Исследование оптических и динамических характеристик гибридно-ориентированных жидкокристаллических ячеек тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

На правах рукописи

/Л

Вакулин Дмитрий Александрович

ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГИБРИДНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ЯЧЕЕК

Специальность 01.04.05 — Оптика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург — 2014

005557772

005557772

Работа выполнена в Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики

Научный руководитель:

доктор физико-математических старший научный сотрудник Коншина Елена Анатольевна

наук,

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Данилов Владимир Васильевич

доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник, ФГБОУ ВПО Петербургский государственный

университет путей сообщения Императора Александра I, профессор

Беляев Виктор Васильевич

доктор технических наук, профессор, ГОУ ВПО Московский государственный областной университет, главный научный сотрудник

ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный университет

Защита состоится 9 декабря 2014 г. в 1730 на заседании диссертационного совета Д 212.227.02 при Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д.49., ауд. 285.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики по адресу: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д.49 и на сайте fbpo.ifmo.ru.

7-

» ш^л

Автореферат разослан « ' » 2014 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.227.02 д. ф.-м. н., профессор Л _ Денисюк И. Ю.

Общая характеристика работы

Оптические характеристики, быстродействие и энергопотребление устройств на основе жидких кристаллов зависят от начальных условий на границе раздела фаз с ориентирующей поверхностью. Динамику переключения таких устройств можно ускорить, повысив прикладываемое к ним напряжение. Однако это увеличивает энергопотребление, и может вызывать нежелательные изменения свойств жидкого кристалла. Гибридно-ориентированные структуры нематического жидкого кристалла (НЖК) образуются, когда условия межфазного взаимодействия на противоположных границах раздела с ориентирующей поверхностью неодинаковые. Так, например, если одна из ориентирующих поверхностей обеспечивает параллельную ориентацию молекул НЖК, а другая - вертикальную. Такая геометрия вызывает нелинейную вариацию угла наклона директора в слое НЖК. Отличительно чертой гибридно-ориентированных структур является отсутствие порога Фредерикса -переориентация ЖК происходит при любом напряжении, приложенном к такой ячейке.

Использование двухчастотной адресации позволяет существенно улучшить быстродействие гибридно-ориентированных НЖК устройств, что связано с возможностью управлять процессом переключения устройств из состояния «выключено» —> «включено» —> «выключено» путем изменения частоты приложенного к ячейке внешнего электрического поля. Это обусловлено инверсией знака диэлектрической анизотропии двухчастотного жидкого кристалла.

Исследованиям особенностей гибридных структур НЖК уделяется большое внимание, что связано с практическим их использованием в ЖК-дисплеях. Актуальность этой работы связана с разработкой новых электроуправляемых устройств на основе гибридно-ориентированных структур двухчастотного НЖК, таких как аттенюаторы и переключатели, используемые в телекоммуникационных системах.

Цели и задачи диссертационной работы

Основной целью проводимых в работе экспериментальных и теоретических исследований гибридно-ориентированных структур двухчастотного НЖК было изучение влияния параметров управляющих электрических полей, таких как амплитуда напряжения, частота и длительность приложенного электрического поля на динамические характеристики устройств.

Основными задачами проводимых исследований были:

• Экспериментальное и теоретическое изучение электрооптических характеристик гибридно-ориентированных структур двухчастотного НЖК.

• Разработка метода определения углов преднаклона для гибридно- и однородно-ориентированных структур.

• Разработка методик и компьютерных программ для исследования электрооптических характеристик жидких кристаллов.

Для достижения основной цели исследований и решения поставленных задач:

• Разработан метод определения углов преднаклона гибридно-ориентированных структур нематического жидкого кристалла.

• Разработаны программы для ЭВМ управления параметрами электрического поля в ЖК устройствах, расчета характеристик ЖК устройств и тестирования оптических ЖК компонентов.

• Экспериментально исследованы гибридно-ориентированные ячейки с двухчастотным НЖК, и влияние на их оптический отклик параметров управляющих электрических полей и начальных углов наклона директора.

