KR100886302B1 - Liquid crystal display element - Google Patents

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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명에 따른 액정 표시 소자는, 적어도 한쪽이 투광성을 갖는 한 쌍의 전극을 구비한 한 쌍의 기판과, 이 한 쌍의 기판 사이에 배치된 콜레스테릭상을 나타내는 액정 조성물로 이루어지는 액정층과, 이 액정층을 전극으로부터 절연하기 위한 적어도 1층의 절연성 박막의 조합을 1 세트 이상 갖고, 절연성막의 정전 용량이 10 μF 이하이고, 액정층의 층 두께가 2 내지 5 ㎛의 범위에 있고, 액정 조성물의 유전율 이방성이 20 내지 50의 범위에 있다. 본 발명에 의해, 반영구적인 표시 유지 기능(메모리성)이나 선명한 컬러 표시, 고콘트라스트, 고해상성과 같은 우수한 특징을 갖는 콜레스테릭 액정을 사용한 액정 표시 소자에서, 구동 전압의 저하, 동작 온도 범위의 확대, 소비 전력의 감소 및 넓은 범위의 표시 유지 온도 중 어느 하나를 실현할 수 있다.The liquid crystal display element which concerns on this invention is a liquid crystal layer which consists of a pair of board | substrate provided with a pair of electrode which has at least one light transmission property, and the liquid crystal composition which shows the cholesteric phase arrange | positioned between this pair of board | substrates, The liquid crystal layer has at least one combination of at least one insulating thin film combination for insulating from the electrode, the capacitance of the insulating film is 10 μF or less, the layer thickness of the liquid crystal layer is in the range of 2 to 5 μm, and the liquid crystal The dielectric anisotropy of the composition is in the range of 20-50. According to the present invention, in a liquid crystal display element using a cholesteric liquid crystal having excellent characteristics such as semi-permanent display holding function (memory), vivid color display, high contrast, and high resolution, a decrease in driving voltage and expansion of an operating temperature range In this case, any one of reduction in power consumption and a wide range of display and holding temperatures can be realized.

액정 표시 소자, 콜레스테릭 액정 Liquid crystal display element, cholesteric liquid crystal

Description

액정 표시 소자{LIQUID CRYSTAL DISPLAY ELEMENT}Liquid crystal display element {LIQUID CRYSTAL DISPLAY ELEMENT}

본 발명은 콜레스테릭 액정을 사용한 액정 표시 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device using a cholesteric liquid crystal.

최근, 각 기업ㆍ대학에서 전자 페이퍼의 개발이 활발히 진행되고 있다. 전자 페이퍼가 기대되고 있는 응용 시장으로서는, 전자 서적을 필두로서, 모바일 단말의 서브 디스플레이나 IC 카드의 표시부 등, 다용한 응용 형태가 제안되어 있다.In recent years, the development of electronic paper has been actively conducted in each company and university. As an application market in which electronic paper is expected, various application forms such as a sub display of a mobile terminal and a display unit of an IC card have been proposed, starting with an electronic book.

이 전자 페이퍼의 유력한 방식 중 하나로 콜레스테릭 액정이 있다. 콜레스테릭 액정은, 반영구적인 표시 유지 기능(메모리성)이나 선명한 컬러 표시, 고콘트라스트, 고해상성과 같은 우수한 특징을 갖고 있다.One of the predominant ways of this electronic paper is cholesteric liquid crystals. The cholesteric liquid crystal has excellent features such as semipermanent display holding function (memory), clear color display, high contrast, and high resolution.

콜레스테릭 액정은 키랄 네마틱 액정으로도 불리는 경우가 있으며, 네마틱 액정에 키랄성의 첨가제(키랄제라고도 함)를 비교적 많이(예를 들면 수십 중량％ 정도) 첨가함으로써, 네마틱 액정의 분자를 강하게 나선상으로 비튼 상태(콜레스테릭상이라고도 함)로 하여, 입사광을 간섭 반사하도록 한 액정으로서 얻을 수 있다.The cholesteric liquid crystal may also be referred to as a chiral nematic liquid crystal, and a molecule of the nematic liquid crystal is added to the nematic liquid crystal by adding a relatively large amount of chiral additive (also called a chiral agent) (for example, several tens wt%). It can be obtained as a liquid crystal in which a strongly spirally twisted state (also referred to as a cholesteric phase) is made to interfere with reflection of incident light.

이어서, 콜레스테릭 액정을 사용하는 액정 표시 소자의 표시ㆍ구동 원리를 나타낸다. 콜레스테릭 액정은, 그 액정 분자의 배향 상태에서 표시의 제어를 행한다. 콜레스테릭 액정의 배향 상태에는, 도 1과 같이 입사광 (1)을 반사하는 플래너 상태 (2)와, 입사광 (1)을 투과하는 포컬 코닉 상태 (3)이 있으며, 이들은 무전 계하에서도 안정적으로 존재한다. 반사광 (4)는 사람의 눈 (5)에 들어간다.Next, the display and driving principle of the liquid crystal display element using a cholesteric liquid crystal is shown. The cholesteric liquid crystal controls the display in the alignment state of the liquid crystal molecules. In the alignment state of the cholesteric liquid crystal, there are a planar state (2) reflecting the incident light (1) and a focal conic state (3) transmitting the incident light (1) as shown in FIG. do. The reflected light 4 enters the human eye 5.

플래너 상태일 때에는, 액정 분자의 나선 피치에 따른 파장의 빛을 반사한다. 반사가 최대가 되는 파장 λ는, 액정의 평균 굴절률 n, 나선 피치 p로부터 하기의 수학식 1로 표시된다. 횡축에 파장, 종축에 빛의 반사율을 취한 경우의 반사율 피크의 반가폭인 반사 대역 Δλ는 액정의 굴절률 이방성 Δn에 따라 커진다. 즉, Δn이 커질수록 표시가 밝아진다.In the planar state, light of a wavelength corresponding to the spiral pitch of the liquid crystal molecules is reflected. The wavelength λ at which reflection is maximized is represented by the following equation (1) from the average refractive index n of the liquid crystal and the spiral pitch p. The reflection band [Delta] [lambda], which is the half width of the reflectance peak when the wavelength is taken along the horizontal axis and the reflectance is reflected on the vertical axis, becomes larger depending on the refractive index anisotropy [Delta] n of the liquid crystal. In other words, the larger the Δn, the brighter the display.

λ=nㆍpλ = n

이에 비해 포컬 코닉 상태에서는 빛이 콜레스테릭 액정을 투과하기 때문에, 액정층 후에 광 흡수층을 설치함으로써 빛의 반사를 방지하여, 흑색을 표시시킬 수 있다.On the other hand, in the focal conic state, the light penetrates the cholesteric liquid crystal. Thus, by providing the light absorbing layer after the liquid crystal layer, reflection of light can be prevented and black can be displayed.

도 2A, B에, 콜레스테릭 액정을 사용하는 액정 표시 소자의 구동예를 나타낸다. 콜레스테릭 액정에 강한 전계를 부여하면, 액정 분자의 나선 구조가 완전히 풀어져, 모든 분자가 전계의 방향에 따르는 호메오트로픽 상태가 된다. 이 조작에서는 액정의 열화를 방지하기 위해, 도 2A의 부호 21로 나타낸 바와 같이, 교류가 인가된다. 이 전압이 플래너 상태를 얻기 위한 구동 전압이다. 이어서, 호메오트로픽 상태로부터 급격히 전위를 0(도 2A에서는 부호 22로 나타냄)으로 하면, 액정의 나선축이 전극에 수직이 되고, 나선 피치에 따른 빛을 선택적으로 반사하는 플래너 상태가 된다. 또한, 본 도면에서는, 모든 경우에 대하여 구형파를 사용했지만, 파형은 이것으로 한정되지 않으며, 다양한 파형을 조합할 수도 있다.The driving example of the liquid crystal display element which uses a cholesteric liquid crystal for FIG. 2A and B is shown. When a strong electric field is given to the cholesteric liquid crystal, the spiral structure of the liquid crystal molecules is completely solved, and all molecules are in a homeotropic state along the direction of the electric field. In this operation, in order to prevent deterioration of the liquid crystal, alternating current is applied as indicated by reference numeral 21 in FIG. 2A. This voltage is the drive voltage for obtaining the planar state. Subsequently, if the potential is suddenly set to 0 (represented by reference numeral 22 in FIG. 2A) from the homeotropic state, the spiral axis of the liquid crystal becomes perpendicular to the electrode, and the planar state selectively reflects light according to the spiral pitch. In addition, in this figure, although the square wave was used for all cases, a waveform is not limited to this, Various waveforms can also be combined.

한편, 콜레스테릭 액정에 액정 분자의 나선 구조가 풀리지 않을 정도의 약한 전압(이 전압이 포컬 코닉 상태를 얻기 위한 구동 전압임)을 부여한(도 2B에서는 부호 23으로 나타냄) 후에 전압을 제거한 경우(도 2B에서는 부호 24로 나타냄), 또는 큰 전압을 가하여 천천히 전압을 낮춘 경우에는, 액정의 나선축이 전극에 평행해져, 입사광을 투과하는 포컬 코닉 상태가 된다. 또한, 중간적인 강도의 전압을 부여하여, 급격히 제거하면 플래너 상태와 포컬 코닉 상태가 혼재하고, 중간조의 표시가 가능해진다. 콜레스테릭 액정에서는, 이들 현상을 이용하여 정보의 표시를 행하는 것이다.On the other hand, when the voltage is removed after giving the cholesteric liquid crystal a weak voltage (this voltage is a driving voltage for obtaining a focal conic state) such that the spiral structure of the liquid crystal molecules is not solved (indicated by reference numeral 23 in FIG. 2B) ( In FIG. 2B, or when the voltage is slowly lowered by applying a large voltage, the spiral axis of the liquid crystal is parallel to the electrode, and a focal conic state that transmits incident light is obtained. In addition, when a voltage having an intermediate intensity is applied and abruptly removed, the planar state and the focal conic state are mixed, and the halftone display is possible. In cholesteric liquid crystals, information is displayed using these phenomena.

액정의 응답 속도는 점도가 낮을수록 빨라지고, 액정의 두께(셀 간격)가 작을수록 빨라진다고 알려져 있다. 콜레스테릭 액정의 경우도, 점도가 낮을수록 전압을 가했을 때 신속히 호메오트로픽 상태에 응답한다. 즉, 점도가 낮을수록 짧은 펄스폭(펄스 인가 시간)으로 플래너 상태로 할 수 있게 되며, 그 결과 구동 전압을 저하시키는 것이 가능해진다.It is known that the response speed of the liquid crystal is faster as the viscosity is lower, and is faster as the thickness (cell spacing) of the liquid crystal is smaller. In the case of cholesteric liquid crystals, the lower the viscosity, the faster the voltage responds to the homeotropic state. In other words, the lower the viscosity, the shorter the pulse width (pulse application time) can be in the planar state, and as a result, the driving voltage can be lowered.

반대로, 점도가 높으면 호메오트로픽 상태가 될 때까지의 시간이 길어진다. 그 때문에, 플래너 상태를 실현하기 위해서는 전압을 가하는 시간을 길게 하거나, 전압을 높게 할 필요가 있다. 또한, 점도가 높아지면 충분한 포컬 코닉 상태가 되지 않고, 그 때문에 투과율이 저하되어 산란성이 증가한다.In contrast, the higher the viscosity, the longer the time until the homeotropic state is obtained. Therefore, in order to realize the planar state, it is necessary to lengthen the time for applying the voltage or to increase the voltage. Moreover, when a viscosity becomes high, it will not become a sufficient focal conic state, and for that reason, a transmittance | permeability will fall and scattering property will increase.

이러한 사정으로부터, 저온시에 액정 표시 소자를 구동하면 원하는 콘트라스트가 얻어지지 않게 되는 경우가 있다. 액정 조성물의 점도는 저온이 될수록 상승하는 것이 일반적이지만, 이 점도의 상승을 최대한 억제하는 것도 구동면ㆍ표시 품 위 면에서 중요하다.For this reason, when the liquid crystal display element is driven at low temperatures, desired contrast may not be obtained. The viscosity of the liquid crystal composition generally increases as the temperature becomes lower, but it is also important for the driving surface and the display quality to suppress the increase in the viscosity as much as possible.

도 3에, 플래너의 초기 상태로부터 포컬 코닉 상태로 이행하는 경우에 대한 전압 응답 특성을 실선으로 나타내고 있다. 횡축은 구동 전압을 인가하고, 이어서 인가를 정지하는 일련의 조작(예를 들면 도 2A, B의 부호 21, 23의 조작)에서의 구동 전압의 절대값을 의미한다. 예를 들면 구동 전압이 +32 V와 -32 V의 조합인 경우에는 32 V를 의미한다. 이하, 구동 전압의 절대값을 간단히 구동 전압이라고 하는 경우도 있다. 초기의 플래너 상태 영역 (31)에서는 액정이 빛을 반사한다. 이후, 펄스 전압(즉 구동 전압)의 절대값을 0 V부터 높이면, 전이 상태 영역 (32)를 거쳐 포컬 코닉 상태 영역 (33)이 되고, 이 값을 더욱 높이면, 전이 상태 영역 (34)를 거쳐 플래너 상태 영역 (31)로 변화한다.In FIG. 3, the voltage response characteristic in the case of transition to the focal conic state from the initial state of a planner is shown by the solid line. The horizontal axis means the absolute value of the driving voltage in a series of operations (for example, operations 21 and 23 of FIGS. 2A and B) for applying the driving voltage and then stopping the application. For example, when the driving voltage is a combination of + 32V and -32V, it means 32V. Hereinafter, the absolute value of a drive voltage may only be called drive voltage. In the initial planar state region 31, the liquid crystal reflects light. Then, if the absolute value of the pulse voltage (i.e., the driving voltage) is increased from 0 V, it becomes the focal conic state region 33 via the transition state region 32, and if this value is further increased, it goes through the transition state region 34. The planner state area 31 changes.

