KR20080014094A - Liquid crystal composition, liquid crystal display element using the same, and electronic paper comprising said liquid crystal display element - Google Patents

Liquid crystal composition, liquid crystal display element using the same, and electronic paper comprising said liquid crystal display element Download PDF

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Abstract

[PROBLEMS] To provide a liquid crystal composition, which can satisfactorily reduce light scattering in a focal conic state, and a liquid crystal display element having an improved color balance and an improved contrast and an electronic paper using the same. [MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] The content of a chiral material in a cholesteric liquid crystal LCg for G is rendered higher than the content of the chiral material in a cholesteric liquid crystal LCb for B. The content of a chiral material in a cholesteric liquid crystal LCr for R is rendered higher than the content of the chiral material in a cholesteric liquid crystal LCg for G. The chiral material in the cholesteric liquid crystal LCr for R comprises about 5% by weight of a chiral material CHl1 as an L material mixed into a base liquid crystal as an R material. The base liquid crystal comprises a nematic liquid crystal LCn and 27% by weight of a liquid crystalline chiral material CHr1 as an R material and 3% by weight of a noncrystalline chiral material CHr2 as an R material incorporated into the nematic liquid crystal LCn.

Description

액정 조성물 및 그것을 이용한 액정 표시 소자 및 그것을 구비한 전자 페이퍼{Liquid Crystal Composition, Liquid Crystal Display Element Using the Same, and Electronic Paper Comprising Said Liquid Crystal Display Element}Liquid crystal composition and liquid crystal display element using the same, and electronic paper provided with the same TECHNICAL FIELD

본 발명은 콜레스테릭상이 형성되는 액정 조성물 및 그것을 이용한 액정 표시 소자 및 그것을 구비한 전자 페이퍼에 관한 것이다.This invention relates to the liquid crystal composition in which a cholesteric phase is formed, the liquid crystal display element using the same, and the electronic paper provided with the same.

최근, 각 기업 및 각 대학 등에서, 전자 페이퍼의 개발이 활발히 진행되고 있다. 전자 페이퍼가 기대되고 있는 응용 시장으로서, 전자 북을 필두로 모바일 단말 기기의 서브디스플레이나 IC 카드의 표시부 등, 다양한 응용 휴대 기기가 제안되어 있다. 전자 페이퍼의 유력한 표시 방식 중 하나로 콜레스테릭상이 형성되는 액정 조성물(콜레스테릭 액정)을 이용한 표시 소자가 있다. 콜레스테릭 액정은, 반영구적인 표시 유지 특성(메모리성), 선명한 컬러 표시 특성, 고콘트라스트 특성 및 고해상도 특성 등의 우수한 특징을 갖고 있다.In recent years, the development of electronic paper is actively progressed in each company, each university, and the like. BACKGROUND ART As an application market in which electronic paper is expected, various application portable devices such as subdisplays of mobile terminal devices and display units of IC cards, such as electronic books, have been proposed. One of the strong display methods of electronic paper is a display element using a liquid crystal composition (cholesteric liquid crystal) in which a cholesteric phase is formed. The cholesteric liquid crystal has excellent characteristics such as semipermanent display holding characteristics (memory characteristics), vivid color display characteristics, high contrast characteristics and high resolution characteristics.

도 10은 콜레스테릭 액정을 이용한 풀 컬러 표시가 가능한 액정 표시 소자 (51)의 단면 구성을 모식적으로 나타내고 있다. 액정 표시 소자 (51)은, 표시면으로부터 순서대로 청색(B) 표시부 (46b)와, 녹색(G) 표시부 (46g)와, 적색(R) 표시부 (46r)이 적층된 구조를 갖고 있다. 도시에 있어서, 상측의 기판 (47b)측이 표 시면이고, 외광(실선 화살표)은 기판 (47b) 상측으로부터 표시면을 향하여 입사하도록 되어 있다. 또한, 기판 (47b) 상측에 관측자의 눈 및 그 관찰 방향(점선 화살표)을 모식적으로 나타내고 있다.FIG. 10 schematically shows the cross-sectional structure of a liquid crystal display element 51 capable of full color display using a cholesteric liquid crystal. The liquid crystal display element 51 has the structure which the blue (B) display part 46b, the green (G) display part 46g, and the red (R) display part 46r were laminated | stacked in order from the display surface. In the illustration, the upper substrate 47b side is the display surface, and external light (solid arrow) enters the display surface from the upper side of the substrate 47b. Moreover, the eye of an observer and its observation direction (dotted arrow) are typically shown on the board | substrate 47b upper side.

B 표시부 (46b)는, 한쌍의 상하 기판 (47b), (49b) 사이에 밀봉된 청색(B)용 액정층 (43b)와, B용 액정층 (43b)에 소정의 펄스 전압을 인가하는 펄스 전압원 (41b)를 갖고 있다. G 표시부 (46g)는, 한쌍의 상하 기판 (47g), (49g) 사이에 밀봉된 녹색(G)용 액정층 (43g)와, G용 액정층 (43g)에 소정의 펄스 전압을 인가하는 펄스 전압원 (41g)를 갖고 있다. R 표시부 (46r)은, 한쌍의 상하 기판 (47r), (49r) 사이에 밀봉된 적색(R)용 액정층 (43r)과, R용 액정층 (43r)에 소정의 펄스 전압을 인가하는 펄스 전압원 (41r)을 갖고 있다. R 표시부 (46r)의 아래 기판 (49r)의 뒷면에는 광 흡수층 (45)가 배치되어 있다.The B display portion 46b is a pulse for applying a predetermined pulse voltage to the liquid crystal layer 43b for blue (B) and the liquid crystal layer 43b for B sealed between the pair of upper and lower substrates 47b and 49b. It has a voltage source 41b. The G display portion 46g is a pulse for applying a predetermined pulse voltage to the green (G) liquid crystal layer 43g and the G liquid crystal layer 43g sealed between the pair of upper and lower substrates 47g and 49g. It has a voltage source 41g. The R display portion 46r is a pulse for applying a predetermined pulse voltage to the red (R) liquid crystal layer 43r and the R liquid crystal layer 43r sealed between the pair of upper and lower substrates 47r and 49r. It has a voltage source 41r. The light absorption layer 45 is arrange | positioned at the back surface of the board | substrate 49r under the R display part 46r.

각 B, G, R용 액정층 (43b), (43g), (43r)에 사용되고 있는 콜레스테릭 액정은, 네마틱 액정에 키랄성 첨가제(키랄재라고도 함)를 몇십 중량％의 함유율로 비교적 대량 첨가한 액정 혼합물이다. 네마틱 액정에 키랄재를 비교적 대량 함유시키면, 네마틱 액정 분자층을 강하게 나선상으로 비튼 콜레스테릭상을 형성할 수 있다. 콜레스테릭 액정은 키랄 네마틱 액정이라고도 불리운다.The cholesteric liquid crystals used in the liquid crystal layers 43b, 43g, and 43r for each of B, G, and R have relatively large amounts of chiral additives (also called chiral materials) in nematic liquid crystals at a content of several ten percent by weight. It is an added liquid crystal mixture. When a relatively large amount of chiral material is contained in the nematic liquid crystal, the nematic liquid crystal molecular layer can form a strongly helical bitten cholesteric phase. Cholesteric liquid crystals are also called chiral nematic liquid crystals.

콜레스테릭 액정은 쌍안정성(메모리성)을 구비하고 있고, 액정에 인가하는 전계 강도의 조절에 의해 플레이너 상태 또는 포컬 코닉 상태 중 어느 하나의 상태를 취할 수 있으며, 일단 플레이너 상태 또는 포컬 코닉 상태가 되면, 그 후에는 무전계하에 있어서도 안정하게 그 상태를 유지한다. 플레이너 상태는, 상하 기판 (47), (49) 사이에 소정의 고전압을 인가하여 액정층 (43)에 강전계를 제공한 후에 급격하게 전계를 제로로 함으로써 얻을 수 있다. 포컬 코닉 상태는, 예를 들면 상기 고전압보다 낮은 소정 전압을 상하 기판 (47), (49) 사이에 인가하여 액정층 (43)에 전계를 제공한 후에 급격하게 전계를 제로로 함으로써 얻을 수 있다.The cholesteric liquid crystal is bistable (memory) and can take either of the planar state or the focal conic state by adjusting the electric field strength applied to the liquid crystal, and once the planar state or the focal conic state After the state, the state is stably maintained even under the electromagnetic field. The planar state can be obtained by applying a predetermined high voltage between the upper and lower substrates 47 and 49 to provide a strong electric field to the liquid crystal layer 43, and then rapidly bringing the electric field to zero. The focal conic state can be obtained, for example, by applying a predetermined voltage lower than the high voltage between the upper and lower substrates 47 and 49 to provide the electric field to the liquid crystal layer 43, and then rapidly bringing the electric field to zero.

상기 콜레스테릭 액정을 이용한 액정 표시 소자의 표시 원리를 B 표시부 (46b)를 예로 들어 설명한다. 도 11a는, B 표시부 (46b)의 B용 액정층 (43b)가 플레이너 상태에서의 콜레스테릭 액정의 액정 분자 (33)의 배향 상태를 나타내고 있다. 도 11a에 나타낸 바와 같이, 플레이너 상태에서의 액정 분자 (33)은, 기판 두께 방향으로 차례로 회전하여 나선 구조를 형성하고, 나선 구조의 나선축은 기판면에 거의 수직이 된다.The display principle of the liquid crystal display element using the cholesteric liquid crystal will be described taking the B display portion 46b as an example. 11A shows the alignment state of the liquid crystal molecules 33 of the cholesteric liquid crystal in the planar state of the B liquid crystal layer 43b of the B display portion 46b. As shown in Fig. 11A, the liquid crystal molecules 33 in the planar state are sequentially rotated in the substrate thickness direction to form a spiral structure, and the spiral axis of the spiral structure is substantially perpendicular to the substrate surface.

플레이너 상태에서는 액정 분자의 나선 피치에 따른 소정 파장의 광이 선택적으로 액정층에서 반사된다. 액정층의 평균 굴절률을 n이라고 하고, 나선 피치를 p라고 하면, 반사가 최대가 되는 파장 λ는, λ=nㆍp로 표시된다.In the planar state, light of a predetermined wavelength depending on the spiral pitch of the liquid crystal molecules is selectively reflected by the liquid crystal layer. If the average refractive index of the liquid crystal layer is n and the spiral pitch is p, the wavelength λ at which reflection is maximum is represented by λ = n · p.

따라서, B 표시부 (46b)의 B용 액정층 (43b)에서 플레이너 상태시에 청색의 광을 선택적으로 반사시키기 위해서는, 예를 들면 λ=480 nm가 되도록 평균 굴절률 n 및 나선 피치 p를 결정한다. 평균 굴절률 n은 액정 재료 및 키랄재를 선택함으로써 조정 가능하고, 나선 피치 p는 키랄재의 함유율을 조정함으로써 조절할 수 있다.Therefore, in order to selectively reflect blue light in the planar state in the B liquid crystal layer 43b of the B display part 46b, the average refractive index n and the spiral pitch p are determined so that (lambda) = 480 nm, for example. . Average refractive index n can be adjusted by selecting a liquid crystal material and a chiral material, and spiral pitch p can be adjusted by adjusting the content rate of a chiral material.

도 11b는, B 표시부 (46b)의 B용 액정층 (43b)가 포컬 코닉 상태에서의 콜레스테릭 액정의 액정 분자 (33)의 배향 상태를 나타내고 있다. 도 11b에 나타낸 바 와 같이, 포컬 코닉 상태에서의 액정 분자 (33)은, 기판 면내 방향으로 차례로 회전하여 나선 구조를 형성하고, 나선 구조의 나선축은 기판면에 거의 평행해진다. 포컬 코닉 상태에서는, B용 액정층 (43b)에 반사 파장의 선택성은 상실되고, 입사광의 대부분이 투과한다. 투과광은 R 표시부 (46r)의 아래 기판 (49r)의 뒷면에 배치된 광 흡수층 (45)에서 흡수되기 때문에 암(흑색) 표시를 실현할 수 있다.FIG. 11B shows the alignment state of the liquid crystal molecules 33 of the cholesteric liquid crystal in the B liquid crystal layer 43b of the B display portion 46b in the focal conic state. As shown in FIG. 11B, the liquid crystal molecules 33 in the focal conic state are sequentially rotated in the in-plane direction of the substrate to form a spiral structure, and the spiral axis of the spiral structure is substantially parallel to the substrate surface. In the focal conic state, the selectivity of the reflection wavelength is lost in the B liquid crystal layer 43b, and most of the incident light is transmitted. The transmitted light is absorbed by the light absorbing layer 45 disposed on the rear surface of the substrate 49r below the R display portion 46r, so that dark (black) display can be realized.

이와 같이 콜레스테릭 액정에서는, 나선상으로 비틀어진 액정 분자 (33)의 배향 상태로 광의 반사 투과를 제어할 수 있다. 상기 B용 액정층 (43b)와 동일하게 하여 G용 액정층 (43g) 및 R용 액정층 (43r)에, 플레이너 상태시에 녹색 또는 적색의 광을 선택적으로 반사시키는 콜레스테릭 액정을 각각 밀봉하여 풀 컬러 표시의 액정 표시 소자 (51)이 제조된다.As described above, in the cholesteric liquid crystal, the reflection transmission of light can be controlled in the alignment state of the liquid crystal molecules 33 twisted in a spiral form. The cholesteric liquid crystal which selectively reflects green or red light at the time of planar state to G liquid crystal layer 43g and R liquid crystal layer 43r similarly to said B liquid crystal layer 43b, respectively. The liquid crystal display element 51 of full color display is manufactured by sealing.

도 12는, 각 액정층 (43b), (43g), (43r)의 플레이너 상태에서의 반사 스펙트럼의 일례를 나타낸다. 횡축은 반사광의 파장(nm)을 나타내고, 종축은 반사율(백색판비; ％)을 나타낸다. B용 액정층 (43b)에서의 반사 스펙트럼은 도면 중 ▲ 표시를 연결하는 곡선으로 표시되어 있다. 마찬가지로 G용 액정층 (43g)에서의 반사 스펙트럼은 ■ 표시를 연결하는 곡선으로 표시되고, R용 액정층 (43r)에서의 반사 스펙트럼은 ◆ 표시를 연결하는 곡선으로 표시되어 있다.12 shows an example of the reflection spectrum in the planar state of each of the liquid crystal layers 43b, 43g, and 43r. The horizontal axis represents the wavelength of reflected light (nm), and the vertical axis represents the reflectance (white plate ratio;%). The reflection spectrum in B liquid crystal layer 43b is shown by the curve which connects a mark in the figure. Similarly, the reflection spectrum in the G liquid crystal layer 43g is indicated by a curve connecting the display, and the reflection spectrum in the R liquid crystal layer 43r is indicated by the curve connecting the ◆ display.

