2.3.5 Результаты исследования дисплейных характеристик гибких деформированных и недеформированных ячеек
На Рис. 33-38 представлены фотографии оптической микроскопии разрушения жидких кристаллов в ячейке при различных локальных нагрузках. Как видно, при давлениях до 0.4 ГПа на ЖК не оказывается заметного влияния, а при 0.5 ГПа начинает проявляться разрушение ЖК. Уже с 0.6-0.7 ГПа разрушение ЖК становится очень серьезным, что видно в виде помутнения в центре на Рис. 37-38. Таким образом, можно сделать вывод, что ячейка выдерживает локальные давления до 0.5 ГПа.
Рис 31 – ПИ спейсеры при нагрузке 0.2 ГПа
Рис 32 – ПИ спейсеры при нагрузке 0.3 ГПа
Рис 33 – ПИ спейсеры при нагрузке 0.4 ГПа
Рис 34 – ПИ спейсеры при нагрузке 0.5 ГПа
Рис 35 – ПИ спейсеры при нагрузке 0.6 ГПа
Рис 36 – ПИ спейсеры при нагрузке 0.7 ГПа
На рис. 39(а) и (б) показаны фотографии светлого и темного состояний ЖК ячейки, полученные методом оптической микроскопии под действием управляющего напряжения ячейки 10 В. Как видно из иллюстраций, контрастность достаточно высока.
Рис
37(а) - Светлое состояние ячейки.
Рис 38(б) - Темное состояние ячейки.
Рис 39 – Спектр интенсивности полиимидного ориентанта
Рис 40 – Спектр поглощения полиимидного ориентанта
Рис 41 – Спектр пропускания полиимидного ориентанта
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.
ЖК ячейка, заполненная 5CB
ПЭТФ подложка с ПИ толщиной 2 мкм
ПЭТФ подложка с SD-1 ориентантом
Спектр без подложки
Рис 42 – 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.
ЖК ячейка, заполненная 5CB
ПЭТФ подложка с ПИ толщиной 2 мкм
ПЭТФ подложка с SD-1 ориентантом
Спектр без подложки
Рис 43– Спектр поглощения ЖК ячейки на основе фоточувствительного ориентанта
ЖК ячейка, заполненная 5CB
ПЭТФ подложка с ПИ толщиной 2 мкм
ПЭТФ подложка с SD-1 ориентантом
Спектр без подложки
Рис 44 – 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 PESподложку 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.