Ausrichtung des Flüssigkristallmaterials sein.
In der Vergangenheit sind Vorrichtung, welche Flüssigkristalle verwenden, wie z.B. Sichtanzeigeeinrichtungen, relativ klein gewesen. Die Verwendung von eingekapselten Flüssigkristallen, die in unserer PCT-Veröffentlichung Nr. WO/83/01016 offenbart ist, hat die zufriedenstellende Verwendung von Flüssigkristallen in relativ groß bemessenen Anzeigen, wie z.B. als Listen oder Plananzeigen etc., ermöglicht, wie in dieser Anmeldung offenbart ist. Eine weitere Verwendung in großem (oder kleinem) Maßstab kann der eines optischen Unterbrecherschalters sein, um den Durchtritt von Licht aus einem Bereich in einen anderen zu steuern, z.B. an einem Fenster oder einer fensterartigen Fläche an einem Gebäude. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in derartigen eingekapselten Flüssigkristallen und auf die Ausnutzung der Lichtstreueigenschaft des Flüssigkristallmaterials im Gegensatz beispielsweise zu der Lichtabsorptionseigenschaft desselben (üblicherweise mit einem pleocroitischen Farbstoff). Die Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung eines solchen Materials und von Eigenschaften, um beispielsweise ein relativ helles Zeichen oder eine Information zu erhalten, die auf einem relativ dunklen oder farbigen Hintergrund, sowohl in kleinen als auch in großen Anzeigen angezeigt werden, als optischer Schalter bzw. Verschluß, usw. Derartige große Anzeigen und Verschlüsse bzw. Schalter können etwa eine Oberfläche von 1 Quadratfuß (30 x 30 cm²) haben, oder sogar größer sein. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Flüssigkristallmaterial von dem eingekapselten Typ.
Bezüglich der vorliegenden Erfindung wird hier der Begriff "eingekapseltes Flüssigkristallmaterial" in der Bedeutung verwendet, daß es Flüssigkristallmaterial in einem im wesentlichen geschlossenen Behältermedium ist, wie z.B. voneinandergetrennte Kapseln oder Zellen, und vorzugsweise in der Form einer Emulsion des Flüssigkristallmaterials und des Behälter- bzw. Einschließungsmediums sein kann. Eine derartige Emulsion sollte stabil sein. Verschiedene Verfahren zur Herstellung und Verwendung von eingekapseltem Flüssigkristallmaterial und eine hierzu gehörige Vorrichtung sind unten sowie auch in unserer oben erwähnten PCT-Anmeldung beschrieben.
Eine typische Anzeige nach dem Stand der Technik enthält ein Trägermedium und ein von diesem getragenes Flüssigkristallmaterial. Die Anzeige (das Display) ist relativ flach und wird von einer Ansichtsseite her betrachtet, von welcher man eine sogenannte Vorderseite sieht. Die Rückseite des Trägermediums kann eine lichtreflektierende Beschichtung haben, die dieselbe tendentiell relativ hell erscheinen läßt im Vergleich zu den relativ dunklen Zeichen, die in Bereichen gebildet werden, wo sich Flüssigkristallmaterial befindet. (Die Begriffe hinten, vorn, oben, unten etc. werden nur der Einfachheit halber verwendet, es gibt keine Einschränkung, daß im Betrieb die Betrachtungsrichtung beispielsweise, wie dargestellt, nur von oben her sein muß etc.) Wenn das Flüssigkristallmaterial in geordneter Ausrichtung ist, tritt von der Betrachtungsrichtung her einfallendes Licht durch das Flüssigkristallmaterial hindurch und trifft auf die lichtreflektierende Beschichtung und auch dort, wo sich kein Flüssigkristallmaterial befindet, tritt das Licht direkt hindurch auf die lichtreflektierende Beschichtung und es wird aus der Betrachtungsrichtung kein Zeichen gesehen. Wenn das Flüssigkristallmaterial sich jedoch in Zufallsausrichtung befindet, absorbiert es etwas und streut etwas von dem einfallenden Licht, so daß es ein relativ dunkles Zeichen auf einem relativ hellfarbigen Hintergrund bildet, beispielsweise in Grau oder einer anderen Farbe, je nach dem Typ der lichtreflektierenden Beschichtung. Bei diesem Typ von Display ist es nicht wünschenswert, daß das Flüssigkristallmaterial Licht streut, weil etwas von dem gestreuten Licht in die Betrachtungsrichtung zurückgerichtet wird, wodurch die Dunkelheit oder der Kontrast des Zeichens relativ zum Hintergrund des Displays vermindert wird. Oft wird ein pleocroitischer Farbstoff dem Flüssigkristallmaterial zugefügt, um die Absorption zu erhöhen und damit auch den Kontrast, wenn das Flüssigkristallmaterial sich in Zufallsausrichtung befindet.
In einer Hinsicht sieht die Erfindung eine Vorrichtung für die steuerbare Beeinflussung der Transmission (des Durchlassens) von Licht vor, welche ein Flüssigkristallmaterial aufweist, das in einem Behältermedium mikrogekapselt ist, sowie einen Träger zum Tragen des Flüssigkristallmaterials und eine Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes an das Flüssigkristallmaterial, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Flüssigkristallmaterial in seiner Funktionsweise nematisch ist und so betreibbar ist, daß es wahlweise in erster Linie, bei Abwesenheit des Feldes, Licht streut, oder, unter Ansprechen auf das Feld, Licht hindurchläßt, und wobei die Vorrichtung weiterhin eine Reflexionseinrichtung aufweist, um eine vollständige innere Reflexion des von dem Flüssigkristallmaterial zu diesem Flüssigkristallmaterial zurückgestreuten Lichtes zu bewirken, wobei die Vorrichtung so betreibbar ist, daß ungestreutes Licht im wesentlichen nicht vollständig im Innern reflektiert wird.
Unter einem anderen Gesichtspunkt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Anzeigen eines Zeichens oder einer anderen Information auf einem Hintergrund bereit unter Verwendung von Flüssigkristallmaterial, welches in einem Behältermedium mikrogekapselt ist, unter Verwendung eines Trägers für das Flüssigkristallmaterial und einer Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes an das Flüssigkristallmaterial, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß das Flüssigkristall in einem Muster angeordnet wird, daß es in der Funktionsweise nematisch ist und so betrieben wird, daß es bei Abwesenheit des Feldes das Licht streut, oder, unter Ansprechen auf das Feld, Licht durchläßt, und daß Licht, welches von dem Flüssigkristallmaterial gestreut wird, zu dem Flüssigkristallmaterial hin reflektiert wird durch eine vollständige innere Reflexion, um dasselbe Flüssigkristallmaterial zu erhellen, und daß es im wesentlichen ohne vollständige innere Reflexion derartiges Licht durchläßt, das ohne gestreut zu werden, hindurchtritt.
Weiterhin stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung gemäß der Erfindung bereit, welches die Bildung von eingekapseltem Flüssigkristallmaterial als in der Funktionsweise nematisches Material sowie das Anordnen des eingekapselten Flüssigkristallmaterials in oder auf einem Träger aufweist, der die Eigenschaft einer vollständigen inneren optischen Reflexion hat.
Verschiedene bevorzugte Eigenschaften und Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden beschrieben.
Durch die Streuung von Licht, ergibt der Flüssigkristall ein weißes oder hell erscheinendes Zeichen, eine Information etc., insbesondere relativ zum Hintergrund, wenn er in einem Zustand bei abgeschaltetem Feld bzw. in verzerrter bzw. gestörter Ausrichtung ist und hat ein farbiges oder dunkles Erscheinungsbild, d.h. dasselbe wie der Hintergrund, wenn sich ein Flüssigkristallmaterial in dem Zustand bei eingeschaltetem Feld parallel bzw. im Zustand geordneter Ausrichtung befindet. Vorzugsweise streut das Flüssigkristallmaterial nahezu vollständig isotrop, wenn es sich in der gestörten Ausrichtung befindet. Isotrope Streuung bedeutet, daß dann, wenn ein Lichtstrahl in das Flüssigkristallmaterial eintritt, es letztlich keine Möglichkeit gibt, den Ausgangswinkel des gestreuten Lichtes vorherzusagen.
So wie sie bezüglich der vorliegenden Erfindung verwendet werden, bedeuten die Begriffe gestörte Ausrichtung, Zufallsausrichtung und Zustand bei abgeschaltetem Feld im wesentlichen dasselbe, nämlich daß die Richtungsorientierung der Moleküle des Flüssigkristalls gestört ist zu einer im Ergebnis gekrümmten Konfiguration. Eine solche Störung bzw. Verzerrung wird beispielsweise durch die Wand der jeweiligen Kapseln bewirkt. Die besondere gestörte Ausrichtung des Flüssigkristallmaterials in einer gegebenen Kapsel wird üblicherweise immer bei Abwesenheit eines elektrischen Feldes im wesentlichen dieselbe sein.
Andererseits bedeuten, so wie sie hier im Bezug auf die Erfindung verwendet werden, die Begriffe parallel ausgerichtet, geordnete Ausrichtung und Feld-Ein-Zustand, daß das Flüssigkristallmaterial, beispielsweise in einer Kapsel, bezüglich eines von außen angelegten elektrischen Feldes in etwa ausgerichtet ist.
Die Flüssigkristallvorrichtung gemäß der Erfindung kann relativ helle oder weiße Zeichen, eine Information, etc., auf einem relativ dunklen Hintergrund erzeugen. Das helle Zeichen wird von Flüssigkristallmaterial erzeugt, das zufallsausgerichtet ist. Der Hintergrund wird beispielsweise von Flüssigkristallmaterial erzeugt, das sich in geordneter Ausrichtung befindet und damit im wesentlichen optisch durchsichtig ist, und/oder durch Flächen der Anzeige bzw. des Displays, wo sich kein Flüssigkristallmaterial befindet. Wenn das Flüssigkristallmaterial sich in paralleler oder geordneter Ausrichtung befindet, erscheint nur der relativ dunkle Hintergrund, der beispielsweise durch ein absorbierendes Material gebildet wird. Das Vorstehende kann verwirklicht werden bei Anwendung relativ niedriger Energieerfordernisse, einem Minimum an Flüssigkristallmaterial und einer Beleuchtung entweder von der Betrachtungsseite oder -richtung oder von der Rück- oder Nichtbetrachtungsseite des Displays. Die Prinzipien der Erfindung können auch bei einem optischen Verschluß oder einer Lichtsteuereinrichtung verwendet werden, um beispielsweise die Helligkeit zu regeln.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Flüssigkristallmaterial von dem eingekapselten Typ, welcher eine im wesentlichen isotrope Streuung von darauf auftreffendem Licht erzeugt, einschließlich der Streuung eines Teils des Lichtes zurück in Betrachtungsrichtung beispielsweise auf das Auge des Betrachters. Der Flüssigkristall ist in seiner Funktionsweise nematisch und hat vorzugsweise eine dielektrische Anisotropie und einen normalen Brechungsindex, der im wesentlichen dem Behälter- oder Einkapselmedium dafür entspricht bzw. angepaßt ist.
In einer Ausführungsform wird eine große Lichtmenge, die isotrop von dem Flüssigkristallmaterial gestreut wird, im Inneren vollständig von dem Trägermedium zurück zu dem Kristallmaterial reflektiert und erleuchtet daher dasselbe und verursacht weitere isotrope Streuung und Aufhellung des Erscheinungsbildes des Flüssigkristallmaterials, beispielsweise für das Auge eines Beobachters. Die innere Reflektivitätseigenschaft des Trägermediums kann durch eine Zwischenfläche einer solchen rückwärtigen Oberfläche mit einem anderen Medium gebildet werden, wie z.B. einem Festkörper, einer Flüssigkeit oder einem Gas, sogar einschließlich von Luft, mit der Beschränkung, daß der Brechungsindex des Trägermediums größer ist als der Brechungsindex dieses anderen Mediums. Das Trägermedium kann verschiedene Komponenten aufweisen, einschließlich beispielsweise das Behälter-Einkapselmaterial (oder das, mit welchem das Flüssigkristallmaterial sich in einer Emulsion befindet), zusätzliche Mengen von einem derartigen Einkapsel- oder anderem Material, eine Befestigungseinrichtung, wie z.B. einen kunststoffartigen Film oder Glas etc., die alle weiter unten noch genauer beschrieben werden.
Die rückwärtige Fläche des Trägermediums kann optisch durchlässig sein, so daß Licht, welches eine solche Oberfläche in im wesentlichen senkrechter Richtung dazu erreicht, hindurchgelassen wird. Ein lichtabsorbierendes schwarzes oder farbig es Material jenseits der rückwärtigen Fläche kann dabei helfen, den Flüssigkristallhintergrund zu verdunkeln oder färben, auf welchem die durch das Flüssigkristallmaterial gebildeten Zeichen erscheinen. Eine geordnete Ausrichtung des Flüssigkristallmaterials wird zumindest zu einem beträchtlichen Teil die isotrope Streuung beseitigen, so daß im wesentlichen alles Licht, welches durch das Flüssigkristallmaterial hindurchtritt, auch durch die rückwärtige Fläche des Trägermediums hindurchtritt.
In einer anderen Ausführungsform kann eine abgestimmte dielektrische Beschichtung, z.B. durch Verdampfungstechniken, auf die rückwärtige Fläche des Trägermediums aufgebracht werden, um gezielte konstruktive und destruktive optische Interferenz zu bewirken. Die Dicke einer solchen abgestimmten dielektrischen Beschichtung ist eine Funktion von Lambda (λ), dividiert durch 2, wobei Lambda die Wellenlänge des mit der Vorrichtung verwendeten Lichtes ist. Konstruktive Interferenz vergrößert die innere Reflexion, insbesondere durch Verringerung des Raumwinkels, innerhalb dessen Licht nicht vollständig im Inneren in das Trägermedium reflektiert werden würde. Daher erhellt eine solche Interferenz das Erscheinungsbild der Flüssigkristallzeichen weiter.
Die einfallende Beleuchtung für ein Flüssigkristall-Display, welches die Erfindung verwirklicht, kann von der Vorder- bzw. Betrachtungsseite her kommen. Wahlweise kann die einfallende Beleuchtung auch von der Rückseite kommen, vorzugsweise durch eine Maske oder eine Führung, um das Licht, welches vollständig von dem Flüssigkristallmaterial hindurchgelassen wird, aus dem Betrachtungsfeld oder -winkel auf der Betrachtungsseite herauszulenken. Das innerhalb des Betrachtungswinkels von dem Flüssigkristallmaterial gestreute Licht, würde jedoch gesehen werden.
