Розроблення кольорових рідкокристалічних елементів на основі конфокальної текстури холестерика для візуалізації інформації

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

РОЗРОБЛЕННЯ КОЛЬОРОВИХ РІДКОКРИСТАЛІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ НА ОСНОВІ КОНФОКАЛЬНОЇ ТЕКСТУРИ ХОЛЕСТЕРИКА ДЛЯ ВІЗУАЛІЗАЦІЇ ІНФОРМАЦІЇ

Спеціальність: Оптоелектронні системи

ЛЕВЕНЕЦЬ ВАСИЛЬ ВОЛОДИМИРОВИЧ

Львів, 2011 рік



1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми дослідження. На сучасному етапі розвитку дисплейних технологій для висвітлення публічних заходів все активніше використовуються великі відеоекрани на базі повноколірних світлодіодів. Застосування таких екранів дає змогу відображати не тільки текстову та графічну інформацію, а й організовувати трансляцію відеороликів. Проте такі дисплеї мають ряд недоліків: незначні кути спостереження, малий коефіцієнт заповнення екрана, що призводить до "зернистості" зображення при невеликих відстанях спостереження, спотворення кольоропередачі зображення внаслідок неоднорідності діаграми випромінювання конструктивних елементів екрана тощо.

Значним досягненням останнього століття в створенні нових оптичних середовищ є синтез, всебічне дослідження та використання широкого ряду рідкокристалічних (РК) матеріалів. Найбільший інтерес викликає застосування таких матеріалів як розсіювального середовища в нових оптичних елементах для візуалізації інформації. Перспективність їх застосування полягає в можливості створення на їх основі нових елементів відображення інформації, в яких зменшено оптичні втрати внаслідок відсутності поляризаторів та кольорових фільтрів для формування кольору і збільшення яскравості зображення, контрасту та кутів огляду завдяки поширенню світла вздовж площини планарної структури, активним середовищем якої є індукований холестерик.

Через різноманітність електрооптичних ефектів у холестеричних РК в цій роботі увага сконцентрована лише на тих ефектах, у яких можна спостерігати розсіювальний конфокальний стан холестерика.

До таких ефектів належить ефект холестерико-нематичного переходу, в якому, завдяки вибору системи електрокерованого світлорозсіювання, поверхневих та об'ємних умов і оптимізації керуючих сигналів, розсіювальний конфокальний стан може підтримуватись доволі довго. Тому проблема створення кольорового оптичного елемента на основі конфокальної текстури холестерика є актуальною, причому в цьому разі можлива реалізація повного динамічного контрасту за рахунок керування інтенсивністю випромінювання, яке виходить з оптичного елемента, не лише зміною керуючого сигналу на джерелах випромінювання (світлодіодах), але, як показали наші дослідження, і зміною розсіювальних характеристик шару РК в кожному окремому пікселі. Тому створення таких рідкокристалічних оптичних елементів актуальне, оскільки дасть змогу створити сучасні рідкокристалічні транспаранти. Саме цим питанням дослідження та розробки присвячена дисертація.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертація виконана на кафедрі електронних приладів Національного університету “Львівська політехніка” у відповідності до наукової програми Міністерства освіти та науки України в рамках держбюджетних фундаментальних досліджень “Розробка технології оптично активних структур оптоелектроніки на основі неорганічних, органічних напівпровідників та рідкокристалічних матеріалів з нанорозмірними домішками” № держреєстрації: 0109 U 001143.

Мета і задачі досліджень.

Розроблення нового кольорового оптичного елемента відображення інформації на конфокальній текстурі холестеричного рідкого кристала.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі задачі:

- Розробити кольоровий оптичний елемент зображення, який не складається із субпікселів базових кольорів;

- Провести моделювання процесу поширення і змішування світлового випромінювання для різних методів і кутів введення оптичного випромінювання в планарні структури;

- Дослідити розподіл інтенсивності розсіювання світлового випромінювання в оптичному елементі з планарною системою для різних систем введення безпосередньо в нижню скляну пластину;

- Встановити вплив поверхневих умов межі розділу рідкий кристал-підкладка на ефект пам'яті конфокальної текстури холестеричного рідкого кристала;

- Розробити методи об'ємної стабілізації конфокальної розсіювальної текстури холестерика;

- Встановити взаємозв'язок між параметрами керуючого імпульсу та рівнем інтенсивності розсіювання конфокальною текстурою холестеричного рідкого кристала.

