KR940005122B1 - 스멕틱 상을 갖는 캡슐형 액정 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스멕틱 상을 갖는 캡슐형 액정

제1도는 선행 기술의 액정장치의 개략도.

제2도는 본 발명에 따른 액정장치의 개략도.

제3도는 본 발명에 따른 액정표시장치의 평면도.

제4도는 제3도의 액정표시장치의 일부분을 부분적으로 떼어 나타낸 부분 확대도.

제5도는 전기장이 가해지기 않은 상태하에서의 본 발명에 따른 액정캡슐의 확대도.

제6도는 전기장이 가해진 상태하에서의 제5도와 유사한 도면.

제7도는 전기장을 가하는 개략적인 전기 회로도.

재8a도와 제8b도는 전기장이 제거된 상태와 열이 가해진 상태하에서의 본 발명에 따른 액정캡슐의 확대도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

(1), (10), (10') : 액정장치 (2), (20) : 액정재료

(3), (13), (14) : 전극 (4), (12) : 기판

(5), (18), (19), (62), (64) : 전기 리드(lead)

(6), (17), (60) : 스위치

(7), (16) :전압원 (11) : 캡슐형 액정

(15) : 보호층 (22) : 캡슐

(54) : 캡슐벽 (70), (71), (72) : 캐패시터

본 발명은 액정에 관한 것으로, 더욱 특별하게는 스멕틱 상을 갖는 캡슐형(encapsulated) 액정에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 그와 같은 캡슐형 액정을 사용한 장치 및 그와 같은 캡슐형 액정과 장치를 만드는 방법에 관한 것이다.

현재, 액정은 영상표시기(visual display)와 같은 광학장치를 포함한 매우 다양한 장치에 사용된다. 일반적으로 그와 같은 장치는 비교적 낮은 전력을 필요로 하며 충분한 응답시간을 갖고 있고, 합리적인 대비(contrast)를 제공하며, 비교적 경제적이다 .예를 들어 표시기에 사용할 수 있는 액정의 특성은 액정재료를 통해 가해진 전기장에 의한 액정구조의 정렬(또는 비정렬)에 따라 액정이 한편으로는 빛을 전달하고 다른 한편으로는 빛을 산란 및/또는 흡수하는 것이다. 전기적으로는 감응하는 액정재료 및 그것의 사용 예는 미국 특허 제3,322,485에 제공되어 있다.

어떤 액정재료는 온도에 감응하는데, 액정재료의 온도에 감응하여 광학 특성이 변하게 된다. 본 발명을 특별하게 온도는 물론 전기장에 감응하는 액정재료의 사용을 참조하여 이후에 기술되어 있다.

일반적으로, 액정재료에는 콜레스테릭, 네마틱 그리고 스멕틱 형태의 세가지 부류가 있다. 본 출원의 발명은 아래에 기술되어 있는 바람직한 실시예에서 스멕틱 상을 갖고 있는 액정재료의 사용과 관련하고 있다. 또한 본 발명은 네마틱 상은 물론 스멕틱 상을 갖고 있는 액정재료를 사용할 수 있을 것이다.

액정재료의 콜레스테릭, 네마틱 스리고 그멕틱 형태의 여러 가지 특성은 선행 기술에 나타나있다 .액정재료의 한가지 공지된 특성은 가역성인바: 특히 여기서 네마틱 액정재료는 가역될 수 있는 것으로 공지되어 있으나 콜레스테릭 재료는 가역될 수 없음을 주목해야 한다. 가역 네마틱 재료의 한가지 특성은 전기장이 가해지고 나서 제거되고 나면 액정구조가 그 본래의 형태로 되돌아갈 수 있다는 것이다. 한편, 스멕틱 재료는 전기장의 제거후에도 그 형태가 그대로 남아있을 것이다.

액정재료의 대비 및 기타의 특성을 향상시키기 위해, 다색 염료가 그와 함께 용액을 형성하도록 액정재료와 혼합된다. 다색염료의 분자는 일반적으로 액정재료의 분자와 함께 정렬된다. 따라서, 그와 같은 다색 염료는 전기장이나 열의 적용 또는 비적용과 같은 파라매터의 변화에 응답하여 광학적으로 액정재료와 유사한 방식으로 작용할 것이다. 액정재료와 함께 다색 염료를 사용하는 예는 미국 특허 제3,499,702호 및 3,551,026호에 기술되어 있다.

액정재료의 중요한 특성은 이방성이다. 이방성 재료는 방향에 따라 다른 물리적 성질을 갖는다. 예를 들면, 액정은 광학적으로 이방성인바, 즉 입사광의 전파(propagation) 및 편광 방향에 따라 변하는 굴절율을 갖는다. 또한 액정재료는 전기적으로 이방성을 갖는다. 예를 들면, 스멕틱 액정재료에 대한 유전 상수는 액정구조에 있는 분자가 전기장과 평행할 때 하나의 값을 가질 것이며, 액정구조에 있는 분자가 전기장과 수직으로 정렬되어 있을 때 다른 값을 갖게 될 것이다. 그와 같은 유전상수값은 정렬에 대한 함수이므로, 예를 들어 "유전 계수"와 같은 것을 참조하는 것이 보통의 "유전 상수"보다 더 적절할 것이다 .비슷한 성질들이 액정의 다른 형태에 대해서도 해당된다.

콜레스테릭 액정재료를 캡슐화하는 간략한 기술이 미국 특허 제3,720,623호, 3,341,466호 그리고 2,800,457호에 기재되어 있으며, 후자의 두 특허는 처음에 있는 특허 제3,720,623호에 관련되어 있다.

종래에, 표시기와 같은 액정을 사용한 장치는 비교적 크기가 작았다. 광고 표시판이나 간판과 같은, 액정을 사용한 대형장치는 많은 이유 때문에 만족할만하게 재조될 수 없었다. 그 한가지 이유는 액정의 유동성이나(액정재료는 서로 다른 두께를 갖는 표시기의 창생 영역(creating area)으로 흐르려는 경향이 있다). 결과적으로, 표시기의 광학적 특성은 균일성이 결여되게 되고, 표시기의 여러 부분에서 변화하는 대비 특성을 갖게 된다. 두께의 변화는 또한 액정장치의 광학 성질의 변화를 야기한다. 더욱이, 액정층의 두께 변화는 캐패시턴스 및 임피던스와 같은 액정 층의 전기적 성질에 상응하는 변화를 야기하게 될 것이며, 아울러 대형 액정장치의 균일성을 감소시킬 것이다. 또한, 액정 층의 전기적 특성의 변화는 액정재료에 가해진 유효 전기장의 상응하는 변화를 야기하거나 또는 일정한 전기장에 대하여 두께가 서로 상이한 액정의 영역에서 서로 다르게 반응할 것이다.

다색표시기 즉, 다색 염료와 액정재료가 함께 용해되어 있는 표시기는 편광기의 사용을 요구하지 않는다는 장점을 갖고 있다. 그러나, 그와 같은 다색장치는 네마틱 액정재료만 사용되었을 경우 대비가 비교적 낮다는 단점을 갖고 있다. 콜레스테릭 액정재료가 대비율을 개선하기 위해 염료와 함께 네마틱 액정재료에 첨가될 수 있음은 이미 밝혀졌다(참고자료:White 등 논문 Journal of Applied physics, 45권, 11호 1974년 11월, 페이지 4718-4723). 콜레스테릭 재료는 전기장이 제거되었을 때 그 본래의 영(zero) 전기장 형태로 복귀되지 않으려는 경향이 있다.

액정재료의 특별한 형태에 관계없이 액정재료와 함께 용액에 포함되어 있는 다색 염료가 부딪히게 되는 또다른 문제는 염료의 빛흡수가 "전기장이 온(ON)"인 상태에서 영이 아니라는 것이다. 오히려 "전기장이온"인 상태에서의 그와 같은 흡수는 염료의 상대 정렬의 함수이거나 또는 그와 관련되어 있는 소위 오더링 파라매터(ordering parameter)를 따른다. 액정재료의 광학적 투과 특성은 액정재료의 두께의 지수 함수이다. 상세하게는, 액정재료의 "온"상태 또는 "전기장이 온"인 상태, 또는 "에너지화 된" 상태는 액정재료의 두께의지수 함수이며,"흡수상태 또는 "전기장이 오프(off)"인 상태는 두께의 또다른 지수 함수이다.

바로 앞선 두 단락에 기술되어 있는 문제를 해결하기 위해, 액정재료는 최적의 균일두께를 가져야 할 것이다(여기서 사용된 것처럼,"액정"재료는 액정 그 자체를 의미하며 전후 관계에 따르면 다색 염료가 그들과 함께 용액에 들어있다). 또한 최적 간격을 갖는 전극이 있어야 하며, 그것에 의해 전기장이나 열이 액정재료에 가해진다. 그와 같은 최적의 두께 및 간격을 유지하기 위해 정밀한 공차가 유지되어야만 한다. 정밀한 공치를 유지하는 것은, 넓은 표면적에 걸쳐 정밀한 공차를 유지하기가 매우 어려우므로, 액정을 사용하는 장치의 크기에 한계가 있게 한다.

간단히 말해, 본 발명의 한 양상에 따르면 스멕틱 상을 갖는 액정재료가 캡슐에 싸여진다. 또다른 양상에 따르면, 캡슐형 액정재료가 영상표시기 및 광학 셔터와 같은 액정장치에 사용된다. 또다른 양상에 따르면, 액정재료를 캡슐에 싸기 위한 방법 및 그와 같은 캡슐형 액정재료를 사용하며 액정장치를 만들기 위한 방법이 제공된다.