Außerdem kann ein cholesterisches Material dem nematischen Flüssigkristallmaterial beigegeben werden, um die Rückkehr des letzteren in das gestörte Ausrichtungsmuster zu beschleunigen, welches im wesentlichen der Gestalt der Kapsel oder Zellenwand folgt, wenn das elektrische Feld abgeschaltet wird, insbesondere, wenn die Kapseln relativ groß sind. Falls gewünscht, kann auch ein die Viskosität regelnder Zusatz mit dem Flüssigkristall gemischt werden. Darüberhinaus kann ein Zusatz zu dem Flüssigkristallmaterial verwendet werden, um die Erzwingung einer bevorzugten Ausführungsform der Flüssigkristallstruktur in einer Kapsel zu unterstützen.
Diese und andere Ausführungsformen der Erfindung werden im Laufe der folgenden Beschreibung deutlich werden.
Die folgende Beschreibung und die anhängenden Zeichnungen beschreiben im einzelnen bestimmte veranschaulichende Ausführungsformen der Erfindung, wobei diese jedoch Darstellungen von nur wenigen der verschiedenen Wege sind, auf welchen die Grundsätze der Erfindung verwirklicht werden können.
In den anhängenden Zeichnungen ist:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Flüssigkristalleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figuren 2 und 3 sind vergrößerte schematische Darstellungen einer Ausführungsform einer Flüssigkristallkapsel gemäß der vorliegenden Erfindung jeweils in einem Nicht-Feld oder Feld-Aus- Zustand und bei einem angelegten elektrischen Feld bzw. in einem Feld-Ein-Zustand;
Figuren 4 und 5 sind schematische Darstellungen einer Flüssigkristallvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, jeweils in einem Zustand ohne Feld und mit angelegtem elektrischen Feld;
Figur 6 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Flüssigkristallgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Luftspaltes, um eine vollständige innere Reflexion zu bewirken;
Figuren 7 und 8 sind schematische Darstellungen einer weiteren Ausführungsform eines Flüssigkristallgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung, welche optische Interferenzprinzipien jeweils in einem Zustand ohne Feld und mit einem angelegten elektrischen Feld verwendet;
Figur 9 ist eine isometrische Ansicht eines Flüssigkristallanzeigegerätes gemäß der vorliegenden Erfindung, welches nach irgendeiner der hier offenbarten Ausführungsformen gebildet sein kann;
Figur 10 ist eine teilweise schematische Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der Flüssigkristallvorrichtung, welche kontinuierliche Schichten von Flüssigkristallmaterial und unterbrochene Elektroden vorsieht;
Figur 11 ist eine schematische, teilweise weggebrochen dargestellte, isometrische Ansicht der Ausführungsform nach Figur 10;
Figur 12 ist eine schematische Ansicht einer näherungsweise in ihren Proportionen dargestellten Flüssigkristallanzeige gemäß der Erfindung, welche eine genauere repräsentative Größenbeziehung der Trägermediumschichten und der eingekapselten Flüssigkristallschicht für verschiedene vorliegende Ausführungsformen zeigt;
Figur 13 ist eine schematische Darstellung einer nematischen Flüssigkristallkapsel mit cholesterischem Materialzusatz, welche mit einigen der vorliegenden Ausführungsformen verwendet werden kann;
Figuren 14 und 15 sind schematische Darstellungen einer weiteren Ausführungsform einer Flüssigkristallvorrichtung mit einem Ssteuerfilmlichtleiter, welcher mit einer von der Nichtbetrachtungsseite her auftreffenden Beleuchtung versehen ist jeweils in einem Zustand mit eingeschaltetem und ausgeschaltetem Feld;
Figur 16 ist eine schematische Darstellung ähnlich den Figuren 14 und 15, wobei jedoch der Steuerfilmlichtleiter mit dem Trägermedium verklebt ist; und
Figur 17 ist eine schematische Darstellung ähnlich den Figuren 2 und 3, welche eine andere Ausführungsform eines eingekapselten Flüssigkristalls zeigt.
Es wird nun auf die Figuren 1, 2 und 3 Bezug genommen, wobei das Flüssigkristallmaterial, welches gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, dargestellt ist. Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer Flüssigkristallvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 10 schließt eingekapseltes Flüssigkristallmaterial 11 ein, welches durch eine einzelne Kapsel in den Figuren 1 bis 3 repräsentiert wird. Obwohl die in den Figuren dargestellten Kapseln in zwei Dimensionen und damit in ebener Form dargestellt sind, versteht es sich, daß die Kapseln dreidimensional, und vorzugsweise kugelförmig sind. Die Kapsel 11 ist in einem vorzugsweise durchsichtigen Trägermedium 12 angeordnet dargestellt, welches obere und untere Abschnitte 12a, 12b hat, die miteinander einstückig zusammenhängen können. Die Vorrichtung 10 weist auch ein Paar von Elektroden 13, 14 auf, um ein elektrisches Feld über das Flüssigkristallmaterial hinweg anzulegen, wenn ein Schalter 15 geschlossen wird, um die Elektroden aus einer konventionellen Spannungsquelle 16 unter Spannung zu setzen.
Ein Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß ein solches eingekapseltes Flüssigkristallmaterial darauf auftreffendes Licht isotrop streut, wenn es sich in einem Zustand zufälliger Ausrichtung bei abgeschaltetem Feld befindet. In dem Zustand geordneter Ausrichtung bei eingeschaltetem Feld ist ein solches Material im wesentlichen optisch transparent.
Die Kapsel 11 kann eine von vielen Kapseln sein, die getrennt voneinander gebildet werden oder, was eher bevorzugt ist, welche durch Mischen des Flüssigkristallmaterials mit einem sogenannten Kapselmaterial oder Behältermedium, um eine Emulsion zu bilden, und zwar vorzugsweise eine stabile, gebildet werden. Die Emulsion kann aufgebracht werden oder sandwichartig zwischen den Abschnitten 12a, 12b des Trägermediums und den Elektroden 13, 14 angeordnet werden, wie es dargestellt ist. Falls gewünscht, kann das Trägermedium 12 und das sogenannte Kapselmaterial oder Behältermedium dasselbe Material sein. Als weitere Alternative können die oberen und unteren Abschnitte 12a, 12b des Trägermediums oder einer davon ein kunststoffartiges, Glas oder ähnliches, vorzugsweise durchsichtiges Befestigungsmaterial sein. In letzterem Fall können die Elektroden 13, 14 an einem solchen Befestigungsmaterial angebracht sein und das eingekapselte Flüssigkristallmaterial/Emulsion, einschließlich vieler Kapseln 11, kann als Beispiel zwischen einem derartigen Befestigungsmaterial 12a, 12b sandwichartig angeordnet sein, um die Vorrichtung 10 zu bilden, wie weiter unten noch genauer beschrieben werden wird.
Ein Reflexionsmedium 18 bildet eine Zwischenfläche bzw. Übergangsfläche 19 mit dem unteren Abschnitt 12b des Trägermediums, um die gewünschte vollständige innere Reflexionseigenschaft bzw. Funktion zu erhalten. Aufgraund des Arbeitsprinzips der vollständigen inneren Reflexion wird das Flüssigkristallmaterial in der Kapsel 11 durch einfallendes Licht erleuchtet, das beispielsweise durch einen Lichtstrahl 17 dargestellt ist, und mit Licht, welches es isotrop in die Vorrichtung 10 streut, so daß von dem Betrachtungsbereich 20 jenseits des oberen Abschnittes 10a des Trägermediums das Flüssigkristallmaterial 11 weiß oder relativ hell erscheint, wenn es sich in einem Zustand ohne Feld befindet, d.h. wenn der Schalter 15 offen ist. Obwohl ein solches isotropes Streuen (und auch einige Absorption, insbesondere, wenn ein pleocroitischer Farbstoff in dem eingekapselten Flüssigkristallmaterial vorhanden ist) in unserer Erfindung auftritt, die wir in der oben erwähnten PCT-Anmeldung bzw. Beschreibung Nr. WO/83/01016 offenbart haben, erhöht das Prinzip der vollständigen inneren Reflexion gemäß der vorliegenden Erfindung die Streuung und macht das visuelle/optische Erscheinungsbild von Zeichen heller, die von dem eingekapselten Flüssigkristallmaterial gebildet werden. Eine lichtabsorbierende Schicht 21 von schwarzem oder farbigem Material kann auf den Boden oder die rückwärtige Fläche des Reflexionsmediums 18 auf der der Zwischenschicht bzw. Zwischenfläche 19 abgelegenen Seite aufgebracht werden, um das auf die Schicht 21 auftreffende Licht zu absorbieren.
Die Elektrode 13 kann unter Vakuum abgeschiedenes Indium-Zinnoxid sein, welches auf den unteren Abschnitt 12b des Trägermediums aufgebracht wird, und die Elektrode 14 kann eine elektrisch leitfähige Tinte sein, die direkt auf das Flüssigkristallmaterial aufgebracht wird oder sie könnte auch der Elektrode 13 ähnlich sein. Anderes Elektrodenmaterial und Befestigungseinrichtungen dafür können ebenfalls für jede der Elektroden verwendet werden. Entsprechende Beispiele schließen Zinnoxid und mit Antimon dotiertes Zinnoxid ein. Vorzugsweise sind die Elektroden relativ dünn, beispielsweise etwa 200 Angström (20 nm) dick und durchsichtig, so daß sie die Optik des Flüssigkristallgerätes 10 nicht nennenswert beeinflussen.
Das eingekapselte Flüssigkristallmaterial 11 schließt Flüssigkristall 30 ein, der innerhalb der Grenzen oder des inneren Volumens 31 einer Kapsel 32 enthalten ist. Jede Kapsel 32 kann eine getrennte Kapsel sein oder wahlweise kann auch das Flüssigkristallmaterial 30 in einer stabilen Emulsion eines Behältermediums oder sogenannten Kapselmaterials 33 enthalten sein, das dazu neigt, eine Vielzahl von kapselartigen Umgebungen zu bilden, die das Flüssigkristallmaterial enthalten. Wegen der Bequemlichkeit der Darstellung sind die Kapseln 32 als getrennte Kapseln dargestellt in der Gesamtmenge des Behältermediums oder Kapselmaterials 33, in der sie vorzugsweise gebildet werden. Vorzugsweise ist die Kapsel 32 etwa kugelförmig und der Flüssigkristall 30 ist nematisch oder ein in der Funktionsweise nematisches Flüssigkristallmaterial, welches eine positive dielektrische Anisotropie hat. Die Prinzipien der Erfindung würden jedoch auch gelten, wenn die Kapsel 32 eine andere als sphärische Form hätte. Eine solche Form sollte die gewünschten optischen und elektrischen Eigenschaften bereitstellen, die in zufriedenstellender Weise mit den optischen Eigenschaften des Flüssigkristallmaterials 30 zusammenwirken, d.h. mit dem Brechungsindex, und erlaubt, daß ein angemessener Anteil des elektrischen Feldes über dem Flüssigkristall 30 selbst auftritt, um die gewünschte geordnete oder parallele Ausrichtung des Flüssigkristallmaterials zu bewirken, wenn man den Zustand bei eingeschaltetem Feld haben möchte. Die Form sollte auch dazu neigen, das Flüssigkristallmaterial zu verformen bzw. zu stören, wenn es sich in einem Zustand mit abgeschaltetem Feld oder einer Zufallsausrichtung befindet. Ein besonderer Vorteil der bevorzugten kugelförmigen Gestaltung der Kapsel 32 liegt in der Verzerrung, die sie für den Flüssigkristall 30 darin bewirkt, wenn er sich in einem Zustand mit abgeschaltetem Feld befindet. Diese Verzerrung beruht zumindest teilweise auf den relativen Abmessungen der Kapseln und der Periodenlänge bzw. dem Gitterabstand des Flüssigkristalls, diese sind vorzugsweise etwa gleich oder liegen zumindest etwa in derselben Größenordnung. Darüberhinaus hat nematisches Flüssigkristallmaterial fluidartige Eigenschaften, die die Anpassung der Verzerrung desselben an die Form der Kapselwand bei Abwesenheit eines elektrischen Feldes erleichtern. Andererseits wechselt derartiges nematisches Material bei Anwesenheit eines elektrischen Feldes relativ leicht in eine geordnete Ausrichtung bezüglich eines solchen Feldes.
Flüssigkristallmaterial einer anderen Art als nematisch oder Kombinationen verschiedener Typen von Flüssigkristallmaterial und/oder anderer Zusätze können zusammen mit oder anstelle des bevorzugten nematischen Flüssigkristallmaterials verwendet werden, solange der eingekapselte Flüssigkristall in der Funktionsweise nematisch ist. Cholesterisches und smektisches Flüssigkristallmaterial sind jedoch im allgemeinen vom Volumen her bestimmt (bulk driven). Es ist schwieriger, die Volumenstruktur desselben für eine Anpassung an die Kapselwandform und die Energieverhältnisse in der Kapsel aufzubrechen.
In den Figuren 2 und 3 wird eine schematische Darstellung der einzelnen Kapseln 32 gezeigt, die Flüssigkristall 30 enthält, jeweils im Zustand mit ausgeschaltetem und eingeschaltetem Feld. Die Kapseln 32 haben eine im allgemeinen glatte gekrümmte Wandoberfläche 50, welche die Grenzfläche für das Volumen 31 darstellt bzw. definiert. Die jeweiligen Abmessungsparameter der Wandfläche 50 und der gesamten Kapsel 32 hängen mit der darin enthaltenen Menge an Flüssigkristall 30 zusammen und möglicherweise auch mit anderen Eigenschaften des individuellen Flüssigkristallmaterials darin. Zusätzlich übt die Kapsel 32 eine Kraft auf die Flüssigkristalle 30 auf, so daß sich die Tendenz ergibt, daß das Volumen 31 unter Druck gesetzt wird, oder daß zumindest der Druck in dem Volumen 31 konstant gehalten wird. Aus dem Vorstehenden und aufgrund der oberflächenbenetzenden Natur des Flüssigkristalls ergibt sich, daß die Flüssigkristalle, welche normalerweise in freier Form dazu neigen würden, parallel zu sein, auch wenn sie vielleicht zufällig verteilt sind, verzerrt werden, um sich in einer Richtung zu krümmen, die in etwa parallel zu einem relativ nahe gelegenen Abschnitt der inneren Wandfläche 15 ist. Aufgrund einer solchen Verzerrung speichern die Flüssigkristalle elastische Energie. Wegen der Einfachheit der Darstellung wird eine Schicht 51 von Flüssigkristallmolekülen, deren Richtungsorientierung durch entsprechende gestrichelte Linien 52 repräsentiert wird, in größter Nähe zu der inneren Wandfläche 50 dargestellt. Die Richtungsorientierung der Flüssigkristallmoleküle 52 wird so verzerrt, daß sie sich in einer Richtung verkrümmen, welche parallel zu dem nächstgelegenen Bereich der Wandfläche 50 liegt. Das Richtungsmuster der Flüssigkristallmoleküle weiter entfernt von der Grenzflächenschicht 52 innerhalb der Kapsel wird durch 53 dargestellt. Die Flüssigkristallmoleküle werden bezüglich ihrer Richtung durch Schichten repräsentiert, aber es versteht sich, daß die Moleküle selbst nicht auf solche Schichten beschränkt sind. Die Organisation in einer einzelnen Kapsel wird also durch die Organisation der Struktur 52 an der Wand bestimmt und festgelegt, wenn nicht Kräfte von außen darauf wirken, z.B. ein elektrisches Feld. Beim Entfernen des elektrischen Feldes kehrt die Richtungsorientierung zu der ursprünglichen zurück, wie der in Figur 2 dargestellten.
