Характеристики нанотолщинных композиционных слоистых покрытий на гибких подложках после деформации

Как видно из графиков 41-43, поглощение спектра в диапазоне длин волн 300-400 нм происходит только при достаточно высоких объемных долях (от 50%), что соответствует толстым слоям ориентантов, а нанотолщинные ориентанты не вносят вклада в поглощение. Следовательно, нанотолщинные ориентанты пригодны для использования в ЖК ячейках, так как не дают дополнительного поглощения.

Рис 44 - Спектр интенсивности ЖК ячейки на основе фоточувствительного ориентанта

Из графиков 44-46 видно, что жидкий кристалл сильно поглощает в диапазоне длин волн 300-450 нм, а также в два раза снижает интенсивность на всем промежутке длин волн 200-900 нм. Сравнивая спектры ПЭТФ с ПИ толщиной 2 мкм и ЖК ячейки с ЖК марки 5CB, видно, что присутствие ПИ спейсеров не оказывает влияние на поглощение в диапазоне 300-450 нм.

Рис 45 - Спектр поглощения ЖК ячейки на основе фоточувствительного ориентанта

Рис 46 - Спектр пропускания ЖК ячейки на основе фоточувствительного ориентанта

2.4 Выводы по экспериментальной части и Оптимизация технологического процесса

Исследовано влияние толщины нанослоев ориентантов и методов химической обработки на оптические, термодинамические и механические характеристики гибких дисплейных ячеек на основе нанослоев ориентантов.

С увеличением объемной доли фоточувствительного ориентанта и полиимидного ориентанта в растворителе толщина слоя ориентанта увеличивается. При формировании нанослоев смачивание уменьшается, свободная поверхностная энергия падает на 8-15%. Дисперсионная составляющая свободной поверхностной энергии не зависит от типа обработки, а полярная составляющая зависит.

Наибольшую энергию можно получить, обработав поверхность в хромовой смеси на основе серной кислоты с последующей промывкой в деионизованной воде, - около 70 мДж/м².

С ростом толщины изотропного полиимидного ориентанта коэффициент преломления возрастает. При анизотропии коэффициент преломления полиимидного ориентанта падает в направлениях параллельно и перпендикулярно направлению анизотропии, а коэффициент преломления фоточувствительного ориентанта возрастает в направлении перпендикулярно направлению анизотропии и падает в направлении параллельно направлению анизотропии. Коэффициент преломления в направлении перпендикулярно направлению анизотропии всегда больше, чем в направлении параллельно направлению анизотропии как для фоточувствительного (на 1-3%), так и для полиимидного ориентанта (на 14-20%). Для получения наименьшего коэффициента преломления и наибольшей поверхностной энергии рекомендуется выбирать толщину ориентанта около 8 нм.

Разработана технологическая операция изготовления ЖК модулятора, позволяющая уменьшить предельный радиус кривизны на 30%. Этой критической операцией является нанесение нанотолщинного ориентанта на гибкую подложку. При режимах нанесения ориентанта на PES подложку при 3000 об/мин центрифугированием, двухстадийной термоимидизации при температурах 353К и 453К по 1 часу и объемной концентрации лака к ДМФА 1:40 удалось получить покрытие толщиной 8 нм. Предельный радиус кривизны уменьшился на 30% и составил 6.7 мм.

Удалось получить образцы гибкой ЖК ячейки с полиимидным и фоточувствительным ориентантами. Ячейки имеют высокую контрастность и выдерживают давление до 0,5 ГПа, а также обладают спектром пропускания в диапазоне от 300 до 900 нм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проанализирована конструкция и технология изготовления гибких дисплейных ячеек на основе нанотолщинных ориентантов и определены ограничения при изготовлении гибких дисплейных ячеек: температура формирования ориентанта превышает температуру деструкции гибких подложек, а спектр пропускания при традиционных толщинах ориентантов ограничен величиной пропускания ориентанта.

Методами эллипсометрии, гониометрии, микроинтерферометрии, спектрофотометрии, а также оптической и атомно-силовой микроскопии исследованы характеристики нанослоев ориентантов на гибких подложках. Показано, что формированием из растворов сильно разбавленных полимеров возможно получение слоев ориентантов (в том числе островковых) толщиной 8-23 нм, что позволяет увеличить пропускание ячейки в спектральном диапазоне 300-400 нм до 60% и в диапазоне 400-900 нм с 70 до 80% и уменьшить предельный радиус кривизны модулятора на 30% без заметного ухудшения электрофизических характеристик за счет модификации поверхности ITO.

Предложена технология формирования нанотолщинного полиимидного ориентанта на гибких подложках при температуре (353К и 453К по 1 часу) не превышающих температуру деструкции полимерной подложки.

По разработанной технологии получены экспериментальные образцы гибкой ЖК ячейки с полиимидным и фоточувствительным ориентантами с контрастом 100:1. Полученные образцы выдерживают локальное давление до 0,5 ГПа, а также обладают спектром пропускания в диапазоне от 300 до 900 нм.

Полученные результаты позволяют обоснованно подходить к выбору режимов обработки поверхности и формирования ориентантов при создании гибких жидкокристаллических дисплеев.

Таким образом, можно сделать вывод, что работа в целом эффективна, так как в ходе исследования были достигнуты ожидаемые результаты.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Самарин А.В. Жидкокристаллические дисплеи: схемотехника, конструкция и применение. М: СОЛОН-Р, 2002 - 287 с.