스멕틱과 네마틱 상을 갖는 액정은 본 발명에 따라 캡슐에 싸여질 수 있다. 액정재료의 전이온도는 이 액정이 스멕틱 상 인가 네마틱 상 인가를 결정한다. 네마틱 상에서, 액정은 작동상 네마틱이다(참고자료:1984. 3. 6. Fergason의 이름으로 "캡슐형 액정 및 방법"이라는 명칭을 갖는 1984년 3월 6일자로 허여된 미국 특허 4,435,047호. 이것은 참고로 본 명세서상에 이용된다.)

상기 "작동상 네마틱"이라함은 외부 전기장이었을시 매우 강한 비틀림(콜레스테릭 재료)이나 총화(스멕틱재료)와 같은 액정의 구조적 뒤틀림이 벌크 효과에 의해서 보다는 그 경계에 있는 액정의 지향에 의해 좌우되는 것을 의미한다. 따라서, 예를 들면 비틀림을 유발하긴 하지만 경계 정렬의 효과를 극복할 수 없는 키랄 성분은 작동상 네마틱이라 여겨진다. 그와 같은 작동상 네마틱인 액정재료는 다색 염료, 키랄 화합물 또는 다른 공통-성분을 포함할 수 있다.

여기서 사용된 캡슐은 액정재료의 양을 제한하는 격납장치 또는 매체를 나타내며, "캡슐 매체" 또는 "재료"는 캡슐을 형성하는 매체 또는 재료이다. "캡슐형 액정" 또는 캡슐형 액정재료"는 캡슐을 이루는 매체내의 이산 체적에, 예를 들면 개개의 캡슐 또는 건조된 안정 에멀션같은 고형 매체에 포함 또는 제한되어 있는 액정재료의 양을 뜻한다. 그러나, 이산체적은 예를 들면 하나 또는 그 이상의 통로에 의해 상호 연결 될 수 있다. 액정은 이산 체적 및 상호연결 통로 둘다에 존재하는 것이 바람직하다. 따라서, 개개 캡슐이 내부 체적은 하나 또는 그 이상의 상호연결 통로를 경유해 유동적으로 결합될 수 있다.

본 발명에 따르면 캡슐은 대략 구형의 형상을 가지며(이것은 그 자체가 본 발명의 필수 조건은 아니다), 약 0.3 내지 100미크론의 직경, 바람직하게는 0.1 내지 30미크론, 특별하게는 3 내지 10미크론, 예를 들면 5 내지 15미크론의 직경을 갖고 있다. 본 발명의 전후 관계로 보면, 캡슐로 싸는 것 또는 그와 비슷한 용어는 캡슐로 칭해지는 물품의 형성에 관해서 뿐만 아니라, 균일한 포위 매체에 안정적인, 바람직하게는 거의 균일한 크기의 입자의 형성을 초래하는 물질(캡슐 매체)에 액정재료의 안정 에멀션 또는 분산의 형성에 관한 것이다. 캡슐의 크기로 인해 마이크로인캡슐레이션 (microencapsulation)으로 일컬어지는 캡슐로 싸는 기술은 본 기술분야에서 잘 알려져 있으며(참고서적:"Microcapsule Processing and Technology" Asaji Kondo 저, Marcel Dekker, Inc. 발행), 여기에 나타나 있는 것과 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진자는 액정재료에 대해 적절한 캡슐을 이루는 물질 및 방법을 결정할 수 있을 것이다.

액정장치는 액정재료로 형성된 장치이다. 본 발명에서, 그와 같은 장치는 통상 액정재료에 유화한 타입의 기능을 제공할 수 있는 스멕틱 상을 갖는 캡슐형 액정으로 형성되는 바: 예를 들면, 그와 같은 액정장치는 전기장 및 열의 적용과 제거에 감응하여 바람직하게는 원적외선으로부터 자외선 파장까지 포함하는 광방사의 선택된 감쇠를 행하는 영상표시기 또는 광학 셔터일 수 있다.

캡슐형 액정을 만드는 한가지 방법은 스멕틱 상을 갖는 액정재료와 이 액정재료가 용해되지 않을 캡슐을 이루는 매체를 함께 혼합하는 것과, 액정재료를 포함하는 이산 캡슐을 형성하는 것을 포함한다.

그와 같은 캡슐형 액정을 포함하는 액정장치를 만드는 방법은 그러한 캡슐형 액정재료를 기판(또는 기재)에 가하는 것이다. 더욱이, 이러한 방법은 액정재료의 특성에 영향을 미치도록 액정재료에 전기장 및 열을 가하기 위한 수단을 제공하는 것을 포함하고 있다.

본 발명의 또다른 특징에 따르면, 다색 염료가 용해되어 있는 스멕틱 상을 갖는 액정재료가 일반적으로 구형 캡슐내에 위치된다. 전기장을 제거했을 때, 캡슐벽은 액정 및 염료가 그 편극방향에 관계없이 빛을 흡수할 수 있도록 액정 구조를 뒤튼다. 적당한 전기장이 그와 같은 캡슐을 통해 가해질 때 예를 들면, 그것의 축을 통과하도록 가해질 때, 액정재료는 액정재료의 흡수 특성이 액정재료가 판상 형태에 있을 때 취해진것까지 감소될 수 있도록 전기장과 평행하게 정렬되려 할 것이다. 캡슐내에 있는 액정재료를 통과하여, 그러나 캡슐을 이루는 매체를 정확하게 가로지르도록 통과하지 않더라도, 개별적인 캡슐의 벽 두께 사이에서 최소 전압 강하로 적절한 전기장이 가해지는 것을 보장하기 위해, 캡슐을 이루는 재료는 한편으로는 액정재료의 낮은 유전 상수에 못지않는 유전 상수에 다른 한편으로는 비교적 큰 임피던스를 갖는 것이 바람직하다. 이상적으로는, 캡슐을 이루는 매체의 유전 상수가 액정의 높은 유전 상수에 가까와야 한다.

캡슐형 액정을 사용하는 액정장치의 대비(contrast)는 액정재료의 정상적인 굴절률에 매칭되는 굴절률(즉, 액정의 광학 축에 평행한 굴절률)을 갖는 캡슐 매체를 선택함으로써 개선될 것이다.(참고자료:Born & Wolf의 "Optics" 또는 Hartshorne & Stewart의 "Crystals and the Polarizing Microscope"). 캡슐 매체는 액정재료를 싸는데 사용될 뿐만 아니라 기판에 캡슐을 지지하기 위해 기판에 캡슐을 부착시키는데도 사용될 것이다. 선택적으로, 또다른 결합 매체가 기판에 대해 액정캡슐을 유지시키는데 사용될 수 있다. 후자의 경우, 부가적인 결합 매체는 상기 언급된 개선된 대비 특성을 유지하도록 캡슐 매체의 굴절률에 매칭되는 굴절률을 갖는 것이 바람직하지만, 재료의 굴절률이 일반적으로 변형-종속관계이고, 그러한 변형은 캡슐매체내에서 유발될 수 있으므로, 액정, 캡슐매체, 그리고 결합 매체의 굴절률에 맞추어 이 효과를 고려하는 것이 필요한 것이다. 더우기, 만일 진주빛이 피해져야 한다면, 단 한가지의 파장에서 보다는 가능한 범위까지의 파장 범위에 걸쳐 굴절률을 매칭시키는 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 한 특성은 전기장이 가해지기 전에 스멕틱 상에 있는 액정재료의 분자가 스스로 구형 또는 다른 곡선 표면을 갖는 캡슐의 곡면에 수직으로 정렬되려 한다는 것이다. 따라서, 액정구조는 특별한 형태 일반적으로 초점 원뿔형(focalconic)으로 뒤틀어지거나 힘을 받는 경향이 있어, 액정재료를 포함하고 있는 캡슐의 광학 특성은 거기에 가해진 실제적인 모든 빛이, 전기장이 가해지기 전에 입사광의 평관 방향에 관계없이, 산란되거나(다색 염료가 전혀 존재치 않을 때) 또는 흡수되게(다색 염료가 존재할때)할 것이다. 염료가 없으면, 이 효과는 산란을 야기해 불투명을 야기할 수 있다.

본 발명의 또다른 특성은 스멕틱 상 액정재료의 분자 그 자체가 거기에 가해진 전기장에 평행한 방향으로 정렬되어 전기장이 제거된 후에도 그 정렬을 유지하려는 분자의 능력(ability)이다. 이 방법으로 정렬되어 있으며, 액정재료는 그렇지 않으면 존재할 수 있는 빛의 산란이나 흡수량을 감소시킨다. 액정재료에 대해 충분한 열을 계속해서 가하면 액정재료의 뒤틀린 정렬이 유발되어 빛이 산란되거나 흡수된다. 이러한 상황이 일어날때의 온도는 스멕틱에서 네마틱 상으로의 전이온도이거나 또는 스멕틱에서의 등방성 상으로의 전이온도 일 것이다. 이 개념은 가열-대-말소(heat-to-erase)라 일컬어질 것이다.

본 발명은 또다른 특징은 온도에 따라 동작하는 표시기의 개념에 있다. 이 표시기는 스멕틱 상과 네마틱상을 갖는 캡슐형 액정재료를 사용한다. 액정은 그것이 네마틱 상에 있도록 가열되며, 전기장은 표시기에 효과를 가져오도록 가해진다. 액정의 온도는 그것이 스멕틱 상에 있도록 감소된다. 전기장이 제거되고 표시는 남아있다, 표시기는 그것을 다시 네마틱 상에 있도록 액정을 가열하므로써 지워진다.

