WO2007004280A1

WO2007004280A1 - 液晶組成物及びそれを用いた液晶表示素子並びにそれを備えた電子ペーパー

Info

Publication number: WO2007004280A1
Application number: PCT/JP2005/012237
Authority: WO
Inventors: Masaki Nose; Junji Tomita; Yoshihisa Kurosaki
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2007-01-11
Also published as: US7771615B2; EP1901113A1; JPWO2007004280A1; US7575787B2; EP1901113B1; CN101213485A; JP4722921B2; US20090272942A1; CN101213485B; US20080099723A1; EP1901113A4

Abstract

【課題】本発明は、フォーカルコニック状態での光の散乱を十分に低減できる液晶組成物及び、カラーバランスの改善及びコントラストの向上に優れる液晶表示素子及びそれを用いた電子ペーパーを提供することを目的とする。【解決手段】カイラル材の含有率は、Ｂ用コレステリック液晶ＬＣｂよりＧ用コレステリック液晶ＬＣｇの方が高く、Ｇ用コレステリック液晶ＬＣｇよりＲ用コレステリック液晶ＬＣｒの方が高くなっている。Ｒ用コレステリック液晶ＬＣｒは、ネマティック液晶ＬＣｎに液晶性を示すＲ体のカイラル材ＣＨｒ１を２７ｗｔ％、液晶性を示さないＲ体のカイラル材ＣＨｒ２を３ｗｔ％含有させたＲ体のベース液晶に、Ｌ体のカイラル材ＣＨｌ１が約５ｗｔ％で混合されている。

Description

明細書

液晶組成物及びそれを用いた液晶表示素子並びにそれを備えた電子べ

~ノヽ^ ~ 技術分野

[0001] 本発明は、コレステリック相が形成される液晶組成物及びそれを用いた液晶表示素子並びにそれを備えた電子ペーパーに関する。

背景技術

[0002] 近年、各企業及び各大学等において、電子ペーパーの開発が盛んに進められている。電子ペーパーが期待されている応用巿場として、電子ブックを筆頭に、モバイル端末機器のサブディスプレイや ICカードの表示部等、多用な応用携帯機器が提案されている。電子ペーパーの有力な表示方式の 1つに、コレステリック相が形成される液晶組成物（コレステリック液晶）を用いた表示素子がある。コレステリック液晶は、半永久的な表示保持特性 (メモリ性)、鮮ゃ力なカラー表示特性、高コントラスト特性、及び高解像度特性等の優れた特徴を有している。

[0003] 図 10は、コレステリック液晶を用いたフルカラー表示が可能な液晶表示素子 51の断面構成を模式的に示している。液晶表示素子 51は、表示面力も順に、青色 (B)表示部 46bと、緑色 (G)表示部 46gと、赤色 (R)表示部 46rとが積層された構造とを有している。図示において、上方の基板 47b側が表示面であり、外光（実線矢印）は基板 47b上方力も表示面に向かって入射するようになっている。なお、基板 47b上方に観測者の目及びその観察方向 (破線矢印）を模式的に示して、る。

[0004] B表示部 46bは、一対の上下基板 47b、 49b間に封止された青色 (B)用液晶層 43 bと、 B用液晶層 43bに所定のパルス電圧を印加するパルス電圧源 41bとを有している。 G表示部 46gは、一対の上下基板 47g、 49g間に封止された緑色 (G)用液晶層 4 3gと、 G用液晶層 43gに所定のパルス電圧を印加するパルス電圧源 41gとを有している。 R表示部 46rは、一対の上下基板 47r、 49r間に封止された赤色 (R)用液晶層 43rと、 R用液晶層 43rに所定のパルス電圧を印加するパルス電圧源 41rとを有して V、る。 R表示部 46rの下基板 49r裏面には光吸収層 45が配置されて、る。 [0005] 各 B、 G、 R用液晶層 43b、 43g、 43rに用いられているコレステリック液晶は、ネマテイツク液晶にキラル性の添加剤 (カイラル材ともヽぅ）を数十 wt%の含有率で比較的大量に添加した液晶混合物である。ネマティック液晶にカイラル材を比較的大量に含有させると、ネマティック液晶分子層を強く螺旋状に捻ったコレステリック相を形成することができる。コレステリック液晶はカイラルネマティック液晶とも称される。

[0006] コレステリック液晶は双安定性 (メモリ性)を備えており、液晶に印加する電界強度の調節によりプレーナ状態又はフォーカルコニック状態のいずれかの状態をとることができ、ー且プレーナ状態又はフォーカルコニック状態になると、その後は無電界下においても安定してその状態を保持する。プレーナ状態は、上下基板 47、 49間に所定の高電圧を印加して液晶層 43に強電界を与えた後に急激に電界をゼロにすることにより得られる。フォーカルコニック状態は、例えば、上記高電圧より低い所定電圧を上下基板 47、 49間に印加して液晶層 43に電界を与えた後に急激に電界をゼロにすること〖こより得られる。

[0007] このコレステリック液晶を用いた液晶表示素子の表示原理を B表示部 46bを例にとつて説明する。図 11 (a)は、 B表示部 46bの B用液晶層 43bがプレーナ状態におけるコレステリック液晶の液晶分子 33の配向状態を示している。図 11 (a)に示すように、プレーナ状態での液晶分子 33は、基板厚方向に順次回転して螺旋構造を形成し、螺旋構造の螺旋軸は基板面にほぼ垂直になる。

[0008] プレーナ状態では、液晶分子の螺旋ピッチに応じた所定波長の光が選択的に液晶層で反射される。液晶層の平均屈折率を nとし、螺旋ピッチを pとすると、反射が最大となる波長えは、 λ =η·ρで示される。

[0009] 従って、 Β表示部 46bの Β用液晶層 43bでプレーナ状態時に青色の光を選択的に反射させるには、例えばえ =480nmとなるように平均屈折率 n及び螺旋ピッチ pを決める。平均屈折率 nは液晶材料及びカイラル材を選択することで調整可能であり、螺旋ピッチ pは、カイラル材の含有率を調整することにより調節することができる。

[0010] 図 11 (b)は、 B表示部 46bの B用液晶層 43bがフォーカルコニック状態におけるコレステリック液晶の液晶分子 33の配向状態を示している。図 11 (b)に示すように、フオーカルコニック状態での液晶分子 33は、基板面内方向に順次回転して螺旋構造を形成し、螺旋構造の螺旋軸は基板面にほぼ平行になる。フォーカルコニック状態では、 B用液晶層 43bに反射波長の選択性は失われ、入射光の殆どが透過する。透過光は R表示部 46rの下基板 49r裏面に配置された光吸収層 45で吸収されるので暗 (黒)表示が実現できる。

[0011] このように、コレステリック液晶では、螺旋状に捻られた液晶分子 33の配向状態で光の反射透過を制御することができる。上記の B用液晶層 43bと同様にして、 G用液晶層 43g及び R用液晶層 43rに、プレーナ状態時に緑又は赤の光を選択的に反射させるコレステリック液晶をそれぞれ封止してフルカラー表示の液晶表示素子 51が作製される。