• Теоретически исследована динамика переориентации директора в гибридно-ориентированных структурах двухчастотного НЖК под действием электрического поля.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые

• Разработан метод определения углов преднаклона для гибридно- и однородно-ориентированных структур.

• Разработаны оригинальные методики и компьютерные программы для получения данных и расчета электрооптических характеристик ЖК ячеек.

• Впервые экспериментально был получен симметричный оптический отклик в гибридно-ориентированной ячейке с двухчастотным НЖК.

• Экспериментально получена зависимость амплитуды напряжения, необходимой для генерации симметричного оптического отклика, от длительности импульса.

• Проведено компьютерное моделирование симметричного оптического отклика двухчастотного НЖК для определенных параметров управляющих электрических сигналов.

• Получены аналитические выражения для расчета параметров управляющего электрического сигнала для генерации симметричного оптического отклика гибридно-ориентированной ячейки с двухчастотным НЖК.

Положения, выносимые на защиту

• Разработан метод определения углов преднаклона директора и теоретически и экспериментально показана его применимость для гибридно- и однородно-ориентированных структур.

• Экспериментально получен симметричный оптический отклик в гибридно-ориентированной структуре двухчастотного НЖК при последовательном приложении низкочастотного и высокочастотного электрических полей.

• С помощью численного и аналитического решения системы уравнений, описывающих оптический отклик гибридно-ориентированной структуры двухчастотного НЖК, подтверждена возможность получения равных времен включения и выключения ячейки при определенных управляющих импульсах.

Апробация работы и публикации

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: VIII и X Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых КМУ, СПб НИУ ИТМО, г. Санкт-Петербург 2011, 2013 гг., Международной конференции «0птика-2013», СПб НИУ ИТМО, Санкт-Петербург, Россия, 2013 г.; International Liquid Crystal Conference Dublin, Ireland, 2014; European Conference on Liquid Crystals, Rhodes, Greece, 2013; International Liquid Crystal Conference Mainz, Germany, 2012.

Основные результаты диссертации представлены в 3 статьях, опубликованных в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК и цитируемых в Web of Science.

Практическая значимость результатов работы

Практическая значимость работы заключается в разработке методик и компьютерных программ для проведения экспериментальных исследований и расчета электрооптических характеристик ЖК ячеек. Эти программы могут использоваться для тестирования и быстрого анализа свойств НЖК ячеек при проведении научных исследований.

Разработан новый метод определения углов преднаклона директора ЖК, который может быть использован для анализа влияния различных ориентирующих слоев на углы преднаклона в гибридно-ориентированных структурах.

Установленные закономерности получения симметричного оптического отклика двухчастотного НЖК могут быть использованы при создании оптических компонентов с гибридно-ориентированной структурой и разработке оптических переключателей и аттенюаторов для телекоммуникационных систем, а также бистабильных ЖК-дисплеев.

Результаты диссертационной работы были использованы и используются в настоящее время в Университете ИТМО при выполнении научных проектов

в рамках государственных контрактов, грантов РФФИ и аналитических ведомственных программ Министерства образования и науки РФ. Материалы диссертационной работы используются также в учебном процессе кафедры Оптической Физики и Современного Естествознания Университета ИТМО при подготовке студентов по направлениям 200700.68 «Оптика наноструктур» и «Физика наноструктур».

Достоверность научных положений, полученных в диссертации

Достоверность научных положений и практических рекомендаций, представленных в диссертации, подтверждается ясной физической трактовкой полученных результатов. Эти результаты согласуются с результатами других авторов, а также с независимыми экспертными оценками рецензентов научных журналов и конференций, в которых опубликованы статьи и доклады, содержащие результаты работы. Экспериментальные данные, полученные в работе, хорошо согласуются с опубликованными ранее данными.