Об'єкт досліджень. Об'єктом дослідження є оптичні, електрооптичні, діелектричні та температурні характеристики холестеричних рідких кристалів та їх практичне застосування в якості активного середовища електрооптичних елементів електронної техніки.

Предмет досліджень. Немато-холестеричні суміші (НХС), оптично активні домішки в холестеричних РК матрицях і планарні структури для створення кольорових оптичних елементів.

Методи досліджень. Оптична спектроскопія, коноскопія, мікроскопічні та електрооптичні дослідження РК матеріалів, комп'ютерне моделювання та аналіз одержаних результатів.

Наукова новизна одержаних результатів:

- Розроблено нову систему утворення рівномірного розподілу кольору по оптичному елементу, яка полягає у "змішуванні" випромінювання трьох базових кольорів безпосередньо в скляній підкладці з подальшим розсіюванням випромінювання на конфокальних доменах холестеричного рідкого кристала;

- Вперше виявлено, що введення наночастинок нітриду алюмінію (AlN) в нематичну матрицю приводить до покращення ефекту пам'яті внаслідок об'ємної стабілізації конфокальної розсіювальної текстури холестерика. Показано, що, впроваджуючись між нематичні псевдошари, циліндрична нанорозмірна домішка змінює сили міжмолекулярної взаємодії, що призводить до впорядкування структури і, як наслідок, протидії руйнуванню доменної структури холестерика, що забезпечує збереження статичної інформації практично без енергетичних витрат;

- На основі комп'ютерного моделювання процесу поширення та змішування оптичного випромінювання в планарних структурах встановлено, що параметрами, які визначають такі характеристики оптичного елемента, як інтенсивність розсіювання та однорідність відтворення кольору, є показник заломлення нижньої скляної пластини, кут випромінювання світлодіода, кут введення випромінювання в планарну структуру, однорідність індикатриси випромінювання джерела світла і відстань між джерелами, змінюючи які, можна керувати областю "змішування" кольорів;

- Виявлено, що зміною інтенсивності випромінювання, яке виходить з оптичного елемента, можна керувати зміною розсіювальних характеристик шару РК шляхом зміни електричного поля прикладеного до оптичної комірки, внаслідок чого розсіювальна конфокальна текстура холестерика переходить у гомеотропно орієнтовану нематичну текстуру, при якій оптична комірка виконує роль планарного світловода. Показано, що розроблена структура дає змогу реалізувати ефект повного динамічного контрасту, оскільки інтенсивністю розсіювання кожного окремого пікселя зображення можна керувати незалежно від сусідніх пікселів;

- Виявлено, що забезпечення стабілізації інтенсивності розсіювання конфокальною текстурою холестеричного РК можна досягти, використовуючи дворівневу систему керування, яка полягає в тому, що після дії підготовчого сигналу амплітудою Ѕ Uпорог прикладається робочий імпульс амплітудою ј Uпорог, який запобігає процесу руйнування конфокальних доменів.

Практичне значення отриманих результатів.

- Вперше показано можливість створення кольорових оптичних елементів на конфокальній текстурі холестерика;

- Розроблено нові методи введення випромінювання в планарні структури з можливістю керованого світлорозсіювання;

- Розроблено дворівневу систему керування кольоровим оптичним елементом для великих інформаційних табло, що дало змогу підвищити інтенсивність розсіювання і покращити ергономічні властивості елемента.