[0012] 図 12は、各液晶層 43b、 43g、 43rのプレーナ状態での反射スペクトルの一例を示している。横軸は、反射光の波長 (nm)を表し、縦軸は、反射率（白色板比；％)を表して、る。 B用液晶層 43bでの反射スペクトルは図中▲印を結ぶ曲線で示されて、る。同様に、 G用液晶層 43gでの反射スペクトルは國印を結ぶ曲線で示し、 R用液晶層 43rでの反射スペクトルは♦印を結ぶ曲線で示している。

[0013] 図 12に示すように、各液晶層 43b、 43g、 43rのプレーナ状態での反射スペクトルの中心波長は、 B、 G、 Rの順に長くなるので、コレステリック液晶の螺旋ピッチは、液晶層 43b、 43g、 43rの順に長くなる。このため、液晶層 43b、 43g、 43rのコレステリック液晶のカイラル材の含有率は、液晶層 43b、 43g、 43rの順に低くする必要がある。

一般に、反射波長が短くなるほど、液晶分子を強く捻って螺旋ピッチを短くする必要があるのでコレステリック液晶中のカイラル材の含有率は高くなる。また、一般に、カイラル材の含有率が高くなるほど駆動電圧が高くなる傾向がある。また、反射帯域幅 Δ λはコレステリック液晶の屈折率異方性 Δ ηが大きくなるに従って大きくなる。特許文献 1 :特開 2003— 147363号公報

特許文献 2：特開 2004— 2765号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0014] ところで、コレステリック液晶を用いた R、 G、 Bの積層構造のカラー液晶表示素子は、色再現範囲のバランスの悪化とコントラストの低下が生じ易、と、う課題を有してヽる。色再現範囲のバランスやコントラストの善し悪しは、暗状態、つまりフォーカルコ- ック状態になっている層での光の散乱に大きく左右される。例えば、いずれか 1色の液晶層がプレーナ状態で、残りの 2色の液晶層がフォーカルコニック状態となっている場合、フォーカルコニック状態の液晶層での光の散乱が大きいと、プレーナ状態の液晶層の反射光にフォーカルコニック状態の液晶層での光の散乱分がノイズとして加わってしまう。この結果、表示色の色純度が低下してしまう。また、黒表示のときには、 RGBの各液晶層が全てフォーカルコニック状態となる力各液晶層での光の散乱が大きいと、黒濃度が著しく低下する。つまり、表示画像のコントラストが低下して、ぼやけた表示となってしまう。

[0015] フォーカルコニック状態での液晶層の光の散乱を支配する物性は液晶材料固有の屈折率異方性 Δ ηであると考えられている。図 13は、屈折率異方性 Δ ηと液晶層での光の反射との関係を示している。図 13 (a)は、プレーナ状態における屈折率異方性 Δ ηと反射光の明るさとの関係を示している。横軸は屈折率異方性 Δ ηを表し、縦軸は明るさ（白色板比；％)を表している。図 13 (b)は、フォーカルコニック状態における屈折率異方性 Δ ηと光の散乱との関係を示して、る。横軸は屈折率異方性 Δ ηを表し、縦軸は散乱（白色板比；％)を表してヽる

[0016] 図 13 (a)及び図 13 (b)に示すように、 Δ η値を大きくすると、プレーナ状態での液晶層の反射率が高くなるため、液晶表示素子の表示画面の明るさは向上するが、フォ一カルコニック状態での液晶層の光の散乱も同時に上昇してしまう。一方、 Δ η値を小さくすると、フォーカルコニック状態での液晶層の光の散乱は低減するが、プレーナ状態での液晶層の反射率も低下してしまうため、表示画面の明るさは低下してしまう。このように、反射光の明るさと散乱とはトレードオフの関係にあり、表示画面の良好な明るさと低、散乱の両立は Δ η値の制御だけでは困難である。

[0017] 特許文献 1には、 RGB用の各液晶層のコレステリック液晶について、カイラル材の旋光性が異なる 2つの光学異性体である R体と S体の混合比率を異ならせ、カイラル材添加量は各液晶層で等しくする技術が開示されている。しかし、 RGB用の各液晶層のカイラル材添加量を等しくして Δ n等の物性値を等しくしても光の散乱特性は各液晶層で異なるため、表示画面のカラーバランスやコントラストを完全に改善することは困難である。

[0018] 本発明の目的は、暗状態 (フォーカルコニック状態)での光の散乱を十分に低減できる液晶組成物を提供することにある。

また、本発明の目的は、カラーバランスの改善及びコントラストの向上に優れる液晶表示素子及びそれを用いた電子ペーパーを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0019] 上記目的は、プレーナ状態で第 1波長の光を反射するように、ネマティック液晶中に含有されてコレステリック相を形成させる第 1のカイラル材を備えた第 1の液晶層と、プレーナ状態で前記第 1波長より長い第 2波長の光を反射するように、前記第 1のカイラル材の含有率より高、含有率でネマティック液晶中に含有されてコレステリック相を形成させる第 2のカイラル材を備えた第 2の液晶層とを有することを特徴とする液晶表示素子によって達成される。

[0020] 上記本発明の液晶表示素子において、前記第 2のカイラル材は、旋光性が異なる 2 種類の光学異性体を含むことを特徴とする。

[0021] また、上記目的は、所定の画像を表示する表示部を有する電子ペーパーにおいて、前記表示部は、上記本発明の液晶表示素子を備えていることを特徴とする電子べ一パーによって達成される。

[0022] さらに、上記目的は、ネマティック液晶と、前記ネマティック液晶中に含有されてコレステリック相を形成させるカイラル材とを備えた液晶組成物であって、前記カイラル材は、プレーナ状態で、第 1波長より長い第 2波長の光を反射するように、前記第 1波長の光を反射させる含有率より高い含有率を有していることを特徴とする液晶組成物によって達成される。

[0023] またさらに、上記目的は、ネマティック液晶と、前記ネマティック液晶より小さな屈折率異方性を有し、コレステリック相を形成させるために前記ネマティック液晶中に添カロされたカイラル材とを有することを特徴とする液晶組成物によって達成される。

発明の効果

[0024] 本発明によれば、暗状態での光の散乱を十分に低減できる液晶組成物が実現できる。

また、本発明によれば、カラーバランス及びコントラストに優れる液晶表示素子及びそれを用いた電子ペーパーが実現できる。

発明を実施するための最良の形態

[0025] 本発明の一実施の形態による液晶組成物及びそれを用いた液晶表示素子並びにそれを備えた電子ペーパーについて図 1乃至図 9を用いて説明する。まず、暗状態での光の散乱を低減させる基本原理とそれを用いた液晶組成物について図 1乃至図 3を用いて説明する。発明者らは、フォーカルコニック状態での光の散乱は一般に、プレーナ状態で青色光を反射する青色 (B)用液晶層、緑色光を反射する緑色 (G) 用液晶層、赤色光を反射する赤色 (R)用液晶層の順に強くなり、特に、 R用液晶層での光の散乱が強いため、青や緑の色純度を大きく低下させてしまうことを見出し、その改良について鋭意検討を進めた。