Material vom nematischen Typ nimmt üblicherweise eine parallele Konfiguration bzw. Ordnung an und ist üblicherweise empfindlich auf die Richtung der optischen Polarisation. Da das Material 52 in dem eingekapselten Flüssigkristall 11 verzerrt ist oder in die gekrümmte Form in allen drei Dimensionen der Kapsel 32 gedrängt wird, nimmt ein solches Flüssigkristallmaterial in einer derartigen Kapsel eine verbesserte Charakteristik an, indem es gegen die optische Polarisationsrichtung von einfallendem Licht unempfindlich ist. Der Erfinder hat darüberhinaus herausgefunden, daß dann, wenn das Flüssigkristallmaterial 30 in der Kapsel 32 einen darin gelösten pleocroitischen Farbstoff aufweist, ein solcher Farbstoff, von dem man normalerweise ebenfalls erwarten würde, daß er empfindlich auf die optische Polarisation reagiert, nicht mehr auf die Polarisation anspricht, weil der Farbstoff dazu neigt, derselben Art von Kurvenorientierung oder Verzerrung zu folgen, wie bei den individuellen Kristallmolekülen 52.
Der Flüssigkristall 30 in der Kapsel 32 hat eine Diskontinuität 55 in der in etwa kugelförmigen Orientierung derselben, aufgrund der Unfähigkeit des Flüssigkristalls, sich gleichmäßig in einer Art und Weise auszurichten, die mit der parallelen Ausrichtung mit der Wand 50 und dem Erfordernis nach einer minimalen elastischen Energie zusammenpaßt. Eine solche Diskontinuität ist dreidimensional und es ist zweckmäßig, wenn man ein Verzerren des Flüssigkristalls 30 bewirkt, um die Möglichkeit, daß der Flüssigkristall 30 auf die optische Polarisationsrichtung des einfallenden Lichtes empfindlich ist, zu verringern. Der Diskontinuitäts(vor)sprung 55 neigt dazu, eine Streuung und Absorption innerhalb der Kapsel zu bewirken und die tangentiale oder parallele Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle bezüglich der Abschnitte der inneren Wandfläche 50 der Kapseln verursachen beide Streuung und Absorption innerhalb der Kapsel 32. Wenn z.B. das elektrische Feld angelegt wird, wie in Figur 3 dargestellt, existiert die Diskontinuität nicht mehr, so daß eine solche Diskontinuität einen minimalen Einfluß auf die optische Durchlässigkeit hat, wenn der eingekapselte Flüssigkristall 11 in einem ausgerichteten bzw. Feld-Ein-Zustand ist.
Obwohl die vorstehende Diskussion sich auf eine homogene Orientierung des Flüssigkristallmaterials (parallel zur Kapselwand) bezog, ist dies kein unbedingtes Erfordernis der Erfindung. Alles was grundsätzlich erforderlich ist, besteht darin, daß die Wechselwirkung zwischen der Wand und dem Flüssigkristall eine Orientierung in dem Flüssigkristall in der Nähe der Wand hervorruft, die in etwa gleichförmig und stückweise kontinuierlich ist, so daß die durchschnittliche räumliche Ausrichtung über das Kapselvolumen stark gekrümmt ist und so daß es im wesentlichen keine parallele Orientierungsrichtung der Flüssigkristallstruktur bei Abwesenheit eines elektrischen Feldes gibt. Es ist diese stark gekrümmte Ausrichtung, die zu der Streuung und Polarisationsunempfindlichkeit in dem Zustand bei abgeschaltetem Feld führt.
In dem Zustand mit eingeschaltetem Feld oder in irgendeinem anderen Zustand, der dazu führt, daß der Flüssigkristall sich in geordneter oder paralleler Ausrichtung befindet, wie es in Figur 3 dargestellt ist, läßt der eingekapselte Flüssigkristall 11 im wesentlichen alles darauf auftreffende Licht hindurch und hat die Tendenz, in dem Trägermedium 12 nicht sichtbar zu sein. Andererseits wird in dem Zustand bei abgeschaltetem Feld, wenn der Flüssigkristall sich in gestörter Ausrichtung befindet, die hier manchmal auch als Zufallsausrichtung bezeichnet wird, wie sie z.B. in Figur 2 dargestellt ist, etwas von dem auftreffenden Licht absorbiert werden, es wird jedoch auch etwas von dem auftreffenden Licht die Tendenz haben, isotrop in das Trägermedium 12 gestreut zu werden. Unter Verwendung der vollständigen inneren Reflexion kann derartig isotrop gestreutes Licht zu dem eingekapselten Flüssigkristall 11 zurückgeleitet werden und damit denselben erhellen bzw. heller machen, was dazu führt, daß er für einen Betrachter oder für ein Betrachtungsinstrument weiß erscheint.
Der Brechungsindex des eingekapselten Mediums 32 und der normale Brechungsindex des Flüssigkristalls 30 sollten soweit wie möglich aneinander angepaßt sein bzw. zuammenpassen, wenn der Flüssigkristall in dem Zustand mit eingeschaltetem Feld bzw. in dem ordnungsgemäß ausgerichteten Zustand ist, um eine optische Verzerrung aufgrund der Brechung des einfallenden Lichtes, das dahindurchtritt, zu vermeiden. Wenn das Flüssigkristallmaterial jedoch in der gestörten oder Zufallsausrichtung ist, d.h. wenn kein Feld angelegt ist, hat man einen Unterschied in den Brechungsindizes an der Grenzfläche des Flüssigkristalls 30 und der Wand der Kapsel 32. Der außerordentliche Brechungsindex des Flüssigkristalls ist größer als der Brechungsindex des Einkapselmediums. Dies bewirkt eine Brechung an der Zwischenfläche oder Grenzfläche des Flüssigkristallmaterials und des Behälter- oder (Ein)Kapselmediums und damit eine weitere Streuung. Licht, welches so zusätzlich gestreut wird, wird im Inneren reflektiert, so daß es das Erscheinungsbild des Flüssigkristalls weiter aufhellt. Ein derartiges Auftreten von verschiedenen Brechungsindizes ist als Doppelbrechung bekannt. Die Grundzüge der Doppelbrechung sind beschrieben in Optics von Sears und in Crystals And The Polarizing Microscope von Hart-shorne und Stewart, wobei die relevanten Offenbarungen dieser Literaturstellen hier durch diese Bezugnahme übernommen werden. Vorzugsweise haben das Kapsel- oder Behältermedium 32 und das Trägermedium 12 denselben Brechungsindex, um optisch im wesentlichen als dasselbe Material zu erscheinen, so daß eine weitere optische Zwischenfläche vermieden wird.
Solange der normale Brechungsindex des Flüssigkristallmaterials dem Brechungsindex des sogenannten Kapselmediums näher liegt als der anomale oder außerordentliche Brechungsindex, erhält man eine Änderung der Streuung, wenn man von dem Zustand mit eingeschaltetem Feld in den mit ausgeschaltetem Feld übergeht und umgekehrt. Ein maximaler Kontrast ergibt sich, wenn der normale Brechungsindex dem Brechungsindex des Mediums angepaßt ist. Die Nähe der Indexanpassung hängt von dem gewünschten Grad des Kontrastes und der Durchsichtigkeit der Einrichtung ab, jedoch unterscheiden sich der Brechungsindex des Kristalls und der Index des Mediums vorzugsweise um nicht mehr als 0,03, noch bevorzugter um nicht mehr als 0,01 und ganz besonders um nicht mehr als 0,001. Der zugelassene Unterschied hängt von der Kapselgröße ab.
Wünschenswerterweise wird das elektrische Feld E, welches in Figur 3 dargestellt ist, zum größten Teil an den Flüssigkristall 30 in der Kapsel 32 angelegt anstatt im wesentlichen in dem Kapselmaterial verteilt zu werden oder abzufallen. Es sollte keinen wesentlichen Spannungsabfall über bzw. durch das Material geben, aus welchem die Wand 54 der Kapsel 32 gebildet ist. Stattdessen sollte der Spannungsabfall über dem Flüssigkristall 30 innerhalb des Volumens 31 der Kapsel 32 auftreten.
Die elektrische Impedanz des Kapselmediums sollte vorzugsweise relativ zu der des Flüssigkristalls in dem eingekapselten Flüssigkristall 11 effektiv groß genug sein, daß ein Kurzschluß ausschließlich durch die Wand 54 nicht auftreten kann, z.B. von dem Punkt A, lediglich über die Wand zum Punkt B unter Umgehung des Flüssigkristalls. Deshalb sollte beispielsweise die effektive Impedanz für einen induzierten oder einen Verschiebungsstromfluß durch oder über nur die Wand 54 von dem Punkt A zu dem Punkt B größer sein als die Impedanz, die man in einem Pfad von dem Punkt A zum Punkt A' innerhalb der inneren Wandfläche 50 erhalten würde, durch das Flüssigkristallmaterial 30 zum Punkt B', der immer noch innerhalb des Volumens 31 liegt, und schließlich wieder zum Punkt B. Diese Bedingung stellt sicher, daß eine Potentialdifferenz zwischen dem Punkt A und dem Punkt B vorhanden ist. Eine solche Potentialdifferenz sollte groß genug sein, um ein elektrisches Feld über das Flüssigkristallmaterial hinweg hervorzurufen, das dazu neigt bzw. dazu führt, selbiges auszurichten. Man erkennt, daß aufgrund geometrischer Betrachtungen, nämlich der Länge lediglich durch die Wand von dem Punkt A zum Punkt B beispielsweise eine solche Bedingung erfüllt werden kann, auch wenn die tatsächliche Impedanz des Wandmaterials kleiner ist als die des Flüssigkristallmaterials darin.
Die dielektrischen Konstanten (Koeffizienten) des Materials, aus welchem das Kapselmedium gebildet ist und aus welchem der Flüssigkristall besteht, sowie die effektiven Kapazitätswerte der Kapselwand 54, insbesondere in radialer Richtung, und des Flüssigkristalls, über welchem das elektrische Feld E anliegt, sollten alle so zueinander in Beziehung stehen, daß die Wand 54 der Kapsel 32 die Größe des angelegten elektrischen Feldes nicht wesentlich herabsetzt. Im Idealfall sind die dielektrischen Kapazitätskonstanten (Koeffizienten) der gesamten Schicht 61 (Figur 4) des eingekapselten Flüssigkristallmaterials für das Feld in eingeschaltetem Zustand im wesentlichen dieselben.
Der Flüssigkristall 30 hat einen Wert der Dielektrizitätskonstanten, der anisotrop ist. Vorgezogen wird, daß die dielektrische Konstante (Koeffizient) der Wand 54 nicht kleiner als die dielektrische Konstante (Koeffizient) des anisotropen Flüssigkristallmaterials 30 ist, um dazu beizutragen, daß die obigen Bedingungen für einen optimalen Betrieb erfüllt werden. Wünschenswert ist es, eine relativ hohe positive dielektrische Anisotropie zu haben, um die Spannungsanforderungen an das elektrische Feld E zu reduzieren. Der Unterschied zwischen der dielektrischen Konstanten (Koeffizienten) für den Flüssigkristall 30, wenn kein elektrisches Feld angelegt ist und welcher relativ klein sein sollte, und der dielektrischen Konstanten (Koeffizient) des Flüssigkristalls, wenn er durch das Anlegen eines elektrischen Feldes ausgerichtet ist und welcher relativ groß sein sollte, sollte so groß wie möglich sein.
Es ist jedoch insbesondere festzuhalten, daß, obwohl die kritische Beziehung der dielektrischen Werte und dem angelegten elektrischen Feld so sein sollte, daß das Feld in der Kapsel, welches quer über das Flüssigkristallmaterial hinweg angelegt werden soll, geeignet ist, um eine Ausrichtungsstruktur des Flüssigkristallaufbaues bezüglich des Feldes zu erhalten. Die unteren dielektrischen Werte von üblicherweise verwendeten Flüssigkristallen liegen beispielsweise in Bereichen wie etwa 3,5 bis hin zu etwa 8.
Die Kapseln 32 können verschiedene Größe haben. Je kleiner jedoch die Größe, desto höhere Erfordernisse gibt es für das elektrische Feld, um die Ausrichtung in dem Flüssigkristall in der Kapsel zu bewirken. Vorzugsweise sollten die Kapsel gleichförmige Größenparameter haben, so daß die verschiedenen Eigenschaften, wie z.B. die optischen und elektrischen Eigenschaften eines Gerätes, z.B. eines Displays, welche den eingekapselten Flüssigkristall verwenden, im wesentlichen gleichförmig sind. Darüberhinaus sollten die Kapseln 32 mindestens 1 um im Durchmesser haben, so daß sie als getrennte Kapseln relativ zu einem bzw. für einen einfallenden Lichtstrahl erscheinen; ein kleinerer Durchmesser würde dazu führen, daß der Lichtstrahl die Kapsel als eine kontinuierliche, homogene Schicht sieht und daß er nicht der erforderlichen isotropen Streuung unterliegen würde. Beispiele von Kapselgrößen liegen im Bereich von etwa 1 - 30 um Durchmesser.
Ein bevorzugtes Flüssigkristallmaterial gemäß der besten Art der Ausführung der Erfindung ist das nematische Material NM-8250, ein Ester, welcher von der American Liquid Xtal Chemical Corp., Kent, Ohio, USA, verkauft wird. Andere Beispiele können Kombinationen von Estern, Biphenyl und/oder Biphenylkombinationen und dergleichen sein.
Verschiedene andere Typen von Flüssigkristallmaterial, die gemäß der Erfindung zweckmäßig sind, schließen die folgenden vier Beispiele ein, die jeweils ein Rezept für die entsprechenden Flüssigkristallmaterialien sind. Das sogenannte 10 % Material hat etwa 10 % 4- cyanosubstituiertes Material. Das 20 % Material hat etwa 20 % 4-cyanosubstituiertes Material usw.

