JP2018036461A - Magnetic field response liquid crystal element, and magnetic field response liquid crystal device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁場応答液晶素子、及び磁場応答液晶装置に関する。 The present invention relates to a magnetic field responsive liquid crystal element and a magnetic field responsive liquid crystal device.
強誘電性液晶の分子長軸の配向及びそれに付随して発現する電気分極の極性は、電場によって制御できることが知られている。強誘電性液晶のこの特性を利用した素子として、強誘電性液晶表示素子が開発されている（例えば、特許文献１参照）。 It is known that the orientation of the molecular major axis of the ferroelectric liquid crystal and the polarity of the electric polarization that appears accompanying it can be controlled by an electric field. A ferroelectric liquid crystal display element has been developed as an element utilizing this characteristic of the ferroelectric liquid crystal (see, for example, Patent Document 1).
本発明者等は、強誘電性液晶及び反強誘電性液晶について鋭意研究を行った結果、強誘電性液晶及び反強誘電性液晶の新規な特性を見出し、本発明を完成するに至った。本発明は、強誘電性液晶及び反強誘電性液晶の電気分極を新規な手法によって制御することができる磁場応答液晶素子、及び磁場応答液晶装置を提供することを目的とする。 As a result of intensive studies on the ferroelectric liquid crystal and the antiferroelectric liquid crystal, the present inventors have found novel characteristics of the ferroelectric liquid crystal and the antiferroelectric liquid crystal, and have completed the present invention. An object of the present invention is to provide a magnetic field responsive liquid crystal element and a magnetic field responsive liquid crystal device capable of controlling the electric polarization of a ferroelectric liquid crystal and an antiferroelectric liquid crystal by a novel method.
本発明に係る磁場応答液晶素子は、電磁石と、液晶材料とを備える。前記電磁石は、磁場を生成する。前記磁場は、前記液晶材料に印加される。前記液晶材料は、強誘電性液晶又は反強誘電性液晶である。前記電磁石は、前記液晶材料の電気分極を前記磁場によって制御する。 The magnetic field responsive liquid crystal element according to the present invention includes an electromagnet and a liquid crystal material. The electromagnet generates a magnetic field. The magnetic field is applied to the liquid crystal material. The liquid crystal material is a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal. The electromagnet controls the electric polarization of the liquid crystal material by the magnetic field.
ある実施形態において、前記電磁石は、前記液晶材料の電気分極の向きを前記磁場によって変化させる。 In one embodiment, the electromagnet changes the direction of electric polarization of the liquid crystal material by the magnetic field.
ある実施形態において、前記電磁石は、前記液晶材料の電気分極の極性を前記磁場によって反転させる。 In one embodiment, the electromagnet reverses the polarity of the electric polarization of the liquid crystal material by the magnetic field.
ある実施形態において、前記電磁石は、前記液晶材料の電気分極を前記磁場によって誘起させる。 In one embodiment, the electromagnet induces electric polarization of the liquid crystal material by the magnetic field.
ある実施形態において、前記電磁石は、３２５Ｋ以下の温度域において前記液晶材料の電気分極を制御する。 In one embodiment, the electromagnet controls the electric polarization of the liquid crystal material in a temperature range of 325K or lower.
本発明に係る磁場応答液晶装置は、電磁石と、電流源と、液晶材料とを備える。前記電流源は、前記電磁石に電流を供給して、前記電磁石に磁場を生成させる。前記磁場は、前記液晶材料に印加される。前記液晶材料は、強誘電性液晶又は反強誘電性液晶である。前記電流源は、前記液晶材料の電気分極が前記磁場によって制御されるように、前記電磁石に前記電流を供給する。 A magnetic field responsive liquid crystal device according to the present invention includes an electromagnet, a current source, and a liquid crystal material. The current source supplies a current to the electromagnet to cause the electromagnet to generate a magnetic field. The magnetic field is applied to the liquid crystal material. The liquid crystal material is a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal. The current source supplies the current to the electromagnet so that the electric polarization of the liquid crystal material is controlled by the magnetic field.
ある実施形態において、前記電流源は、前記液晶材料の電気分極の向きが前記磁場によって変化するように、前記電磁石に前記電流を供給する。 In one embodiment, the current source supplies the current to the electromagnet so that the direction of electric polarization of the liquid crystal material is changed by the magnetic field.
ある実施形態において、前記電流源は、前記液晶材料の電気分極の極性が前記磁場によって反転するように、前記電磁石に前記電流を供給する。 In one embodiment, the current source supplies the current to the electromagnet so that the polarity of the electric polarization of the liquid crystal material is reversed by the magnetic field.
ある実施形態において、前記電流源は、前記液晶材料の電気分極が前記磁場によって誘起されるように、前記電磁石に前記電流を供給する。 In one embodiment, the current source supplies the current to the electromagnet so that the electric polarization of the liquid crystal material is induced by the magnetic field.
ある実施形態において、前記電流源は、３２５Ｋ以下の温度域において前記液晶材料の電気分極を制御する。 In one embodiment, the current source controls the electric polarization of the liquid crystal material in a temperature range of 325K or lower.
本発明によれば、強誘電性液晶及び反強誘電性液晶の電気分極を制御することができる。 According to the present invention, the electric polarization of the ferroelectric liquid crystal and the antiferroelectric liquid crystal can be controlled.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されない。また、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る磁場応答液晶装置１を示す図である。図１に示すように、磁場応答液晶装置１は、磁場応答液晶素子２、及び電流源３を備える。磁場応答液晶素子２は、液晶セル１１と、電磁石１２とを備える。電磁石１２は、コイル１３を含む。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram showing a magnetic field responsive liquid crystal device 1 according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the magnetic field responsive liquid crystal device 1 includes a magnetic field responsive liquid crystal element 2 and a current source 3. The magnetic field responsive liquid crystal element 2 includes a liquid crystal cell 11 and an electromagnet 12. The electromagnet 12 includes a coil 13.
液晶セル１１は、コイル１３内に配置される。電磁石１２は、典型的には超電導磁石である。電流源３は、電磁石１２に電流を供給して、電磁石１２に磁場Ｈを生成させる。この結果、液晶セル１１に磁場Ｈが印加される。電流源３は、例えば、磁束密度が１４Ｔ以下の磁場Ｈを電磁石１２に生成させる。換言すると、電流源３は、磁束密度を１４Ｔ以下の範囲で変化させることができる。 The liquid crystal cell 11 is disposed in the coil 13. The electromagnet 12 is typically a superconducting magnet. The current source 3 supplies current to the electromagnet 12 to cause the electromagnet 12 to generate a magnetic field H. As a result, the magnetic field H is applied to the liquid crystal cell 11. For example, the current source 3 causes the electromagnet 12 to generate a magnetic field H having a magnetic flux density of 14 T or less. In other words, the current source 3 can change the magnetic flux density within a range of 14T or less.