이에 비해, 포컬 코닉의 초기 상태로부터 플래너 상태로 이행하는 경우에 대해서는, 도 3의 점선으로 나타낸 바와 같이, 초기 상태의 포컬 코닉 영역 (35)에서는 액정이 빛을 투과하고, 그 후 펄스 전압의 절대값을 높이면, 전이 상태 영역 (36)을 거쳐 플래너 상태 영역 (31)로 변화한다.On the contrary, in the case of shifting from the initial state of the focal conic to the planar state, as indicated by the dotted line in FIG. 3, the liquid crystal transmits light in the focal conic region 35 in the initial state, and then the absolute value of the pulse voltage is thereafter. Increasing the value changes to the planar state region 31 via the transition state region 36.

또한, 콜레스테릭 액정의 두께(셀 간격)는 2 ㎛ 이상이면 어느 정도의 밝기를 나타내지만, 보다 두꺼울수록 플래너 상태에서의 밝기가 향상된다. 이 때문에, 일반적으로 셀 간격은 두꺼운 것이 바람직하다.In addition, although the thickness (cell spacing) of a cholesteric liquid crystal shows a some brightness as it is 2 micrometers or more, the thicker it is, the brightness in a planar state improves. For this reason, it is generally preferable that the cell gap be thick.

콜레스테릭 액정을 사용한 액정 표시 소자는 실용화상 이하의 과제가 있었다.The liquid crystal display element using a cholesteric liquid crystal had the following problems of practical use.

(1) 액정 표시 소자의 구동 전압(1) Driving voltage of liquid crystal display element

액정 표시 소자의 구동 전압은, 상세하게 설명하면 플래너 상태로 하기 위한 구동 전압, 포컬 코닉 상태로 하기 위한 구동 전압 및 전이 상태로 하기 위한 구동 전압이 있지만, 기간의 한정이 없는 경우에는, 그 중에서 가장 큰 구동 전압인 플래너 상태로 하기 위한 구동 전압을 가리킨다.The driving voltage of the liquid crystal display element is, in detail, a driving voltage for the planar state, a driving voltage for the focal conic state, and a driving voltage for the transition state. It refers to the drive voltage for making planar state which is a big drive voltage.

콜레스테릭 액정을 사용하는 방식은, 전자 페이퍼에 사용되는 전기 영동 방식 등 다른 방식에 비해 구동 전압이 높고, 35 내지 60 V가 일반적이다. 이 때문에 구동 회로의 부품 비용이 고가가 된다. 액정 표시 소자용의 LCD 드라이버에 범용의 IC를 사용하여 이 비용 문제를 극복하기 위해서는, 35 V 이하의 구동 전압이 필수가 되며, 마진을 생각하면 32 V 이하로 구동 전압을 저하시킬 필요가 있다.The method of using cholesteric liquid crystal has a higher driving voltage than other methods such as an electrophoresis method used for electronic paper, and 35 to 60 V is common. For this reason, the component cost of a drive circuit becomes expensive. In order to overcome this cost problem by using a general-purpose IC for the LCD driver for liquid crystal display elements, a driving voltage of 35 V or less is essential, and considering the margin, it is necessary to lower the driving voltage to 32 V or less.

또한, 액정 표시 소자의 구동 전압은, 액정 조성물의 점도의 온도 의존성에도 좌우되며, 특히 저온에서는 구동 전압의 상승이 현저해진다. 또한, 상술한 바와 같이 저온시에는 콘트라스트도 저하된다. 이들 문제를 해결하기 위해서는 동작 온도 범위를 확대시킬 필요가 있다. 구체적으로는 0 내지 50 ℃의 범위에서 동작할 수 있는 것이 중요하다.Moreover, the drive voltage of a liquid crystal display element also depends on the temperature dependence of the viscosity of a liquid crystal composition, and the rise of a drive voltage becomes remarkable especially at low temperature. In addition, as described above, the contrast also decreases at low temperatures. To solve these problems, it is necessary to extend the operating temperature range. Specifically, it is important to be able to operate in the range of 0 to 50 ° C.

(2) 소비 전력(2) power consumption

최근의 RF-ID(Radio-Frequency-Identification: 전파를 사용하여, 비접촉으로 인식ㆍ통신을 행하는 개체 인식 기술)의 급속한 보급에 따라, RF(무선)에서의 액정 표시 소자의 구동이 가능해지는 표시 장치의 요구도 급속히 증가되고 있다. 이 RF-ID에 콜레스테릭 액정을 적용하기 위해서는, 상기 구동 전압의 저전압화 뿐만 아니라, 소비 전력의 감소도 중요해진다. 이 때문에, 액정의 저항값을 높게 하 여 누설 전류를 최대한 방지할 뿐만 아니라, 유전율을 조정하여 정전 용량을 적절히 작게 할 필요가 있다.With the rapid spread of the recent RF-ID (Radio-Frequency-Identification), an object recognition technology that uses radio waves to recognize and communicate in a non-contact manner, a display device that enables driving of liquid crystal display elements in RF (wireless) The demand for this is also increasing rapidly. In order to apply the cholesteric liquid crystal to the RF-ID, not only the reduction of the driving voltage but also the reduction of power consumption becomes important. For this reason, it is necessary to increase the resistance value of the liquid crystal to prevent leakage current as much as possible, and to adjust the dielectric constant to appropriately reduce the capacitance.

(3) 표시 유지 온도(3) display and holding temperature

표시 유지 온도란, 장시간 방치한 후에도 액정이 플래너 상태 또는 포컬 코닉 상태를 유지할 수 있는 온도를 의미한다. 현실적으로 적어도 수일 이상 경과한 후에도 플래너 상태 또는 포컬 코닉 상태를 유지할 수 있는 온도는, 일반적으로 -10 내지 60 ℃ 정도이며, 표시 유지 온도의 확대가 한층 더 요망되고 있다. 예를 들면, 차량 탑재에 적용하기 위해서는, -20 내지 90 ℃ 정도의 넓은 범위의 표시 유지 온도가 요망되고 있다.The display holding temperature means a temperature at which the liquid crystal can maintain a planar state or a focal conic state even after being left for a long time. In reality, the temperature which can maintain a planar state or a focal conic state even after at least several days has passed is generally about -10-60 degreeC, and further expansion of display holding temperature is desired. For example, in order to apply to vehicle mounting, the display holding temperature of a wide range of about -20-90 degreeC is desired.

이들 과제에 대하여, 예를 들면 특허 문헌 1에서는, 등방상 전이 온도 70 내지 150 ℃의 네마틱 액정에 키랄제를 10 내지 45 중량％ 첨가한 경우, 굴절률 이방성 Δn이 0.10 내지 0.22, 유전율 이방성(Δε)이 5 내지 30이 된다고 개시되어 있다. 그러나, Δε가 5 내지 30이라고만 기재되어 있으며, 점도나 액정의 두께, 키랄제의 물성 등의 언급이 없고, 이 조건만으로는 범용의 IC를 이용할 수 있을 정도의 저전압 구동 또는 넓은 동작 온도를 실현할 수 없다. 또한, 80 ℃ 이상의 넓은 표시 유지 온도도 실현할 수 없다.About these subjects, for example, in patent document 1, when 10-45 weight% of chiral agents are added to the nematic liquid crystal of an isotropic phase transition temperature of 70-150 degreeC, refractive index anisotropy (DELTA) n is 0.10 to 0.22 and dielectric constant anisotropy ((DELTA) epsilon) ) Is 5 to 30. However, Δε is only described as 5 to 30, and there is no mention of viscosity, thickness of liquid crystal, physical property of chiral agent, and the like, and only this condition can realize low voltage driving or wide operating temperature such that a general-purpose IC can be used. none. In addition, a wide display holding temperature of 80 ° C or higher cannot be realized.

또한, 특허 문헌 2에서는, Δε가 8 내지 45인 네마틱 액정 혼합물과 키랄제를 포함하는 키랄 네마틱 액정 조성물(즉 콜레스테릭 액정 조성물)이며, 키랄제를 함유함으로써, Δε가 키랄제 함유 전의 네마틱 액정 조성물보다 상승된다고 개시되어 있다. 그러나, 이 문헌에서는 등방상 전이 온도에 대한 언급이 없다. 일반 적으로, Δε가 큰 키랄제는 등방상 전이 온도(Tc)가 낮은 경우가 많기 때문에, 키랄제의 첨가만으로는 높은 표시 유지 온도를 실현할 수 없다. 또한, 이 경우에도, 저온시의 구동 전압 상승과 콘트라스트 저하의 문제가 발생하며, 동작 온도가 한정될 가능성이 매우 높다.Moreover, in patent document 2, it is a chiral nematic liquid crystal composition (namely, a cholesteric liquid crystal composition) containing the nematic liquid crystal mixture and (chilester) liquid crystal whose (DELTA) epsilts are 8-45, and (DELTA) epsilon is contained before chiral agent containing by containing a chiral agent. It is disclosed to be higher than the nematic liquid crystal composition. However, there is no mention of isotropic transition temperatures in this document. In general, a chiral agent having a large Δε is often low in isotropic transition temperature (Tc), and thus only a chiral agent can be added to realize a high display holding temperature. Moreover, also in this case, there arises a problem of a rise in driving voltage and a decrease in contrast at low temperatures, and there is a high possibility that the operating temperature is limited.

특허 문헌 3에서는 반사율 피크의 파장이 420 내지 490 ㎚이고, 점도가 50 내지 90 cP, Δε가 10 내지 30, 굴절률 이방성이 0.15 내지 0.20, 등방상 전이 온도가 75 내지 100 ℃인 키랄 네마틱 액정 조성물이 개시되어 있다. 이 경우에는, 2종 이상의 키랄제를 포함하는 것을 특징으로 하는 기술이 있지만, 각 키랄제의 특징에 대한 언급이 없고, 이 조건만으로는 상기 과제에 도시한 바와 같은 저전압 구동 및 넓은 동작 온도와 넓은 범위의 표시 유지 온도, 특히 80 ℃ 이상의 높은 표시 유지 온도와의 양립을 실현할 수 있는 가능성이 낮다고 생각된다.In Patent Document 3, the chiral nematic liquid crystal composition having a wavelength of reflectance peak of 420 to 490 nm, viscosity of 50 to 90 cP, Δε of 10 to 30, refractive anisotropy of 0.15 to 0.20, and isotropic transition temperature of 75 to 100 ° C. Is disclosed. In this case, there is a technique characterized by including two or more kinds of chiral agents, but there is no mention of the characteristics of each chiral agent, and only this condition alone is a low voltage drive and a wide operating temperature and a wide range as shown in the above problem. It is considered that there is a low possibility of achieving compatibility with the display holding temperature of, in particular, a high display holding temperature of 80 ° C or higher.

또한, 특허 문헌 4에는, 각각 액정 조성물을 포함하는 적색 표시를 행하는 R 액정층, 녹색 표시를 행하는 G 액정층 및 청색 표시를 행하는 B 액정층의 3개의 액정층을 포함하는 액정 광변조 소자이며, 각 액정층이 각각 특정 파장역의 빛을 변조하는 액정 광변조 소자에서, R 액정층에서의 액정 조성물이 Tc가 90 ℃ 내지 150 ℃인 네마틱 액정에 키랄제를 5 내지 25 중량％ 첨가한, 굴절률 이방성 Δn이 0.16 내지 0.20, Δε가 7 내지 40인 실온에서 콜레스테릭상을 나타내는 키랄 네마틱 액정이고, G 액정층에서의 액정 조성물이 Tc가 90 ℃ 내지 150 ℃인 네마틱 액정에 키랄제를 10 내지 30 중량％ 첨가한, 굴절률 이방성 Δn이 0.13 내지 0.18, Δε가 8 내지 40인 실온에서 콜레스테릭상을 나타내는 키랄 네마틱 액정이고, B 액정층에 서의 액정 조성물이 Tc가 90 ℃ 내지 150 ℃인 네마틱 액정에 키랄제를 15 내지 40 중량％ 첨가한, 굴절률 이방성 Δn이 0.13 내지 0.20, Δε가 8 내지 35인 실온에서 콜레스테릭상을 나타내는 키랄 네마틱 액정인 것을 특징으로 하는 액정 광변조 소자가 개시되어 있지만, 상기한 물성만으로는 범용성이 있는 표시 장치는 실현할 수 없다.Further, Patent Document 4 is a liquid crystal light modulator including three liquid crystal layers of an R liquid crystal layer for performing a red display containing a liquid crystal composition, a G liquid crystal layer for performing a green display, and a B liquid crystal layer for performing a blue display, respectively. In the liquid crystal light modulation element in which each liquid crystal layer modulates light of a specific wavelength range, respectively, the liquid crystal composition in R liquid crystal layer added 5-25 weight% of chiral agents to the nematic liquid crystal whose Tc is 90 degreeC-150 degreeC, A chiral nematic liquid crystal that exhibits a cholesteric phase at room temperature with refractive index anisotropy Δn of 0.16 to 0.20 and Δε of 7 to 40, and the liquid crystal composition in the G liquid crystal layer has a chiral agent in a nematic liquid crystal having a Tc of 90 ° C to 150 ° C. 10-30 weight% added is chiral nematic liquid crystal which shows a cholesteric phase at room temperature which refractive index anisotropy (DELTA) n is 0.13-0.18 and (DELTA) epsilon is 8-40, and Tc is 90-150 degreeC in the liquid crystal composition in B liquid crystal layer. ℃ The liquid crystal light modulation element which is a chiral nematic liquid crystal which shows a cholesteric phase at room temperature whose refractive index anisotropy (DELTA) n is 0.13-0.20 and (DELTA) epsilon is 8-35 which added 15-40 weight% of chiral agents to a nematic liquid crystal is Although disclosed, the general purpose display device cannot be realized only by the above-described physical properties.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2000-129261호 공보(특허 청구의 범위)Patent document 1: Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-129261 (patent claim)

특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2002-363564호 공보(특허 청구의 범위)Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open No. 2002-363564 (claims)

특허 문헌 3: 일본 특허 공개 제2003-295224호 공보(특허 청구의 범위)Patent Document 3: Japanese Patent Laid-Open No. 2003-295224 (claims)

특허 문헌 4: 일본 특허 공개 제2002-12865호 공보(특허 청구의 범위)Patent Document 4: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-12865 (claims)

본 발명은 상기 과제를 해결하여, 액정 표시 소자의 구동 전압의 저하, 동작 온도 범위의 확대, 소비 전력의 감소 및 넓은 범위의 표시 유지 온도를 실현할 수 있는 액정 표시 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 또 다른 목적 및 이점은, 이하의 설명으로부터 분명해질 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of solving the above problems and reducing the driving voltage of the liquid crystal display device, expanding the operating temperature range, reducing power consumption, and realizing a wide range of display holding temperatures. Still other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.

