Диссертация (1173423), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Схемаэкспериментальной установки для измерения коэффициентов вязкости Месовича в83такой ЖК ячейке не требует дорогостоящего оборудования. В связи с этим, ееможно также использовать для лабораторных исследований в образовательномпроцессе.Определение коэффициентов вязкости Месовича для двух геометрий (Рисунок2.7) осуществлялось за счет обработки изображений движущихся менисков. Наоснове полученных экспериментальных данных в программе OriginPro 8.0 былипостроены временные зависимости разностей уровней мениска ΔН(t) всоответствии с соотношением (2.7) (Рисунок 2.20). Полученные значенияпредставлены в Таблице 2.4.
Измерения выполнялись при температуре 299±0,5 К.Таблица 2.4 – Зависимости времени затухающего потока и эффективной вязкостиот напряжения электрического поля для ЖК ячейки III.U, Вτ, сηэфф, Па·с03610,019577750,04191412420,06712111890,06422813230,07143515800,0853В связи с тем, что исследования проводились в области малых напряжений,при построении аппроксимационной зависимости было принято, что эффективнаявязкость стремится достигнуть значения η1=0,1052 Па·с [47] в соответствии стемпературой эксперимента.84Рисунок 2.20 – Зависимость эффективной вязкости от напряжения электрического поля для ЖКячейки III.Исходя из полученных данных для данной ЖК ячейки и при сравнении их сданными для ЖК ячейки первого типа, можно сделать вывод, что зависимостиэффективной вязкости от напряжения электрического поля для двух различныхтипов конструкций ЖК ячеек находятся в хорошем согласовании между собой.85Глава 3 Изучение глайдинга легкой оси в жидкокристаллических ячейках сфотоуправляемыми поверхностями при дополнительном воздействииэлектрического поляПервоначальнотехнологияфотоориентациибылапредложенадляиспользования в жидкокристаллической (ЖК) индустрии дисплеев в качествеперспективного инструмента для получения идеальной обработки поверхности,альтернативного хорошо известной процедуре поверхностного натирания [49].
Измножества различных вариантов данной технологии особый интерес представляютте, которые основаны на светоиндуцированных изменениях ориентации молекул внанометровых слоях красителя. Действительно, начальная ориентация молекулкрасителя, определяемая поляризационным состоянием световой волны, можетбыть дополнительно изменена вторичным воздействием поляризованным светом,с направлением вектора Е отличным от исходного. Очень важно, чтобыупомянутые выше изменения происходили как в сухом слое красителя, так и приконтакте последнего с ЖК.
Такое свойство, в свою очередь, обеспечиваетконтролируемые светом изменения поверхностной и объемной ориентации ЖК,которые использовались для изменения исходной оптической перезаписываемойтехнологии (ORW – optical rewritable technology). Последняя технология интереснадля различных приложений, таких как бистабильные дисплеи, электронная бумага,волоконная оптика и фотоника [72].
Использование дополнительных факторов,таких как электрическое поле, может обеспечить оптимизацию техническиххарактеристик ЖК-устройств на основе ORW технологии.В то же время физические явления, вызванные светом в слоях красителя и вповерхностных слоях ЖК, очень сложны и далеки от глубокого понимания намикроскопическом уровне. В частности, это касается световых измененийориентации поверхности в присутствии электрического и магнитного полей. Ранеебылопоказано,чтонекоторыеаспектыкомбинированногодействиясветоэлектрического поля можно описать в рамках феноменологической модели,работающей с общими изменениями поверхностной ориентации ЖК (глайдинг86легкой оси). Определены ряд контрольных параметров, таких как предварительныеи вторичные экспозиционные дозы [69], напряженности электрического поля [70],и азимут поляризации переориентирующего света [81, 82], описывающий глайдинглегкой оси.
В то же время феноменологическая модель не описывает такиеэкспериментальнодоказанныеразупорядочениеповерхностнойявления,какориентациилокальноеиз-заупорядочениеисветоиндуцированногоглайдинга в присутствии электрических полей. Существующий микроскопическийподход, основанный на уравнении Фоккера-Планка [3, 83], оказался применим вслучае светоиндуцированного глайдинга.Таким образом, дополнительные экспериментальные и теоретическиеисследованияглайдингаприкомбинированномвоздействиисветаиэлектромагнитных полей представляют интерес как для фундаментальной науки,так и для приложений.В частности, стандартная ORW технология обеспечивает переориентациюлегкой оси на одной из подложек ячейки. Недавно было доказано [80], что ORWтехнология, которая обеспечивает вращение НЖК на обеих подложках, посленекоторых модификаций, может эффективно использоваться в реологическихисследованиях ЖК.