図２は、図１に示す液晶セル１１を示す斜視図である。図２に示すように、液晶セル１１は、液晶材料２１と、第１基板２２と、第２基板２３とを備える。第１基板２２及び第２基板２３は、互いに平行又は略平行に対向して配置される。第１基板２２及び第２基板２３の材料は、特に限定されない。第１基板２２及び第２基板２３は、典型的には、ガラス基板である。液晶材料２１は、第１基板２２と第２基板２３とによって挟まれる。 FIG. 2 is a perspective view showing the liquid crystal cell 11 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the liquid crystal cell 11 includes a liquid crystal material 21, a first substrate 22, and a second substrate 23. The first substrate 22 and the second substrate 23 are arranged to face each other in parallel or substantially in parallel. The material of the first substrate 22 and the second substrate 23 is not particularly limited. The first substrate 22 and the second substrate 23 are typically glass substrates. The liquid crystal material 21 is sandwiched between the first substrate 22 and the second substrate 23.
図３は、図２に示す液晶セル１１を示す断面図である。図３に示すように、液晶セル１１は、液晶材料２１、第１基板２２、及び第２基板２３に加えて、配向膜３１と、シール部材３２とを更に備える。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing the liquid crystal cell 11 shown in FIG. As shown in FIG. 3, the liquid crystal cell 11 further includes an alignment film 31 and a seal member 32 in addition to the liquid crystal material 21, the first substrate 22, and the second substrate 23.
配向膜３１は、第１基板２２の液晶材料２１に近い側の面、即ち第２基板２３に対向する面に設けられる。更に、配向膜３１は、第２基板２３の液晶材料２１に近い側の面、即ち第１基板２２に対向する面にも設けられる。各配向膜３１は、液晶材料２１に近い側の面（液晶材料２１に接触する面）がラビング処理されている。配向膜３１は、例えば高分子材料からなり、典型的にはポリイミド膜である。 The alignment film 31 is provided on the surface of the first substrate 22 on the side close to the liquid crystal material 21, that is, the surface facing the second substrate 23. Furthermore, the alignment film 31 is also provided on the surface of the second substrate 23 closer to the liquid crystal material 21, that is, the surface facing the first substrate 22. As for each alignment film 31, the surface near the liquid crystal material 21 (the surface in contact with the liquid crystal material 21) is rubbed. The alignment film 31 is made of, for example, a polymer material, and is typically a polyimide film.
シール部材３２は、第１基板２２と第２基板２３との間（配向膜３１間）に配置されて、液晶材料２１を囲む。液晶セル１１がシール部材３２を備えることにより、液晶材料２１が液晶セル１１から漏れ難くなる。シール部材３２は、例えば熱硬化性樹脂又はＵＶ硬化性樹脂からなる。あるいは、シール部材３２は、ＵＶ熱併用型のシール材からなる。ＵＶ硬化性と熱硬化性とを分子内に併せ持つ樹脂として、例えば、エポキシ樹脂のエポキシ基に部分的にアクリル酸（又はメタクリル酸）を付加させた部分アクリロイル（メタクリロイル）化エポキシ樹脂を使用し得る。典型的には、第１基板２２と第２基板２３と（一方の配向膜３１と他方の配向膜３１と）をシール部材３２によって貼り合せる。 The seal member 32 is disposed between the first substrate 22 and the second substrate 23 (between the alignment films 31) and surrounds the liquid crystal material 21. Since the liquid crystal cell 11 includes the sealing member 32, the liquid crystal material 21 is less likely to leak from the liquid crystal cell 11. The seal member 32 is made of, for example, a thermosetting resin or a UV curable resin. Alternatively, the sealing member 32 is made of a UV heat combined type sealing material. For example, a partially acryloyl (methacryloyl) epoxy resin in which acrylic acid (or methacrylic acid) is partially added to the epoxy group of the epoxy resin can be used as the resin having both UV curable properties and thermosetting properties in the molecule. . Typically, the first substrate 22 and the second substrate 23 (one alignment film 31 and the other alignment film 31) are bonded together by the seal member 32.
液晶材料２１は、第１基板２２と第２基板２３との間（配向膜３１間）に保持されていない状態において、らせん構造相を形成する。本実施形態において、液晶材料２１は、第１基板２２と第２基板２３との間に保持されていない状態において、キラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ*相）を形成する。なお、液晶材料２１は、ＳｍＣ*相を形成し得る液晶組成物に限定されない。液晶材料２１は、例えば、キラルスメクチックＦ相（ＳｍＦ*相）、キラルスメクチックＧ相（ＳｍＧ*相）、又はキラルスメクチックＨ相（ＳｍＨ*相）のようならせん構造相を形成し得る液晶組成物であり得る。 The liquid crystal material 21 forms a helical structure phase in a state where it is not held between the first substrate 22 and the second substrate 23 (between the alignment films 31). In the present embodiment, the liquid crystal material 21 forms a chiral smectic C phase (SmC * phase) in a state where it is not held between the first substrate 22 and the second substrate 23. The liquid crystal material 21 is not limited to a liquid crystal composition that can form an SmC * phase. The liquid crystal material 21 is, for example, a liquid crystal composition that can form a helical structure phase such as a chiral smectic F phase (SmF * phase), a chiral smectic G phase (SmG * phase), or a chiral smectic H phase (SmH * phase). It can be.
本実施形態において、液晶材料２１は、強誘電性液晶である。液晶材料２１は、第１基板２２と第２基板２３との間（配向膜３１間）に保持されると、強誘電性を示す。具体的には、配向膜３１（ラビング処理のような表面処理が施された面）と液晶材料２１との相互作用により、液晶分子が一様に配向された強誘電相が発現する。詳しくは、らせん構造相の全部又は一部のらせん（液晶分子のらせん状の配列）がほどけて、強誘電相が発現する。好ましくは、液晶材料２１は、室温（例えば３２０Ｋ以下）の雰囲気温度環境下で強誘電性を示す。 In the present embodiment, the liquid crystal material 21 is a ferroelectric liquid crystal. The liquid crystal material 21 exhibits ferroelectricity when held between the first substrate 22 and the second substrate 23 (between the alignment films 31). Specifically, a ferroelectric phase in which liquid crystal molecules are uniformly aligned appears due to the interaction between the alignment film 31 (surface subjected to a surface treatment such as rubbing treatment) and the liquid crystal material 21. Specifically, all or part of the helical structure phase (helical arrangement of liquid crystal molecules) is unwound and a ferroelectric phase appears. Preferably, the liquid crystal material 21 exhibits ferroelectricity in an ambient temperature environment at room temperature (for example, 320 K or less).