Личный вклад автора

Содержание диссертации и основные положения, выносимые на защиту, отражают персональный вклад автора в опубликованные работы. Обсуждение результатов и подготовка к публикации полученных результатов проводилась совместно с соавторами, причем вклад диссертанта был определяющим. Общая постановка целей и задач исследований в рамках диссертационной работы проведена совместно с научным руководителем работы Е.А. Коншиной.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка цитированной литературы, включающего 76 наименований. Материал изложен на 124 страницах, содержит 60 рисунков и 3 таблицы.

Содержание работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цели и поставлены задачи исследования, аргументирована научная новизна работы, показана практическая значимость полученных результатов, представлены выносимые на защиту научные положения и определена структура диссертации.

В первой главе представлен обзор работ, посвященных исследованиям гибридно-ориентированных структур и двухчастотного нематического жидкого кристалла. Рассматривается модель двухчастотного нематического жидкого кристалла, изложены теоретические основы поведения этого ЖК во внешнем электрическом поле в гибридно-ориентированных структурах. Представлен обзор областей применения таких структур.

Во второй главе приводится методика определения коэффициентов упругости и энергии сцепления жидкого кристалла основанная на моделировании зависимостей емкости и пропускания ЖК ячеек от

приложенного напряжения. Обсуждаются известные методы определения углов преднаклона директора в ЖК ячейке, и предлагается новый метод для определения углов преднаклона директора в ячейках с гибридной или однородной ориентацией.

Начальный угол наклона директора НЖК (или угол преднаклона) является одним из ключевых параметров устройств на их основе, поэтому точное его определение и контроль при создании устройств на основе НЖК очень важен. Оптические и электрические свойства НЖК ячеек зависят от распределения угла наклона директора в слое НЖК, которое определяется углами преднаклона директора на противоположных ориентирующих поверхностях. В работе предложен новый метод, позволяющий определять углы преднаклона директора как в гибридно-ориентированных ячейках, так и в ячейках с однородной ориентацией директора.

Распределение угла наклона директора вдоль оси z в гибридно-ориентированной ячейке с углами преднаклона на противоположных подложках в} и в2 и толщиной слоя d может быть численно рассчитано согласно теории Франка-Озеена:

z 6(^,9)

d ~ GC9M (!)

0Z

G(01,02)= J л/cos2 0 + k sin2 0 d0 (2)

5

где к = К33/Кц, К]j и К33 коэффициенты упругости Франка.

Интенсивность пропускания I и фазовая задержка Ф жидкокристаллической ячейки, размещенной между поляризатором и анализатором, скрещенными под углом 90°, выражается соотношениями:

ira а ^ 7 • 2 WÇM (3)

I(01,e2) = I0sm2---

(4)

d 2тг

—г Г Г ПаПо

=— 1-Я,

л j Ц/л.2 sm28(.z,6uO2)+no2cos20(z,e1,e2)

dz

где п0 и пе - показатели преломления для обыкновенного и необыкновенного лучей и À - длина волны.

Для расчета углов преднаклона необходимо предварительно измерить толщину ЖК ячейки интерферометрическим или емкостным методами. Экспериментально определяются интенсивность пропускания оптической системы 10, когда оси поляризатора и анализатора параллельны, и