본 발명의 한 양태에 따르면, 적어도 한쪽이 투광성을 갖는 한 쌍의 전극을 구비한 한 쌍의 기판과, 이 한 쌍의 기판 사이에 배치된 콜레스테릭상을 나타내는 액정 조성물로 이루어지는 액정층과, 이 액정층을 전극으로부터 절연하기 위한 적어도 1층의 절연성 박막의 조합을 1 세트 이상 갖는 액정 표시 소자에서, 절연성막의 정전 용량이 10 μF 이하이고, 액정층의 층 두께가 2 내지 5 ㎛의 범위에 있고, 액정 조성물의 유전율 이방성이 20 내지 50의 범위에 있는 액정 표시 소자가 제공된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal layer comprising a pair of substrates having a pair of electrodes having at least one light transmitting property, a liquid crystal composition exhibiting a cholesteric phase disposed between the pair of substrates, and In a liquid crystal display device having at least one combination of at least one insulating thin film for insulating the liquid crystal layer from the electrode, the capacitance of the insulating film is 10 μF or less, and the layer thickness of the liquid crystal layer is in the range of 2 to 5 μm. And the liquid crystal display element in which the dielectric anisotropy of a liquid crystal composition exists in the range of 20-50.

본 발명 양태에 의해, 반영구적인 표시 유지 기능(메모리성)이나 선명한 컬러 표시, 고콘트라스트, 고해상성과 같은 특징을 갖는 콜레스테릭 액정을 사용한 액정 표시 소자에서, 구동 전압의 저하, 동작 온도 범위의 확대, 소비 전력의 감소 및 넓은 범위의 표시 유지 온도 중 어느 하나를 실현할 수 있는 액정 표시 소자가 얻어진다.According to the aspect of the present invention, in a liquid crystal display element using a cholesteric liquid crystal having semipermanent display holding functions (memory characteristics), vivid color display, high contrast, and high resolution, a decrease in driving voltage and expansion of an operating temperature range The liquid crystal display element which can implement | achieve any of the reduction of power consumption and a wide display holding temperature is obtained.

상기 액정 조성물의 등방상 전이 온도가 80 ℃ 이상인 것, 상기 액정 조성물이 네마틱 액정과, 유전율 이방성이 20 내지 70의 범위에 있고, 등방상 전이 온도가 80 내지 130 ℃의 범위에 있는 키랄제를 포함하고 있는 것, 상기 키랄제가 유전율 이방성이 20 내지 70의 범위에 있는 키랄제와, 등방상 전이 온도가 80 내지 130 ℃의 범위에 있는 키랄제를 포함하고 있는 것, 상기 액정 조성물이 네마틱 액정과, 한 분자 내에 비대칭 탄소를 복수개 갖는 1 이상의 키랄제를 포함하고 있는 것, 상기 액정 조성물이 상기 키랄제를 15 내지 40 중량％ 함유하고 있는 것, 상기 네마틱 액정의 유전율 이방성이 20 내지 50의 범위에 있고, 등방상 전이 온도가 80 내지 130 ℃의 범위에 있는 것, 상기 액정 조성물의 점도가 상기 액정 표시 소자의 구동시에 20 내지 1200 mPaㆍs의 범위에 있는 것, 상기 액정 조성물의 비저항이 1010 내지 1013 Ωㆍ㎝이고, 그 플래너 상태시의 비유전율 ε1이 5 내지 15, 포컬 코닉 상태시의 비유전율 ε2가 10 내지 25인 것, 상기 액정 조성물을 플래너 상태 및 포컬 코닉 상태로 하기 위한 구동 전압이 실질적으로 직류 바이어스를 갖지 않는 교류 펄스인 것, 상기 교류 펄스의 펄스 인가 시간이 0.5 내지 50 밀리초의 범위에 있고, 재기록 빈도가 1초당 5회 이하의 범위에 있는 것, 상기 액정 조성물의 굴절률 이방성이 0.15 내지 0.25의 범위에 있는 것, 상기 액정 조성물이 플래너 상태에서 가시광을 반사하는 것, 상기 액정 표시 소자의 구동 회로의 IC의 내압이 35 V 이하인 것, 상기 액정 표시 소자의 화면에 직교하는 방향으로부터 본 경우 상기 한 쌍의 전극이 중첩되는 부분의 면적이 100 ㎠ 이하인 것, 무선 구동이 가능한 것, 상기 세트가 2개 이상이고, 다색 표시가 가능한 것, 상기 세트의 각각의 반사광의 혼색에 의해 다색 표시가 가능한 것, 상기 2 이상의 세트 각각을 동일한 구동 회로로 구동할 수 있도록, 상기 2 이상의 세트 각각의 액정 조성물의 유전율 이방성, 점도 및 등방상 전이 온도를 선택한 것, 상기 절연성막이 배향 제어막으로서도 기능하는 것이 바람직한 형태이다.The isotropic transition temperature of the said liquid crystal composition is 80 degreeC or more, The said liquid crystal composition has a nematic liquid crystal, the dielectric anisotropy in the range of 20-70, and a chiral agent in which the isotropic transition temperature is in the range of 80-130 degreeC What is contained, The chiral agent contains a chiral agent in the range of 20-70 of dielectric anisotropy, and a chiral agent in the range whose isotropic transition temperature is 80-130 degreeC, The said liquid crystal composition is a nematic liquid crystal And one or more chiral agents having a plurality of asymmetric carbons in one molecule, wherein the liquid crystal composition contains 15 to 40 wt% of the chiral agent, and the dielectric anisotropy of the nematic liquid crystal is 20 to 50. Is in the range, the isotropic transition temperature is in the range of 80 to 130 ℃, the viscosity of the liquid crystal composition is in the range of 20 to 1200 mPa · s at the time of driving the liquid crystal display element Will, to the specific resistance of the liquid crystal composition 10 10 to 10 13 Ω and ㎝ and a dielectric constant ε1 of 5 to 15, the relative dielectric constant ε2 of 10 to 25 at the time of focal conic state at the time that the planar state, the liquid crystal composition The drive voltage for the planar state and the focal conic state is an alternating pulse having substantially no direct current bias, the pulse application time of the alternating pulse is in the range of 0.5 to 50 milliseconds, and the rewriting frequency is 5 times or less per second. In the range, in the refractive index anisotropy of the liquid crystal composition in the range of 0.15 to 0.25, reflecting visible light in the planar state, the breakdown voltage of the IC of the drive circuit of the liquid crystal display element is 35 V or less And the area of the portion where the pair of electrodes overlap with each other when viewed from the direction orthogonal to the screen of the liquid crystal display element is 100 cm 2 or less, and can be wirelessly driven. At least two sets, capable of displaying in multiple colors, capable of displaying in multiple colors by mixing of the reflected light of each of the sets, and enabling the driving of each of the at least two sets with the same drive circuit. It is preferable that the dielectric anisotropy, viscosity, and isotropic transition temperature of each liquid crystal composition are selected, and that the insulating film also functions as an orientation control film.

본 발명에 따른 다른 한 양태에 따르면, 상기 양태의 액정 표시 소자를 사용한 전자 페이퍼가 제공된다. 전자 페이퍼의 구체적인 것으로서는 전자 서적이나 인식과 통신 중 어느 하나 이상을 비접촉으로 행하는 장치가 바람직하다.According to another aspect which concerns on this invention, the electronic paper using the liquid crystal display element of the said aspect is provided. As a specific example of the electronic paper, an apparatus for performing any one or more of electronic books, recognition and communication without contact is preferable.

본 발명 양태에 의해, 구동 전압의 저하, 동작 온도 범위의 확대, 소비 전력의 감소 및 넓은 범위의 표시 유지 온도와 같은 상기한 우수한 특성을 갖는 액정 표시 소자를 유효하게 이용할 수 있다.According to the aspect of the present invention, it is possible to effectively use the liquid crystal display element having the above excellent characteristics such as lowering the driving voltage, expanding the operating temperature range, reducing the power consumption, and the wide display holding temperature.

<발명의 효과>Effect of the Invention

본 발명에 의해, 반영구적인 표시 유지 기능(메모리성)이나 선명한 컬러 표시, 고콘트라스트, 고해상성과 같은 특징을 갖는 콜레스테릭 액정을 사용한 액정 표시 소자에서, 구동 전압의 저하, 동작 온도 범위의 확대, 소비 전력의 감소 및 넓은 범위의 표시 유지 온도 중 어느 하나를 실현할 수 있는 액정 표시 소자가 얻어진다. 또한, 구동 전압의 저하, 동작 온도 범위의 확대, 소비 전력의 감소 및 넓은 범위의 표시 유지 온도와 같은 상기한 우수한 특성을 갖는 액정 표시 소자를 유효하게 이용할 수 있다.According to the present invention, in a liquid crystal display element using a cholesteric liquid crystal having semipermanent display holding functions (memory characteristics), vivid color display, high contrast, and high resolution, a decrease in driving voltage, expansion of an operating temperature range, A liquid crystal display device capable of realizing either a reduction in power consumption or a wide range of display holding temperatures is obtained. Moreover, the liquid crystal display element which has the said outstanding characteristic, such as the fall of a drive voltage, the expansion of an operating temperature range, the reduction of power consumption, and a wide display display temperature, can be utilized effectively.

[도 1] 콜레스테릭 액정의 플래너 상태와 포컬 코닉 상태 (3)을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram for explaining a planar state and a focal conic state (3) of a cholesteric liquid crystal.

[도 2A] 플래너 상태를 얻기 위한 구동 전압의 인가의 모습을 나타낸 도면이다.Fig. 2A is a diagram showing a state of application of a driving voltage for obtaining a planar state.

[도 2B] 포컬 코닉 상태를 얻기 위한 구동 전압의 인가의 모습을 나타낸 도면이다.2B is a diagram showing the application of a driving voltage for obtaining a focal conic state.

[도 3] 플래너의 초기 상태로부터 포컬 코닉 상태로의 이행 또는 포컬 코닉의 초기 상태로부터 플래너 상태로의 이행시에서의 광 반사율의 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 3 is a graph showing the change of the light reflectance in the transition from the initial state of the planner to the focal conic state or the transition from the initial state of the focal conic to the planar state.

[도 4] 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 일례의 단면 구조를 나타낸 모식도이다.4 is a schematic view showing a cross-sectional structure of an example of a liquid crystal display device according to the present invention.

[도 5] 예 1에서 사용한 키랄제의 화학식이다.5 is a chemical formula of a chiral agent used in Example 1. FIG.

[도 6] 구동 전압의 온도 의존성을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the temperature dependence of the driving voltage.

[도 7] 구동 전압의Δεㆍ점도 의존성을 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing the dependency of Δε and viscosity of the driving voltage.

[도 8] 콘트라스트의 점도 의존성을 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the viscosity dependency of contrast.

[도 9] STN 드라이버의 입력 구동 전압의 모습을 나타낸 모식도이다.9 is a schematic diagram showing the state of an input driving voltage of an STN driver.

[도 10] 본 발명에 따른 구동 회로의 블록도이다.10 is a block diagram of a driving circuit according to the present invention.

[도 11] 구동 전압에서의 직류 바이어스를 설명한 모식도이다.It is a schematic diagram explaining the DC bias in a drive voltage.

[도 12] 다색 표시 장치의 일례의 모식적 단면도이다.It is typical sectional drawing of an example of a multicolor display apparatus.

[도 13] 네마틱 액정의 예를 나타낸 표이다.FIG. 13 is a table illustrating an example of a nematic liquid crystal.

[도 14] 네마틱 액정의 예를 나타낸 다른 표이다.14 is another table showing an example of a nematic liquid crystal.

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>Best Mode for Carrying Out the Invention

이하에 본 발명의 실시의 형태를 도면, 표, 식, 실시예 등을 사용하여 설명한다. 또한, 이들 도면, 표, 식, 실시예 등 및 설명은 본 발명을 예시하는 것이며, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 본 발명의 취지에 합치하는 한, 다른 실시의 형태도 물론 본 발명의 범주에 속할 수 있다. 도면 중, 동일한 부호는 동일한 요소를 나타낸다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, embodiment of this invention is described using drawing, table | surface, formula, an Example, etc. In addition, these figures, tables, formulas, examples and the like are illustrative of the present invention and do not limit the scope of the present invention. Other embodiments may, of course, fall within the scope of the present invention, so long as they are in accordance with the spirit of the present invention. In the drawings, like numerals denote like elements.