10 % Material

Pentylphenylmethoxy-benzoat 54 Gramm
Pentylphenylpentyloxy-benzoat 36 Gramm
Cyanophenylpentyl-benzoat 2,6 Gramm
Cyanophenylheptyl-benzoat 3,9 Gramm
Cyanophenylpentyloxy-benzoat 1,2 Gramm
Cyanophenylheptyloxy-benzoat 1,1 Gramm
Cyanophenyloctyloxy-benzoat 9,94 Gramm
Cyanophenylmethoxy-benzoat 0,35 Gramm

20 % Material

Pentylphenylmethoxy-benzoat 48 Gramm
Pentylphenylpentyloxy-benzoat 32 Gramm
Cyanophenylpentyl-benzoat 5,15 Gramm
Cyanophenylheptyl-benzoat 7,75 Gramm
Cyanophenylpentyloxy-benzoat 2,35 Gramm
Cyanophenylheptyloxy-benzoat 2,12 Gramm
Cyanophenyloctyloxy-benzoat 1,88 Gramm
Cyanophenylmethoxy-benzoat 0,705 Gramm

40 % Material

Pentylphenylmethoxy-benzoat 36 Gramm
Pentylphenylpentyloxy-benzoat 24 Gramm
Cyanophenylpentyl-benzoat 10,35 Gramm
Cyanophenylheptyl-benzoat 15,52 Gramm
Cyanophenylpentyloxy-benzoat 4,7 Gramm
Cyanophenylheptyloxy-benzoat 4,23 Gramm
Cyanophenyloctyloxy-benzoat 3,76 Gramm
Cyanophenylmethoxy-benzoat 1,41 Gramm

40 % MOD

Pentylphenylmethoxy-benzoat 36 Gramm
Pentylphenylpentyloxy-benzoat 24 Gramm
Cyanophenylpentyl-benzoat 16 Gramm
Cyanophenylheptyl-benzoat 24 Gramm
Das Kapselmedium, welches die jeweiligen Kapseln 32 bildet, sollte von einem Typ sein, der von dem Flüssigkristallmaterial vollständig unbeeinflußt ist und auch das Flüssigkristallmaterial nicht beeinflußt. Verschiedene Harze und/oder Polymere können als Kapselmedium verwendet werden. Ein bevorzugtes Kapselmedium ist Polyvinylalkohol (PVA), welches eine gute, relativ hohe dielektrische Konstante und einen Brechungsindex hat, der dem des bevorzugten Flüssigkristallmaterials relativ eng angepaßt ist. Ein Beispiel eines bevorzugten PVA ist ein zu etwa 84 % hydrolysiertes Harz bzw. Kunstharz mit einem Molekulargewicht von zumindest etwa 1000. Die Verwendung eines PVA von der Monsanto Company, welches als Gelvatol 20/30 bezeichnet wird, entspricht der besten Art der Ausführung der Erfindung.
Ein Verfahren zum Herstellen von emulgierten oder eingekapselten Flüssigkristallen 11 schließt das Zusammenmischen des Behälter- oder Kapselmediums, des Flüssigkristallmaterials und möglicherweise eines Trägermediums, wie z.B. Wasser, ein. Das Mischen kann in verschiedenen Mischeinrichtungen stattfinden, wie z.B. einer Mischpumpe, einer Kolloidmühle, die bevorzugt ist, oder dergleichen. Was während eines solchen Mischens geschieht, ist die Bildung einer Emulsion der Bestandteile, die anschließend unter Eliminierung des Trägermediums, wie z.B. Wasser, getrocknet werden kann und das Kapselmedium, wie z.B. die PVA, kann aushärten. Obwohl die Kapsel 32 jedes so hergestellten gekapselten Flüssigkristalls 11 vielleicht keine perfekte Kugel ist, ist dennoch jede Kapsel im wesentlichen von kugelförmiger Gestalt, da die Kugel dem Zustand niedrigster freier Energie der einzelnen Tropfen, Kügelchen oder Kapseln der Emulsion entspricht, sowohl, wenn sie sich ursprünglich bilden, als auch nach dem Trocknen und/oder Aushärten.
Die Kapselgröße (der Durchmesser) sollte vorzugsweise in der Emulsion gleichförmig sein für eine gleichförmige Funktions- bzw. Betriebsweise bezüglich der Wirkung auf einfallendes Licht und des Ansprechens auf ein elektrisches Feld. Ein beispielhafter Kapselgrößenbereich liegt zwischen etwa 0,3 bis etwa 100 um, vorzugsweise zwischen 0,3 bis 30 um und insbesondere zwischen 3 und 15 um, z.B. im Bereich von 5 bis 15 um.
Verschiedene Techniken können verwendet werden, um das Trägermedium 12 zu bilden, das aus demselben oder einem ähnlichen Material wie das Kapsel- oder Behältermedium bestehen kann. Beispielsweise kann das untere Trägermedium 12b unter Anwendung eines Formgieß- oder Gießverfahrens gebildet werden. Die Elektrode 13 und das Flüssigkristallmaterial können so aufgebracht werden, daß sie von dem Medium 12b getragen werden. Die Elektrode 14 kann beispielsweise durch ein Druckverfahren aufgebracht werden. Danach kann der Teil 12a des oberen Trägermediums gegossen bzw. aufgegossen werden, um das Einschließen des gekapselten Flüssigkristallmaterials und der Elektroden zu vervollständigen. Wahlweise können die Trägermediumabschnitte 12a, 12b auch im wesentlichen durchsichtige, kunststoffartige Filme oder Glasplatten sein, wie es beispielhaft in dem Beispiel 1 beschrieben ist.
Das Reflexionsmedium 18 kann, wenn es ein Feststoff ist, beispielsweise auf den Abschnitt 12b des Trägermediums durch eine weitere Gieß- oder Formgießtechnik aufgebracht werden und eine untere Beschichtung 21 eines schwarzen oder farbigen Licht absorbierenden Materials kann auf die Rückfläche des Reflexionsmediums 18 aufgebracht werden, d.h. auf die Fläche, die der Zwischenfläche mit dem unteren Trägermediumabschnitt 12b abgewandt ist. Wahlweise kann das Reflexionsmedium auch einen Luftspalt oder einen Spalt bzw. eine Lücke aus einem anderen Fluid zwischen dem Trägermediumabschnitt 12b und dem Absorptionsmedium 21 sein, oder es kann eine abgestimmte dielektrische Schicht mit Hilfe einer konventionellen Verdampfungstechnik direkt auf die Grundfläche des unteren Trägermediumabschnittes 12b anstelle des Reflexionsmediums 18 aufgebracht werden, wie unten weiter beschrieben wird.
Es folgen mehrere Beispiele von Materialien und Verfahren zur Herstellung von Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung und Betriebs- bzw. Funktionseigenschaften derselben.

Beispiel 1

Ein Beispiel bzw. Muster des isotropen Streumaterials wurde hergestellt durch Mischen von etwa 2 Gramm von 8250 nematischem Flüssigkristall (einem Ester von American Liquid Xtal) mit etwa 4 Gramm einer 20 %-igen Lösung von Airco 405 Polyvinylalkohol (die anderen 80 % dieser Lösung waren Wasser). Das Material wurde in einem kleinen Homogenisierer mit geringer Scherwirkung gemischt, um eine Emulsion zu bilden. Unter Verwendung eines Streichmessers mit einer Einstellung von etwa 5 mil (125 um) wurde die Emulsion auf eine Elektrode aus Intrex- Material geschichtet, die sich schon an Ort und Stelle auf einer Polyesterfilmgrundlage von etwa 5 mil (125 um) Dicke befand. Ein solcher Film ist unter dem Namen Mylar bekannt. Ein weiteres Blatt eines solchen Filmes mit einer solchen Elektrode wurde auf der gekapselten Flüssigkristallschicht angeordnet, so daß letztere sandwichartig zwischen den jeweiligen Elektroden und Filmen angeordnet war. Die individuellen gekapselten und in der Funktionsweise nematischen Flüssigkristallkapseln oder Partikel hatten einen Durchmesser von etwa 4 bis 5 um und die Gesamtschicht des eingekapselten Flüssigkristallmaterials war etwa 20 bis 30 um dick.
Die Vorrichtung, die gemäß dem Beispiel 1 hergestellt war, wurde getestet. Das resultierende Material streute Licht bei einem elektrischen Feldzustand von Null (im folgenden kurz bezeichnet als Nullfeld oder Feldauszustand bzw. Feld-Aus-Zustand). Bei einem angelegten Feld von 10 Volt Spannung nahm die Streuung ab und bei 40 Volt hörte die Streuung ganz auf.
Obwohl hier ein Homogenisierer verwendet wurde, können auch andere Typen von Mischern, Mischpumpen etc. verwendet werden, um das gewünschte Mischen durchzuführen.

Beispiel 2

Ein Beispiel bzw. Muster des isotropen Streumaterials wurde hergestellt durch Mischen von etwa 2 Gramm von 8250 nematischem Flüssigkristall mit etwa 4 Gramm einer 22 %-igen Lösung (78 % Wasser) von Gelvatol 20/30 (von Monsanto) Polyvinylalkohol. Das Material wurde in einem kleinen Homogenisierer mit einer geringen Scherwirkung gemischt, um eine Emulsion zu bilden. Die Emulsion wurde auf eine Intrex-Filmelektrode und eine Mylarfolienpolyestergrundlage geschichtet, wie in Beispiel 1, mit einem Streichblatt mit einer Einstellung von 5 mil (125 um) und die Sandwichanordnung wurde wie in Beispiel 1 vervollständigt. Die nematischen Kapseln oder Teilchen hatten etwa 3 bis 4 um Durchmesser und die gekapselte Flüssigkristallschicht war etwa 25 um dick.
Die gemäß Beispiel 2 hergestellte Vorrichtung wurde getestet. Das resultierende Material streute Licht im Nullfeld bzw. im abgeschalteten elektrischen Feld. Bei einem angelegten Feld von 10 Volt nahm die Streuung ab und bei 40 Volt hörte die Streuung ganz auf.

Beispiel 3

Ein Beispiel bzw. Muster des isotropen Streumaterials wurde hergestellt durch Mischen von etwa 2 Gramm von E-63 nematischem Flüssigkristall (einem Biphenyl von British Drug House, einer Niederlassung von E. Merck aus West-Deutschland) mit etwa 4 Gramm einer 22 %-igen Lösung von Gelvatol 20/30 Polyvinylalkohol (von Monsanto). Das Material wurde in einem kleinen Homogenisierer unter geringer Scherung gemischt, um eine Emulsion zu bilden. Die Emulsion wurde auf eine Intrex-Filmelektrode und eine Mylarfolienpolyestergrundlage geschichtet mit einem Streichblatt mit 5 mil (125 um) Einstellung und die Sandwichanordnung wurde wie oben vervollständigt. Die Dicke der gekapselten Flüssigkristallschicht betrug etwa 25 um; die nematischen Kapseln oder Teilchen hatten etwa 4 bis 5 um im Durchmesser.
Die Vorrichtung gemäß dem Beispiel 3 wurde getestet. Das resultierende Material streute Licht im Nullfeld oder im Zustand mit abgeschaltetem Feld. Bei einem angelegten Feld von 7 Volt nahm die Streuung ab und bei 35 Volt hörte die Streuung ganz auf.

Beispiel 4

Ein Beispiel eines isotropen Streumaterials wurde hergestellt durch Mischen von etwa 2 Gramm 8250 Flüssigkristall mit etwa 4 Gramm einer 22 %-igen Lösung von Gelvatol 20/30 Polyvinylalkohol. Das Material wurde in einem kleinen Homogenisierer mit geringer Scherung gemischt, um eine Emulsion zu bilden. Die Emulsion wurde auf eine Intrex-Filmelektrode und eine Mylarpolyesterfoliengrundlage mit einem Streichmesser mit einer Einstellung von 5 mil (125 um) geschichtet und die Sandwichanordnung wurde wie oben vervollständigt. Die Dicke der eingekapselten Flüssigkristallschicht betrug etwa 25 um; die nematischen Kapseln oder Teilchen hatten etwa 4 bis 5 um im Durchmesser.
Um die Stabilität der Emulsion und die Gleichförmigkeit der Beschichtung zu verbessern, wurden vor dem Mischungsschritt 0,001 % der nichtionischen oberflächenaktiven Substanz (Detergenz) GAF LO 630 vor dem Mischungsschritt beigegeben. Es wurde ein verbesserter Zustand der Stabilität der Emulsion und der Beschichtung der Emulsion auf der Elektroden/Polyesterfoliengrundlage festgestellt. Die Betriebs- bzw. Funktionsergebnisse waren ansonsten den in Bezug auf das Beispiel 1 oben beschriebenen im wesentlichen ähnlich.
Man erkennt also, daß gemäß der Erfindung ein oberflächenaktives Mittel, vorzugsweise ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel, ein Detergenz oder dergleichen, mit dem gekapselten Flüssigkristallmaterial vor dem Aufbringen auf dem elektrodenbeschichteten Film gemischt werden kann, wie gerade eben beschrieben.

Beispiel 5

Es wurden die Schritte des Beispiels 1 durchgeführt unter Verwendung derselben Materialien wie in Beispiel 1 außer der Tatsache, daß eine 1/8 Zoll (3 mm) Glasplatte die Mylarfolie ersetzte. Die Wirkung bzw. Funktionsweise war im wesentlichen dieselbe wie in Bezug auf das Beispiel 1 beschrieben