液晶材料２１は、反磁性異方性を有する液晶分子によって構成される限り、特に限定されない。ただし、液晶材料２１の磁気異方性が大きいほど、より小さい磁束密度によって液晶分子の配向秩序（分子長軸の方向）を制御する（変化させる）ことができる。磁気異方性は、液晶分子中のベンゼン環の数が多いほど大きくなる。また、磁気異方性は、液晶分子の分子長を変えることによっても変化させることができる。 The liquid crystal material 21 is not particularly limited as long as it is composed of liquid crystal molecules having diamagnetic anisotropy. However, as the magnetic anisotropy of the liquid crystal material 21 is larger, the alignment order (direction of the molecular major axis) of the liquid crystal molecules can be controlled (changed) with a smaller magnetic flux density. The magnetic anisotropy increases as the number of benzene rings in the liquid crystal molecules increases. The magnetic anisotropy can also be changed by changing the molecular length of the liquid crystal molecules.
本実施形態において、液晶材料２１は、以下の［化１］の化学式で示される分子と、以下の［化２］の化学式で示される分子とからなる液晶組成物である。［化１］の分子の分子名は「５−ｏｃｔｙｌ−２−（４−ｏｃｔｙｌｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）ｐｙｒｉｍｉｄｉｎｅ」である。［化２］の分子の分子名は「（Ｓ）−５−ｄｅｃｙｌ−２−［４−（２−ｆｌｕｏｒｏｄｅｃｙｌｏｘｙ）ｐｈｅｎｙｌ］ｐｙｒｉｍｉｄｉｎｅ」である。［化１］の分子と［化２］の分子との割合は、第１基板２２と第２基板２３との間（一方の配向膜３１と他方の配向膜３１との間）の間隔の大きさに応じて決定し得る。［化１］の分子と［化２］の分子とからなる液晶組成物は、配向膜３１との相互作用を調整することにより、強誘電転移温度以下の雰囲気温度環境下（具体的には、室温を含む３２８Ｋ以下の雰囲気温度環境下）で、らせん構造相（ＳｍＣ*相）と強誘電相（ＳｍＣ相）とが共存した状態となり得る。換言すると、液晶組成物の一部が、強誘電相を形成する。
図４（ａ）、図４（ｂ）、図５（ａ）、及び図５（ｂ）は、液晶材料２１（［化１］の分子と［化２］の分子とからなる液晶組成物）の層構造を示す模式図である。具体的には、図４（ａ）、図４（ｂ）、図５（ａ）、及び図５（ｂ）は、室温を含む３２８Ｋ以下の雰囲気温度環境下において、第１基板２２と第２基板２３との間（配向膜３１間）に保持された液晶材料２１の層構造を示す。詳しくは、図４（ａ）は、液晶材料２１のらせん構造相（ＳｍＣ*相）の層構造を示す模式図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す各層を平面視した模式図である。また、図５（ａ）は、液晶材料２１の強誘電相（ＳｍＣ相）の層構造を示す模式図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す各層を平面視した模式図である。図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、液晶材料２１は、液晶分子４１を含む。図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、液晶分子４１は電気双極子モーメント４３を有する。電気双極子モーメント４３は、液晶分子４１の分子長軸方向に交差する。 4 (a), 4 (b), 5 (a), and 5 (b) show a liquid crystal material 21 (a liquid crystal composition composed of molecules of [Chemical Formula 1] and molecules of [Chemical Formula 2]). It is a schematic diagram which shows the layer structure of this. Specifically, FIG. 4A, FIG. 4B, FIG. 5A, and FIG. 5B show the first substrate 22 and the second substrate in an ambient temperature environment of 328 K or less including room temperature. The layer structure of the liquid crystal material 21 held between the substrates 23 (between the alignment films 31) is shown. Specifically, FIG. 4A is a schematic diagram showing the layer structure of the helical structure phase (SmC * phase) of the liquid crystal material 21, and FIG. 4B is a plan view of each layer shown in FIG. FIG. FIG. 5A is a schematic diagram showing a layer structure of a ferroelectric phase (SmC phase) of the liquid crystal material 21, and FIG. 5B is a schematic diagram of each layer shown in FIG. FIG. As shown in FIGS. 4A and 5A, the liquid crystal material 21 includes liquid crystal molecules 41. As shown in FIGS. 4B and 5B, the liquid crystal molecules 41 have an electric dipole moment 43. The electric dipole moment 43 intersects the molecular long axis direction of the liquid crystal molecules 41.
液晶材料２１は、液晶分子４１が一次元に周期的に並ぶ層構造を形成する。各層の液晶分子４１の分子長軸方向は、層法線方向からある一定の角度だけ傾いている。液晶材料２１は、強誘電転移温度以下の雰囲気温度環境下で、らせん構造相と強誘電相とを形成する。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、らせん構造相では、一次元に周期的に並ぶ液晶分子４１が、らせん状に配列される。詳しくは、層ごとに分子長軸方向がコーン４２の外周面（円錐面）に沿ってずれる。この結果、各層の電気分極は相殺される。よって、らせん構造相を巨視的に見ると、電気分極は発現していない。一方、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、強誘電相では、液晶分子４１が一様に配向される。よって、強誘電相を巨視的に見ると、電気分極が発現している。したがって、液晶材料２１を巨視的に見ると、電気分極が発現している。換言すると、液晶材料２１は、強誘電性を示す強誘電性液晶である。 The liquid crystal material 21 forms a layer structure in which liquid crystal molecules 41 are periodically arranged in one dimension. The molecular major axis direction of the liquid crystal molecules 41 in each layer is inclined by a certain angle from the layer normal direction. The liquid crystal material 21 forms a helical structure phase and a ferroelectric phase under an ambient temperature environment below the ferroelectric transition temperature. As shown in FIGS. 4A and 4B, in the helical structure phase, the liquid crystal molecules 41 periodically arranged in one dimension are arranged in a spiral shape. Specifically, the molecular long axis direction is shifted along the outer circumferential surface (conical surface) of the cone 42 for each layer. As a result, the electric polarization of each layer is canceled out. Therefore, when the helical structural phase is viewed macroscopically, electric polarization is not expressed. On the other hand, as shown in FIGS. 5A and 5B, the liquid crystal molecules 41 are uniformly aligned in the ferroelectric phase. Therefore, when the ferroelectric phase is viewed macroscopically, electric polarization is manifested. Therefore, when the liquid crystal material 21 is viewed macroscopically, electric polarization is expressed. In other words, the liquid crystal material 21 is a ferroelectric liquid crystal that exhibits ferroelectricity.
