2015 Fiscal Year Research-status Report
高分子安定化技術のハイブリッド配向液晶素子への適用とスマートガラスの創製
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15K05976
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
山口 留美子 秋田大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30170799)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ネマチック液晶 / 反応性メソゲン / 高分子安定化 / 光散乱 / 電気光学特性 / ハイブリッド配向 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高分子安定化液晶素子の作製：種々のp型液晶と反応性メソゲンを混合し，ホモジニアス配向の高分子安定化液晶素子を作製し，その電気光学特性を明らかにした。その結果，通常は誘電異方性が大きな液晶材料を用いることで低電圧駆動が実現できるのだが，その構想は本素子には適用できないことが明らかとなった。さらに，誘電異方性が小さくても液晶メソゲン基内にトランブリッジを有する液晶を用いることで，５V前後の低電圧駆動が可能となることを明らかにした。n型液晶においても同様の傾向があることがわかった。
高分子分散構造(モフォロジー)観察： SEMによる高分子モフォロジーの観察を行った。その結果，トランブリッジを有する液晶を用いることで，米粒状の高分子粒が連なった特徴的なネットワーク（フィブリル）構造ができることを明らかにした。
ハイブリッド配向素子の作製と特性測定：トラン系は300nm台に吸収を有する液晶であり，ハイブリッド配向液晶素子においては，ホモジニアス配向とホメオトロピック配向では反応性メソゲン重合に要するUV光(365nm)において，吸収の差が生じる。吸収係数をA// ＝3000，A⊥=400 cm-1 (365 nm)と見積もり，素子へのUV光の進入長を計算すると，10μｍの素子において，ホモジニアス配向側からでは3.7μｍ，ホメオトロピック配向側からでは7.6μｍとなった。このようなUV光の進入長の違いにより，ホモジニアス配向とホメオトロピック配向側からUVを照射して作製した素子において，誘電率・電圧特性，光散乱・電圧特性に差が生じることを確認した。
入射角依存性測定：入射角に対する透過率特性が非対称となることを確認し，スマートガラスへの応用の可能性を明らかにできた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高分子安定化液晶素子の作製：低電圧駆動が可能となる液晶材料の選定ができ，ホモジニアス配向の素子において５V前後の低電圧駆動化を実現できた。
高分子分散構造(モフォロジー)観察：低電圧駆動とモフォロジーの関係を明らかにすることができた。粒状のフィブリル構造を示す素子では低電圧駆動，表面が滑らかなネットワーク構造を示す素子は高電圧駆動となる傾向を示すことを明らかにした。
ハイブリッド配向素子の作製と特性測定：反応性メソゲン重合に要するUV光(365nm)において吸収を持つ液晶において，UV光の進入長の違いを算出した。そこから予想されるとおり，電圧印加による液晶分子の再配向の違いが生じることを，誘電率変化と透過光変化の特性において確認することができた。
入射角依存性測定：入射角に対する透過率特性が非対称となることを確認し，スマートガラスへの応用の可能性を明らかにできた。
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| Strategy for Future Research Activity |
高分子安定化液晶素子の作製：反応性メソゲン重合に要するUV光(365nm)において吸収を持つ液晶において，電圧印加による液晶分子の再配向の違いが生じることが確認できたことを踏まえ，UV光に吸収領域を持たない液晶では，電圧印加による液晶分子の再配向の違いが生じないかどうかを検証する。素子の垂直配向側と水平配向側からのUV照射を試み，ハイブリッド配向の高分子安定化液晶素子特有の作製プロセス依存性を明らかにする。
高分子分散構造(モフォロジー)観察：ハイブリッド配向素子では，照射側基板の配向によって，厚み方向でのUV強度分布が生じることを計算により明らかにできたことを踏まえ，高分子の濃度の偏りが生じているかを検討する。それによる電気光学特性への影響を明らかにする。以上の結果より，液晶の吸収係数異方性を考慮した反応性メソゲンの重合に関する知見を得て，電気光学特性の非対称性との関連を明らかにする。
スマートガラスとしての特性評価：ハイブリッド配向の高分子安定化液晶素子作製プロセスと散乱光の入射角依存性との関係を明らかにする。また，積分球を用いた前方散乱，後方散乱強度の測定を行なう事により，スマートガラスとして用いた際の，室内への入射光量の変化を検討する。
上記の検討項目において，必要に応じてセル厚の最適化，メソゲン重合時のUV強度を素子デザインのパラメータに加える。
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| Causes of Carryover |
液晶材料の使用において，すでに保有していた材料から探索を始めた。その際，保有液晶の中から駆動電圧が比較的低い特性を示す材料をいくつか見出すことができ，購入量が予定より少ないなかで検討を進めることができたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
液晶材料として，紫外線吸収の違いを中心とした液晶材料の検討を予定しているため，現在保有していない化学構造を有する，より多くの種類の液晶購入を計画している。
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