интенсивность пропускания 1ехр ЖК ячейки, расположенной в скрещенных поляризаторах. Для получения максимального пропускания оптическая ось ЖК ячейки должна составлять угол 45° с осью поляризатора. На рисунке 1 показана расчетная интенсивность пропускания / в зависимости от начальных углов наклона для длин волн 1500 нм (а) и 650 нм (б) гибридно-ориентированной ячейки, заполненной двухчастотным жидким кристаллом ЖК-1001 с толщиной слоя 6 мкм в отсутствии внешнего электрического поля. В качестве ориентирующих слоев в ЖК ячейке использовались натертый полиимид и наклонно напыленный слой 5ЮХ. Теоретическая зависимость интенсивности пропускания от начальных углов наклона директора на противоположных ориентирующих слоях, рассчитанная по формулам (1-4), представляет собой поверхность /{01,02)• Проекции линий пересечения этой поверхности с плоскостью, соответствующей измеренной интенсивности 1ехр, отвечает множество значений {61,62). В случае однородной ориентации углы преднаклона равны 6/=в2, и находятся, как координаты точки пересечения проекции и прямой, проходящей через начало координат и образующей с осью 091 угол 45°. В случае гибридной ориентации из этого множества значений нужно найти искомые углы преднаклона. Для этого можно принять угол преднаклона на одной из ориентирующих поверхностей известным, или повторить измерение на другой длине волны. Это позволит определить координаты точки пересечения этих проекций на плоскости 61 62 (рис. 16 и 1г). Углы преднаклона могут быть получены также численным методом. Для каждой пары значений {61,62) строится теоретическая зависимость емкости или интенсивности пропускания от приложенного напряжения, и полученные кривые сравниваются с экспериментальной зависимостью. В таблице 1 дается сравнение результатов измерения планарной ЖК ячейки, толщиной 11.6 мкм с нематиком 5СВ.

Таблица 1. Углы преднаклона директора НЖК 5СВ

Предложенный метод Метод вращения Емкостный метод

0.9°±0.5° 0.5°±0.3° 2.0°±1.0°

Результаты, полученные при использовании предложенного метода, согласуются с данными, полученными с помощью ранее известных методов определения углов преднаклона директора (табл. 1). На рисунке 2 дано сравнение экспериментальной зависимости интенсивности пропускания от напряжения и теоретической зависимости, построенной для различных углов преднаклона в этой ячейке.

10 20 30 40 50

9Г фал.

40 50 60 70

6 , град.

Рисунок 1 - Теоретическая зависимость интенсивности пропускания от начальных углов наклона директора в гибридно-ориентированной ячейке и значение интенсивности пропускания, найденное из эксперимента (плоскость): а) длина волны 1500 нм; б) 650 нм; в), г) проекции линий пересечения поверхности с плоскостью

Преимуществом разработанного метода является возможность локального определения углов преднаклона в НЖК ячейках с планарной, гомеотропной и гибридной ориентацией для контроля однородности ориентации НЖК. Метод не требует приложения к ЖК ячейке внешнего электрического или магнитного поля, а также вращения ячейки, что упрощает процесс измерения и сокращает время определения углов преднаклона.

Напряжение, В

Рисунок 2 - Сравнение экспериментальной зависимости пропускания от приложенного напряжения для ячейки, толщиной 11.6 мкм, заполненной ЖК

5СВ и теоретических зависимостей, построенных для разных углов

преднаклона

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям оптического отклика гибридно-ориентированных структур двухчастотного нематического жидкого кристалла и влиянию параметров электрического поля на оптический отклик и релаксацию двухчастотного НЖК с целью уменьшения времени переключения. Приводится описание электрооптической схемы двухчастотного управления оптическим откликом жидкого кристалла и программ для ЭВМ, используемых в проводимых исследованиях оптических и динамических характеристик ЖК ячеек, а также результаты исследований влияния параметров управляющего электрического поля на временные характеристики.

Для проведения исследований характеристик ЖК ячеек с двухчастотным управлением была модернизирована схема управления электрическим сигналом. Управление оптическим откликом и релаксацией ДЧЖК ячеек осуществлялось с помощью «крейтовой» системы, которая представляет собой многокомпонентную систему управления параметрами электрических полей. Для исследования модуляции амплитуды и фазы оптического сигнала в устройствах на основе ДЧЖК и влияния на них параметров постоянного и переменного электрического поля была разработана специальная компьютерная программа для управления «крейтовой» системой. Программа позволяет гибко изменять параметры управляющих сигналов, таких как: форма, длительность, частота заполнения, амплитуда, полярность, количество сигналов и временные промежутки между сигналами. Фазовая задержка и порог электрооптического эффекта для ЖК устройств, рассчитывались из данных измерения оптического пропускания. Специальная программа тестирования ЖК ячеек позволила наряду с данными оптического пропускания контролировать и оптический

отклик ЖК ячеек, что существенно сократило время проведения исследований. Все разработанные программы была использованы для исследования образцов гибридно-ориентированных ячеек в этой работе, а также в других исследованиях.

