Введение

Жидкокристаллические индикаторы широко используют в оптических устройствах отображения информации, в частности, как составную часть жидкокристаллических дисплеев. В зависимости от материала подложек различают жесткие (стеклянные подложки) и гибкие (пластиковые подложки) индикаторы. Преимущества гибких индикаторов в компактности, произвольности формы и размеров, возможности размещения на искривленных поверхностях, что позволяет применять их в очках, шлемах, часах, автомобильных панелях. На основе жестких подложек это выполнить невозможно. В этой связи исследование характеристик нанотолщинных композиционных слоистых покрытий на гибких подложках является задачей актуальной.

Целью работы является исследование влияния толщины нанослоев ориентантов и методов химической обработки на оптические, термодинамические и механические характеристики гибких дисплейных ячеек на основе нанослоев ориентантов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• рассмотреть конструкцию гибких ЖК ячеек и принцип действия;

• рассмотреть основные операции технологического процесса изготовления дисплейных ячеек на основе ЖК;

• определить требования, предъявляемые к материалам для гибких ЖК ячеек;

• исследовать зависимость удельного поверхностного сопротивления при различных толщинах композиционного слоистого покрытия и оценить влияние толщины покрытия на устойчивость к деформации;

• исследовать влияние способов обработки поверхности на термодинамические характеристики подложек гибких дисплейных ячеек;

• исследовать электрооптические, механические и термодинамические характеристики нанослоев фоточувствительного и низкотемпературного полиимидного ориентантов на гибких подложках

• оптимизировать технологический процесс с целью улучшения характеристик гибких дисплейных ячеек.

1. Анализ конструкции, принципа действия и технологии изготовления дисплейных ячеек на основе нанослоев ориентантов (обзор литературы)

1.1 Особенности принципа действия, конструкции и технологии гибких дисплейных ячеек

Жидкий кристалл – это вещество, которое находится в промежуточном состоянии между жидкостью и твердым телом. ЖК обладает упорядоченной структурой, и его свойства сильно зависят от внешних факторов. В связи с упорядоченностью ЖК способен поляризовать свет.

Рис 1 – ЖК ячейка: 1 – гибкая подложка; 2 – слойITO; 3 – ориентант; 4 – жидкий кристалл; 5 –полимерные спейсеры; 6 – герметик; 7 – канал для заполнения жидким кристаллом.

ЖК ячейка используется для создания устройств отображения информации. Она способна под действием управляющих факторов (напряжения) менять интенсивность проходящего через нее света. Ячейка представляет собой две оптически прозрачные подложки, склеенные между собой с заданным зазором, заполненным жидким кристаллом [Маг001]. В зависимости от материала подложек различают жесткие (стеклянные подложки) и гибкие (пластиковые подложки) ячейки. В каче­стве оптически прозрачного проводящего слоя для электродов используется пленка ITO. Зазор между подложками задается калиброванными спейсерами. Спейсеры могут быть стеклянными и полиимидными, иметь шарообразную, цилинд­рическую или столбчатую форму [Маг002].

Принцип действия.

Ориентант имеет толщину 8-25 нм и укладывает прилегающие к нему молекулы в заданном направлении. Таким образом с помощью двух ориентантов мы задаем исходное направление ЖК, что будет соответствовать исходной поляризации света, т.е интенсивности света. К ITOподводится напряжение около 1.5-5 В, создавая разность потенциалов между ними. Под действием этой разности потенциалов ЖК меняют свое направление. Из-за этого меняется интенсивность проходящего света, так как изменение направления ЖК изменяет направление поляризации света. Спейсеры необходимы для сохранения величины оптического зазора и имеют размер около 0.8-50 мкм. При уменьшении зазора количество ЖК тоже уменьшится, следовательно увеличится интенсивность света. Герметизирующая прокладка ограничивает объем, занимаемый ЖК, не давая ему вытечь. Стекло или пластик являются подложками дляITOи служат корпусом ячейки. Толщина подложки около 2мм, толщина слояITO200-300 нм [Маг003].

Рис 1 - Оптическая схема ЖК ячейки: 1-поляроид, 2-ЖК, 3-падающий неполяризованный свет, 4-линейно поляризованный свет, 5-линейно поляризованный свет с измененной плоскостью поляризации.

Поток света сначала проходит через первый поляроид 1. При этом теряется 50% светового потока. Остальной поток поляризованного све­та 4 проходит через слой ЖК 2, который поворачивает его плоскость поляризации. Ориентация плоскости поляризации этого потока теперь совпадает с плос­костью поляризации второго поляроида, и поток проходит через него почти без потерь.

Если приложить электрическое поле, то про­ходящий через слой ЖК поток света уже не изменяет плоскость по­ляризации и почти полностью поглощается во втором поляроиде, плоскость по­ляризации которого смещена по отношению к плоскости поляризации светового потока [Маг003].