Характеристики нанотолщинных композиционных слоистых покрытий на гибких подложках после деформации
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
особна под действием управляющих факторов (напряжения) менять интенсивность проходящего через нее света. Ячейка представляет собой две оптически прозрачные подложки, склеенные между собой с заданным зазором, заполненным жидким кристаллом [1]. В зависимости от материала подложек различают жесткие (стеклянные подложки) и гибкие (пластиковые подложки) ячейки. В качестве оптически прозрачного проводящего слоя для электродов используется пленка ITO. Зазор между подложками задается калиброванными спейсерами. Спейсеры могут быть стеклянными и полиимидными, иметь шарообразную, цилиндрическую или столбчатую форму [2].
Принцип действия.
Ориентант имеет толщину 8-25 нм и укладывает прилегающие к нему молекулы в заданном направлении. Таким образом с помощью двух ориентантов мы задаем исходное направление ЖК, что будет соответствовать исходной поляризации света, т.е интенсивности света. К ITO подводится напряжение около 1.5-5 В, создавая разность потенциалов между ними. Под действием этой разности потенциалов ЖК меняют свое направление. Из-за этого меняется интенсивность проходящего света, так как изменение направления ЖК изменяет направление поляризации света. Спейсеры необходимы для сохранения величины оптического зазора и имеют размер около 0.8-50 мкм. При уменьшении зазора количество ЖК тоже уменьшится, следовательно увеличится интенсивность света. Герметизирующая прокладка ограничивает объем, занимаемый ЖК, не давая ему вытечь. Стекло или пластик являются подложками для ITO и служат корпусом ячейки. Толщина подложки около 2мм, толщина слоя ITO 200-300 нм [3].
Поток света сначала проходит через первый поляроид 1. При этом теряется 50% светового потока. Остальной поток поляризованного света 4 проходит через слой ЖК 2, который поворачивает его плоскость поляризации. Ориентация плоскости поляризации этого потока теперь совпадает с плоскостью поляризации второго поляроида, и поток проходит через него почти без потерь.
Если приложить электрическое поле, то проходящий через слой ЖК поток света уже не изменяет плоскость поляризации и почти полностью поглощается во втором поляроиде, плоскость поляризации которого смещена по отношению к плоскости поляризации светового потока [3].
Анализ свойств материалов.
Жидкими кристаллами называют такие вещества, которые находятся в промежуточном (мезоморфном) состоянии между изотропной жидкостью и твердым кристаллическим телом. С одной стороны, они обладают текучестью, способностью находиться в каплевидном состоянии, а с другой - для них характерна анизотропия свойств и, прежде всего, оптическая анизотропия.
Малость межмолекулярных сил, обеспечивающих упорядоченную структуру жидкого кристалла, является принципиальной основой сильной зависимости свойств от внешних факторов (температуры, давления, электрического поля и др.).
Молекулы ЖК в дисплейной ячейке имеют палочкообразную вытянутую форму и ориентированы строго в одном направлении. Ориентация молекул ЖК в дисплейных ячейках может быть гомеотропной, планарной и конфокальной. Соответственно различают гомеотропную, планарную и конфокальную текстуру слоев ЖК. По признаку общей симметрии все жидкие кристаллы подразделяются на три вида: смектические, нематические и холестерические.
Смектическая фаза характеризуется слоистым строением. Центры тяжести удлиненных молекул находятся в плоскостях, равноудаленных друг от друга. В каждом слое молекулы ориентированы параллельно за iет упругого дисперсионного взаимодействия. Текучесть обеспечивается лишь взаимным скольжением слоев, поэтому вязкость среды достаточно велика. Из-за высокой вязкости смектические жидкие кристаллы не получили широкого применения в технике [4].
В нематической фазе длинные оси молекул ориентированы вдоль одного общего направления, называемого нематическим директором. Однако центры тяжести молекул расположены беспорядочно, так что возникает симметрия более низкого порядка, чем у смектических кристаллов. При таком строении вещества возможно взаимное скольжение молекул вдоль нематического директора.
Холестерическая фаза на молекулярном уровне похожа на нематическую. Однако вся ее структура дополнительно закручена вокруг оси, перпендикулярной молекулярным осям. В результате получается слоистая винтовая структура с шагом спирали - порядка 300 нм.
Под текстурой понимается поле обзора слоя ЖК в поляризационном микроскопе, когда этот слой находится между скрещенными поляризаторами. При гомеотропной ориентации молекул текстура ЖК остается однородно темной при повороте ячейки на 180 градусов между скрещенными поляризаторами. Свет распространяется вдоль главной оптической оси слоя ЖК, которая во всей ячейке перпендикулярна гибким подложкам. Принято iитать, что длинные оси молекул в этом случае тоже перпендикулярны подложкам [3].
При гомогенной планарной ориентации текстура ЖК однородна по всей апертуре ячейки, и обладает двулучепреломлением, как монокристалл. При вращении ячейки между скрещенными поляризаторами происходит модуляция светопропускания, что имеет место в том случае, если свет распространяется под углом к главной оптической оси. В первом приближении iитается, что при планарной ориентации длинные оси макромолекул параллельны подложкам. Конфокальная текстура также двулучепреломляющая, но не однородная по апертуре ячейки. Она представляет собой конгломерат монокристаллов различных размеров (для сегне