본 발명에 따른 액정 표시 소자는, 적어도 한쪽이 투광성을 갖는 한 쌍의 전극을 구비한 한 쌍의 기판과, 이 한 쌍의 기판 사이에 배치된 콜레스테릭상을 나타내는 액정 조성물로 이루어지는 액정층과, 이 액정층을 전극으로부터 절연하기 위한 적어도 1층의 절연성 박막의 조합을 1 세트 이상 갖고, 액정 표시 소자의 동작시에 이 절연성막의 정전 용량이 10 μF 이하이고, 액정층의 층 두께가 2 내지 5 ㎛의 범위에 있고, 액정 조성물의 유전율 이방성이 20 내지 50의 범위에 있다. 이들 조건에 의해, 낮은 구동 전압과 낮은 소비 전력과 우수한 품질의 액정 표시 소 자를 실현할 수 있다. 액정 조성물이 플래너 상태에서 가시광을 반사하는 것이면, 육안으로 표시를 확인할 수 있다. 또한, 구동 전압을 35 V 이하, 바람직하게는 32 V 이하로 저하할 수 있으면, 액정 표시 소자의 구동 회로의 IC로서 범용인 것(예를 들면 내압 35 V인 것)을 사용할 수 있고, 비용적으로 유리하다. The liquid crystal display element which concerns on this invention is a liquid crystal layer which consists of a pair of board | substrate provided with a pair of electrode which has at least one light transmission property, and the liquid crystal composition which shows the cholesteric phase arrange | positioned between this pair of board | substrates, At least one combination of at least one insulating thin film for insulating the liquid crystal layer from the electrode, the electrostatic capacitance of the insulating film is 10 µF or less at the time of operation of the liquid crystal display element, and the layer thickness of the liquid crystal layer is 2 to It exists in the range of 5 micrometers, and the dielectric anisotropy of a liquid crystal composition exists in the range of 20-50. Under these conditions, it is possible to realize a low driving voltage, low power consumption and excellent quality liquid crystal display elements. If the liquid crystal composition reflects visible light in the planar state, the display can be visually confirmed. In addition, as long as the driving voltage can be reduced to 35 V or less, preferably 32 V or less, a general purpose (for example, a breakdown voltage of 35 V) can be used as the IC of the driving circuit of the liquid crystal display element. It is advantageous.

액정층의 두께를 2 내지 5 ㎛의 범위로 하면, 구동 전압의 마진을 충분히 확보할 수 있고, 밝은 표시와 저전압 구동의 양립을 실현할 수 있다는 것이 판명되었다. 액정층의 층 두께가 2 ㎛ 미만이면, 플래너 상태에서의 밝기가 불충분함과 동시에 구동 전압의 마진이 좁아져(즉, 포컬 코닉 상태로 할 수 있는 구동 전압 범위가 좁아져), 온도 변화시 등에 이 마진이 변동됨에 따른 불안정 표시의 문제가 두드러지게 된다. 5 ㎛를 초과하면 구동 전압의 마진을 충분히 확보할 수 있지만, 플래너 상태로의 구동 전압이 높아진다는 문제가 발생한다. 액정층의 두께는, 4 ㎛ 전후, 예를 들면 4±0.5 ㎛의 범위 내로 조정하는 것이 바람직하다. 여기서 구동 전압의 마진이란, 예를 들면 도 3의 부호 33으로 표시되는 전압폭을 의미한다.When the thickness of the liquid crystal layer is in the range of 2 to 5 mu m, it has been found that the margin of the driving voltage can be sufficiently secured, and both bright display and low voltage driving can be realized. When the layer thickness of the liquid crystal layer is less than 2 µm, the brightness in the planar state is insufficient and the margin of the driving voltage is narrowed (i.e., the driving voltage range which can be made into the focal conic state is narrowed). As this margin fluctuates, the problem of instability display becomes prominent. If it exceeds 5 µm, the margin of the driving voltage can be sufficiently secured, but a problem arises in that the driving voltage to the planar state becomes high. It is preferable to adjust the thickness of a liquid crystal layer in 4 micrometers front and back, for example in the range of 4 +/- 0.5 micrometer. Here, the margin of the driving voltage means a voltage width indicated by, for example, 33 in FIG. 3.

절연성막의 정전 용량을 10 μF 이하로 하면, 구동시의 액정 표시 소자의 전하의 충방 전량을 적절히 억제하고, 소비 전력을 억제할 수 있다. 또한, 액정의 절연성을 향상시켜 동작을 안정시키는 것이 가능해진다. 절연성막이 2개 있는 경우, 10 μF 이하의 조건은 양 절연성막의 정전 용량의 합에 대한 조건이 된다. 절연성막이 없으면, 누설 전류가 증대되기 때문에 무선 구동이 곤란해지거나, 액정의 수명이 저하된다는 등의 문제가 발생한다. 또한, 정전 용량은 절연성막의 유전율, 도포한 면적 및 두께로부터 계산하여 구할 수 있다.When the capacitance of the insulating film is 10 μF or less, the charge and discharge amount of the charge of the liquid crystal display element at the time of driving can be appropriately suppressed and power consumption can be suppressed. In addition, it becomes possible to improve the insulation of the liquid crystal and stabilize the operation. If there are two insulating films, the condition of 10 mu F or less becomes a condition for the sum of the capacitances of both insulating films. Without the insulating film, the leakage current increases, so that wireless driving becomes difficult, or the life of the liquid crystal is reduced. In addition, the capacitance can be calculated and calculated from the dielectric constant, the coated area and the thickness of the insulating film.

Δε에 대해서는, 20 이상이면 낮은 구동 전압으로 사용 가능한 키랄제의 선택 범위가 넓어진다. 이 범위보다 낮으면 구동 전압이 높아지고, 이 범위보다 높으면 소자로서의 안정성이나 신뢰성이 악화되어, 화상 결함, 화상 노이즈가 발생하기 쉬워진다. Δε란 디렉터 방향(액정 분자의 장축의 평균 방향)의 유전율과 그에 수직인 성분의 유전율의 차이고, 수평 배향하여 액정을 주입한 셀과, 수직 배향하여 액정을 주입한 셀의 정전 용량을 측정함으로써 구해진다.With respect to Δ 20, the selection range of chiral agent that can be used at a low driving voltage becomes wider if it is 20 or more. If it is lower than this range, drive voltage will become high, and if it is higher than this range, stability and reliability as an element will deteriorate, and image defects and image noise will occur easily. Δε is the difference between the dielectric constant in the director direction (average direction of the major axis of the liquid crystal molecules) and the dielectric constant of the component perpendicular to it, and is measured by measuring the capacitance of the cell in which the liquid crystal is injected horizontally and the cell in which the liquid crystal is vertically aligned. Become.

액정 조성물의 기타 물성으로서는, Tc가 중요하다. 액정 조성물의 온도가 Tc를 초과하면, 액정이 콜레스테릭상으로부터 등방상으로 전이되어, 표시를 행할 수 없게 된다. 따라서, 이 온도는, 높은 것이 넓은 표시 유지 온도를 실현할 수 있기 때문에 바람직하다. 구체적으로는, 80 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 상한에 대해서는 특별히 제한은 없다. 일반적으로는 130 ℃ 정도가 재료적인 상한과 같다. Tc는 셀에 주입하여 플래너 상태로 한 액정 조성물을 가열하고, 반사율이 급격히 저하되는 온도를 측정함으로써 간편하게 확인할 수 있다.As other physical properties of the liquid crystal composition, Tc is important. When the temperature of a liquid crystal composition exceeds Tc, a liquid crystal will transfer from a cholesteric phase to an isotropic phase and it will become impossible to display. Therefore, this temperature is preferable because the higher one can realize a wide display holding temperature. Specifically, it is preferable that it is 80 degreeC or more. There is no restriction | limiting in particular about an upper limit. Generally, about 130 degreeC is the same as a material upper limit. Tc can be confirmed simply by heating the liquid crystal composition put into a cell and making it into the planar state, and measuring the temperature at which a reflectance falls rapidly.

본 발명에 따른 액정 조성물에 대해서는, 콜레스테릭상을 나타내는 한 특별히 제한되지 않으며, 공지된 것으로부터 선택할 수 있지만, 네마틱 액정과 키랄제를 포함하는 것이 일반적이다. 이 경우, 키랄제의 Δε가 20 내지 70의 범위에 있고, Tc가 80 내지 130 ℃의 범위에 있는 것이 바람직하다. 키랄제는, 동일한 조성물 중에 2종 이상 포함될 수도 있다. 이 경우, 이들 범위는 이들의 혼합물로서의 Δε 및 Tc에 대하여 적용된다. 키랄제의 Δε가 이 범위에 있으면, 액정 조성물의 Δε를 상기 범위로 용이하게 제어할 수 있다. Tc에 대해서도 마찬가지이다.The liquid crystal composition according to the present invention is not particularly limited as long as it shows a cholesteric phase, and can be selected from known ones, but generally includes a nematic liquid crystal and a chiral agent. In this case, it is preferable that (DELTA) epsilon of a chiral agent exists in the range of 20-70, and Tc exists in the range of 80-130 degreeC. A chiral agent may be contained 2 or more types in the same composition. In this case, these ranges apply for Δε and Tc as mixtures thereof. When Δε of the chiral agent is in this range, Δε of the liquid crystal composition can be easily controlled in the above range. The same applies to Tc.

또한, 액정 조성물용으로 물성이 특화된 키랄제를 2종 이상 사용하면, 상기 물성을 실현하기 쉽다는 것이 발견되었다. 예를 들면, 액정 조성물이 Δε가 20 내지 70의 범위에 있는 키랄제와, Tc가 80 내지 130 ℃의 범위에 있는 키랄제를 포함하여 이루어지는 경우에는, 상기 물성을 용이하게 실현할 수 있다. 예를 들면, 키랄제 A와 키랄제 B의 혼합물을 생각하는 경우, Δε가 20을 상회하고(예를 들면 25), Tc가 80 ℃를 하회하는(예를 들면 75 ℃) 키랄제와, Δε가 20을 하회하고(예를 들면 15), Tc가 80 ℃를 상회하는(예를 들면 90 ℃) 키랄제를 조합하면, 키랄제 전체로서 Δε를 20 내지 70의 범위로 하고, Tc를 80 ℃ 이상으로 할 수 있는 경우가 있다.Moreover, it was discovered that the said physical property is easy to implement when using 2 or more types of chiral agents specialized in physical property for liquid crystal compositions. For example, when the liquid crystal composition comprises a chiral agent having a Δε in the range of 20 to 70 and a chiral agent having a Tc in the range of 80 to 130 ° C, the above physical properties can be easily realized. For example, when considering a mixture of chiral agent A and chiral agent B, Δε is greater than 20 (for example 25), Tc is less than 80 ° C (for example 75 ° C), and Δε Is less than 20 (e.g., 15), and Tc is combined with a chiral agent that is higher than 80 deg. C (e.g., 90 deg. C), the total chiral agent is in the range of 20 to 70, and Tc is 80 deg. This can be done as above.

또한, 사용하는 키랄제 중, 1개 이상이 한 분자 내에 비대칭 탄소를 복수개 갖는 것이 바람직하다. 한 분자 내에 비대칭 탄소를 복수개 가짐으로써, 헤리컬 트위스트 파워(HTP, 네마틱 액정을 비트는 힘)가 높아져, 적은 키랄제의 첨가로도 가시광을 반사시킬 수 있게 된다. 그 때문에, 점도의 상승을 억제할 수 있다는 이점이 있다.Moreover, it is preferable that one or more of the chiral agents to be used have two or more asymmetric carbons in one molecule. By having a plurality of asymmetric carbons in one molecule, the helical twist power (HTP, the force of twisting the nematic liquid crystal) is increased, and the visible light can be reflected even with the addition of a small chiral agent. Therefore, there exists an advantage that the raise of a viscosity can be suppressed.

액정 조성물 중에서의 키랄제의 함유량으로서는 15 내지 40 중량％가 일반적이다. 이 범위보다 적으면, 가시광보다 장파장인 적외광을 반사하고, 이 범위보다 많으면 가시광보다 단파장인 자외광을 반사하는 경우가 있다.As content of a chiral agent in a liquid crystal composition, 15-40 weight% is common. If it is less than this range, infrared light having a longer wavelength than visible light may be reflected, and if it is more than this range, ultraviolet light having a shorter wavelength than visible light may be reflected.

본 발명에 따른 네마틱 액정에 대해서는 특별히 제한은 없으며, 공지된 것으로부터 선택할 수 있지만, Δε가 20 내지 50의 범위에 있고 Tc가 80 내지 130 ℃의 범위에 있는 것이 바람직하다. 네마틱 액정에 대해서도, 동일한 조성물 중에 2 종 이상 포함될 수도 있다. 이 경우, 이들 범위는 이들의 혼합물로서의 Δε 및 Tc에 대하여 적용된다. 네마틱 액정의 Δε가 이 범위에 있으면, 액정 조성물의 Δε를 상기 범위로 용이하게 제어할 수 있다. Tc에 대해서도 마찬가지이다.There is no restriction | limiting in particular about the nematic liquid crystal which concerns on this invention, Although it can select from a well-known thing, it is preferable that (DELTA) epsilon exists in the range of 20-50, and Tc exists in the range of 80-130 degreeC. Also about a nematic liquid crystal, 2 or more types may be contained in the same composition. In this case, these ranges apply for Δε and Tc as mixtures thereof. When Δε of the nematic liquid crystal is in this range, Δε of the liquid crystal composition can be easily controlled in the above range. The same applies to Tc.

본 발명에 따른 액정 조성물의 점도에 대해서는, 상술한 바와 같이 낮은 것이 저온시의 구동 전압 상승이나 콘트라스트 저하를 억제할 수 있다. 이 점도는 구동시에(즉, 0 내지 50 ℃ 사이에서), 20 내지 1200 mPaㆍs의 범위에 있는 것이 바람직하다. 이 범위보다 크면, 구동 전압 상승이나 콘트라스트 저하가 현저해진다. 특히 저온시에 이들 문제가 발생하기 쉽다. 이 범위보다 작으면 메모리성이 저하되는 경우가 있다. 점도는 시판된 점도계에 의해 측정할 수 있다.As mentioned above, the viscosity of the liquid crystal composition which concerns on this invention can suppress the drive voltage raise and contrast fall at the time of low temperature. It is preferable that this viscosity exists in the range of 20-1200 mPa * s at the time of driving (that is, between 0-50 degreeC). When larger than this range, driving voltage rise and contrast fall will become remarkable. Especially at low temperatures, these problems are likely to occur. If smaller than this range, memory performance may fall. Viscosity can be measured by a commercially available viscometer.

이들 조건에 의해 동작 온도 범위의 확대를 도모하여, 넓은 온도 범위에서의 저전압 구동을 행할 수 있게 된다.Under these conditions, the operating temperature range can be expanded, and low-voltage driving can be performed in a wide temperature range.