도 12에 나타낸 바와 같이, 각 액정층 (43b), (43g), (43r)의 플레이너 상태에서의 반사 스펙트럼의 중심 파장은, B, G, R의 순서로 길어지기 때문에, 콜레스테릭 액정의 나선 피치는, 액정층 (43b), (43g), (43r)의 순서로 길어진다. 따라서, 액정층 (43b), (43g), (43r)의 콜레스테릭 액정의 키랄재의 함유율은, 액정층 (43b), (43g), (43r)의 순서로 낮출 필요가 있다.As shown in FIG. 12, since the center wavelength of the reflection spectrum in the planar state of each liquid crystal layer 43b, 43g, 43r becomes long in order of B, G, and R, a cholesteric liquid crystal Spiral pitch of is lengthened in order of liquid crystal layer 43b, 43g, 43r. Therefore, the content rate of the chiral material of the cholesteric liquid crystals of the liquid crystal layers 43b, 43g and 43r needs to be lowered in the order of the liquid crystal layers 43b, 43g and 43r.

일반적으로 반사 파장이 짧아질수록 액정 분자를 강하게 비틀어 나선 피치를 짧게 할 필요가 있기 때문에, 콜레스테릭 액정 중의 키랄재의 함유율은 높아진다. 또한, 일반적으로 키랄재의 함유율이 높아질수록 구동 전압이 높아지는 경향이 있다. 또한, 반사대역 폭 Δλ은 콜레스테릭 액정의 굴절률 이방성 Δn이 커짐에 따라 커진다.In general, the shorter the reflection wavelength, the stronger the twist of the liquid crystal molecules and the shorter the pitch. Therefore, the content of the chiral material in the cholesteric liquid crystal is increased. Moreover, in general, the higher the content of the chiral material, the higher the driving voltage tends to be. Further, the reflection band width Δλ increases as the refractive index anisotropy Δn of the cholesteric liquid crystal increases.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2003-147363호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 2003-147363

특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2004-2765호 공보Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-2765

<발명의 개시><Start of invention>

<발명이 해결하고자 하는 과제>Problems to be Solved by the Invention

그런데, 콜레스테릭 액정을 이용한 R, G, B의 적층 구조의 컬러 액정 표시 소자는, 색 재현 범위의 균형 악화와 콘트라스트의 저하가 생기기 쉽다는 과제를 갖고 있다. 색 재현 범위의 균형이나 콘트라스트의 좋고 나쁨은, 암 상태, 즉 포컬 코닉 상태로 되어 있는 층에서의 광의 산란에 의해 크게 좌우된다. 예를 들면, 어느 1 색의 액정층이 플레이너 상태이고, 나머지 2 색의 액정층이 포컬 코닉 상태로 되어 있는 경우, 포컬 코닉 상태의 액정층에서의 광의 산란이 크면, 플레이너 상태의 액정층의 반사광에 포컬 코닉 상태의 액정층에서의 광의 산란분이 노이즈로서 가해진다. 그 결과, 표시색의 색 순도가 저하되어 버린다. 또한, 흑색 표시일 때에는 RGB의 각 액정층이 모두 포컬 코닉 상태가 되는데, 각 액정층에서의 광의 산란이 크면, 흑색 농도가 현저하게 저하된다. 즉, 표시 화상의 콘트라스트가 저 하되어 희미한 표시가 되어 버린다.By the way, the color liquid crystal display element of the laminated structure of R, G, and B using a cholesteric liquid crystal has a subject that the balance deterioration of a color reproduction range and a fall of contrast are easy to produce. The balance of the color reproduction range and the good or bad of the contrast largely depend on the scattering of light in the dark state, that is, the layer in the focal conic state. For example, when the liquid crystal layer of any one color is in a planar state, and the remaining two color liquid crystal layers are in the focal conic state, when the scattering of light in the liquid crystal layer in the focal conic state is large, the liquid crystal layer in the planar state The scattered portion of the light in the liquid crystal layer in the focal conic state is applied to the reflected light as noise. As a result, the color purity of the display color is lowered. In addition, in the case of black display, all the liquid crystal layers of RGB are in a focal conic state, but when light scattering in each liquid crystal layer is large, black density falls remarkably. That is, the contrast of the display image is reduced, resulting in faint display.

포컬 코닉 상태에서의 액정층의 광 산란을 지배하는 물성은 액정 재료 고유의 굴절률 이방성 Δn이라고 여겨지고 있다. 도 13은 굴절률 이방성 Δn과 액정층에서의 광의 반사와의 관계를 나타내고 있다. 도 13a는 플레이너 상태에서의 굴절률 이방성 Δn과 반사광의 밝기와의 관계를 나타내고 있다. 횡축은 굴절률 이방성 Δn을 나타내고, 종축은 밝기(백색판비; ％)를 나타낸다. 도 13b는 포컬 코닉 상태에서의 굴절률 이방성 Δn과 광의 산란과의 관계를 나타낸다. 횡축은 굴절률 이방성 Δn을 나타내고, 종축은 산란(백색판비; ％)을 나타낸다.The physical property governing light scattering of the liquid crystal layer in the focal conic state is considered to be the refractive index anisotropy Δn inherent in the liquid crystal material. Fig. 13 shows the relationship between the refractive index anisotropy Δn and the reflection of light in the liquid crystal layer. Fig. 13A shows the relationship between the refractive index anisotropy Δn in the planar state and the brightness of the reflected light. The horizontal axis represents refractive index anisotropy Δn, and the vertical axis represents brightness (white plate ratio;%). Fig. 13B shows the relationship between the refractive index anisotropy Δn and the scattering of light in the focal conic state. The horizontal axis represents refractive index anisotropy Δn, and the vertical axis represents scattering (white plate ratio;%).

도 13a 및 도 13b에 나타낸 바와 같이, Δn값을 크게 하면 플레이너 상태에서의 액정층의 반사율이 높아지기 때문에, 액정 표시 소자의 표시 화면 밝기는 향상되지만, 포컬 코닉 상태에서의 액정층의 광의 산란도 동시에 상승한다. 한편, Δn값을 작게 하면, 포컬 코닉 상태에서의 액정층의 광의 산란은 감소되지만, 플레이너 상태에서의 액정층의 반사율도 저하되어 버리기 때문에, 표시 화면의 밝기는 저하된다. 이와 같이, 반사광의 밝기와 산란은 트레이드 오프의 관계에 있으며, 표시 화면의 양호한 밝기와 낮은 산란의 양립은 Δn값의 제어만으로는 곤란하다.As shown in Figs. 13A and 13B, since increasing the Δn value increases the reflectance of the liquid crystal layer in the planar state, the display screen brightness of the liquid crystal display element is improved, but the light scattering degree of the liquid crystal layer in the focal conic state is increased. Rises at the same time. On the other hand, when the value of Δn is decreased, light scattering of the liquid crystal layer in the focal conic state is reduced, but the reflectance of the liquid crystal layer in the planar state is also lowered, so that the brightness of the display screen is lowered. In this way, the brightness and scattering of the reflected light are in a trade-off relationship, and both of the good brightness and low scattering of the display screen are difficult only by controlling the? N value.

특허 문헌 1에는, RGB용의 각 액정층의 콜레스테릭 액정에 대하여, 키랄재의 선광성이 상이한 2개의 광학 이성체인 R체와 S체의 혼합 비율을 달리하고, 키랄재 첨가량은 각 액정층에서 동일하게 하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, RGB용의 각 액정층의 키랄재 첨가량을 동일하게 하여 Δn 등의 물성치를 동일하게 해도 광 산란 특성은 각 액정층별로 상이하기 때문에, 표시 화면의 컬러 균형이나 콘트라스 트를 완전히 개선하기가 곤란하다.Patent Document 1 discloses that the cholesteric liquid crystal of each liquid crystal layer for RGB differs in the mixing ratio between the R and S bodies, which are two optical isomers in which the chiral material's optical selectivity is different, and the amount of chiral material added is the same in each liquid crystal layer. The technique for making it is disclosed. However, even if the amount of chiral material added to each liquid crystal layer for RGB is the same and the physical properties such as Δn are the same, the light scattering characteristics are different for each liquid crystal layer, so that it is difficult to completely improve the color balance and contrast of the display screen. Do.

본 발명의 목적은, 암 상태(포컬 코닉 상태)에서의 광의 산란을 충분히 감소시킬 수 있는 액정 조성물을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a liquid crystal composition capable of sufficiently reducing scattering of light in a dark state (focal conic state).

또한, 본 발명의 목적은, 컬러 균형의 개선 및 콘트라스트의 향상이 우수한 액정 표시 소자 및 그것을 이용한 전자 페이퍼를 제공하는 데 있다.Moreover, the objective of this invention is providing the liquid crystal display element excellent in the improvement of the color balance and the improvement of contrast, and the electronic paper using the same.

<발명을 해결하기 위한 수단>Means for Solving the Invention

상기 목적은, 플레이너 상태에서 제1 파장의 광을 반사하도록 네마틱 액정 중에 함유되어 콜레스테릭상을 형성시키는 제1의 키랄재를 구비한 제1의 액정층과, 플레이너 상태에서 상기 제1 파장보다 긴 제2 파장의 광을 반사하도록 상기 제1의 키랄재의 함유율보다 높은 함유율로 네마틱 액정 중에 함유되어 콜레스테릭상을 형성시키는 제2의 키랄재를 구비한 제2의 액정층을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자에 의해 달성된다.The object is a first liquid crystal layer comprising a first chiral material contained in a nematic liquid crystal so as to reflect light of a first wavelength in a planar state to form a cholesteric phase, and said first in a planar state Having a second liquid crystal layer having a second chiral material contained in the nematic liquid crystal at a content higher than the content of the first chiral material so as to reflect light of a second wavelength longer than the wavelength to form a cholesteric phase. It is achieved by the liquid crystal display element characterized by the above-mentioned.

상기 본 발명의 액정 표시 소자에 있어서, 상기 제2의 키랄재는 선광성이 상이한 2종의 광학 이성체를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the liquid crystal display device of the present invention, the second chiral material includes two kinds of optical isomers having different optical selectivities.

또한, 상기 목적은, 소정의 화상을 표시하는 표시부를 갖는 전자 페이퍼에 있어서, 상기 표시부는 상기 본 발명의 액정 표시 소자를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전자 페이퍼에 의해 달성된다.Moreover, the said objective is achieved by the electronic paper characterized by the electronic paper which has a display part which displays a predetermined image, The said display part is equipped with the liquid crystal display element of the said invention.

또한, 상기 목적은, 네마틱 액정과, 이 네마틱 액정 중에 함유되어 콜레스테릭상을 형성시키는 키랄재를 구비한 액정 조성물이며, 상기 키랄재는 플레이너 상태에서 제1 파장보다 긴 제2 파장의 광을 반사하도록, 상기 제1 파장의 광을 반사 시키는 함유율보다 높은 함유율을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액정 조성물에 의해 달성된다.Moreover, the said objective is a liquid crystal composition provided with the nematic liquid crystal and the chiral material contained in this nematic liquid crystal and forming a cholesteric phase, The said chiral material is the light of the 2nd wavelength longer than a 1st wavelength in a planar state. It is achieved by the liquid crystal composition characterized by having a content rate higher than the content rate which reflects the light of a said 1st wavelength so that it may reflect.

또한, 상기 목적은, 네마틱 액정과, 이 네마틱 액정보다 작은 굴절률 이방성을 갖고, 콜레스테릭상을 형성시키기 위해 상기 네마틱 액정 중에 첨가된 키랄재를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 조성물에 의해 달성된다.Moreover, the said objective is achieved by the liquid crystal composition characterized by having a nematic liquid crystal and a chiral material added in the said nematic liquid crystal in order to form a cholesteric phase with refractive index anisotropy smaller than this nematic liquid crystal. .

<발명의 효과>Effect of the Invention

본 발명에 따르면, 암 상태에서의 광의 산란을 충분히 감소시킬 수 있는 액정 조성물을 실현할 수 있다.According to the present invention, a liquid crystal composition capable of sufficiently reducing scattering of light in a dark state can be realized.

또한, 본 발명에 따르면, 컬러 균형 및 콘트라스트가 우수한 액정 표시 소자 및 그것을 이용한 전자 페이퍼를 실현할 수 있다.Moreover, according to this invention, the liquid crystal display element excellent in color balance and contrast, and the electronic paper using the same can be implement | achieved.

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

본 발명의 일실시 형태에 의한 액정 조성물 및 그것을 이용한 액정 표시 소자 및 그것을 구비한 전자 페이퍼에 대하여, 도 1 내지 도 9를 이용하여 설명한다. 우선, 암 상태에서의 광의 산란을 감소시키는 기본 원리와 그것을 이용한 액정 조성물에 대하여, 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명한다. 발명자들은 포컬 코닉 상태에서의 광의 산란은 일반적으로 플레이너 상태에서 청색광을 반사하는 청색(B)용 액정층, 녹색광을 반사하는 녹색(G)용 액정층, 적색광을 반사하는 적색(R)용 액정층의 순서로 강해지며, 특히 R용 액정층에서의 광의 산란이 강하기 때문에, 청색이나 녹색의 색 순도를 크게 저하시켜 버린다는 것을 발견하고, 그 개량에 대하여 예의 검토를 진행하였다.The liquid crystal composition according to one embodiment of the present invention, a liquid crystal display element using the same, and an electronic paper provided with the same will be described with reference to FIGS. 1 to 9. First, the basic principle of reducing light scattering in the dark state and the liquid crystal composition using the same will be described with reference to FIGS. 1 to 3. The inventors found that scattering of light in a focal conic state generally involves a liquid crystal layer for blue (B) reflecting blue light in a planar state, a liquid crystal layer for green (G) reflecting green light, and a liquid crystal for red (R) reflecting red light. It became strong in order of layers, and since the light scattering in the liquid crystal layer for R is especially strong, it discovered that blue or green color purity was greatly reduced, and earnestly examined about the improvement.

우선, R용 액정층에서의 광의 산란이 상대적으로 강해지는 원인에 대하여 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1a, 1b, 1c는, 각각 도 10 및 도 11에 나타낸 종래의 컬러 액정 표시 소자 (51)의 B, G, R의 각 액정층 (43b), (43g), (43r)이 포컬 코닉 상태에서의 콜레스테릭 액정의 액정 분자 (33)의 배향 상태를 나타내고 있다. 도 1a는 B용 액정층 (43b)를 나타내고, 도 1b는 G용 액정층 (43g)를 나타내고, 도 1c는 R용 액정층 (43r)을 나타내고 있다.First, the reason why the scattering of light in the R liquid crystal layer becomes relatively strong will be described with reference to FIG. 1. 1A, 1B, and 1C are focal conic states of liquid crystal layers 43b, 43g, 43r of B, G, and R of the conventional color liquid crystal display element 51 shown in FIGS. 10 and 11, respectively. The orientation state of the liquid crystal molecule 33 of the cholesteric liquid crystal in is shown. FIG. 1A shows the B liquid crystal layer 43b, FIG. 1B shows the G liquid crystal layer 43g, and FIG. 1C shows the R liquid crystal layer 43r.