Beispiel 6

Es wurde eine Mischung gebildet aus 8250 nematischem Flüssigkristall und einer Lösung von 15 % AN169 Gantrez in 85 % Wasser. Ein solches Gantrez ist ein Poly-(methylvinylether/male-insäureanhydrid), ein Polymaleinsäureprodukt, der GAF Corporation. Die Mischung bestand aus 15 % Flüssigkristall und 85 % Gantrez als Behältermedium. Die Mischung wurde mit geringer Scherwirkung homogenisiert, um eine Emulsion zu bilden, die auf eine Elektrode/Trägerfolie wie oben aufgebracht wurde; die betreffende Trägerfolie war etwa 1,2 mil (30 um) dick. Nach dem Trocknen der Emulsion sprach die sich ergebende Flüssigkristallemulsion auf ein elektrisches Feld in etwa wie oben an, streute im Feldauszustand, zeigte einen Übergang bei etwa 7 Volt, wo eine Verringerung der Streuung begann und hatte einen Sättigungswert mit im wesentlichen keiner Streuung bei etwa 45 Volt.
Ein weiteres Beispiel eines säureartigen Behältermediums, welches in Verbindung mit der Erfindung zweckmäßig ist, ist Carbopole (Carboxypolymethylenpolymer von B.F. Goodrich Chemical Company), oder Polysäure.
Andere Typen von Trägermedien 12, die verwendet werden können, schließen Polyestermaterialien ein, und auch Polycarbonatmaterial, wie z.B. Kodelfolie. Tedlarfilm, der sehr inert ist, kann auch verwendet werden, wenn eine angemessene bzw. ausreichende Adhäsion der Elektrode erreicht werden kann. Derartige Medien 12 sollten vorzugsweise im wesentlichen optisch durchsichtig sein.
Einige verschiedene Polymerbehältermedien, welche verwendet werden können, sind in der Tafel I unten aufgelistet. Die Tafel vermerkt auch einige charakteristische Eigenschaften der jeweiligen Polymere. TAFEL I Behältermedium Viskosität % hydrolysiert Molekulargewicht Temperatur & Lösungs-% Gelvatol, von Monsanto Co. Air Products And Chemicals, Inc. Elvanol, von DuPont Co. Poval, von Kurashiki
Andere Gelvatol PVA-Materialien, die verwendet werden können, schließen auch solche ein, die von Monsanto mit 20-90; 9000; 20-60; 6000; 3000; und 40-10 bezeichnet werden.
Ein bevorzugtes Mengenverhältnis von Flüssigkristallmaterial zu Behältermedium liegt bei etwa 1 Gewichtsteil Flüssigkristallmaterial zu etwa 3 Gewichtsteilen Behältermedium. Eine annehmbare gekapselte Flüssigkristallemulsion, die gemäß der Erfindung funktioniert, kann auch unter Verwendung eines Mengenverhältnisses von etwa einem Teil Flüssigkristallmaterial zu etwa zwei Teilen Behältermedium, z.B. Gelvatol PVA, erhalten werden. Darüberhinaus wird, obwohl man auch mit einem 1:1 Verhältnis arbeiten kann, dieses nicht so gut funktionieren, wie Material, das im Verhältnisbereich von etwa 1:2 bis etwa 1:3 liegt.
Es wird nun auf die Figuren 4 und 5 Bezug genommen. Ein Abschnitt 60 einer Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dargestellt. Der Abschnitt oder die Einrichtung 60 ist eine Vervollständigung bzw. Ergänzung der Flüssigkristallvorrichtung 10, die oben im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben worden ist, insoweit als mehrere eingekapselte Flüssigkristalle 11, tatsächlich mehrere Schichten davon, in einem Trägermedium 12 enthalten sind. Die Größen, Dicken, Durchmesser usw. der verschiedenen Teile, die in den Figuren 4 und 5 dargestellt sind, müssen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sein, vielmehr sind die Abmessungen so, wie es notwendig ist, um die verschiedenen Teile und ihre Funktion zu verdeutlichen.
Die Elektroden 13, 14 werden verwendet, um ein gewünschtes elektrisches Feld anzulegen, um eine gezielte Ausrichtung des Flüssigkristallmaterials in der Art und Weise zu bewirken, wie sie beispielsweise in Figur 3 dargestellt ist. Es können andere Einrichtungen als Elektroden verwendet werden, um an die Anzeigeeinrichtung 60 eine Eingabegröße anzulegen zu dem Zwecke, eine geordnete oder eine zufällige Ausrichtung des Flüssigkristalls zu bewirken.
Die gekapselten Flüssigkristalle 11 sind in mehreren Schichten 61 innerhalb des Anzeigeabschnittes 60 angeordnet. Die Schichten 61 können in mehrere Abschnitte unterteilt sein, welche die verschiedenen Zeichen oder Abschnitte von Zeichen darstellen, welche durch die Anzeige 60 angezeigt werden sollen. Beispielsweise kann der längere Abschnitt 61L auf der linken Seite der Schichten 61, welcher in Figur 4 dargestellt ist, eine Schnittansicht durch einen Teil des wohl bekannten 7-Segment-Anzeigemusters darstellen, und der relativ kurze Abschnitt 61R auf der rechten Seite der Schichten 61, der in Figur 4 dargestellt ist, kann einen Teil einer anderen 7-Segment-Zeichenanzeige darstellen. Verschiedene Muster von Flüssigkristallmaterial können gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Eine Zone 62 von Trägermedium 12 füllt den Bereich zwischen den Flüssigkristallschichtabschnitten 61L, 61R. Im folgenden wird der Bezug auf die Schichten 61 allgemein umfassend sein, d.h. der Bezug auf die Schicht 61 schließt die verschiedenen Niveaus oder Schichten, welche sie aufweist, ein. Beispielsweise kann die zusammengesetzte bzw. Gesamtdicke einer solchen Schicht 61 zwischen etwa 0,3 mil (7,5 um) bis etwa 10 mil (250 um) liegen; eine gleichmäßige Dicke wird für ein gleichmäßiges Ansprechen auf das elektrische Feld, die Streuung, etc., bevorzugt.
Eine solche Anordnung oder ein Muster von gekapselten Flüssigkristallmaterialschichtabschnitten 61L und 61R, die in dem Bereich 62 durch Trägermedium 12 oder anderes Material getrennt sind, wird erleichtert oder gar erst möglich gemacht aufgrund der Einkapselung oder Begrenzung des Flüssigkristalls in getrennten Behältermedien, wie sie durch die bevorzugte stabile Emulsion gebildet werden. Deshalb kann, insbesondere auf einer Einrichtung von relativ großen Abmessungen, wie z.B. einer Anzeige, einer Anzeigetafel, einem optischen Schalter bzw. einer Blende etc., Flüssigkristallmaterial auf das Trägermedium 12 nur aufgebracht werden, wo es erforderlich ist, die ausgewählten optischen Eigenschaften bereitzustellen. Eine derartige Musterbildung kann die Menge von solchem Material, das für eine bestimmte Anwendung erforderlich ist, verringern. Eine solche Musterbildung wird weiterhin möglich gemacht durch die gewünschte funktionelle Betriebsweise, die unten genauer beschrieben wird.
Die Anzeige 60 kann beispielsweise in der Umgebung von Luft verwendet werden, wobei die entsprechende Luft durch die Bezugszahl 63 repräsentiert wird, und die Luft bildet eine Zwischenschicht 64 an der Betrachtungsseite oder von der Betrachtungsrichtung 20 mit dem Trägermedium 12. Der Brechungsindex N des äußeren Mediums 63 unterscheidet sich von dem Brechungsindex N' des Kapselmediums 12, wobei letzterer größer ist als der erstgenannte. Im Ergebnis wird ein Lichtstrahl 65, der in etwa aus der Betrachtungsrichtung 20 ankommt und durch die Zwischenfläche 64 in das Trägermedium 12 hindurchtritt, in Richtung der Normalen Abknicken bzw. gebeugt werden, die eine imaginäre Linie 66 senkrecht zu der Zwischenfläche 64 ist. Dieser Lichtstrahl 65a innerhalb des Trägermediums 12 liegt der Normalen näher als der einfallende Strahl 65, so daß die Gleichung N sin θ = N' sin θ' erfüllt wird, wobei θ der Winkel des einfallenden Lichtstrahles 65 bezüglich der Normalen und θ' der Winkel des Lichtstrahles 65a bezüglich der Normalen ist. Eine solche mathematische Beziehung gilt auch für die Zwischenfläche 19, wie folgt N' sin θ' = N" sin θ". Um die gewünschte vollständige innere Reflexion gemäß der Erfindung zu erzielen, ist der Brechungsindex N" des Reflexionsmediums 18 kleiner als der Brechungsindex N' des Trägermediums 12. Dementsprechend würde also, wenn beispielsweise der Lichtstrahl 65a in der Lage wäre, durch die Zwischenfläche 19 hindurchzutreten und dies auch tun würde, an der Zwischenfläche 19 von der Normalen weggebeugt werden zu dem Winkel θ" bezüglich der Normalen. Tatsächlich wird der Lichtstrahl 65, 65a, weil er selbstverständlich von dem Flüssigkristallmaterial in den Schichten 61 nicht gestreut wird, d.h. weil er durch die Zone 62 hindurchtritt, in der Tat wahrscheinlich durch die Zwischenschicht 19 austreten.
Im Betrieb der Flüssigkristallanzeige 60 (Fig. 4), ist der in der Funktionsweise nematische Flüssigkristall 30 in gestörter oder zufälliger Ausrichtung aufgrund der Tatsache, daß das Feld ausgeschaltet ist bzw. wegen des Feldauszustandes. Ein einfallender Lichtstrahl 70 tritt in das Trägermedium 12 an der Zwischenfläche 64 ein und wird gebeugt bzw. abgeknickt als Lichtstrahl 70a, welcher als einfallendes Licht auf die Schicht 61 des gekapselten Flüssigkristalls auftrifft. Das zufällig ausgerichtete oder verzerrte eingekapselte Flüssigkristallmaterial streut das darauf auftreffende Licht isotrop. Es gibt deshalb mehrere Möglichkeiten, wie ein solcher auftreffender Lichtstrahl 70a in der Tendenz gestreut würde, wie im folgenden beschrieben wird:
A. Eine Möglichkeit liegt darin, daß der einfallende Lichtstrahl 70a gemäß der gestrichelten Linie 70b in Richtung auf die Zwischenfläche 19 gerichtet ist. Der Winkel, unter welchem der Lichtstrahl 70b auf die Zwischenfläche 19 auftrifft, liegt innerhalb des dargestellten Kegelwinkels α (definiert in der Richtung der Ebene der Zeichnung gemäß Figur 4 durch die gestrichelten Linien 71) eines sogenannte Illuminierungskegels bzw. Beleuchtungskegels. Licht, welches innerhalb dieses Kegelwinkels oder innerhalb dieses Beleuchtungskegels fällt, liegt unter einem zu kleinen Winkel bezüglich der Normalen an der Zwischenfläche 19, um vollständig an der Zwischenfläche im Inneren reflektiert zu werden. Daher wird der Lichtstrahl 70b durch die Zwischenfläche 19 hindurchtreten, wobei er von der Normalen weg abknickt, so daß er den Lichtstrahl 70c bildet. Der Lichtstrahl 70c tritt in das Reflexionsmedium 18 ein und wird von der Schicht 21 absorbiert.
B. Eine andere Möglichkeit liegt darin, daß der Lichtstrahl 70a isotrop in Richtung des Lichtstrahles 70d außerhalb des Konuswinkels α gestreut wird. An der Zwischenfläche 19 tritt eine vollständige innere Reflexion auf, die bewirkt, daß der Lichtstrahl 70d als Lichtstrahl 70e zurück zu der Schicht 61 des gekapselten Flüssigkristallmaterials reflektiert wird, wo er wie ein anderer unabhängig darauf auftreffender Lichtstrahl behandelt wird bzw. zu betrachten ist, genauso wie der Lichtstrahl 70a, von welchem er abgeleitet wurde. Deshalb erfährt der Lichtstrahl 70e wiederum eine isotrope Streuung, wie hier beschrieben wird.
C. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß der einfallende Lichtstrahl 70a oder ein davon abgeleiteter Strahl, wie z.B. der Lichtstrahl 70e isotrop in Richtung der Zwischenfläche 64 unter einem Winkel gestreut wird, der der Normalen zu der Zwischenfläche 64 so nahe liegt, daß der Lichtstrahl durch die Zwischenfläche 64 in das "Medium" 63, wie z.B. Luft, hindurchtritt, so daß er von einem Betrachter oder einem Betrachtungsinstrument gesehen wird. Der Kegelwinkel α' eines Beleuchtungskegels, ebenso wie der oben erwähnte Konuswinkel α, innerhalb welchen ein so gestreuter Lichtstrahl 70e fallen muß, damit er aus der Zwischenfläche 64 ausgesandt bzw. herausgelassen wird, ist durch die punktierten schematischen Linien 72 dargestellt. Der Lichtstrahl 70f repräsentiert einen solchen Lichtstrahl, welcher auf diese Weise von der Anzeige 60 ausgesandt wird. Es ist dieses Licht, d.h. die Summe derart ausgesandter Lichtstrahlen 70f, die an der Zwischenfläche 64 austreten, welches bewirkt, daß die Schicht 61 des Flüssigkristalls 11 das Erscheinungsbild eines weißen oder hellen Zeichens erhält, wenn man es von der Betrachtungsrichtung 20 her ansieht.
D. Eine weitere Möglichkeit liegt darin, daß der Lichtstrahl 70a isotrop in Richtung des Lichtstrahles 70g gestreut wird. Der Lichtstrahl 70g liegt außerhalb des Konuswinkels α' und erfährt daher eine totale innere Reflexion an der Zwischenfläche 64, woraufhin der reflektierte Strahl 70h zurück auf die Schicht 61 als effektiv unabhängiger Lichtstrahl fällt, wie der oben erwähnte Strahl 70e, und eine ähnliche Wirkung hat.
Der Brechungsindex der Elektroden 13, 14 ist normalerweise höher als der bzw. die des Behältermediums und des Trägermediums und die Brechungsindizes des Behältermediums und des Transportmediums sind vorzugsweise zumindest etwa gleich. Deshalb wird das Licht, welches von dem Behältermedium in das Elektrodenmaterial eintritt, in Richtung der Normalen gebeugt und das Licht, welches von der Elektrode in das Trägermedium eintritt, wird von der Normalen weggebeugt. Der Nettoeffekt der Elektrode ist daher gleich Null oder im wesentlichen vernachlässigbar. Dementsprechend wird der größte Teil der totalen inneren Reflexion an den Zwischenflächen 19, 64 auftreten.
Wenn man die Zone 62 von der Betrachtungsrichtung 20 her ansieht, erscheint sie dunkel oder farbig entsprechend der Zusammensetzung der Absorptionsschicht 21, dies liegt daran, daß der Lichtstrahl 65, 65a, 65b, welcher den größten Teil des Lichtes repräsentiert, welcher durch die Zone 62 hindurchtritt, eine Tendenz hat, durch die Zwischenfläche 64, das Trägermedium 12, die Zwischenfläche 11 und das Reflexionsmedium 18 hindurchzutreten, wobei er wie dargestellt an den jeweiligen Zwischenflächen in Richtung auf die Normale oder von dieser weg gebeugt wird und schließlich durch die Schicht 21 im wesentlichen absorbiert wird.
Es wird nun kurz auf die Figur 5 Bezug genommen, wobei der Zustand mit eingeschaltetem Feld bzw. der Zustand geordneter Ausrichtung und die Funktionsweise der gekapselten Flüssigkristallschicht 61 in der Anzeigeeinrichtung 60 gezeigt werden. Die gekapselten Flüssigkristalle 11 in der Schicht 61 der Figur 5 sind ähnlich wie die in Figur 3 zu erkennenden. Daher folgt der Lichtstrahl 70, 70a, 70i, ähnlich wie der Lichtstrahl 65, 65a, 65b, welcher durch die Zone 62 hindurchtritt und durch die Schicht 21 absorbiert wird, einem ähnlichen Pfad und wird auch durch die ausgerichtete und damit effektiv durchsichtige oder nicht streuende Schicht 61 hindurchgeleitet. An der Zwischenfläche 19 wird der Lichtstrahl 70a von der Normalen weggebeugt und anschließend wird der Lichtstrahl 70i von der Schicht 21 absorbiert. Was auch immer daher das visuelle Erscheinungsbild des Lichtstrahles 65 bezüglich eines Betrachters an der Betrachtungsstelle 20 in der Tendenz bewirken würde, so würde auch der Lichtstrahl 70 dieselbe Wirkung zeigen, wenn er durch das geordnet ausgerichtete, gekapselte Flüssigkristallmaterial hindurchtritt. Wenn also die Anzeige 60 und insbesondere das gekapselte Flüssigkristallmaterial darin in dem ordnungsgemäß ausgerichteten Zustand oder dem Feldeinzustand ist, hat der Bereich, in welchem der Flüssigkristall liegt, im wesentlichen dasselbe Erscheinungsbild wie die Zone 62.