2. Томилин М.Г. Взаимодействие жидких кристаллов с поверхностью. СПб : Политехника, 2001 - 325 c.

3. Пасынков В. В., Сорокин В. С., «Материалы электронной техники» - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986. - 367 с., ил.

4. Чилая Г. С., Чигринов В. Г. Оптика и электрооптика хиральных смектических C жидких кристаллов // УФН. 1993. Т. 163, № 10. С. 1-28.

5. Федоров Е.Ю., Кузьмин Н.Г., Коряев Е.Н., Холкина Т.В. Знакосинтезирующая электроника: структура и физическая химия полиимидных ориентирующих пленок. Саратов: 1999 - 206 с.

6. Iryna Valyukh, Hans Arwin, Vladimir Chigrinov, and Sergiy Valyukh. UV-induced in-plane anisotropy in layers of mixture of the azo-dyes SD-1/SDA-2 characterized by spectroscopic ellipsometry. Physica Status Solidi (c), 5,(No.5, pp.1274-1277 (2008).

7. Chigrinov, V., Kwok, H., Takada, H. & Takatsu, H. (2005). Photo-aligning by azo-dyes: Physics and applications. Liquid Crystals Today, 14(4), 1-15. doi:10.1080/14645180600617908.

8. Kwok H.-S., Yeung F.S.Y. Nano-structured liquid-crystal alignment layers. Journal of the SID 16/9, 2008. DOI #10.1889/1.2976650.

9. Komitov L. Tuning the alignment of liquid crystals by means of nano-structured surfaces. Journal of the SID 16/9, 2008. DOI #10.1889/1.2976651.

10. Изготовление жидкокристаллических индикаторов. Технологический контроль в процессе производства/ВЦП - NC-64265 - 72 с. Перевод материала фирмы: Liquid Crystal Device Manufacturing - 1989 - P.147.

11. Изготовление жидкокристаллических индикаторов. Описание технологических процессов/ВЦП - NC-64258 - 88 с. Перевод материала фирмы: Liquid Crystal Device Manufacturing process specification - 1989 - P.146.

12. Нанослои полипиромеллитимидных ориентантов жидких кристаллов для устройств органической электроники. Е.С. Кузьменко, А.А. Жуков, Е.П. Пожидаев, И.Н. Компанец. Российские Нанотехнологии, Т.4, №11-12, 2009.

13. Ладыгин П.В. «Разработка технологии изготовления гибких жидкокристаллических модуляторов на основе наноразмерных анизотропно-ориентированных полимерных покрытий (с исследовательской частью)». ГОУВПО «МАТИ» - Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского, М, 2007 г., 47 с.

14. Sumitomo Bakelite Co., Ltd. http://www.sumibe.co.jp/english/products/pdf/03_10_1300.pdf.

15. Эллипсометрия. Диагностика и контроль тонких пленок и слоев. http://www.thinlayers.ru/.

16. jawoollam.com - Spectroscopic Ellipsometers. http://www.jawoollam.com/.

17. Аззам Р., Башара Н. Эллипсометрия и поляризованный свет. М : Мир, 1981.

18. Hegde G., Yaroshchuk O., Kravchuk R. [и др.]. Plasma-beam alignment technique for ferroelectric liquid crystals. Journal of the SID 16/10, 2008. DOI # 10.1889/JSID16.10.1075.

19. Бабаевский П.Г., Кулик С.Г. Трещиностойкость отвержденных полимерных композиций. М : Химия, 1991 - 336c.

20. Мудрецов Д.А., Жуков А.А. Характеристики нанотолщинных композиционных слоистых покрытий на гибких подложках после деформации. РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА: Пятнадцатая Междунар. науч-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3-х т. Т. 3. М.: Издательский дом МЭИ, 2009. 420с.

21. Tobias Kцniger, Helmut Mьnstedt. Coatings of indium tin oxide nanoparticles on various flexible polymer substrates: Influence of surface topography and oscillatory bending on electrical properties. Journal of the SID, 16/4 (2008).

22. Д.А. Мудрецов, Е.С. Кузьменко, А.А. Жуков, Е.П. Пожидаев. Влияние обработки поверхности на термодинамические характеристики нанослоев полипиромеллитимидных ориентантов жидких кристаллов. 17-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2010»: Тез. докл. М.: Издательский дом МИЭТ, 2010.

23. Pozhidaev E., Chigrinov V., Huang D., Zhukov A., Ho J., Kwok H.S. "Photoalignment of Ferroelectric Liquid Crystals by Azodye Layers" Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 43, No. 8A, 2004, pp. 5440-5446.

24. Жуков А.А., Пожидаев Е.П., Бакулин А.А., Бабаевский П.Г. «Энергетические критерии ориентации смектических С* жидких кристаллов в электрооптических ячейках», журнал «Кристаллография», 2006г, т.51, №4.

25. Патент RU № 2055384. «Cпособ создания ориентирующего слоя жидкокристаллического индикатора». Курчаткин С.П.; Муравьева Н.А.; Мамаев А.Л.; Мазянина Н.А.; Севостьянов В.П.; Смирнова Е.И. Опубл. 27.02.1996.

26. Патент RU № 2134440. «Жидкокристаллический пространственно-временной модулятор света для систем оптической обработки информации». Каманина Наталия Владимировна; Василенко Наталия Александровна. Опубл. 10.08.1999.

Размещено на Allbest.ru