2.3.3 Результаты исследования влияния способов обработки поверхности на термодинамические характеристики подложек гибких дисплейных ячеек

Рис 21– Образец на PESс толщиной ориентанта 8 нм, наблюдаемый в электронном микроскопе

Для исследования влияния способов обработки поверхности на термодинамические характеристики подложек гибких дисплейных ячеек использовались подложки стекла иPETFполиимидным ориентантом толщиной 8 нм. Изображения, полученные электронной микроскопией, показывают, что такой ориентант ложится островковой пленкой. Это и определяет свойства поверхности.

Таблица 7. Обработка в хромовой смеси на основе серной кислоты с последующей промывкой в деионизованной воде

	До нанесения ПИ				После нанесения ПИ
	γs	γsp	γsd	γs		γsp	γsd
PETF с ITO	52	9	43	48		4	44
Стекло c ITO	70	26	44	61		24	39

Таблица 8. Обработка в хромовой смеси на основе серной кислоты с последующей промывкой в деионизованной воде, затем обработка диметилформамидом

	До нанесения ПИ				После нанесения ПИ
	γs	γsp	γsd	γs		γsp	γsd
PETF с ITO	43	1	42	46		2	44
Стекло c ITO	53	9	44	47		3	44

Таблица 9. Обработка в хромовой смеси на основе серной кислоты с последующей промывкой в деионизованной воде, затем плазмохимическая обработка в кислородосодержащей плазме.

	До нанесения ПИ				После нанесения ПИ
	γs	γsp	γsd	γs		γsp	γsd
PETF с ITO	53	10	43	49		4	44
Стекло c ITO	71	27	44	62		18	44

Рис 22– Свободная поверхностная энергия различных подложек с полиимидным ориентантом толщиной 8 нм при различных способах химической обработки [Маг016]

Дисперсионная составляющая свободной поверхностной энергии зависит только от материала поверхности, что подтверждается экспериментальными данными: γ_s^dменяется слабо и составляет в среднем 43±1 мДж/м². Полярная составляющая свободной поверхностной энергии зависит от наличия диполей на поверхности, например воды или другой полярной жидкости, грязи. Следовательно, химическая обработка способна повлиять на полярную составляющую, что тоже подтверждается экспериментально. Таким образом, основное влияние обработки поверхности на свободную поверхностную энергию проявляется через изменение полярной составляющей свободной поверхностной энергии.

Наибольшую энергию имеют образцы, обработанные в хромовой смеси на основе серной кислоты с последующей промывкой в деионизованной воде, – около 70 мДж/м², что аналогично свободной поверхностной энергии подложек с ITO в работе [Маг017] и стеклянных подложек с ITO в работе [Маг007].

Наименьшую энергию имеют образцы, обработанные в хромовой смеси на основе серной кислоты с последующей промывкой в деионизованной воде, а затем в диметилформамиде. Это связано с тем, что ДМФА, будучи неполярной жидкостью, связывает молекулы воды, убирая с поверхности свободные диполи, что приводит к уменьшению полярной составляющей, а, следовательно, и полной свободной поверхностной энергии.

Обработка в хромовой смеси на основе серной кислоты с последующей промывкой в деионизованной воде, затем плазмохимическая обработка в кислородосодержащей плазме не дает дальнейшего увеличения свободной поверхностной энергии по сравнению с обработкой в хромовой смеси на основе серной кислоты с последующей промывкой в деионизованной воде, что связано с тем, что до ПХТ поверхность уже достаточно чиста и обработка в плазме не способна очистить ее еще больше.

После термоимидизации образцы, обработанные в хромовой смеси на основе серной кислоты с последующей промывкой в деионизованной воде, а затем промытые в ДМФА, не смачиваются некоторыми типами ЖК (Рис 23 и 24). Все остальные типы химической обработки позволяют создать поверхность, смачиваемую всеми рассмотренными типами ЖК. Как видно из Рис 22-24, при формировании нанослоев смачивание уменьшается, свободная поверхностная энергия падает.

Рис 23 – Огибающие смачиваемости для PETFcITOс полиимидным ориентантом толщиной 8 нм при различных способах химической обработки

Рис 24 – Огибающие смачиваемости для стекла cITOс полиимидным ориентантом толщиной 8 нм при различных способах химической обработки

2.3.4 Результаты исследования электрооптических, механических и термодинамических характеристик нанослоев фоточувствительного ориентанта и низкотемпературного полиимидного ориентанта на гибких подложках

Таблица 10. Толщина слоя фоточувствительного ориентанта SD-1 на поверхности ITO при различных соотношениях объемных долей SD-1 к ДМФА и скорости вращения ротора центрифуги 700 об/мин.

