Оптические и динамические характеристики жидкокристаллических и биологических сред

• Автор: Симоненко, Георгий Валентинович
• Шифр специальности: 01.04.05, 03.01.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 311 с. : ил.

1.1 Метод вычисления одномерного распределения углов ориентации директора жидкого кристалла, находящегося во внешнем электрическом поле
1.2 Расчет углов ориентации директора ЖК при двумерной упругой деформации, вызванной электрическим полем

1.2.1 Методика и алгоритм расчета

1.2.2 Некоторые результаты моделирования н их обсуждение

1.3 Расчет оптического пропускания ЖК ячейки для различных электрооптическнх эффектов

1.3.1 Модель ЖК ячейки

1.3.2 Метод расчета оптических характеристик электроонгпчсских эффектов, наблюдаемых в ЖК ячейках
1.4 Использование метода комплексных матриц 4x4 для расчета оптических характеристик электрооптическнх эффектов в ЖК ячейках

1.4.1 Методика расчета матрицы распространения неоднородного анизотропного слоя ЖК

1.4.2 Модификация матричного метода Бсрремана и результаты расчета оптических характеристик электрооптическнх эффектов в ЖК ячейках, полученных с помощью различных вычислительных методов

1.5 Сравнение экспериментальных и рассчитанных оптических характеристик

электрооптическнх эффектов в ЖКнчейках
1.6 Система компьютерного моделирования элекгрооптнчсских и
оптических характеристик ЖК устройств отображения информации, работающих на основе различных элекгрооптнчсских эффектов
1.6.1 Компьютерное моделирование характеристик электрооптическнх эффектов и устройств отображения информации на их основе
1.7 Выводы
Глава 2 Использование фазовых компенсаторов для улучшения
электрооптическнх характеристик устройств отображения информации на
жидких кристаллах.
2.1 Экспериментальное и теоретическое исследование оптических характеристик ЖК .модулятора на я ячейках
2.1.1 Экспериментальное и теоретическое исследование оптических
характеристик ЖК затвора
2.2 Сравнительный анализ характеристик отражательных вТМдисплесв с одним и двумя поляризаторами
2.2.1 Конструкция отражательного дисплеи и принцип ее работы
2.2.2 Метод поиска оптимальных параметров конструкции дисплея
2.2.3 Результаты моделирования характеристик ЖК дисплея, работающего в режиме ОМ
2.3 Жидкокристаллический дисплей одновременно использующий эффект интерференции поляризованных лучей в свсрхзакручснных структурах
жидкого кристалла и эффект гостьхозяин
2.3.1 Характеристики ЖКдисплея.
2.3.2 Конструкция ЖКдисплея
2.3.3 Результаты моделирования комбинированного дисплея
2.4 Характеристики жидкокристаллических устройств отображения информации на основе эффекта гостьхозяин
2.4.1 Характеристики ЖКустройств отображения информации типа гостьхозяин.
2.4.2 Результаты компьютерного моделирования и их обсуждение.
2.5 Оптические характеристики отражательного жидкокристаллического дисплея типа гостьхозяин без поляроида с фазовым компенсатором
2.5.1 Конструкция ЖК дисплея и принцип его действия
2.5.2 Оптические характеристики отражательного ЖКдисилея типа гостьхозяин без поляроида
2.6 Фазовая компенсация п ограничение значения максимального контраста 3 устройства
2.7 Выводы
Глава 3 Исследование динамических характеристик эффекта двойного
лучепреломления в различных структурах ЖК
3.1 Особенности метода решения задачи
3.2 Динамика оптического отклика жидкокристаллического индикатора при
средних управляющих напряжениях
З.Э Динамика оптического отклика жидкокристаллического индикатора при
высоких управляющих напряжениях
3.3.1 Результаты компьютерного моделирования
3.3.2 Динамика оптического отклика ЖКдисплея, работающего на основе 7 структур с различными углами закрутки
3.3.3 Влияние параметров ЖК вещества на время памяти экрана, работающего 1 на основе эффекта двулучепреломлення в ЖК структуре с углом закрутки 0
3.4 Быстродействие пассивных ЖК устройств отображения информации с 6 высоким уровнем мультиплексирования
3.5 Выводы
Глава 4 Моделирование оптических характеристик биологических сред и
слоистых сред с хаотической ориентацией оптических осей с учетом анизотропии показателей преломления
4.1 Основные сведения об оптических свойствах биотканей
4.2 Скалярные математические модели для описания оптических свойств 4 биоткани
4.3 Матричный способ описания оптических характеристик биоткани
4.4 Методика измерения оптической анизотропии биотканей
4.4.1 Экспериментальная установка
4.4.2 Анизотропия просветленной биоткани
4.5 Простая модель для расчета спектра пропускания поляризованного света 4 образцом биологической ткани
4.5.1 Модель образца биологической ткани
4.5.2 Сравнение экспериментальных и расчетных спектров
4.6 Оптическая анизотропия биоткани в условиях иммерсионного просветления 3 и без него
4.6.1 Двухшаговая модель распространения света в биотканях
4.6.2 Экспериментальные и расчетные спектры пропускания
4.7 Спектры пропускания и отражения слоистой анизотропной среды со
случайной ориентацией оптических осей ее элементов
4.7.1 Метод расчета оптических характеристик
4.7.2 Результаты расчетов оптических характеристик анизотропной среды с
хаотической ориентацией оптических осей се элементов
4.8 Выводы
Глава 5. Динамика иммерсионного подавления рассеяния света в различных биотканях
5.1 Методика иммерсионного просветления биотканей
5.2 Экспериментальная установка н методика исследования динамики иммерсионного просветления различных биотканей
5.3 Результата исследований динамики иммерсионного просветления
5.4 Математическая модель подавления рассеяния излучения в биотканях с помощью метода иммерсионного просветления
5.4.1 Математическая модель и этапы моделирования процесса иммерсионного
просветления образца биоткани
5.4.2. Результаты и обсуждение
5.5 Выводы
Заключение
Список литературы