Особистий внесок здобувача. Особистий внесок автора в отриманні наукових результатів, викладених у дисертації, полягає у виконанні комп'ютерного моделювання процесу поширення і змішування світлового випромінювання для різних методів і кутів введення оптичного випромінювання в планарні структури, які можна використовувати для створення нових кольорових оптичних елементів з електрокерованим світлорозсіюванням. Досліджено індикатриси розсіювання для різних методів введення світлового випромінювання в розроблений оптичний елемент. Показано, що в якості об'ємного стабілізатора конфокальної текстури холестеричного рідкого кристала можна використовувати нанорозмірні частинки AlN. Постановку задач та інтерпретацію отриманих даних проведено у співпраці з науковим керівником та співавторами наукових праць.

Публікації.

Основні отримані результати викладені у 15 друкованих роботах, опублікованих у вітчизняних та зарубіжних журналах та матеріалах міжнародних конференцій, зокрема 7 - у фахових журналах, 5 - у тезах, доповідях і матеріалах конференцій. Подано три заявки на винахід та отримано позитивне рішення.

Структура та об'єм роботи.

Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів основного тексту, кожен з яких має висновки, загальних висновків, списку використаних джерел. Загальний обсяг дисертаційної роботи становить 152 сторінки, включаючи 9 таблиць та 98 рисунків. Список використаних літературних джерел налічує 95 найменувань.



2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі викладено актуальність теми дисертаційної роботи, зв'язок роботи з науковими програмами, темами Національного університету “Львівська політехніка”, мету проведеної роботи, зазначено об'єкт і предмет дослідження, відображено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, особистий внесок здобувача, апробацію роботи, публікації, структуру та об'єм роботи.

У першому розділі зроблено літературний огляд за темою дисертації. Розглянуто сучасний стан розвитку великих інформаційних табло та основні конструктивні особливості створення оптичного елемента на основі світловипромінювальних діодів. Показано, що основними недоліками сучасних світлодіодних екранів можна вважати низьку роздільну здатність та низький коефіцієнт заповнення екрана, викликані неможливістю створення активного елемента зображення великої площі. Розглянуто принцип формування кольорового зображення як для дискретних світлодіодів, так і для RGB (червоний, зелений, синій) світлодіодів конструкції "3 в 1". Також показано високу неоднорідність діаграми випромінювання окремих елементів зображення великих сітлодіодних екранів, що призводить до "замальовування" екрана при зміні кута спостереження. Показано, що усунути ці недоліки можна шляхом застосування електрокерованих світлорозсіювальних систем на основі холестеричних рідких кристалів. Розглянуто основні стани холестеричного рідкого кристала та встановлено вплив параметрів керуючого сигналу на існування розсіювального конфокального стану холестеричного рідкого кристала.

У другому розділі обґрунтовано вибір досліджуваних об'єктів та описано методику приготування експериментальних зразків. Аналіз сучасних матеріалів показав, що активне середовище оптичного елемента повинно відповідати таким основним параметрам:

- інтервал існування мезофази - (-10… + 50°С);

- додатна величина діелектричної анізотропії;

- відсутність ліній поглинання у видимому діапазоні випромінювання;

- відомий хімічний склад.

Описано методи дослідження кроку індукованої спіралі методом клину Кано-Гранжана та за результатами досліджень спектрів пропускання матеріалу. Розроблено фотометричний стенд для вимірювання електрооптичних характеристик процесу розсіювання на основі гоніометра Г5, що забезпечує кут вимірювання 180є з дискретом 1,5 кутові хвилини. В якості фотометричного датчика нами використовувався кремнієвий триканальний (RGB) фотодіод S9702 фірми Hamamatsu, спектральна характеристика якого відповідає чутливості людського ока (лB = 400…540 нм, лG = 480…600 нм, лR = 590…720 нм). В якості АЦП нами використовувався LabJack U3 фірми LabJack Corporation, а спеціально розроблене для нього програмне забезпечення DAQFactory® Express (фірма розробник AzeoTech®) забезпечувало швидкість реєстрації 5000 точок дискретів (значень інтенсивності світла) за 1-2 секунди. критичних напруг холестерико-нематичного переходу ХРК. Розрахунок світлотехнічних, колориметричних та інших величин і характеристик проводився із застосуванням розроблених безпосередньо для цих цілей програм, складених у пакетах MathCAD, DAQFactory® Express, OriginPro останніх версій. Розглянуто методи математичної обробки результатів експериментальних досліджень. Показано, що замість методики визначення критичних напаруг, яка базується на дослідженні оптичного пропускання немато-холестеричної суміші від прикладеної напруги, доцільніше використовувати методику, яка ґрунтується на дослідженні зміни коноскопічних картин при прикладанні до зразка змінної напруги. Це дало змогу покращити точність визначення критичних напруг та усунуло вплив довжини хвилі реєструючого випромінювання на значення напруженості поля, при якому відбувається зникнення конфокальної розсіювальної текстури холестерика. Одним із перспективних напрямків розвитку засобів відображення iнформацiї (ЗВI) колективного користування є застосування електрокерованих свiтлорозсiювальних структур на основі РК матерiалiв.

