イオン性スイッチングよる記憶・高速書換が可能な反射型カラー表示液晶デバイスの開発

开发利用离子开关可存储和高速改写的反射型彩色显示液晶装置

基本信息

批准号：
17J10492
负责人：
德永翔一
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

鮮やかな反射色を呈すことで知られるコレステリック液晶は、液晶中に添加したキラルな化合物の分子構造及び濃度によって反射色を一義に決定できる。このコレステリック液晶の反射色を外部刺激によって変調することができれば、バックライトを用いない反射型のディスプレイとしての開発が期待できる。これまでに申請者が開発した電場応答性キラルドーパントの研究の中で、キラルドーパントがイオン性を有する時、らせん誘起力が低下するという新たな知見を発見している。この知見を元にこれまで、液晶中での酸化還元状態によって、らせん誘起力を変調可能な世界で初めての『酸化還元応答性キラルドーパント』の開発に成功した。このキラルドーパントは可逆な酸化還元活性を有し、酸化時はイオン性、還元時は非イオン性に変化し、それぞれの状態でのらせん誘起力は異なる。このため、このキラルドーパントが酸化・還元状態において、コレステリック液晶はそれぞれ異なる反射色を呈色する。このキラルドーパントと支持電解質を液晶中に混合したコレステリック液晶サンプルに電圧印加を行うことで、1.5 Vという低電圧にて可視領域の反射色の変調に成功した。またこの液晶材料は繰り返し変調可能であり、反射色の変調速度は、他のコレステリック液晶材料と比較しても世界最速であることが明らかとなった（S. Tokunaga et al., J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 10946.）。さらにこの研究を通じて培った測定技術、解析法などのプロトコルを学術論文として発表するに至った（S. Tokunaga et al., J. Vis. Exp. 2019, 144, e59244.）。

已知胆甾型液晶表现出明亮的反射颜色，并且反射颜色可以由添加到液晶中的手性化合物的分子结构和浓度唯一地确定。如果这种胆甾型液晶的反射颜色可以通过外部刺激进行调制，我们就可以期待开发出不使用背光的反射式显示器。在本申请人迄今为止开发的电场响应手性掺杂剂的研究中，我们发现了一个新发现：当手性掺杂剂具有离子性时，螺旋感应力减小。基于这些知识，我们成功开发了世界上第一个“氧化还原响应手性掺杂剂”，其螺旋感应力可以根据液晶中的氧化还原状态进行调节。这种手性掺杂剂具有可逆的氧化还原活性，氧化时转变为离子性，还原时转变为非离子性，并且每种状态下的螺旋诱导力不同。因此，当手性掺杂剂处于氧化态或还原态时，胆甾型液晶表现出不同的反射颜色。通过对该手性掺杂剂和支持电解质混合在液晶中的胆甾型液晶样品施加电压，我们成功地在 1.5 V 的低电压下调制可见光区域的反射颜色。此外，这种液晶材料可以重复调制，与其他胆甾型液晶材料相比，反射颜色的调制速度被发现是世界上最快的（S. Tokunaga等人，J. Am. Chem. Soc） . 2018, 140, 10946.)。此外，我们还在学术论文中发表了通过本研究开发的测量技术、分析方法和其他协议（S. Tokunaga et al., J. Vis. Exp. 2019, 144, e59244.）。