본 발명의 또다른 특징은 캡슐의 내부 직경을 조절함으로써 캡슐에 포함되어 있는 액정재료의 유효 두께를 조절하는 것이다. 그와 같은 직경 조절은 여러 가지 종래 또는 새로운 분류(sorting) 기술중 어떤 하나를 사용하여 캡슐형 액정을 만드는 동안, 크기 분쇄 분리 공정(size fractionation separation process)에 의해서는 물론 혼합 공정 즉, 혼합하는 동안 제공된 성분의 양 또는 성분의 특성을 조절하므로써 이루어질 수 있다. 비교적 정밀한 공차로 그와 같은 두께 변수를 조절함에 있어서, 최종 액정장치가 캡슐형 액정을 가용하여 만들어졌을때의 계속되는 공차 요구는 과거에 비캡슐형 장치에 대해 필요했던 것 만큼 그렇게 문제가 되는 것은 아니다.

더욱이, 본 발명의 또다른 특징은 본 발명에 따라 캡슐형 액정을 사용하여 만들어질 수 있는 높은 품질의 액정장치의 크기에 아무런 제한도 나타나지 않는다는 것이다. 더욱 특별하게는, 기술된 캡슐내에 액정재료의 이산양(discrete quantities)을 제한함으로써, 대형장치에 액정재료를 사용할 수 없었던 과거에 부딪힌 여러 문제는 각각의 캡슐이 사실상 각각의 독립적인 액정장치로써 동작할 수 있으므로 해결되게 된다. 더욱이, 각각의 캡슐은 전기장이나 열과 같은 형태의 자극원을 가하고 제거함에 감응하여 사용하기 위해 기판이나 다른 지지체에 배치되어 있는 다수의 이같은 액정 캡슐을 더 보유하는 것을 포함하는 어떤 상황에서도 설치될 수 있는 물리적 성질을 갖고 있다. 이 특징은 또한 대형표시기(예를 들면 광고 표시판), 광학 셔터등과 같은 광학 장치의 선택된 영역에서만 액정재료를 배치할 수 있게 한다.

본 발명에 따른 중요한 고찰은 상기방법에서 캡슐로 된 액정물질의 전기적 성질과 매칭되는 전기적 성질을 가지며 또한 바람직하게 그와 같은 액정재료의 광학성질과 광학적으로 매칭된 캡슐 매체는 외부 원에 의한 자극 또는 비-자극에 감응하여 액정재료가 효과적이고도 높은 품질로 작용하도록 해주며; 액정재료와 캡슐 매체의 상호작용은 액정재료의 동작 모드를 변화시키는 상기의 방법으로 액정재료를 뒤틀게 된다는 것이다.

본 발명의 목적은 스멕틱 상을 갖는 액정재료의 사용을 가능하게 하는 것으로, 액정재료는 캡슐에 싸여있으며, 상대적으로 높은질의 동작상태를 유지하고 조절된 출력의 균일성을 유지하며 만족할만한 대비를 유지한다.

본 발명의 또다른 목적은 스멕틱 상을 갖는 액정재료를 제한하기 위한 것으로, 상기 액정재료에서는 빛을 산란시키거나 흡수하는 비틀어지 정렬이 유발되며 정해진 입력의 제거 후에도 남아있는 양을 정해진 압력에 감응하여 감소시키며, 그로인해 기억능력을 갖는 표시기를 제공한다.

본 발명의 또다른 목적은 액정이 그멕틱 상에 있지 못하도록 액정의 온도를 상승시키기 위해 열을 가함으로써 표시기가 말소(erased)되거나 가열될 수 있게 하는 것이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에서, 선행기술의 액정장치는 참조번호(1)로 나타나있다. 액정장치(1)는 유리, 프라스틱 판 또는 그와 비슷한 각각의 마운팅(mounting) 또는 제한(confining) 기판(4)에 지지되도록 증착되어 있는 산화 인듐 주석으로 된 전극(3) 사이에 끼워져 있는 액정재료(2)를 포함하고 있다. 기판(4)은 장치(1)가 광학 투과조절장치이므로 전극(3)처럼 깨끗할 것이며, 그로인해 입사광은 전극(3)에 의해 액정재료(2) 사이에 전기장이 가해지지 않을때는 흡수되거나 또는 산란되고, 전기장이 액정재료 사이에 가해질때는 입사광은 액정재료(2)를 투과하게 될 것이다. 전기리드(5)와 스위치(6)는 전기장을 제공하기 위해 전극(3)을 통하여 전압원(7)에 선택적으로 결합된다. 전압원(7)은 AC이거나 또는 DC 전압원일 것이다.

장치(1)에서 액정재료(2)는, 디지털 표시장치의 부분으로 전체가 사용될 수 있도록, 원하는 위치에 유지되기 위해 기판(4)에 의해 제한되어 있다. 다른 한편, 액정재료(2)는 전기장이 가해지지 않았을때의 임의적인 방향이나 분산 또는 전기장이 가해졌을때의 정해진 분산이나 방향 정렬을 하도록 이동에 대한 적당한 자유를 가지고 있어야만 한다. 바람직하게는, 액정재료(2)를 통하여 받은 입사광을 다시 계속 사용하기 위해 다른 기판(4)을 통하여 전달되도록 액정재료를 통하여 다시 반사시키기 위해서 기판(4)중 하나는 반사성이 있는 것이 좋다. 액정장치(1)의 작동원리 및 특징과 단점이 위에서 요약되고 선행기술 문헌에 기술된다.

액정재료(2)는 장치(1)에 의도된 바람직한 작동 특성을 가지도록 액정 사이에 가해진 전기장에 반응하는 어떤 형태도 실질적으로 좋다. 바람직하게는 액정재료(2)는 또한 용액내에서 그것과 함께 다색성 염료재료를 포함한다.

이제 제2도에서, 본 발명에 따른 개선된 액정장치가(10)으로 표시된다. 장치(10)는 마운팅 기판(12)에 의해 지지되는 스멕틱 상을 가지는 캡슐형 액정을 포함하고, 이 액정을 가로질러 전극(13,14)을 통해서 전기장이 작용한다.

전극(13)은 예를 들면 기판(12)에 이용되는 진공에서 증착된 산화 인듐주석이고 전극(14)은 예를 들면 전기전도성 잉크이다. 보호 목적으로 전극(14)위에 보호층 또는 코우팅(15)이 사용되지만 이러한 층(15)은 캡슐형 액정(11) 또는 전극(14)를 지지하고 한정하는데 보통 필요하지는 않다. 전극(13)(14)에 AC 또는 DC 전압원(16)으로부터 전압이 공급된다. 스위치(7)를 닫았을 때 전기장이 캡슐형 액정(11)을 통해 작용하도록 개폐가능한 스위치(17)와 전기 리이드(18),(19)가 이용된다. 이후에 설명된 목적을 위해 액정재료에 열을 작용시켜서 온도를 증가시키는데 사용하는 저항 열원을 제공하기 위해서 또다른 개폐 가능한 스위치(60) 및 전기리ㄷ(62),(64)가 이용될 수 있다. 스위치(60)는 적절한 전류가 전극(13)을 통해 흘려서 액정 재료에 설정된 수준에까지 열을 공급하기 위해서 닫힌다. 열총(neat gun)과 같은 다른 기술이 액정을 가열 하는데 사용되어도 좋다. 캡슐형 액정(11)은 경계 테두리 안에 있는 액정재료(20) 또는 캡슐(22)의 내부 체적(21)를 포함한다. 캡슐(22)은 일반적으로 구형이 바람직하다. 그러나 본 발명의 원리는 캡슐(22)이 구형과 다른 형상인 경우에도 적용된다. 예를 들면 굴절률과 같은 액정(20)의 광학 특성과 만족스럽게 공존하고, 가동중인 장(field)을 가지는 것이 바람직할 때 액정구조의 원하는 정렬에 영향을 주기 위해 액정재료(20) 자체를 통하여 적절한 비율의 전기장이 일어나게 하는 바람직한 광학적 및 전기적 특성을 이러한 형상이 제공해야만 한다. 캡슐(22)의 바람직한 구형 정렬에 대한 특별한 잇점은 그 정렬이 영향을 주는 액정구조 상의 비틀림에 관련하여 아래에 설명될 것이다.

액정장치(10)가 전극(13), (14) 사이에 그리고 그로 인하여 캡슐형 액정(11) 사이에 전기장이 작용하는지, 않는지에 따라서 액정장치를 통해서 빛의 투과를 조절할 수 있도록 보호 코우팅(15) 뿐만아니라 마운팅 기판(12) 및 전극 (13), (14)은 광학적으로 전도되어야 한다. 경우에 따라서는 마운팅 기판(12)은 광학적으로 반사될 수 있거나, 또는 그 위의 광학적 반사 코우팅을 하여 보호 코우팅(15)을 통해서 받은 입사광선의, 코우팅 층에 의한, 반사가 캡슐형 액정(11) 사이에 작용된 전기장의 유무에 따라서 작용하도록 할 수 있다. 바람직하게는, 마운팅기판(12)에 의해 유지되고 다른 캡슐형 액정(11)에 대하여 고정된 위치에 유지되도록 캡슐형 액정이 마운팅 기판(11) 또는 전극(13)과 같은 인터페이스 재료에 부착되는 방식으로 다수의 캡슐형 액정(11)은 마운팅 기판(12)에 적용된다. 더욱 바람직하게는, 캡슐(22)을 형성하는 매체는 캡슐(22)을 기판(12)에 결합시키거나, 그렇지 않으면 부착시키는데 또한 적합하다. 또다른 방법으로는, 다른 결합매체(보여지지 않음)가 캡슐형 액정(11)을 기판(12)에 부착시키기 위해 사용되어도 좋다. 캡슐(22)이 기판(12)에 부착되고, 각각의 캡슐(22)이 액정재료(20)에 필요한 경계 테두리를 제공하기 때문에, 제1도의 선행기술의 액정장치에 보여진 부가적인 기판과 같은 다른 마운팅 기판이 보통 불필요할 것이다. 전극(14)을 흠, 전기화학적 열화, 예를 들면 산화 또는 그와 같은 종류의 것으로부터 보호하기 위해서 마운팅 기판(12) 반대쪽의 액정장치(10)의 측면 또는 표면에 보는 코우팅(15)이 제공되며, 마운팅 기판(12)은 장치(10) 그 자체에 바람직한 물리적 보호를 제공한다.