종래의 B용 액정층 (43b)의 콜레스테릭 액정(네마틱 액정과 키랄재의 혼합물)의 키랄재의 함유율(=100×(함유되어 있는 키랄재의 중량)/(콜레스테릭 액정의 중량))은 30 중량(wt)％이고, G용 액정층 (43g)의 키랄재의 함유율은 27 중량％이고, R용 액정층 (43r)의 함유율은 23 중량％이다.The content ratio (= 100 × (weight of chiral material contained) / (weight of cholesteric liquid crystal)) of the chiral material of the cholesteric liquid crystal (mixture of nematic liquid crystal and chiral material) of the conventional liquid crystal layer for B (b) is It is 30 weight% (wt)%, the content rate of the chiral material of G liquid crystal layer 43g is 27 weight%, and the content rate of R liquid crystal layer 43r is 23 weight%.

도 1a, 1b, 1c 중 어디에 있어서나, 상하 기판 (47b), (49b) 기판면 근방의 액정 분자 (33s)는, 기판면내 방향으로 차례로 회전하여 나선 구조를 형성하고, 나선 구조의 나선축은 기판면에 거의 평행한 포컬 코닉 상태를 유지하고 있다. 이것은 기판과 액정과의 계면에서는 액정 분자에 대하여 기판으로부터의 배향 규제력이 강하게 작용하기 때문이라고 생각된다.1A, 1B, and 1C, the liquid crystal molecules 33s near the substrate surface of the upper and lower substrates 47b and 49b sequentially rotate in the in-plane direction to form a spiral structure, and the spiral axis of the spiral structure is a substrate. The focal conic is almost parallel to the face. This is considered to be because the orientation control force from the substrate strongly acts on the liquid crystal molecules at the interface between the substrate and the liquid crystal.

한편, 셀 두께 방향의 중앙부(벌크 영역)의 액정 분자 (33b)에는, 기판면의 배향 규제력이 직접 작용하지 않고, 액정의 연속성에 의한 배향 전파가 지배적이 된다. 이 때, 키랄재의 함유율이 상대적으로 높으면 벌크 영역까지 배향 규제력을 전파할 수 있지만, 함유율이 낮아지면 벌크 영역에 충분한 배향력을 전파할 수 없게 된다.On the other hand, the orientation regulating force of the substrate surface does not directly act on the liquid crystal molecules 33b in the center portion (bulk region) in the cell thickness direction, and orientation propagation due to the continuity of the liquid crystal becomes dominant. At this time, when the content rate of the chiral material is relatively high, the orientation regulation force can be propagated to the bulk region, but when the content rate is low, sufficient orientation force cannot be propagated to the bulk region.

따라서, 키랄재의 함유율이 높은 B용 액정층 (43b)에서는, 셀 두께 방향으로 거의 균일하게 충분한 포컬 코닉 상태가 출현하는데, 상대적으로 키랄재의 함유율이 낮은 G용 액정층 (43g)와 R용 액정층 (43r)에서는, 벌크 영역에 포컬 코닉 상태와 다른 배향 상태가 생길 수 있다. G용 액정층 (43g)에서는, 벌크 영역의 액정의 나선축 방향의 불균일이 커지는 정도이지만, R용 액정층 (43r)에서는 나선축의 방향뿐만 아니라 나선 피치를 포함하는 나선 구조의 불균일이 커진다고 생각된다. 이와 같이 키랄재의 함유율이 낮아질수록, 포컬 코닉 상태에서의 벌크 영역의 배향 불량이 증대되고, 이에 따라 광의 산란 정도가 커진다고 생각된다.Therefore, in the B liquid crystal layer 43b having a high content of chiral materials, a sufficient focal conic state appears almost uniformly in the cell thickness direction, but the G liquid crystal layer 43g having a relatively low content of chiral materials and the liquid crystal layer for R are present. At 43r, an orientation state different from the focal conic state may occur in the bulk region. Although the nonuniformity of the spiral-axis direction of the liquid crystal of a bulk area | region becomes large in G liquid crystal layer 43g, it is thought that the nonuniformity of the spiral structure containing a spiral pitch as well as the direction of a spiral axis in R liquid crystal layer 43r becomes large. . Thus, as the content rate of the chiral material is lowered, it is considered that the orientation defect of the bulk region in the focal conic state increases, and thus the degree of scattering of light increases.

이상이 R용 액정층에서의 광의 산란이 상대적으로 강해진다고 생각할 수 있는 원인이다.The above is the reason which can be considered that the scattering of the light in R liquid crystal layer becomes relatively strong.

한편, 상기 원인은 견해를 달리하면, 네마틱 액정 중에 함유되어 콜레스테릭상을 형성시키는 키랄재가, 액정 분자의 나선 구조 불균일의 억제 효과를 갖고 있다는 것을 시사하고 있다.On the other hand, the said cause suggests that the chiral material contained in a nematic liquid crystal and forming a cholesteric phase has the suppressive effect of the spiral structure nonuniformity of a liquid crystal molecule.

따라서, 본 실시 형태에서는 플레이너 상태에서 제1 파장보다 긴 제2 파장의 광을 반사시키는 액정 조성물의 키랄재의 함유율을, 플레이너 상태에서 제1 파장의 광을 반사시키는 액정 조성물의 키랄재의 함유율보다 높임과 동시에, 키랄재는 선광성이 상이한 2종의 광학 이성체를 포함하는 것을 기본 원리로 하였다. 또한, 본고에서는 이후, 이들 광학 이성체를 각각 R체와 L체라고 호칭하여 설명하지만, 이들은 R/S 표시법에 의한 R체 및 S체와 동일한 의미이다.Therefore, in this embodiment, the content rate of the chiral material of the liquid crystal composition which reflects the light of the 2nd wavelength longer than a 1st wavelength in a planar state is more than the content rate of the chiral material of the liquid crystal composition which reflects light of the 1st wavelength in a planar state At the same time, the chiral material was based on the principle of containing two kinds of optical isomers having different optical properties. In addition, in this paper, although these optical isomers are respectively called and demonstrated as R body and L body, these are the same meaning as R body and S body by the R / S notation method.

암 상태에서의 광의 산란을 감소시키는 상기 기본 원리를 이용한 액정 조성물(콜레스테릭 액정)은, R체 또는 그의 광학 이성체인 L체의 베이스(기준) 액정을 기본 조성으로서 제조된다.The liquid crystal composition (cholesteric liquid crystal) using the said basic principle which reduces the scattering of light in a dark state is manufactured as a base composition with the base (reference) liquid crystal of L body which is an R body or its optical isomer.

R체의 베이스 액정은, 소정 중량의 네마틱 액정 LCn에, R체의 키랄재 CHr1과 R체의 키랄재 CHr2를 소정 중량 첨가하여 제조한다. 키랄재 CHr1의 함유율(네마틱 액정 LCn과 2종의 키랄재 CHr1, CHr2와의 합계 중량에 대한 중량 비율(중량％); 이하 동일함)은 27 중량％이다. 키랄재 CHr2의 함유율은 3 중량％이다. 이하, 함유된 키랄재 CHr1과 키랄재 CHr2를 합쳐서 키랄재 CHr이라고 한다.The base liquid crystal of R body is manufactured by adding predetermined weight the chiral material CHr1 of R body and the chiral material CHr2 of R body to nematic liquid crystal LCn of predetermined weight. The content rate of chiral material CHr1 (weight ratio (weight%) with respect to the total weight of nematic liquid crystal LCn, and 2 types of chiral materials CHr1 and CHr2; same thing below) is 27 weight%. The content rate of chiral material CHr2 is 3 weight%. Hereinafter, chiral material CHr1 and chiral material CHr2 contained are collectively called chiral material CHr.

네마틱 액정 LCn은, 예를 들면 굴절률 이방성 Δn=0.25, 유전율 이방성 Δε=20, 실온에서의 점도 μ=50(mPaㆍs)이다. 키랄재 CHr1은, 예를 들면 Δn=0.22, Δε=22이고, 나선을 감는 힘 HTP=10이다. 키랄재 CHr2는, Δn값 및 Δε값은 키랄재 CHr1과 동일하고, HTP=20이다. 제조된 R체의 베이스 액정의 선택 반사의 주파장 λb는 약 480 nm이고, Δn=0.23이다.Nematic liquid crystal LCn is refractive index anisotropy (DELTA) n = 0.25, dielectric anisotropy (DELTA) epsilon (= epsilon) = 20, and the viscosity (micrometer) = 50 (mPa * s) at room temperature, for example. Chiral material CHr1 has (DELTA) n = 0.22, (DELTA) (epsilon) = 22, for example, and the force HTP = 10 of winding a helix. As for chiral material CHr2, (DELTA) n value and (DELTA) epsilon value are the same as chiral material CHr1, and HTP = 20. The dominant wavelength lambda b of the selective reflection of the base liquid crystal of the produced R body is about 480 nm, and Δn = 0.23.

예를 들면, 네마틱 액정 LCn의 물성치는 이하와 같이 하여 측정 또는 산출된다. 우선, 유리제 테스트용 셀에 네마틱 액정 LCn을 주입한다. 이어서, 시판 중인 LCR 미터를 이용하여 네마틱 액정 LCn의 비저항, 비유전율 등을 측정하여 산출한다. 또한, 점도는 시판 중인 점도계에 의해 측정한다.For example, the physical property value of nematic liquid crystal LCn is measured or calculated as follows. First, nematic liquid crystal LCn is inject | poured into the glass test cell. Subsequently, the specific resistance, dielectric constant, etc. of the nematic liquid crystal LCn are measured and calculated using a commercially available LCR meter. In addition, a viscosity is measured with a commercially available viscometer.

또한, 시판 중인 아베 굴절계 등에 의해 네마틱 액정 LCn의 Δn을 측정한다. 또한, 수평 배향 및 수직 배향한 액정이 각각 주입된 테스트용 셀 각각의 정전 용량을 측정하고, 네마틱 액정 LCn의 Δε를 산출한다. Δε는 디렉터(액정 분자의 장축의 평균적 방향) 방향의 유전율과 그에 수직인 성분의 유전율과의 차이이다.Further, Δn of the nematic liquid crystal LCn is measured by a commercially available Abbe refractometer or the like. In addition, the capacitance of each of the test cells into which the liquid crystals in which the horizontal alignment and the vertical alignment are injected is respectively measured, and Δε of the nematic liquid crystal LCn is calculated. Δε is the difference between the dielectric constant in the direction of the director (average direction of the long axis of the liquid crystal molecules) and the dielectric constant of the component perpendicular thereto.

L체의 베이스 액정은, 소정 중량의 네마틱 액정 LCn에, L체의 키랄재 CHl1과 L체의 키랄재 CHl2를 소정 중량 첨가하여 제조한다. 키랄재 CHl1의 함유율(네마틱 액정 LCn과 2종의 키랄재 CHl1, CHl2와의 합계 중량에 대한 중량 비율(중량％); 이하 동일)은 27 중량％이다. 키랄재 CHl2의 함유율은 3 중량％이다. 이하, 함유된 키랄재 CHl1과 키랄재 CHl2를 합쳐서 키랄재 CHl이라고 한다.The L-shaped base liquid crystal is produced by adding a predetermined weight to an L-shaped chiral material CHl1 and an L-form chiral material CHl2 to a predetermined weight of nematic liquid crystal LCn. The content rate of chiral material CHl1 (weight ratio (weight%) with respect to the total weight of nematic liquid crystal LCn, and two types of chiral materials CHl1 and CHl2; the same below) is 27 weight%. The content rate of chiral material CHl2 is 3 weight%. Hereinafter, the chiral material CHl1 and the chiral material CHl2 contained are collectively called chiral material CHl.

L체의 베이스 액정의 네마틱 액정 LCn의 Δn값, Δε값, 점도μ는, 상기 R체의 베이스 액정의 그것과 동일하다. 키랄재 CHl1의 Δn값, Δε값, HTP값은, 상기 R체의 키랄재 CHr1과 동일하다. 키랄재 CHl2의 Δn값, Δε값, HTP값은, 상기 R체의 키랄재 CHr2와 동일하다. 또한, 제조된 L체의 베이스 액정의 λb 및 Δn은 상기 R체의 베이스 액정의 그것과 동일하다. 또한, 네마틱 액정 LCn 및 키랄재 CHr1, CHr2, CHl1, CHl2는 통상의 시판 재료를 사용하고 있다.(DELTA) n value, (DELTA) epsilon value, and viscosity (micro) of the nematic liquid crystal LCn of the base liquid crystal of L body are the same as that of the base liquid crystal of the said R body. The Δn value, the Δε value, and the HTP value of the chiral material CHl1 are the same as those of the chiral material CHr1 of the R body. The Δn value, the Δε value, and the HTP value of the chiral material CHl2 are the same as those of the chiral material CHr2 of the R body. In addition, (lambda) b and (DELTA) n of the produced base L liquid crystal are the same as that of the base liquid crystal of said R body. In addition, the nematic liquid crystal LCn and the chiral materials CHr1, CHr2, CH1, and CHl2 use ordinary commercially available materials.

도 2는 상기 R체 또는 L체의 베이스 액정을 기본 조성에 이용한 액정 조성물의 재료 조성 비율을 나타낸다. 도 2a는, 플레이너 상태에서 청색의 광(제1 파장의 광)을 반사하는 B용 액정층(제1의 액정층)에 사용되는 콜레스테릭 액정의 조성 비율을 나타내고, 도 2b는 녹색의 광(제2 파장의 광)을 반사하는 G용 액정층(제2의 액정층)에 사용되는 콜레스테릭 액정의 조성 비율을 나타내고, 도 2c는 적색의 광(제3 파장의 광)을 반사하는 R용 액정층(제3의 액정층)에 사용되는 콜레스테릭 액정의 조성 비율을 나타낸다.2 shows the material composition ratio of the liquid crystal composition in which the base liquid crystal of the R or L body is used for the basic composition. FIG. 2A shows the composition ratio of the cholesteric liquid crystal used for the B liquid crystal layer (first liquid crystal layer) reflecting blue light (light of the first wavelength) in the planar state, and FIG. The composition ratio of the cholesteric liquid crystal used for the G liquid crystal layer (second liquid crystal layer) reflecting light (light of the second wavelength) is shown, and FIG. 2C reflects red light (light of the third wavelength). The composition ratio of the cholesteric liquid crystal used for the R liquid crystal layer (third liquid crystal layer) to be shown.

