Bistability of liquid crystal bulk induced by topological surface alignment patterns

拓扑表面排列图案引起的液晶体的双稳定性

• 批准号: 21K04867
• 负责人: 本間 道則
• 金额: $ 1.58万
• 依托单位: Akita Prefectural University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04867/
• 关键词: 液晶; 双安定; マイクロラビング

トポロジカル不変量が+1となるラビングパターンを描画することによって液晶セルを作製し、ラビングパターンの形状が遷移過程に与える影響について考察した。マイクロラビングを行った基板には水平配向膜を用い、対向基板には垂直配向膜を採用した。これらの基板を、ガラススペーサ（直径：10μm）を介して組み合わせることによってサンドイッチセルとした。さらに、2枚の基板のギャップに液晶（5CB）を注入し評価セルとした。評価セルにおける液晶の配向パターンは3つの異なる方向にラビングしたサブドメインから成る。それぞれのサブドメインのラビング角の組み合わせと、双安定性の実現可能性について実験により考察した。その結果、双安定性を実現するために適したラビング角の組み合わせが存在することが明らかとなった。ラビング角の組み合わせに応じて液晶層に蓄積された配向ひずみのエネルギーが異なり、そのため、安定状態から準安定状態への転移のしやすさがラビング角に依存する結果になったと考えられる。次に、ラビングパターンの繰り返し単位（ユニットセル）の形状が双安定性に与える影響について考察した。具体的には、ユニットセルの形状を菱形（平行四辺形）とし、菱形領域の面積を一定に保った状態で、頂角を15～75°の間で変化させたときの配向遷移率を求めた。ここで、ユニットセル100個あたりの配向が遷移したユニットセル数を配向遷移率と定義した。実験により、配向遷移率が0から100％に急激に変化するクリティカルな頂角が存在すること、そのような特徴的な頂角は菱形領域の面積に依存することなどの興味深い結果が得られた。さらに、このような配向遷移率の挙動について、ラビング角とサブドメインの境界の長さを組み合わせたエネルギーモデルにより説明できることを示した。

ト ポ ロ ジ カ ル が + 1 - quantity not と な る ラ ビ ン グ パ タ ー ン を painted す る こ と に よ っ て LCD セ ル を as し, ラ ビ ン グ パ タ ー ン の shape が migration に and え る influence に つ い て investigation し た. The <s:1> ロラビ ロラビ グを グを グを is used for the った substrate に た, and the horizontal alignment film を for the った substrate に is used for the vertical alignment film を for the opposite substrate. こ れ ら の substrate を, ガ ラ ス ス ペ ー サ (diameter: 10 microns) を interface し て group み close わ せ る こ と に よ っ て サ ン ド イ ッ チ セ ル と し た. Youdaoplaceholder0, two <s:1> substrate <s:1> ギャップに liquid crystal (5CB) を were injected into the commentary 価セ と と と た た た. Review 価 セ ル に お け る LCD の match to パ タ ー ン は 3 つ の different な る direction に ラ ビ ン グ し た サ ブ ド メ イ ン か ら る. そ れ ぞ れ の サ ブ ド メ イ ン の ラ ビ ン グ Angle の group み close わ せ と, ShuangAn qualitative の possibility be presently に つ い て be 験 に よ り investigation し た. そ の results, ShuangAn qualitative を be presently す る た め に optimum し た ラ ビ ン グ Angle の group み close わ せ が exist す る こ と が Ming ら か と な っ た. ラ ビ ン グ Angle の group み close わ せ に 応 じ て に liquid crystal layer accumulation さ れ た match to ひ ず み の エ ネ ル ギ ー が different な り, そ の た め, stable state か ら quasi stable state へ の planning move の し や す さ が ラ ビ ン に グ Angle dependent す る results に な っ た と exam え ら れ る. に, ラ ビ ン グ パ タ ー ン の Qiao り return し 単 bits (ユ ニ ッ ト セ ル) の shape が ShuangAn qualitative に and え る influence に つ い て investigation し た. Specific に は, ユ ニ ッ ト セ ル の を diamond shape (parallel four 辺) と し, diamond fields の area を certain に protect っ た で, apex Angle を 15 ~ 75 ° between の で variations change さ せ た と き の match to the mobility of を o め た. Youdaoplaceholder0 で ユニットセ ユニットセ 100 あた <s:1> <s:1> <s:1> allocation が migration <s:1> たユニットセ が number of を allocation mobility と definition of た た. Be 験 に よ り, distribution to the mobility of が 0 か ら 100% に nasty shock に variations change す る ク リ テ ィ カ ル な apex Angle が exist す る こ と, そ の よ う な of 徴 な apex Angle は の area of diamond field に dependent す る こ と な ど の tumblers deep い results ら が れ た. さ ら に, こ の よ う な match to the mobility of の 挙 dynamic に つ い て, ラ ビ ン グ Angle と サ ブ ド メ イ ン の realm の long さ を group み close わ せ た エ ネ ル ギ ー モ デ ル に よ り illustrate で き る こ と を shown し た.

项目成果

双安定特性を有するマイクロラビング液晶セルの基礎的検討

双稳态微摩擦液晶盒的基础研究

• 发表时间: 2023
• 作者: Shen Jiabin;Jia Shujing;Shi Nannan;Ge Qingqin;Gotoh Tamihiro;Lv Shilong;Liu Qi;Dronskowski Richard;Elliott Stephen R.;Song Zhitang;Zhu Min;佐久間涼子，林冠廷，金鮮美，木村文信 ，梶原優介;任田幸生,本間道則,伊東良太,能勢敏明
• 通讯作者: 任田幸生,本間道則,伊東良太,能勢敏明