[0026] まず、 R用液晶層での光の散乱が相対的に強くなつてしまう原因について図 1を用いて説明する。図 1 (a)、（b)、（c)はそれぞれ、図 10及び図 11に示した従来のカラ一液晶表示素子 51の B、 G、 Rの各液晶層 43b、 43g、 43rがフォーカルコニック状態におけるコレステリック液晶の液晶分子 33の配向状態を示している。図 1 (a)は B用液晶層 43bを示し、図 1 (b)は G用液晶層 43gを示し、図 1 (c)は R用液晶層 43rを示している。

[0027] 従来の B用液晶層 43bのコレステリック液晶（ネマティック液晶とカイラル材の混合物）のカイラル材の含有率（ = 100 X (含有されて!、るカイラル材の重量） / (コレステリック液晶の重量)）は 30重量 (wt) %であり、 G用液晶層 43gのカイラル材の含有率は 27wt%であり、 R用液晶層 43rの含有率は 23wt%である。

[0028] 図 1 (a)、 (b)、 (c)の、ずれにお、ても、上下基板 47b、 49b基板面近傍の液晶分子 33sは、基板面内方向に順次回転して螺旋構造を形成し、螺旋構造の螺旋軸は基板面にほぼ平行なフォーカルコニック状態を維持している。これは、基板と液晶との界面では液晶分子に対し基板力の配向規制力が強く働くためであると考えられる。

[0029] 一方、セル厚方向の中央部 (バルタ領域)の液晶分子 33bには、基板面の配向規制力が直接作用することはなぐ液晶の連続性による配向の伝搬が支配的になる。このとき、カイラル材の含有率が相対的に高ければバルタ領域まで配向規制力を伝搬できるが、含有率が低くなるとバルタ領域に十分な配向力を伝搬できなくなる。

[0030] このため、カイラル材の含有率が高い B用液晶層 43bでは、セル厚方向にほぼ均一に十分なフォーカルコニック状態が出現するが、相対的にカイラル材の含有率が低、G用液晶層 43gと R用液晶層 43rでは、バルタ領域にフォーカルコニック状態と異なる配向状態が生じ得る。 G用液晶層 43gではバルタ領域の液晶の螺旋軸の向きのバラツキが大きくなる程度であるが、 R用液晶層 43rでは、螺旋軸の向きだけでなく螺旋ピッチを含む螺旋構造のノラツキが大きくなると考えられる。このように、カイラル材の含有率が低くなるほど、フォーカルコニック状態でのバルタ領域の配向不良が増大し、これにより光の散乱の程度が大きくなつてしまうと考えられる。

以上が R用液晶層での光の散乱が相対的に強くなつてしまうことの考え得る原因である。

[0031] 一方、上記原因は見方を変えれば、ネマティック液晶中に含有されてコレステリック相を形成させるカイラル材が、液晶分子の螺旋構造のバラツキの抑制効果を有していることを示唆している。

[0032] そこで、本実施の形態では、プレーナ状態で、第 1波長より長い第 2波長の光を反射させる液晶組成物のカイラル材の含有率を、プレーナ状態で第 1波長の光を反射させる液晶組成物のカイラル材の含有率より高くすると共に、カイラル材は旋光性が異なる 2種類の光学異性体を含むことを基本原理とした。なお、本稿では以降、これらの光学異性体をそれぞれ R体と L体と呼称して説明するが、これらは RZS表示法による R体と S体と同じ意味である。

[0033] 暗状態での光の散乱を低減させる上記基本原理を用いた液晶組成物（コレステリック液晶）は、 R体又はその光学異性体である L体のベース (基準)液晶を基本組成として作製される。

R体のベース液晶は、所定重量のネマティック液晶 LCnに、 R体のカイラル材 CHr 1と R体のカイラル材 CHr2とを所定重量添加して作製する。カイラル材 CHrlの含有率 (ネマティック液晶 LCnと 2種のカイラル材 CHrl、 CHr2との合計重量に対する重量割合 (wt%)；以下同様）は 27wt%である。カイラル材 CHr2の含有率は 3wt%である。以下、含有されたカイラル材 CHrlとカイラル材 CHr2とをまとめてカイラル材 C Hrという。

[0034] ネマティック液晶 LCnは、例えば、屈折率異方性 Δ n=0. 25、誘電率異方性 Δ ε

= 20、室温での粘度 = 50 (mPa' s)である。カイラル材 CHrlは、例えば、 Δ η=0 . 22、 Δ ε = 22であり、螺旋を巻く力 ΗΤΡ= 10である。カイラル材 CHr2は、 Δ η値及び Δ ε値はカイラル材 CHrlと同一で ΗΤΡ = 20である。作製された R体のベース液晶の選択反射の主波長え bは約 480應であり、 Δ η=0. 23である。

[0035] 例えば、ネマティック液晶 LCnの物性値は以下のようにして測定又は算出される。

まず、ガラス製テスト用セルに、ネマティック液晶 LCnを注入する。次いで、市販の L CRメータを用いて、ネマティック液晶 LCnの比抵抗、比誘電率等を測定して算出する。また、粘度は市販の粘度計により測定する。

さらに、市販のアッベ屈折計等によりネマティック液晶 LCnの Δ ηを測定する。また、水平配向及び垂直配向した液晶がそれぞれ注入されたテスト用セルのそれぞれの静電容量を測定し、ネマティック液晶 LCnの Δ εを算出する。 Δ εはダイレクタ (液晶分子の長軸の平均的方向）方向の誘電率とそれに垂直な成分の誘電率との差である。

[0036] L体のベース液晶は、所定重量のネマティック液晶 LCnに、 L体のカイラル材 CH11 と L体のカイラル材 CR12とを所定重量添加して作製する。カイラル材 CH11の含有率 (ネマティック液晶 LCnと 2種のカイラル材 CH11、 CH12との合計重量に対する重量割合 (wt%)；以下同様）は 27wt%である。カイラル材 CH12の含有率は 3wt%である。以下、含有されたカイラル材 CH11とカイラル材 CH12とをまとめてカイラル材 CH1 という。

[0037] L体のベース液晶のネマティック液晶 LCnの Δ n値、 Δ ε値、粘度 μは上記 R体のベース液晶のそれらと同一である。カイラル材 CH11の Δ η値、 Δ ε値、 ΗΤΡ値は上記 R体のカイラル材 CHrlと同一である。カイラル材 CR12の Δ η値、 Δ ε値、 ΗΤΡ値は上記 R体のカイラル材 CHr2と同一である。また、作製された L体のベース液晶の b及び Δ ηは上記 R体のベース液晶のそれと同一である。なお、ネマティック液晶 L Cn及びカイラル材 CHrl、 CHr2、 CH11、 CH12は通常の巿販材料を用いている。

[0038] 図 2は、上記 R体又は L体のベース液晶を基本組成に用いた液晶組成物の材料組成比率を示している。図 2 (a)は、プレーナ状態で青色の光 (第 1波長の光)を反射する B用液晶層（第 1の液晶層）に用いられるコレステリック液晶の組成比率を示し、図 2 (b)は、緑色の光 (第 2波長の光)を反射する G用液晶層（第 2の液晶層）に用いられるコレステリック液晶の組成比率を示し、図 2 (c)は、赤色の光 (第 3波長の光）を反射する R用液晶層（第 3の液晶層）に用いられるコレステリック液晶の組成比率を示している。