도 2a에 나타낸 바와 같이, B용 액정층에는 R체의 베이스 액정(이하, B용 콜레스테릭 액정 LCb라고 함)이 사용된다. 즉, B용 콜레스테릭 액정 LCb의 선택 반사의 주파장 λb는 약 480 nm이고, Δn=0.23이다.As shown in FIG. 2A, the base liquid crystal of R body (henceforth B cholesteric liquid crystal LCb) is used for B liquid crystal layer. That is, the dominant wavelength? B of the selective reflection of the cholesteric liquid crystal LCb for B is about 480 nm, and Δn = 0.23.

도 2b에 나타낸 바와 같이, G용 액정층에는 L체의 베이스 액정에 R체의 키랄재 CHr1이 함유율 약 3 중량％로 혼합된 액정(이하, G용 콜레스테릭 액정 LCg라고 함)이 사용된다. G용 콜레스테릭 액정 LCg의 선택 반사의 주파장 λg는 약 560 nm이고, Δn값은 B용 콜레스테릭 액정과 거의 동일하다.As shown in Fig. 2B, a liquid crystal (hereinafter, referred to as cholesteric liquid crystal LCg for G) is used as the liquid crystal layer for G, in which the base liquid of the L body is mixed with the chiral material CHr1 of the R body at a content of about 3% by weight. . The dominant wavelength? G of the selective reflection of the G cholesteric liquid crystal LCg is about 560 nm, and the Δn value is almost the same as that of the B cholesteric liquid crystal.

도 2c에 나타낸 바와 같이, R용 액정층에는 R체의 베이스 액정에 L체의 키랄재 CHl1이 함유율 약 5 중량％로 혼합된 액정(이하, R용 콜레스테릭 액정 LCr이라고 함)이 사용된다. R용 콜레스테릭 액정 LCr의 선택 반사의 주파장 λr은 약 610 nm이고, Δn값은 B용 콜레스테릭 액정과 거의 동일하다.As shown in Fig. 2C, a liquid crystal (hereinafter referred to as cholesteric liquid crystal LCr for R) is used in which the liquid crystal layer for R is mixed with the base liquid of the R body at a content of about 5% by weight of the chiral material CHl1 of the L body. . The dominant wavelength? R of the selective reflection of the R-cholesteric liquid crystal LCr is about 610 nm, and the Δn value is almost the same as that of the B-cholesteric liquid crystal.

이와 같이, 본 실시 형태에서는 B용 및 R용의 콜레스테릭 액정 LCb, LCr의 선광성(R)은 동일하고, G용 콜레스테릭 액정 LCg에서의 선광성(L)과는 상이하다. 또한, 키랄재의 함유율은, B용 콜레스테릭 액정 LCb보다 G용 콜레스테릭 액정 LCg 쪽이 높고, G용 콜레스테릭 액정 LCg보다 R용 콜레스테릭 액정 LCr 쪽이 높게 되어 있다. 또한, B, G 및 R용 콜레스테릭 액정 LCb, LCg, LCr은 실온에서 콜레스테릭상이 형성된다.As described above, in the present embodiment, the optical sensitivities (R) of the cholesteric liquid crystals LCb and LCr for B and R are the same, and are different from the optical sensitivities (L) in the cholesteric liquid crystal LCg for G. In addition, the content ratio of the chiral material is higher for the G cholesteric liquid crystal LCg than for the B cholesteric liquid crystal LCb, and for the R cholesteric liquid crystal LCr than the G cholesteric liquid crystal LCg. In addition, cholesteric liquid crystal LCb, LCg, LCr for B, G, and R forms a cholesteric phase at room temperature.

이어서, 상기한 B, G 및 R용 콜레스테릭 액정 LCb, LCg, LCr을 이용한 액정 표시 소자 및 전자 페이퍼에 대하여 도 3 내지 도 6을 이용하여 설명한다. 도 3은 본 실시 형태에 의한 액정 표시 소자 (1)의 개략적인 구성을 나타낸다. 도 4는 액정 표시 소자 (1)의 단면 구성을 모식적으로 나타낸다.Next, the liquid crystal display element and electronic paper which used said cholesteric liquid crystal LCb, LCg, LCr for B, G, and R are demonstrated using FIGS. 3 shows a schematic configuration of a liquid crystal display element 1 according to the present embodiment. 4 schematically shows the cross-sectional structure of the liquid crystal display element 1.

도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 액정 표시 소자 (1)은 플레이너 상태에서 청색의 광(제1 파장의 광)을 반사하는 B용 액정층(제1의 액정층) (3b)를 구비한 B 표시부 (6b)와, 플레이너 상태에서 녹색의 광(제2 파장의 광)을 반사하는 G용 액정층(제2의 액정층) (3g)를 구비한 G 표시부 (6g)와, 플레이너 상태에서 적색의 광(제3 파장의 광)을 반사하는 R용 액정층(제3의 액정층) (3r)을 구비한 R 표시부 (6r)을 갖고 있다. B, G, R의 각 표시부 (6b), (6g), (6r)은, 이 순서대로 광 입사면(표시면)측으로부터 적층되어 있다.3 and 4, the liquid crystal display element 1 includes a liquid crystal layer B (first liquid crystal layer) 3b for reflecting blue light (light of a first wavelength) in a planar state. G display part 6g provided with one B display part 6b, and the liquid crystal layer for G (2nd liquid crystal layer) 3g which reflects green light (light of a 2nd wavelength) in a planar state, It has R display part 6r provided with R liquid crystal layer (third liquid crystal layer) 3r which reflects red light (light of a 3rd wavelength) in a negative state. Each display part 6b, 6g, 6r of B, G, and R is laminated | stacked from the light-incidence surface (display surface) side in this order.

B 표시부 (6b)는, 대향 배치된 한쌍의 상하 기판 (7b), (9b)와, 두 기판 (7b), (9b) 사이에 밀봉된 B용 액정층 (3b)를 갖고 있다. B용 액정층 (3b)는, 도 2a에 나타낸 조성의 B용 콜레스테릭 액정 LCb를 갖고 있다.The B display part 6b has a pair of opposing upper and lower substrates 7b and 9b and a B liquid crystal layer 3b sealed between the two substrates 7b and 9b. The liquid crystal layer 3b for B has the cholesteric liquid crystal LCb for B of the composition shown to FIG. 2A.

G 표시부 (6g)는, 대향 배치된 한쌍의 상하 기판 (7g), (9g)와, 두 기판 (7g), (9g) 사이에 밀봉된 G용 액정층 (3g)를 갖고 있다. G용 액정층 (3g)는, 도 2b에 나타낸 조성의 G용 콜레스테릭 액정 LCg를 갖고 있다.The G display part 6g has a pair of opposing upper and lower substrates 7g and 9g and a liquid crystal layer 3G for G sealed between the two substrates 7g and 9g. G liquid crystal layer 3g has G cholesteric liquid crystal LCg of the composition shown to FIG. 2B.

R 표시부 (6r)은, 대향 배치된 한쌍의 상하 기판 (7r), (9r)과, 두 기판 (7r), (9r) 사이에 밀봉된 R용 액정층 (3r)을 갖고 있다. R용 액정층 (3r)은, 도 2c에 나타낸 조성의 R용 콜레스테릭 액정 LCr을 갖고 있다.The R display portion 6r includes a pair of upper and lower substrates 7r and 9r arranged oppositely, and a liquid crystal layer 3r for R sealed between the two substrates 7r and 9r. The liquid crystal layer 3r for R has the cholesteric liquid crystal LCr for R of the composition shown to FIG. 2C.

B, G, R의 각 표시부 (6b), (6g), (6r)의 적층 구조에 있어서, 플레이너 상태에서의 G용 액정층 (3g)에서의 선광성과, B용 및 R용 액정층 (3b), (3r)에서의 선광성을 달리하고 있기 때문에, 도 12에 나타낸 청색과 녹색, 및 녹색과 적색의 반사 스펙트럼이 중첩되는 영역에서는, B용 액정층 (3b)에서 우측 원편광의 광을 반사키고, G용 액정층 (3g)에서 좌측 원편광의 광을 반사시킬 수 있다. 이에 따라, 반사광의 손실을 감소시켜 액정 표시 소자 (1)의 표시 화면의 밝기를 향상시킬 수 있다.In the laminated structure of each display part 6b, 6g, and 6r of B, G, and R, the opticality in the liquid crystal layer 3g for G in a planar state, and the liquid crystal layer for B and R ( 3b) and (3r), the light of the right circularly polarized light in the liquid crystal layer 3b in B is overlapped in the region where the blue and green and green and red reflection spectra shown in FIG. 12 overlap. The light of the left circularly polarized light can be reflected by the G liquid crystal layer 3g. Accordingly, the loss of the reflected light can be reduced to improve the brightness of the display screen of the liquid crystal display element 1.

상측 기판 (7b), (7g), (7r) 및 하측 기판 (9b), (9g), (9r)은 투광성을 갖는 것이 필요하다. 본 실시 형태에서는 종횡의 길이가 10 (cm)×8 (cm)의 크기로 절단된 2장의 폴리카르보네이트(PC) 필름 기판을 사용하고 있다. 또한, PC 기판 대신에 유리 기판이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 필름 기판을 사용할 수도 있다. 본 실시 형태에서는 상측 기판 (7b), (7g), (7r) 및 하측 기판 (9b), (9g), (9r)은 모두 투광성을 갖고 있지만, 최하층에 배치되는 R 표시부 (6r)의 하측 기판 (9r)은 불투광성일 수도 있다.The upper substrates 7b, 7g, 7r, and the lower substrates 9b, 9g, 9r need to have light transparency. In this embodiment, two polycarbonate (PC) film board | substrates cut | disconnected in the magnitude | size of 10 cm x 8 cm were used. In addition, a film substrate such as a glass substrate or polyethylene terephthalate (PET) may be used instead of the PC substrate. In the present embodiment, the upper substrates 7b, 7g, 7r, and the lower substrates 9b, 9g, 9r are all light-transmitting, but the lower substrates of the R display portion 6r disposed on the lowermost layer. 9r may be opaque.

B 표시부 (6b)의 하측 기판 (9b)의 B용 액정층 (3b) 측에는, 도 3의 도면 중 상하 방향으로 연장되는 복수의 벨트상 데이터 전극 (19b)가 병렬하여 형성되어 있다. 또한, 상측 기판 (9b)의 B용 액정층 (3b) 측에는, 도 3의 도면 중 좌우 방향으로 연장되는 복수의 벨트상 주사 전극 (17b)가 병렬하여 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는 320×240 도트의 QVGA 표시를 행할 수 있도록, ITO 투명 전극을 패터닝하여 0.24 mm 피치의 스트라이프상의 복수의 주사 전극 (17) 및 복수의 데이터 전극 (19)를 형성하고 있다.On the B liquid crystal layer 3b side of the lower substrate 9b of the B display portion 6b, a plurality of belt-shaped data electrodes 19b extending in the vertical direction in the drawing of FIG. 3 are formed in parallel. Further, on the B liquid crystal layer 3b side of the upper substrate 9b, a plurality of belt-shaped scan electrodes 17b extending in the left and right directions in the drawing of FIG. 3 are formed in parallel. In this embodiment, the ITO transparent electrode is patterned to form a plurality of scan electrodes 17 and a plurality of data electrodes 19 in a 0.24 mm pitch stripe so that QVGA display of 320 x 240 dots can be performed.

도 3에 나타낸 바와 같이, 상하 기판 (7b), (9b)의 전극 형성면을 법선 방향으로 보아, 두 전극 (17b), (19b)는 서로 교차하여 대향 배치되어 있다. 두 전극 (17b), (19b)의 각 교차 영역이 각각 픽셀(화소)이 된다. 픽셀이 매트릭스상으로 배열되어 표시 화면을 형성하고 있다. 또한, 도 4에 나타낸 번호 (17b), (19b)는, 두 전극 (17b), (19b)의 존재 영역을 나타내고 있는 것이며, 이들의 형상은 시사하고 있지 않다.As shown in FIG. 3, when the electrode formation surfaces of the upper and lower substrates 7b and 9b are viewed in the normal direction, the two electrodes 17b and 19b cross each other and are disposed to face each other. Each intersection region of the two electrodes 17b and 19b becomes a pixel (pixel), respectively. The pixels are arranged in a matrix to form a display screen. In addition, the number 17b, 19b shown in FIG. 4 has shown the presence area | region of the two electrodes 17b, 19b, These shapes are not suggesting.

두 전극 (17b), (19b)의 형성 재료로서는, 예를 들면 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide; ITO)이 대표적이지만, 그 밖에 인듐 아연 산화물(Indium Zic Oxide; IZO) 등의 투명 도전막, 알루미늄 또는 실리콘 등의 금속 전극, 또는 비정질 실리콘이나 규산 비스무스(Bismuth Silicon Oxidc; BSO) 등의 광 도전성막 등을 사용할 수 있다.As the material for forming the two electrodes 17b and 19b, for example, indium tin oxide (ITO) is typical, but in addition, a transparent conductive film such as indium zinc oxide (IZO), aluminum Alternatively, a metal electrode such as silicon or an optical conductive film such as amorphous silicon or bismuth silicate (BSO) can be used.

두 전극 (17b), (19b) 상에는 기능막으로서, 각각 절연성 박막이나 액정 분자의 배향 안정화막(모두 도시하지 않음)이 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 절연성 박막은 전극 (17b), (19b) 사이의 단락을 방지하거나, 가스 배리어층으로서 액정 표시 소자 (1)의 신뢰성을 향상시키는 기능을 갖고 있다. 또한, 배향 안정화막에는 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리비닐부티랄 수지 및 아크릴 수지 등의 유기막이나, 산화실리콘, 산화알루미늄 등의 무기 재료를 사용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 예를 들면 전극 (17b), (19b) 상의 기판 전면에는 배향 안정화막이 도포(코팅)되어 있다. 배향 안정화막은 절연성 박막과 겸용될 수도 있다.On both electrodes 17b and 19b, as a functional film, it is preferable to coat an insulating thin film and the orientation stabilization film (not shown) of liquid crystal molecules, respectively. The insulating thin film has a function of preventing a short circuit between the electrodes 17b and 19b or improving the reliability of the liquid crystal display element 1 as a gas barrier layer. As the alignment stabilizing film, 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 can be used. In this embodiment, the orientation stabilization film is apply | coated (coated), for example on the whole board | substrate on the electrodes 17b and 19b. The orientation stabilizing film may be used in combination with the insulating thin film.

