Структура и электрооптические свойства одноосно-ориентированных пленок капсулированных полимером сегнетоэлектрических жидких кристаллов

• Автор: Сморгон, Сергей Леонидович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 90 с. : ил

Введение

Г пава 1. Обзор

1.1. Классификация жидких кристаллов

1.2. Электрооптические эффекты в смектической С* фазе

1.3. Капсулированные полимером жидкие кристаллы

1.4. Методы используемые для приготовления КПЖК пленок

1.5. Планарно-ориентированные КПЖК пленки

1.6. Постановка задачи

Глава 2. Методика и техника эксперимента

2.1. Используемые материалы и их характеристики

2.2. Показатели преломления

2.3. Методика приготовления и одноосной ориентации КПСЭЖК пленок
2.4. Методика исследования морфологических характеристик КПСЭЖК пленок и внутренней ориентационной структуры капель
2.5. Установка для измерения электрооптических характеристик КПСЭЖК пленок
Глава 3. Структура упорядочения капель и электрооптические характеристик КПСЭЖК пленок
3.1. Наблюдаемые текстуры и структура упорядочения капель
3.2. Модуляция света ориентированнойКПСЭЖК-пленкой
3.3. Зависимость светопропускания и глубины модуляции от угла между плоскостью поляризации падающего света и направлением деформации капель
3.4. Анизотропия светопропускания в зависимости от температуры
3.5. Температурная зависимость глубины модуляции света
3.6. Вольт-амплитудные характеристики
3.7. Динамические характеристики КПСЭЖК-пленки
3.8. Бистабильность
Глава 4. КПСЭЖК модуляторы света и оптимизация их характеристик
4.1. Конструкция КПСЭЖК модулятора света с использованием одного поляроида
4.2. Бесполяроидные схемы
4.3. Устройство с использованием двух поляроидов
Заключение
ВЫВОДЫ
Литература

Введение
Актуальность темы. На сегодняшний день весьма актуальной проблемой является совершенствование элементной базы устройств микроэлектроники и информационных технологий. Для расширения их функционального разнообразия и улучшения эксплуатационных характеристик необходимо проводить интенсивные работы в области создания и исследования новых электрооптических материалов. Одним из таких материалов являются композитные пленки капсулированных полимером жидких кристаллов (КПЖК). Этот материал сочетает в себе положительные качества жидких кристаллов с хорошими механическими свойствами и технологичностью полимерных пленок. Обширные исследования были проведены с КПЖК пленками на основе нематиков и холестериков, были выполнены текстурные и структурные исследования для капель смектика С с гомеогропными граничными условиями. Однако совершенно отсутствовали работы, направленные на создание композитных электрооптических пленок с использованием сегнетоэлектрических жидких кристаллов (СЭЖК). СЭЖК обладают минимальными среди мезогенов временами реакции и релаксации, что дает возможность создавать устройства с высоким быстродействием. В существующих устройствах, основанных на использовании слоя чистого СЭЖК, имеются проблемы с созданием устойчивой ориентации и ряд других особенностей, препятствующих их широкому распространению.
Сложное структурное упорядочение жидкокристаллической и полимерной фаз в композитных структурах приводит к качественно иным проявлениям известных физических свойств ЖК и возникновению новых эффектов, требующих специального изучения. Макроскопические оптические свойства композитных пленок определяются в основном ориентационной структурой капель ЖК. В этом плане требуется провести детальное рассмотрение особенностей ориентационноструктурного упорядочения СЭЖК в полимерной матрице с планарными граничными условиями. Отсутствие на сегодняшний момент методик, позволяющих определить все параметры необходимые для достоверного теоретического описания механизма

поведения СЭЖК в каплях эллипсоидальной формы, определяет особую значимость экспериментального изучения структуры упорядочения, оптических и электрооптических свойств таких сред.
Таким образом, актуальность проведения исследований по теме диссертации определялась следующим:
- к моменту начала работ в литературе отсутствовала информация о существовании и использовании электрооптических материалов и устройств на основе одноосно ориентированных пленок капсулированных полимером сегнетоэлектрических ЖК;
- не была изучена специфика ориентационного упорядочения сегнетоэлектрических ЖК в эллипсоидальных каплях с планарными граничными условиями, отсутствовали исследования оптических и электрооптических свойств одноосно ориентированных КПСЭЖК пленок.
Целью данной работы являлось создание элекгрооптического материала на основе капсулированных полимером сегнетоэлектрических жидких кристаллов и проведение экспериментальных исследований его структурных и оптических свойств.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- разработать методику приготовления и одноосной ориентации пленок капсулированных полимером сегнетоэлектрических жидких кристаллов;
- собрать установки и отработать методики экспериментального определения морфологических и оптических параметров КПЖК материалов;
- исследовать оптические и электрооптические свойства КПСЭЖК пленок в зависимости от их морфологии, ориентационной структуры капель ЖК, температуры;
- рассмотреть влияние геометрии КПСЭЖК ячеек, угла наклона молекул и оптической анизотропии композитных пленок на параметры элекгрооптического отклика;
- провести анализ возможных способов модуляции оптического излучения с использованием одноосно ориентированных КПСЭЖК пленок..

Неполяризованное излучение Не-Ме лазера ЛГН-302 направлялось на поляризатор, закрепленный на поворотном устройстве с лимбом, затем проходило через термокювету с образцом и попадало на фотодиод, рассеянное излучение задерживалось диафрагмой. Положение поляризатора (поворот относительно направления ориентации образца) выбиралось необходимым образом в диапазоне 0-360°. Для измерений использовался линейный участок характеристики фотодиода.
Переориентация СЭЖК в исследуемых образцах осуществлялось различными генераторами электрических импульсов. Сигнал генератора подавался параллельно на образец, цифровой осциллограф и двухкоординатный самописец. Измерения характеристик оптического отклика производились при помощи цифрового запоминающего осциллографа С9-8. Для дальнейшей обработки оцифрованный сигнал с осциллографа передавался на персональный компьютер и сохранялся. Сигнал с фотодиода также подавался на двухкоординатный самописец, предварительно выделяясь при помощи селективного нановольтметра. Измерение температуры образца производилось по стандартной схеме при помощи медь-константановой термопары и вольтметра. Регулировка температуры осуществлялась оригинальным устройством с точностью 0.1°С
Контраст в данной схеме измерений оценивался из соотношения:
где Топ, Т0“ - светопропускание образца для прямо проходящего излучения во включенном и в выключенном состояниях.