[0039] 図 2 (a)に示すように、 B用液晶層には R体のベース液晶（以下、 B用コレステリック液晶 LCbという）が用いられる。すなわち、 B用コレステリック液晶 LCbの選択反射の主波長え bは約 480應であり、 Δ η=0. 23である。

[0040] 図 2 (b)に示すように、 G用液晶層には L体のベース液晶に R体のカイラル材 CHrl が含有率約 3wt%で混合された液晶（以下、 G用コレステリック液晶 LCgという）が用いられる。 G用コレステリック液晶 LCgの選択反射の主波長 λ gは約 560nmであり、 Δ n値は B用コレステリック液晶とほぼ同じである。

[0041] 図 2 (c)に示すように、 R用液晶層には R体のベース液晶に L体のカイラル材 CH11 が含有率約 5wt%で混合された液晶（以下、 R用コレステリック液晶 LCrという）が用いられる。 R用コレステリック液晶 LCrの選択反射の主波長え rは約 610nmであり、 Δ n値は B用コレステリック液晶とほぼ同じである。

[0042] このように、本実施の形態では B用及び R用のコレステリック液晶 LCb、 LCrの旋光性）は同じで、 G用コレステリック液晶 LCgでの旋光性 (L)と異なっている。また、力イラル材の含有率は、 B用コレステリック液晶 LCbより G用コレステリック液晶 LCgの方が高ぐ G用コレステリック液晶 LCgより R用コレステリック液晶 LCrの方が高くなつている。なお、 B、 G、及び R用コレステリック液晶 LCb、 LCg、 LCrは室温でコレステリック相が形成される。

[0043] 次に、上記の B、 G、及び R用コレステリック液晶 LCb、 LCg、 LCrを用いた液晶表示素子及び電子ペーパーについて図 3乃至図 6を用いて説明する。図 3は、本実施の形態による液晶表示素子 1の概略構成を示している。図 4は、液晶表示素子 1の断面構成を模式的に示してヽる。

図 3及び図 4に示すように、液晶表示素子 1は、プレーナ状態で青色の光 (第 1波長の光)を反射する B用液晶層（第 1の液晶層） 3bを備えた B表示部 6bと、プレーナ状態で緑色の光 (第 2波長の光)を反射する G用液晶層（第 2の液晶層） 3gを備えた G 表示部 6gと、プレーナ状態で赤色の光 (第 3波長の光)を反射する R用液晶層（第 3 の液晶層） 3rを備えた R表示部 6rとを有している。 B、 G、 Rの各表示部 6b、 6g、 6rは、この順に光入射面 (表示面)側から積層されてヽる。

[0044] B表示部 6bは、対向配置された一対の上下基板 7b、 9bと、両基板 7b、 9b間に封止された B用液晶層 3bとを有している。 B用液晶層 3bは、図 2 (a)に示す組成の B用コレステリック液晶 LCbを有して、る。

[0045] G表示部 6gは、対向配置された一対の上下基板 7g、 9gと、両基板 7g、 9g間に封止された G用液晶層 3gとを有している。 G用液晶層 3gは、図 2 (b)に示す組成の G用コレステリック液晶 LCgを有して、る。

[0046] R表示部 6rは、対向配置された一対の上下基板 7r、 9rと、両基板 7r、 9r間に封止された R用液晶層 3rとを有している。 R用液晶層 3rは、図 2 (c)に示す組成の R用コレステリック液晶 LCrを有して、る。

[0047] B、 G、 Rの各表示部 6b、 6g、 6rの積層構造にぉ、て、プレーナ状態における G用液晶層 3gでの旋光性と、 B用及び R用液晶層 3b、 3rでの旋光性とを異ならしているので、図 12に示す青と緑、及び緑と赤の反射スペクトルが重なる領域では、 B用液晶層 3bで右円偏光の光を反射させ、 G用液晶層 3gで左円偏光の光を反射させるころができる。これにより、反射光の損失を低減させて、液晶表示素子 1の表示画面の明るさを向上させることができる。

[0048] 上基板 7b、 7g、 7r、及び下基板 9b、 9g、 9rは、透光性を有することが必要である。

本実施の形態では、縦横の長さが 10 (cm) X 8 (cm)の大きさに切断した 2枚のポリ力ーボネート (PC)フィルム基板を用いている。また、 PC基板に代えてガラス基板ゃポリエチレンテレフタレート (PET)等のフィルム基板を使用することもできる。本実施の形態では、上基板 7b、 7g、 7r、及び下基板 9b、 9g、 9rはいずれも透光性を有している力最下層に配置される R表示部 6rの下基板 9rは不透光性であってもよ、。 [0049] B表示部 6bの下基板 9bの B用液晶層 3b側には、図 3の図中上下方向に延びる複数の帯状のデータ電極 19bが並列して形成されている。また、上基板 9bの B用液晶層 3b側には、図 3の図中左右方向に延びる複数の帯状の走査電極 17bが並列して形成されている。本実施の形態では、 320 X 240ドットの QVGA表示ができるよう、 I TO透明電極をパターユングして 0. 24mmピッチのストライプ状の複数の走査電極 1 7及び複数のデータ電極 19を形成している。

[0050] 図 3に示すように、上下基板 7b、 9bの電極形成面を法線方向に見て、両電極 17b 、 19bは、互いに交差して対向配置されている。両電極 17b、 19bの各交差領域がそれぞれピクセル (画素）となる。ピクセルがマトリクス状に配列されて表示画面を形成している。なお、図 4に示す番号 17b、 19bは、両電極 17b、 19bの存在領域を示しているのであって、それらの形状は示唆していない。

[0051] 両電極 17b、 19bの形成材料としては、例えばインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide ;ITO)が代表的であるが、その他インジウム亜鉛酸化物（Indium Zic Oxid e ;IZO)等の透明導電膜、アルミニウムあるいはシリコン等の金属電極、又はァモルファスシリコンゃ珪酸ビスマス（Bismuth Silicon Oxide ;BSO)等の光導電性膜等を用いることができる。

[0052] 両電極 17b、 19b上には機能膜として、それぞれ絶縁性薄膜や液晶分子の配向安定ィ匕膜 (いずれも不図示）がコーティングされていることが好ましい。絶縁性薄膜は、電極 17b、 19b間の短絡を防止したり、ガスノリア層として液晶表示素子 1の信頼性を向上させたりする機能を有している。また、配向安定ィ匕膜には、ポリイミド榭脂、ポリアミドイミド榭脂、ポリエーテルイミド榭脂、ポリビニルプチラール榭脂及びアクリル榭脂等の有機膜や、酸ィ匕シリコン、酸ィ匕アルミニウム等の無機材料を用いることができる。本実施の形態では、例えば電極 17b、 19b上の基板全面には、配向安定ィ匕膜が塗布 (コーティング)されてヽる。配向安定ィ匕膜は絶縁性薄膜と兼用されてもょヽ。