상하 기판 (7b), (9b)의 외주위에 도포된 밀봉제 (21b)에 의해, B용 액정층 (3b)는 두 기판 (7b), (9b) 사이에 봉입되어 있다. 또한, B용 액정층 (3b)의 두께(셀 간격)는 균일하게 유지할 필요가 있다. 소정의 셀 간격을 유지하기 위해서는, 수지제 또는 무기 산화물제의 구상 스페이서를 B용 액정층 (3b) 내에 산포하거나, 표면에 열가소성 수지가 코팅된 기둥상 스페이서를 B용 액정층 (3b) 내에 복수개 형성한다. 본 실시 형태의 액정 표시 소자 (1)에 있어서도, B용 액정층 (3b) 내에 스페이서(도시하지 않음)가 삽입되어 셀 간격의 균일성이 유지되어 있다. B용 액정층 (3b)의 셀 간격 d는, 3 ㎛≤d≤6 ㎛의 범위인 것이 바람직하다.The liquid crystal layer 3b for B is enclosed between two substrates 7b and 9b by the sealing agent 21b applied to the outer periphery of the upper and lower substrates 7b and 9b. In addition, the thickness (cell spacing) of the liquid crystal layer 3b for B needs to be kept uniform. In order to maintain a predetermined cell gap, a spherical spacer made of resin or an inorganic oxide is dispersed in the liquid crystal layer 3b for B, or a plurality of columnar spacers coated with a thermoplastic resin on the surface of the liquid crystal layer 3b for B are provided. Form. Also in the liquid crystal display element 1 of this embodiment, the spacer (not shown) is inserted in B liquid crystal layer 3b, and the uniformity of cell space | interval is maintained. It is preferable that the cell gap d of the B liquid crystal layer 3b is in the range of 3 µm ≤ d ≤ 6 µm.

G 표시부 (6g) 및 R 표시부 (6r)은 B 표시부 (6b)와 동일한 구조를 갖기 때문에 설명은 생략한다. R 표시부 (6r)의 하측 기판 (9r)의 바깥면(뒷면)에는, 가시광 흡수층 (15)가 설치되어 있다. 따라서, B, G, R의 각 액정층 (3b), (3g), (3r) 모두가 포컬 코닉 상태일 때, 액정 표시 장치 (1)의 표시 화면에는 흑색이 표시된다. 또한, 가시광 흡수층 (15)는 필요에 따라 설치하는 것이 바람직하다.Since the G display part 6g and the R display part 6r have the same structure as the B display part 6b, the description is omitted. The visible light absorbing layer 15 is provided on the outer surface (rear surface) of the lower substrate 9r of the R display portion 6r. Therefore, when all of the liquid crystal layers 3b, 3g, and 3r of B, G, and R are in the focal conic state, black is displayed on the display screen of the liquid crystal display device 1. In addition, it is preferable to provide the visible light absorption layer 15 as needed.

상측 기판 (7b), (7g), (7r)에는, 복수의 주사 전극 (17b), (17g), (17r)을 구동하는 주사 전극용 드라이버 IC가 실장된 주사 전극 구동 회로 (25)가 접속되어 있다. 또한, 하측 기판 (9b), (9g), (9r)에는, 복수의 데이터 전극 (19b), (19g), (19r)을 구동하는 데이터 전극용 드라이버 IC가 실장된 데이터 전극 구동 회로 (27)이 접속되어 있다. 이들 구동 회로 (25), (27)은, 제어 회로 (23)으로부터 출력된 소정의 신호에 기초하여, 주사 신호나 데이터 신호를 소정의 주사 전극 (17b), (17g), (17r) 또는 데이터 전극 (19b), (19g), (19r)에 출력하도록 되어 있다.Scan electrode drive circuit 25 in which scan IC driver ICs for driving the plurality of scan electrodes 17b, 17g, and 17r are mounted to the upper substrates 7b, 7g, and 7r. It is. Furthermore, the data electrode drive circuit 27 in which the lower substrates 9b, 9g, and 9r are mounted with data IC driver ICs for driving the plurality of data electrodes 19b, 19g, and 19r. Is connected. These drive circuits 25 and 27 transmit scan signals and data signals to predetermined scan electrodes 17b, 17g, 17r or data based on the predetermined signals outputted from the control circuit 23. It outputs to the electrodes 19b, 19g, and 19r.

본 실시 형태에서는 B, G, R용의 각 액정층 (3b), (3g), (3r)의 구동 전압을 거의 동일하게 할 수 있기 때문에, 주사 전극 구동 회로 (25)의 소정의 출력 단자는 주사 전극 (17b), (17g), (17r)의 소정의 각 입력 단자에 공통 접속되어 있다. B, G, R용의 각 표시부 (6r), (6g), (6b)마다 주사 전극 구동 회로 (25)를 설치할 필요가 없어지기 때문에, 액정 표시 소자 (1)의 구동 회로의 구성을 간략화할 수 있다.In the present embodiment, since the driving voltages of the liquid crystal layers 3b, 3g, and 3r for B, G, and R can be made almost the same, the predetermined output terminal of the scan electrode driving circuit 25 Commonly connected to predetermined input terminals of the scan electrodes 17b, 17g, and 17r. Since there is no need to provide the scan electrode driving circuit 25 for each of the display portions 6r, 6g, and 6b for B, G, and R, the configuration of the driving circuit of the liquid crystal display element 1 can be simplified. Can be.

이어서, 액정 표시 소자 (1)의 구동 방법에 대하여, 도 5 및 도 6을 이용하여 설명한다. 도 5는 액정 표시 소자 (1)의 구동 파형의 일례를 나타낸다. 도 5a는 콜레스테릭 액정을 플레이너 상태로 하기 위한 구동 파형이고, 도 5b는 콜레스테릭 액정을 포컬 코닉 상태로 하기 위한 구동 파형이다. 도 5a 및 도 5b에 있어서, 도면 상단은 데이터 전극 구동 회로 (27)로부터 출력되는 데이터 신호 전압 파형 (Vd)를 나타내고, 도면 중단은 주사 전극 구동 회로 (25)로부터 출력되는 주사 신호 전압 파형 (Vs)를 나타내고, 도면 하단은 B, G, R용의 각 액정층 (3b), (3g), (3r) 중 어느 하나의 픽셀에 인가되는 인가 전압 파형 (Vlc)를 나타낸다. 또한, 도 5a 및 도 5b에 있어서, 도면의 좌측으로부터 우측으로 시간 경과를 나타내고, 도면의 상하 방향은 전압을 나타낸다.Next, the driving method of the liquid crystal display element 1 is demonstrated using FIG. 5 and FIG. 5 shows an example of a drive waveform of the liquid crystal display element 1. 5A is a drive waveform for putting the cholesteric liquid crystal in a planar state, and FIG. 5B is a drive waveform for putting the cholesteric liquid crystal in a focal conic state. 5A and 5B, the upper part of the figure shows the data signal voltage waveform Vd output from the data electrode driving circuit 27, and the middle part of the figure shows the scan signal voltage waveform Vs output from the scanning electrode driving circuit 25. In FIG. The bottom of the figure shows an applied voltage waveform Vlc applied to any one of the pixels of the liquid crystal layers 3b, 3g, and 3r for B, G, and R. In addition, in FIG. 5A and 5B, time progress is shown from the left side to the right side of a figure, and the up-down direction of a figure shows a voltage.

도 6은 콜레스테릭 액정의 전압-반사율 특성의 일례를 나타낸다. 횡축은 콜레스테릭 액정에 인가되는 전압치(V)를 나타내고, 종축은 콜레스테릭 액정의 반사율(％)을 나타낸다. 도 6에 나타낸 실선의 곡선 (P)는 초기 상태가 플레이너 상태에서의 콜레스테릭 액정의 전압-반사율 특성을 나타내고, 점선의 곡선 (FC)는 초기 상태가 포컬 코닉 상태에서의 콜레스테릭 액정의 전압-반사율 특성을 나타낸다.6 shows an example of voltage-reflectance characteristics of a cholesteric liquid crystal. The horizontal axis represents the voltage value V applied to the cholesteric liquid crystal, and the vertical axis represents the reflectance (%) of the cholesteric liquid crystal. The curve P of the solid line shown in FIG. 6 shows the voltage-reflectance characteristic of the cholesteric liquid crystal in the initial state and the planar state, and the curve FC of the dotted line shows the cholesteric liquid crystal in the focal conic state. The voltage-reflectance property of is shown.

여기서, 도 3에 나타낸 B 표시부 (6b)의 제1열째의 데이터 전극 (19b)와 제1행째의 주사 전극 (17b)와의 교차부의 청색 (B) 픽셀 (1, 1)에 소정의 전압을 인가하는 경우를 예로 들어 설명한다. 도 5a에 나타낸 바와 같이, 제1행째의 주사 전극 (17b)가 선택되는 선택 기간 (T1)의 전반의 약 1/2의 기간에서는, 데이터 신호 전압 (Vd)가 +32 V가 되는 데 대하여 주사 신호 전압 (Vs)가 0 V가 되고, 후반의 약 1/2의 기간에서는, 데이터 신호 전압 (Vd)가 0 V가 되는 데 대하여 주사 신호 전압 (Vs)가 +32 V가 된다. 따라서, B 픽셀 (1, 1)의 B용 액정층 (3b)에는, 선택 기간 (T1) 사이에 ±32 V의 펄스 전압이 인가된다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 콜레스테릭 액정에 소정의 고전압 VP100(예를 들면, 32 V)이 인가되어 강한 전계가 생기면, 액정 분자의 나선 구조는 완전히 풀어져, 모든 액정 분자가 전계 방향에 따른 호메오트로픽 상태가 된다. 따라서, B 픽셀 (1, 1)의 B용 액정층 (3b)의 액정 분자는 선택 기간 (T1)에서는 호메오트로픽 상태가 된다.Here, a predetermined voltage is applied to the blue (B) pixels (1, 1) of the intersection of the data electrodes 19b of the first row and the scan electrodes 17b of the first row of the B display portion 6b shown in FIG. The case will be described as an example. As shown in Fig. 5A, in the period of about 1/2 of the first half of the selection period T1 in which the scan electrodes 17b in the first row are selected, the scan is performed while the data signal voltage Vd becomes + 32V. The signal voltage Vs becomes 0V, and in the second half of the period, the scan signal voltage Vs becomes + 32V while the data signal voltage Vd becomes 0V. Therefore, a pulse voltage of ± 32 V is applied to the B liquid crystal layer 3b of the B pixels 1 and 1 between the selection periods T1. As shown in Fig. 6, when a predetermined high voltage VP100 (e.g., 32 V) is applied to the cholesteric liquid crystal to generate a strong electric field, the spiral structure of the liquid crystal molecules is completely solved, and all liquid crystal molecules are arced along the electric field direction. This is a meotropic state. Therefore, the liquid crystal molecules of the B liquid crystal layer 3b of the B pixels 1 and 1 are in the homeotropic state in the selection period T1.

선택 기간 (T1)이 종료하고 비선택 기간 (T2)가 되면, 제1행째의 주사 전극 (17b)에는, 예를 들면 +28 V 및 +4 V의 전압이 선택 기간 (T1)의 1/2의 주기로 인가된다. 한편, 1열째의 데이터 전극 (19b)에는, 소정의 데이터 신호 전압 (Vd)가 인가된다. 도 6a에서는, 예를 들면 +32 V 및 0 V의 전압이 선택 기간 (T1)의 1/2의 주기로 제1열째의 데이터 전극 (17b)에 인가되어 있다. 따라서, B 픽셀 (1, 1)의 B용 액정층 (3b)에는, 비선택 기간 (T2)의 사이에 ±4 V의 펄스 전압이 인가된다. 이에 따라, 비선택 기간 (T2)의 사이에서는, B 픽셀 (1, 1)의 B용 액정층 (3b)에 생기는 전계는 거의 제로가 된다.When the selection period T1 ends and the non-selection period T2 is reached, the voltage of +28 V and +4 V, for example, is 1/2 of the selection period T1 in the scan electrode 17b of the first row. It is applied at the cycle of. On the other hand, a predetermined data signal voltage Vd is applied to the data electrodes 19b in the first column. In Fig. 6A, for example, voltages of +32 V and 0 V are applied to the data electrode 17b of the first row at a period of 1/2 of the selection period T1. Therefore, a pulse voltage of ± 4 V is applied to the B liquid crystal layer 3b of the B pixels 1 and 1 during the non-selection period T2. Accordingly, the electric field generated in the B liquid crystal layer 3b of the B pixels 1 and 1 becomes almost zero between the non-selection periods T2.

액정 분자가 호메오트로픽 상태일 때, 액정 인가 전압이 VP100(±32 V)에서부터 VF0(±4 V)으로 변화하여 급격하게 전계가 거의 제로가 되면, 액정 분자는 나선축이 두 전극 (17b), (19b)에 대하여 거의 수직인 방향으로 향하는 나선 상태가 되고, 나선 피치에 따른 광을 선택적으로 반사하는 플레이너 상태가 된다. 따라서, B 픽셀 (1, 1)의 B용 액정층 (3b)는 플레이너 상태가 되어 광을 반사하기 때문에, B 픽셀 (1, 1)에는 청색이 표시된다.When the liquid crystal molecules are in the homeotropic state, when the liquid crystal applied voltage changes from VP100 (± 32 V) to VF0 (± 4 V) and the electric field suddenly becomes almost zero, the liquid crystal molecules have two helix axes 17b. And (19b) is in a spiral state that is directed in a direction substantially perpendicular to the spiral, and is a planar state that selectively reflects light according to the spiral pitch. Therefore, since the B liquid crystal layer 3b of the B pixels 1 and 1 enters a planar state and reflects light, blue color is displayed on the B pixels 1 and 1.

한편, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 선택 기간 (T1)의 전반의 약 1/2의 기간 및 후반의 약 1/2의 기간에서, 데이터 신호 전압 (Vd)가 24 V/8 V가 되는 데 대하여, 주사 신호 전압 (Vs)를 0 V/+32 V로 하면, B 픽셀 (1, 1)의 B용 액정층 (3b)에는 ±24 V의 펄스 전압이 인가된다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 콜레스테릭 액정에 소정의 저전압 VF100b(예를 들면, 24 V)이 인가되어 약한 전계가 생기면, 액정 분자의 나선 구조가 완전히 풀리지 않는 상태가 된다. 비선택 기간 (T2)가 되면, 제1행째의 주사 전극 (17b)에는, 예를 들면 +28 V/+4 V의 전압이 선택 기간 (T1)의 1/2의 주기로 인가되고, 데이터 전극 (19b)에는 소정의 데이터 신호 전압 (Vd)(예를 들면, +24 V/8 V)의 전압이 선택 기간 (T1)의 1/2의 주기로 인가된다. 따라서, B 픽셀 (1, 1)의 B용 액정층 (3b)에는, 비선택 기간 (T2)의 사이에 -4 V/+4 V의 펄스 전압이 인가된다. 이에 따라, 비선택 기간 (T2)의 사이에서는, B 픽셀 (1, 1)의 B 용 액정층 (3b)에 생기는 전계는 거의 제로가 된다.On the other hand, as shown in Fig. 5B, the data signal voltage Vd becomes 24 V / 8 V in the period of about 1/2 of the first half and the period of about 1/2 of the second half of the selection period T1. When the scan signal voltage Vs is 0 V / + 32 V, a pulse voltage of ± 24 V is applied to the B liquid crystal layer 3b of the B pixels 1 and 1. As shown in FIG. 6, when a predetermined low voltage VF100b (for example, 24 V) is applied to the cholesteric liquid crystal to generate a weak electric field, the spiral structure of the liquid crystal molecules is not completely solved. When the non-selection period T2 is reached, for example, a voltage of +28 V / + 4 V is applied to the scan electrode 17b of the first row at a period of 1/2 of the selection period T1, and the data electrode ( A voltage of a predetermined data signal voltage Vd (for example, +24 V / 8 V) is applied to 19b at a period of 1/2 of the selection period T1. Therefore, a pulse voltage of -4 V / + 4 V is applied to the B liquid crystal layer 3b of the B pixels 1 and 1 during the non-selection period T2. Accordingly, the electric field generated in the B liquid crystal layer 3b of the B pixels 1 and 1 becomes almost zero between the non-selection periods T2.