Es versteht sich, wenn entweder der einfallende Strahl 65 oder 70 in das Trägermedium 12 an der Zwischenfläche 64 unter einem so großen Winkel bezüglich der Normalen dort eintreten sollte und deshalb schließlich auf der Zwischenfläche 19 unter einem Winkel auftreffen sollten, der größer ist als ein in den sogenannten Lichtkegelwinkel α fallender, daß dann ein solcher Strahl vollständig im Innern an der Zwischenfläche 19 reflektiert werden würde. Derartiges Licht würde jedoch wahrscheinlich innerhalb des Trägermediums 12 bleiben, wegen des anschließenden Hindurchtretens durch die Schicht von Flüssigkristallmaterial 61 und der anschließenden vollständigen inneren Reflexion an der Zwischenfläche 64, etc.
In Figur 6 ist das bevorzugte Reflexionsmedium 80 als Luft dargestellt. In Figur 6 bezeichnen die Bezugszahlen mit einem Strich Elemente, welche denjenigen entsprechen, die dieselben Bezugszahlen ohne Strich in den Figuren 4 und 5 haben. Die Anzeige 60' hat eine Zwischenfläche 19', die mit Luft 80 gebildet wird. Um die Absorption des durch die Zwischenfläche 19' und das Medium 80 hindurchgelassenen Lichtes zu erreichen, kann ein schwarzes oder farbiges Absorbens 81 an einer Stelle angeordnet werden, die gegenüber der Zwischenfläche 19' verschoben ist. Der bevorzugte Absorber 81 ist Ruß, welcher auf einer Trägerfläche angebracht werden kann, die in etwa so wie in Figur 6 dargestellt, angeordnet ist. Der bevorzugte Flüssigkristall ist NM-8250; das bevorzugte Behältermedium ist PVA; und das bevorzugte Trägermedium 12 ist Polyester. Darüberhinaus ist bevorzugt, daß der Brechungsindex des Trägermediums 12a, 12b und der des Behältermediums für den Flüssigkristall zumindest im wesentlichen gleich sind. Dies trägt dazu bei sicherzustellen, daß die vollständige innere Reflexion in erster Linie an den Zwischenflächen 19', 64' auftritt und nicht so sehr, wenn überhaupt, an der Zwischenfläche zwischen dem Behältermedium und dem Trägermedium. Dies minimiert die optische Verzerrung und macht den Kontrast maximal. Die Anzeige 60' funktioniert im wesentlichen genauso wie die Anzeige 60, die oben unter Bezug auf die Figuren 4 und 5 beschrieben worden ist.
Es wird nun auf die Figuren 7 und 8 Bezug genommen, wo eine modifizierte Flüssigkristallanzeige 90 ein Trägermedium 12 mit einer Schicht von eingekapseltem Flüssigkristallmaterial 61 aufweist, wie oben. An der Zwischenfläche 19 befindet sich jedoch eine abgestimmte dielektrische Interferenzschicht 91. Die Dicke der dielektrischen Interferenzschicht 91, welche in den Zeichnungen übertrieben ist, beträgt vorzugsweise ein ungerades ganzzahliges Vielfaches von Lambda dividiert durch zwei, wie z.B. 3λ/2, 5λ/2, etc., wobei λ die Wellenlänge des Lichtes in dem Trägeraufbau 60 ist. Die abgestimmte dieleketrische Interferenzschicht 91 kann auf die rückwärtige Fläche des Trägermediums 12 mit Hilfe einer konventionellen Verdampfungstechnik aufgebracht werden. Eine derartige dielektrische Schicht kann aus Bariumoxid (BaO), Lithiumfluorid (LiF) oder einem anderen Material bestehen, welches die gewünschte optische Interferenzfunktion bereitstellt. Vorzugsweise hat eine solche Schicht einen kleineren Brechungsindex als das Medium 12, um eine Zwischenschicht 19 zu erhalten, an welcher eine vollständige innere Reflexion von Licht innerhalb des Konuswinkels α im Inneren reflektiert (erhalten) wird. Eine umfassende Beschreibung der optischen Interferenz findet man in Optics von Born und Wolf, Fundamentals of Physics, 2nd Ed., 1981, Resnick and Halliday, pages 731-735, and in University Physics by Sears and Zemansky, deren relevante Offenbarungen hier durch die Bezugnahme aufgenommen werden.
In dem Zustand mit ausgeschaltetem Feld/zufällige Flüssigkristallausrichtung, welche in Figur 7 dargestellt ist, funktioniert die Anzeige 90 im wesentlichen genauso wie die oben beschriebene Anzeige 60 und zwar bezüglich: (a) der isotropen Streuung von Licht durch die Schicht 61 mit eingekapseltem Flüssigkristallmaterial; (b) der vollständigen inneren Reflexion von dem Licht, welches außerhalb des Konuswinkels α auftrifft, wobei dies an der Zwischenfläche 19 liegt, die man in Figur 7 sieht, (oder α' bezüglich des isotropen zu der Zwischenfläche 64 gestreuten Lichtes), und (c) des Durchlassens von Licht, wie z.B. des Lichtstrahles 70f in Richtung auf die Betrachtungsrichtung 20, um das Erscheinungsbild eines weißen Buchstabens auf einem relativ dunklen Hintergrund zu geben.
Durch die Verwendung der abgestimmten dielektrischen Interferenzschicht 91 und die optische Interferenz, wird in dem Zustand mit ausgeschaltetem Feld die Erhellung bzw. Beleuchtung, welche durch das gekapselte Flüssigkristallmaterial bewirkt wird, weiter gesteigert. Insbesondere der effektive Lichtkonuswinkel α wird auf den Winkel φ reduziert, der in Figur 7 dargestellt ist. Im allgemeinen wird ein einfallender Lichtstrahl 92, der auf die Zwischenfläche 64 auftrifft, als Lichtstrahl 92a abgelenkt bzw. reflektiert, der dann auf die Schicht 61 auftrifft. Wenn der Lichtstrahl 92a als Strahl 92b unter einem Winkel außerhalb des ursprünglichen Winkels α isotrop gestreut wird, tritt die vollständig innere Reflexionswirkung auf, die oben im Zusammenhang mit der Anzeige 60 beschrieben worden ist. Wenn jedoch der Lichtstrahl 92a isotrop als Lichtstrahl 92c unter einem Winkel gestreut wird, der in den Lichtkonus α fällt, jedoch außerhalb des Lichtkonus φ liegt, wird er tatsächlich reflektiert und es tritt eine konstruktive optische Interferenz auf, um so die Beleuchtung der gekapselten Flüssigkristallschicht 91 weiter zu steigern.
Genauer gesagt, wenn der Lichtstrahl 92c in die abgestimmte dielektrische Interferenzschicht 91 eintritt, wird zumindest ein Teil 92d tatsächlich zurück zu der Zwischenfläche 19 reflektiert. An der Zwischenfläche 19 tritt konstruktive Interferenz mit einem anderen einfallenden Lichtstrahl 93 auf, was die effektive Intensität des im Inneren reflektierten resultierenden Lichtstrahles 94 vergrößert, der zurück in Richtung auf die gekapselte Flüssigkristallschicht 61 gerichtet wird und deren Beleuchtung bzw. Helligkeit erhöht. Das Ergebnis einer solchen konstruktiven Interferenz ist, daß die Anzeige 90 mehr Lichtstrahlen ergibt, die nach oben zu der Schicht 61 gestreut oder reflektiert werden als bei der Anzeige 60. Allerdings gibt es den Nachteil, daß der Betrachtungswinkel, unter welchem die Anzeige 90 wirkungsvoll funktioniert, kleiner ist als der Betrachtungswinkel, unter welchem die Anzeige 60 wirkungsvoll funktioniert. Insbesondere hat einfallendes Licht, welches in das Trägermedium 12 unter einem Winkel eintritt, der gleich dem oder kleiner als der Winkel δ bezüglich der Zwischenfläche 64 ist, die Tendenz, vollständig reflektiert zu werden, da die Rückseite bzw. die reflektierende Seite der abgestimmten dielektrischen Interferenzschicht 91 die Tendenz hat, als Spiegel zu wirken, so daß in der Anzeige 90 etwas Kontrast verloren geht. Der Winkel δ, sofern er überhaupt existiert, wäre in Verbindung mit der Anzeige 60 tendenziell kleiner als der Winkel δ der Anzeige 90.
Lichtstrahlen 95 und 96 (Fig. 7), welche durch die Zone 62 der Anzeige 90 hindurchtreten, und Lichtstrahlen 92' (Fig. 8), welche durch die ordnungsgemäß ausgerichtete (Feldein) Flüssigkristallschicht 61 hindurchtreten, und in den Konuswinkel φ fallen, erfahren eine destruktive optische Interferenz. Daher erscheint die Zone 62 und der Bereich, wo sich geordneter Flüssigkristall mit eingeschaltetem Feld befindet, aus dem Betrachtungsbereich relativ dunkel, d.h. als dunkler Hintergrund relativ zu dem weißen oder hell erleuchteten Abschnitt der Flüssigkristallschicht 61, welcher sich in dem Zustand mit ausgeschaltetem Feld befindet und streut. Falls gewünscht, kann ein Absorptionsmittel (schwarz oder farbig) jenseits der Schicht 91 verwendet werden. Auch die Farbe des Hintergrundes kann als Funktion der Dicke der Schicht 91 verändert werden.
In Figur 9 ist ein Beispiel einer Flüssigkristalleinrichtung 100 gemäß der Erfindung in Form einer Flüssigkristallanzeigeeinrichtung dargestellt, welche innerhalb des Substrates oder Trägermediums 12 als eine Acht 101 mit rechteckigen Ecken erscheint, wobei das Substrat oder Trägermedium in diesem Fall vorzugsweise ein Kunststoffmaterial, wie z.B. Mylar ist, oder wahlweise auch ein anderes Material, wie z.B. Glas, sein kann. Die schattierte Fläche, die in Figur 9 erscheint, um das rechteckige Bild der Acht zu bilden, besteht aus einer oder mehreren Schichten 61 von gekapselten Flüssigkristallen 11, die in einer oder mehreren Schichten auf dem Substrat angeordnet und an diesem haftend angebracht sind. Eine vergrößerte, bruchstückhafte Schnittansicht eines Abschnittes des Zeichens Acht 101 ist in Figur 4 als die Anzeige 60, 60' oder 90 dargestellt, die oben mit Bezug auf die Figuren 4 bis 8 beschrieben wurden. Jedes der sieben Segmente der Acht 101 kann wahlweise und gezielt unter Energie gesetzt werden oder nicht, so daß verschiedene Zahlzeichen erzeugt werden können. Unter-Energie-setzen bedeutet hier, die entsprechenden Elemente in einen Zustand zu bringen, daß sie gegenüber dem Hintergrund relativ hell erscheinen. Daher bedeutet unter-Energie-setzen hier den Zustand mit ausgeschaltetem Feld oder die zufällige Ausrichtung beispielsweise der Segmente 101a und 101b, um "1" anzuzeigen, während die anderen Segmente sich in der geordneten Ausrichtung mit Feld ein befinden.
Die Figuren 10 und 11 verdeutlichen jeweils in einem Bruchstückschnitt und in einer bruchstückhaften perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform der Erfindung, welche die bevorzugte Anordnung der Flüssigkristallschicht 61" und der Elektroden 13", 14" in dem Trägermedium 12" darstellt. In den Figuren 10 und 11 kennzeichnen Bezugszahlen mit Doppelstrich die Teile, welche den Bezugszahlen ohne Strich in den Figuren 4 und 5 entsprechen oder den Bezugszahlen mit Strich in Figur 6. Insbesondere ist es gemäß der Darstellung der Figuren 10 und 11 bevorzugt, daß die Anzeigeeinrichtung 60" die Schicht 61" und die Elektrode 13" im wesentlichen kontinuierlich über der gesamten oder zumindest einem relativ großen Teil der Anzeigeeinrichtung sind. Die Elektrode 13" kann beispielsweise an eine Quelle eines elektrischen Massenpotentials angeschlossen werden. Die Elektrode 14" kann aufgeteilt werden in eine Vielzahl von elektrisch isolierten Elektrodenabschnitten, wie z.B. diejenigen, die unter 14a, 14b dargestellt sind, von denen jede wahlweise mit einer Quelle eines elektrischen Potentials verbunden werden kann, um das Anlegen eines elektrischen Feldes über dem Flüssigkristallmaterial zu vervollständigen, welches sich zwischen derartig unter Energie bzw. Spannung gesetzten Elektrodenabschnitten 14a oder 14b und der anderen Elektrode 13" befindet. Es kann deshalb beispielsweise ein elektrisches Feld über den Elektroden 14a, 13" angelegt werden, was bewirkt, daß das gekapselte Flüssigkristallmaterial im wesentlichen direkt dazwischen in die geordnete Feldeinausrichtung fällt und damit in der oben beschriebenen Art und Weise effektiv optisch durchsichtig wird. Zur gleichen Zeit kann es sein, daß die Elektrode 14b nicht mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden ist, so daß das Flüssigkristallmaterial zwischen einer solchen Elektrode 14b und der Elektrode 13" sich in einer gestörten oder Zufallsausrichtung befindet und deshalb aus der Betrachtungsrichtung 20" relativ hell erscheint. Eine kleine Lücke 120 zwischen den Elektroden 14a, 14b sorgt für eine elektrische Isolierung dazwischen, um die gerade beschriebene getrennte Energieversorgung derselben zu ermöglichen oder nicht.
Unter Bezug auf Figur 12 ist die bevorzugte Ausführungsform und die beste Art und Weise der Ausführung der Erfindung als die Anzeige 60''' dargestellt. In Figur 12 sind die verschiedenen Teile durch dreifach gestrichene Bezugszahlen gekennzeichnet, welche denjenigen Teilen entsprechen, die mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wie oben beschrieben. Die Anzeigevorrichtung 60''' wird im allgemeinen gemäß der Vielzahl der oben dargestellten Beispiele hergestellt. Insbesondere ist das untere Trägermedium 12b''' aus Mylarfolie gebildet, die eine mit Indium dotierte Zinnoxidintrexelektrode 13''' daran hat; und die Schicht 61''' des gekapselten Flüssigkristallmaterials wurde auf die mit der Elektrode beschichtete Oberfläche aufgebracht, wie dargestellt. Verschiedene Elektrodenabschnitte 14a''', 14b''' etc., mit jeweils einer Lücke 120''' dazwischen, wurden entweder direkt auf die Oberfläche der Schicht 61''' gegenüber von dem Trägermedium 12b''' oder auf das Trägermedium 12a''' aufgebracht, und letzterer wurde in der in Figur 12 dargestellten Weise so aufgebracht, daß er die Sandwichanordnung der Anzeigeeinrichtung 60''' vervollständigte. Darüberhinaus war das Reflexionsmedium 80''' Luft und ein Rußabsorber 21''', welcher auf einem Träger angebracht ist, der in Figur 2 dargestellt ist, wurde gegenüber einem solchen Luftspalt 80''' angeordnet, und zwar von dem Trägermedium 12b''' aus, wie man in der Figur erkennen kann. Der Betrieb der Anzeigevorrichtung 60''' erfolgt entsprechend der Betriebsweise, die beispielhaft mit Bezug auf die Figuren 4 bis 6 und 10 oben beschrieben wurde.
Es wird nun auf Figur 13 Bezug genommen, wo ein gekapselter Flüssigkristall 130 von der Art, wie sie in Beispiel 7 unten beschrieben ist, schematisch dargestellt ist. Eine solche Kapsel 130 weist eine kugelförmige Kapselwand 131 eines Behältermaterials 132 auf, schließt ein in der Funktionsweise nematisches Flüssigkristallmaterial 133 innerhalb der Kapsel ein und auch einen cholesterischen chiralen Zusatz 134. Der Zusatz 134 befindet sich im allgemeinen in Lösung mit dem nematischen Material 13, obwohl der Zusatz in Figur 13 an einer zentralen Stelle dargestellt ist, weil seine Funktion sich primär auf das Flüssigkristallmaterial bezieht, welches von der Kapselwand entfernt ist, wie unten weiter beschrieben wird. Die Kapsel 130 ist in dem gestörten Zustand mit ausgeschaltetem Feld dargestellt, wobei das Flüssigkristallmaterial in der oben beschriebenen Weise, z.B. mit Bezug auf Figur 2, verzerrt bzw. gestört ist. Das Flüssigkristallmaterial, welches der Wand 131 am nächsten liegt, neigt dazu, in eine Form gezwungen zu werden, die wie die innere Grenze dieser Wand gekrümmt ist, und es gibt eine Diskontinuität 135 analog der Diskontinuität 55, die in Figur 2 dargestellt ist.