캡슐형 액정(11)은 기판(12)에 상대적으로 확실하게 부착되고, 위에 언급한대로 보통 부가적인 기판이 필요없기 때문에, 전극(14)은 내부체적(21)에 직접적으로 작용되어도 좋다.

이제 제3도를 보면, 본 발명에 따른 액정장치(10)의 예가 장치액정표시 형태도 도시되어 있으며, 이러한 장치액정표시는 기판(12)위에 네모진 8자형(30)으로서 나타내고 , 이 경우에 기판(12)은 바람직하게는 Mylar와 같은 플라스틱 재료이거나. 다른 경우에는 예를 들어 유리같은 또다른 재료가 되어도 좋다. 네모진 8자형을 형성하는 제3도에서 나타난 빗금친 면적은 기판(12)위에 하나이상의 층으로 정렬되고 기판(12)에 부착된 다수의 캡슐형 액정(11)으로 이루어진다.

8자형(30)의 일부분(32)과 기판(12)에 대한 부분확대 단면도가 제4도에 도시되어 있다. 제4도에 보여진 대로, 예를 들면 산화 인듐주석, 또는 금, 알루미늄, 산화주석, 산화 안티몬주석 등과 같은 다른 적절한 전극재료로 된 200Å두께의 전극층이 약 10밀 두께를 가지는 기판(12)의 표면(13)상에 중착된다. 다수의 캡슐형 액정(11)의 하나 또는 그 이상의 층(34)이 전극층(33)에 가해져서 직접 부착된다. 필요하다면, 위에 언급된대로, 추가적인 부착 또는 결합재료가 이러한 부착목적을 위해서 사용되어도 좋으나 바람직하게는 이러한 부착은 각각의 캡슐을 형성하는 매체에 의해서 이루어진다. 층(34)의 두께는 예를 들면 약 0.3밀에서 10밀까지, 바람직하게는 0.7밀에서 4밀까지, 더욱 바람직하게는 0.8밀에서 1.2밀까지, 특히 바람직하게는 1밀이다. 그 중에서도 얇은 필름을 형성하는 능력과 필름의 전기적인 절연파괴 성질에 따라서 다른 두께가 사용되어도 괜찮다. 또하나의 전극층(35)이 층(34) 위에 증착되는데, 이는 직접적으로 캡슐(22)을 형성하는 재료에 또는 경우에 따라서 각각의 캡슐형 액정(11)을 서로서로 결합시키고 각각의 캡슐형 액정(11)을 마운팅 기판(12)에 결합시키는데 사용되는 추가적인 결합재료에 증착된다. 전극층(35)는 예를 들면 약 1밀 두께를 가지면 예를 들면 전기도전성 잉크 또는 총(33)에 대해서 위에서 언급한 재료가 좋다. 제3도에 코우팅(15)과 관련하여 위에서 언급한 목적을 위해서 보호 코우팅층(36)이 또한 제4도에서 도시된 대로 제공되어도 좋다.

액정 또는 발광다이오드 형태중 하나인 종래의 광학 표시장치에서, 8자 모양의 소자(30)는 보통 7개의 전기적으로 절연된 세그먼트로 나누어지며, 이 세그먼트의 각각은 여러 가지 숫자를 만들기 위해서 선택적으로 에너지를 받는지, 받지 않든지 한다. 예를 들면 세그먼트(30a)와 (30b)의 에너지화는 숫자 "1"을 표시하고 세그먼트 (30a), (30b) 및 (30c)는 에너지화는 숫자 "7"을 표시한다.

캡슐형 액정(11)을 이용하는 본 발명의 특징은 다용도의 기판(12)이 만들어져서 액정재료 위헤 프린트된 전도성 잉크 전극의 선택전 세그먼트만의 함수로써 실질적으로 어떤 원하는 표시를 표시할 수 있는데 있다.

이 경우에, 기판(12)이 전체표면(31)은 전극재료(33)로 코우팅되어도 좋고, 그 전극재료의 전체표면이 캡슐형 액정(11)의 층(34)과 실질적으로 접촉되도록 코우팅되어도 좋다. 그리고 전도성 잉크의 전극 세그먼트의 지정된 패턴이 층(34)위에 원하는 곳에 인쇄되어도 좋다. 하나의 전기도선이 표면(31)을 전압원에 접속시키고, 각각의 전기도선은 각각의 제어 스위치를 통하여 각각의 도전성 잉크 마디를 이러한 전압원에 연결시켜도 좋다. 또 하나의 방법으로, 캡슐형 액정(11) 또는 전극재료(33)가 표시기 세그먼트가 필요한 면적에서 마의 표면(31)에 적용되어도 좋다. 선행기술과 비교될 때, 종래의 공정(예를 들면 실크-스크리닝 또는 다른 프린팅 프로세스와 같은)에 의해 캡슐형 액정을 표시기의 세그먼트와 같이 원하는 면적 또는 다수의 면적에만 적용이 가능하다는데 특히 유용하다. 선행기술은 편평한 판 사이에 액정을 포함시키는데 문제점을 가지고 있다.

각각의 캡슐형 액정(11)의 작동에 대한 상세한 설명이 아래에 제시될 것이지만, 여기에서는 층(34) 안에서 캡슐형 액정이 그 위에 광선을 약하게 하는 기능을 하는지. 않는지를 주목하는 것으로 충분하다. 전기장이 적용되기 전에 흡수에 의해 실질적으로 감쇠되지만 그러나 전기장이 작용되고 나서는 실질적으로 투명하게 되도록 다색성 염료는 액정재료내에 용액상태로 존재한다. 이러한 전기장은. 예를 들면, 액정의 세그먼티(30a)와 같은 각 세그먼트에 있는 전극층부분(33)(35)을 전기 전압원에 연결시킨 결과로서 야기되는 전기장이다. 캡슐형 액정(11)을 전기장이 없는(기저)상태에서 전기장 온(여기)인 상태로 전환시키는데 필요한 전기장의 크기는 여러 인자의 함수이며, 그 인자는 예를 들면 각 캡슐의 직경과 층(34)의 두께이다. 층(34)의 두께는 각 캡슐의 직경과 층(34)의 두께방향에 이러한 캡슐의 수에 의존한다. 액정재료(20)가 각 캡슐(22)안에 한정되고, 각 캡슐형 액정(11)이 기판(12)에 안착되기 때문에 본 발명에 따른 캡슐형 액정을 사용하는 액정장치(10')또는 어떤 다른 액정장치의 크기는 실질적으로 제한이 없다는 것을 인식한다는 것은 중요할 것이다. 물론, 전기장의 기저조건 또는 여기 조건에 감응하는 이러한 장치의 캡슐형 액정의 광학적 성질에 변화를 줄려는 곳에서, 이러한 영역에 전극을 가지거나 액정에 적절한 전기장을 가하는 다른 수단을 가지는 것이 필요할 것이다.

전극층(33)은 증착, 진공침전, 스파터링(sputtering), 프린팅 또는 또다른 종래의 기술에 의해 기판(12)에 형성되어도 좋다. 게다가 캡슐형 액정(11)의 층(34)이, 예를 들면 웨브(web) 또는 그라비야 로울러(gravure roller) 또는 역 로울러 프린팅 기술에 의해 형성되어도 좋다. 원한다면 전극층(33)은 위에서 설명한 Mylar와 같은 기판(12)을 Mylar 판재가 제조되는 공정의 일부로서 완전 코우팅 시키므로써 제조되어도 좋다. 그리고 층(34) 또한 이러한 제조공정의 일부로서 적용되어도 좋다.

전극(33)은 전도성 세그먼트에 에너지를 주는데 이용되는 각각의 제어 스위치와 별도로 선택적으로 폐쇄가 가능한 스위치(60)를 통해서 전압원에 접속되어도 좋다. 스위치(60)는 닫혀있을 때, 전극(33)이 액정재료의 온도를 상승시키기 위해서 액정재료에 열을 가하는 저항 가열 요소로서 기능을 한다.

액정재료가 스멕틱과 네마틱 상을 가지면, 액정재료가 스멕틱 상에서부터 네마틱 상으로 변태하는 전이온도까지 액정에 열을 공급하기 위해 스위치(60)을 닫으므로써 열이 가해질 수 있다. 그리고 전기장(간극(33),(35)을 통함)은 액정재료가 숫자 "1"과 같은 표시를 이루기 위해 실질적으로 투명하도록 네마틱 상의 액정재료에 인가될 수 있다(제6도 참조). 스위치(60)를 개방시킴으로써 액정의 온도가 감소하고, 따라서 액정은 스멕틱 상에 있게 된다. 그리고 전기장이 제거된다. 그러나 스멕틱 상에서의 액정의 분자가 방향을 바꾸는데 자유롭지 못하고 액정이 스멕틱 상에서 더 점성이 있기 때문에, 표시는 예를 들면 숫자"1"로 계속 유지될 것이다. 위에 언급된 개념은 열활성표시라고 불릴수 있다(제8a도).

