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Fabrication of heterojunction structure using liquid crystal gel films for innovative and flexible light dimming device

Research Project

Project/Area Number 20K15154
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 29010:Applied physical properties-related
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Shibata Yosei  東北大学, 工学研究科, 助教 (70771880)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords分子配向制御 / ネマチック液晶 / ゲル / 二色性色素 / ヘテロ接合 / 分子配向 / 電気光学特性 / 液晶 / 薄膜接合 / 調光素子
Outline of Research at the Start

本研究では、遮光・散乱・透過の3状態の電圧切り替えを可能とする光制御デバイスに向けた基盤技術構築に向けて、二色性色素ドープ型の液晶ゲル膜と、分子配向制御型の液晶ゲル膜とのヘテロ接合化を行う技術を提案する。具体的には、材料化学的な観点から、液晶ゲル内部における分子配向制御を試み、その配向制御指針について解明する。さらに、離型剤を検討しながら基板から剥離するプロセスを確立し、調光機能の高性能化に結実する液晶ゲルヘテロ接合界面に適合可能な中間層薄膜について明らかにする。以上より、液晶ゲルが有する構造回復特性を初めて導入した新しい液晶調光素子の高性能化指針を探求すると共に、その応用展開を図る。

Outline of Final Research Achievements

Currently, light dimming glass on the window is expected for heat-flow control in the room and protection of privacy in meeting room. To improve the general versatility of conventional light dimming technology, long life time and highly-functional light dimming devices have been required.
In this study, we investigated on light dimming devices composed of liquid crystal material having optical anisotropy and self-organized dendrimer (physical gel) having characteristics of structural recovery. For stacked liquid crystal gel like heterojunction structure,we found that temperature control process during formation of liquid crystal gel and attachment of ultra-thin intermediate layer.Besides,we have established a way of stretchable liquid crystal cell using debonding method.For these results, we obtained a guideline of design of ultra-flexible heterojunction light dimming devices using liquid crystal gel.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、液晶方式による高分子分散型調光デバイスにおいて、構造回復性と伸縮性の付加、液晶ゲルの構造制御法を新たに検討し、伸縮を可能とするような液晶デバイス形成技術と異なる液晶ゲル層を接合するための作製指針を確立した。
本研究成果で得られた液晶ゲル膜のヘテロ接合化に関する指針や知見は、液晶光学とソフトマターを融合する学術分野において重要な基盤となるものであり、大面積・寿命フリー・伸縮性・光状態の多モードな切り替えを可能とすることから、より高機能かつ省エネルギーなスマートガラス技術だけでなく、将来的なストレッチャブルエレクトロニクスの発展にも貢献することができる。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2022 2021

All Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results) Book (1 results)

  • [Presentation] 液晶ゲルを用いた伸縮性液晶素子用の接着性柱状スペーサ2022

    • Author(s)
      佐藤稜真、柴田陽生、石鍋隆宏、藤掛英夫
    • Organizer
      2022年 発光型/非発光型ディスプレイ合同研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 液晶と機能性有機材料の複合によるフレキシブル液晶デバイスの形成技術2021

    • Author(s)
      柴田陽生
    • Organizer
      2021年日本液晶学会討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Liquid Crystal Gel using Self-Assembly Dendrimer for Lifetime-Free Stretchable Display2021

    • Author(s)
      Yosei Shibata, Ryoma Sato, Ryosuke Saito, Takahiro Ishinabe, Hideo Fujikake
    • Organizer
      The 11th International Conference on Flexible and Printed Electronics(ICFPE 2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Self-Recovery Mechanical/Optical Characteristics of Gel-State Liquid Crystal Mixtures for Stretchable Displays2021

    • Author(s)
      Yosei Shibata, Ryoma Sato, Ryosuke Saito, Takahiro Ishinabe, Hideo Fujikake
    • Organizer
      The 28th International Display Workshops (IDW'21)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] ストレッチャブルエレクトロニクスの技術動向2021

    • Author(s)
      関谷毅
    • Total Pages
      228
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781316079
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2023-01-30  

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