Beispiel 7

Hierbei folgt man den Schritten des Beispiels 1 unter Verwendung derselben Materialien und Schritte wie in Beispiel 1 mit Ausnahme der Tatsache, daß 3 % Cholesterololeat (chirales Additiv), ein cholesterisches Material, vor dem Mischvorgang hinzugefügt wurde, und dann wurde das Mixen mit sehr geringer Scherwirkung bzw. Scherkraft durchgeführt. Die resultierenden Kapseln waren etwas größer als die in Beispiel 1 hergestellten. Das gekapselte Flüssigkristallmaterial war jedoch immer noch in der Funktionsweise nematisch.
Im Betrieb des gemäß Beispiel 7 gebildeten Materials hat es sich herausgestellt, daß der chirale Zusatz die Ansprechzeit des in der Funktionsweise nematischen, gekapselten Flüssigkristallmaterials verbessert (reduziert) hat, insbesondere beim Zurückkehren in die gestörte Ausrichtung, die im allgemeinen der Wandform der einzelnen Kapseln folgt, unmittelbar nachdem man von dem Feldeinzustand in den Feldauszustand übergegangen ist. In solch relativ großen Kapseln, beispielsweise etwa in der Größenordnung von zumindest 8 um Gesamtdurchmesser, tritt normalerweise der Fall ein, daß, wenn man in den Feldauszustand geht, das Flüssigkristallmaterial, welches in der Nähe der Kapselwand liegt, zurück in die gestörte Ausrichtung gehen würde und der Wandform oder Krümmung schneller folgt, als das Flüssigkristallmaterial, welches dem Zentrum der Kapsel näher liegt. Diese Ungleichheit führt tendenziell zu einer Verlangsamung der gesamten Ansprechzeit des Materials. Der chirale Zusatz induziert jedoch eine Tendenz, daß der Aufbau bzw. die Struktur sich verdreht. Dieser Einfluß auf das nematische Material ist am deutlichsten bemerkbar im Abstand von der Kapselwand und beschleunigt damit die Rückkehr dieses relativ entfernten Materials in die gestörte Ausrichtung, vorzugsweise beeinflußt durch die Form der Kapselwand. Ein solcher chiraler Zusatz kann im Bereich von etwa 0,1 % bis etwa 8 % des Flüssigkristallmaterials liegen und in einem bevorzugten Bereich von etwa 2 % bis etwa 5 %. Die Menge kann sich in Abhängigkeit von dem Additiv und dem Flüssigkristall ändern und könnte auch außerhalb des erwähnten Bereiches liegen, solange die Kapsel in der Funktionsweise nematisch bleibt.
Es versteht sich, daß der eingekapselte Flüssigkristall 130 der Figur 13 in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung, welche in dieser Anmeldung beschrieben sind, anstelle von oder in Verbindung mit dem sonst hier beschriebenen gekapselten Flüssigkristallmaterial eingesetzt werden kann.
Ein anderer Zusatz kann auch verwendet werden, um die Viskosität des Flüssigkristallmaterials während der Herstellung beispielsweise einer Einrichtung 60 zu reduzieren und/oder ansonsten zu steuern. Die reduzierte Viskosität kann einen positiven Einfluß auf die Bildung der Emulsion und/oder auf den Vorgang des Aufbringens der Emulsion auf ein mit einer Elektrode kaschiertes bzw. bedecktes Trägermedium 12. Ein Beispiel eines solchen Additivs kann Chloroform sein, welches wasserlöslich ist und beim Trocknen die Emulsion hinterläßt.

Beispiel 8

Eine Emulsion wurde hergestellt unter Verwendung von etwa 15 Gramm einer 22 %-igen (der Rest war Wasser) PVA mit niedriger Viskosität und mittlerer Hydrolyse. Etwa 5 Gramm eines 8250 Flüssigkristalls (von American Liquid Xtal), welche etwa 3% (Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht des Flüssigkritalls) Cholesterinoleat enthielt, etwa 0,1 % einer 1 %-igen (der Rest war Wasser) Lösung des oberflächenaktiven Mittels L.O. 630 und 15 % Chloroform.
Dieses Material wurde mit hoher Scherkraft bzw. Scherwirkung während etwa drei Minuten gemischt. Die erzeugten Kapseln hatten etwa 1 bis 2 um im Durchmesser. Eine Schicht eines derartigen gekapselten Flüssigkristalls wurde auf eine mit einer Elektrode bedecktes Trägermedium aufgebracht unter Verwendung eines Streichmessers mit einer Lückeneinstellung 5. Das Material wurde getrocknet und funktionierte in etwa wie die oben beschriebenen Materialien.
Eine modifizierte Flüssigkristallanzeigeeinrichtung 140 gemäß der vorliegenden Erfindung ist schematisch in den Figuren 14 und 15 dargestellt. In der Einrichtung 140 wird die primäre Beleuchtungsquelle abgeleitet von einer Lichtquelle 141 auf der sogenannten Rück- oder Nichtbetrachtungsseite 142 der Anzeigeeinrichtung. Genauer gesagt, die Anzeigeeinrichtung 140 weist eine Schicht 61 von gekapseltem Flüssigkristall zwischen einem Paar von Elektroden 13, 14 auf, die von oberen und unteren Trägermedien 12a, 12b in etwa in der oben beschriebenen Weise, z.B. mit Bezug auf Figur 12, offenbart wurden. Das Reflexionsmedium 80 ist ein Luftspalt, wie in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform oben beschrieben wurde.
Ein Lichtsteuerfilm (LCF), der von der 3-M Company verkauft wird, ist bei 143 dargestellt; der bevorzugte (Film) wird anhand der Produktbezeichnung LCFS-ABRO-30º-OB-60º-CLEAR- GLOS-.030 identifiziert. Der Lichtsteuerfilm 143 ist ein dünnes Kunststoffblatt aus einem vorzugsweise schwarzen oder im wesentlichen lichtabsorbierenden Material, welches schwarze Mikroraster 144 hat, die von der rückwärtigen Fläche 145 in Richtung der Vorderfläche 146 desselben verlaufen bzw. dahindurchführen. Ein solcher Film bzw. Folie oder ein ähnliches Material kann in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden. Eine derartige Folie kann im Ergebnis dazu führen, daß das Licht, welches dahindurchtritt, gesammelt wird für das Auftreffen auf das Flüssigkristallmaterial.
Die Mikroraster bzw. Mikrojalousien funktionieren wie eine Jalousie bzw. Jalousienblende, um Licht von der Quelle 141, beispielsweise Lichtstrahlen 150, 151 in die Anzeigeeinrichtung 140 hinein und hindurch zu lenken und insbesondere durch das Trägermedium 12 und die Flüssigkristallschicht 61, unter einem Winkel, der im allgemeinen außerhalb der Sichtlinie des Betrachtungswinkels eines Betrachters läge, der die Anzeigeeinrichtung von der Betrachtungsrichtung 20 her ansieht, und zwar wenn der Flüssigkristall ausgerichtet oder im wesentlichen optisch durchsichtig ist. Ein derartiger Feldein- ausgerichteter Zustand ist in Figur 14 dargestellt, in welcher die Lichtstrahlen 150, 151 im wesentlichen durch die Anzeigeeinrichtung 140 außerhalb der Betrachtungslinie hindurchtreten. Darüberhinaus wird Licht, wie z.B. der Lichtstrahl 152, welcher auf die Anzeigeeinrichtung von der Betrachtungsseite 20 her auftrifft, im allgemeinen durch das Trägermedium 12 und die ausgerichtete, im Feldein-Zustand befindliche Flüssigkristallschicht 61 hindurchtreten, um von der schwarzen Folie 143 absorbiert zu werden, die beispielsweise in Verbindung mit Figur 12 als Absorber 21''' funktioniert.
Wie man jedoch in Figur 15 sieht, werden, wenn die Flüssigkristallschicht 61 sich in dem Feldaus-Zustand befindet, d.h. der Flüssigkristall verzerrt bzw. gestört oder zufallsausgerichtet ist, die Lichtstrahlen 150, 151 von der Quelle 141 durch die Schicht des Flüssigkristallmaterials 61 isotrop gestreut, was eine vollständige innere Reflexion und ein erhelltes bzw. helleres Erscheinungsbild des Flüssigkristallmaterials in der oben beschriebenen Weise bewirkt. Der Strahl 151 ist also beispielsweise isotrop gestreut als Strahl 151a dargestellt, der vollständig im Innern als Strahl 151b reflektiert wird und weiter als Strahl 151c isotrop gestreut wird, der nach außen durch die Zwischenfläche 64 in Richtung der Betrachtungsrichtung 20 gerichtet ist. Die Anzeigeeinrichtung 140 der Figuren 14, 15 ist insbesondere zweckmäßig in Situationen, wo es wünschenswert ist, eine Beleuchtung von der Rück- oder Nichtbetrachtungsseite her bereitzustellen. Eine solche Anzeigeeinrichtung funktioniert jedoch auch in der z.B. mit Bezug auf die Anzeigeeinrichtung 60''' der Figur 12 oben beschriebenen Art und Weise auch ohne die rückwärtige Lichtquelle 141, solange von der Betrachtungsrichtung 20 her in angemessener Weise Licht bereitgestellt wird. Die Einrichtung 140 kann daher beispielsweise bei Tageslicht verwendet werden, kann an einer oder beiden Seiten von dem Umgebungslicht mit oder ohne die Lichtquelle 141 beleuchtet werden und kann bei Nacht oder unter anderen Umständen, in welchen die Umgebungsbeleuchtung für die gewünschte Helligkeit unzureichend ist, beispielsweise durch Verwendung der von der Quelle 141 bereitgestellten Beleuchtung verwendet werden.
Eine Anzeigeeinrichtung 160 in Figur 16 ist ähnlich der Anzeigeeinrichtung 140 mit der Ausnahme, daß der Lichtsteuerfilm bzw. die Lichtsteuerfolie 161 bei 162 direkt auf das Trägermediummaterial 12b aufgeklebt oder in anderer Art und Weise in Anlage mit diesem angeordnet ist. Eine vollständige innere Reflexion würde in der oben beschriebenen Art und Weise auftreten, wenn die Anzeigeeinrichtung 160 mit Licht von der Betrachtungsseite 20 her beleuchtet wird, in erster Linie aufgrund der Zwischenfläche bzw. Grenzfläche 64 des Trägermediums 12a mit Luft. Es kann auch in gewissem Maße vollständige innere Reflexion an der Zwischenfläche 162 auftreten. Da jedoch die LCF-Folie unmittelbar auf das Trägermedium 12b aufgebracht ist, wird ein relativ großer Teil des Lichtes, welches die Zwischenfläche 162 erreicht, von dem schwarzen Film absorbiert werden. Es ist daher bei der Anzeigeeinrichtung 160 besonders wünschenswert, eine rückwärtige Beleuchtungsquelle 161 zuzuführen, um eine angemessene Beleuchtung des Flüssigkristallmaterials in der Schicht 61 sicherzustellen, um die gewünschte helle Zeichenanzeigewirkung bzw. Zeichendarstellung gemäß der Erfindung zu erhalten.
Nun wird kurz auf Figur 17 Bezug genommen, wo eine andere Ausführungsform eines gekapselten Flüssigkristallmaterials 200 dargestellt ist, welches anstelle der verschiedenen anderen Ausführungsformen der hier offenbarten Erfindung eingesetzt werden kann. Das gekapselte Flüssigkristallmaterial 200 weist in der Funktionsweise nematisches Flüssigkristallmaterial 201 in einer Kapsel 202 auf, die vorzugsweise eine in etwa kugelförmige Wand 203 hat. In Figur 17 befindet sich das Material 200 in dem Zustand mit ausgeschaltetem Feld und in diesem Zustand ist die Struktur 204 der Flüssigkristallmoleküle so orientiert, daß sie senkrecht oder im wesentlichen senkrecht zu der Wand 203 an der Zwischenfläche bzw. Grenzfläche 205 mit derselben ausgerichtet ist. An der Grenzfläche 205 ist also die Struktur 204 in etwa in radialer Richtung bezüglich der Geometrie der Kapsel 202 orientiert. Wenn man sich näher in Richtung des Zentrums der Kapsel 202 bewegt, hat die Orientierung der Struktur 205 zumindest eines Teils der Flüssigkristallmoleküle die Tendenz zu einer Krümmung, um das Volumen der Kapsel 202 auszunutzen bzw. zu füllen in einer Anordnung mit einer im wesentlichen minimalen freien Energie des Flüssigkristalls in der Kapsel, wie beispielhaft in der Zeichnung zu sehen ist.
Man nimmt an, daß eine solche Ausrichtung auftritt aufgrund der Hinzufügung eines Zusatzes zu dem Flüssigkristallmaterial 201, welcher mit dem Trägermedium reagiert, um in Normalenrichtung orientierte Steryl- oder Alkylgruppen an der inneren Kapselwand zu bilden. Genauer gesagt, ein solcher Zusatz kann ein Chromsterylkomplex oder ein Wernerkomplex sein, der mit dem PVA des Trägermediums (12) reagiert, welches die Kapselwand 203 bildet, um so eine relativ feste Kruste oder Wand mit einer Sterylgruppe oder einer "moeity" zu bilden, die die Tendenz hat, in radialer Richtung in das Flüssigkristallmaterial selbst hinein vorzuspringen. Ein solches Vorspringen führt dazu, daß die festgestellte radiale oder normale Ausrichtung der Flüssigkristallstruktur bewirkt wird. Darüberhinaus steht eine solche Ausrichtung des Flüssigkristallmaterials immer noch in Übereinstimmung mit der obigen stark gekrümmten Verzerrung des Flüssigkristallaufbaues in dem Feldaus-Zustand, da die Richtungsableitungen, genommen unter rechten Winkeln zu der generellen bzw. Hauptmolekülrichtung, nicht Null sind.
Ein Beispiel eines solchen Materials 200 wird im folgenden dargestellt:

Beispiel 9

Zu einer 5 g Probe von 8250 nematischem Flüssigkristall wurden 0,005 g einer 10 %-igen Lösung von Quilon M, einem Chromsterylkomplex, der von DuPont hergestellt wird, zusammen mit 3 g Chloroform hinzugegeben. Das resultierende Material wurde homogenisiert mit geringer Scherwirkung mit 15 g einer 22 %-igen w/w Lösung von Gelvatol 20/30 PVA (die übrigen 78 % dieser Gelvatol-Lösung waren Wasser).
Das Ergebnis war ein gekapselter Flüssigkristall, bei welchem die Kapselwand mit dem Quilon M reagierte, und so eine unlösliche Hülle bildete.
Durch Beobachtung mit polarisiertem Licht wurde festgestellt, daß die Kapselwand den Flüssigkristall in radialer Richtung ausrichtete.
Ein Film wurde auf ein Mylar-Trägermedium gegossen, der bereits eine Intrex-Elektrode trug, wie oben, unter Verwendung eines Streichmessers mit einer Spalteinstellung von 5 mil (125 um). Der resultierende Film hatte eine Dicke von 1 mil (25 um) nach dem Trocknen. Eine Hilfselektrode wurde aufgebracht. Das Material begann sich in der Kapsel auszurichten bei 10 Volt und war bei 40 Volt vollständig ausgerichtet. Eine solche Ausrichtung wäre wie die in Figur 3 oben dargestellt.
Die Erfindung kann in einer Vielzahl von Weisen verwendet werden, um die Anzeige von Daten, Zeichen, Informationen, Bildern etc. sowohl in keinem als auch in großem Maßstab zu bewirken. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform und der besten Art, die Erfindung auszuführen, wird das Flüssigkristallmaterial in dem Trägermedium 12 nur in den Bereichen angeordnet, wo Zeichen etc. geformt werden sollen. In einer Alternative kann sich die Schicht 61 über das gesamte Trägermedium 12 hinweg erstrecken, und nur die Bereiche, wo Zeichen dargestellt werden sollen, haben Elektroden, um den Feldein-/Feldaus-Zustand bezüglich der benachbarten Bereiche der Flüssigkristallschicht 61 zu steuern. Als optische Blenden kann die Erfindung verwendet werden, um die effektive und/oder scheinbare Helligkeit von Licht einzustellen, die von der Betrachtungsseite her gesehen wird. Verschiedene andere Gestaltungen können auch verwendet werden, wie gewünscht, unter Verwendung der erhöhten Streuung, die durch die vollständige innere Reflexion und/oder durch optische Interferenzprinzipien gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt werden.
Die Erfindung kann unter anderem verwendet werden, um eine geregelte bzw. gesteuerte optische Anzeige herzustellen.

Claims

1. Vorrichtung zum steuerbaren Beeinflussen der Lichtdurchlässigkeit, mit Flüssigkristallmaterial (30, 133, 201), das in einem Behältermedium (33, 132) mikrogekapselt ist, einem Träger (12) zum Tragen des Flüssigkristallmaterials (30, 133, 201), und einer Einrichtung (13, 14), um ein elektrisches Feld an dem Flüssigkristallmaterial anzulegen, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristallmaterial (30, 133, 201) in der Funktionsweise nematisch ist und so betreibbar ist, daß es wahlweise in erster Linie, bei Abwesenheit des Feldes, Licht streut, oder, unter Ansprechen auf das Feld, Licht hindurch läßt, und wobei die Vorrichtung weiterhin eine Reflexionseinrichtung (18, 19, 80, 19') aufweist, um eine totale interne Reflexion des von dem Flüssigkristallmaterial (30, 133, 201) gestreuten Lichtes zurück zu diesem Flüssigkristallmaterial (30, 133, 201) zu bewirken, wobei die Vorrichtung so betreibbar ist, daß ungestreutes Licht im wesentlichen nicht vollständig im Innern reflektiert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Träger (12a) auf einer Betrachtungsseite (20) angeordnet ist, durch welchen zumindest etwas von dem vom Flüssigkristallmaterial (30, 133, 201) gestreuten Licht abgegeben wird, und wobei ein weiterer Träger (12b) an der gegenüberliegenden Seite des Flüssigkristallmaterials (30, 133, 201) relativ zu der Betrachtungsseite angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die vollständige innere Reflexion des Lichtes an den äußeren Oberflächen (19, 19') der Träger (12a, 12b) bewirkt wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, welche weiterhin eine Lichtlenkungseinrichtung (143, 161) aufweist, um auffallendes Licht in den weiteren Träger (12b) zu richten, wobei die Lenkungseinrichtung (143, 161) Mittel aufweist, um derartiges auftreffendes Licht auf den weiteren Träger (12b) in einer Richtung zu richten, die im wesentlichen außerhalb der üblichen Sichtlinie der Betrachtung von der Betrachtungsseite her liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Lenkungseinrichtung (143, 161) einen Lichtsteuerfilm aufweist, der lichtdurchlässige und lichtabsorbierende Teile hat, und eine Einrichtung aufweist, um den Film an die Außenseite des anderen Trägers (12b) zu koppeln, um mit diesem eine Zwischenfläche zu bilden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, welche weiterhin eine abgestimmte dielektrische Zwischenflächenschicht (91) an der äußeren Seite (19) des weiteren Trägers (12b) aufweist, um eine konstruktive optische Interferenz von zumindest einem Teil des von dem Träger auf die Interferenzschicht (91) auftreffenden Lichtes oder die Zwischenfläche desselben mit dem Träger unter einem Winkel zu bewirken, der einen vorbestimmten Konuswinkel übersteigt, und um auslöschende Interferenz des unter einem Winkel innerhalb eines solchen Konuswinkels auftreffenden Lichtes zu bewirken, wobei die Schicht (91) Mittel aufweist, um eine Zwischenfläche damit auszubilden, um eine totale interne Reflexion des Lichtes in dem Träger zu bewirken, welches auf eine solche Zwischenfläche unter einem Winkel auftritt, der einen weiteren vorbestimmten Konuswinkel überschreitet, unter welchem das Licht durch eine solche Zwischenfläche (91) hindurchgelassen würde, wobei dieser weitere vorbestimmte Konuswinkel größer ist als der ersterwähnte vorbestimmte Konuswinkel.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, welche weiterhin optische Absorptionsmittel (21, 81) zum Absorbieren von durch die äußere Seite (19, 19') des weiteren Trägers (12b) hindurchgelassenem Licht aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Flüssigkristallmaterial einen außerordentlichen Brechungsindex hat, der sich von dem des Behältermediums (33) unterscheidet, um bei Abwesenheit des Feldes ein derartiges Steuen zu bewirken.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Flüssigkristallmaterial (11, 30) solches Flüssigkristallmaterial aufweist, welches eine positive dielektrische Anisotropie und einen außerordentlichen Brechungsindex hat, der im wesentlichen dem des Behältermediums (33) angepaßt ist, um die optische Durchlässigkeit bei Anwesenheit eines elektrischen Feldes maximal zu machen und um bei Abwesenheit des Feldes eine im wesentlichen isotrope Streuung zu bewirken.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Flüssigkristallmaterial (11, 30) eine positive dielektrische Anisotropie hat und wobei die dielektrische Konstante des Behältermediums (33) zumindest in etwa so groß ist wie die kleinere dielektrische Konstante des Flüssigkristallmittels.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Flüssigkristallmaterial (30, 133, 201), welches in dem Behältermedium (33, 132) mikrogekapselt ist, zumindest eine Schicht in oder auf dem Träger (12) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Flüssigkristallmaterial (30, 133, 201), welches in dem Behältermedium (33, 132) mikrogekapselt ist, eine Emulsion von Flüssigkristallmaterial in dem Behältermedium aufweist bzw. ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, welche weiterhin Zusatzmittel (134) in dem Flüssigkristallmaterial (133) aufweist, um die Verzerrung und die Rückkehr zu einer Zufallsausrichtung bei Entfernen eines solchen Feldes zu beschleunigen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Zusatzmittel (134) einen chiralen Zusatz aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, welche weiterhin Mittel aufweist, die mit dem Behältermedium reagieren, um eine Tendenz hervorzurufen, zumindest einen Teil von zumindest etwas von dem Flüssigkristallmaterial (201) in eine im wesentlichen normale Ausrichtung mit den Oberflächen des Behältermediums zu zwingen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Reaktionsmittel einen Chromsterylkomplex, einen Chromalkylkomplex oder einen Wernerkomplex aufweist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei Elektrodeneinrichtungen (13, 14) für das Anlegen des elektrischen Feldes vorgesehen sind, um das Flüssigkristallmaterial (30, 133, 201) bezüglich dieses Feldes auszurichten.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, welche weiterhin eine Lichtquelle (141) aufweist, um das Flüssigkristallmaterial (30, 133, 201) zu beleuchten.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Behältermaterial und der Träger dasselbe Material aufweisen.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das Behältermaterial und der Träger eine einstückige Struktur haben.

21. Verfahren zum Darstellen eines Zeichens oder einer anderen Information auf einem Hintergrund unter Verwendung von Flüssigkristallmaterial (30, 133, 201), welches in einem Behältermedium (30, 132) mikrogekapselt ist, eines Trägers (12), zum Tragen des Flüssigkristallmaterials (30, 133, 201) und Einrichtungen (13, 14), um ein elektrisches Feld an dem Flüssigkristallmaterial (30, 133, 201) anzulegen, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristallmaterial (30, 133, 201) in einem Muster angeordnet ist, daß es in der Funktionsweise nematisch ist und daß es so betrieben wird, daß es, bei Abwesenheit des Feldes, Licht streut oder, unter Ansprechen auf das Feld, Licht hindurchläßt, und daß von dem Flüssigkristallmaterial (30, 133, 201) gestreutes Licht durch totale innere Reflexion zurück zu dem Flüssigkristallmaterial (30, 133, 201) reflektiert wird, um eben dieses Flüssigkristallmaterial (30, 133, 201) heller zu machen, und so, daß es derartiges Licht, welches ohne Streuung hindurchgelassen wird, ohne vollständige innere Reflexion im wesentlichen hindurchläßt.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei Licht im wesentlichen isotrop gestreut wird und wobei konstruktive optische Interferenz zumindest bezüglich eines Teils des derart isotrop gestreuten Lichtes bewirkt wird, um dieses so zu richten, daß es auf das Flüssigkristallmaterial (30, 133, 201) fällt.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 oder 22, welches weiterhin das Beleuchten derartigen Flüssigkristallmaterials (30, 133, 201) von gegenüber der Betrachtungsseite (20) aufweist unter Verwendung von einfallendem Licht, welches unter einem Winkel gerichtet ist, der normalerweise außerhalb der Sichtlinie der Betrachtung liegt.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, welches weiterhin aufweist, daß zumindest ein Teil des von einem solchen Flüssigkristallmaterial (30, 133, 201) hindurchgelassenen Lichtes absorbiert wird.

25. Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welchem eingekapseltes Flüssigkristallmaterial (11, 130, 200) als in der Funktionsweise nematisches Material gebildet wird und bei welchem das eingekapselte Flüssigkristallmaterial (11, 130, 200) in oder auf einem Träger (12) angeordnet wird, der eine vollständige innere optische Reflexionseigenschaft hat.

26. Verfahren nach Anspruch 25, welches weiterhin aufweist, daß ein weiteres Medium (18, 80) an einer Zwischenfläche bzw. Übergangsfläche mit dem Träger (12) bereitgestellt wird und daß der Brechungsindex eines derartigen Trägers (12) so ausgewählt wird, daß er größer ist als der Brechungsindex des weiteren Mediums (18, 80).

27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei dieses Bereitstellen das Bereitstellen einer Luftzwischenschicht beinhaltet.

28. Verfahren nach den Ansprüchen 26 oder 27, welches weiterhin aufweist, daß eine lichtabsorbierende Beschichtung (21, 81) jenseits dieses weiteren Mediums aufgebracht wird, um das durch das weitere Medium hindurchgelassene Licht zu absorbieren.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 28, wobei das Bilden (des gekapselten Flüssigkristallmaterials) das Ausbilden einer Emulsion eines in der Funktionsweise nematischen Flüssigkristallmaterials (30, 133, 200) in einem Behältermedium (33, 132) aufweist, um kapselartige Behältervolumen (11, 130, 200) derartigen Flüssigkristallmaterials (30, 133, 200) bereitzustellen, wobei die Wände (50, 133, 203) derartiger Volumen dazu neigen, die Struktur des Flüssigkristallmaterials zu verzerren, wenn es bei Abwesenheit des Feldes in etwa zufällig ausgerichtet ist.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 29, welches weiterhin das Mixen eines derartigen Flüssigkristallmaterials mit einem Zusatz aufweist, welcher die Rückkehr zu der verzerrten Zufallsausrichtung bei Abschalten des Feldes beschleunigt bzw. fördert.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 30, welches weiterhin das Aufbringen einer abgestimmten dielektrischen Interferenzschicht (91) auf der äußeren Oberfläche des Trägers (12) auf der Seite aufweist, welche der Seite, von welcher die Vorrichtung normalerweise betrachtet wird, gegenüberliegt.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 31, wobei ein Steuerungsmittel zu dem Flüssigkristallmaterial (30, 133, 200) hinzugefügt wird, um dessen Viskosität zu steuern.

33. Verfahren nach Anspruch 32, wobei das Steuermittel Chloroform ist, welches mit einem solchen Flüssigkristallmaterial (30, 133, 200) gemischt ist.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 33, wobei ein grenzflächenaktiver Stoff dem Flüssigkristallmaterial (30, 133, 200) hinzugefügt wird.

35. Verfahren nach Anspruch 34, wobei der grenzflächenaktive Stoff ein nicht-ionischer grenzflächenaktiver Stoff ist.

36. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 35, wobei ein Ausrichtmaterial mit dem in der Funktionsweise nematischen Flüssigkristallmaterial (30, 133, 200) gemischt wird.

37. Verfahren nach Anspruch 36, wobei das Ausrichtmaterial ein Chromalkylkomplex ist.

38. Optische Anzeigevorrichtung, welche die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 einschließt.

39. Optischer Schalter bzw. Blende, welche die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 einschließt.