液晶における強・反強誘電性の競合とそのディスプレイへの応用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650010
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 福田 敦夫 信州大学, 繊維学部, 教授 (10013484)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 周平 セイコー, エプソン・研究開発本部・映像技術開発部・表示技術開発室, 主事(研究職) ; 石川 謙 東京工業大学, 工学部, 助教授 (10176159) ; 山浦 和男 信州大学, 繊維学部, 教授 (00021155)
• Keywords: 液晶 / 反強誘電性 / 強誘電性 / V字スイッチング / 副次相 / Sm-C_α相 / カシミール力 / 2軸性アンカリング

Research Abstract

前年(2000)度には,液晶の反強誘電性を安定化している分子間相互作用を明らかにした。これに基づいて,本年(2001)度には,強・反強誘電性の競合を副次相の出現およびV字スイッチングの2側面から研究し,下記の成果を得た.
(1)2つの階段が現われうる.すなわち,SmC_α^*相も階段である(単一の相ではない).
(2)カシミール力を考慮すれば,同時に,しかもごく自然に,2種類の階段の出現を説明できる.
(3)カシミール力の原因となる自発分極としては,傾き面に垂直な通常のものばかりでなく,離散フレクソエレクトリック効果によるものも新たに考慮する必要がある.
(4)SmC_A^*とSmC^*との自由エネルギー差は僅かなものであり,方位角の自由度を考慮すると,その間の障壁も低い.
(5)自由エネルギー障壁が著しく低く,強・反強誘電性が競合していることは,良好な配向,均一なV字スイッチングの実現にとって重要なことである.
(6)もっと重要なのは,アンカリングの方位角依存性が著しく低減し,SSFLC状態が不安定になっていることで,これを可能しているのが2軸性アンカリングである.
(7)分子長軸まわりの回転がより分極しやすい分子短軸を傾き面と平行にバイアスするとき,2軸性アンカリングが有効に作用する.
(8)このようなバイアス回転はコノスコープのメラトープを"フェリ"的なものとする.
(9)さらに,薄いセルでは反強誘電相の構造を壊す.
(10)V字尖端の配向もスイッチング過程も様々で,協調回転やランジュバン過程は1側面にすぎない.

Research Products

• [Publications] N.Hayashi他5名: "Probable Lanvevin-Like Director Reorientation in an Interface-Induced Disordered SmC^*-Like State of Liquid Crystals Characterized by Frustration between Ferro-and Antiferroelectricity"Phys. Rev. Lett.. 87. 015701-1-015701-4 (2001)
• [Publications] T.Matsumoto他5名: "A Frustrated Ferroelectric SmC^* Phase Characterized by Peculiar Conoscopic Melatopes and Responsible for the V-Shaped Switching in Liquid Crystals"Jpn. J. Appl. Phys. 40. L817-L819 (2001)
• [Publications] A.Fukuda他10名: "Understanding and Optimization of V-Shaped Switching Due to Frustration between Ferro-and Antiferro-Electricity in Smectic Liquid Crystals"Proc. 21^<st> Int. Display Research Conf. in conjunction with 8^<th> Int. Display Workshops (Asia Display/IDW01). LCT5-1. 77-80 (2001)
• [Publications] P.V.Dolganov他2名: "Structural Transitions in Thin Free-Standing Films of an Antiferroelectric Liquid Crystal Exhibiting the SmC_α^* Phase in the Bulk Sample"Phys. Rev. E. (印刷中). (2002)
• [Publications] M.A.Osipov他2名: "Synclinic and Anticlinic Ordering in Frustrated Smectics"Mol. Cryst. Liq. Cryst.. (印刷中). (2002)
• [Publications] N.Hayashi他5名: "Orientational Distributions in Smectic Liquid Crystals Showing V-Shaped Switching Investigated by Polarized Raman Scattering"Phys. Rev. E. (印刷中). (2002)