Визначення впливу світлоіндукованої зміни граничних умов в комірках із світлочутливими орієнтуючими покриттями на переорієнтацію нематичних кристалів в полярній площині. Розуміння сутності процесу зчеплення рідкого кристалу з орієнтуючою поверхнею.
Аннотация к работе
Принципово інший тип орієнтаційних ефектів повязаний з переорієнтацією РК завдяки зміні граничних умов для директора на підкладках комірки, що відбувається під дією зовнішніх полів (surface-driven reorientation effects). Ефект поверхнево-керованої переорієнтації РК за рахунок наведення та зміни осі легкого орієнтування, на фоточутливій полімерній поверхні при опроміненні поляризованим світлом було відкрито Gibbons et al та Dyadyusha et al на початку останнього десятиріччя минулого століття. Пізніше Gibbons et al, та Voloshchenko et al спостерігали наведення осі легкого орієнтування на нефоточутливій поверхні в комірці, заповненій рідким кристалом та домішкою азобарвника, під дією опромінення лазерним поляризованим світлом. На початок виконання дисертаційної роботи світлоіндуковані поверхнево-керовані ефекти було вивчено тільки в найпростіших випадках планарної орієнтації РК та опубліковані якісні спостереження цих ефектів в комірках з гомеотропною орієнтацією рідкого кристалу. Матеріали дисертаційної роботи доповідались на Міжнародній школі-конференції "Electronic Processes in Organic Materials" ISEPOM’95 (Київ, Україна, 1995), XII Міжнародній Європейській конференції з рідких кристалів ECLC’97 (Закопане, Польща, 1997), Міжнародній школі з новітніх нелінійно-оптичних матеріалів та їх застосувань NOMA’97 (Четраро, Італія, 1997), 7-й Міжнародній конференції з оптики рідких кристалів, OLC’97 (Хепенхейм, Германія, 1997), 7-й Міжнародній конференції з нелінійної оптики і фізики рідких та фоторефрактивних кристалів, NOLPC’97, (Партенід, Крим, Україна, 1997), 17-й Міжнародній конференції з рідких кристалів, ILCC’98 (Страсбург, Франція, 1998), Европейській конференції з рідких кристалів, ECLC’99 (Крит, Греція, 1999), XIII Міжнародній Європейській конференції з рідких кристалів, ELCL’99 (Криниця, Польща, 1999), VIII Міжнародному симпозіумі "Advanced Display Technologies", SID (Новий Світ, Крим, Україна,1999), 8-й Міжнародній конференції з нелінійної оптики і фізики рідких та фоторефрактивних кристалів, NOPLC’2000 (Алушта, Крим, Україна), XIV Міжнародній Європейській конференції з рідких кристалів ELCL’01 (Закопане, Польща, 2001), Міжнародній конференції з оптики рідких кристалів OLC’01(Соренто, Італія, 2001) та на семінарах відділу фізики кристалів Інституту фізики НАН України.При цьому особливу увагу приділено фотоорієнтації РК на світлочутливих полімерних поверхнях, ефектам переорієнтації директора на цих поверхнях та їх використання в системах відображення та запису інформації.В першому розділі дисертації вивчено ефект переорієнтації директора в полярній площині РК-комірки за рахунок світлоіндукованої зміни параметра зчеплення рідкого кристалу з орієнтуючою поверхнею. Були розглянуті комбіновані РК комірки, які складалися з референтної нефоточутливої поверхні з відомим зчепленням, та тестової фоточутливої поверхні. Таким чином, ми досліджували три типи комірок з різними референтними нефоточутливими поверхнями, та тестовою фоточутливою поверхнею: комірку з гомеотропно-планарною орієнтацією, комірку з гометропно-похилою орієнтацією, та комірку з гомеотропною орієнтацією. Таким чином, у відповідності з теоретичним розглядом в комірках з похилою орієнтацією рідкого кристалу, монотонні світлоіндуковані зміни параметра зчеплення приводять до безпорогової переорієнтації директора, а в комірках з гомеотропною орієнтацією такі ж зміни параметра зчеплення ведуть до порогової переорієнтації директора, яка починається при досягненні певного значення. В другому розділі дисертації вивчено ефект переорієнтації директора в азимутальній площині РК-комірки за рахунок світлоіндукованої зміни знаку параметра зчеплення рідкого кристалу з орієнтуючою поверхнею.Опромінення фоточутливої поверхні полісилоксан-циннамату ультрафіолетовим світлом з фіксованим напрямком поляризації, приводить до переорієнтації директора РК в азимутальній площині за рахунок світлоіндукованої зміни величини та знаку параметра зчеплення. Переорієнтація РК проявляється в зміні осі легкого орієнтування з паралельної на перпендикулярну до початкової при збільшенні часу опромінення і повязана з конкуренцією двох фотохімічних процесів, що призводять до орієнтації РК у взаємно-перпендикулярних напрямках. Виявлено, що при електрично-керованій переорієнтації директора в площині комбінованої комірки, що складається з підкладки з жорстким зчепленням і підкладки з фотоорієнтантом, зменшення енергії зчеплення призводить до росту кута переорієнтації директора на фотоорієнтуючій поверхні та появи твіст-структури. При прикладанні електричного поля розподіл директора в твіст-структурі може бути досить плавним для виконання умов адіабатичного розповсюдження світла і РК комірка працює як ротатор площини поляризації. Це дає змогу реалізувати нову моду переорієнтації директора ("in plane sliding mode" - IPSL), робота якої базується на ефекті ковзання директора РК по поверхні фотоорієнтанту з слабкою енергією зчеплення.