Использование гибридной ориентации ввиду отсутствия порога Фредерикса позволяет снизить рабочее напряжение, а использование двухчастотного НЖК существенно сокращает время оптического отклика, за счет управления процессом релаксации жидкого кристалла электрическим полем. В этой работе впервые экспериментально была продемонстрирована возможность получения симметричного У-образного оптического отклика в гибридно-ориентированной твист ячейке с двухчастотным НЖК. При последовательном приложении электрических полей в форме синусоидальных колебаний с частотами 1 и 30 кГц.

На рисунке 3а показан симметричный оптический отклик ДЧЖК ячейки, гибридно-ориентированная структура в которой была создана с помощью натертого полиимида и наклонно напыленного слоя ЭЮХ. Начальные углы наклона директора на противоположных подложках этой ячейки, равные 1° и 79°, были рассчитаны с помощью предложенного метода. Для управления использовались импульсы в форме синусоиды длительностью Юме и частотами 3 и 30 кГц, соответственно.

Рисунок 3 - Симметричный оптический отклик гибридно-ориентированной ячейки с толщиной слоя ЖК-1001, равной 6 мкм, на длине волны 650 нм.: а) длительность импульса 10 мс, амплитудой 5.9 В/6.4В; б) длительность импульса 2.5 с и 0.2 с, амплитудой 1.4 В/1 В

Оптический отклик этой ячейки (рис. 36), соответствует режиму работы оптического затвора с областью, соответствующей минимуму пропускания, и одинаковым временем включения и выключения.

В результате проведенных исследований было установлено, что с ростом длительности управляющего импульса и увеличением угла наклона директора в центре ЖК ячейки, амплитуда напряжения, необходимая для получения

Время, с. б

Время, мс.

вч 0,2 с

симметричного отклика, уменьшается. Экспериментальные зависимости амплитуды ВЧ напряжения синусоидальной формы с частотой 30 кГц, необходимой для получения симметричного оптического отклика на амплитуду НЧ сигнала, равную 5.9 В, от его длительности импульса (а) и от угла наклона директора в центре ячейки (б), приведены на рисунке 4. Увеличение длительности НЧ управляющего сигнала от Юме до 200 мс с одинаковой амплитудой 5.9 В, вызывало уменьшение напряжения ВЧ управляющего сигнала, необходимого для получения симметричного отклика до 2.9 В. При длительности импульса 40 мс амплитуды ВЧ и НЧ сигналов равны 5.9 В (рис. 4а), что свидетельствует о том, что симметричный оптический отклик можно получить при использовании двух импульсов с одинаковой амплитудой и длительностью путем изменения только частоты управляющего сигнала.

са

4>

= 5

К

те о.

5 4

-1-1-1-•-I-'-1-'-1-1-1-'-1-1-!

0,8 0,9 1,0 1.1 1,2 1.3 1,4 1.5 1.в

Время, мс.

а

Угол,рад б

Рисунок 4 - Экспериментальные зависимости амплитуды напряжения синусоидальной формы с частотой 30 кГц, необходимой для получения симметричного оптического отклика: а) - от длительности импульса; б) - от угла наклона директора в центре ячейки

В четвертой главе приводятся результаты численного математического моделирования динамики переориентации директора под действием электрического поля в ячейках с гибридно-ориентированной структурой двухчастотного нематического жидкого кристалла. Предложено аналитическое решение уравнений динамики переориентации директора под действием электрического поля для произвольных значений упругих констант и углов преднаклона директора. Сравниваются экспериментальные результаты с результатами моделирования.

