автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Элементы отображения информации на основе композитных холестерических жидких кристаллов с управляемым поверхностным сцеплением

Гардымова Анна Петровна

ЭЛЕМЕНТЫ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ КОМПОЗИТНЫХ ХОЛЕСТЕРИЧЕСКИХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ С УПРАВЛЯЕМЫМ ПОВЕРХНОСТНЫМ СЦЕПЛЕНИЕМ

05.13.05 - элементы и устройства вычислительной техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

' 8 СЕН 2011

Красноярск-2011

4852793

Работа выполнена в ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» и Институте физики им. Л.В. Киренского СО РАН.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор Зырянов Виктор Яковлевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Смирнов Александр Георгиевич

доктор технических наук, профессор Иванчура Владимир Иванович

Ведущая организация: Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН (г. Новосибирск)

Защита состоится "¿3 "семери 2011 г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 212.099.11 при Сибирском федеральном университете по адресу: 660074, Красноярск, Киренского, 26, ауд. УЛК 115.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского федерального университета.

Автореферат разослан_августа 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Л.И. Покидышева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Информационные технологии в настоящее время являются одной из ключевых областей инновационной деятельности, определяющей научно-технический прогресс человеческой цивилизации. Данное направление включает в себя создание новых устройств вычислительной техники и систем управления, в том числе предназначенных для развития техники отображения информации. На сегодняшний день около 90% мирового рынка устройств отображения информации (дисплеев) занимают устройства на основе жидких кристаллов (ЖК). Разнообразие электрооптических эффектов, присущее жидким кристаллам [1], позволило создать широкий ряд конструктивно и функционально различающихся дисплейных устройств, эффективно используемых как в простейших индикаторах сегментного типа, так и в высокоинформативных телевизионных экранах и компьютерных мониторах с матричной адресацией.

В последнее время большое внимание исследователей уделяется разработке гибких ЖК материалов, среди которых наиболее известными являются капсулированные полимером жидкие кристаллы (КПЖК) [2], представляющие собой полимерные пленки с капсулированными в них каплями ЖК микронных размеров. Композитный ЖК материал, сочетая в себе полезные свойства полимеров (механическую прочность, гибкость) и жидких кристаллов (анизотропию свойств, высокую чувствительность к внешним воздействиям), открывает один из путей к созданию гибких дисплеев типа «электронная книга» [3], способных заменить бумажные аналоги и тем самым решить одну из актуальнейших задач современных технологий.

Однако базовый принцип - классический ориентационный переход Фредерикса [4] под действием электрического поля, положенный в основу функционирования современных ЖК дисплеев, во многом исчерпал потенциал для дальнейшего развития техники отображения информации. В данном случае ЖК переориентируется в объеме слоя без изменения граничных условий. Сейчас идет активный поиск возможностей создания новых ЖК материалов и устройств, основывающихся на принципиально иных подходах.

Концептуально новое направление в развитии дисплейной техники формируется на основе методов управления ЖК материалами за счет модификации поверхностного сцепления [5,6]. Одним из таких методов является способ переориентации жидких кристаллов посредством электроуправляе-мой модификации граничных условий наноразмерными слоями ионных сур-фактантов. На сегодняшний день данный способ управления разработан лишь в приложении к КПЖК пленкам на основе нематиков [7]. Развитие ионно-сурфактантного метода для капсулированных полимером холестери-ческих жидких кристаллов (КПХЖК) может привести к созданию новых

элементов и устройств на их основе, способных существенно расширить функциональные возможности техники отображения информации. Известно, что специфической особенностью КПХЖК пленок является гистерезис электрооптических характеристик, позволяющий реализовать эффекты структурной и оптической бистабильности [8]. Актуальность диссертационной работы определяется необходимостью разработки физических и технических принципов создания электрооптических устройств с энергонезависимым хранением записанной информации за счет использования специально разработанных мультистабильных КПХЖК пленок, допированных ионными сур-фактантами.

Работа выполнена в рамках гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки ведущих научных школ НШ-3818.2008.3 (2008-2009 гг.); гос/контрактов № 02.740.11.0220 и № П901 ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (2009-2011 гг.); гранта РФФИ № 08-03-01007 (2008-2010 гг.).

Цель работы и задачи исследования

Целью работы являлось развитие научных основ создания мультистабильных элементов отображения информации на основе капсулированных полимером холестерических жидких кристаллов с электрически управляемым поверхностным сцеплением.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Подобрать компоненты электрооптического материала (жидкий кристалл, холестерическую добавку, ионообразующий сурфактант, полимерную матрицу) и изготовить тестовые образцы композитных пленок.

2. Исследовать поляризационно-оптическим методом текстурные картины полученных пленок и ориентационное упорядочение директора в объеме и на границах капель холестерического жидкого кристалла, допированно-го ионообразующим сурфактантом.

3. Изучить возможности реализации эффекта структурной и электрооптической мультистабильности композитных пленок, обусловленного модификацией граничных условий ионным сурфактантом.

4. Разработать и апробировать электрооптические элементы на основе созданного композитного материала «холестерический жидкий кристалл -полимер - ионный сурфактант». Определить параметры электрических сигналов, переключающих оптоэлектронные элементы в различные стабильные состояния с энергонезависимой памятью.