Однак у таких структурах рiвномiрнiсть свічення пiкселя та кут огляду визначаються переважно характеристиками розсiювального шару та взаєморозташуванням джерел випромiнювання базових кольорiв. Полiварiантнiсть окремих елементів системи пiдсвiчування утруднює проведення експериментальних дослiджень, тому актуальним є моделювання процесу поширення випромiнювання в таких структурах.

Третій розділ присвячений моделюванню процесу поширення та "змішування" світлового потоку в планарнiй структурі для вибору джерела та системи введення світлового випромінювання оптичного елемента.

В ході моделювання нами не враховувались розсіювальні властивості РК матеріалів, що відповідає гомеотропному стану шару немато-холестеричної суміші, а проводився лише просторовий розрахунок поширення променя в планарній структурі.

Таке спрощення моделі дало змогу проаналізувати принципову можливість створення оптичних елементів на запропонованих структурах.

Комп'ютерне моделювання процесу поширення i "змішування" світла в скляних пластинах проводилось за допомогою спецiалiзованого програмного продукту Zemax©, який має потужнi засоби для оптимiзацiї моделювання лiнз, автоматично коректує параметри для оптимiзацiї продуктивностi та зменшення аберацiй.

Нами було проаналізовано вплив розподілу інтенсивності випромінювання джерела на характер поширення випромінювання світловодною структурою.

На рис. 1, а показано джерело випромінювання з гауссовим розподілом інтенсивності без жодних спотворень, а на рис. 1, б - розподіл інтенсивності світла, що вийшло зі скляної пластини.



Рис. 1. - Гауссовий розподіл:

Де:

а) інтенсивності джерела світла та розподіл інтенсивності світла;

б), що вийшло із планарної структури.

Програма Zemax© дає змогу задавати характер розподілу інтенсивності випромінювання джерела світла для моделювання процесу поширення світла у випадку нерівномірного розподілу індикатриси випромінювання. Розподіл світлового потоку, що вийшов зі скляної пластини, показано на рис. 2, б.

Рис. 2. - Розподіл інтенсивності:

Де:

а) джерела випромінювання та розподіл інтенсивності світла;

б), що вийшло із планарної структури.

Як видно з вищенаведених моделей, навіть незначна зміна в просторовому розподілі інтенсивності випромінювання призводить до зменшення області поширення світлового випромінювання планарною структурою. Встановлено закономірності між кутом введення світлового випромінювання в розподілу світлового випромінювання.

Рис. 3. - Хід променів:

Де:

а) планарною структурою та розподіл інтенсивності;

б) на її виході, кут введення випромінювання 0°.

Рис. 4. - Хід променів:

Де:

а) планарною структурою та розподіл інтенсивності;

б) на її виході, кут введення випромінювання 5°.



Рис. 5. - Хід променів:

а) планарною структурою та розподіл інтенсивності;

б) на її виході, кут введення випромінювання 10°.

Показано, що використання якомога менших кутів (0°, 5°, 10°) введення випромінювання забезпечує однорідніший розподіл світла в планарному світловоді. Нами розглянуто модель одно- і двостороннього введення світлового потоку в скляну пластину для широкого протяжного джерела випромінювання (1,5 мм.) (рис. 6-7).

