曲面表示が可能な大面積液晶表示素子の開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12793005
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 菊池 裕嗣 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (50186201)
• 研究分担者: 佐々木 園 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (40304745) ; 高原 淳 九州大学, 有機化学基礎研究センター, 教授 (20163305)
• キーワード: 液晶 / 界面相互作用 / 和周波発生 / 光配向 / (高分子 / 液晶)複合膜 / ポリフマレート

研究概要

(高分子/液晶)複合膜は、高分子と液晶のμmオーダーの微細な相分離構造のため、単位体積当たりに占める(高分子/液晶)界面の割合が極めて高い。そのため、液晶分子の電界に対する応答挙動は、(高分子/液晶)界面相互作用の影響を強く受ける。したがって、電界応答の問題を克服するには、(高分子/液晶)界面相互作用を学術的に解明し、界面を分子レベルで構造制御することが必要である。本研究では、(高分子/液晶)界面の分子間相互作用を支配する化学的因子を解明し、界面の分子設計により高分子ネットワークに囲まれた液晶分子の電界応答挙動を精密に制御する。
界面を分子レベルで構造解析するために、和周波発生法を用いる。和周波発生は、2次の非線形現象を利用するため、中心対称生のない構造で起こる。界面は必然的に中心対称生が消失するため、和周波発生が起こる。従って、一般の高分子や液晶のように内部構造として中心対称生が失われた物質の表面や界面では、和周波発生は表面・界面に限られ、表面・界面の有効な分析法となりうる。
和周波発生法の測定装置の設計と組立を行い、ポリビニルシンナメート表面の官能基の配向状態と液晶がその表面に接したときの液晶の界面配向特性について解析を行った。その結果、ポリビニルシンナメートに偏光した紫外光を照射すると、シンナメート側鎖の2量化が異方的に起こることが明らかとなり、ポリビニルシンナメートの液晶に対する光配向のメカニズム解明に向けて重要な知見を得ることに成功した。
(高分子/液晶)複合膜のマトリクス高分子材料として優れた特性を示すポリフマレートについても和周波発生測定を行い、高分子表面においてメチル基の表面法線方向への配向を初めて確認した。
また、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸の表面に一方向に水を流し、その後熱キュアによりイミド化すると、液晶が水流方向に均一に配向することが明らかとなった。この手法は、従来のラビング法で問題となっていた塵芥や静電気の発生による生産歩留まりの低下を根本的に解決できると期待される。

研究成果

• [文献書誌] S-K.Hong, H.Kikuchi, T.Kajiyama: "Novel Method for Uniform Orientation of Liquid Crystal Molecules by a Polyimide Surface Exposed to a Water Flow"Liquid Crystals. Vol.27. 547-550 (2000)
• [文献書誌] T.Kajiyama, H.Yamane, H.Kikuchi: "Bistable Memory Switching of (Liquid Crystalline Copolymer/Low Molecular Weight Liquid Crystal) Composite Systems"Molecular Crystals Liquid Crystals. Vol.346. 217-227 (2000)
• [文献書誌] H.Yang, H.Kikuchi, T.Kajiyama: "(Homeotropically Oriented Polymer Network/Side Chain Type Liquid Crystalline Polymer/Liquid Crystals/Chiral Dopant) Composite with Thermally-Addressed and Electrically-Erasable Properties"Molecular Crystals Liquid Crystals. Vol.381. 85-99 (2002)
• [文献書誌] M.Kawasaki, H.Yang, H.Kikuchi, T.Kajiyama: "ransient Light Scattering of Ferroelectric Liquid Crystals Enhanced by Adding Ferroelectric Liquid Crystallin Polrmers"Molecular Crystals and Liquid Crystals. Vol.381. 69-84 (2002)
• [文献書誌] H.Yang, H.Kikuchi, T.Kajiyama: "Thermal Switching Characteristics Based on smectic-A-Chiral Nematic Phase Transition of (Liquid Crystals/Chiral Dopant) Composites, with and without Side Chain-type Liquid Crystalline Polymer"Liquid Crystals. Vol.29. 1141-1149 (2002)
• [文献書誌] H.Kikuchi, M.Yokota, Y.Hisakado, H.Yang, T.Kajiyama: "Polymer-stabilized Liquid Crystal Blue Phases"Nature Materials. Vol.1. 64-68 (2002)