Другая большая группа работ посвящена в основном разработке программ и методов расчета оптических характеристик ЖК устройств при многомерной деформации ЖК во внешнем электрическом поле , . В случае одномерной деформации ЖК, когда размеры элементов изображения велики порядка нескольких сотен микрон, такие исследования выполнены в полном объеме 1, 4 и представляют интерес только с точки зрения технологии изготовления. Аналогичные исследования для случая многомерной деформации ЖК, когда размеры элементов изображения имеют линейные размеры менее микрон, не выполнены и остается огрытым вопрос о влиянии физических параметров ЖК на видимый размер элемента изображения устройства с целыо определения минимально возможного размера пикселя. ЖК и конструктивных параметров устройства на упругую деформацию ЖК и видимые размеры элемента отображения. ЖК с положительной диэлектрической анизотропией. На верхней и нижней поверхностях ЖК ячейки параллельно друг другу расположены несколько длинных электродов. Все электроды предполагались идентичными. Ширина каждого электрода , расстояние между соседними электродами толщина ячейки Ь. Как известно 1, ориентацию директора ЖК й можно охарактеризовать двумя углами углом наклона молекул ЖК к плоскости хг и углом поворота Ф молекул ЖК в этой плоскости. Так как длина электродов значительно больше чем , 1у2 , и Ь у то можно считать, что в направлении г электрод бесконечный. Вся конструкция совмещена с прямоугольной системой координат, начало которой совпадает с центром одного из промежутков между электродами. Ко всем нижним электродам прикладывается потенциал у 0. I управляющее напряжение. Каждые верхний и противоположный ему нижний электроды образуют отдельные нары. Поскольку все пары электродов идентичны, то достаточно найти распределение директора только для одной такой пары. В нашей модели мы считаем, что изменения ориентации директора ЖК й происходят только в плоскости у, а вдоль направления г ЖК слой однороден. Управляющее поле Е при этом направлено параллельно оси у . Тогда равновесное распределение углов ориентации директора Л по толщине слоя ЖК, согласно континуальной теории , , достигается при минимальном значении свободной энергии, плотность которой Е в данном случае можно записать в следующем виде 1. Минимизируя интеграл свободной энергии стандартным образом, получим систему нелинейных дифференциальных уравнений для нахождения распределения углов ориентации директора ЖК д. Фх,у в электрическом поле. Ф ФГ, V 2, при у 0, И 22л. Ф 0,v 0, при , И 0 дг . Фг угол закрутки ЖК структуры. Граничные условия по бокам области определяются исходя из периодичности элементарной ячейки с электродами. Для удобства численного решения уравнения системы были приведены к безразмерному виду x x, , I3X длина всего электрода ячейки. Для решения системы уравнений воспользовались наиболее универсальным численным методом методом конечных разностей , . Тогда исходные дифференциальные уравнения заменяются разностными уравнениями относительно сеточной функции. При этом для входящих в уравнение производных используются соответствующие конечноразностные соотношения. В результате получается система алгебраических уравнений, решая которую, можно найти в узлах сетки значения сеточной функции. Составим конечноразностную схему для уравнений, для чего введм сетку. Стороны квадрата . Нх i 0,1,. Иу 0,1,. Здесь Нх шаг разбиения по . Ну шаг разбиения по у Нх 1, Ну 1т у где л и т количество точек по х и у соответственно. Через точки . Любой узел этой сетки, номер которого i, , определяется координатами л,,. Начало системы координат совмещено с точкой 0,0. Кроме того, в сетку входят также точки с координатами 1 и я 1 по х, и I и i по у. Они необходимы для аппроксимации производных в граничных точках. Далее заменяем производные по формулам конечных разностей. Получившаяся система нелинейных уравнений решалась модифицированным методом простой итерации методом Гаусса Зейделя . Начальные приближения задаются из следующих соображений. Полагаем, что в центре электрода решение системы мало отличается от решения аналогичной задачи в одномерном случае.