소비 전력에 대해서는, 액정의 비유전율과 비저항을 정해진 범위로 함으로써, 감소를 실현할 수 있다. 비유전율은 너무 높지 않은 것이 상기 동일한 무선 구동에서의 저소비 전력화에 유효하다. 구체적으로는, 액정 조성물의 플래너 상태시에 대해서는 그 비유전율 ε1을 5 내지 15의 범위로 하고, 포컬 코닉 상태시에 대해서는 그 비유전율 ε2를 10 내지 25의 범위로 하는 것이 바람직하다. 비유전율이 이들 범위보다 작으면 구동 전압의 상승이 커진다. 비유전율을 이들 상한보다 작게 할 수 있으면, 전압을 인가ㆍ해방했을 때의 전류량을 억제할 수 있고, 소비 전력을 억제할 수 있다.Regarding the power consumption, reduction can be realized by setting the relative dielectric constant and specific resistance of the liquid crystal to a predetermined range. The relative dielectric constant not being too high is effective for low power consumption in the same wireless driving. Specifically, the relative dielectric constant epsilon 1 is in the range of 5 to 15 in the planar state of the liquid crystal composition, and the relative dielectric constant epsilon 2 is in the range of 10 to 25 in the focal conic state. If the relative dielectric constant is smaller than these ranges, the rise of the driving voltage becomes large. If the relative dielectric constant can be made smaller than these upper limits, the amount of current when the voltage is applied and released can be suppressed, and power consumption can be suppressed.

또한, 액정 조성물의 비저항을 1010 내지 1013 Ωㆍ㎝로 높은 값을 유지함으로써, 액정 내의 이온성 물질의 유동 등에 의한 소비 전력의 손실을 억제할 수 있으며, 전압 안정성을 향상시킬 수 있고, 액정의 장기 수명화에 유효할 뿐만 아니라, 미약 전파를 전력원으로 한 무선으로 안정적인 구동을 실현할 수 있게 된다. 비유전율이나 비저항의 조정에는, 액정 조성물의 구성 요소인 액정이나 키랄제의 재료 선택이 유효하다.In addition, by maintaining the specific resistance of the liquid crystal composition at a high value of 10 10 to 10 13 Ω · cm, the loss of power consumption due to the flow of ionic materials in the liquid crystal can be suppressed, and the voltage stability can be improved, and the liquid crystal Not only is it effective for prolonging the service life of the battery, it is also possible to realize stable driving by using a weak radio wave as a power source. Selection of the material of the liquid crystal or chiral agent which is a component of a liquid crystal composition is effective for adjustment of a dielectric constant and specific resistance.

액정 조성물의 굴절률 이방성에 대해서는, 0.15 내지 0.25의 범위에 있는 것이 바람직하다. 이 범위보다 낮으면 표시가 어두워지는 문제가 발생하기 쉽다. 일반적으로 반사 대역 Δλ는 액정의 굴절률 이방성 Δn에 따라 커지기 때문에, 큰 값이 바람직하지만, 상기 범위를 초과하면 포컬 코닉 상태에서의 산란성이 증가하여 백탁되기 때문에, 콘트라스트가 저하되기 쉽다. 액정 조성물의 굴절률 이방성은, 디렉터에 평행하게 입사한 경우와 수직으로 입사한 경우의 굴절률의 차이며, 시판된 아베 굴절계 등에 의해 측정할 수 있다.It is preferable to exist in the range of 0.15-0.25 about the refractive index anisotropy of a liquid crystal composition. If it is lower than this range, the problem of darkening of the display is likely to occur. In general, since the reflection band Δλ increases with the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal, a large value is preferable. However, since the scattering property in the focal conic state increases and becomes cloudy when the above range is exceeded, contrast tends to decrease. The refractive index anisotropy of the liquid crystal composition is a difference between the refractive indices in the case of entering in parallel with the director and the incidence in the vertical direction, and can be measured by a commercially available Abbe refractometer or the like.

플래너 상태 및 포컬 코닉 상태로 하기 위한 구동 전압에 대해서는, 교류 펄스이며, 실질적으로 직류 바이어스를 갖지 않도록 하는 것이 바람직하다. 여기서, 직류 바이어스란, 도 11에 도시한 바와 같이 교류 펄스의 전위의 절대값의 차(예를 들면 도 11 중의 V1-V2)를 의미한다. 직류 바이어스가 존재하면, 액정의 열화에 의해 액정의 신뢰성이 저하되고, 액정의 수명이 짧아지기 때문이다.The drive voltages for the planar state and the focal conic state are alternating pulses, and it is preferable not to have a direct current bias. Here, as shown in FIG. 11, the DC bias means the difference (for example, V1-V2 in FIG. 11) of the absolute value of the electric potential of an AC pulse. If a direct current bias exists, reliability of a liquid crystal falls by deterioration of a liquid crystal, and the lifetime of a liquid crystal shortens.

또한, 플래너 상태로 이행하는 경우 및 포컬 코닉 상태로 이행하는 경우의 전압 펄스의 펄스 인가 시간이 0.5 내지 50 밀리초의 범위에 있고, 재기록 빈도가 5 Hz 이하의 범위에 있도록 하여, 액정에 계속 제공하는 전계의 인가 시간을 한정함으로써, 고Δε의 액정에서 염려되는 주변 부재와의 반응이나 이온 분해와 같은 열화를 억제할 수 있고, 소비 전력도 보다 억제할 수 있다. 여기서, 전압 펄스의 펄스 인가 시간이란 도 2A, B에서 말하면, 부호 21 및 23의 기간을 의미한다. 또한, 본 발명에서의 재기록 빈도란, 1초당 액정 표시 소자를 재기록하는 횟수를 의미한다. 상기 펄스 인가 시간이 상기 범위보다 짧으면 원하는 밝기나 콘트라스트가 얻어지지 않게 되고, 상기 범위보다 길면 소비 전력이 증대된다. 상기 재기록 빈도가 상기 범위보다 크면 소비 전력이 증대되어, 무선 구동의 경우 불리해진다.Further, the pulse application time of the voltage pulse in the transition to the planar state and the transition to the focal conic state is in the range of 0.5 to 50 milliseconds, and the rewriting frequency is in the range of 5 Hz or less, thereby continuing to provide to the liquid crystal. By limiting the application time of the electric field, it is possible to suppress deterioration such as reaction with the peripheral member and ion decomposition which are concerned with high Δε liquid crystal, and further suppress power consumption. Here, the pulse application time of the voltage pulse means the periods of the signs 21 and 23 in FIGS. 2A and 2B. In addition, the rewriting frequency in this invention means the frequency | count which rewrites a liquid crystal display element per second. If the pulse application time is shorter than the above range, desired brightness or contrast cannot be obtained. If the pulse application time is longer than the above range, power consumption is increased. If the rewriting frequency is larger than the above range, power consumption is increased, which is disadvantageous in the case of wireless driving.

소비 전력은, 액정 표시 소자의 화면에 직교하는 방향으로부터 본 경우 한 쌍의 전극이 중첩되는 부분의 면적을, 예를 들면 100 ㎠ 이하로 한정함으로써 감소시키는 것도 가능하다. 상기한 조건을 조합함으로써, 대폭적인 소비 전력의 감소가 가능해진다. 구체적으로는 소비 전력을 수 mW로 하고, 액정 표시 소자를 무배터리(batteryless)로 안정적인 무선 구동을 하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 구동시의 전압 펄스를 액정 표시 소자와 근접한 전자파의 에너지에 의해 생성시키는 것이 가능해져, 전원을 필요로 하지 않고 액정 표시 소자의 표시를 변경하는 것이 가능해진다. 따라서 RF-ID 용도에 바람직하게 적용할 수 있다.When the power consumption is viewed from the direction orthogonal to the screen of the liquid crystal display element, the area of the portion where the pair of electrodes overlap can also be reduced by, for example, limited to 100 cm 2 or less. By combining the above conditions, it is possible to significantly reduce power consumption. Specifically, the power consumption can be several mW, and stable wireless driving of the liquid crystal display element can be achieved by batteryless. For example, it is possible to generate a voltage pulse at the time of driving by the energy of the electromagnetic wave which adjoins a liquid crystal display element, and it becomes possible to change the display of a liquid crystal display element without requiring a power supply. Therefore, it can be preferably applied to RF-ID applications.

본 발명에 따른 액정 표시 소자는, 단색 표시도 다색 표시도 가능하다. 단색 표시의 경우 상기 세트는 1개일 수 있다. 다색 표시는 공지된 어떠한 기술로부터도 선택할 수 있지만, 상기 세트가 2개 이상인 경우에는, 각각의 세트에 의해 각 각의 색을 실현시킴으로써 다색 표시가 가능해진다.As for the liquid crystal display element which concerns on this invention, a monochromatic display and multi-color display are also possible. In the case of a monochrome display, the set may be one. The multicolor display can be selected from any known technique. However, when there are two or more sets, the multicolor display can be realized by realizing each color by each set.

다색 표시의 방법으로서는 어떠한 방법을 이용하여도 상관없다. 예를 들면, 도 12와 같이 복수의 세트를 중첩시켜, 각각의 세트의 혼색에 의해 다색 표시하는 방법이 있다. 세트마다의 색은 액정의 종류를 선택하여, 적절한 반사 파장으로 함으로써 실현할 수 있다.As a method of multicolor display, you may use what kind of method. For example, as shown in Fig. 12, a plurality of sets are superimposed, and there is a method of displaying multicolored colors by mixing of each set. The color for each set can be realized by selecting a kind of liquid crystal and setting it as an appropriate reflection wavelength.

이 경우, 어느 1개의 세트의 액정 조성물 중에 흡수되는 색이 상이한 색소를 첨가하여, 세트로 반사되는 파장 영역을 한정할 수도 있다. 예를 들면 적색의 빛을 반사하는 액정 조성물 중에 청색과 녹색을 흡수하는 색소를 혼합하여, 적색의 순도를 더욱 높일 수 있다.In this case, the pigment | dye different from the color absorbed in any one set of liquid crystal composition can be added, and the wavelength range reflected by a set can also be limited. For example, the pigment | dye which absorbs blue and green can be mixed in the liquid crystal composition which reflects red light, and red purity can be improved further.

상기 세트가 복수인 경우, 색소를 혼합하는 액정 조성물을 포함하는 세트로서 어떠한 세트를 선택하여도 상관없지만, 색소로 흡수되는 파장 영역이 표시면측으로부터 봤을 때, 색소를 혼합한 액정 조성물을 포함하는 세트보다, 뒤에 있는 세트의 액정 조성물의 반사 파장 영역과 중복하도록 되어 있으면, 그 반사 파장을 색소가 흡수하기 때문에 주의를 요한다.In the case where there are a plurality of sets, any set may be selected as the set containing the liquid crystal composition for mixing the dye, but the set including the liquid crystal composition in which the dye is mixed when the wavelength region absorbed by the dye is viewed from the display surface side. In addition, if it is made to overlap with the reflection wavelength area | region of the liquid crystal composition of a later set, care should be taken because the dye absorbs the reflection wavelength.

색소 첨가 대신에 컬러 필터를 이용할 수도 있다. 이 컬러 필터층의 재료로서는, 무색 투명 물질에 색소를 첨가한 재료, 색소를 첨가하지 않아도 본래 착색 상태인 재료, 색소와 동일한 기능을 하는 특정한 물질의 박막을 들 수 있다. 컬러 필터층을 배치하는 대신에, 투명 기판 자체를 필터층 재료와 치환하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.Color filters may be used instead of the dye addition. As a material of this color filter layer, the material which added the pigment | dye to a colorless transparent substance, the material in the original coloring state, and the thin film of the specific substance which functions similarly to a pigment | dye are mentioned, without adding a pigment | dye. Instead of disposing the color filter layer, the same effect can be obtained even by replacing the transparent substrate itself with the filter layer material.

이 경우, 상기 2 이상의 세트의 각각을 동일한 구동 회로로 구동할 수 있도 록, 각각의 액정 조성물의 Δε, 점도 및 Tc를 선택하는 것이 비용 감소상 바람직하다. 구체적으로는, 각각의 값을 이들의 평균값의 ±10 ％ 이내로 하는 방법이 간편하다.In this case, it is preferable in terms of cost reduction to select Δε, viscosity and Tc of each liquid crystal composition so that each of the two or more sets can be driven by the same drive circuit. Specifically, the method of making each value within +/- 10% of these average values is easy.

이어서, 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 구조를 도 4를 이용하여 예시적으로 설명한다. 도 4는, 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 일례의 단면 구조를 나타낸 모식도이다. 이 액정 표시 소자는 콜레스테릭상을 나타내는 콜레스테릭 액정 조성물을 사용하고 있기 때문에 메모리성을 갖고 있고, 플래너 상태 및 포컬 코닉 상태는 펄스 전압의 인가를 정지한 후에도 유지된다.Next, the structure of the liquid crystal display element according to the present invention will be described with reference to FIG. 4. 4 is a schematic view showing a cross-sectional structure of an example of a liquid crystal display device according to the present invention. Since this liquid crystal display element uses the cholesteric liquid crystal composition which shows a cholesteric phase, it has memory property, A planar state and a focal conic state are maintained after stopping application of a pulse voltage.

도 4에서, 액정 조성물로 이루어지는 액정층 (45)를 사이에 끼우고, 투광성의 기판 (41), (42) 위에 있는 스트라이프상의 전극 (43), (44)가, 기판에 수직인 방향으로부터 보았을 때 스트라이프가 서로 교차하도록 마주 보게 되어 있다. 액정층 (45)의 간격(도시되어 있지 않음)은 스페이서에 의해 확보되어 있다. 스페이서의 재료로서는 수지제 또는 무기 산화물제의 구체를 사용할 수 있다. 표면에 열가소성의 수지가 코팅되어 있는 고착 스페이서도 바람직하게 사용된다.In FIG. 4, the stripe electrodes 43 and 44 on the translucent board | substrate 41 and 42 were sandwiched between the liquid crystal layer 45 which consists of liquid crystal compositions, and were seen from the direction perpendicular | vertical to a board | substrate. When the stripes are facing each other. The space | interval (not shown) of the liquid crystal layer 45 is ensured by the spacer. As the material of the spacer, a sphere made of a resin or an inorganic oxide can be used. Fixing spacers having a thermoplastic resin coated on their surface are also preferably used.