Соотношение объемных долей, %	Толщина, нм
0.125	2
0.167	3
0.25	4
0.5	7
1	15

Рис 25 – Толщина слоя фоточувствительного ориентанта SD-1 на поверхностиITOпри различных соотношениях объемных долейSD-1 к ДМФА и скорости вращения ротора центрифуги 700 об/мин в сравнении с данными работы [Маг007]

С увеличением объемной доли SD-1 в ДМФА толщина увеличивается. Данные соотносятся с работой [Маг007], где аналогичные объемные долиSD-1 к ДМФА получены центрифугированием при большей угловой скорости. Обе зависимости линейны, а угол наклона кривой отвечает за скорость центрифугирования.

Таблица 11. Коэффициент преломления фоточувствительного ориентанта SD-1 на поверхности ITO при различных толщинах ориентанта.

Толщина, нм	Без ориентации	Параллельная ориентация	Перпендикулярная ориентация
2	1.70	1,83	1,58
3	1.70	1,95	1,64
4	1.70	1,95	1,62
7	1.70	1,80	1,60
15	1.70	1,75	1,67

Рис 26 – Показатель преломления фоточувствительного ориентанта SD-1 на поверхностиITOпри различных толщинах ориентанта в сравнении с работой [Маг010]

Показатель преломления в направлении перпендикулярно направлению анизотропии больше, чем в направлении параллельно направлению анизотропии. При этом нельзя говорить о том, что коэффициент преломления изотропного ориентанта не зависит от толщины ориентанта из-за недостатка эллипсометрического метода измерения, а именно из-за невозможности одновременного измерения толщины и коэффициента преломления образца. Один и тот же спектр может соответствовать тонкому образцу с высоким коэффициентом преломления и толстому образцу с малым коэффициентом преломления. В связи с этим в соответствии с работой [Маг010] на длине волны 635 нм был выбран коэффициент преломления равный 1,7. Таким образом, все показания нормированы относительно этой величины.

Таблица 12. Толщина слоя полиимидного ориентанта на поверхности ITO при различных соотношениях объемных долей ПАК в растворителе и скорости вращения ротора центрифуги 3000 об/мин.

Соотношение объемных долей, %	Толщина, нм
1,8	3
2,2	5
2,5	6
4,0	9
5,0	11
6,7	15
10,0	23

Рис 27 – Толщина слоя полиимидного ориентанта на поверхности ITOпри различных соотношениях объемных долей ПАК в растворителе и скорости вращения ротора центрифуги 3000 об/мин

С увеличением доли ПАК в растворителе толщина слоя полиимидного ориентанта на поверхности ITO увеличивается.

Таблица 13. Изменение коэффициента преломления ориентанта на основе ПМДА-ОДА при разных толщинах и направлениях ориентации

Толщина, нм	Без ориентации	Параллельная ориентация	Перпендикулярная ориентация
5	1,57	1,35	1,37
6	1,60	1,25	1,27
9	1,67	1,15	1,15
18	2,02	1,30	1,34

Рис 28 – Показатель преломления ориентанта на основе ПМДА-ОДА при разных толщинах и направлениях ориентации

С ростом толщины изотропного ориентанта коэффициент преломления возрастает. При анизотропии коэффициент преломления в направлении перпендикулярно направлению анизотропии становится больше, чем в направлении параллельно направлению анизотропии.

Таблица 14. Свободная поверхностная энергия фоточувствительного ориентанта на основе SD-1 при различных толщинах ориентанта.

	Свободная поверхностная энергия, мДж/м2
Толщина, нм	γsd	γsp	γs
2	43	0	43
3	43	14	57
4	43	23	65
7	42	18	60
15	43	24	67

Рис 29 – Свободная поверхностная энергия фоточувствительного ориентанта на основе SD-1 при различных толщинах ориентанта

Выход на плато связан с переходом островковой пленки в сплошную, что подтверждается другими экспериментами, приведенными выше.

Образцы на основе пленки PETFсо сформированным слоемITOс нанесенным фоточувствительным ориентантом на основеSD-1 смачиваются всеми рассмотренными типами ЖК, начиная с толщины ориентанта 3 нм.

Рис 30– Огибающие смачиваемости для PETFcITOс фоточувствительным ориентантом при различных толщинах ориентанта