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2021 年度 実績報告書

新規光散乱メカニズムによる高分子・液晶複合系リバースモード素子の低電圧駆動化

研究課題

研究課題/領域番号 18K04257
研究機関秋田大学

研究代表者

山口 留美子  秋田大学, 理工学研究科, 教授 (30170799)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード高分子複合液晶 / 反応性メソゲン / 光散乱 / リバースモード / スマートウインドウ
研究実績の概要

液晶中に3~10%程度の反応性メソゲン基を有する異方性高分子を分散させた高分子・液晶複合素子は,透明状態から光散乱状態への電気的切り替えを可能とするリバースモード特性を提供する。しかし,通常の液晶ディスプレイと比較しその駆動電圧は10倍程高い。そこで,申請課題では低電圧駆動(~6 V)を可能とするため,従来の“高分子―液晶間の屈折率差による光散乱”の他に,大小の液晶ドメインの再配向電圧の違いに着目し,“液晶ドメイン間での光散乱機構”を新規に提案する。
これまで,ホモジニアス配向のリバースモード液晶素子において,面内に不均一な紫外線強度照射を行い,液晶ドメインの異なる領域を作り込むことで,しきい電圧の大幅低下を実現した。また,90度ツイステッドネマチック配向において,同様の不均一紫外線照射を試み,異常光のみならず,常光も散乱させることができた。
さらに,液晶ドメインの大きさによる液晶再配向電圧の違いに着目し,ある印加電圧における大小液晶ドメインの平均屈折率の違い,それによる液晶ドメイン間での光散乱機構を,従来の液晶と高分子間の屈折率差による光散乱に加えることで,電気光学特性シミュレーション解析が行える計算システムを提案した。これまでの実測データの電気光学特性との比較により,両散乱機構の寄与の比較を行うことができるようになった。
2021年度は,この計算システムにより,電圧―誘電率特性,電圧―透過率特性において,測定結果を再現できる各種パラメータを明らかにし,低電圧駆動化には大小液晶ドメイン間の散乱が,非常に効果的に寄与することを明らかにした。さらに,液晶再配向電圧の違いは,屈折率分布,いわゆるレンズ効果を発現することにも着目し,マイクロレンズアレイの散乱効果の寄与を組み入れた高コントラスト化も確認できた。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Electrical and Optical Model of Reverse Mode Liquid Crystal Cells with Low Driving Voltage2021

    • 著者名/発表者名
      R. Yamaguchi and K. Inoue
    • 雑誌名

      Journal of Photopolymer Science and Technology

      巻: 34 ページ: 315-320

    • DOI

      10.2494/photopolymer.34.315

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Reverse mode smart window by UV irradiation through hole patterned photomask2021

    • 著者名/発表者名
      T. Ito and R. Yamaguchi
    • 学会等名
      The 19th Topical Meeting on the Optics of Liquid Crystals
    • 国際学会
  • [学会発表] 等方性ポリマーと異方性ポリマーを混合したリバースモードPDLCの電気光学特性2021

    • 著者名/発表者名
      中川翔平,斎藤佑真,山口留美子
    • 学会等名
      日本液晶学会 討論会

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公開日: 2022-12-28  

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