Рис. 6. - Просторовий розподіл інтенсивності світла, яке потрапляє в рідкий кристал під час одностороннього введення світлового випромінювання для широкого протяжного джерела світла:



Рис. 7. - Просторовий розподіл інтенсивності світла, яке потрапляє в рідкий кристал під час двостороннього введення світлового випромінювання для широкого протяжного джерела світла:

Як видно із залежності (рис. 7) двостороннє введення випромінювання з широкого протяжного джерела в оптичний елемент забезпечує однорідніший розподіл інтенсивності та призводить до збільшення області поширення випромінювання оптичним елементом.

Таким характеристикам вiдповiдає випромінювання органічних напiвпровiдникових дiодiв.

У четвертому розділі розглянуто механізм впливу розмірів частинок на характер інтенсивності розсіяного світла.

Встановлено закономірності між розташуванням джерел випромінювання (рис. 8) та розподілом інтенсивності випромінювання в оптичному елементі.



Рис. 8. - Введення світлового випромінювання в оптичний елемент:

Де:

а) за допомогою R, G, B світлодіодів, розташованих по периметру оптичного елемента (1 - прозорі SnO2 електроди, 2 - скляна пластина, 3 - НХС, 4 - спейсери, 5 - R, G та B світлодіоди, 6 - дзеркальна пластина);

б) за допомогою багатоканального оптичного світловоду (1 - скляна пластина, 2 - розгалужений світловод, 3 - стиснений світловод, 4 - змішувач кольорів, 5 - RGB світлодіод).

Особливістю конструкції розробленого елемента є те, що пiксель зображення не розділяється на субпiкселi базових кольорів, а сам процес "змішування" кольорів відбувається безпосередньо в нижній пiдкладцi оптичного елемента та електрокерованому розсіювальному шарі РК.

Світлове випромінювання трьох базових кольорів вводиться безпосередньо в скляну підкладку.

Внаслідок різниці показників заломлення (для скла n = 1,5, а для РК матеріалу середнє значення становить nсер = 1,63) світловий потік потрапляє в шар холестеричного РК і розсіюється в ньому.

Після прикладення електричного поля, яке перевищує порогове значення, холестерична структура руйнується і переходить у гомеотропний нематик (nсер міняється на n = 1,725), в якому шар РК стає оптично прозорим і світлове випромінювання може поширюватися вздовж нього без розсіювання. У цьому разі структура скло-РК-скло виконуватиме роль планарного світловоду. Після зняття електричного поля прозора текстура нематика змінюється на розсіювальну конфокальну текстуру індукованого холестерика з оптичними неоднорідностями. Світлове випромінювання, проходячи крізь таку структуру, розсіюється на оптичних неоднорідностях шару РК і в такий спосіб випромінювання поширюється до спостерігача, який перебуває під прямим кутом до напрямку поширення випромінювання.

Рис. 9. - Зовнішній вигляд кольорового оптичного елемента:

Де:

а) та розподіл інтенсивності;

б) під час відтворення зеленого кольору.

Випромінювання вводиться за допомогою світлодіодів, розташованих по периметру.

Рис. 10. - Зовнішній вигляд кольорового оптичного елемента:



Де:

а) та розподіл інтенсивності;

б) під час відтворення синього кольору.

Випромінювання вводиться за допомогою світлодіодів, розташованих по периметру.

Рис. 11. - Зовнішній вигляд кольорового оптичного елемента:

Де:

а) та розподіл інтенсивності;

б) під час відтворення червоного кольору.

Випромінювання вводиться за допомогою світлодіодів, розташованих по периметру. Показано, що застосування світлодіодів, розташованих по периметру нижньої світловодної пластини для оптичного елемента розміром 20Ч16 мм. призводить до падіння інтенсивності від максимального до мінімального значення в межах 37…52%. Досягнення необхідного кольору здійснюється не за рахунок зміни інтенсивності випромінювання трьох сусідніх ділянок зображення базових кольорів, а внаслідок "змішування" випромінювання трьох базових кольорів безпосередньо в скляній підкладці, що виконує роль ділянки планарного світловода, з подальшим його розсіюванням на конфокальній текстурі індукованого холестерика.