[0053] 上下基板 7b、 9bの外周囲に塗布されたシール材 21bにより、 B用液晶層 3bは両基板 7b、 9b間に封入されている。また、 B用液晶層 3bの厚さ（セルギャップ）は均一に保持する必要がある。所定のセルギャップを維持するには、榭脂製又は無機酸化物製の球状スぺーサを B用液晶層 3b内に散布したり、表面に熱可塑性の榭脂がコーティングされた柱状スぺーサを B用液晶層 3b内に複数形成したりする。本実施の形態の液晶表示素子 1においても、 B用液晶層 3b内にスぺーサ（不図示）が挿入されてセルギャップの均一性が保持されている。 B用液晶層 3bのセルギャップ dは、 3 ιη≤ά≤6 ^ mの範囲であることが好ましい。

[0054] G表示部 6g及び R表示部 6rは B表示部 6bと同様の構造を有しているため、説明は省略する。 R表示部 6rの下基板 9rの外面 (裏面）には、可視光吸収層 15が設けられている。このため、 B、 G、 Rの各液晶層 3b、 3g、 3rの全てがフォーカルコニック状態の際に、液晶表示装置 1の表示画面には黒色が表示される。なお、可視光吸収層 1 5は必要に応じて設ければよい。

[0055] 上基板 7b、 7g、 7rには、複数の走査電極 17b、 17g、 17rを駆動する走査電極用ドライバ ICが実装された走査電極駆動回路 25が接続されている。また、下基板 9b、 9g 、 9rには、複数のデータ電極 19b、 19g、 19rを駆動するデータ電極用ドライバ ICが実装されたデータ電極駆動回路 27が接続されている。これらの駆動回路 25、 27は、制御回路 23から出力された所定の信号に基づいて、走査信号やデータ信号を所定の走査電極 17b、 17g、 17rあるいはデータ電極 19b、 19g、 19rに出力するようになつている。

[0056] 本実施の形態では、 B、 G、 R用の各液晶層 3b、 3g、 3rの駆動電圧をほぼ同じにすることができるので、走査電極駆動回路 25の所定の出力端子は走査電極 17b、 17g 、 17rの所定の各入力端子に共通接続されている。 B、 G、 R用の各表示部 6r、 6g、 6 b毎に走査電極駆動回路 25を設ける必要がなくなるので液晶表示素子 1の駆動回路の構成を簡略ィ匕することができる。

[0057] 次に、液晶表示素子 1の駆動方法について図 5及び図 6を用いて説明する。図 5は、液晶表示素子 1の駆動波形の一例を示している。図 5 (a)は、コレステリック液晶をプレーナ状態にさせるための駆動波形であり、図 5 (b)は、コレステリック液晶をフォーカルコニック状態にさせるための駆動波形である。図 5 (a)及び図 5 (b)において、図上段は、データ電極駆動回路 27から出力されるデータ信号電圧波形 Vdを示し、図中段は、走査電極駆動回路 25から出力される走査信号電圧波形 Vsを示し、図下段は、 B、 G、 R用の各液晶層 3b、 3g、 3rのいずれかのピクセルに印加される印加電圧波形 Vieを示している。また、図 5 (a)及び図 5 (b)において、図の左から右に時間経過を表し、図の上下方向は電圧を表している。

[0058] 図 6は、コレステリック液晶の電圧—反射率特性の一例を示している。横軸はコレステリック液晶に印加される電圧値 (V)を表し、縦軸はコレステリック液晶の反射率（％) を表している。図 6に示す実線の曲線 Pは、初期状態がプレーナ状態におけるコレステリック液晶の電圧反射率特性を示し、破線の曲線 FCは、初期状態がフォーカルコニック状態におけるコレステリック液晶の電圧—反射率特性を示している。

[0059] ここで、図 3に示す B表示部 6bの第 1列目のデータ電極 19bと第 1行目の走査電極 17bとの交差部の青 (B)ピクセル（1, 1)に所定の電圧を印加する場合を例にとって説明する。図 5 (a)に示すように、第 1行目の走査電極 17bが選択される選択期間 T1 の前半の約 1Z2の期間では、データ信号電圧 Vdが + 32Vとなるのに対し走査信号電圧 Vsが OVとなり、後半の約 1Z2の期間では、データ信号電圧 Vdが OVとなるのに対し走査信号電圧 Vsが + 32Vとなる。このため、 Bピクセル（1, 1)の B用液晶層 3b には、選択期間 T1の間に ± 32Vのパルス電圧が印加される。図 6に示すように、コレステリック液晶に所定の高電圧 VP100 (例えば、 32V)が印加されて強い電界が生じると、液晶分子の螺旋構造は完全にほどけ、全ての液晶分子が電界の向きに従うホメォトロピック状態になる。従って、 Bピクセル（1, 1)の B用液晶層 3bの液晶分子は選択期間 T1では、ホメオト口ピック状態になる。

[0060] 選択期間 T1が終了して非選択期間 T2になると、第 1行目の走査電極 17bには、例えば + 28V及び +4Vの電圧が選択期間 T1の 1Z2の周期で印加される。一方、 1 列目のデータ電極 19bには、所定のデータ信号電圧 Vdが印加される。図 6 (a)では、例えば + 32V及び OVの電圧が選択期間 T1の 1Z2の周期で第 1列目のデータ電極 17bに印加されている。このため、 Bピクセル（1, 1)の B用液晶層 3bには、非選択期間 T2の間に ±4Vのパルス電圧が印加される。これにより、非選択期間 T2の間では、 Bピクセル（1, 1)の B用液晶層 3bに生じる電界はほぼゼロになる。

[0061] 液晶分子がホメオト口ピック状態のときに液晶印加電圧が VP100 (± 32V)から VF 0 (±4V)に変化して急激に電界がほぼゼロになると、液晶分子は螺旋軸が両電極 1 7b、 19bに対してほぼ垂直な方向に向く螺旋状態になり、螺旋ピッチに応じた光を選択的に反射するプレーナ状態になる。従って、 Bピクセル（1, 1)の B用液晶層 3bはプレーナ状態になって光を反射するため、 Bピクセル（1, 1)には青が表示される。

[0062] 一方、図 5 (b)に示すように、選択期間 T1の前半の約 1Z2の期間及び後半の約 1 Z2の期間で、データ信号電圧 Vdが 24VZ8Vとなるのに対し、走査信号電圧 Vsが 0VZ + 32Vとなると、 Bピクセル（1, 1)の B用液晶層 3bには、 ± 24Vのパルス電圧が印加される。図 6に示すように、コレステリック液晶に所定の低電圧 VFlOOb (例えば、 24V)が印加されて弱い電界が生じると、液晶分子の螺旋構造が完全には解けない状態になる。非選択期間 T2になると、第 1行目の走査電極 17bには、例えば + 28V/ + 4Vの電圧が選択期間 T1の 1Z2の周期で印加され、データ電極 19bには、所定のデータ信号電圧 Vd (例えば + 24VZ8V)の電圧が選択期間 T1の 1Z2の周期で印加される。このため、 Bピクセル（1, 1)の B用液晶層 3bには、非選択期間 T 2の間に、 4VZ+4Vのパルス電圧が印加される。これにより、非選択期間 T2の間では、 Bピクセル（1, 1)の B用液晶層 3bに生じる電界はほぼゼロになる。