표시를 제거하기 위해서, 액정이 네마틱 상으로 되는 액정의 전이온도 위로 액정을 가열하기 위해서 스위치(60)가 다시 닫힐 것이다. 상술한 바와 같이, 네마틱 상에서의 입사광은 전기장이 없을 때 흡수되거나 선란된다(제8b도). 그래서 표시가 효과적으로 지워진다. 표시는 또한 입사광이 산란되거나 분산되는 것에서 액정이 등방성 상으로 있도록 액정을 가열함으로써 제거되어도 좋다.

스멕틱 상만을 가지는 액정재료가 본 발명의 기념에 이용되어도 좋다. 스멕틱 상은 A 상 또는 스멕틱 C 상중의 하나일 수 있다. 스멕틱 C 상은 스멕틱 A 상 보다 더 낮은 전압에서 작용하며, 스멕틱 C 상은 키랄 특성을 가진다. 전기장이 작용하지 않으면 존재할 광선의 산란 또는 흡수를 제거하기 위해서, 전기장이 스멕틱 상의 액정 사이에 작용한다(제6도 참조). 숫자 "1"과 같이, 전기장의 작용에 의해서 형성된 표시는 전기장이 제거되고 나서 계속 유지된다(제8a도 참조). 그리고 표시는 액정을 스멕틱에서 등방성 상으로의 전이온도 이상으로 가열함으로써 지워진다. 또 하나의 방법은, 표시는 액정을 스멕틱에서 네마틱 상으로의 전이온도 이상으로 가열함으로써 지워진다. 또 하나의 방법은, 표시는 액정을 스멕틱에서 네마틱 상으로의 전이온도 이상으로 가열함으로써 지워진다. 이러한 표시 개념은 "가열-대-말소"(heat-to-eras) 개념이라고 불릴 수 있다. 그것은 전기장이 작용하고 표시가 스멕틱 상의 액정을 가지고 이루어진다는 점에서 열활성 표시와 다르다.

적당한 전압에서 작용하는 스멕틱 상의 캡슐형 시스템은 새로운 형태의 표시를 형성하는데 사용될 수 있다. 그 원리는 전기장내에 노출되었을 때 스멕틱 액정이 무한정으로 축전하는 상기된 능력에 기초한다. 따라서 표시는 구성요소의 매트릭스를 사용하여 형성되며, 따라서 교차 그리드가 형성된다. 동시에, 기록될 선과 행(row) 상에 전압을 상승시키므로써 교차 그리드 상에 영구적인 패턴이 형성될 수 있다. 그래서 기록되지 않은 행은 열(column)의 전압에 거의 가까운 전압에 놓여질 수 있다. 반대극성을 가진 동일한 전압이 기록될 행 위에 놓여질 수 있으며, 따라서 기록되지 않을 행 위에 가해지는 전압보다 두배 더 큰 전압이 열/행 교차점 사이에 나타난다.

이러하 RMS의 전압증가가 행/열 교차점 사이에 발생하지 않도록 이러한 공정이 충분하게 느린 비율로 순서대로 수행된다면, 표시기가 스멕틱 액정의 상 전이로 가열되는(없어지는) 시간까지 패턴은 원래의 상태를 유지하도록 형성된다.

가열-대-말소 및 열활성표시는 표시의 변화 또는 갱신 사이에서 상대적으로 긴 시간주기를 가지는 표시기에 사용하기에 특히 적합하다. 표시는 또한 온도가 어떤 수준이상일때는 나타내는 온도표시 라벨로써 사용된다. 예를 들면, 어떤 화학물질은 주어진 온도 이하에서 보관해야 한다. 예를 들어 "OK"로 판독된 라벨은 콘테이너에 담긴 화학물질에 적용된다. "OK"라는 표시는 온도가 상기 원치않거나 또는 위험한 수준으로 오를때 없어지거나 지워진다.

상기 상태의 가열-대-말소 및 열활성 액정장치를 성공적으로 제조하고 이용하기 위한 능력은 부분적으로 캡슐형 액정을 만드는 능력 및 캡슐형 액정의 성질에 기인하며, 각각은 본 발명의 특징이다. 이 특징은 지금 설명할 것이다.

상세하게 제5도를 참고하면, 캡슐(22)은 일반적으로 체적(21)의 외부를 명확히 하는 매끄럽게 굴곡진 내부벽 표면(50)을 가진다. 벽표면(50) 및 전체 캡슐(22)의 치수 피라미터는 그안에 포암된 액정 재질의 양에 관계된다. 부가하여, 캡슐(22)은 압착하거나 최소한 볼륨(21)내에 실체적으로 일정 압력을 유지시키려는 경향이 있는 액정(20)에 힘이 적용된다. 앞서 말한 결과로써, 그리고 액정의 표면 습윤 성질에 기인하여, 비록 무질서하게 분포되었지만, 원래 자유로운 형태에서 똑바로 되려는 경향이 있는 구조는 일반적으로 촛점 원추형을 가지도록 비틀어진다. 비틀어짐에 기인하여 액정은 탄성 에너지를 저장한다. 실례를 간단히 하기 위하여, 그리고 상기 개념의 이해를 촉진하기 위하여, 그 방향이 각각의 빗금선(52)에 의해 나타나는 액정분자는 액정분자가 내부 벽 표면(50)의 상대적으로 인접한 부분에 수직인 갭슐의 중심 부분으로부터 방출하는 체적 정렬을 가지는 것으로 도시된다.

그래서, 각각의 캡슐에서 액정분자의 구성은 만약 전기장과 같은 외부힘에 의해 작용되지 않는다면 캡슐 내의 분자의 체적 정렬에 의해 결정된다. 전기장 제거시에, 스멕특 액정에 대하여 제6도에 도시되어 있는 방향은 계속 유지된다는 것을 주의할 필요가 있다(제8a도 참고). 제5도에 그려진 비틀린 정렬은 상 전이 온도 이상으로 가열하기 위해서 액정에 열을 가하자 마자 나타나진다(제8도 참고).

액정분자는 스멕틱상을 가진다. 그와 같은 분자는 보통 평행 절렬을 갖고 있는 것으로 생각되며, 그러한 분자를 포함하는 액정분자는 편광 방향에 민감하다. 그러나 캡슐형 액정(11)에서 구조(52)는 비틀어지거나 아니면 캡슐(22)의 완전 3차원내에서 제5 또는 제8b도에 보여지는 바와 같은 초점원추형을 갖도록 강요되므로, 그러한 캡슐내의 액정재료는 광에 의해서 유발되는 편광의 방향에 민감하지 않는 개선된 특성을 가진다. 게다가 캡슐(22)내의 액정재료(20)는 그 속에 녹여진 다색성 염료-보통 편광에 민감한 것으로 기대되는 염료를 가질 때, 염료는 액정구조와 같은 종류의 방향과 비틀림을 일으킬려는 경향이 있으므로, 더 이상 편광에 민감하지 않게 된다.

일반적으로 제5도 및 8b도에 보여지는 것과 같은 방식으로 비틀어진 액정구조에서는 캡슐형 액정(11)은 보통 캡슐형 액정(11)과 특히 액정재료(20)에 전기장을 적용하기 전에 그것을 통하여 투과된 빛을 흡수하거나 차단할 것이다.

상술한 설명이 액정재료의 균등한 방향의 형태에서 이루어졌을지라도, 그와 같은 것은 발명에 관한 필요조건은 아니다. 필요한 모든 것은 액정과 캡슐 사이의 상호작용에 의해 액정내에서 일반적으로 조각조각이 연속적이고 균일한 정렬이 생기므로써, 캡슐 체적상의 액정재료의 공간적인 평균정렬이 일반적으로 초점을 가르키는 원추형으로 되고 전기장을 가하지 않을때는 액정의 실질적인 방향상의 평행 정렬이 없게 되는 것이다. 흡수/산란 및 편광활성을 일으키는 것은 이러한 정렬이다.

그러나, 전기장이 제6도에서 보는 것과 같은 방법으로 캡슐형 액정(11)에 가해졌을 때, 액정과 동시에 용액 속의 다색성 염료는 이러한 도면에서 보여지는 것과 같은 방법으로 전기장에 반응하여 일직선으로 정렬될 것이다. 이러한 일직선 상의 정렬은 예로써 제2,3 및 4도에 관하여 위에서 서술한 것과 같이 캡슐형 액정(11)을 통하여 빛이 투과되는 것을 허용한다.

전기장이 제거되었을 때 액정의 일직선상의 정렬은 제6도에 보여지는 바와 같은 형태로 남게 된다. 제8b도에서 보는 바와 같이 액정에 열을 가했을 때 액정은 제5도의 비틀어진 정렬로 환원되게 된다.

제3도의(10')으로 나타나 있는 바와 같이 캡슐형 액정(11)을 포함하는 액정장치의 상반된 특성을 가장 적당하게 하기 위해 그리고 특히 캡슐 매체로부터 액정재료로 지나갈때와 역으로 진행할때의 초기 빛의 굴절에 기인하는 제6도의 캡슐형 액정(11)의 광 비틀림을 피하기 위하여 캡슐을 이루는 매체의 굴절율과 액정재료의 보통의 굴절율은 가능한한 동일하도록 조정되어야 한다. 굴절율 조정은 장치내의 요구되는 전도의 대비와 투명도에 관계되지만 액정의 보통의 굴절율과 매체의 굴절율은 가급적이면 0.03 이상 차이가 나지 않아야 하며, 0.01이면 더 좋고 0.0이면 특히 좋다. 허용될 수 있는 차이는 캡슐의 크기와 장치의 사용 용도와 관계가 있을 것이다. 에디슨-웨슬리(Addison-Wesley)에서 출판한 "광학(Optics)"은 전술한 내용에 적절한 복굴절율에 관한 상세한 논의를 포함하고 있으며 그와 같은 출판물의 일부분은 여기에서는 참고 문헌으로써 포함된다.