コーン４２の外周面は、液晶分子４１の分子運動軌道である。液晶材料２１に磁場Ｈを印加すると、らせん構造相の各層の液晶分子４１は、反磁性異方性により、コーン４２の頂点を中心として、コーン４２の外周面に沿って回転し、一様に配向する。この結果、液晶分子４１のらせん状の配列がほどける。図６（ａ）は、図４（ａ）に示すらせん構造相の各層の液晶分子４１の向き（配向秩序）が磁場Ｈによって変化した状態を示す模式図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す各層を平面視した模式図である。 The outer peripheral surface of the cone 42 is a molecular motion trajectory of the liquid crystal molecules 41. When a magnetic field H is applied to the liquid crystal material 21, the liquid crystal molecules 41 in each layer of the helical structure phase rotate around the vertex of the cone 42 along the outer peripheral surface of the cone 42 due to diamagnetic anisotropy, and uniformly Orient. As a result, the helical arrangement of the liquid crystal molecules 41 is unwound. FIG. 6A is a schematic diagram showing a state in which the orientation (alignment order) of the liquid crystal molecules 41 in each layer of the helical structure phase shown in FIG. 4A is changed by the magnetic field H. FIG. It is the schematic diagram which planarly viewed each layer shown to Fig.6 (a).
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、磁場Ｈの生成により、らせん構造相の各層の液晶分子４１は、磁場方向（磁場Ｈの向き）に一様に配向する。よって、液晶材料２１のらせん構造相を巨視的に見ると、磁場Ｈを生成する前は電気分極はゼロであるが、磁場Ｈの生成により電気分極が発現する。 As shown in FIGS. 6A and 6B, the liquid crystal molecules 41 in each layer of the helical structure phase are uniformly aligned in the magnetic field direction (direction of the magnetic field H) by the generation of the magnetic field H. Therefore, when the helical structure phase of the liquid crystal material 21 is viewed macroscopically, the electric polarization is zero before the magnetic field H is generated, but the electric polarization is expressed by the generation of the magnetic field H.
一方、強誘電相の各層の液晶分子４１も、磁場方向（磁場Ｈの向き）によっては、反磁性異方性により、コーン４２の頂点を中心として、コーン４２の外周面に沿って回転し、磁場方向に一様に配向方向を変える。具体的には、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すらせん構造相の各層の液晶分子４１と同様に、強誘電相の各層の液晶分子４１は、磁場方向（磁場Ｈの向き）に一様に配向する。電気分極の極性は、液晶分子４１の分子長軸の層法線方向からの傾き方向に依存する。したがって、図６（ｂ）に示す液晶材料２１の電気分極の極性は、図５（ｂ）に示す液晶材料２１の電気分極の極性とは逆の極性を示す。 On the other hand, the liquid crystal molecules 41 in each layer of the ferroelectric phase also rotate along the outer peripheral surface of the cone 42 around the apex of the cone 42 due to diamagnetic anisotropy depending on the magnetic field direction (direction of the magnetic field H). The orientation direction is changed uniformly in the magnetic field direction. Specifically, like the liquid crystal molecules 41 in each layer of the helical structure phase shown in FIGS. 6A and 6B, the liquid crystal molecules 41 in each layer of the ferroelectric phase have a magnetic field direction (direction of the magnetic field H). Uniformly oriented. The polarity of the electric polarization depends on the inclination direction of the molecular long axis of the liquid crystal molecules 41 from the layer normal direction. Therefore, the polarity of the electric polarization of the liquid crystal material 21 shown in FIG. 6B is opposite to the polarity of the electric polarization of the liquid crystal material 21 shown in FIG.
なお、液晶材料２１は、［化１］の分子と［化２］の分子とからなる液晶組成物に限定されない。例えば、液晶材料２１として、以下の［化３］の化学式で示される分子からなる強誘電性液晶、又は、以下の［化４］の化学式で示される分子からなる強誘電性液晶を使用し得る。［化３］の分子の分子名は「ｐ−ｄｅｃｙｌｏｘｙｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅ−ｐ’―ａｍｉｎｏ−２−ｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｌｃｉｎｎａｍａｔｅ」である。［化４］の分子の分子名は「１，３−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ−ｂｉｓ｛４−［（４−ａｌｋｏｘｙｂｅｎｚｏｙｌ）―ｓｕｌｆａｎｙｌ］ｂｅｎｚｏａｔｅｓ｝」である。
以上説明した実施形態１によれば、液晶材料２１は、反磁性異方性を有する液晶分子４１によって構成される。したがって、液晶分子４１の配向秩序及びそれに付随する液晶材料２１の電気分極の向きを磁場Ｈによって制御することができる。また、いくつかの強誘電性液晶は、室温（例えば３２０Ｋ以下）の雰囲気温度環境下において強誘電性を示すことが知られている。したがって、本実施形態によれば、液晶材料２１を選定することにより、室温の雰囲気温度環境下において、液晶材料２１の電気分極の向きを制御することができる。なお、外部から印加された磁界によって電気分極が誘起される物質として、鉄などの磁性元素を含むセラミック材料のような無機遷移金属酸化物（磁性化合物）が知られている。しかし、その多くは室温よりもはるかに低い雰囲気温度環境下においてのみ電気分極が誘起される。 According to the first embodiment described above, the liquid crystal material 21 is composed of the liquid crystal molecules 41 having diamagnetic anisotropy. Accordingly, the alignment order of the liquid crystal molecules 41 and the direction of the electric polarization of the liquid crystal material 21 accompanying the alignment can be controlled by the magnetic field H. Some ferroelectric liquid crystals are known to exhibit ferroelectricity in an ambient temperature environment of room temperature (eg, 320 K or less). Therefore, according to the present embodiment, by selecting the liquid crystal material 21, the direction of electric polarization of the liquid crystal material 21 can be controlled under the ambient temperature environment of room temperature. An inorganic transition metal oxide (magnetic compound) such as a ceramic material containing a magnetic element such as iron is known as a substance whose electric polarization is induced by a magnetic field applied from the outside. However, many of them induce electrical polarization only in an ambient temperature environment much lower than room temperature.