Застосування світловодної системи "змішування" і введення випромінювання в оптичний елемент забезпечує однорідніший розподіл інтенсивності, зменшення якої з одного кінця до іншого для одностороннього введення в такий оптичний елемент, становить 13…20%. Результати дослідження індикатриси розсіювання світлового випромінювання дали змогу розробити конструкцію оптичного елемента для різних способів введення світлового потоку в цей елемент.

Встановлено, що застосування одностороннього введення випромінювання приводить до істотного зсуву максимуму інтенсивності індикатриси розсіювання в напрямку поширення випромінювання.

У п'ятому розділі встановлено взаємозв'язок між поверхневими умовами межі розділу рідкий кристал-підкладка та ефектом пам'яті конфокальної текстури холестерика. Показано, що застосування гомеотропних поверхневих умов запобігає впорядкуванню холестеричної спіралі, що призводить до тривалого існування розсіювального конфокального стану холестерика без прикладення електричного поля з максимальною кількістю розсіювальних центрів.

Рис. 12. - Залежності інтенсивності розсіювання від часу після вимкнення керуючого сигналу для суміші RO, TN, 615, 1,5%, R-811:



У цьому разі величину інтенсивності 87% від максимальної можна утримувати протягом 36 годин.

Експериментально встановлено, що додавання до рідкокристалічної суміші RO-TN-615 + 1,5% R811 нанорозмірних частинок AlN у кількості 0,25% призводить до стабільнішого в часі існування конфокальних доменів, а отже, до високого рівня інтенсивності розсіювання світлового випромінювання. Впроваджуючись між нематичні псевдошари, циліндрична нанорозмірна домішка змінює сили міжмолекулярної взаємодії, що призводить до впорядкування структури і, як наслідок, до протидії руйнуванню доменної структури.

Для суміші ROTN615 + 1,5% та R811 + 0,25% визначено вплив параметрів керуючих сигналів на величину інтенсивності розсіювання.

Показано, що застосування дворівневих імпульсів прямокутної форми з амплітудою підготовчого імпульсу U1 = 7,8В і амплітудою основного робочого імпульсу U2 = 3,7В тривалістю t1 = t2, с призводить до зростання інтенсивності розсіювання оптичним елементом на 16% порівняно з однорівневим сигналом. світлодіод електрооптичний напівпровідниковий

Після встановлення стабільного світлорозсіювання різниця між максимумами та мінімумами пилкоподібного відгуку становить менше 5%, що не сприймається людським оком внаслідок інерційності зору людини.



ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ І ВИСНОВКИ

1. Розроблена нова структура кольорового оптичного елемента зображення, який дає змогу створити інформаційний транспарант з коефіцієнтом заповнення екрана 90% та пікселем, який не складається із субпікселів базових кольорів, а уможливлює отримання необхідного кольору, "змішуючи" випромінювання трьох базових кольорів безпосередньо в скляній підкладці;

2. Комп'ютерне моделювання процесу поширення та змішування світлового випромінювання в скляній пластині на основі геометричної оптики дало змогу вперше розробити кольоровий оптичний елемент із планарною системою введення світлового випромінювання. Показано, що оптимізація вибору основних параметрів джерела випромінювання (значення горизонтального та вертикального кутів випромінювання, ширини джерела випромінювання) та вибір системи введення світлового потоку (одностороннього чи двостороннього) уможливлюють одержання однорідного розподілу інтенсивності випромінювання світлового потоку в планарній структурі. Встановлено, що зменшення показника заломлення нижньої скляної пластини та відстані між світлодіодами, а також збільшення кута випромінювання джерела світла призводять до зменшення області змішування кольорів, а отже, до одноріднішого відтворювання кольору;