그러나, 전기장이 가해지지 않을 때, 캡슐 매체의 굴절율 보다 액정의 굴절율이 크기 때문에 액정과 캡슐의 경계에서는 굴절율이 상이하게 될 것이다. 이것은 표면 또는 경계면에서 굴절 및 더 많은 산란을 일으키며, 특히 본 발명에 따르는 캡슐형 액정재료가 다색성 염료를 사용하지 않을 때에도 빛의 투과를 방해하는 작용을 하는 것의 이유가 된다.

캡슐형 액정(11)은 각각의 캡슐형 액정(11)이 상대적으로 무질서하게 정렬되고 적당한 두께가 되도록 기판(12)(제3도)에 형성되어, 기판 표면(31)위의 적당한 양의 액정재료가 그것에 의하여 예로써 액정장치(10')나 유사한 장치에 대한 기대하는 수준의 투과특성 및/또는 광분해를 일으키게 한다.

제3도의 (10')에서 보는 바와 같이 다색성 염료를 포함하여서 본 발명에 따르는 캡슐형 액정(11)을 형성하는 액정재료(20')를 포함하는 액정장치에서는, 흡광도가 제1도에서 도시된 다색성 염료를 포함하는 상대적으로 자유로운(캡슐에 넣지 않은) 액정재료와 적어도 거의 같다는 것이 발견되었다. 전기장이 제6도와 같은 방식으로 적용될 때, 예로써 다색성 염료를 포함하는 캡슐형 액정(20)의 선명도 또는 불투명도의 결핍은 상대적으로 자유로운 액정재료 용액내에 염료를 가진 선행 기술에서의 장치(1)의 보통의 경우와 적어도 거의 같다.

제6도의 전기장 E는 캡슐자체가 형성되는 캡슐물질에 실질적으로 분산되거나 강하(dropped)되기 보다는 전체적으로 캡슐(22)내의 액정재료(20)에 가해지는 것이 중요하다. 다시말해서 캡슐(22)의 벽(54)이 형성되는 물질에 실질적인 전압 강하가 일어나지 않고, 오히려 전압강하가 캡슐(22)의 체적(21)내의 액정재료(20)에 우선적으로 일어나야 하는 것이 중요하다.

캡슐 매체의 전기저항은 캡슐형 액정(11)내의 액정재료의 저항보다 사실상 충분히 커서 단락 회로가 벽(54)만을 통해서 발생하지 않아야 한다. 즉 액정재료를 통과할 때 점 A로부터 벽만을 거쳐서 점B로 가지 않도록 해야한다. 그러므로, 벽(54)을 경유하거나 예로써 점 A로부터 단지 벽(54)만을 거쳐서 점 B로 흐르는 유도전류 또는 치환전류에 대한 유효임피던스는 점 A로부터 내부벽 표면(50)의 점 A'를 지나서 액정재료(20)를 통과하여, 체적(21)내의 정지된 지점 B'를 거쳐서 여기서 궁극적으로 다시 점 B로 가는 경로에서 생길 수 있는 저항보다 커야한다. 이 조건은 점A와 B 사이에서 전압의 차가 생기게 할 것이며 이 전압의 차이는 액정재료를 일열로 정렬시킬 수 있는 전기장을 생성할 수 있을만큼 충분히 커야한다. 기하학적인 이유 즉 점 A로부터 단지 벽만을 거쳐서 점 B로 가는 거리 때문에 비록 벽물질의 실제 저항이 그 속에 포함된 액정재료보다 작을지라도 그와 같은 조건을 충족시킬 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

캡슐 매체가 형성되고 액정재료가 포함되는 물질의 유전상수(계수)와 특히 방사방향의 캡슐벽과 전기장 E가 부가되는 액정재료의 효과적인 캐패시던스 값을 모두 밀접하게 관련되어 있으므로 캡슐(22)의 벽은 실질적을 적용된 전기장 E의 크기를 감소시키지 않는다.

제6도의 전기장 E이 인가되는 회로를 나타내는 전기회로 다이어그램이 제7도에 있다. 전기장은 스위치(17)가 닫혔을 때 전압원(16)으로부터 유도된다. 캐패시터(70)는 전기장이 제7도와 같은 방법으로 적용될 때 캡슐형 액정(11)의 액정물질(20)의 캐패시던스를 나타낸다. 캐패시터(71)는 위쪽 영역에서 캡슐(22)의 벽(54)의 캐패시던스를 표시하고(방향은 도면을 설명하며 다른 특수한 의미를 갖지 않는다) 따라서 제5 및 6도의 캡슐(22)의 상부의 곡선과 유사하게 곡선이 그어진다. 캐패시터(72)는 유사하게 전기장 E에 노출된 캡슐하부의 캐패시턴스를 나타낸다. 각 캐패시터(70,72)에 대한 캐패시던스의 크기는 각 캐패시터가 형성되는 물질과 유효 플레이트(plate)간격의 유전상수의 함수이다. 캐패시터(71,72)에서 발생하는 전압강하는 캐패시터(70)에서 일어나는 전압강하보다 작다; 이때 결과는 전압원(16)의 최소 전체 에너지 요구를 가진 액정분자의 가장 적합한 동작, 즉 일직선 정렬을 이루기 위해 캡슐에 넣어진 액정(11)의 액정재료(20) 사이에 전기장 E의 최대 부분을 인가한다. 그러나 한 개 또는 두 개의 캐패시터(71),(72)내의 전압강하가 캐패시터(70)의 전압강하를 초과할 수 있다; 이것은 캐패시터(70)(액정재료)에서의 전압강하가 예로써 제6도의 전기장이 ON인 상태를 향하여 액정재료를 일직선으로 정렬하도록 하는 전기장을 생성할 수 있을 정도로 충분한 크기를 가지는 한 작동상 수용할 수 있는 것이다.

예로써, 캐패시터(71)와 관련하여, 유전물질은 벽(54)이 상대적으로 캡슐(22)의 상부 가까이에서 형성되는 것이다. 이와 같은 캐패시터(71)의 효과적인 플레이트(plate)는 외벽 및 내벽표면(73), (51)이고, 또한 제6도의 설명에 관련된 캣슐(22)의 아래족 부분에 있는 캐패시터(72)에 관해서도 똑같이 사실이다. 벽(54)을 가능한한 얇게 만들고, 벽이 체적(21)내에 액정재료(20)를 봉함하는데 필요한 적당한 힘을 제공하게 할 때 수의 캐패시터(70) 플레이트를 근사적으로 또는 동일하게 형성하는 액정물질(20)의 상부(74)와 아래부분(75) 사이의 오히려 두껍거나 먼 거리에 비해 캐패시터(71), (72)의 크기는 최대가 될 수 있다.

액정재료(20)는 비등방성인 유전상수를 가질 것이다. 액정재료에 대한 대표적인 보다 낮은 유전상수는 약6이므로, 벽(54)의 유전상수는 위의 조건을 충족시키게 하는 이방성 액정재료(20)보다 낮은 유전상수보다 작지 않은 것이 바람직하다. 이것은 캡슐 매체의 유전상수가 적어도 약 6인 것이 바람직하다는 것을 가르킨다. 그와 같은 값은 사용된 액정재료에 따라 크게 변할 수 있다. 예로써 보통 사용되는 액정에서는 약 3.5와 8사이의 값을 가질 수 있다.

캡슐형 액정(11)은 액정구조가 비틀어지고 다색성 염료도 유사하게 비틀어지므로 캡슐형 액정을 통과하는 빛의 흡수 또는 방해가 크게 영향을 받을 수 있는 특성을 가진다. 한편 액정분자를 일직선으로 정렬하며, 염료가 그에 따라서 정렬되도록 캡슐형 액정(11)내의 액정재료(24) 사이에 전기장이 효과적인 인가뿐 아니라, 전기장이 인가되었을 때 캡슐벽(54)과 액정재료(20) 사이의 경계면에서 투과 빛이 굴절되지 않거나 굽어지지 않도록 하기 위해 위에서 상술한 굴절율의 매칭 즉 캡슐 매체와 액정재료의 굴절율의 매칭으로 인하여 캡슐형 액정(11)은 양호한 광학적 투과 특성을 가질 것이다.

다수의 캡슐형 액정(11)은 보통 제3도의 장치(10')와 같은 최종 액정장치를 구성하는데 필요하기 때문에 그리고 이들 캡슐형 액정은 보통 몇 개의 층을 이루고 있으므로, 액정재료는 전기장 E에 필요한 전압을 감소시키기 위하여 상대적으로 높은 유전적 이방성을 갖는 것이 유리하다. 특히 전기장이 인가되지 않을 때 상수(계수)가 상대적으로 작아야 하는 액정재료(20)에 대한 유전상수와 전기장이 인가되었을 때 상수(계수)가 상대적으로 커야하는 액정재료에 관한 유전상수 사이의 차이는 가능한한 커서 캡슐 매체의 유전상수와 일치해야 한다. 캡슐(22)는 여러 가지 크기를 가질수 있다. 캡슐의 크기가 작고 강할수록 캡슐내의 액정분자의 직선 정렬에 영향을 미치기 위한 전기장의 요구는 커질 것이다. 또 캡슐 크기가 비교적 작을때는 층(34)의 단위 면적당 필요한 캡슐의 수는 더 많아질 것이고, 따라서 캡슐의 커서 단위면적당의 밀도가 작아질때보다 더 많은 전압강하가 캡슐 매체내에서 일어날 것이다. 액정장치(10')와 같이 캡슐형 액정(11)으로 이루어진 장치는 장치(10')가 비교적 균일하게 잘 제어되는 에너지를 공급받거나 배출할 수 있도록 균일한 크기의 캡슐을 사용하여야 한다. 반대로 캡슐의 크기가 균일하지 않을때는, 캡슐의 불균일한 에너지와 즉 각 액정분자의 불균일한 직선정렬이 전기장을 인가했을 때 생기게 될 것이다. 보통 캡슐(22)는 직경1-30미크론의 크기를 가져야 한다.