액정 분자의 나선 구조가 완전히 풀리지 않은 상태에 있어서, 콜레스테릭 액정의 인가 전압이 VF100b(±24 V)에서부터 VF0(±4 V)으로 변화하여 급격하게 전계가 거의 제로가 되면, 액정 분자는 나선축이 두 전극 (17b), (19b)에 대하여 거의 평행한 방향으로 향하는 나선 상태가 되고, 입사광을 투과하는 포컬 코닉 상태가 된다. 따라서, B 픽셀 (1, 1)의 B용 액정층 (3b)는 포컬 코닉 상태가 되어 광을 투과한다. 또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, VP100(V)의 전압을 인가하여 액정층에 강한 전계를 생기게 한 후에, 완만하게 전계를 제거해도 콜레스테릭 액정을 포컬 코닉 상태로 할 수 있다.When the spiral structure of the liquid crystal molecules is not fully solved, when the applied voltage of the cholesteric liquid crystal changes from VF100b (± 24 V) to VF0 (± 4 V) and the electric field suddenly becomes almost zero, the liquid crystal molecules are spiraled. The axis is in a spiral state directed in a direction substantially parallel to the two electrodes 17b and 19b, and is in a focal conic state that transmits incident light. Therefore, the B liquid crystal layer 3b of the B pixels 1 and 1 enters a focal conic state and transmits light. In addition, as shown in FIG. 6, after applying a voltage of VP100 (V) to generate a strong electric field in the liquid crystal layer, the cholesteric liquid crystal can be brought into the focal conic state even if the electric field is gently removed.

상기 구동 전압은 일례이며, 실온에서 두 전극 (17b), (19b) 사이에 30 내지 35 V의 펄스상 전압을 실효 시간 20 ms 동안 인가하면, B용 액정층 (3b)의 콜레스테릭 액정은 선택 반사 상태(플레이너 상태)가 되고, 15 내지 22 V의 펄스상의 전압을 실효 시간 20 ms 동안 인가하면, 양호한 투과 상태(포컬 코닉 상태)가 된다.The driving voltage is an example. When a pulsed phase voltage of 30 to 35 V is applied between the two electrodes 17b and 19b at room temperature for 20 ms, the cholesteric liquid crystal of the liquid crystal layer 3b for B is A selective reflection state (planar state) is obtained and when a voltage of 15 to 22 V pulses is applied for an effective time of 20 ms, a good transmission state (focal conic state) is obtained.

상술한 B 픽셀 (1, 1)의 구동과 동일하게 하여 녹색(G) 픽셀 (1, 1) 및 적색(R) 픽셀 (1, 1)을 구동함으로써, 3개의 B, G, R 픽셀 (1, 1)을 적층한 픽셀 (1, 1)에 컬러 표시를 행할 수 있다. 또한, 제1행에서부터 제n행까지의 주사 전극 (17b), (17g), (17r)을, 이른바 선순차로 구동시켜 1행마다 각 데이터 전극 (19)의 데이터 전압을 다시 입력함으로써, 픽셀 (1, 1)로부터 픽셀 (n, m)까지의 모두에 표시 데이터를 출력하여 1 프레임(표시 화면)분의 컬러 표시를 실현할 수 있다.By driving the green (G) pixels (1, 1) and the red (R) pixels (1, 1) in the same manner as the above-described driving of the B pixels (1, 1), the three B, G, R pixels (1 , 1) can be subjected to color display on the stacked pixels (1, 1). Further, the scan electrodes 17b, 17g, and 17r from the first row to the nth row are driven in so-called linear order, and the data voltages of the data electrodes 19 are input again for each row, thereby providing a pixel. Color data for one frame (display screen) can be realized by outputting display data from all of (1, 1) to pixels (n, m).

또한, 콜레스테릭 액정에 중간적인 강도의 전계를 제공하고, 급격하게 해당 전계를 제거하면, 플레이너 상태와 포컬 코닉 상태가 혼재된 중간조가 되어 풀 컬러 표시가 가능해진다.In addition, when an electric field of medium intensity is provided to the cholesteric liquid crystal and the electric field is abruptly removed, full color display becomes possible by forming a halftone in which the planar state and the focal conic state are mixed.

이어서, 액정 표시 소자 (1)의 제조 방법의 일례에 대하여 간단하게 설명한다.Next, an example of the manufacturing method of the liquid crystal display element 1 is demonstrated easily.

종횡의 길이가 10(cm)×8(cm)의 크기로 절단된 2장의 폴리카르보네이트(PC) 필름 기판 상에 ITO 투명 전극을 형성하여 에칭에 의해 패터닝하고, 0.24 mm 피치의 스트라이프상의 전극(주사 전극 (17) 또는 데이터 전극 (19))을 각각 형성한다. 320×240 도트의 QVGA 표시가 가능하도록, 2장의 PC 필름 기판 상에 각각 스트라이프상의 전극이 형성된다. 이어서, 2장의 PC 필름 기판 (7), (9) 상의 각각의 스트라이프상의 투명 전극 (17), (19) 상에 폴리이미드계 배향막 재료를 스핀 코팅에 의해 약 700 Å의 두께로 도포한다. 이어서, 배향막 재료가 도포된 2장의 PC 필름 기판 (7), (9)를 90 ℃의 오븐 중에서 1 시간 베이킹 처리하여 배향막을 형성한다. 이어서, 한쪽의 PC 필름 기판 (7) 또는 (9) 상의 주연부에 에폭시계 밀봉재 (21)을 디스펜서를 이용하여 도포하여 소정 높이의 벽을 형성한다.ITO transparent electrodes were formed on two polycarbonate (PC) film substrates each having a length of 10 (cm) x 8 (cm) cut in length and width, and patterned by etching to form a stripe electrode having a 0.24 mm pitch. (Scanning electrode 17 or data electrode 19) is formed, respectively. Stripe-like electrodes are formed on each of the two PC film substrates to enable QVGA display of 320 x 240 dots. Next, the polyimide oriented film material is apply | coated to the thickness of about 700 GPa on each of the stripe-shaped transparent electrodes 17 and 19 on the two PC film substrates 7 and 9 by spin coating. Next, the two PC film substrates 7 and 9 to which the alignment film material was applied are baked in an oven at 90 ° C. for 1 hour to form an alignment film. Subsequently, an epoxy-based sealing material 21 is applied to a peripheral portion on one PC film substrate 7 or 9 using a dispenser to form a wall having a predetermined height.

이어서, 다른쪽의 PC 필름 기판 (9) 또는 (7)에 4 ㎛ 직경의 스페이서(세끼스이 파인 케미컬사 제조)를 산포한다. 이어서, 2장의 PC 필름 기판 (7), (9)를 접합시켜 160 ℃에서 1 시간 가열하고, 밀봉재 (21)을 경화한다. 이어서, 진공 주입법에 의해 B용 콜레스테릭 액정 LCb를 주입한 후, 에폭시계 밀봉재로 주입구를 밀봉하여 B 표시부 (6b)를 제조한다. 동일한 방법에 의해, G, R 표시부 (6g), (6r)을 제조한다.Subsequently, a spacer 4 µm in diameter (manufactured by Sekisui Fine Chemical Co., Ltd.) is dispersed on the other PC film substrate 9 or 7. Next, two PC film board | substrates 7 and 9 are bonded together, it heats at 160 degreeC for 1 hour, and the sealing material 21 is hardened. Subsequently, after injecting the cholesteric liquid crystal LCb for B by the vacuum injection method, the injection hole is sealed with an epoxy sealing material to manufacture the B display portion 6b. By the same method, G, R display part 6g, 6r is manufactured.

이어서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 표시면측으로부터 B, G, R 표시부 (6b), (6g), (6r)을 이 순서대로 적층한다. 이어서, R 표시부 (6r)의 하측 기판 (9r)의 뒷면에 가시광 흡수층 (15)를 배치한다. 이어서, 적층한 B, G, R 표시부 (6b), (6g), (6r)의 주사 전극 (17)의 단자부 및 데이터 전극 (19)의 단자부에 TCP(테이프 캐리어 패키지) 구조의 범용 STN용 드라이버 IC를 압착하고, 또한 전원 회로 및 제어 회로 (23)을 접속한다. 이와 같이 하여 QVGA 표시가 가능한 액정 표시 소자 (1)이 완성된다. 또한, 도시는 생략하지만, 완성된 액정 표시 소자 (1)에 입출력 장치 및 전체를 통괄 제어하는 제어 장치(모두 미도시)를 설치함으로써 전자 페이퍼가 완성된다.4, B, G, R display parts 6b, 6g, 6r are laminated | stacked in this order from the display surface side. Subsequently, the visible light absorbing layer 15 is disposed on the rear surface of the lower substrate 9r of the R display portion 6r. Subsequently, the general-purpose STN driver having a TCP (tape carrier package) structure in the terminal portions of the scan electrodes 17 and the terminal portions of the data electrodes 19 of the stacked B, G, and R display portions 6b, 6g, and 6r. The IC is crimped and the power supply circuit and the control circuit 23 are connected. In this manner, the liquid crystal display device 1 capable of QVGA display is completed. Although not shown, electronic paper is completed by providing the input / output device and the control device (all not shown) to collectively control the completed liquid crystal display element 1.

이어서, 상술한 제조 방법에 의해 제조되고, 상술한 바와 같은 구성 및 동작을 갖는 본 실시 형태에 의한 액정 조성물 및 그것을 구비한 액정 표시 소자 (1)의 표시 특성에 대하여, 비교예와의 대비를 포함하여 설명한다.Next, the liquid crystal composition according to the present embodiment manufactured by the above-described manufacturing method and having the above-described configuration and operation, and the display characteristics of the liquid crystal display device 1 including the same, include a contrast with a comparative example. Will be explained.

우선, 비교예로서 사용하는 종래의 액정 조성물의 재료 조성 비율에 대하여 도 7을 이용하여 설명한다. 도 7a는 B용 액정층에 사용하는 종래의 B용 콜레스테릭 액정의 조성 비율을 나타내고, 도 7b는 G용 액정층에 사용하는 종래의 G용 콜레스테릭 액정의 조성 비율을 나타내고, 도 7c는 R용 액정층에 사용하는 종래의 R용 콜레스테릭 액정의 조성 비율을 나타낸다.First, the material composition ratio of the conventional liquid crystal composition used as a comparative example is demonstrated using FIG. FIG. 7A shows the composition ratio of the conventional B cholesteric liquid crystal used for the B liquid crystal layer, FIG. 7B shows the composition ratio of the conventional G cholesteric liquid crystal used for the G liquid crystal layer, and FIG. 7C Shows the composition ratio of the conventional cholesteric liquid crystal for R used for the liquid crystal layer for R.

도 7a에 나타낸 종래의 B용 콜레스테릭 액정은, 소정 중량의 네마틱 액정 LCn'에 R체의 키랄재 CHr'를 첨가하여 제조한다. 키랄재 CHr'의 함유율은 30 중량％이다. 네마틱 액정 LCn'는 Δn=0.20, Δε=20이고, 실온에서의 점도 μ=37(mPaㆍs)이다. 키랄재 CHr'는 Δn=0.29, Δε=22이고, 실온에서 분말상이다. 제조된 종래의 B용 콜레스테릭 액정의 선택 반사의 주파장 λb는 약 480 nm이고, Δn=0.23이다.The conventional cholesteric liquid crystal for B shown in FIG. 7A is manufactured by adding the chiral material CHr 'of R body to nematic liquid crystal LCn' of predetermined weight. The content rate of chiral material CHr 'is 30 weight%. Nematic liquid crystal LCn 'is (DELTA) n = 0.20, (DELTA) epsilon = 20, and the viscosity (micrometer) = 37 (mPa * s) at room temperature. Chiral material CHr 'is (DELTA) n = 0.29 and (DELTA) epsilon = 22, and is powdery at room temperature. The dominant wavelength? B of the selective reflection of the conventional cholesteric liquid crystal for B produced is about 480 nm, and Δn = 0.23.

도 7b에 나타낸 종래의 G용 콜레스테릭 액정은, 소정 중량의 네마틱 액정 LCn'에 L체의 키랄재 CHl'를 첨가하여 제조한다. 키랄재 CHl'의 함유율은 26 중량％이다. 네마틱 액정 LCn'는 종래의 B용 콜레스테릭 액정의 것과 동일하다. 키랄재 CHl'의 Δn값, Δε값은 키랄재 CHr'와 동일하고, 실온에서 분말상이다. 제조된 종래의 G용 콜레스테릭 액정의 선택 반사의 주파장 λg는 약 560 nm이고, Δn=0.22이다.The conventional cholesteric liquid crystal for G shown in FIG. 7B is manufactured by adding L-type chiral material CH1 'to the nematic liquid crystal LCn' of predetermined weight. The content rate of chiral material CHl 'is 26 weight%. The nematic liquid crystal LCn 'is the same as that of the conventional cholesteric liquid crystal for B. The Δn value and the Δε value of the chiral material CH1 'are the same as those of the chiral material CHr', and are powdery at room temperature. The dominant wavelength lambda g of the selective reflection of the conventional G cholesteric liquid crystal produced is about 560 nm, and Δn = 0.22.

도 7c에 나타낸 종래의 R용 콜레스테릭 액정은, 소정 중량의 네마틱 액정 LCn'에 R체의 키랄재 CHr''를 첨가하여 제조한다. 키랄재 CHr''의 함유율은 24 중량％이다. 네마틱 액정 LCn'는 종래의 B용 콜레스테릭 액정의 것과 동일하다. 키랄재 CHr''는 Δn=0.29, Δε=25이고, 실온에서 분말상이다. 제조된 종래의 R용 콜레스테릭 액정의 선택 반사의 주파장 λr은 약 610 nm이고, Δn=0.22이다. 또한, 네마틱 액정 LCn' 및 키랄재 CHr', CHl' 등은 통상의 시판 재료를 사용하고 있다.The conventional cholesteric liquid crystal for R shown in FIG. 7C is manufactured by adding the chiral material CHr "of R body to nematic liquid crystal LCn 'of predetermined weight. The content of chiral material CHr '' is 24% by weight. The nematic liquid crystal LCn 'is the same as that of the conventional cholesteric liquid crystal for B. Chiral material CHr "is (DELTA) n = 0.29 and (DELTA) epsilon = 25 and is powdery at room temperature. The dominant wavelength λ r of the selective reflection of the conventional cholesteric liquid crystal for R produced is about 610 nm, and Δn = 0.22. In addition, the nematic liquid crystal LCn ', chiral materials CHr', CHl ', etc. use the usual commercially available material.

