1 Вакулин Д.А. «Исследование характеристик электроуправляемых жидкокристаллических устройств» Кафедры оптической физики и современного естествознания Санкт-Петербург 2011г. Магистерская диссертация Научный руководитель: доктор ф.-м.н, в.н.с., с.н.с. Коншина Е.А.

2 Целью работы было исследование оптических и динамических характеристик гибридно-ориентированных ячеек и влияния на них параметров электрического поля. Основными задачами этой работы были: разработка компьютерной программы для определения основных характеристик ЖК ячеек; разработка компьютерной программы позволяющей управлять параметрами электрического поля, приложенного к ЖК ячейкам; исследование оптических и динамических характеристик ячеек при вариации условий на границе раздела фаз ЖК с ориентирующей поверхностью.

3 Объект исследования Исследования проводились на плоскопараллельных гибридно- ориентированных ячейках с фиксированным зазором, состоящих из двух стеклянных подложек, на поверхность которых были нанесены слои прозрачного проводящего электрода и ориентирующего слоя. На одну из подложек наносили слои двуокиси церия (CeO2), путем наклонного напыления в вакууме с помощью лазера. На другую подложку осаждали слой аморфного углерода (a-C:H), методом химического осаждения паров в плазме тлеющего разряда. В работе использовали ЖК-1001 (НИОПИК) с оптической анизотропией n = 0,26 на длине волны 632,8 нм и = 4.43 на частоте 1 кГц.

4 Ориентирующаяповерхность СлойЖК E I0I0I0I0 Поляризатор I Анализатор U z x y Схема ЖК ячейки

5 Экспериментальная схема измерения электрооптических характеристик ЖК ячеек

6 Методы исследования Оптические характеристики ЖК ячеек рассчитывались с помощью разработанной компьютерной программы с использованием экспериментальных данных, полученных путем измерения оптического пропускания ячейки в зависимости от напряжения.

7 Результаты В таблице приведены результаты расчета численных значений максимальной фазовой задержки, начального угла наклона директора и порогового напряжения гибридных ячеек с разными граничными условиями, в которых была реализована деформация ДЧЖК вдоль направления электрического поля. Характеристики гибридных ячеек можно варьировать, изменяя условия на границе раздела ЖК- ориентирующая поверхность. ячейкиОриентирующие слои Толщина слоя ЖК, мкм Максимальная фазовая задержка, Угол наклона, град. Пороговое напряжение, В 1CeO 2 /CeO 2 8,31,8550,4 2CeO 2 /a-C:H7,62,4480,8 3CeO 2 /a-C:H8,23,5410,8

8 Методы исследования Для измерения временных характеристик использовали многокомпонентную систему управления параметрами электрического поля (LTR34). Для вариации режимов управления и сбора данных об изменении оптического пропускания была разработана компьютерная программа, которая позволяет также собирать данные об изменении оптического сигнала.

9 Результаты Анализ осциллограмм электрооптического отклика гибридных твист ячеек показал, что они отличаются от осциллограмм, характерных для твист-ячеек с симметричными граничными условиями, т.к. дополнительные осцилляции на осциллограмме у них наблюдались во время между снятием НЧ напряжения и приложением ВЧ напряжения. Симметричная твист ячейка Гибридная твист ячейка

10 Результаты Было установлено, что на отклик гибридных ячеек влияет форма колебаний электрического поля. При последовательном приложении синусоидального напряжения с частотой 1 кГц для включения оптического сигнала и напряжения с частотой 30 кГц для выключения сигнала в гибридной твист ячейке был получен симметричный V-образный оптический отклик, т.е. реализовано бистабильное переключение. Приложены НЧ и ВЧ поля с напряжением 50/38 В Ячейка 4

11 Результаты V-образный оптический отклик был получен при приложении только НЧ поля с частотой 30 кГц в форме меандра с напряжением 30В (длительность 100 мс). Релаксация ДЧЖК в этом случае проходила естественным образом. Ячейка 5

12 Результаты Наименьшее время реакции гибридной твист ячейки 4, управляемой НЧ и ВЧ полем при бистабильном переключении составило – 10 мс. ячейкиТолщина слоя ЖК, мкм Время включения, мс Время выключения, мс Угол наклона, град. 47, ,

13 Выводы В работе были получены следующие основные результаты: Разработана компьютерная программа для расчета характеристик электроуправляемых жидкокристаллических устройств. Разработана компьютерная программа управления параметрами электрического поля, прикладываемого к ЖК устройствам, и сбора данных об изменении оптического сигнала в зависимости от напряжения и времени. Впервые получен бистабильный симметричный оптический отклик в гибридно-ориентированной твист-ячейке с двухчастотным нематическим ЖК со временем переключения, равным 5 мс. Полученные результаты были использованы при разработке оптических переключателей в рамках ГК и будут использованы в дальнейшем учебном процессе.

14 По результатам работы подано две заявки на программы для ЭВМ: Сделан доклад на конференции КМУ-2011 на тему «Особенности оптического отклика гибридных ячеек с двухчастотным нематическим жидким кристаллом». Направлена статья в Журнал технической физики Е.А. Коншина, Д.А. Вакулин, Н.Л. Иванова, Е.О. Гавриш, В.Н. Васильев «Особенности оптического отклика гибридных ячеек с двухчастотным нематическим жидким кристаллом».

15 Спасибо за внимание!