전극 위에는 액정층을 전극으로부터 절연하기 위해 적어도 절연성 박막이나, 계면 부근의 플래너 상태로의 배향 또는 포컬 코닉 상태로의 배향을 촉진하기 위한 배향 제어막(도시되어 있지 않음)이 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 절연성 박막은 가스 배리어성을 갖는 경우가 많으며, 가스 배리어성을 갖는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는, 절연성 박막과 배향 제어막이 한쪽 전극 위에만 있을 수도 있다. 절연성 박막이 배향 제어막을 겸할 수도 있다. 배향 제어막은 액정층과 접하여 배 치될 필요가 있지만, 절연성 박막은 배향 제어막의 기능을 겸하는 경우를 제외하고는, 전극과 액정층 사이에 있으면 어떤 층에 접하여도 상관없다. 빛을 입사시키는 측과는 반대측 기판의 외면(이면)에는, 필요에 따라 가시광 흡수층 (48)이 설치된다. 액정층 (45)의 액정 조성물은 밀봉재 (46), (47)에 의해 밀봉되어 있다. 본 액정 표시 소자는, 펄스 전원 (49)에 의해 펄스상의 소정 전압을 인가함으로써 구동된다.It is preferable that at least an insulating thin film or an orientation control film (not shown) is coated on the electrode to promote the orientation toward the planar state or the focal conic state near the interface. . The insulating thin film often has gas barrier properties, and it is preferable to have gas barrier properties. In some cases, the insulating thin film and the orientation control film may exist only on one electrode. The insulating thin film may also serve as an orientation control film. The alignment control film needs to be disposed in contact with the liquid crystal layer, but the insulating thin film may be in contact with any layer as long as it is between the electrode and the liquid crystal layer, except that it serves as a function of the alignment control film. The visible light absorbing layer 48 is provided on the outer surface (rear surface) of the board | substrate opposite to the side which injects light as needed. The liquid crystal composition of the liquid crystal layer 45 is sealed by the sealing materials 46 and 47. The liquid crystal display element is driven by applying a predetermined voltage in pulse form by the pulse power supply 49.

본 예의 기판 (41), (42)는 모두 투광성을 갖고 있지만, 본 발명에 따른 액정 표시 소자에 사용할 수 있는 한 쌍의 기판은, 적어도 한쪽이 투광성을 가질 필요가 있으며, 반드시 양쪽이 투광성을 가질 필요는 없다.Although both the board | substrates 41 and 42 of this example have a light transmittance, at least one of the pair of board | substrates which can be used for the liquid crystal display element which concerns on this invention must have a light transmissivity, and both sides must have a light transmissivity necessarily. There is no need.

상기한 바와 같이 하여, 본 발명에 의해 반영구적인 표시 유지 기능(메모리성)이나 선명한 컬러 표시, 고콘트라스트, 고해상성과 같은 특징을 갖는 콜레스테릭 액정을 사용한 액정 표시 소자에서, 구동 전압의 저하, 동작 온도 범위의 확대, 소비 전력의 감소 및 넓은 범위의 표시 유지 온도 중 어느 하나를 실현할 수 있고, 액정 표시 소자의 범용성을 크게 확대할 수 있다.As described above, in the liquid crystal display element using a cholesteric liquid crystal having semipermanent display holding function (memory characteristics), vivid color display, high contrast, and high resolution according to the present invention, a decrease in driving voltage and operation Any one of the expansion of the temperature range, the reduction of power consumption, and the wide display holding temperature can be realized, and the versatility of the liquid crystal display element can be greatly expanded.

이들 효과에 의해, 예를 들면 상기 액정 표시 소자는 전자 페이퍼 용도에 바람직하게 적용할 수 있다. 특히, 전자 서적의 용도나, 통신 또는 통신과 인식을 비접촉으로 행하는 장치로서의 RF-ID 용도에 바람직하게 적용할 수 있다. 여기서, 통신이란 본 장치와 근접한 장치 사이의 정보 교환을 위한 통신을 의미하며, 인식이란, 이 통신에 의해 근접한 장치가 본 장치(따라서 본 장치의 휴대자)를 인식하는 것을 의미한다.By these effects, for example, the liquid crystal display device can be suitably applied to electronic paper applications. In particular, the present invention can be suitably applied to the use of electronic books or the use of RF-ID as an apparatus for performing communication or communication and recognition in a non-contact manner. Here, communication means communication for exchanging information between the apparatus and a nearby device, and recognition means that a nearby device recognizes the device (and thus the user of the device) by this communication.

또한, 이하에 본 발명에 따른 부품의 재료에 대하여 설명한다.In addition, the material of the component which concerns on this invention is demonstrated below.

본 발명에 따른 기판으로서는 유리 기판을 예시할 수 있지만, 유리 기판 이외에도 PET나 PC 등의 필름 기판을 사용할 수 있다. 반표시측(빛을 입사시키는 측의 반대측)의 기판은 불투명한 기판일 수도 있다.Although a glass substrate can be illustrated as a board | substrate which concerns on this invention, In addition to a glass substrate, film substrates, such as PET and PC, can be used. The substrate on the half display side (the opposite side to the side where light is incident) may be an opaque substrate.

본 발명에 따른 투광성을 갖는 전극으로서는, 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide=인듐주석 산화물)가 대표적이지만, 기타 IZO(Indium Zinc Oxide=인듐아연 산화물) 등의 투명 도전막이나, 알루미늄, 실리콘 등의 금속 전극 또는 비정질 실리콘, BSO(Bismuth Silicon Oxide=비스무트 실리콘 산화물) 등의 광 도전성막 등을 사용할 수 있다. 반표시측의 전극은, 그 표면을 광 흡수성으로 할 수 있는 것이면 투광성일 필요성은 없고, 통상적으로 구리, 알루미늄 등의 금속이나 합금일 수도 있다.Examples of the light-transmitting electrode according to the present invention include ITO (Indium Tin Oxide = Indium Tin Oxide), but other transparent conductive films such as IZO (Indium Zinc Oxide = Indium Zinc Oxide), aluminum, silicon, etc. Photoconductive films, such as a metal electrode or amorphous silicon, and BSO (Bismuth Silicon Oxide = bismuth silicon oxide), etc. can be used. The electrode on the half display side does not need to be light-transmissive as long as its surface can be made light absorbing, and may be a metal or an alloy such as copper or aluminum.

본 발명에 따른 네마틱 액정은, 예를 들면 도 13, 14의 것이나 이들의 혼합물 중으로부터 선택할 수 있다.The nematic liquid crystal according to the present invention can be selected from, for example, those in Figs. 13 and 14 and mixtures thereof.

본 발명에 따른 키랄제의 예로서는 공지된 어떠한 것을 사용하여도 상관없다. 도 5에 그 예를 나타낸다. 그 물성은 예 1에 개시되어 있다.As an example of the chiral agent which concerns on this invention, you may use what is well-known. The example is shown in FIG. The physical properties are disclosed in Example 1.

본 발명에 따른 액정 조성물은, 상기 네마틱 액정 및 키랄제 이외에 색소를 포함할 수도 있다. 이 색소로서는, 종래 알려져 있는 각종 색소를 사용할 수 있으며, 액정과 상용성이 양호한 것이 바람직하다. 예를 들면 아조 화합물, 퀴논 화합물, 안트라퀴논 화합물 등 또는 2색성 색소 등이 사용 가능하며, 복수종 사용할 수도 있다. 첨가량은, 액정 성분과 키랄제의 합계량을 100 중량부로 한 경우 3 중량 부 이하가 바람직하다.The liquid crystal composition according to the present invention may contain a dye in addition to the nematic liquid crystal and the chiral agent. As this pigment | dye, various conventionally well-known pigment | dyes can be used and it is preferable that compatibility with liquid crystal is favorable. For example, an azo compound, a quinone compound, an anthraquinone compound, a dichroic dye, etc. can be used, and multiple types can also be used. The addition amount is preferably 3 parts by weight or less when the total amount of the liquid crystal component and the chiral agent is 100 parts by weight.

본 발명에 따른 절연성 박막은, 부피 저항(Ωㆍ㎝)이 적어도 액정보다 클 필요가 있으며, 산화 실리콘 등의 무기막이나 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지 등의 유기막을 예시할 수 있다.The insulating thin film which concerns on this invention needs to have a volume resistance ((ohm * cm)) at least larger than a liquid crystal, and can illustrate inorganic membranes, such as a silicon oxide, organic membranes, such as a polyimide resin, an epoxy resin, an acrylic resin, and a urethane resin, for example. have.

본 발명에 따른 배향 제어막으로서는 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 아크릴 수지 등의 유기막이나 산화실리콘, 산화알루미늄 등의 무기 재료가 예시된다.Examples of the orientation control film according to the present invention include organic films such as polyimide resin, polyamideimide resin, polyetherimide resin, polyvinyl butyral resin and acrylic resin, and inorganic materials such as silicon oxide and aluminum oxide.

이어서 본 발명의 예를 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 평가법을 이용하였다.Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. The following evaluation method was used.

(액정 표시 소자의 반사율 및 콘트라스트)(Reflectivity and Contrast of Liquid Crystal Display Element)

이하에 설명하는 각 예에서의 액정 표시 소자에서는, 액정 표시 소자를 플래너 상태로 했을 때 고반사율 상태가 되고, 포컬 코닉 상태로 했을 때 저반사율 상태가 된다.In the liquid crystal display element in each example demonstrated below, when a liquid crystal display element is made into a planar state, it will be a high reflectance state, and when it is set to a focal conic state, it will be a low reflectance state.

반사율은, 반사형 분광 측기를 사용하여 시감 반사율(Y값)로서 구하였다. 소색(消色)시의 Y값이 작을수록 투명하고 흑색 표시가 양호하며, 착색시의 Y값이 클수록 색 표시가 양호하다.The reflectance was calculated | required as luminous reflectance (Y value) using the reflection type spectrometer. The smaller the Y value at the time of discoloration, the more transparent and the better the black display. The larger the Y value at the time of coloring, the better the color display.

콘트라스트는 (플래너 상태에서의 Y값/포컬 코닉에서의 Y값)으로 제공된다.Contrast is given by (Y value in planar state / Y value in focal conic).

(비저항과 비유전율)(Resistance and dielectric constant)

표시 영역이 1 ㎠인 유리제 테스트용 셀에 액정 조성물을 주입한 후, 시판된 LCR 미터에 의해 측정ㆍ산출하였다.After inject | pouring a liquid crystal composition into the glass test cell whose display area is 1 cm <2>, it measured and computed by the commercially available LCR meter.

(구동 전압)(Driving voltage)

액정 표시 소자에 실온 또는 소정 온도에서, 펄스폭 50 밀리초로 도 2A와 같은 구형파의 전압을 인가하고, 완전한 플래너 상태가 얻어지는 최소의 전압을 구하였다.The voltage of a square wave as shown in FIG. 2A was applied to a liquid crystal display element at room temperature or predetermined | prescribed temperature with a pulse width of 50 milliseconds, and the minimum voltage which a complete planar state is obtained was calculated | required.

(표시 유지 온도)(Display holding temperature)

액정 표시 소자를 실온에서 플래너 상태 또는 포컬 코닉 상태로 한 후, 소정 온도로 약 100 시간 동안 유지한 후, 본래의 상태가 유지되어 있는지의 여부를 관찰하고, 플래너 상태에 대해서도 포컬 코닉 상태에 대해서도 본래의 상태가 유지되어 있는 하한의 온도와 상한의 온도를 5 ℃마다 조사하였다.After the liquid crystal display device is in a planar state or a focal conic state at room temperature, and maintained at a predetermined temperature for about 100 hours, it is observed whether or not the original state is maintained. The temperature of the lower limit and the temperature of the upper limit in which the state of was maintained were investigated every 5 ° C.

[예 1]Example 1

우선, 12×10 ㎝의 크기로 절단한 폴리카르보네이트(PC) 필름 기판 위에 설치된 2매의 ITO 투명 전극을, 에칭에 의해 0.24 ㎜ 피치의 스트라이프상으로 패터닝하여, 640×480 도트의 VGA 표시를 행할 수 있도록 하였다. 액정 표시 소자의 화면에 직교하는 방향으로부터 본 경우 이들 한 쌍의 전극이 중첩되는 부분의 면적은 135 ㎠였다.First, two ITO transparent electrodes provided on a polycarbonate (PC) film substrate cut to a size of 12 × 10 cm were patterned by etching to form a stripe of 0.24 mm pitch to display a VGA of 640 × 480 dots. It is possible to do. When viewed from the direction orthogonal to the screen of the liquid crystal display element, the area of the portion where these pairs of electrodes overlap was 135 cm 2.

그 후, 양 기판 위의 투명 전극 위에 폴리이미드계의 배향 제어막 재료를 스핀 코팅에 의해 약 700 Å(환산값은 약 70 ㎚)의 두께로 도포하였다. 이어서, 90 ℃의 오븐 중에서 1 시간 동안 소성 처리를 행하여, 배향 제어막을 형성하였다. 이때, 각 배향 제어막의 정전 용량은 계산상 약 2.5 μF이고, 합계 약 5 μF였다. 이 배향 제어막은 부피 저항값이 1016 Ωㆍ㎝ 정도이고, 본 발명에 따른 절연성 박막에 해당한다.Then, the polyimide-type orientation control film material was apply | coated to the thickness of about 700 kPa (calculated value about 70 nm) by the spin coating on the transparent electrode on both board | substrates. Subsequently, the baking process was performed for 1 hour in 90 degreeC oven, and the orientation control film was formed. At this time, the capacitance of each alignment control film was calculated to be about 2.5 µF, which was about 5 µF in total. This orientation control film has a volume resistivity of about 10 16 Ω · cm and corresponds to the insulating thin film according to the present invention.

