Исследование электрооптических свойств мультидоменных жидкокристаллических структур, полученных с использованием поверхностно-активных веществ

• Автор: Морозов, Арсений Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 162 с. : ил.

1. ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ЯЧЕЙКИ С МУЛЬТИДОМЕННЫМИ СТРУКТУРАМИ
(Аналитический обзор)
1.1. Основные способы ориентации молекул НЖК на подложках
1.2. Электрооптические свойства НЖК
1.3. Применение мультидоменных ЖК-ячеек в оптических приборах .... 27 Выводы к разделу
2. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МУЛЬТИДОМЕННЫХ ЖК-ЯЧЕЕК
2.1.Физическая модель процесса формирования мультидоменных ЖК-ячеек с использованием ПАВ
2.2.Метод изготовления мультидоменных ячеек
2.3.Основные дефекты структуры, возникающие при изготовлении
мультидоменных ЖК-ячеек
Выводы к разделу
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ МУЛЬТИДОМЕННЫХ ЖК-ЯЧЕЕК
3.1 .Методика проведения экспериментов
3.2.Исследование электрооптических свойств мультидоменных ЖК-структур в однородном электрическом поле
3.3.Исследование мультидоменных ЖК-ячеек, находящихся в режиме
электрогидродинамической неустойчивости
3.4.0ценка погрешностей результатов измерений распределения
относительной фазовой задержки
Выводы к разделу 3
4. РАСЙЕТ ДЕФОРМАЦИИ ДИРЕКТОРА НЕМАТИКА
ВБЛИЗИ ГРАНИЦЫ ДОМЕНОВ
4.1.Метод расчета деформации директора нематика вблизи границы доменов
4.2.Расчет относительной фазовой задержки в мультидоменной
структуре, помещенной в однородное электрическое поле
Выводы к разделу
5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МУЛЪТИДОМЕННЫХ СТРУКТУР В ОПТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ

5.1. Топологические особенности формирования мультидоменных структур в ЖК-ячейках
5.2.Применение мультидоменных структур в устройствах отображения оптической информации
5.3.Использование мультидоменных структур в ЖК-микролинзах
5.3.1. Использование мультидоменных структур в ЖК-микролинзах с гомеотропной ориентацией
5.3.2. Использование мультидоменных структур в ЖК-микролинзах с планарной ориентацией ;
5.4.Применение мультидоменных структур в управляемых фазовых
пластинках Френеля
Выводы к разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Современное состояние и актуальность темы исследований
Жидкие кристаллы (ЖК) являются уникальными электрооптическими компонентами, способными под воздействием электрического поля изменять свои оптические характеристики. На их основе созданы приборы отображения оптической информации, пространственно-временные модуляторы света, адаптивные элементы дифракционной оптики. Совершенствование и создание новых оптических устройств повышают требования к используемым материалам, технологиям и конструктивным решениям.
В последнее время применение ЖК-ячеек с однородно ориентированным нематиком подходит к техническому пределу. Поэтому одним из перспективных направлений развития ЖК-технологий является применение в оптических устройствах мультидоменных структур. ЖК-ячейки с такими структурами в отсутствии управляющего напряжения содержат несколько областей с однородной ориентацией молекул нематика. Использование этой технологии, например, при производстве дисплеев, позволило увеличить угол наблюдения и улучшить контрастные характеристики [1].
Основным способом формирования мультидоменных структур в настоящее время является метод фотоориентации. Применение этого метода ограничено высокой стоимостью и малой доступностью фотоориентантов. В связи с этим, поиск более дешевых, доступных и технологических подходов к формированию мультидоменных структур, а так же исследование их физических характеристик является актуальной технической задачей.
Применение мультидоменных ЖК-ячеек в оптических пространственно-временных модуляторах света, в дифракционных устройствах, а также устройствах отображения оптической информации требует экспериментального и теоретического исследования оптических свойств и

фторопласта, которые задавали величину зазора. Сама ячейка перед заполнением ЖК-смесью помещалась в специальную оправу, которая прижимала подложки друг к другу. Способность фторопласта к деформации позволяет регулировать прижимными винтами плоскопараллельность зазора.
Заполнение ячеек ЖК-смесью производилось при комнатной температуре. При такой заливке лецитин имеет низкую адсорбцию на опорную поверхность, поскольку основная его часть находится в мицеллах. Адсорбированного поверхностью ПАВ будет недостаточно для образования гомеотропной ориентации. Поэтому на натертых поверхностях стекла и оксида индия изначально образуется планарная ориентация. На рисунках 20а и 206 хорошо видны мицеллы лецитина в ЖК.
Для того чтобы лецитин из мицелл адсорбировался на опорные поверхности необходимо ячейку нагреть до температуры, превышающей температуру просветления. При этом лецитин легко растворяется в жидком кристалле и адсорбируется на поверхности. После охлаждения НЖК до состояния мезофазы при правильно подобранной концентрации в смеси присутствие мицелл не наблюдается. Время термообработки составляет от 10 до 20 минут и подбирается в зависимости от времени растворения мицелл в изотропном ЖК. После термической обработки, как показано на рисунках 20в и 20г, формирование доменов происходит сразу же после охлаждения ЖК-смеси до температур ниже температуры просветления.
Приведенные технологические этапы основаны на базовых элементах технологии серийного производства ЖК-дисплеев [45]. Поэтому изготовление предложенных в работе ЖК-ячеек с мультидоменными структурами можно осуществлять с использованием оборудования, которое применяется при серийном производстве на многих предприятиях.