Моделирование поведения жидкого кристалла во внешнем электрическом поле позволяет определить характеристики ЖК устройств для заданных параметров управляющего сигнала. Динамика изменения углов наклона директора ЖК описывается теорией упругости Франка-Озеена, получившей полное экспериментальное подтверждение, теорией гидродинамики Эриксена-Лесли для нематической фазы, а также системой электромагнитных уравнений

Максвелла. Ввиду сложности получения аналитического решения системы уравнений для определения временных зависимостей полярного и азимутального углов наклона директора ЖК необходимо использовать численные методы расчета. Численное решение позволяет произвести моделирование характеристик ЖК устройств для заданных параметров управляющего сигнала, однако оно не позволяет решить обратную задачу, которая часто встречается на практике - определение необходимых параметров управляющего сигнала. Для решения этой задачи нами1 было получено приближенное аналитическое решение уравнений динамики переориентации директора под действием электрического поля для произвольных значений упругих констант и граничных углов наклона директора.

Выполнив стандартные вариационные процедуры, получили следующую систему уравнений:

^К, J>ine»s«í?* J +/>(»)£ (5)

Г| co^f^^ffw^f? (6)

at oz oz oz

?

f, (в) = Ku cos2 в + Къг sin2 в (7)

g(9) = ún2e{2f2(e)-K„) (8)

J

где Y\ - вращательная вязкость ЖК, So - электрическая постоянная, К¡ ¡ {splay), К22 (twist) и К33 {bend) - коэффициенты упругости Франка.

При использовании больших амплитуд напряжения можно пренебречь слагаемыми, зависящими от коэффициентов упругости Франка, тогда система уравнений (5-8) упростится:

( d0

\у1 — = г0&хЕ2 (t) sin в cos в + Р,° (t)E(t) cos в

dt (10) d P„°(t) „

г + P„° (t) = £0Xi E(t) sin в

Представим функцию E(t) в виде ряда Фурье:

оо

£(t) = у + ^Г [а„ cos(nwt) + bn sin (nwt)] (11)

1 Совместно с Ивановым А.В.

Представим функцию Р(°(0 в виде произведения двух функций:

ТО = Х^ед (12)

1(4) = — + 1ап соз(пыг) + />„ 5т(по>г:)]

(13)

71 = 1

где х(<) медленно меняющаяся амплитуда. Предполагая, что

¿то

ХЮ^ (14)

\ап — пштЬп

11- Ь (пыт)2

Аналитическое решение системы уравнений принимает вид:

I + ^I РЮЕ2тг (15)

«о , V \ап - пштЬп Ьп+пытап ,

+ ----— 31п(?га)Е) (16)

1 + (пи) т)г

В случае синусоидальной формы импульса, а0 = 0, ап= О, Ь/ = Е0, Ь„= О, Е(Г) =8ш(<у /)Е0. Предполагая, что

Уо

Ео=(17)

Решение принимает вид

. ,щв2 ЕрУр2 ( . , _х? V. 8И»2<аГ\

Сравнение экспериментальных данных и результатов, полученных при численном и аналитическом решении, приведенное на рисунке 5 (а) и (б), показало, что при моделировании оптического отклика гибридно-ориентированной структуры двухчастотного жидкого кристалла аналитическое решение хорошо согласуется с экспериментальными данными.

Расчеты проводились для ЖК-1001 с толщиной слоя, равной 6 мкм, с углами преднаклона 10 и 79°, для длины волны 650 нм и управляющего сигнала в форме синусоиды, длительностью 10 мс и 50 мс с частотами 3 и 30 кГц. При моделировании использовались следующие параметры2 ЖК-1001: /,= 0.377 Пас, /с = 8.0 кГц, Ае(3 кГц) = 2.05, Ае(30 кГц) = -2.47, /± = 6.45, Х\\= 3.6,5.58, ^п=15-10-12Н,^зз=24-10-12Н,^22=10-10-12Н.

2 Измерение параметров /с, Ае, х было проведено на кафедре Физики полимеров Физического факультета СПбГУ.