이어서, 한쪽 기판 위의 주연부에 에폭시계의 밀봉제를 디스펜서에 의해 도포하여 소정 높이의 벽을 형성하였다. 이어서, 다른 한쪽의 기판의 배향 제어막 위에 4 ㎛ 직경의 스페이서(세끼스이 파인 케미칼사 제조)를 산포하였다. 그 후, 상기한 기판을 접합하고, 160 ℃에서 1 시간 동안 가열하여 밀봉제를 경화시켰다.Subsequently, an epoxy-based sealant was applied to the peripheral portion on one substrate by a dispenser to form a wall having a predetermined height. Next, 4 micrometer diameter spacers (the Sekisui Fine Chemicals company) were spread | dispersed on the orientation control film of the other board | substrate. Thereafter, the above substrates were bonded and heated at 160 ° C. for 1 hour to cure the sealant.

이어서, 시판된 네마틱 액정 A(굴절률 이방성 Δn은 0.24, Δε는 6.5, 점도는 실온에서 28 mPaㆍs, Tc는 101 ℃)와 네마틱 액정 B(굴절률 이방성 Δn은 0.20, Δε는 34.3, 점도는 실온에서 77 mPaㆍs, Tc는 82 ℃)를 중량비로 거의 1:1의 비율로 혼합하여 이루어지는 네마틱 액정 C(굴절률 이방성 Δn은 0.22, Δε는 20.4, 점도는 실온에서 53 mPaㆍs, Tc가 92 ℃)에 대하여, 도 5(도 5 중의 R은 탄화수소기이고, 비대칭 탄소가 복수 포함되어 있음)의 구조를 갖는 시판된 키랄제 A(Δε가 22이고, Tc가 60 ℃), 키랄제 B(Δε가 26이고, Tc가 118 ℃)를 네마틱 액정 조성물과 키랄제의 합계 중량에 대하여 28 중량％가 되도록 첨가하여, 반사의 피크 파장이 560 ㎚ 부근이 되도록 선택한 액정 조성물 X를 제조하였다. 키랄제 A와 키랄제 B의 혼합물의 Δε는 24, Tc는 85 ℃였다.Next, commercially available nematic liquid crystal A (refractive anisotropy Δn is 0.24, Δε is 6.5, viscosity is 28 mPa · s, Tc is 101 ° C) and nematic liquid crystal B (refractive anisotropy Δn is 0.20, Δε is 34.3, viscosity Is 77 mPa · s at room temperature, Tc is 82 ° C., and the nematic liquid crystal C (refractive anisotropy Δn is 0.22, Δε is 20.4, and the viscosity is 53 mPa · s at room temperature) by mixing at a ratio of almost 1: 1 by weight. With respect to Tc at 92 ° C., a commercially available chiral agent A (Δε is 22 and Tc is 60 ° C.) having a structure of FIG. 5 (R in FIG. 5 is a hydrocarbon group and a plurality of asymmetric carbons are included), key Lalase B (Δε is 26 and Tc is 118 ° C) was added so that the total weight of the nematic liquid crystal composition and the chiral agent was 28% by weight to prepare a liquid crystal composition X selected so that the peak wavelength of reflection was around 560 nm. It was. (DELTA) epsilon of the mixture of chiral agent A and chiral agent B was 24, and Tc was 85 degreeC.

28 중량％의 내역은 키랄제 A를 20 중량％, 키랄제 B를 나머지 8 중량％로 하였다. 따라서 72 중량％가 네마틱 액정 C이다. 키랄제 A와 키랄제 B는 상온에서 고체였다. 액정 조성물 X의 굴절률 이방성 Δn과 Δε는, 0 내지 50 ℃의 온도 범위에서 각각 0.21과 22였다. Tc는 92 ℃였다. 점도는 상온에서 약 120 mPaㆍs, 50 ℃에서 약 30 mPaㆍs, 0 ℃에서 약 600 mPaㆍs였다. 그 때문에, 적어도 0 내지 50 ℃의 넓은 온도 범위에서 구동이 가능해지고, 콘트라스트도 양호하게 유지할 수 있다는 것이 판명되었다.28 weight% of breakdowns made chiral agent A 20 weight%, and chiral agent B the remaining 8 weight%. Therefore, 72 weight% is nematic liquid crystal C. Chiral agent A and chiral agent B were solid at room temperature. The refractive index anisotropy (DELTA) n and (DELTA) epsilon of the liquid crystal composition X were 0.21 and 22 in the temperature range of 0-50 degreeC, respectively. Tc was 92 ° C. The viscosity was about 120 mPa * s at room temperature, about 30 mPa * s at 50 degreeC, and about 600 mPa * s at 0 degreeC. Therefore, it turned out that driving is possible at the wide temperature range of 0-50 degreeC at least, and contrast can be kept favorable.

또한, 액정 조성물 X의 비저항은 1.22×1011 Ωㆍ㎝이고, 비유전율은 플래너 상태에서 9.0, 포컬 코닉 상태에서 23.5였다.Moreover, the specific resistance of liquid crystal composition X was 1.22x10 <11> ( ohm) * cm, and the dielectric constant was 9.0 in the planar state and 23.5 in the focal conic state.

그 후, 진공 주입법에 의해 액정 조성물 X를 상기한 기판 사이에 주입한 후, 에폭시계의 밀봉제로 주입구를 밀봉하여 액정셀을 제조하였다. 또한, 빛을 입사시키는 측(표시측)과는 반대측의 기판에 흑색의 광 흡수층을 설치하였다.Thereafter, the liquid crystal composition X was injected between the substrates by a vacuum injection method, and then the injection port was sealed with an epoxy sealant to prepare a liquid crystal cell. Moreover, the black light absorption layer was provided in the board | substrate on the opposite side to the light incident side (display side).

이러한 액정 표시 소자에서는, 실온에서 전극 사이에 직류 바이어스를 갖지 않는 28 Vㆍ펄스 인가시의 실효값(실효 시간) 50 밀리초의 리셋용 펄스 전압과 재기록용 펄스 전압을 1 라인마다 인가하면, 선택된 가시광을 반사하는 상태(플래너 상태)가 되고, 직류 바이어스를 갖지 않는 19 Vㆍ실효 시간 50 밀리초의 펄스 전압을 인가하면, 양호한 투과 상태(포컬 코닉 상태)가 되었다. 이 구동 전압은, 0 내지 50 ℃의 넓은 온도 범위에서도 거의 불변하였다.In such a liquid crystal display element, when the reset pulse voltage and the rewrite pulse voltage of 50 milliseconds of the effective value (effective time) at the time of application of 28 V pulses having no direct current bias between electrodes at room temperature are applied to each line, selected visible light is selected. When a pulse voltage of 19 V and an effective time of 50 milliseconds having no direct current bias is applied to the state of reflecting light (planar state), a good transmission state (focal conic state) is obtained. This drive voltage was almost unchanged even in the wide temperature range of 0-50 degreeC.

표시 유지 온도에 대하여, 액정셀을 소정 온도에서 항온조에 100 시간 동안 방치하고, 방치 후의 상태를 관찰한 결과, 제조한 액정에서는 고온 90 ℃, 저온 -20 ℃에서도 표시 상태(플래너 상태, 포컬 코닉 상태)를 유지한다는 것을 확인하였다.With respect to the display holding temperature, the liquid crystal cell was left in the thermostat at a predetermined temperature for 100 hours, and the state after standing was observed. As a result, in the manufactured liquid crystal, the display state even at a high temperature of 90 ° C and a low temperature of -20 ° C (planar state, focal conic state) It is confirmed that the) is maintained.

이어서, 이 액정 표시 소자에 TCP(tape carrier package)의 STN(Super Twisted Nematic)용 범용 드라이버(EPSON사 제조) S1D17A03(160개 출력) 1개와 S1D17A04(240개 출력)를 4개 사용하여, VGA 표시에 대응할 수 있도록 하였다. 이때, 필요에 따라 드라이버에 입력하는 전압을 안정화시키기 위해, 범용 연산 증폭기나 제너 다이오드에 의해 안정화시킬 수도 있다. 또한, 필요한 경우에는, 화소 데이터에 따라 출력 전압을 전환하기 위한 아날로그 스위치를 연산 증폭기의 전단에 사용할 수도 있다.Subsequently, this liquid crystal display device uses a universal driver (STEP) S1D17A03 (160 outputs) and four S1D17A04 (240 outputs) for STN (Super Twisted Nematic) in a TCP (tape carrier package). To respond. In this case, in order to stabilize the voltage input to the driver, it may be stabilized by a general-purpose operational amplifier or a zener diode. If necessary, an analog switch for switching the output voltage in accordance with the pixel data may be used in front of the operational amplifier.

STN 드라이버의 공통측(스캔측)과 세그먼트측(데이터측)에는, 도 9와 같은 출력이 되도록 전압을 제어하였다. ON 세그먼트선의 출력 전압으로부터 선택 공통선의 출력 전압을 빼면, 플래너 상태로 이행하기 위한 인가 전압의 변화(+32 V와 -32 V와 0 V의 조합)가 얻어진다. OFF 세그먼트선의 출력 전압으로부터 선택 공통선의 출력 전압을 빼면, 포컬 코닉 상태로 이행하기 위한 인가 전압의 변화(+24 V와 -24 V와 0 V의 조합)가 얻어진다. ON 세그먼트선의 출력 전압으로부터 비선택 공통선의 출력 전압을 빼면, 인가 전압의 변화를, 이미 표시되어 있는 플래너 상태 또는 포컬 코닉 상태를 변화시키지 않을 정도로 멈출 수 있는 +4 V와 -4 V와 0 V의 조합이 얻어진다. OFF 세그먼트선의 출력 전압으로부터 비선택 공통선의 출력 전압을 빼는 경우도 마찬가지로 -4 V와 +4 V와 0 V의 조합이 얻어진다.The voltage was controlled on the common side (scan side) and segment side (data side) of the STN driver so as to produce an output as shown in FIG. Subtracting the output voltage of the selected common line from the output voltage of the ON segment line, a change in the applied voltage (combination of +32 V and -32 V and 0 V) for transition to the planar state is obtained. Subtracting the output voltage of the selected common line from the output voltage of the OFF segment line, a change in the applied voltage (combination of +24 V and -24 V and 0 V) for transition to the focal conic state is obtained. Subtracting the output voltage of the unselected common line from the output voltage of the ON segment line will reduce the applied voltage to +4 V, -4 V, and 0 V, which can stop the change of the planar state or focal conic state already displayed. The combination is obtained. In the case of subtracting the output voltage of the unselected common line from the output voltage of the OFF segment line, a combination of -4 V, +4 V, and 0 V is similarly obtained.

그 후, 도 10에 나타낸 안테나를 탑재한 고주파 전원과 제어 회로, 드라이버 IC를 장착하여, 전파 출력이 약 10 mW인 근거리의 무선 통신을 행한 바, 소정의 전압으로 전지를 사용하지 않고 원하는 표시를 행할 수 있었다.Thereafter, a high frequency power supply equipped with an antenna as shown in FIG. 10, a control circuit, and a driver IC were mounted, and short-range wireless communication with a radio wave output of about 10 mW was performed. Thus, desired display was performed without using a battery at a predetermined voltage. I could do it.

[예 2][Example 2]

IC 카드의 표시부로서 크기를 약 2×1 ㎝로 하고, 3 ㎛ 직경의 스페이서를 사용한(그 이외에는 예 1과 동일) 액정 표시 소자를 제조하였다. 결과를 도 6에 나타낸다. 도 6의 횡축은 구동시의 온도, 종축은 구동 전압을 나타낸다. ▲로 나타낸 데이터를 연결하는 선 이상의 구동 전압은, 완전히 플래너 상태로 할 수 있는 구동 전압을, ■로 나타낸 데이터를 연결하는 선과, ◆로 나타낸 데이터를 연결하는 선 사이의 구동 전압은, 완전히 포컬 코닉 상태로 할 수 있는 구동 전압을 의미한다.As a display part of an IC card, the size was set to about 2x1 cm, and the liquid crystal display element which used the spacer of 3 micrometer diameter (other than the same as Example 1) was manufactured. The results are shown in FIG. 6 represents the temperature at the time of driving, and a vertical axis represents the driving voltage. The drive voltage above the line connecting the data indicated by ▲ is the drive voltage between the line connecting the data shown by ■ and the line connecting the data shown by ◆, and the drive voltage which can be completely planar state is completely focal conic It means the drive voltage which can be made into a state.

도 6으로부터, 이러한 액정 표시 소자에서는 0 내지 50 ℃의 온도 범위에서, 예를 들면 구동 전압 14 Vㆍ실효 시간 50 밀리초의 펄스 전압을 인가하면, 선택한 반사 상태(플래너 상태)가 되고, 9 내지 10 Vㆍ실효 시간 50 밀리초의 펄스 전압을 인가하면, 양호한 투과 상태(포컬 코닉 상태)가 된다고 이해된다. 이 때문에, 범용의 IC를 사용할 수 있으며, 비용 감소를 도모할 수 있다.From Fig. 6, in such a liquid crystal display element, when a pulse voltage of, for example, a driving voltage of 14 V and an effective time of 50 milliseconds is applied in a temperature range of 0 to 50 DEG C, it becomes a selected reflection state (planar state), and 9 to 10. When a pulse voltage of 50 milliseconds of V and an effective time is applied, it is understood that a good transmission state (focal conic state) is obtained. For this reason, a general-purpose IC can be used and the cost can be reduced.

이 경우에도 예 1과 마찬가지로 고온 90 ℃, 저온 -60 ℃에서도 표시 상태(플래너 상태, 포컬 코닉 상태)를 유지한다는 것을 확인하였다.Also in this case, it was confirmed that the display state (planar state, focal conic state) is maintained even at a high temperature of 90 ° C and a low temperature of -60 ° C as in Example 1.

