Регистрация / Вход
Прислать материал

14.583.21.0058

Аннотация скачать
Общие сведения
Номер
14.583.21.0058
Тематическое направление
Информационно-телекоммуникационные системы
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский технологический университет"
Название доклада
Динамика легкой оси жидкого кристалла на фотоориентируемой поверхности
Докладчик
Пасечник Сергей Вениаминович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Нашей целью является экспериментальное и теоретическое исследование светоиндуцированной динамики переориентации легкой оси нематического жидкого кристалла (НЖК) на границе с фотоориентируемой пленкой азокрасителя. В частности, мы изучаем влияние дозы предварительного УФ (ультрафиолетового) облучения пленки азокрасителя на временную эволюцию ориентационного распределения легкой оси на плоскости подложки.
Актуальность и новизна исследования
Ориентация жидких кристаллов (ЖК) пленками фоточувствительных материалов лежит в основе технологии фотоориентирования, которая играет важную роль как в дисплейных приложениях, так и в фотонике. Одним из ключевых факторов, определяющих ориентацию НЖК ячеек, являются граничные условия на поверхностях подложек, которые определяются параметрами энергии сцепления: силой сцепления и ориентацией легкой оси, задающей направление предпочтительного ориентирования НЖК на поверхности. В настоящей работе рассматривается процесс переориентации легкой оси в предварительно облученной пленке азокрасителя. При этом впервые представлены результаты измерения и моделирования угловых распределений легкой оси, полностью характеризующие светоиндуцированную динамику ориентационного упорядочения/разупорядочения на поверхности фотоориентанта.
Описание исследования

В эксперименте проведено исследование динамики переориентации оси легкого ориентирования нематического жидкого кристалла 5ЦБ на фотоориентированной пленке азокрасителя SD1 под воздействием линейно-поляризованного УФ излучения. НЖК ячейка толщиной 18 мкм состояла из двух стеклянных подложек. Верхняя подложка была покрыта пленкой полиимида с последующим натиранием для получения сильного сцепления. На нижнюю подложку была нанесена пленка азокрасителя SD1 и подвержена облучению линейно-поляризованным УФ светом (длина волны λ= 365 нм) с различной дозой экспозиции. Данная методика предварительного облучения позволила получить 4 области ЖК ячейки с различным значением энергетической дозы УФ излучения Dp= 0.07; 0.27; 1; 10 Дж/см2. ЖК ячейка была заправлена нематическим жидким кристаллом 5ЦБ и медленно охлаждена до комнатной температуры. После помещения ячейки в скрещенные поляроиды наблюдалась однородная планарная ориентация с небольшим твист углом. Последующее облучение ячейки линейно-поляризованным светом, падающим по нормали к подложке со стороны пленки азо-красителя, приводило к переориентации поверхностного директора с изменением положения оси легкого ориентирования и увеличению исходного твист угла.

Для исследования ориентационных изменений использовался поляризационный микроскоп, оборудованный фотокамерой с разрешением 2504x 2336 пикселей. Для получения изображений использовался фильтр с длиной волны 630 нм. Воздействие УФ излучения прерывалось на 1 минуту, в течение которой осуществлялось фотографирование ЖК ячейки. Фотосъемка с вращением поляризатора на угол ±20° с шагом 1 градус, относительно наиболее темного участка ЖК ячейки, позволила получить набор изображений различной яркости. При анализе яркости полученных фотоснимков использовалась часть изображения с массивом 600х600 пикселей. Для детального анализа проводилась обработка изображений с определением яркости пикселей и количества пикселей с наименьшей интенсивностью для каждого положения поляризатора. Данная процедура позволила получить распределение количества пикселей с наименьшей интенсивностью (локальное направление легкой оси определяется положением поляризатора соответствующем наименьшей интенсивностью пикселя) в зависимости от угла поворота поляризатора. Для теоретического описания процесса переориентации легкой оси, использовался подход, в котором светоиндуцированное изменение ориентации молекул азокрасителя описывается среднеполевым вращательным уравнением Фоккера-Планка с потенциалом, зависящим от интенсивности и поляризации переориентирующего света. Экспериментальные данные относительно ориентационных распределений легкой оси сравнивались с угловыми распределениями, полученными в результате численного анализа уравнения Фоккера-Планка. 

Результаты исследования

Полученные экспериментальные зависимости показывают, что исходное угловое распределение оси легкого ориентирования зависит от дозы первичного УФ облучения и его дисперсия (степень разупорядоченности) уменьшается с ее увеличением. Облучение слабоупорядоченной области ячейки (Dp = 0,07 Дж/см2) линейно-поляризованным УФ светом приводит к появлению мозаичной спекл-подобной структуры с темными и светлыми областями, что отражает сильное локальное разупорядочение оси легкого ориентирования НЖК на фотоориентированной подложке на промежуточном этапе переориентации. Дальнейшее облучение подавляет разупорядочение и делает распределение более острым с максимумом близким к состоянию фотонасыщения. Моделирование на основе решения уравнения Фоккера-Планка показало, что эффект промежуточного разупорядочения распределения легкой оси зависит от начального распределения и присутствует лишь при достаточно малом значении ориентационного параметра порядка.

Практическая значимость исследования
Детальное понимание физики процесса переориентации ЖК на фотоориентируемой поверхности является исключительно важным для разработки и оптимизации работы приложений, где используется технология фотоориентации (оптическая перезапись информации, дезайн поляризационных диффракционных решеток и оптических элементов для генерации световых волн с нетривиальной пространственной структурой).