[0063] 液晶分子の螺旋構造が完全には解けな、状態にぉ、て、コレステリック液晶の印加電圧が VF100b (± 24V)力も VF0 (±4V)に変化して急激に電界がほぼゼロになると、液晶分子は螺旋軸が両電極 17b、 19bに対してほぼ平行な方向に向く螺旋状態になり、入射光を透過するフォーカルコニック状態になる。従って、 Bピクセル（1 , 1)の B用液晶層 3bはフォーカルコニック状態になって光を透過する。なお、図 6に示すように、 VPIOO (V)の電圧を印加して、液晶層に強い電界を生じさせた後に、緩やかに電界を除去しても、コレステリック液晶はフォーカルコニック状態にすることができる。

[0064] 上記駆動電圧は一例であり、室温で、両電極 17b、 19b間に 30〜35Vのパルス状電圧を実効時間 20msの間印加すると、 B用液晶層 3bのコレステリック液晶は選択反射状態（プレーナ状態）となり、 15〜22Vのノルス上の電圧を実効時間 20msの間印加すると、良好な透過状態 (フォーカルコニック状態）となる。

[0065] 上述の Bピクセル（1, 1)の駆動と同様にして緑 (G)ピクセル（1, 1)及び赤 (R)ピクセル（1, 1)を駆動することにより、 3つの B、 0、1^ピクセル（1, 1)を積層したピクセル (1, 1)にカラー表示をすることができる。また、第 1行力も第 n行までの走査電極 17b 、 17g、 17rをいわゆる線順次駆動させて 1行毎に各データ電極 19のデータ電圧を書き換えることにより、ピクセル（1, 1)からピクセル (n, m)までの全てに表示データを出力して 1フレーム (表示画面)分のカラー表示が実現できる。

なお、コレステリック液晶に中間的な強さの電界を与え、急激に当該電界を除去すると、プレーナ状態とフォーカルコニック状態とが混在した中間調となり、フルカラーの表示が可能となる。

[0066] 次に、液晶表示素子 1の製造方法の一例について簡単に説明する。

縦横の長さが 10 (cm) X 8 (cm)の大きさに切断した 2枚のポリカーボネート（PC)フイルム基板上に ITO透明電極を形成してエッチングによりパターユングし、 0. 24mm ピッチのストライプ状の電極（走査電極 17又はデータ電極 19)をそれぞれ形成する。 320 X 240ドットの QVGA表示ができるよう、 2枚の PCフィルム基板上にそれぞれストライプ状の電極が形成される。次に、 2枚の PCフィルム基板 7、 9上のそれぞれのストライプ状の透明電極 17、 19上にポリイミド系の配向膜材料をスピンコートにより約 7 00 Aの厚さに塗布する。次に、配向膜材料が塗布された 2枚の PCフィルム基板 7、 9 を 90°Cのオーブン中で 1時間のベータ処理を行い、配向膜を形成する。次に、一方の PCフィルム基板 7又は 9上の周縁部にエポキシ系のシール材 21をデイスペンサを用いて塗布して所定の高さの壁を形成する。

[0067] 次!、で、他方の PCフィルム基板 9又は 7に 4 μ m径のスぺーサ（積水ファインケミカル社製)を散布する。次いで、 2枚の PCフィルム基板 7、 9を貼り合わせて 160°Cで 1 時間加熱し、シール材 21を硬化する。次に、真空注入法により B用コレステリック液晶 LCbを注入した後、エポキシ系の封止材で注入口を封止し、 B表示部 6bを作製する。同様の方法により、 G、 R表示部 6g、 6rを作製する。

[0068] 次に、図 4に示すように、表示面側から B、 G、 R表示部 6b、 6g、 6rをこの順に積層する。次いで、 R表示部 6rの下基板 9r裏面に可視光吸収層 15を配置する。次に、積層した B、 G、 R表示部 6b、 6g、 6rの走査電極 17の端子部及びデータ電極 19の端子部に TCP (テープキャリアパッケージ)構造の汎用の STN用ドライバ ICを圧着し、さらに電源回路及び制御回路 23を接続する。こうして QVGA表示が可能な液晶表示素子 1が完成する。なお図示は省略するが、完成された液晶表示素子 1に入出力装置及び全体を統括制御する制御装置 (いずれも不図示)を設けることにより電子べ一パーが完成する。

[0069] 次に、上述の製造方法により作製され、上述のような構成及び動作を有する本実施の形態による液晶組成物及びそれを備えた液晶表示素子 1の表示特性について、比較例との対比を含めて説明する。

[0070] まず、比較例として用いる従来の液晶組成物の材料組成比率にっ、て図 7を用いて説明する。図 7 (a)は、 B用液晶層に用いる従来の B用コレステリック液晶の組成比率を示し、図 7 (b)は、 G用液晶層に用いる従来の G用コレステリック液晶の組成比率を示し、図 7 (c)は、 R用液晶層に用いる従来の R用コレステリック液晶の組成比率を示している。

[0071] 図 7 (a)に示す従来の B用コレステリック液晶は、所定重量のネマティック液晶 LCn' に、 R体のカイラル材 CHr，を添カ卩して作製する。カイラル材 CHr，の含有率は 30wt %である。ネマティック液晶 LCn，は、 Δ η= 0. 20、 Δ ε = 20であり、室温での粘度 μ = 37 (mPa ' s)である。カイラル材 CHr，は、 Δ η= 0. 29、 Δ ε = 22であり、室温で粉末状である。作製された従来の Β用コレステリック液晶の選択反射の主波長 λ b は約 480nmであり、 Δ η= 0. 23である。

[0072] 図 7 (b)に示す従来の G用コレステリック液晶は、所定重量のネマティック液晶 LCn ，に、 L体のカイラル材 CH1，を添カ卩して作製する。カイラル材 CH1，の含有率は 26wt %である。ネマティック液晶 LCn，は従来の B用コレステリック液晶のものと同一である。カイラル材 CH1，の Δ η値、 Δ ε値はカイラル材 CHr，と同一であり、室温で粉末状である。作製された従来の G用コレステリック液晶の選択反射の主波長 λ gは約 560 nmであり、 Δ η= 0. 22である。

[0073] 図 7 (c)に示す従来の R用コレステリック液晶は、所定重量のネマティック液晶 LCn' に、 R体のカイラル材 CHr，，を添カ卩して作製する。カイラル材 CHr，，の含有率は 24 wt%である。ネマティック液晶 LCn，は従来の B用コレステリック液晶のものと同一である。カイラル材 CHr' 'は、 Δ η= 0. 29、 Δ ε = 25であり、室温で粉末状である。作製された従来の R用コレステリック液晶の選択反射の主波長 λ rは約 610nmであり、 Δ η= 0. 22である。なお、ネマティック液晶 LCn，及びカイラル材 CHr，、 CH1，等は通常の巿販材料を用いて、る。

[0074] このように、従来の B用及び R用のコレステリック液晶の旋光性 (R)は同じで、従来の G用コレステリック液晶での旋光性 (L)と異なっている。また、カイラル材の含有率は、従来の R用コレステリック液晶より従来の G用コレステリック液晶の方が高ぐ従来の G用コレステリック液晶より従来の B用コレステリック液晶の方が高くなつている。調製された従来の B、 G、 R用の各コレステリック液晶は、本実施の形態の液晶表示素子 1と同様の構成を有する比較用液晶表示素子 (不図示）の各液晶層に封入される。

