分子配向性ナノ粒子添加液晶の開発と低駆動電圧高速応答厚膜素子への展開

分子取向纳米粒子掺杂液晶的研制及其在低驱动电压、高速响应厚膜器件中的应用

基本信息

批准号：
18J10027
负责人：
今村弘毅
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、液晶性モノマーを光重合して作製した分子配向性を有する微小粒子を液晶中に添加して得られる分子配向性微小粒子／液晶複合系における低駆動電圧化および高速応答化を目的として、以下の実験を行い成果を得た。はじめに、光重合性コレステリック液晶を用いて、二光子励起レーザー直接描画法により内部の分子が螺旋状に配列した光反射性を有する分子配向性微小粒子を作製した。この粒子をねじれネマティック液晶素子内に導入し、電圧印加により粒子の回転角度制御とそれに伴うBragg反射バンドおよび反射光の偏向角の制御を行った。初期状態において、粒子底面が素子基板に対して平行であり、かつ粒子底面の表面配向を素子中央部のホスト液晶の分子配向方向に一致させて、粒子を配置した場合を考える。このとき、ホスト液晶のFrederiks 転移のしきい値以上の電圧を印加することにより、粒子はその底面を素子基板に垂直に向ける方向に回転し、その回転角度は電圧増加に伴って単調に増加した。得られた回転角度の電界強度依存性は、ホスト液晶および粒子の自由エネルギーを考慮した理論モデルに基づく解析により理論的に記述できることを見出した。また、粒子内部の螺旋周期に起因した反射バンドは粒子の剛体回転に伴い短波長側にシフトし、同時に、反射光の偏向角が単調に増加することを見出し、印加電圧約0.9 Vで64°の偏向角が得られることを確認した。さらに、動特性の評価を行った結果、ねじれネマティック液晶素子に導入した粒子の回転運動の応答時間は数秒程度であり、プラナー配向ネマティック液晶素子を用いた場合と比べ、戻り時間が改善されることを明らかにした。

在这项研究中，我们的目标是降低驱动电压并提高分子取向微粒/液晶复合系统的响应速度，该系统是通过将液晶单体光聚合产生的具有分子取向的微粒添加到液晶中而获得的。我们进行了以下实验和研究。得到的结果。首先，我们使用光聚合胆甾型液晶，通过双光子激发激光直写法制造了具有光反射特性的分子取向微粒，其中内部分子以螺旋图案排列。将颗粒引入扭曲向列液晶装置中，通过施加电压来控制颗粒的旋转角度，从而控制布拉格反射带和反射光的偏转角度。考虑如下情况：在初始状态下，粒子被配置成粒子的底面与元件基板平行，并且使粒子的底面的面取向与主体液体的分子取向方向一致。晶体位于设备的中心。此时，通过施加高于主液晶的弗雷德里克跃迁阈值的电压，颗粒沿其底面垂直于器件基板的方向旋转，并且旋转角度随着电压的增加而单调增加。我们发现，通过基于考虑了主液晶和粒子的自由能的理论模型的分析，可以从理论上描述所获得的旋转角度对电场强度的依赖性。此外，我们发现，随着粒子作为刚体旋转，由粒子内部的螺旋周期引起的反射带向短波长侧移动，同时反射光的偏转角度单调增加。证实偏转角为此外，作为评估动态特性的结果，引入扭曲向列液晶元件的粒子的旋转运动的响应时间约为几秒，并且与使用平面取向向列液晶元件的情况相比，返回时间得到改善。液晶元素显露出来。