10kHz～40GHzにおけるネマティック液晶の誘電測定と可変遅延線への応用

亀井　利久  内海　要三  森武　洋  戸田　耕司  鈴木　洋介  

誌名
電子情報通信学会論文誌 C   Vol.J85-C   No.12   pp.1149-1158
公開日: 2002/12/01
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Print ISSN: 1345-2827
論文種別: 特集論文 (有機分子エレクトロニクスの現状と将来展望論文小特集)
専門分野: 
キーワード: 
マイクロ波・ミリ波,  ネマティック液晶,  誘電特性,  応答特性,  可変遅延線,  

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あらまし: 
マイクロ波・ミリ波帯における可変遅延線などのアダプティブデバイスへの液晶の応用を目的に，5種類のネマティック液晶の複素誘電率と電圧印加に対する応答時間を測定した．誘電率については，液晶分子長軸が高周波電界と平行のときの比誘電率の実数部//と垂直のときの比誘電率を，またtanδについてもtanδ//, tanδを求めた．これら液晶の誘電特性の測定においては，10kHz～13MHzについては，ラビング処理を行ったITOガラスにサンドイッチされた液晶セルのキャパシタンスとコンダクタンスを直接測る方法を用い，100MHz～40GHzについては，長さの異なる2本の同軸管に液晶を充てんし，それぞれの群遅延量及び伝送損失の差から求めるカットバック法を新しく提案している．低周波領域における誘電緩和を確認するとともに，特に3～40GHzにおいては連続的な周波数変化に対応する形で誘電特性を示した．その結果//は3, は2.5程度の値で周波数に依存せずほぼ一定となり，二つの配向方向による誘電率の差であるΔは材料によって0.4から0.8と大きな差異を示し，最適材料選択の重要な指針となることがわかった．また，偏光方向を平行に配置した2枚の偏光子の間に液晶セルを配置し，He-Neレーザ(632.8nm)を液晶セルに照射し，透過光をホトダイオードで検出する方法で応答時間の測定を行い，液晶をアダプティブデバイスに用いたときの高速性について検討を行った．更に，二つのネマティック液晶の測定結果を用い，20, 30, 40GHzにおける可変遅延線の設計についての考察を行い，具体的な液晶材料選択の指針を与えた．