超省電力型液晶表示素子に用いるレーザー光誘起ナノグレーティング界面配向の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15760020
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 木村 宗弘 長岡技術科学大学, 工学部, 講師 (20242456)
• キーワード: 液晶 / 双安定 / アンカリング / グレーティング / 干渉露光 / 有限要素法 / ネマティック / エリプソメトリー

研究概要

本研究では、ネマティック液晶を用いた双安定表示素子のモードの1つであるZBD(Zenithal Bistable Display)モードを実現するための基礎研究を、研究計画に従って遂行した。
はじめに、レーザー光干渉露光を用いた光誘起レリーフグレーティング(LRG)作製手法を確立した。現有備品並びに科研費補助によって新規に購入したHe-Cdレーザによって、再現性あるレリーフグレーティング界面の作製技術を確立した。
平行して、有限要素法による液晶配向シミュレーションプログラムを作成した。ZBDセルの最適作製条件を探るため、デバイスパラメーターを振ることによって、実験する際の具体的な条件を明らかにした。
次に、次年度予定であった垂直配向のアンカリングエネルギー評価技術を確立を先に行った。エリプソメトリー法を用いた新規な垂直アンカリング測定手法(今回特許出願)を構築して、垂直配向膜を用いたHANセルより極角アンカリングエネルギーの測定を行った(裏面論文3)。また、ZBDモードの対向側一様配向は水平配向でも可なため、水平配向の方位角アンカリング測定技法の改良も行い、改良トルクバランス法を考案した(裏面論文1)。また、実用化に当たって、用いる液晶の相転移の違い(界面相転移/バルク相転移)が、アンカリングエネルギーに及ぼす影響について知見を得ておく必要性があることから、ラビング処理と残留リタデーションがアンカリングエネルギーに及ぼす影響を詳細に調べた(裏面文献4)
続いて、LRGを用いて作製されたグレーティング表面の方位角アンカリングエネルギーの測定を行った。有限要素法を用いたモデル検証からBerremanの溝モデルでは説明できなかった深い溝でのアンカリング飽和現象を説明できた(裏面文献2)。
本研究に関連して、国内学会2件、国際学会1件の発表を行うことが出来た。

研究成果

• [文献書誌] Katsuhiro Okubo, Munehiro Kimura, Tadashi Akahane: "Measurement of Genuine Azimuthal Anchoring Energy in Consideration of Liquid Crystal Molecular Adsorption on Alignment Film"Japanese Journal of Applied Physics. vol.42(10). 6428-6433 (2003)
• [文献書誌] Yasuyuki Ohta, Norihiko Tanaka, Munehiro Kimura, Tadashi Akahane: "Surface Azimuthal Anchoring Energy between the Grating Surface and Nematic Liquid Crystal Layer Studied by Finite Element Method"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.43(Accepted). (2004)
• [文献書誌] La Trong Hung, Shinichirou Oka, Munehiro Kimura, Tadashi Akahane: "Determination of polar anchoring strength at vertical alignment nematic liquid crystal-wall interface by using thin hybrid alignment nematic cell"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.43(Accepted). (2004)
• [文献書誌] Shinichirou Oka, Takashi Mitshumoto, Munehiro Kimura, Tadashi Akahane: "Relationship between surface order and surface azimuthal anchoring strength of nematic liquid crystals"Physical Review E. (Accepted). (2004)