| 研究課題/領域番号 |
26630143
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
藤掛 英夫 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20643331)
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| 研究分担者 |
石鍋 隆宏 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30361132)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | フレキシブルディスプレイ / 液晶ディスプレイ / 液晶・高分子複合膜 / 光重合相分離 / 分子配向制御 |
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| 研究実績の概要 |
フレキシブル液晶デバイスを延伸可能にするためには、プラスチック基板（厚みは100μm以下）を用いない素子構造が必要となる。そこで、本研究では分子配向が制御された液晶滴を配向高分子中に固定した自立複合膜を形成することを目指した。初年度には、高分子中にねじれ配向の液晶滴を形成し、電圧印加に伴う液晶滴の光変調効果を確認した。最終年度は、液晶滴の析出形態の制御性を高めるとともに、高分子の硬質化と補強膜による基板剥離の検証を行った。
本実験では、単官能で柔軟な分子骨格のモノマーを液晶に溶解させて配向膜付きの基板で挟んだ後、格子状の紫外線パターン照射を行った。今回、実用的な画素が得られるように、微小開口を有する露光マスクを用いて、液晶滴を決められた部位に凝集させる試みを行った。ここでは凝集を左右する混合液粘度を加熱温度で制御して、重合反応の進展を紫外線強度と照射時間で制御した。その結果、凝集を抑制しながら紫外線を強くすることで、微小な液晶滴を定位置に配置できた。また露光マスクを変えることで、ストライプ状の液晶滴も形成できた。
しかし複合膜内の高分子は、液晶成分を含有したジェル状態でゴム状態への進展も期待できるが、基板から剥離するには脆弱であった。基板剥離を可能にするため、極薄のポリイミド膜（厚み10μm以下）により複合膜の補強を試みた。ここでは、ポリイミド薄膜を塗布した２枚の基板の間に、分子結合部が短くやや硬質の単官能モノマーを用いた液晶溶液を挟み、紫外線で硬化して一体化した後、複合膜をポリイミドごと基板から剥離させた。その結果、ねじれ配向を維持した高分子の壁が液晶を囲んだ薄い自立複合膜を形成できた。
本研究により、超柔軟化を可能とする基板レスデバイスのコア技術を構築できた。なお本研究の形成法は、様々な電圧制御型の微小光学デバイス（微小レンズアレイ、光導波路など）への応用も可能である。
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