위에서 언급된 바와 같이 캡슐의 크기가 클수록 그 안에서 액정분자의 직선정렬을 일으키는데 필요한 전기장은 작아진다. 그러나, 구면(sphere)이 커질수록 반응시간은 길어진다. 이러한 내용을 참작한다면 이 부분에 있어서 보통의 기술을 가진 사람이라면 주어진 응용에 관한 적당하거나 또는 가장 적당한 캡슐의 크기를 결정하는데 어려움이 없을 것이다.

최근에 적합한 액정재료는 (BDH Chemical, Pool, England 사의 제품) 스멕틱 A상 물질인S2이다. 다를 적합한 액정재료는 (E.Merck Chemicals, Darmstadt, West Germany)에 의해 공급되는 액정재료; K24(18.7%), K 30(27%), K36(40.8%), ZLI 1840(6.5%), 및 CB 15(7%)를 소괄호에 나타난 비율로 혼합함으로써 형성된다.

캡슐(22)을 형성하는 캡슐 매체는 액정재료에 실질적으로 완전하게 영향을 받지않으며 화학적 영향에 대하여 반응하지 않는 형태를 가진다. 상세하게는, 액정재료는 캡슐 매체에 용해되지 않으며, 그역도 마찬가지이다. 상기 유도상수(계수)에 관하여 설명한 다른 특성 및 액정재료와 캡슐 매체에 대한 굴절율은 또한 재질 선택을 제한시킨다. 다색성 염료가 사용될때, 캐슐 매체는 또한 염료 재질에 의해서 영향을 받지 않거나 염료 재질에 영향을 미치지 않는다. 반면, 염료는 액정 재질에 용해되고 캡슐을 이루는 매체에 의해 흡수가 되지 않는다. 또한, 캡슐 매체가 상대적으로 고임피이던스를 이루기 위해 매체는 상대적으로 높은 순도를 가져야 한다. 특히 캡슐 매체가 수용성 분산 또는 이온성 중합 등으로 제조될 때. 이온성(전도성) 불순물이 가능한한 낮아야 한다.

본 발명에 따른 캡슐형 액정에서 적합하게 사용될 다색성 염료의 예는 인도페놀 부루, 수단블랙 B, 수단3 및 수단 2, 및 D-37, D-43 및 D 85(E. Merck 사 제품)이다.

폴리 비닐 알코올(PVA)은 상기 제시된 원하는 성질을 가지는 것으로 알려졌으며, 캡슐을 쌓는 것이 예멀션화에 의해 형성될 때 캡슐 매체로써 이용된다. PVA는 양호하고, 상대적으로 높은 유도상수를 가지며 바람직한 액정재료와 상대적으로 근접한 굴절율을 가진다.

PNA를 정제하기 위해서, PVA에 물에 용해하고, 침전기술을 사용하여 알코올로 씻어낸다. 다른기술은 또한 거기로부터 전기적 임피이던스를 감소시키는 성분이나 최소한의 염이 되도록 PVA 정제에 이용된다. 바람직하게 정제된 PVA는 Gelvatol(Mansanto 사 제품)이다. 상기 제시한 바와 같이, PVA가 적절히 정제되었다면, 에멀션 및 하기에 설명할 방법에 따른 캡슐형 액정의 조제를 촉진시키기 위한 습윤제로써 제공될 것이다. 캡슐 매체의 다른 형태는, 예를들어 젤라틴 카르보폴 ; (B.F. Goodrich Chemical Corporation 제품인 카르복시 폴리메틸렌 중합체)Gantrez ; GAF 회사제품(폴리메틸 비닐에테르/말레 무수산) 같은 캡슐 매체의 다른 형태는 바람직하게 물과 반응하여 산을 형성하고, 후자의 두 개는 폴리전해질이다. 이같은 매체를 단독으로 사용되거나 PVA 같은 다른 중합체와 결합시킴으로써 사용된다.

몇몇 PVA 재질의 다른 실시예 및 특성은 표1에 나타나 있다.

[표 1]

캡슐형 액정(11)을 만드는 에멀션 방법은, 매체, 액정재료(만약 다생성 염료 재질이 사용된다면 포함하여), 및 물같은 운반매체를 함께 혼합하는 단계를 포함한다. 혼합은 바람직하게 혼합기, 콜로이드혼합기 또는 이와 유사한 다양한 혼합장치에서 생긴다. 이와 같은 혼합단계동안 생기는 것은 에멀션이며 이것은 결국 물같은 운반매체를 건조제거 시키며 PVA 같은 캡슐 매체를 만족스럽게 경화시킨다. 이렇게 각각의 캡슐형 액정(11)에서 만들어진 캡슐(2)은 완전 구형은 아니지만, 구(Sphere)는 각각의 소적(droplet)에 대하여 가장 낮은 자유에너지 상태이고, 에멀션의 용적 또는 캡슐이, 초기 형성되고 건조 또는 경화후에, 생성되기 때문에 각각의 캡슐은 공간배치 상에서 실제적으로 구형이 된다.

다른 캡슐을 이루는 매체는 라텍스이다. 라텍스는 천연고무 또는 합성중합체 또는 공중합 입자의 서스팬션이다. 라텍스 매체는 입자의 서스펜션을 건조함으로써 형성한다. 라텍스 매체의 더욱 자세한 설명 및 만드는 방법은 1985년 2월 25일에 출원된 미합중국 특허 제705,209호, (참고: Pearlman, "LATEXENTRAPPED NCAP LIQUID CRYSTAL COMPOSITION, METHOD AND APPARATUS")에서 제공해준다.

간략하게, 라텍스를 에워싼 액정은 액정재질이 수용액상에서 이미 에멀션화되어 있는 액정재료 라텍스 입자의 서스펜션을 혼합함으로써 형성된다. 선택적으로 모든 성분은 액정재질을 에멀션화 시키기 전에 결함된다. 그때 혼합물은 기판에 적용된다. 혼합물을 건조함으로써 기판에 형성된다. 건조했을 때, 라텍스 입자는 그 안에서 분산된 액정입자와 라텍스 매체를 형성한다. 액정재질에 용해되며 수용액 상태 또는 중합상태에 의해 흡수가 되지 않는 다색성 염료의 특징은 다색성 염료는 캡슐형 액정(11)의 제조공정동안 사용된 PVA, 라텍스 또는 다른 캡슐 매체 또는 물같은 매체에 흡수되지 않는다는 것이다.

[실시예 1]

스멕틱상을 가지는 액정재료(서독, Darmstadt, E. Merck chemicals 사)를 혼합함으로써 형성되어진다.

K24 18.7%, K30 27.0%, K36 40.8%, ZLI 1840 6.5%, CB 15 7.0% 양질의 혼합을 하게 하기 위하여, 성분을 클로로포름에 용해시킨다. 최종 온도 범위는, 0℃∼46℃-스멕틱 A, 46℃∼48℃-콜레스테릭이다.

스멕틱 액정(SLC) 혼합물은 80% 수용액에 있는 92.5% PVA 20/30(Airco, Allentown, Penn-syvania), 5% Gantrez 169(89% 수용액) 및 2.5% 글리세롤이 포함된 중합용액에 에멀션화 된다.

혼합물 대 PVA 매질의 비율은 1 : 2이다. 최종 에멀션은 앞서 산화인디움 주석(ITO)으로 중착되어 있는 Mylar 필름위에 입혀진다. 2밀-간격 흩개(doctorblade)의 사용으로 5밀(mil)의 건조 필름의 두께가 생긴다.

필름을 ITO가 입혀진 Mylar의 둘째 조각에 엷은 막을 씌워 100℃에서 한시간동안 놓아둔다. 그 결과, 100 VDC에서 활성화하는 액정 셀이 생기며 그것은 투명하게 된다. 전기장에 제거되면 필름은 투명하게 남아 있는다.

낮은 전압은 다소 낮은 정렬정도를 초래한다. 모든 경우에, 액정에멀션은 활성상태로 남아 있는다. 필름을 46℃ 또는 그 이상의 (가열-대-말소) 온도로 가열했을 때, 원래 상태로 되돌아온다. 즉, 분산된다.

[실시예 2]

재료 및 프로세스는 실시예 1과 같으며 더욱이, M 141.3% 청염료(Mitsui Toatsu Chemicals, Tokyo, Japan)를 상기 혼합물에 첨가했다. 용매로써는 클로로포름을 사용했다.

전기장을 셀(cell)에 가하면, 색은 불투명한 암청색으로부터 투명한 밝은 청색으로 변한다.

[실시예 3]

실시예 2와 같으나 3% 노랑염료(Mitsui Toatsu Chemicals 제품인 G 232)를 첨가했다. 그 결과로, 셀은 전기장을 가하면 불투명한 검은 오렌지색으로부터 투명한 밝은 노란색으로 변한다.