Для этого нужно подавить оптическую фазовую задержку δмежду обыкновенным и необыкновенными лучами, проходящими через ЖК слой.Существует два способа достижения этой цели. Первый – включает нагрев ЖК дотемпературы изотропной фазы, дальнейшее вторичное облучение поляризованнымсветом отличного направления поляризации и охлаждение до нематической фазы.Второй способ заключается в подавлении оптической фазовой задержки δ внематической фазе с помощью стабилизированного электрического поля.В настоящей работе представлены новые экспериментальные результатывлияния электрического поля на изменения поверхностной и объемной ориентацииЖК слоев с фотоориентированными поверхностями индуцированные светом.Указанные изменения регистрировались с использованием поляризованного света,распространяющегося в анизотропной среде, и соответствующих уравненийкристаллооптики [5, 84].87Данная глава организована следующим образом.
В начале представленоописание конструкции ЖК ячеек и процедура предварительной поверхностнойобработки, которая обеспечивает заданную начальную поверхностную и объемнуюориентацию ЖК после заполнения ячеек. Затем представлены экспериментальныеустановки с описанием, методика проведения эксперимента, полученныерезультаты и их обсуждение.3.1 Технология изготовления экспериментальнойжидкокристаллической ячейкиВ выполненных экспериментах была приготовлена ячейка «сэндвич» типатолщиной d = 80 мкм с прозрачными ITO-электродами на внутренних поверхностяхподложек.
Эти поверхности предварительно покрывали слоем фотоориентанта(SD1) и обрабатывали линейно-поляризованным ультрафиолетовым излучением (λ= 365 нм) интенсивностью Ip=5,8 Вт/м2 и различными временами засветки (tpi) длятрех зон (tp1=600 с, tp2=1200 с и tp3=1800 с). Это позволило получить послезаполнения ЖК (5ЦБ) однородную планарную ориентацию в ячейке. В то же времяазимутальная сила сцепления Wa отлична для ранее упомянутых зон, посколькуэтот параметр зависит от предварительной дозы засветки Dp = Iptp [33].
Для ячейки,используемой в данных экспериментах, значения Dp были равны 3,5, 7 и 10,5кДж/м2 соответственно первой, второй и третьей зонам. Обычно такой диапазон Dpсоответствует средним значениям силы сцепления.Соответствующая геометрия эксперимента и конструкция ячейки показанана Рисунке 3.1. Она обеспечивает вторичное облучение ЖК ячейки линейнополяризованным синим светом (I = 1 кВт/м2, λ = 450 нм) и регистрациюинтенсивности I(t) лазерного излучения (λ = 650 нм), прошедшего через ячейку вскрещенных поляризаторах (Рисунок 3.1 (а)).
ЖК ячейка освещалась черезполяризатор, угол вращения которого составлял β = 40° относительно исходногосостояния (вдоль оси y на Рисунке 3.1 (б)), используемого при предварительномоблучении подложки. Для уменьшения интенсивности красного света лазерного88лучадоуровня,высокочастотноеблизкого(f=10ккГц)темному,кЖКэлектрическоеячейкеприкладывалосьнапряжение(U=70В)(соответствующая схема представлена на Рисунке 3.2) [85].а)б)Рисунок 3.1 – Геометрия эксперимента (а), обеспечивающая вторичное облучение ячейкилинейно-поляризованным синим светом и схема ЖК ячейки (б), где ne(t) – начальное и ne(0) –переориентированноенаправлениелегкойосиНЖК,индуцированноевоздействиемэлектрического поля и света с углом плоскости поляризации β.Рисунок 3.2 – Схема, иллюстрирующая методику проведения эксперимента.Это подтвердило сильное подавление фазовой задержки δ, входящее визвестное выражение интенсивности света I: = 3 sin$ (/2) sin$ (2),(3.1)где φ – азимутальный угол между оптической осью ЖК-слоя с планарнойповерхностной ориентацией и плоскостью поляризации анализатора.89Действительно, сильное электрическое поле индуцирует гомеотропнуюориентацию ЖК слоя, за исключением приповерхностных слоев толщиной,близких к длине электрической когерентности (формула 2.16).В этом случае фазовая задержка δ определяется распространением светачерез приграничные слои и может быть оценена следующим образом: ≈ 4∆ÝÞ²,(3.2)где Δn – анизотропия показателя преломления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