이어서, 이 액정 표시 소자에 안테나를 탑재한 고주파 전원과 제어 회로, 드라이버 IC를 장착하여, 전파 출력이 약 10 mW인 근거리의 무선 통신을 행한 바, 소정의 전압으로 전지를 사용하지 않고 원하는 표시를 행할 수 있었다. 이 액정 표시 소자(구동 회로를 제외함)의 소비 전력은 1 mW 이하로 매우 작았다.Subsequently, a high frequency power supply equipped with an antenna, a control circuit, and a driver IC were mounted on the liquid crystal display element to perform wireless communication at a short range with a radio wave output of about 10 mW. I could do it. The power consumption of this liquid crystal display element (except the drive circuit) was very small, 1 mW or less.

또한, 셀 간격을 3 ㎛로 작게 하였지만, 밝기의 저하는 최소한 억제할 수 있 었다. 이와 같이, 셀 간격을 작게 함으로써 14 V에서의 구동도 가능해지고, 염가인 IC를 사용할 수도 있게 된다.In addition, although the cell spacing was reduced to 3 mu m, the decrease in brightness was at least suppressed. In this way, by reducing the cell spacing, driving at 14V is also possible, and an inexpensive IC can be used.

[예 3]Example 3

하기의 각 시험에서는, 액정과 키랄제의 조성을 다양하게 변경한 것 이외에는, 예 1과 동일하게 하여 액정 표시 소자를 제조하였다.In each of the following tests, a liquid crystal display device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the compositions of the liquid crystal and the chiral agent were changed in various ways.

도 7에, 본 예의 액정 조성물의 Δε와 점도에 대한 구동 전압의 관계를 나타내는 그래프를 나타낸다. 본 발명과 같이 Δε≥20, 점도 1200 mPaㆍs로 함으로써, 구동 전압 32 V 이내의 조건이 충족되어 있다고 이해된다.In FIG. 7, the graph which shows the relationship of (DELTA) epsilon of the liquid crystal composition of this example, and drive voltage with respect to a viscosity is shown. It is understood that the condition within the driving voltage of 32 V is satisfied by setting Δε ≧ 20 and the viscosity of 1200 mPa · s as in the present invention.

또한, 도 8에 점도와 콘트라스트의 관계를 나타내는 그래프를 나타낸다. 저온시에 점도>1200 mPaㆍs로 하면 포컬 코닉 상태의 투과율이 낮아지고(즉, 산란이 증가하고), 콘트라스트가 급강하하는 사례를 나타내고 있다.Moreover, the graph which shows the relationship of a viscosity and contrast is shown in FIG. When viscosity> 1200 mPa * s at low temperature, the transmittance | permeability of a focal conic state will become low (namely, scattering will increase), and the contrast sharply drops.

이외에 액정의 비저항을 1010 미만으로 하면, 구동시의 소비 전력이 크게 증대되어 무선에서의 구동이 불안정화되었다. 또한, 표시의 번인(burn-in) 현상 등과 같은 표시 품질의 열화도 관찰되었다.In addition, when the specific resistance of the liquid crystal was less than 10 10 , power consumption during driving was greatly increased, and driving in wireless was unstable. In addition, deterioration of display quality, such as burn-in phenomenon of the display, was also observed.

또한, 비유전율 ε가 플래너 상태에서는 5 내지 15의 범위, 포컬 코닉 상태에서는 10 내지 25의 범위를 하회하면 Δε도 저하되기 때문에, 구동 전압이 상승되어 범용의 IC의 사용이 곤란해질 뿐만 아니라, 무선 구동이 곤란해졌다. 한편, 비유전율이 상기 범위를 상회하면, 구동시의 액정 표시 소자의 전하의 충방전량이 커져 소비 전력이 증가되기 때문에, 무선 구동이 불안정화되었다.In addition, when the relative dielectric constant ε is less than the range of 5 to 15 in the planar state and 10 to 25 in the focal conic state, the Δε also decreases, so that the driving voltage is increased, making it difficult to use a general-purpose IC. It became difficult to drive. On the other hand, when the relative dielectric constant exceeds the above range, the charge / discharge amount of the electric charge of the liquid crystal display element during driving increases, so that the power consumption increases, so that the wireless driving becomes unstable.

[예 4]Example 4

이어서, 첨가하는 키랄제의 조건을 변경하여 평가한 사례를 표 1에 나타낸다. 구동 전압은 실온하의 값이다. 네마틱 액정으로서는 예 1과 동일한 것을 사용하고, 종래 키랄제로서는 Δε가 거의 0(제로), Tc가 약 50 ℃인 것을 사용하였다.Next, the example evaluated by changing the conditions of the chiral agent to add is shown in Table 1. The drive voltage is a value at room temperature. As a nematic liquid crystal, the thing similar to Example 1 was used, and conventionally, the thing in which (DELTA) (epsilon) and nearly Tc were about 50 degreeC as chiral agent was used.

키랄제 A만을 사용하여 560 ㎚ 부근에 선택한 반사의 피크 파장이 되도록 조정한 액정 조성물은 Tc가 저하되고, 표시 유지 온도의 상한이 70 ℃ 부근까지 저하되었다.In the liquid crystal composition adjusted so that it might become the peak wavelength of the reflection selected about 560 nm using only chiral agent A, Tc fell and the upper limit of display holding temperature fell to 70 degreeC vicinity.

또한, 키랄제 B만을 사용하여 560 ㎚ 부근에 선택한 반사의 피크 파장이 되도록 조정한 액정 조성물은, 상온시에서는 32 V의 구동 전압이고, 표시 유지 온도도 -20 내지 95 ℃로 최좌측란의 종래 키랄제에 비해 우수하지만, 저온(10 ℃ 이하)시의 점도가 1200 mPaㆍs 이상으로 증가되고, 저온에서의 구동 전압 상승과 콘트라스트 저하가 현저하였다.In addition, the liquid crystal composition adjusted using the chiral agent B so that it may become the peak wavelength of the reflection selected near 560 nm is 32 V of drive voltages at normal temperature, and the display holding temperature is -20-95 degreeC, and the conventional key of the leftmost column is Although superior to the ralze, the viscosity at low temperatures (10 ° C. or lower) increased to 1200 mPa · s or more, and the driving voltage increase and the contrast decrease at low temperatures were remarkable.

이에 비해 예 1의 액정 표시 소자(최우측란)에서는, 적량의 키랄제 A와 B를 병용함으로써, 낮은 구동 전압, 넓은 동작 온도, 넓은 표시 유지 온도, 저소비 전력과 같은 중요한 항목을 모두 만족하는 것이 가능하다는 것이 판명되었다.On the other hand, in the liquid crystal display element (rightmost column) of Example 1, by using an appropriate amount of chiral agent A and B together, it is possible to satisfy all important items such as low driving voltage, wide operating temperature, wide display holding temperature and low power consumption. It turned out.

Figure 112007059740039-pct00001
Figure 112007059740039-pct00001

본 발명에 따르면, 콜레스테릭 액정을 사용한 액정 표시 소자의 성능을 개량할 수 있다.According to this invention, the performance of the liquid crystal display element using a cholesteric liquid crystal can be improved.

Claims (19)

적어도 한쪽이 투광성을 갖는 한 쌍의 전극을 구비한 한 쌍의 기판, A pair of substrates having a pair of electrodes having at least one light transmitting property, 상기 한 쌍의 기판 사이에 배치된 콜레스테릭상을 나타내는 액정 조성물로 이루어지는 액정층, 및 A liquid crystal layer made of a liquid crystal composition exhibiting a cholesteric phase disposed between the pair of substrates, and 상기 액정층을 전극으로부터 절연하기 위한 적어도 1층의 절연성 박막At least one insulating thin film for insulating the liquid crystal layer from an electrode 의 조합을 1 세트 이상 갖는 액정 표시 소자에 있어서, In the liquid crystal display element which has a combination of 1 or more sets, 상기 절연성막의 정전 용량이 0 초과 10 μF 이하이고, The electrostatic capacitance of the insulating film is more than 0 and 10 μF or less, 상기 액정층의 층 두께가 2 내지 5 ㎛의 범위에 있고, The layer thickness of the liquid crystal layer is in the range of 2 to 5 ㎛, 상기 액정 조성물의 유전율 이방성이 20 내지 50의 범위에 있고 그 플래너 상태시의 비유전율 ε1이 5 내지 15, 포컬 코닉 상태시의 비유전율 ε2가 10 내지 25이고, 비저항이 1010 내지 1013 Ωㆍ㎝인The dielectric anisotropy of the liquid crystal composition is in the range of 20 to 50, the relative dielectric constant ε1 in the planar state is 5 to 15, the relative dielectric constant ε2 in the focal conic state is 10 to 25, and the specific resistance is 10 10 to 10 13 Ω. Cm 액정 표시 소자.Liquid crystal display device. 제1항에 있어서, 무선 급전에 의한 구동을 가능하게 하는 액정 표시 소자. The liquid crystal display device according to claim 1, which enables driving by wireless power feeding. 제1항에 있어서, 상기 액정 조성물의 등방상 전이 온도가 80 ℃ 이상 130 ℃ 이하인 액정 표시 소자.The liquid crystal display element of Claim 1 whose isotropic transition temperature of the said liquid crystal composition is 80 degreeC or more and 130 degrees C or less. 제1항에 있어서, 상기 액정 조성물이 네마틱 액정과, 유전율 이방성이 20 내지 70의 범위에 있고, 등방상 전이 온도가 80 내지 130 ℃의 범위에 있는 키랄제를 포함하고 있는 것인 액정 표시 소자.The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal composition contains a nematic liquid crystal and a chiral agent having a dielectric anisotropy in a range of 20 to 70 and an isotropic transition temperature in a range of 80 to 130 ° C. . 제4항에 있어서, 상기 키랄제가 유전율 이방성이 20 내지 70의 범위에 있는 키랄제와, 등방상 전이 온도가 80 내지 130 ℃의 범위에 있는 키랄제를 포함하고 있는 액정 표시 소자.The liquid crystal display device according to claim 4, wherein the chiral agent comprises a chiral agent having a dielectric anisotropy in a range of 20 to 70 and a chiral agent having an isotropic transition temperature in a range of 80 to 130 ° C. 제1항에 있어서, 상기 액정 조성물이 네마틱 액정과, 한 분자 내에 비대칭 탄소를 복수개 갖는 1 이상의 키랄제를 포함하고 있는 액정 표시 소자.The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal composition contains a nematic liquid crystal and at least one chiral agent having a plurality of asymmetric carbons in one molecule. 제4항에 있어서, 상기 네마틱 액정의 유전율 이방성이 20 내지 50의 범위에 있고, 등방상 전이 온도가 80 내지 130 ℃의 범위에 있는 액정 표시 소자.The liquid crystal display device according to claim 4, wherein the dielectric anisotropy of the nematic liquid crystal is in the range of 20 to 50, and the isotropic transition temperature is in the range of 80 to 130 ° C. 제1항에 있어서, 상기 액정 조성물의 점도가 상기 액정 표시 소자의 구동시에 20 내지 1200 mPaㆍs의 범위에 있는 액정 표시 소자.The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the viscosity of the liquid crystal composition is in a range of 20 to 1200 mPa · s when the liquid crystal display device is driven. 제1항에 있어서, 상기 액정 조성물을 플래너 상태 및 포컬 코닉 상태로 하기 위한 구동 전압이 직류 바이어스를 갖지 않는 교류 펄스인 액정 표시 소자.The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a driving voltage for bringing the liquid crystal composition into a planar state and a focal conic state is an AC pulse having no direct current bias. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 액정 조성물의 굴절률 이방성이 0.15 내지 0.25의 범위에 있는 액정 표시 소자.The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the refractive anisotropy of the liquid crystal composition is in the range of 0.15 to 0.25. 제1항에 있어서, 상기 액정 표시 소자의 구동 회로의 IC의 내압이 0 초과 35 V 이하인 액정 표시 소자.The liquid crystal display element of Claim 1 whose breakdown voltage of IC of the drive circuit of the said liquid crystal display element is more than 0 and 35V or less. 제1항에 있어서, 상기 액정 표시 소자의 화면에 직교하는 방향으로부터 본 경우 상기 한 쌍의 전극이 중첩되는 부분의 면적이 0 이상 100 ㎠ 이하인 액정 표시 소자.The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the area of the portion where the pair of electrodes overlap with each other when viewed from a direction orthogonal to the screen of the liquid crystal display device is 0 or more and 100 cm 2 or less. 제13항에 있어서, 구동시의 소비전력이 0 초과 10 mW 이하인 액정 표시 소자.The liquid crystal display element of Claim 13 whose power consumption at the time of driving is more than 0 and 10 mW or less. 제1항에 있어서, 상기 세트가 복수로 있고, 다색 표시가 가능한 액정 표시 소자.The liquid crystal display device according to claim 1, wherein there are a plurality of sets, and multicolor display is possible. 제15항에 있어서, 상기 세트의 각각의 반사광의 혼색에 의해 다색 표시가 가능한 액정 표시 소자.The liquid crystal display device according to claim 15, wherein multi-color display is possible by the mixed color of each reflected light of the set. 제16항에 있어서, 상기 복수의 세트의 각각을 동일한 구동 회로로 구동할 수 있도록, 상기 복수의 세트 각각의 액정 조성물의 유전율 이방성, 점도 및 등방상 전이 온도를 선택한 액정 표시 소자.17. The liquid crystal display device according to claim 16, wherein the dielectric anisotropy, viscosity and isotropic transition temperature of the liquid crystal composition of each of the plurality of sets are selected so that each of the plurality of sets can be driven by the same drive circuit. 제1항에 기재된 액정 표시 소자를 사용한 전자 페이퍼.Electronic paper using the liquid crystal display element of Claim 1. 제1항에 기재된 액정 표시 소자를 사용한, 인식과 통신 중 어느 하나 이상을 비접촉으로 행하는 장치.The apparatus which performs any one or more of recognition and communication using the liquid crystal display element of Claim 1 by non-contact.
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