3. Досліджено розподіл інтенсивності розсіювання світлового випромінювання в оптичному елементі з планарною системою введення безпосередньо в нижню скляну пластину. Встановлено закономірності між розташуванням джерел випромінювання та розподілом інтенсивності в елементі. Показано, що застосування світлодіодів, розташованих по периметру нижньої світловодної пластини, для оптичного елемента розміром 20Ч16 мм. призводить до падіння інтенсивності від максимального до мінімального значення в межах 37…52%. Застосування ж світловодної системи "змішування" та введення випромінювання в оптичний елемент забезпечує однорідніший розподіл інтенсивності, падіння значення якої з одного кінця до іншого, для одностороннього введення в такий оптичний елемент, становить 13…20%;

4. Встановлено взаємозв'язок між поверхневими умовами межі розділу рідкий кристал-підкладка та ефектом пам'яті конфокальної текстури холестерика. Показано, що планарна поверхнева орієнтація молекул РК призводить до швидкого руйнування доменної структури: внаслідок дії сил молекулярної взаємодії відбувається швидше впорядкування холестеричної спіралі після зняття електричного поля та утворення планарної текстури холестерика з мінімальною кількістю розсіювальних центрів. Застосування гомеотропної поверхневої орієнтації молекул РК запобігає впорядкуванню холестеричної спіралі, що призводить до тривалого існування розсіювального конфокального стану холестерика без прикладення електричного поля. У цьому разі величину інтенсивності на рівні 87% від максимальної можна утримувати протягом 36 годин;

5. Виявлено, що додавання до рідкокристалічної суміші RO, TN, 615, 1,5%, R811 нанорозмірних частинок AlN у кількості 0,25% призводить до стабільнішого в часі існування конфокальних доменів, а отже і високого рівня інтенсивності розсіювання світлового випромінювання. Впроваджуючись між нематичні псевдошари, циліндрична нанорозмірна домішка зменшує сили міжмолекулярної взаємодії, що призводить до впорядкування структури і, як наслідок, протидії руйнуванню доменної структури;

6. Визначено вплив параметрів керуючих електричних сигналів на величину інтенсивності розсіювання для активного середовища оптичного елемента на основі суміші ROTN615 + 1,5%.

Показано, що рівень інтенсивності розсіювання зменшується зі зростанням амплітуди підготовчого імпульсу керуючого сигналу внаслідок дії більшої за значенням напруженості електричного поля. Для керування оптичним елементом потрібно використовувати підготовчі імпульси напруги прямокутної форми, які забезпечують напруженість електричного поля 3,9Ч105 і основні робочі імпульси, що забезпечують напруженість електричного поля 1,85Ч105 тривалістю 1 с кожен. Показано, що інтенсивність розсіювання оптичним елементом під дією такого сигналу в порівнянні зі стаціонарним станом (встановлюється після зняття електричного сигналу) зростає в середньому на 16%.



ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНО В РОБОТАХ

1. Моделювання процесу розсіювання світла в планарних світловодах з рідкокристалічною серцевиною / А. Фечан, М. Шимчишин, В. Левенець, В. Скочеляс // Технічні вісті, Орган Українського інженерного товариства у Львові. - 2007. - 1(25), 2(26). - С. 130-132.2. Light scattering in confocal domains in induced-cholesteric liquid crystals / Mykytyuk Z., Fechan A., Sushynskyy O., Shymchyshyn M., Levenets V. // Molecular Crystals and Liquid Crystals. - 2008. - Vol. 496. - P. 230-238.

3. Modeling of the light scattering process in a planar waveguide with liquid crystal core / Fechan A., Shymchyshyn M., Levenets V., Skochelyas V. // Electronika. - 2008. - No. 6. - P. 171-172.

4. Application possibilities of nanoparticles for modification of parameters of liquid crystal materials / Hotra Z., Mykytyuk Z., Fechan A., Sushynskyy O., Yasynovska O., Kotsun V., Levenets V., Kalita W., Blad G. // Elektronika. - 2010. - No. 8. - P. 125-128.