［実施形態２］
続いて図７、図８（ａ）、図８（ｂ）、図９（ａ）及び図９（ｂ）を参照して、実施形態２に係る磁場応答液晶装置１について説明する。但し、実施形態１と異なる事項を主に説明し、実施形態１と重複する説明は適宜割愛する。実施形態２に係る磁場応答液晶装置１は、２つの電磁石１２（第１電磁石１２ａ及び第２電磁石１２ｂ）を備える点で、実施形態１に係る磁場応答液晶装置１と異なる。
[Embodiment 2]
Subsequently, the magnetic field responsive liquid crystal device 1 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 7, 8 </ b> A, 8 </ b> B, 9 </ b> A, and 9 </ b> B. However, items different from the first embodiment will be mainly described, and a description overlapping with the first embodiment will be omitted as appropriate. The magnetic field responsive liquid crystal device 1 according to the second embodiment is different from the magnetic field responsive liquid crystal device 1 according to the first embodiment in that it includes two electromagnets 12 (a first electromagnet 12a and a second electromagnet 12b).
図７は、本発明の実施形態２に係る磁場応答液晶装置１を示す図である。実施形態２に係る磁場応答液晶装置１は、磁場応答液晶素子２、及び電流源３を備える。磁場応答液晶素子２は、液晶セル１１と、２つの電磁石１２とを備える。液晶セル１１は、２つ電磁石１２の間に配置される。電流源３が、２つ電磁石１２のうちの一方（第１電磁石１２ａ、又は第２電磁石１２ｂ）に電流を供給することにより、液晶セル１１（液晶材料２１）に磁場Ｈが印加される。電流源３が、２つ電磁石１２のうちの他方（第２電磁石１２ｂ、又は第１電磁石１２ａ）に電流を供給することにより、磁場Ｈの向き（磁場方向）が変化する。 FIG. 7 is a diagram showing a magnetic field response liquid crystal device 1 according to Embodiment 2 of the present invention. The magnetic field responsive liquid crystal device 1 according to the second embodiment includes a magnetic field responsive liquid crystal element 2 and a current source 3. The magnetic field responsive liquid crystal element 2 includes a liquid crystal cell 11 and two electromagnets 12. The liquid crystal cell 11 is disposed between two electromagnets 12. When the current source 3 supplies a current to one of the two electromagnets 12 (the first electromagnet 12a or the second electromagnet 12b), the magnetic field H is applied to the liquid crystal cell 11 (liquid crystal material 21). When the current source 3 supplies a current to the other of the two electromagnets 12 (the second electromagnet 12b or the first electromagnet 12a), the direction (magnetic field direction) of the magnetic field H changes.
以下、図８（ａ）、図８（ｂ）、図９（ａ）及び図９（ｂ）を参照して、強誘電転移温度以下の磁場Ｈを生成していない環境下において、液晶材料２１が強誘電相を形成する場合を例に、実施形態２に係る磁場応答液晶装置１の動作を説明する。実施形態２に係る磁場応答液晶装置１は、電流源３から第１電磁石１２ａへ電流を供給して磁場Ｈを生成すると、液晶材料２１の電気分極の極性が「−Ｐ」を示すように構成されている。また、実施形態２に係る磁場応答液晶装置１は、電流源３から第２電磁石１２ｂへ電流を供給して磁場Ｈを生成すると、液晶材料２１の電気分極の極性が「＋Ｐ」を示すように構成されている。 Hereinafter, with reference to FIG. 8A, FIG. 8B, FIG. 9A, and FIG. 9B, the liquid crystal material 21 in an environment where the magnetic field H below the ferroelectric transition temperature is not generated. The operation of the magnetic field responsive liquid crystal device 1 according to the second embodiment will be described by taking as an example the case where forms a ferroelectric phase. The magnetic field responsive liquid crystal device 1 according to the second embodiment is configured such that when the current is supplied from the current source 3 to the first electromagnet 12a to generate the magnetic field H, the polarity of the electric polarization of the liquid crystal material 21 indicates “−P”. Has been. Further, when the magnetic field responsive liquid crystal device 1 according to the second embodiment generates a magnetic field H by supplying a current from the current source 3 to the second electromagnet 12b, the polarity of the electric polarization of the liquid crystal material 21 indicates “+ P”. It is configured.
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、各層の液晶分子４１の向き（配向秩序）が磁場Ｈによって変化する様子を示している。図９（ａ）は、図８（ａ）に示す各層を平面視した模式図である。図９（ｂ）は、図８（ｂ）に示す各層を平面視した模式図である。詳しくは、図９（ａ）及び図９（ｂ）は、磁場Ｈの生成によって各層の液晶分子４１の向き（配向秩序）が変化することに付随して電気分極の向きが変化する様子を示している。 FIGS. 8A and 8B show how the orientation (alignment order) of the liquid crystal molecules 41 in each layer changes due to the magnetic field H. FIG. Fig.9 (a) is the schematic diagram which planarly viewed each layer shown to Fig.8 (a). FIG. 9B is a schematic view of the layers shown in FIG. Specifically, FIGS. 9A and 9B show how the direction of electrical polarization changes accompanying the change in the direction (alignment order) of the liquid crystal molecules 41 in each layer due to the generation of the magnetic field H. ing.
液晶材料２１は、例えばスメクチックＣ相（ＳｍＣ相）を形成している。よって、液晶材料２１を巨視的に見ると、電気分極が発現している。本実施形態では、電気分極の極性は「＋Ｐ」を示す。強誘電転移温度以下の雰囲気温度環境下において、電流源３が第１電磁石１２ａに電流を供給して磁場Ｈを生成した場合（同方向の磁束密度の絶対値を増加させた場合）、各層の液晶分子４１は、コーン４２の外周面に沿って回転して、磁場方向（磁場Ｈの向き）に傾く（図８（ｂ）及び図９（ｂ）に示す液晶材料２１）。例えば、液晶材料２１は、ＳｍＣ相を形成する。この結果、液晶材料２１を巨視的に見ると、電気分極が発現している。具体的には、電気分極は、第１電磁石１２ａに電流を供給する前の極性（＋Ｐ）とは反対の極性（−Ｐ）を示す。 The liquid crystal material 21 forms, for example, a smectic C phase (SmC phase). Therefore, when the liquid crystal material 21 is viewed macroscopically, electric polarization is expressed. In the present embodiment, the polarity of the electric polarization indicates “+ P”. When the current source 3 supplies a current to the first electromagnet 12a to generate the magnetic field H under an ambient temperature environment below the ferroelectric transition temperature (when the absolute value of the magnetic flux density in the same direction is increased), The liquid crystal molecules 41 rotate along the outer peripheral surface of the cone 42 and tilt in the magnetic field direction (direction of the magnetic field H) (the liquid crystal material 21 shown in FIGS. 8B and 9B). For example, the liquid crystal material 21 forms an SmC phase. As a result, when the liquid crystal material 21 is viewed macroscopically, electric polarization is developed. Specifically, the electric polarization has a polarity (-P) opposite to the polarity (+ P) before supplying current to the first electromagnet 12a.