[0075] 図 8及び図 9は、本実施の形態による液晶表示素子 1の表示特性の改善効果を比較用液晶表示素子と対比しつつ示したものである。

[0076] 図 8は、フォーカルコニック状態での R用液晶層 3rの反射率 (散乱）を示している。

横軸は反射光の波長 (nm)を表し、縦軸は散乱（％)を表している。図中の曲線 Aは、本実施の形態の液晶表示素子 1の R用液晶層 3rの散乱特性を示し、図中の曲線 B は、従来の液晶表示素子の R用液晶層の散乱特性を示している。本実施の形態の液晶表示素子 1の R用液晶層 3rの Δ η値は 0. 23であり、従来の液晶表示装置の R 用液晶層の Δ η値は 0. 29であり、ほぼ同等の値である。しかしながら、図 8に示すように、本実施の形態の液晶表示素子 1の R用液晶層 3rのフォーカルコニック状態での反射率、いわゆる散乱は測定波長の全範囲において、従来の R用液晶層での散乱より 30%から 60%程度低くなつていることが分かる。

[0077] 図 9は、本実施の形態の液晶表示素子 1及び従来の液晶表示素子のフォーカルコニック状態での B、 G、 R用の各液晶層の散乱特性を比較して示している。横方向は本実施の形態の液晶表示素子 1 (新液晶)及び従来の液晶表示素子 (従来液晶）を表し、縦軸は散乱（白色板比）（％)を表している。図中♦印は R用液晶層の散乱特性を示し、図中國印は G用液晶層の散乱特性を示し、図中▲印は G用液晶層の散乱特性を示している。図 9に示すように、本実施の形態の液晶表示素子 1は、 B、 G、 R用の各液晶層の全てで従来の液晶表示素子よりフォーカルコニック状態での散乱が低減されていることが分かる。具体的には、 R用液晶層 3rでは従来に比して 60% 程度も散乱が低減している。 G用及び B用液晶層 3g、 3bでも従来に比して 10%程度散乱が低減している。なお、 B用液晶層での散乱が低減しているのは、本実施の形態に液晶表示素子 1では、カイラル材の Δ η値がネマティック液晶の Δ η値より小さいからであり、この Δ ηの関係があると散乱をより好適に低減できることを経験的に突き止めている。

[0078] なお、反射率の測定は反射型分光測器を用いて視感反射率 (Υ値)を測定することで行っている。消色時の Υ値が小さいほど透明で黒表示が良好であり、着色時の Υ 値が大きいほど色表示が良好である。コントラストは（プレーナ状態での Υ値 Ζフォーカルコニックでの γ値)で算出される。

[0079] 本実施の形態によれば以下の作用効果を得ることができる。

まず、カイラル材の含有率が高、ほど液晶分子が強く捻られて螺旋ピッチが短くなりプレーナ状態での反射光の波長は短くなる。このため、従来のコレステリック液晶のカイラル材の含有率は、 Β用より G用が低ぐ G用より R用が低くなつていた（図 7参照）ところ力図 1に示すように、カイラル材の含有率が相対的に低いコレステリック液晶を用いた R用液晶層では、バルタ領域の液晶分子 33bの螺旋軸の向き及び螺旋構造のバラツキが大き、と、う問題が生じて、る。

[0080] そこで、本実施の形態では、バルタ領域まで配向規制力を伝搬できる G用コレステリック液晶 LCg (図 2 (a)参照）のカイラル材含有率より高ヽカイラル材含有率を有する R用コレステリック液晶 LCr (図 2 (c)参照）を R用液晶層 43rに用いることにした。これにより、バルタ領域まで配向規制力を伝搬できるようになり、セル厚方向にほぼ均一に十分なフォーカルコニック状態を作り出すことができる。 R用液晶層 43rの液晶分子 33のダイレクタは、基板界面近傍だけでなくバルタ領域でも上下基板 7r、の基板面にほぼ垂直になると共に、基板面内方向に順次回転して螺旋構造を形成し、螺旋構造の螺旋軸は基板面にほぼ平行になる。

さらに、 R用コレステリック液晶 LCrに含有されるカイラル材は旋光性が異なる 2種類の光学異性体を所定割合で含むので、赤を選択反射するのに必要な螺旋ピッチを得ることができる。

[0081] 図 2と図 7とを比較すると明らかなように本実施の形態の液晶表示素子 1では、従来の組成とは全く逆に、カイラル材の含有率力 ¾用液晶層より G用液晶層、 G用液晶層より R用液晶層の方が高くなるようにすると共に、最も長波長の光を反射する R用液晶層には R体及び L体のカイラル材が含まれるようにしている。このように、フォーカルコニック状態での光の散乱が強力つた R用液晶層のカイラル材の含有率を高くすることにより、 R用液晶層での光の散乱を広い波長範囲で一様に低減できる。従って、 B、 G、 R用の各液晶層のカラーバランスとコントラストを十分に向上することができる。さらに、ネマティック液晶の屈折率異方性の Δ n値がカイラル材の Δ n値より大き、材料で形成されたコレステリック液晶を用いることにより、より好適に表示色の色純度とコントラストを向上させることができる。また、 B、 G、 R用の各液晶層の駆動電圧を良好に一致させることが可能になるので、液晶表示素子の駆動回路の構成を簡略ィ匕できる

[0082] 以上説明したように、本実施の形態のコレステリック液晶は、フォーカルコニック状態でのノイズ反射が良好に抑制されるので、色純度及びコントラストが十分に向上する。従って、当該コレステリック液晶を用いた液晶表示素子 1及びそれを用いた電子ペーパーは、鮮明でコントラストが良好であり、色再現範囲の広いカラー画像表示を実現することができる。

[0083] なお、本発明に係る液晶組成物及び液晶表示素子並びに電子ペーパーは上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、液晶表示素子 1に用いられるコレステリック液晶の組成比率は、 R用コレステリック液晶のカイラル材の含有率が最も高ぐ R用コレステリック液晶は旋光性が異なる 2種類の光学異性体 (R体及び L体のカイラル材)を含んでヽればよヽ。従って、 G用コレステリック液晶には R体又は L体のカイラル材の一方のみが含まれるようにしてもよい。

[0084] 上記実施の形態で示したコレステリック液晶 LCb、 LCg、 LCrの組成比率はこれに限られない。 B、 G、 R用の各液晶層を構成するコレステリック液晶のネマティック液晶 (0. 18≤ Δ η≤0. 24)に含有させるカイラル材の含有率 Xは、 20wt%≤x≤60wt %であることが好ま、。従来公知の各種のネマティック液晶を用いることができるが、ネマティック液晶の屈折率異方性 Δ ηの値は、 0. 18≤ Δ η≤0. 24であり、誘電率異方性 Δ εは、 20≤ Δ ε ≤ 50であることが好ましい。ネマティック液晶の誘電率異方性 Δ εが 20以上であれば、使用可能なカイラル材の選択範囲は広くなる。