5. Аналогові сенсори напруги на основі ефекту холестерико-нематичного переходу / Готра З.Ю., Фечан А.В., Левенець В.В., Коцун В.І., Вараниця А.В. // Вісник НУ “Львівська політехніка” Електроніка. - №681. - 2010. - С. 92-97.

6. Рідкокристалічні оптичні сенсори температури для систем пожежної безпеки / Готра З.Ю., Фечан А.В., Сушинський О.Є., Ясиновська О.Й., Левенець В.В. // Вісник НУ “Львівська політехніка” Радіоелектроніка та телекомунікації. - №680. - 2010. - С. 147-152.

7. Застосування електрокерованого світлорозсіювання в нематико-холестеричних сумішах для засобів відображення інформації / Готра З.Ю., Фечан A.В., Сушинський О.Є., Барило Г.І., Левенець В.В., Рудий А.М. // Оптико-електронні енергетичні технології. - №2. - 2010. - С. 139-144.

8. Спосіб виготовлення кольорового електрохромного оптичного елемента / Аксіментьєва О.І., Микитюк З.М., Фечан А.В., Сушинський О.Є., Левенець В.В.: заявник Національний університет "Львівська політехніка".: заявник Національний університет “Львівська політехніка”. G11B 11/00, G11C 11/00, G11C 13/04, HO3K 17/78. Заявка №u 201007793 від 21.06.10.

9. Спосіб виготовлення рідкокристалічного пристрою / Готра З.Ю., Микитюк З.М., Фечан А.В., Сушинський О.Є., Левенець В.В.: заявник Національний університет “Львівська політехніка”. G 02F 1/13. Заявка від 12.10.10.

10. Спосіб виготовлення кольорового оптичного елемента / Готра З.Ю., Микитюк З.М., Фечан А.В., Ясиновська О.Й., Левенець В.В.: заявник Національний університет “Львівська політехніка”. H04N 9/00, G02F 1/13. Заявка №u 201012066 від 12.10.10.

11. Light scattering in confocal domains in induced-colesteric liquid crystals / Z. Mykytyuk, A. Fechan, O. Sushynskyy, M. Shymchyshyn, V. Levenets // ICEPOM-2008. - Lviv, Ukraine, May 26-30. - С. 74.

12. Rail-to-rail Signal Transducers for USB Sensor Devices / Hotra Z.Yu, Holyaka R.L, Gelzynskyy I.I., Marusenkova T.A., Levenets V.V. // Proceedings of the Xth International Conference TCSET'2010 Dedicated to the 165th Anniversaty of Lviv Politechnic National University - fabrication, properties and application”. - Lviv-Slavske, Ukraine, 23-27 February 2010. - Р. 330.

13. Аналогові сенсори напруги на основі ефекту ХНП / З.Ю. Готра, А.В. Фечан, В.В. Левенець, В.І. Коцун, А.В. Вараниця // Тези тринадцятої відкритої науково-технічної конференції професорсько-викладацького складу Інституту телекомунікації, радіоелектроніки та електронної техніки з проблем електроніки. - Львів, Україна, 13-15 квітня 2010. - С. 25.

14. Моделювання системи керування оптичного модулятора на основі світлорозсіювання нематико-холестеричних сумішей / Левенець В.В., Готра З.Ю., Барило Г.І., Сушинський О.Є. // Тезисы десятой международной научно-технической конференции "Проблемы информатики и моделирования". - Харьков-Ялта, Украина, 27-29 сентября 2010. - С. 56.

15. Mykytyuk Z.M. The method of view angle increasing of TFT mobile displays / Mykytyuk Z.M., Fechan A.V., Levenets V.V., Sushynskyy O.Ye. // 15th International Workshop On Inorganic And Organic Electroluminescence & 2010 International Conference On The Science And Technology Of Emissive Displays And Lighting & XVIII Advanced Display Technologies International Symposium. - St. Petersburg, Russia, September 27 - October 1, 2010. - Р. 167.

Размещено на Allbest.ru