その後、電流源３が第２電磁石１２ｂに電流を供給して、第１電磁石１２ａに電流を供給した際とは逆向きの磁場Ｈを生成すると、各層の液晶分子４１は、コーン４２の外周面に沿って回転して、第１電磁石１２ａに電流を供給した際とは反対の方向に傾く（図８（ａ）及び図９（ａ）に示す液晶材料２１）。例えば、液晶材料２１はＳｍＣ相を形成する。この結果、液晶材料２１を巨視的に見ると、電気分極が発現している。具体的には、電気分極は、第１電磁石１２ａに電流を供給した際の極性（−Ｐ）とは反対の極性（＋Ｐ）を示す。 Thereafter, when the current source 3 supplies a current to the second electromagnet 12b and generates a magnetic field H in a direction opposite to that when the current is supplied to the first electromagnet 12a, the liquid crystal molecules 41 of each layer are formed on the outer peripheral surface of the cone 42. And tilts in the direction opposite to that when the current is supplied to the first electromagnet 12a (the liquid crystal material 21 shown in FIGS. 8A and 9A). For example, the liquid crystal material 21 forms an SmC phase. As a result, when the liquid crystal material 21 is viewed macroscopically, electric polarization is developed. Specifically, the electric polarization shows a polarity (+ P) opposite to the polarity (−P) when a current is supplied to the first electromagnet 12a.
以上説明した実施形態２によれば、電気分極の向きを磁場Ｈによって反転させることができる。なお、本実施形態では、磁場応答液晶装置１が２つの電磁石１２を備え得る形態について説明したが、磁場応答液晶装置１は、複数（２つ以上）の電磁石１２を備え得る。磁場応答液晶装置１が３つ以上の電磁石１２を備える場合、液晶セル１１は、３つ以上の電磁石１２の間に配置される。 According to the second embodiment described above, the direction of electric polarization can be reversed by the magnetic field H. In the present embodiment, the configuration in which the magnetic field response liquid crystal device 1 can include two electromagnets 12 has been described. However, the magnetic field response liquid crystal device 1 may include a plurality (two or more) of electromagnets 12. When the magnetic field responsive liquid crystal device 1 includes three or more electromagnets 12, the liquid crystal cell 11 is disposed between the three or more electromagnets 12.
以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof.
例えば、液晶セル１１は、スペーサを更に備え得る。スペーサは、液晶材料２１に含まれる。あるいは、スペーサは、液晶材料２１とシール部材３２とに含まれる。スペーサの形状は、球状又は棒状であり得る。あるいは、球状のスペーサと棒状のスペーサとの両方が使用されてもよい。スペーサの材料は、ガラス、樹脂、又はシリカであり得る。例えば、ガラスビーズ、ガラス繊維、プラスチックビーズ、又はシリカ粒子をスペーサとして使用し得る。液晶セル１１がスペーサを備えることにより、第１基板２２と第２基板２３と（一方の配向膜３１と他方の配向膜３１と）を、所定の間隔を隔てて配置することが容易になる。 For example, the liquid crystal cell 11 may further include a spacer. The spacer is included in the liquid crystal material 21. Alternatively, the spacer is included in the liquid crystal material 21 and the seal member 32. The shape of the spacer can be spherical or rod-shaped. Alternatively, both spherical spacers and rod-shaped spacers may be used. The material of the spacer can be glass, resin, or silica. For example, glass beads, glass fibers, plastic beads, or silica particles can be used as the spacer. When the liquid crystal cell 11 includes the spacer, it is easy to dispose the first substrate 22 and the second substrate 23 (one alignment film 31 and the other alignment film 31) at a predetermined interval.
また、液晶セル１１は、電極を更に備え得る。電極は、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）のような透明電極であり得る。電極は、第１基板２２の液晶材料２１に近い側の面、及び第２基板２３の液晶材料２１に近い側の面にそれぞれ設けられる。したがって、液晶セル１１が配向膜３１を備える場合、電極は、第１基板２２と配向膜３１との間、及び第２基板２３と配向膜３１との間にそれぞれ配置される。 The liquid crystal cell 11 may further include an electrode. The electrode may be a transparent electrode such as ITO (Indium Tin Oxide). The electrodes are provided on the surface of the first substrate 22 near the liquid crystal material 21 and the surface of the second substrate 23 near the liquid crystal material 21, respectively. Therefore, when the liquid crystal cell 11 includes the alignment film 31, the electrodes are disposed between the first substrate 22 and the alignment film 31 and between the second substrate 23 and the alignment film 31, respectively.
また、本発明の実施形態では、液晶材料２１が強誘電性液晶である形態について説明したが、液晶材料２１は反強誘電性液晶であってもよい。液晶材料２１が反強誘電性液晶である場合、液晶材料２１は、第１基板２２と第２基板２３との間（一方の配向膜３１と他方の配向膜３１との間）に保持されると、反強誘電性を示す。具体的には、配向膜３１（ラビング処理のような表面処理が施された面）と液晶材料２１との相互作用により、反強誘電相が発現する。この結果、液晶材料２１は、巨視的に見ると電気分極が相殺された状態となる。より具体的には、反強誘電転移温度以下の雰囲気温度環境下において、液晶分子が一層毎に交互に異なる方向に配向される。あるいは、配向膜３１と液晶材料２１との相互作用が弱い場合、反強誘電転移温度以下の雰囲気温度環境下において、液晶分子はらせん状の配列を維持する。好ましくは、液晶材料２１は、室温（例えば３２０Ｋ以下）の雰囲気温度環境下において反強誘電性を示す。 In the embodiment of the present invention, the liquid crystal material 21 is a ferroelectric liquid crystal. However, the liquid crystal material 21 may be an antiferroelectric liquid crystal. When the liquid crystal material 21 is an antiferroelectric liquid crystal, the liquid crystal material 21 is held between the first substrate 22 and the second substrate 23 (between one alignment film 31 and the other alignment film 31). And antiferroelectric properties. Specifically, an antiferroelectric phase appears due to the interaction between the alignment film 31 (surface that has been subjected to a surface treatment such as rubbing treatment) and the liquid crystal material 21. As a result, the liquid crystal material 21 is in a state in which the electric polarization is canceled when viewed macroscopically. More specifically, the liquid crystal molecules are alternately aligned in different directions for each layer in an ambient temperature environment equal to or lower than the antiferroelectric transition temperature. Alternatively, when the interaction between the alignment film 31 and the liquid crystal material 21 is weak, the liquid crystal molecules maintain a helical arrangement in an ambient temperature environment equal to or lower than the antiferroelectric transition temperature. Preferably, the liquid crystal material 21 exhibits antiferroelectric properties in an ambient temperature environment at room temperature (eg, 320 K or less).