План
. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИПриведений стислий зміст дисертаційної роботи.
Вывод
1. Поверхнево керована переорієнтація директора в полярній площині РК-комірки, за рахунок світлоіндукованої зміни параметра зчеплення на фоточутливій поверхні, є пороговою в комірках з гомеотропно орієнтованим РК та безпороговою в комірках з гібридною орієнтацією. Переорієнтація директора починається при досягненні критичного значення енергії зчеплення на фоточутливій орієнтуючій підкладці;
2. Опромінення фоточутливої поверхні полісилоксан-циннамату ультрафіолетовим світлом з фіксованим напрямком поляризації, приводить до переорієнтації директора РК в азимутальній площині за рахунок світлоіндукованої зміни величини та знаку параметра зчеплення. Переорієнтація РК проявляється в зміні осі легкого орієнтування з паралельної на перпендикулярну до початкової при збільшенні часу опромінення і повязана з конкуренцією двох фотохімічних процесів, що призводять до орієнтації РК у взаємно-перпендикулярних напрямках. Показано, що існує три області орієнтації осі легкого орієнтування, в залежності від часу опромінення;
3. Опромінення поверхні фоточутливого полімеру ПВЦНУ при одночасній дії магнітного поля призводить до бістабільної похилої орієнтації нематичного РК 5ЦБ. Магніто-оптична орієнтація характеризується високою часовою та температурною стабільністю. Переходи між еквівалентними напрямками осі легкого орієнтування при прикладанні магнітного поля можливі, як при охолоджені комірки з ізотропної фази, так і в мезофазі поблизу переходу в ізотропну фазу;
4. Виявлено, що при електрично-керованій переорієнтації директора в площині комбінованої комірки, що складається з підкладки з жорстким зчепленням і підкладки з фотоорієнтантом, зменшення енергії зчеплення призводить до росту кута переорієнтації директора на фотоорієнтуючій поверхні та появи твіст-структури. При прикладанні електричного поля розподіл директора в твіст-структурі може бути досить плавним для виконання умов адіабатичного розповсюдження світла і РК комірка працює як ротатор площини поляризації. Це дає змогу реалізувати нову моду переорієнтації директора ("in plane sliding mode" - IPSL), робота якої базується на ефекті ковзання директора РК по поверхні фотоорієнтанту з слабкою енергією зчеплення. Мода характеризується малою керуючою та пороговою напругами.
РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В РОБОТАХ
1. Andrienko D., Kurioz Yu., Reznikov Yu., Reshetnyak V. Surface driven transition in a nematic liquid crystal cell // JETP. - 1997. - Vol. - 112, 6(12). - P. 2045-2055.
2. Andrienko D., Kurioz Yu., Reznikov Yu., Reshetnyak V. Light-induced surface-mediated director reorientation in a nematic cell // Proc. SPIE. - 1998. - Vol. 3318. - P. 312-316.
3. Andrienko D., Kurioz Yu., Reznikov Yu., Rozenblatt Ch, Petschek R.,Lavrentovich O., Subacius D. Tilted photoalighnment of a nematic liquid crystal induced by a magnetic field // J. Appl. Phys. - 1998. - Vol. 83(1). - P. 50-55.
4. Andrienko D., Dyadyusha A., Kurioz Yu., Reshetnyak V., Reznikov Yu. Light-Induced Anchoring Transitions and Bistable Nematic Alignment on Polysiloxane-Based Aligning Surface // Mol. Cryst. Liq. Cryst. - 1998. - Vol. 321. - P. 299-307.
5. Andrienko D., Dyadyusha A., Kurioz Yu., Reshetnyak V., Reznikov Yu. Photoinduced liquid crystal anchoring transition on polysiloxane-based aligning surface // Proc. SPIE. - 1998. - Vol 3488. - P. 175-179.
6. Andrienko D., Dyadyusha A., Kurioz Yu., Reznikov Yu., Barbet F., Bormann D., Warenghem M., Khelifa B. Photoalignment Of Pentyl-Cyanobiphenyl On The Fluorinated Polyvinil-Cinnamates Induced By UV And Visible Light // Mol. Cryst. Liq. Cryst. - 1999. - Vol. 329. - P. 219-226.
7. Andrienko D., KURIOZYU., Kwon S. B., Reznikov Yu., Warenghem M. Slippage of director of nematic liquid crystal over photosensitive aligning surface // Proc. SPIE. - 2000. - Vol. 4147. - P. 265-271.
8. Andrienko D., Barbet F., Bormann D., Kurioz Yu., Kwon S. - B., Reznikov Yu., Warenghem M. Electrically controlled director slippage over photosensitive aligning surface, in-plane sliding mode // Liquid Crystals. - 2000. - Vol. 27, №3. - P. 365-370.