Время, мс. Время, мс.

а б

Рисунок 5 - Сравнение оптического отклика гибридно-ориентированной ячейки, полученного экспериментально (квадраты), и результатов численного (сплошная кривая) и аналитического (пунктирная кривая) решения.

а) длительность импульса 10 мс, амплитуды напряжения 5.9 В и 6.4 В;

б) длительность импульса 50 мс, амплитуды напряжения 5.9 В и 5.6 В

В результате проведенных теоретических исследований в рамках континуальной теории жидких кристаллов было выполнено численное моделирование динамики изменения угла наклона директора в ЖК ячейках с гибридно-ориентированной структурой двухчастотного нематического жидкого кристалла для произвольных значений упругих констант и граничных углов наклона директора. Получено приближенное аналитическое решение для временной зависимости угла наклона директора под действием управляющего электрического сигнала произвольной формы.

В заключении диссертации перечислены основные результаты работы:

1. Проведен анализ различных методов исследования параметров гибридно-ориентированных структур двухчастотного нематического жидкого кристалла.

2. Разработан новый метод, позволяющий определять углы преднаклона директора в гибридно- и однородно-ориентированных ЖК ячейках.

3. Экспериментально был получен симметричный оптический отклик гибридно-ориентированных структур двухчастотного НЖК.

4. В результате проведенных исследований показана возможность снижения напряжения управляющего импульса для переключения гибридно-ориентированных ячеек с двухчастотным НЖК при увеличении длительности импульса.

5. Теоретически установлены соотношения между амплитудой и частотой управляющего импульса, необходимые для получения симметричного оптического отклика.

\

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Вакулин Д.А. Программа расчета характеристик ЖК устройств. // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011613842 от 18.05.2011.

2. Вакулин Д.А., Френкель Д.А. Программа для управления параметрами электрического поля в ЖК устройствах. // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011615197 от 09.09.2011.

3. Вакулин Д.А. Программа для тестирования оптических жидкокристаллических компонентов. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012613712 от 19.04.2012.

4. Вакулин Д.А. Влияние параметров электрического поля на оптический отклик твист-ячеек с двухчастотным нематическим жидким кристаллом. // Сборник тезисов докладов VIII Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых КМУ-2011. - 2011. - № 2. - С. 371.

5. Коншина Е.А., Вакулин Д.А., Иванова H.JL, Гавриш Е.О., Васильев В.Н. Особенности оптического отклика гибридно-ориентированных ячеек с двухчастотным нематическим жидким кристаллом. // Журнал технической физики. - 2012. - Т. 82. - № 5. - С. 66-70.

6. Иванов A.B., Вакулин Д.А. Моделирование симметричного оптического отклика для двухчастотной гибридно-ориентированной ЖК структуры. // Сборник трудов VII международной конференции «фундаментальные проблемы оптики - 2012». - 2012. - С. 306.

7. Вакулин Д.А. Методы исследования параметров жидкокристаллических ячеек. // Сборник тезисов докладов II Всероссийского конгресса молодых ученых. - 2013. -№ 2. - С. 241.

8. Konshina Е.А., Galin I.F., Gavrish Е.О., Vakulin D.A. The doping of the polyimide alignment layer by semiconductor quantum dots. // AIP advances. - 2013. -Vol.3.-P. 082104(1-5).

9. Иванов A.B., Вакулин Д.А., Коншина E.A. Симметричный оптический отклик в гибридно-ориентированной твист-структуре двухчастотного нематического жидкого кристалла. // Оптический журнал. - 2014. - Т. 81. - № З.-С. 23-29.

Подписано в печать: 07.10.14 Формат: 60x84 1/16 Печать офсетная. Бумага офсетная. Гарнитура Times. Тираж: ЮОэкз. Заказ: 310 Отпечатано: Учреждение «Университетские телекоммуникации» 197101, Санкт-Петербург, Саблинская ул., д. 14 +7(812) 9151454, zakaz@tibir.ru, www.tibir.ru