[실시예 4]

액정 혼합물은 3부 K 24 및 일부 CE 3이 만들어진 것이며, 각 액정은 이. 머크(E.Merck)사 제품을 이용하였다. 최종물질은 실내온도(24℃)에서 스멕틱 C 였으나, 58℃에서는 스멕틱 A가 된다. 스멕틱 A는 68.1°에서는 콜레스테릭이 된다. 67.6에서 물질은 등방성이 된다.

60V의 전기장을 최종셀에 가하면, 투명하게 되며 투명도는 약67.6로 가열할때까지 남아 있다.

본 발명에 따르면, 캡슐형 액정(11)을 만들기 위한 성분의 양은, 예를들면 상기에 설명한 방법에서, 다음과 같다 ;

액정재료-본 재료는 콜로이드 분쇄기 같은 혼합장치에 전달된 전체 용액의 다색성 염료를 포함하여 약 5%로부터 약20%까지이며 바람직하게는 약 50%이다.(그리고 몇몇 경우에서는 캡슐을 이루는 재료의 성질에 크게 의존하다). 사용된 액정물질의 실제양은 캡슐 크기를 극대화시키기 위해 PVA와 같은 캡슐 매체의 체적을 초과한다.

PVA-용액안에 있는 PVA의 양은 약 5%로부터 약 50%까지 이며 PVA의 가수분해 및 분자량에 상당히 의존하고 바람직하게는 상기 설명한 바와 같이 약 22%이다. 예를들면, 만약 PVA가 너무 분자량이 크다면, 특히 너무 많은 PVA가 용액에서 사용되어질 때, 최종물질은 유리같은 것일 것이다. 반면, 만약 분자량이 너무 작다면, 너무도 소량인 PVA의 사용은 재료의 너무 낮은 점성을 초래할 것이고, 최종 에멀션은 원하는 구형 캡슐형 액정을 적절하게 고형화시킨다.

운반매체-용액의 잔류물은 상기 설명한 바와 같이, 유상액이 만들어질 수 있고 재료가 재질, 전극 등에 놓여진 채, 물 또는 다른 것, 바람직하게는 휘발성분, 운반매체일 것이다.

[실시예 5]

라텍스가 씌워진 스멕틱 액정을 만드는 방법은 계면활성제 Igepol CO 720(GAF, N.Y., NY제품) 0.03g 및 계면활성제 DOW 5098(DOW Chemical, Midland, Michihan 제품)0.03g에 스멕틱 액정재질(BDH Chemical, Pool, England 제품) 2.09g을 첨가함으로써 구성된다. 그리고 등방성온도로 조성물을 가열시켜 용해시킨다. 그때 혼합물은 실내온도(24℃)로 냉각하며 0.5g의 MeCl₂를 녹게끔 첨가했다. 그때, 라텍스입자40중량%가 포함된 3g의 Neorez R-967(Polyvinyl Chemicals, Wilmington, Mass 제품)를 첨가하고 임펠러칼날로 2,400 RPM에서 3분동안 혼합한다. 그리고 5%용액인 교차결합시약 Tyzor LA(Dupont, Wilmington,Del) 0.2g을 약 300 RPM에서 천천히 혼합물에 첨가했다.

최종온도 범위는, 0℃∼48℃-스멕틱 A, 48℃∼49℃-네마틱, 49℃ 이상-등방형이다.

전기장이 없을 때, 입사광은 산란된다. 액정은 약 48℃, 즉 전이온도, 까지 가열되면 네마틱상안에 있다.

적용된 전기장은 빛이 액정을 통과하도록 해준다. 전기장이 제거되고 액정은 실내온도까지 냉각된다. 빛은 액정을 통과한다. 산란을 일으키므로, 액정은 다시 약 48℃의 전이온도로 가열된다.

[실시예6]

1% B 1 청염료(E.Merck 제품)를 제외하고는 실시예 5와 같은 재료를 32액정재료에 첨가했다. 그 결과로써, 전기장이 적용될 때, 색은 불투명한 청색으로부터 투명한 밝은 청색으로 변했다.

비경화성 캡슐 또는 캡슐 매체의 작은 방출 및 액정 물질은 액체에서 운반되어지므로, 여러 가지 통상적인 또는 다른 기술은, 예를들면, 최종적으로 사용된 캡슐이 상기 나타내 이유로 원하는 균일성을 갖도록 그리고 원치않는 크기의 것을 혼합장치를 통과하여 다시 공급함으로써 캡슐이 재형성되도록 크기에 따라 캡슐에 등급을 매기는데 사용된다는 것을 인식해야 할 것이다.

캡슐을 싸는 기술은 에멀션화를 참고로 하여 설명하였지만, 캡슐을 싼 물질 및 결합제가 같다는 사실은 액정장치의 생산을 쉽게 만든다. 그 같은 분산 캡슐(결합제를 지닌)의 사용은 본 발명의 범위내에 포함된다.

비록 본 발명의 어떤 특이한 구현이 여기서 자세히 설명되지만, 본 발명은 그같은 구현에만 제한 시킨 것이 아니라 첨부된 청구범위에 의해서만 다소 제한시켰다.

Claims (20)

1. 스멕틱 A상과 비스멕틱상을 가진 액정재료(스멕틱 상에 있는 액정재료는 비틀린 정렬상태 또는 투광상태를 나타냄)와; 액정재료가 비스멕틱상에 있을 때 그리고 전기장이 액정재료에 가해지지 않을 때 일반적으로 액정재료를 비틀린 정렬상태로 유도하도록 곡면으로 되어 있는 이산체적을 가지고 있어 액정재료를 캡슐화하는 캡슐 매체수단(상기 비틀린 정렬상태는 광을 분산 및 흡수하는 것중 적어도 하나이다)과; 적어도 광이 분산 및 흡수되는 상태중 하나인 비틀린 정렬상태와 투광상태 사이에서 액정재료가 선택적으로 전환될 수 있도록 액정재료 사이에 전기장을 선택적으로 인가하는 수단(상기 투광상태는, 액정재료가 스멕틱 A상일 때, 전기장이 제거된 후에도 계속 유지된다)과; 액정재료에 전기장이 인가되지 않는 동안 비틀린 정렬상태가 발생하도록 스멕틱 A상의 있는 액정재료를 비스멕틱상으로 전화시키는 가열수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 액정재료와 매체로 이루어진 층을 지지하기 위한 기판수단을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 액정장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 이산 체적은 캡슐 매체수단내에 있는 액정재료의 캡슐형 체적으로 이루어져 있으며, 상기층은 캡슐형 체적의 수개의 층이 두께로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 액정장치.
4. 제1항에 있어서, 스멕틱 A상에서의 액정재료는 광학적으로 이방성이며, 스멕틱 A상에 있는 액정재료의 보통의 굴절률과 캡슐 매체수단의 굴절률 사이의 차가 양 0.03 이하인 것을 특징으로 하는 액정장치.
5. 제1항에 있어서, 스멕틱 A상에 있는 액정재료는 양의 유전 이방성을 갖는 것을 특징으로 하는 액정장치.
6. 제1항에 있어서, 캡슐 매체수단은 각각의 캡슐을 형성하는 고형매체로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 액정장치.
7. 제1항에 있어서, 캡슐 매체수단은 각각의 상호연결된 캡슐을 형성하는 고형매체로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 액정장치.
8. 제1항에 있어서, 캡슐을 이루는 매체수단은 건조된 안정 에멀션으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 액정장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 액정재료와 혼합된 다색 염료를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 액정장치.
10. 제1항에 있어서, 입사된 빛의 편광과 무과하게 동작하는 것을 특징으로 하는 액정장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 비스멕틱상은 이방성 상인 것을 특징으로 하는 액정장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 비스멕틱상은 네마틱상인 것을 특징으로 하는 액정장치.
13. 제12항에 있어서, 액정재료 사이에 선택적으로 전기장을 가하는 상기 수단과 약정재료를 가열하는 수단은 네마틱상에서 산란 또는 흡수량을 감소시키기 위하여 동시에 활성화 될 수 있는 것을 특징으로 하는 액정장치.
14. 제13항에 있어서, 감소된 산란 또는 흡수량이 전기장 제거후에도 계속 유지되도록 온도를 감소기키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정장치.
15. 투사광의 편광 방향과 무과하게 약정재료를 작용시키는 방법에 있어서, 액정재료의 방향 비틀림이 액정재료에 투사한 빛의 산란 및 투사중 적어도 하나를 발생시키도록 캡슐형 체적내에 스멕틱 A상을 가진 액정재료를 캡슐화 하는 단계; 상기 산란 또는 흡수를 감소시키기 위하여 전기장에 대하여 액정재료를 정렬기키기 위하여 액정재료의 적어도 일 부분에 전기장을 인가하는 단계; 액정재료가 스멕틱 A상에 있을 때 감소된 산란 또는 흡수가 계속 유지되도록 전기장을 제거하는 단계; 상기 산란 또는 흡수를 유도하기 위하여 액정재료를 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사광의 편광 방향과 무관하게 액정재료를 작용시키는 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 액정재료를 캡슐화하는 단계는 네마틱상을 가진 액정재료를 캡슐화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제16항에 있어서, 네마틱상에서 산란 또는 흡수를 감소시키기에 충분한 전기장과 함께 네마틱상에 되도록 액정에 열을 가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제17항에 있어서, 감소된 산란 또는 흡수량이 전기장 제거후에도 계속 유지되도록 상기 액정재료의 온도를 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제15항에 있어서, 가열하는 상기 단계는 상기 약정재료를 스멕틱에서 네마틱상으로의 전이온도 이상으로 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제15항에 있어서, 가열하는 상기 단계는 상기 액정재료를 스멕틱에서 이방성상으로의 전이온도 이상으로 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.

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