液晶材料２１が反強誘電性液晶である場合、磁場Ｈを印加することにより、液晶分子の配向秩序が変化する。この結果、電気分極が誘起される。更に、磁場Ｈの方向を変化させることにより、電気分極の極性（方向）を制御することができる。例えば、反強誘電性液晶として、分子名が「４−（１−ｍｅｔｈｙｌｈｅｐｔｙｌｏｘｙｃａｒｂｏｎｙｌ）ｐｈｅｎｙｌ−４’―ｏｃｔｙｌｏｘｙｂｉｐｈｅｎｙｌ−４−ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ」の液晶組成物を使用し得る。 When the liquid crystal material 21 is an antiferroelectric liquid crystal, the orientation order of the liquid crystal molecules is changed by applying the magnetic field H. As a result, electric polarization is induced. Furthermore, by changing the direction of the magnetic field H, the polarity (direction) of the electric polarization can be controlled. For example, as an antiferroelectric liquid crystal, a liquid crystal composition having a molecular name of “4- (1-methylheptyloxycarbonyl) phenyl-4′-octyloxybiphenyl-4-carboxylate” can be used.
以下、本発明の実施例について説明する。但し、本発明は、以下で説明する実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to the examples described below.
図１０は、本実施例に係る液晶セル１１０を示す断面図である。本実施例では、図１０に示す液晶セル１１０を使用した。液晶セル１１０は、図３を参照して説明した液晶セル１１と比べて、透明電極５１を更に備える。透明電極５１は、各種の測定を行うために追加した。透明電極５１は、第１基板２２と配向膜３１との間、及び第２基板２３と配向膜３１との間にそれぞれ配置される。 FIG. 10 is a cross-sectional view showing the liquid crystal cell 110 according to the present embodiment. In this example, the liquid crystal cell 110 shown in FIG. 10 was used. Compared with the liquid crystal cell 11 described with reference to FIG. 3, the liquid crystal cell 110 further includes a transparent electrode 51. The transparent electrode 51 was added to perform various measurements. The transparent electrode 51 is disposed between the first substrate 22 and the alignment film 31 and between the second substrate 23 and the alignment film 31.
本実施例では、液晶材料２１として、［化１］の分子と［化２］の分子とからなる強誘電性液晶を使用した。［化１］の分子の質量パーセント濃度は７５Ｗｔ％であった。［化２］の分子の質量パーセント濃度は２５Ｗｔ％であった。また、本実施例では、第１基板２２及び第２基板２３としてガラス基板を使用し、シール部材３２としてエポキシ樹脂（商品名：アラルダイト ラピッド（急速硬化タイプ））を使用し、配向膜３１としてポリイミド膜を使用し、透明電極５１としてＩＴＯを使用した。更に、スペーサを液晶材料２１内に混入させた。スペーサとして、平均粒径が２μｍのシリカ粒子（球状スペーサ）を使用した。第１基板２２と第２基板２３との間（一方の配向膜３１と他方の配向膜３１との間）の間隔は、２２μｍであった。 In this embodiment, as the liquid crystal material 21, a ferroelectric liquid crystal composed of molecules of [Chemical Formula 1] and molecules of [Chemical Formula 2] was used. The molecular weight concentration of the molecule of [Chemical Formula 1] was 75 Wt%. The mass percent concentration of the molecule of [Chemical Formula 2] was 25 Wt%. In the present embodiment, glass substrates are used as the first substrate 22 and the second substrate 23, an epoxy resin (trade name: Araldite Rapid (rapid curing type)) is used as the sealing member 32, and a polyimide is used as the alignment film 31. A film was used, and ITO was used as the transparent electrode 51. Further, a spacer was mixed in the liquid crystal material 21. Silica particles (spherical spacers) having an average particle diameter of 2 μm were used as the spacers. The distance between the first substrate 22 and the second substrate 23 (between one alignment film 31 and the other alignment film 31) was 22 μm.
本発明者等は、まず、使用した液晶材料２１の強誘電転移温度を調べるために、磁場Ｈを生成していない状態で、誘電率、焦電流、及び電気分極の測定を行った。具体的には、周波数１００Ｈｚの交流電圧（−０．１Ｖ〜＋０．１Ｖ）を透明電極５１に印加して、雰囲気温度を３４０Ｋから３００Ｋまで下げながら、誘電率を測定した。また、雰囲気温度を３４０Ｋから３００Ｋまで下げながら、焦電流、及び電気分極を測定した。焦電流及び電気分極の測定は、透明電極５１に電圧を印加することなく、即ち電場を発生させることなく行った。測定結果を図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示す。 First, in order to examine the ferroelectric transition temperature of the liquid crystal material 21 used, the inventors measured dielectric constant, pyroelectric current, and electric polarization in a state where the magnetic field H was not generated. Specifically, an AC voltage (−0.1 V to +0.1 V) with a frequency of 100 Hz was applied to the transparent electrode 51, and the dielectric constant was measured while lowering the ambient temperature from 340K to 300K. Further, pyroelectric current and electric polarization were measured while lowering the ambient temperature from 340K to 300K. The measurement of the pyroelectric current and the electric polarization was performed without applying a voltage to the transparent electrode 51, that is, without generating an electric field. The measurement results are shown in FIGS. 11 (a) to 11 (c).
図１１（ａ）は、液晶材料２１の誘電率と雰囲気温度との関係を示す。図１１（ａ）において、横軸は温度（Ｋ）を示し、縦軸は誘電率（任意単位）を示す。図１１（ｂ）は、液晶材料２１において発生する焦電流と雰囲気温度との関係を示す。図１１（ｂ）において、横軸は温度（Ｋ）を示し、縦軸は焦電流の電流値（ｐＡ）を示す。図１１（ｃ）は、液晶材料２１の電気分極と雰囲気温度との関係を示す。図１１（ｃ）において、横軸は温度（Ｋ）を示し、縦軸は電気分極（μＣ／ｍ2）を示す。 FIG. 11A shows the relationship between the dielectric constant of the liquid crystal material 21 and the ambient temperature. In FIG. 11A, the horizontal axis indicates temperature (K), and the vertical axis indicates dielectric constant (arbitrary unit). FIG. 11B shows the relationship between the pyroelectric current generated in the liquid crystal material 21 and the ambient temperature. In FIG.11 (b), a horizontal axis shows temperature (K) and a vertical axis | shaft shows the electric current value (pA) of a pyroelectric current. FIG. 11C shows the relationship between the electric polarization of the liquid crystal material 21 and the ambient temperature. In FIG. 11C, the horizontal axis indicates temperature (K), and the vertical axis indicates electric polarization (μC / m 2 ).