이와 같이, 종래의 B용 및 R용의 콜레스테릭 액정의 선광성(R)은 동일하며, 종래의 G용 콜레스테릭 액정에서의 선광성(L)과 상이하다. 또한, 키랄재의 함유율은, 종래의 R용 콜레스테릭 액정보다 종래의 G용 콜레스테릭 액정 쪽이 높고, 종래의 G용 콜레스테릭 액정보다 종래의 B용 콜레스테릭 액정 쪽이 높게 되어 있다.As described above, the optical sensitivities (R) of the cholesteric liquid crystals for the conventional B and R are the same, and are different from the optical sensitivities (L) of the conventional cholesteric liquid crystals for the G. In addition, the content of the chiral material is higher in the conventional cholesteric liquid crystal for G than in the conventional cholesteric liquid crystal for R, and in the conventional cholesteric liquid crystal for B than in the conventional cholesteric liquid crystal for G. .

제조된 종래의 B, G, R용의 각 콜레스테릭 액정은, 본 실시 형태의 액정 표시 소자 (1)과 동일한 구성을 갖는 비교용 액정 표시 소자(미도시)의 각 액정층에 봉입된다.Each manufactured cholesteric liquid crystal for B, G, and R is enclosed in each liquid crystal layer of the comparative liquid crystal display element (not shown) which has the same structure as the liquid crystal display element 1 of this embodiment.

도 8 및 도 9는, 본 실시 형태에 의한 액정 표시 소자 (1)의 표시 특성의 개선 효과를 비교용 액정 표시 소자와 대비하면서 나타낸 것이다.8 and 9 show the effect of improving the display characteristics of the liquid crystal display element 1 according to the present embodiment, compared with the liquid crystal display element for comparison.

도 8은 포컬 코닉 상태에서의 R용 액정층 (3r)의 반사율(산란)을 나타낸다. 횡축은 반사광의 파장(nm)을 나타내고, 종축은 산란(％)을 나타낸다. 도면 중의 곡선 (A)는 본 실시 형태의 액정 표시 소자 (1)의 R용 액정층 (3r)의 산란 특성을 나타내고, 도면 중의 곡선 (B)는 종래의 액정 표시 소자의 R용 액정층의 산란 특성을 나타낸다. 본 실시 형태의 액정 표시 소자 (1)의 R용 액정층 (3r)의 Δn값은 0.23이고, 종래의 액정 표시 장치의 R용 액정층의 Δn값은 0.29이며, 거의 동등한 값이다. 그러나, 도 8에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 액정 표시 소자 (1)의 R용 액정층 (3r)의 포컬 코닉 상태에서의 반사율, 이른바 산란은 측정 파장의 전체 범위에 있어서, 종래의 R용 액정층에서의 산란보다 30 ％에서부터 60 ％ 정도 낮게 되어 있다는 것을 알 수 있다.8 shows the reflectance (scattering) of the liquid crystal layer 3r for R in the focal conic state. The horizontal axis represents the wavelength of the reflected light (nm), and the vertical axis represents the scattering (%). Curve (A) in the figure shows the scattering characteristic of the liquid crystal layer 3r for R of the liquid crystal display element 1 of this embodiment, and curve (B) in the figure shows the scattering of the R liquid crystal layer of the conventional liquid crystal display element. Characteristics. The Δn value of the R liquid crystal layer 3r of the liquid crystal display element 1 of the present embodiment is 0.23, and the Δn value of the R liquid crystal layer of the conventional liquid crystal display device is 0.29, which is almost equivalent. However, as shown in FIG. 8, the reflectance in the focal conic state of the liquid crystal layer 3r for R of the liquid crystal display element 1 of this embodiment, so-called scattering, is for conventional R in the whole range of a measurement wavelength. It turns out that it is about 30 to 60% lower than scattering in a liquid crystal layer.

도 9는, 본 실시 형태의 액정 표시 소자 (1) 및 종래의 액정 표시 소자의 포컬 코닉 상태에서의 B, G, R용의 각 액정층의 산란 특성을 비교하여 나타내었다. 횡축은 본 실시 형태의 액정 표시 소자 (1)(신 액정) 및 종래의 액정 표시 소자 (종래 액정)를 나타내고, 종축은 산란(백색판비)(％)을 나타낸다. 도면 중 ◆ 표시는 R용 액정층의 산란 특성을 나타내고, 도면 중 ■ 표시는 G용 액정층의 산란 특성을 나타내고, 도면 중 ▲ 표시는 G용 액정층의 산란 특성을 나타낸다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 액정 표시 소자 (1)은, B, G, R용의 각 액정층 모두에서 종래의 액정 표시 소자보다 포컬 코닉 상태에서의 산란이 감소되어 있다는 것을 알 수 있다. 구체적으로는, R용 액정층 (3r)에서는 종래에 비하여 60 ％ 정도나 산란이 감소되어 있다. G용 및 B용 액정층 (3g), (3b)에서도 종래에 비하여 10 ％ 정도 산란이 감소되어 있다. 또한, B용 액정층에서의 산란이 감소되어 있다는 것은, 본 실시 형태의 액정 표시 소자 (1)에서는 키랄재의 Δn값이 네마틱 액정의 Δn값보다 작기 때문이며, 이 Δn의 관계가 있으면 산란을 보다 바람직하게 감소시킬 수 있다는 것을 경험적으로 밝혀내고 있다.FIG. 9 compares and shows the scattering characteristics of each liquid crystal layer for B, G, and R in the focal conic state of the liquid crystal display element 1 and the conventional liquid crystal display element of the present embodiment. The horizontal axis represents the liquid crystal display element 1 (new liquid crystal) and the conventional liquid crystal display element (conventional liquid crystal) of the present embodiment, and the vertical axis represents scattering (white plate ratio) (%). In the drawings,? Denotes scattering characteristics of the liquid crystal layer for R, and? Denotes scattering characteristics of the liquid crystal layer for G, and? Denotes scattering characteristics of the liquid crystal layer for G in the figure. As shown in FIG. 9, it turns out that the scattering in the focal conic state is reduced in the liquid crystal display element 1 of this embodiment compared with the conventional liquid crystal display element in all liquid crystal layers for B, G, and R. As shown in FIG. have. Specifically, in the liquid crystal layer 3r for R, the scattering is reduced by about 60% as compared with the prior art. Also in the liquid crystal layers 3g and 3b for G and B, scattering is reduced by about 10% compared with the prior art. The scattering in the liquid crystal layer for B is reduced because the Δn value of the chiral material is smaller than the Δn value of the nematic liquid crystal in the liquid crystal display device 1 of the present embodiment. Empirically it has been found that it can be reduced.

또한, 반사율의 측정은 반사형 분광 측정기를 이용하여 시감 반사율(Y값)을 측정함으로써 행하고 있다. 탈색시의 Y값이 작을수록 투명하고 흑색 표시가 양호하며, 착색시의 Y값이 클수록 색 표시가 양호하다. 콘트라스트는 (플레이너 상태에서의 Y값/포컬 코닉에서의 Y값)으로 산출된다.In addition, the reflectance is measured by measuring the luminous reflectance (Y value) using a reflection type spectrometer. The smaller the Y value at the time of discoloration, the better the transparent and black display. The higher the Y value at the time of coloring, the better the color display. Contrast is calculated as (Y value in planar state / Y value in focal conic).

본 실시 형태에 따르면, 이하의 작용 효과를 얻을 수 있다.According to this embodiment, the following effects can be obtained.

우선, 키랄재의 함유율이 높을수록 액정 분자가 강하게 비틀어져 나선 피치가 짧아지고, 플레이너 상태에서의 반사광의 파장이 짧아진다. 따라서, 종래의 콜레스테릭 액정의 키랄재의 함유율은, B용보다 G용이 낮게, G용보다 R용이 낮게 되어 있었다(도 7 참조).First, the higher the content of the chiral material, the more strongly the liquid crystal molecules are twisted, the shorter the pitch of the spirals, and the shorter the wavelength of the reflected light in the planar state. Therefore, the content rate of the chiral material of the conventional cholesteric liquid crystal was G use lower than B use, and R use lower than G use (refer FIG. 7).

그런데, 도 1에 나타낸 바와 같이, 키랄재의 함유율이 상대적으로 낮은 콜레스테릭 액정을 사용한 R용 액정층에서는, 벌크 영역의 액정 분자 (33b)의 나선축의 방향 및 나선 구조의 불균일이 크다는 문제가 발생하였다.By the way, as shown in FIG. 1, in the liquid crystal layer for R using the cholesteric liquid crystal whose content rate of a chiral material is comparatively low, the problem that the direction of the spiral axis of the liquid crystal molecule 33b of a bulk region, and the nonuniformity of a spiral structure arises large. It was.

따라서, 본 실시 형태에서는 벌크 영역까지 배향 규제력을 전파할 수 있는 G용 콜레스테릭 액정 LCg(도 2a 참조)의 키랄재 함유율보다 높은 키랄재 함유율을 갖는 R용 콜레스테릭 액정 LCr(도 2c 참조)을 R용 액정층 (43r)에 사용하기로 하였다. 이에 따라, 벌크 영역까지 배향 규제력을 전파할 수 있게 되고, 셀 두께 방향으로 거의 균일하게 충분한 포컬 코닉 상태를 만들어낼 수 있다. R용 액정층 (43r)의 액정 분자 (33)의 디렉터는, 기판 계면 근방뿐만 아니라 벌크 영역에서도 상하 기판 (7r), (9r)의 기판면에 거의 수직이 됨과 동시에, 기판면내 방향으로 차례로 회전하여 나선 구조를 형성하고, 나선 구조의 나선축은 기판면에 거의 평행하게 된다.Therefore, in the present embodiment, the cholesteric liquid crystal LCr for R having a chiral material content higher than the chiral material content of the G cholesteric liquid crystal LCg (see FIG. 2A) capable of propagating the orientation regulating force to the bulk region (see FIG. 2C). ) Was used for the liquid crystal layer 43r for R. As a result, the alignment regulating force can be propagated to the bulk region, and a sufficient focal conic state can be generated almost uniformly in the cell thickness direction. The director of the liquid crystal molecules 33 of the R liquid crystal layer 43r is substantially perpendicular to the substrate surfaces of the upper and lower substrates 7r and 9r not only in the vicinity of the substrate interface but also in the bulk region, and rotates in the direction of the substrate surface in turn. As a result, a spiral structure is formed, and the spiral axis of the spiral structure is substantially parallel to the substrate surface.

또한, R용 콜레스테릭 액정 LCr에 함유되는 키랄재는 선광성이 상이한 2종의 광학 이성체를 소정 비율로 포함하기 때문에, 적색을 선택 반사하는 데 필요한 나선 피치를 얻을 수 있다.In addition, since the chiral material contained in the cholesteric liquid crystal LCr for R contains two types of optical isomers having different optical selectivities at a predetermined ratio, the spiral pitch required for selective reflection of red color can be obtained.

도 2와 도 7를 비교하면 명확한 바와 같이, 본 실시 형태의 액정 표시 소자 (1)에서는 종래의 조성과는 전혀 반대로 키랄재의 함유율이 B용 액정층보다 G용 액정층, G용 액정층보다 R용 액정층 쪽이 높아지도록 함과 동시에, 가장 장파장의 광을 반사하는 R용 액정층에는 R체 및 L체의 키랄재가 포함되도록 하고 있다. 이와 같이, 포컬 코닉 상태에서의 광의 산란이 강했던 R용 액정층의 키랄재의 함유율을 높임으로써, R용 액정층에서의 광의 산란을 넓은 파장 범위에서 일괄 감소시킬 수 있다. 따라서, B, G, R용의 각 액정층의 컬러 균형과 콘트라스트를 충분히 향상시킬 수 있다. 또한, 네마틱 액정의 굴절률 이방성의 Δn값이 키랄재의 Δn값보다 큰 재료로 형성된 콜레스테릭 액정을 사용함으로써, 보다 바람직하게 표시색의 색 순도와 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 또한, B, G, R용의 각 액정층의 구동 전압을 양호하게 일치시키는 것이 가능해지기 때문에, 액정 표시 소자의 구동 회로의 구성을 간략화할 수 있다.As is clear from FIG. 2 and FIG. 7, in the liquid crystal display device 1 according to the present embodiment, the content of the chiral material is inversely different from that of the conventional composition. In addition, the liquid crystal layer for R increases and at the same time, the R liquid crystal layer for reflecting the light having the longest wavelength includes the R- and L-chiral materials. In this way, by increasing the content of the chiral material in the liquid crystal layer for R, in which scattering of light in the focal conic state is strong, scattering of light in the liquid crystal layer for R can be collectively reduced in a wide wavelength range. Therefore, the color balance and contrast of each liquid crystal layer for B, G, and R can fully be improved. Further, by using a cholesteric liquid crystal formed of a material in which the refractive index anisotropy Δn value of the nematic liquid crystal is larger than the Δn value of the chiral material, the color purity and contrast of the display color can be improved more preferably. Moreover, since the drive voltage of each liquid crystal layer for B, G, and R can be matched favorably, the structure of the drive circuit of a liquid crystal display element can be simplified.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 콜레스테릭 액정은 포컬 코닉 상태에서의 노이즈 반사가 양호하게 억제되기 때문에, 색 순도 및 콘트라스트가 충분히 향상된다. 따라서, 해당 콜레스테릭 액정을 이용한 액정 표시 소자 (1) 및 그것을 이용한 전자 페이퍼는, 선명하고 콘트라스트가 양호하며, 색 재현 범위가 넓은 컬러 화상 표시를 실현할 수 있다.As described above, in the cholesteric liquid crystal of the present embodiment, noise reflection in the focal conic state is suppressed satisfactorily, so that color purity and contrast are sufficiently improved. Therefore, the liquid crystal display element 1 using this cholesteric liquid crystal and the electronic paper using the same can implement | achieve the color image display with a clear, favorable contrast, and a wide color reproduction range.

또한, 본 발명에 관한 액정 조성물 및 액정 표시 소자 및 전자 페이퍼는, 상기 실시 형태로 한정되는 것이 아니다.In addition, the liquid crystal composition, liquid crystal display element, and electronic paper which concerns on this invention are not limited to the said embodiment.