[0085] コレステリック液晶としての誘電率異方性 Δ εは、 20≤ Δ ε ≤ 50であることが好ましい。コレステリック液晶の誘電率異方性 Δ εが上記範囲より低すぎると駆動電圧が高くなつてしまい、逆に上記範囲より高すぎると液晶表示素子としての安定性や信頼性が悪くなる。この結果、液晶表示素子に画像欠陥や画像ノイズが発生し易くなる。また、コレステリック液晶としての比抵抗値 Rは、 10^1G≤R≤10¹³ ( Q ' cm)の範囲が望ましぐ比誘電率 εはプレーナ状態で 5≤ ε ≤15、フォーカルコニック状態で 10 ≤ ε ≤ 25であることが望ましい。また、粘性の低い方が低温時の電圧上昇やコントラスト低下を抑制できるため、室温での粘度は 20≤ ≤1200 (111?& ' 5)の範囲でぁることが望ましい。

図面の簡単な説明

[0086] [図 1]従来の B、 G、 R用の各液晶層のフォーカルコニック状態における液晶分子の状態を模式的に示す図である。

[図 2]本発明の一実施の形態による液晶組成物に含まれる材料の組成比率を示す図である。

[図 3]本発明の一実施の形態による液晶表示素子 1の概略構成を示す図である。

[図 4]本発明の一実施の形態による液晶表示素子 1の断面構成を模式的に示す図である。

[図 5]本発明の一実施の形態による液晶表示素子 1の駆動波形の一例を示す図である。

[図 6]本発明の一実施の形態による液晶組成物の電圧反射率特性の一例を示す図である。

[図 7]従来の液晶組成物に含まれる材料の組成比率を示す図である。

[図 8]本発明の一実施の形態による液晶表示素子 1のフォーカルコニック状態での R 用液晶層の反射率 (散乱)を示す図である。

[図 9]本発明の一実施の形態による液晶表示素子 1及び従来の液晶表示素子の B、 G、 R用の各液晶層の散乱の比較例を示す図である。 [図 10]従来のフルカラー表示可能な液晶表示素子の断面構成を模式的に示す図である。

[図 11]従来の液晶表示素子の一液晶層の断面構成を模式的に示す図である。

[図 12]従来の液晶表示素子のプレーナ状態での反射スペクトルの一例を示す図である。

[図 13]従来の液晶表示素子の屈折率異方性 Δ ηと液晶層での光の反射との関係を示す図である。

符号の説明

1 液晶表示素子

3b, 43b B用液晶層

3g、43g G用液晶層

3r、43r R用液晶層

6b, 46b B表示部

6g、46g G表示部

6r、46r R表示部

7b、7g、 7r 上基板

9b、9g、 9r 下基板

47、 49 基板

15 可視光吸収層

17r、 17g、 17b 走査電極

19r、 19g、 19b データ電極

21b、 21b、 21r シール材

23 制御回路

25 走査電極駆動回路

27 データ電極駆動回路

31 液晶層

33, 33b, 33s 液晶分子

1 パルス電圧源

Claims

請求の範囲

[1] プレーナ状態で第 1波長の光を反射するように、ネマティック液晶中に含有されてコレステリック相を形成させる第 1のカイラル材を備えた第 1の液晶層と、

プレーナ状態で前記第 1波長より長い第 2波長の光を反射するように、前記第 1のカイラル材の含有率より高、含有率でネマティック液晶中に含有されてコレステリック相を形成させる第 2のカイラル材を備えた第 2の液晶層と

を有することを特徴とする液晶表示素子。

[2] 請求項 1記載の液晶表示素子において、

前記第 2のカイラル材は、旋光性が異なる 2種類の光学異性体を含むことを特徴とする液晶表示素子。

[3] 請求項 1又は 2に記載の液晶表示素子において、

プレーナ状態で前記第 2波長より長い第 3波長の光を反射するように、前記第 2のカイラル材の含有率より高、含有率でネマティック液晶中に含有されてコレステリック相を形成させる第 3のカイラル材を備えた第 3の液晶層をさらに有すること

を特徴とする液晶表示素子。

[4] 請求項 3記載の液晶表示素子において、

前記第 3のカイラル材は、旋光性が異なる 2種類の光学異性体を含むことを特徴とする液晶表示素子。

[5] 請求項 3又は 4に記載の液晶表示素子において、

前記第 1波長の光は青色であり、前記第 2波長の光は緑色であり、前記第 3波長の光は赤色であること

を特徴とする液晶表示素子。

[6] 請求項 3乃至 5のいずれか 1項に記載の液晶表示素子において、

前記第 1乃至第 3の液晶層は、それぞれ異なる一対の基板間に封止されていることを特徴とする液晶表示素子。

[7] 請求項 3乃至 6のいずれか 1項に記載の液晶表示素子において、

前記第 1の液晶層と、前記第 2の液晶層と、前記第 3の液晶層とは、表示面側からこの順に積層されていることを特徴とする液晶表示素子。

[8] 請求項 3乃至 7のいずれか 1項に記載の液晶表示素子において、

プレーナ状態における、前記第 2の液晶層での旋光性は、前記第 1及び第 3の液晶層での旋光性と異なること

を特徴とする液晶表示素子。

[9] 請求項 3乃至 8のいずれか 1項に記載の液晶表示素子において、

前記第 1乃至第 3の液晶層のそれぞれのセルギャップ dは、 3 m≤d≤6 mであること

を特徴とする液晶表示素子。

[10] 請求項 3乃至 9のいずれか 1項に記載の液晶表示素子において、

前記第 3の液晶層を封止する前記一対の基板の光入射側の反対側には、前記第 1 乃至第 3の液晶層の全てがフォーカルコニック状態のときに黒が表示されるように、光を吸収する光吸収層が配置されていること

を特徴とする液晶表示素子。

[11] 請求項 3乃至 10のいずれか 1項に記載の液晶表示素子において、

前記第 1乃至第 3のカイラル材の含有率 Xは、 20wt%≤x≤60wt%であることを特徴とする液晶表示素子。

[12] 請求項 1乃至 11のいずれか 1項に記載の液晶表示素子において、

前記ネマティック液晶の屈折率異方性 Δ ηの値は、 0. 18≤Δ η≤0. 24であることを特徴とする液晶表示素子。

[13] 請求項 12記載の液晶表示素子において、

前記第 1乃至第 3のカイラル材の屈折率異方性 Δ ηは、前記ネマティック液晶の Δ η より/ J、さいこと

を特徴とする液晶表示素子。

[14] 所定の画像を表示する表示部を有する電子ペーパーにお!、て、

前記表示部は、請求項 1乃至 13のいずれか 1項に記載の液晶表示素子を備えて、ること

を特徴とする電子ペーパー。

[15] ネマティック液晶と、前記ネマティック液晶中に含有されてコレステリック相を形成させるカイラル材とを備えた液晶組成物であって、

前記カイラル材は、

プレーナ状態で、第 1波長より長い第 2波長の光を反射するように、

前記第 1波長の光を反射させる含有率より高い含有率を有していることを特徴とする液晶組成物。

[16] 請求項 15記載の液晶表組成物にぉ、て、

前記カイラル材は、旋光性が異なる 2種類の光学異性体を含むこと

を特徴とする液晶組成物。

[17] ネマティック液晶と、

前記ネマティック液晶より小さな屈折率異方性を有し、コレステリック相を形成させるために前記ネマティック液晶中に添加されたカイラル材と

を有することを特徴とする液晶組成物。