図１１（ａ）に示すように、３２８Ｋ以下において誘電率の増大を測定できた。また、図１１（ｂ）に示すように、３２０Ｋ以上３２８Ｋ以下において焦電流を測定できた。また、図１１（ｃ）に示すように、３２８Ｋ以下において電気分極を測定できた。よって、使用した液晶材料２１の強誘電転移温度は３２８Ｋであることを確認できた。換言すると、使用した液晶材料２１は、３２８Ｋ以下の雰囲気温度環境下において強誘電性を示すことを確認できた。詳しくは、強誘電転移温度以下の磁場Ｈを印加していない環境下において、配向膜３１との相互作用により、液晶材料２１の一部に強誘電相が発現した。より詳しくは、液晶材料２１は、らせん構造相（ＳｍＣ*相）と強誘電相（ＳｍＣ相）とが共存した状態となった。 As shown in FIG. 11A, an increase in dielectric constant could be measured at 328K or less. Moreover, as shown in FIG.11 (b), the pyroelectric current was able to be measured in 320K or more and 328K or less. In addition, as shown in FIG. 11C, the electric polarization could be measured at 328K or less. Therefore, it was confirmed that the ferroelectric transition temperature of the liquid crystal material 21 used was 328K. In other words, it was confirmed that the liquid crystal material 21 used exhibited ferroelectricity under an ambient temperature environment of 328K or lower. Specifically, a ferroelectric phase was developed in a part of the liquid crystal material 21 due to the interaction with the alignment film 31 in an environment where a magnetic field H lower than the ferroelectric transition temperature was not applied. More specifically, the liquid crystal material 21 is in a state where a helical structure phase (SmC * phase) and a ferroelectric phase (SmC phase) coexist.
続いて、本発明者等は、図１を参照して説明した磁場応答液晶装置１を使用して、磁場Ｈの磁束密度を０Ｔと９Ｔとの間で周期的に変動させつつ電気分極を測定した。雰囲気温度は、強誘電転移温度（３２８Ｋ）よりも低い３２０Ｋに設定した。測定結果を図１２（ａ）に示す。 Subsequently, the inventors use the magnetic field response liquid crystal device 1 described with reference to FIG. 1 to measure the electric polarization while periodically changing the magnetic flux density of the magnetic field H between 0T and 9T. did. The ambient temperature was set to 320K, which is lower than the ferroelectric transition temperature (328K). The measurement results are shown in FIG.
図１２（ａ）は、図１２（ｂ）に示す磁場Ｈの変動に対する液晶材料２１の電気分極の変動を示す。図１２（ａ）において、横軸は経過時間（秒）を示し、縦軸は電気分極（μＣ／ｍ2）を示す。図１２（ｂ）は、磁場Ｈ（磁束密度）の周期的な変動を示す。図１２（ｂ）において、横軸は経過時間（秒）を示し、縦軸は磁場Ｈの磁束密度（テスラ）を示す。 FIG. 12A shows the fluctuation of the electric polarization of the liquid crystal material 21 with respect to the fluctuation of the magnetic field H shown in FIG. In FIG. 12A, the horizontal axis represents elapsed time (seconds), and the vertical axis represents electric polarization (μC / m 2 ). FIG. 12B shows a periodic fluctuation of the magnetic field H (magnetic flux density). In FIG. 12B, the horizontal axis indicates the elapsed time (seconds), and the vertical axis indicates the magnetic flux density (Tesla) of the magnetic field H.
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、電気分極の極性（向き）が、磁場Ｈの周期的な変動に応じて反転（変動）することを確認できた。また、再現性があることも確認できた。 As shown in FIGS. 12A and 12B, it was confirmed that the polarity (direction) of the electric polarization was reversed (varied) according to the periodic variation of the magnetic field H. It was also confirmed that there was reproducibility.
本発明は、磁場制御によって強誘電ドメインをスイッチさせる新規なデバイスや、光の偏光制御を磁場によって行う磁気光学素子や、デジタル情報記憶用メモリ素子などの各種デバイスの実用化に有用である。 The present invention is useful for practical application of various devices such as a novel device that switches a ferroelectric domain by magnetic field control, a magneto-optical element that controls polarization of light by a magnetic field, and a memory element for digital information storage.
１ 磁場応答液晶装置
２ 磁場応答液晶素子
３ 電流源
１１ 液晶セル
１２ 電磁石
１２ａ 第１電磁石
１２ｂ 第２電磁石
２１ 液晶材料
４１ 液晶分子
４２ コーン
４３ 電気双極子モーメント
１１０ 液晶セル
Ｈ 磁場
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic field response liquid crystal device 2 Magnetic field response liquid crystal element 3 Current source 11 Liquid crystal cell 12 Electromagnet 12a 1st electromagnet 12b 2nd electromagnet 21 Liquid crystal material 41 Liquid crystal molecule 42 Cone 43 Electric dipole moment 110 Liquid crystal cell H Magnetic field
Claims (10)
前記磁場が印加される液晶材料と
を備え、
前記液晶材料は、強誘電性液晶又は反強誘電性液晶であり、
前記電磁石は、前記液晶材料の電気分極を前記磁場によって制御する、磁場応答液晶素子。 An electromagnet that generates a magnetic field;
A liquid crystal material to which the magnetic field is applied, and
The liquid crystal material is a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal,
The electromagnet is a magnetic field responsive liquid crystal element that controls the electric polarization of the liquid crystal material by the magnetic field.
前記電磁石に電流を供給して、前記電磁石に磁場を生成させる電流源と、
前記磁場が印加される液晶材料と
を備え、
前記液晶材料は、強誘電性液晶又は反強誘電性液晶であり、
前記電流源は、前記液晶材料の電気分極が前記磁場によって制御されるように、前記電磁石に前記電流を供給する、磁場応答液晶装置。 An electromagnet,
A current source for supplying a current to the electromagnet and generating a magnetic field in the electromagnet;
A liquid crystal material to which the magnetic field is applied, and
The liquid crystal material is a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal,
The magnetic field responsive liquid crystal device, wherein the current source supplies the current to the electromagnet so that the electric polarization of the liquid crystal material is controlled by the magnetic field.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11218065B2 (en) | 2019-05-22 | 2022-01-04 | Denso Corporation | Field coil type rotating electric machine |
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- 2016-08-31 JP JP2016169015A patent/JP2018036461A/en active Pending
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| US11218065B2 (en) | 2019-05-22 | 2022-01-04 | Denso Corporation | Field coil type rotating electric machine |
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