예를 들면, 액정 표시 소자 (1)에 사용되는 콜레스테릭 액정의 조성 비율은, R용 콜레스테릭 액정의 키랄재의 함유율이 가장 높고, R용 콜레스테릭 액정은 선광성이 상이한 2종의 광학 이성체(R체 및 L체의 키랄재)를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 따라서, G용 콜레스테릭 액정에는 R체 또는 L체의 키랄재 한쪽만이 포함되도록 할 수도 있다.For example, the composition ratio of the cholesteric liquid crystal used for the liquid crystal display element 1 has the highest content rate of the chiral material of the cholesteric liquid crystal for R, and the cholesteric liquid crystal for R has two types of optical which differ in opticality. It is preferable to contain an isomer (chiral material of R body and L body). Therefore, the G cholesteric liquid crystal may contain only one of the chiral materials R or L.

상기 실시 형태에 나타낸 콜레스테릭 액정 LCb, LCg, LCr의 조성 비율은, 이것으로 한정되지 않는다. B, G, R용의 각 액정층을 구성하는 콜레스테릭 액정의 네마틱 액정(0.18≤Δn≤0.24)에 함유시키는 키랄재의 함유율 x는, 20 중량％≤x≤60 중량％인 것이 바람직하다. 종래 공지된 각종 네마틱 액정을 사용할 수 있지만, 네마틱 액정의 굴절률 이방성 Δn의 값은 0.18≤Δn≤0.24이고, 유전율 이방성 Δε는 20≤Δε≤50인 것이 바람직하다. 네마틱 액정의 유전율 이방성 Δε가 20 이상이면, 사용 가능한 키랄재의 선택 범위가 넓어진다.The composition ratio of the cholesteric liquid crystal LCb, LCg, LCr shown in the said embodiment is not limited to this. It is preferable that the content rate x of the chiral material contained in the nematic liquid crystal (0.18 <= (DELTA) n <= 0.24) of the cholesteric liquid crystal which comprises each liquid crystal layer for B, G, and R is 20 weight% <= x <60 weight%. . Although various conventionally known nematic liquid crystals can be used, the value of the refractive index anisotropy Δn of the nematic liquid crystal is 0.18 ≦ Δn ≦ 0.24, and the dielectric anisotropy Δε is preferably 20 ≦ Δε ≦ 50. When the dielectric anisotropy Δε of the nematic liquid crystal is 20 or more, the selection range of the chiral material that can be used is widened.

콜레스테릭 액정으로서의 유전율 이방성 Δε는 20≤Δε≤50인 것이 바람직하다. 콜레스테릭 액정의 유전율 이방성 Δε가 상기 범위보다 지나치게 낮으면 구동 전압이 높아지고, 반대로 상기 범위보다 지나치게 높으면 액정 표시 소자로서의 안정성이나 신뢰성이 불량해진다. 그 결과, 액정 표시 소자에 화상 결함이나 화상 노이즈가 발생하기 쉬워진다. 또한, 콜레스테릭 액정으로서의 비저항치 R은 1010≤R≤1013(Ωㆍcm)의 범위가 바람직하고, 비유전율 ε는 플레이너 상태에서 5≤ε≤15, 포컬 코닉 상태에서 10≤ε≤25인 것이 바람직하다. 또한, 점성이 낮은 쪽이 저온시의 전압 상승이나 콘트라스트 저하를 억제할 수 있기 때문에, 실온에서의 점도 μ는 20≤μ≤1200(mPaㆍs)의 범위인 것이 바람직하다.It is preferable that the dielectric anisotropy Δε as the cholesteric liquid crystal is 20 ≦ Δε ≦ 50. If the dielectric anisotropy Δε of the cholesteric liquid crystal is too lower than the above range, the driving voltage is high. On the contrary, if the dielectric anisotropy Δε is too high above the range, the stability and reliability of the liquid crystal display element are poor. As a result, image defects and image noise tend to occur in the liquid crystal display element. In addition, the resistivity R as the cholesteric liquid crystal is preferably in the range of 10 10 ≤ R ≤ 10 13 (Ωcm), and the relative dielectric constant ε is 5≤ε≤15 in the planar state and 10≤ε≤ in the focal conic state. It is preferable that it is 25. In addition, since the lower viscosity can suppress the voltage increase and the lower contrast at low temperature, the viscosity μ at room temperature is preferably in the range of 20 ≦ μ ≦ 1200 (mPa · s).

도 1은 종래의 B, G, R용의 각 액정층의 포컬 코닉 상태에서의 액정 분자의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows typically the state of the liquid crystal molecule in the focal conic state of each liquid crystal layer for B, G, and R in the related art.

도 2는 본 발명의 일실시 형태에 의한 액정 조성물에 포함되는 재료의 조성 비율을 나타내는 도면이다.It is a figure which shows the composition ratio of the material contained in the liquid crystal composition by one Embodiment of this invention.

도 3은 본 발명의 일실시 형태에 의한 액정 표시 소자 (1)의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.3 is a diagram showing a schematic configuration of a liquid crystal display device 1 according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시 형태에 의한 액정 표시 소자 (1)의 단면 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.4 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a liquid crystal display element 1 according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시 형태에 의한 액정 표시 소자 (1)의 구동 파형의 일 례를 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating an example of a drive waveform of the liquid crystal display device 1 according to the embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일실시 형태에 의한 액정 조성물의 전압-반사율 특성의 일례를 나타내는 도면이다.It is a figure which shows an example of the voltage-reflectivity characteristic of the liquid crystal composition by one Embodiment of this invention.

도 7은 종래의 액정 조성물에 포함되는 재료의 조성 비율을 나타내는 도면이다.It is a figure which shows the composition ratio of the material contained in the conventional liquid crystal composition.

도 8은 본 발명의 일실시 형태에 의한 액정 표시 소자 (1)의 포컬 코닉 상태에서의 R용 액정층의 반사율(산란)을 나타내는 도면이다.It is a figure which shows the reflectance (scattering) of the liquid crystal layer for R in the focal conic state of the liquid crystal display element 1 by one Embodiment of this invention.

도 9는 본 발명의 일실시 형태에 의한 액정 표시 소자 (1) 및 종래의 액정 표시 소자의 B, G, R용의 각 액정층의 산란의 비교예를 나타내는 도면이다.It is a figure which shows the comparative example of scattering of each liquid crystal layer for B, G, and R of the liquid crystal display element 1 and the conventional liquid crystal display element by one Embodiment of this invention.

도 10은 종래의 풀 컬러 표시가 가능한 액정 표시 소자의 단면 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.It is a figure which shows typically the cross-sectional structure of the conventional liquid crystal display element which can display full color.

도 11은 종래의 액정 표시 소자의 1 액정층의 단면 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.It is a figure which shows typically the cross-sectional structure of 1 liquid crystal layer of the conventional liquid crystal display element.

도 12는 종래의 액정 표시 소자의 플레이너 상태에서의 반사 스펙트럼의 일례를 나타내는 도면이다.It is a figure which shows an example of the reflection spectrum in the planar state of the conventional liquid crystal display element.

도 13은 종래의 액정 표시 소자의 굴절률 이방성 Δn과 액정층에서의 광의 반사와의 관계를 나타내는 도면이다.It is a figure which shows the relationship between the refractive index anisotropy (DELTA) n of the conventional liquid crystal display element, and the reflection of the light in a liquid crystal layer.

<부호의 설명><Description of the code>

1: 액정 표시 소자1: liquid crystal display element

3b, 43b: B용 액정층3b, 43b: liquid crystal layer for B

3g, 43g: G용 액정층3g, 43g: liquid crystal layer for G

3r, 43r: R용 액정층3r, 43r: liquid crystal layer for R

6b, 46b: B 표시부6b, 46b: B display section

6g, 46g: G 표시부6g, 46g: G display

6r, 46r: R 표시부6r, 46r: R display section

7b, 7g, 7r: 상측 기판7b, 7g, 7r: upper substrate

9b, 9g, 9r: 하측 기판9b, 9g, 9r: lower substrate

47, 49: 기판47, 49: substrate

15: 가시광 흡수층15: visible light absorbing layer

17r, 17g, 17b: 주사 전극17r, 17g, 17b: scan electrode

19r, 19g, 19b: 데이터 전극19r, 19g, 19b: data electrode

21b, 21g, 21r: 밀봉재21b, 21g, 21r: sealing material

23: 제어 회로23: control circuit

25: 주사 전극 구동 회로25: scan electrode driving circuit

27: 데이터 전극 구동 회로27: data electrode driving circuit

31: 액정층31: liquid crystal layer

33, 33b, 33s: 액정 분자33, 33b, 33s: liquid crystal molecules

41: 펄스 전압원 41: pulse voltage source

Claims (17)

플레이너 상태에서 제1 파장의 광을 반사하도록, 네마틱 액정 중에 함유되어 콜레스테릭상을 형성시키는 제1의 키랄재를 구비한 제1의 액정층과,A first liquid crystal layer comprising a first chiral material contained in the nematic liquid crystal to form a cholesteric phase so as to reflect light of a first wavelength in a planar state; 플레이너 상태에서 상기 제1 파장보다 긴 제2 파장의 광을 반사하도록, 상기 제1의 키랄재의 함유율보다 높은 함유율로 네마틱 액정 중에 함유되어 콜레스테릭상을 형성시키는 제2의 키랄재를 구비한 제2의 액정층을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.A second chiral material which is contained in the nematic liquid crystal at a content higher than the content of the first chiral material to form a cholesteric phase so as to reflect light of a second wavelength longer than the first wavelength in a planar state; It has a 2nd liquid crystal layer, The liquid crystal display element characterized by the above-mentioned. 제1항에 있어서, 상기 제2의 키랄재가 선광성이 상이한 2종의 광학 이성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the second chiral material comprises two kinds of optical isomers having different optical selectivities. 제1항 또는 제2항에 있어서, 플레이너 상태에서 상기 제2 파장보다 긴 제3 파장의 광을 반사하도록, 상기 제2의 키랄재의 함유율보다 높은 함유율로 네마틱 액정 중에 함유되어 콜레스테릭상을 형성시키는 제3의 키랄재를 구비한 제3의 액정층을 더 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.The cholesteric phase according to claim 1 or 2, wherein the cholesteric phase is contained in the nematic liquid crystal at a content higher than that of the second chiral material so as to reflect light of a third wavelength longer than the second wavelength in a planar state. It further has a 3rd liquid crystal layer provided with the 3rd chiral material to form, The liquid crystal display element characterized by the above-mentioned. 제3항에 있어서, 상기 제3의 키랄재가 선광성이 상이한 2종의 광학 이성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.4. A liquid crystal display device as claimed in claim 3, wherein said third chiral material comprises two kinds of optical isomers having different optical selectivities. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 제1 파장의 광은 청색이고, 상기 제2 파장의 광은 녹색이고, 상기 제3 파장의 광은 적색인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.The liquid crystal display device according to claim 3 or 4, wherein the light of the first wavelength is blue, the light of the second wavelength is green, and the light of the third wavelength is red. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 내지 제3의 액정층이 각각 다른 한쌍의 기판 사이에 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.The liquid crystal display device according to any one of claims 3 to 5, wherein the first to third liquid crystal layers are sealed between a pair of different substrates, respectively. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1의 액정층과, 상기 제2의 액정층과, 상기 제3의 액정층이 표시면측으로부터 이 순서대로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.The said 1st liquid crystal layer, the said 2nd liquid crystal layer, and the said 3rd liquid crystal layer are laminated | stacked in this order from the display surface side, The any one of Claims 3-6 characterized by the above-mentioned. Liquid crystal display device. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 플레이너 상태에서의 상기 제2의 액정층에서의 선광성이, 상기 제1 및 제3의 액정층에서의 선광성과 상이한 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.8. The liquid crystal display according to any one of claims 3 to 7, wherein the opticality in the second liquid crystal layer in a planar state is different from the opticality in the first and third liquid crystal layers. device. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 내지 제3의 액정층 각각의 셀 간격 d가 3 ㎛≤d≤6 ㎛인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.The liquid crystal display device according to any one of claims 3 to 8, wherein a cell gap d of each of the first to third liquid crystal layers is 3 µm ≤ d ≤ 6 µm. 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3의 액정층을 밀봉하는 상기 한쌍의 기판의 광 입사측의 반대측에는, 상기 제1 내지 제3의 액정층 모두가 포컬 코닉 상태시에 흑색이 표시되도록, 광을 흡수하는 광 흡수층이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.The said 1st-3rd liquid crystal layer is a focal conic state in any one of Claims 3-9 on the opposite side to the light incident side of the said pair of board | substrate which seals the said 3rd liquid crystal layer. The light absorption layer which absorbs light is arrange | positioned so that black may be displayed in the liquid crystal display element characterized by the above-mentioned. 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 내지 제3의 키랄재의 함유율 x가 20 중량％≤x≤60 중량％인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.The liquid crystal display device according to any one of claims 3 to 10, wherein the content x of the first to third chiral materials is 20% by weight x 60% by weight. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 네마틱 액정의 굴절률 이방성 Δn의 값이 0.18≤Δn≤0.24인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 11, wherein a value of the refractive index anisotropy Δn of the nematic liquid crystal is 0.18 ≦ Δn ≦ 0.24. 제12항에 있어서, 상기 제1 내지 제3의 키랄재의 굴절률 이방성 Δn이, 상기 네마틱 액정의 Δn보다 작은 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.The liquid crystal display device according to claim 12, wherein the refractive anisotropy Δn of the first to third chiral materials is smaller than Δn of the nematic liquid crystal. 소정의 화상을 표시하는 표시부를 갖는 전자 페이퍼에 있어서,In an electronic paper having a display unit for displaying a predetermined image, 상기 표시부는 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 액정 표시 소자를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전자 페이퍼.The said display part is equipped with the liquid crystal display element in any one of Claims 1-13, The electronic paper characterized by the above-mentioned. 네마틱 액정과, 이 네마틱 액정 중에 함유되어 콜레스테릭상을 형성시키는 키랄재를 구비하며,A nematic liquid crystal and a chiral material contained in the nematic liquid crystal to form a cholesteric phase, 상기 키랄재는, 플레이너 상태에서 제1 파장보다 긴 제2 파장의 광을 반사하도록, 상기 제1 파장의 광을 반사시키는 함유율보다 높은 함유율을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.The said chiral material has a content rate higher than the content rate which reflects the light of the said 1st wavelength so that it may reflect the light of the 2nd wavelength longer than a 1st wavelength in a planar state. 제15항에 있어서, 상기 키랄재가 선광성이 상이한 2종의 광학 이성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.16. The liquid crystal composition according to claim 15, wherein the chiral material comprises two kinds of optical isomers having different photosensitivity. 네마틱 액정과, 이 네마틱 액정보다 작은 굴절률 이방성을 갖고, 콜레스테릭상을 형성시키기 위해 상기 네마틱 액정 중에 첨가된 키랄재를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.A liquid crystal composition comprising a nematic liquid crystal and a chiral material added in the nematic liquid crystal to have a refractive index anisotropy smaller than that of the nematic liquid crystal and to form a cholesteric phase.
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