機能性高分子修飾表面による高速応答液晶デバイスの開発

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市販の液晶ディスプレイは,ラビングという操作を加えたポリイミド薄膜により液晶分子配向を制御する。しかしながら,このシステムは次世代ディスプレイに要求される応答速度を十分に満たしておらず,新しい液晶表示システムの開発が望まれる。本研究では,新しい液晶分子配向制御膜としてポリ-γ-ベンジル-L-グルタメート(PBLG)を選び,水素結合型液晶との組み合わせにより,応答性に優れた液晶表示システムを構築することを試みた。これらは,本研究の代表者・分担者により,それぞれ独自に開発されたものである。水素結合型液晶は分子のコア部分がソフトな非共有結合により結ばれ,運動性に優れていると考えられる。PBLG膜は電極基板上に向きをそろえて,共有結合により導入することにより作製した。この膜は電場に動的に応答した。次に,分子自己集合により定量的に接続された構造を有し,室温付近でネマチック液晶性を示す水素結合性液晶分子を開発した。具体的にはパラヘキシルオキシ安息香酸とパラノニルピリジンからなる複合体である。(1)PBLG膜と水素結合型液晶,(2)PBLG膜と代表的なネマティック液晶である4′-n-ペンチル-4-シアノビフェニル(5CB),(3)従来のラビングポリイミド膜と5CBの3つの組み合わせについて液晶セルを作製し、電場を印加した時の界面層とバルク層の液晶の動的挙動を,時間分解赤外分光法で評価した。その結果,PBLG膜と水素結合型液晶の(1)の組み合わせにおいて,電場応答時,界面近傍の液晶分子のみならずバルク層の液晶分子まで高速応答化していることがわかった。さらに(1)の組み合わせは,(2),(3)の場合に比べて,はるかに高周波域まで応答することがわかった。