2019 Fiscal Year Research-status Report
液晶の電気光学効果を利用した顕微鏡観察・計測システムの開発
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18K04928
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| Research Institution | Akita Prefectural University |
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Principal Investigator |
能勢 敏明 秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (00180745)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 液晶 / 微分干渉観察 / 複屈折 / DICプリズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
偏光ねじれが生じる本来のTN液晶の光学特性を利用する低電圧モードと高電圧印加によってねじれが解けた後の光学特性を利用する高電圧モードの、二つの動作モードについて液晶分子配向シミュレーションによって詳しく解析を行った。ラビング処理により0Vでもわずかな横ずれ効果（シフト）が生じるが、しきい値を超える印加電圧から急激にシフト量が増加し2V程度で最大になる事が分かった。また、偏光の解析から1.6Vを超えた付近から偏光状態に顕著な変化が現れる事も分り、実験において1V～1.5Vが最も微分干渉コントラスト（DIC）が明確に現れる理由が明らかになった。偏光状態が変化するのは、常光と異常光の間に位相差が生じている事を示しており、観察時に背景の明るさが変化する事になる。観察試料によっては背景調整が有用な場合もあるため、システマティックな調整効果の理解が進めばもう一つの電子的制御効果が実現できる可能性もある。一方、高電圧モードではセル内で位相補償が行われているため、偏光状態は電圧が変化してもほとんど変化しない事も分かった。
低電圧モードの場合、ねじれ方向の切り替えが可能となればシフト方向を90°切替える事が可能になる。そこで分子配向解析を詳しく行ったところ、チルト方向が同じでねじれ方向のみが切り替わる特殊なTNセルを実現する事により、シフト方向が切り替わるDICプリズムの可能性を見出した。しかし、両者の間を切り変える簡便な駆動方法がまだ分らないため、横磁界を併用する方法について検討する事とした。ねじれ方向を切り替える為には、限りなくねじれの癖を排除して磁場等の第２の外場によって制御し易くする事が望ましい。そこで、安定なねじれ力を補償する逆ねじれのカイラル剤を添加する方法について検討した。まだ最適な濃度ははっきりしていないが、適当な濃度で補償が起こっている事を確認した。
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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
TN液晶セルを用いたDIC観察における二つの動作モードについて、分子配向シミュレーションを用いた理論的な取り組みにより動作原理の理解が進んだ事は予定通りの進捗である。次に、液晶ならではの制御性に注目した取り組みとして、ねじれ方向を切り替えるTNセルの実現を試みた。まだ実際のセルは実現できていないが、分子配向シミュレーションによるねじれ配向状態の解析や微量のカイラル剤の添加によるねじれ力の補償効果は実証されており、ほぼ予定通りの進捗状況と考えられる
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| Strategy for Future Research Activity |
TNセルにおけるねじれ方向の切り替えを実証する実験に向けて磁場印加および観察装置の整備を行い実際の観察を行う。はじめに、横ずれ効果が直接観察可能となる厚い液晶セルを用いて動作の検証を目指す。また、定量評価の可能性、バイアス位相差の導入、反射観察の可能性等、今後の展開に向けて残された課題について具体的な問題点を整理する。
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| Causes of Carryover |
今年度末に発生した新型コロナウィスルスによる混乱により、予定していた春の学術講演会が中止となるなど、年度末近くの活動が予定通りに行えなかった影響が大きかった。
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