Научная ценность и новизна

1. Ионно-сурфактантный метод управления жидкокристаллическими материалами впервые адаптирован для капсулированных полимером холе-

стерических жидких кристаллов.

2. Обнаружен и исследован эффект структурной мультистабильности, проявляющийся в формировании внутри капель холестерика равновесных конфигураций директора, промежуточных между закрученной радиальной и аксиальной структурой, за счет ионной модификации граничных условий при воздействии электрического поля.

3. Показано, что формирование вышеупомянутых равновесных структур в результате воздействия электрического поля позволяет в свою очередь получить стабильные оптические состояния композитных пленок и электрооптических элементов на их основе с варьируемой величиной светопропус-кания.

Практическая значимость

1. Разработан новый электрооптический материал, представляющий собой пленку капсулированных полимером холестерических жидких кристаллов, допированных ионным сурфактантом, для применения в дисплейных устройствах с энергонезависимым хранением записанной информации

2. На основе разработанного КПХЖК материала с ионно-сурфактантным способом управления создан электрооптический элемент с варьируемым светорассеянием, перспективный для использования в проекционных дисплеях с малым энергопотреблением, электронных шторах, смарт-стеклах и т.п.

3. На основе разработанного КПХЖК материала с ионно-сурфактантным способом управления создан электрооптический элемент с варьируемым светопоглощением, перспективный для использования в гибких дисплеях с энергонезависимой памятью типа «электронная книга».

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1. В каплях слабо закрученного холестерического жидкого кристалла, допированного ионным сурфактантом и диспергированного в полимерной матрице, в результате воздействия электрического поля могут формироваться стабильные структуры, промежуточные между твист-радиальной и аксиальной конфигурациями директора.

2. Эффект структурной мультистабильности в каплях холестериков позволяет получить стабильные оптические состояния композитных пленок и электрооптических элементов на их основе с варьируемой величиной свето-пропускания.

3. Процесс формирования стабильных структур и оптических состояний исследуемых композитных пленок имеет пороговый характер, а при достижении определенной величины электрического поля выходит на насыщение.

4. Разработанные пленки капсулированных полимером холестериче-ских жидких кристаллов с добавкой ионного сурфактанта можно использовать в качестве электрооптического материала для применения в дисплейных устройствах с энергонезависимым хранением записанной информации. Процесс записи и стирания информации зависит от частоты, формы и амплитуды электрического сигнала.

5. Возможны две схемы построения элементов отображения информации на основе разработанных композитных пленок: в одной из них используется эффект управляемого светорассеяния, во второй - эффект управляемого светопоглощения, для чего в конструкцию оптической ячейки добавляются скрещенные поляризаторы.

Личный вклад автора

Изготовление опытных образцов КПХЖК пленок, исследование ориен-тационной структуры капель ХЖК в полимерной матрице. Изготовление электрооптических ячеек на основе КПХЖК пленок. Проведение экспериментальной работы по исследованию оптического отклика электрооптических ячеек на основе КПХЖК пленок. Совместно с научным руководителем обсуждение и анализ полученных экспериментальных данных.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы представлялись, докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых и студентов «Современные проблемы радиоэлектроники» (Красноярск, 2007); Конференции студентов, аспирантов и молодых ученых-физиков НКСФ-XXXVI (Красноярск, 2007); 12th International Topical Meeting on Optics of Liquid Crystals (Puebla, Mexico, 2007); Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых и студентов «Современные проблемы радиоэлектроники» (Красноярск, 2008); IV Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах ФАГРАН-2008» (Воронеж, 2008); Всероссийском семинаре «Физикохимия поверхностей и наноразмерных систем» (Москва, 2009); Конференции молодых ученых КНЦ СО РАН (Красноярск, 2009); Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и наука начало XXI века» (Красноярск, 2009); VII Международной научной конференции по лиотропным жидким кристаллам и наноматериалам совместно с симпозиумом «Успехи в изучении термотропных ЖК» (V Чистя-ковские чтения) (Иваново, 2009); Научно-технической конференции с международным участием "Ультрадисперсные порошки, наноструктуры, материалы" (Красноярск, 2009); Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы, наносистемы и нанотехнологии» (Ульяновск, 2010); XXII

симпозиуме «Современная химическая физика» (Туапсе, 2010); 18-th Intern. Symposium "Advanced Display Technologies" (St.-Petersburg, Russia, 2010); International Display Manufacturing Conference (Taipei, Taiwan, 2011).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе 6 статей в зарубежных и отечественных журналах из списка ВАК (Molecular Crystals and Liquid Crystals (2008), Жидкие кристаллы и их практическое использование (2009), «Материаловедение» (2010), «Приборы и техника эксперимента» (2011), «Перспективные материалы» (2011), «Письма в ЖТФ» (2011)), б статей в сборниках трудов конференций, 8 тезисов международных и российских конференций. Кроме того, получены положительные решения о выдаче 2 патентов РФ на изобретения.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 134 страницах и иллюстрируется 78 рисунками, список цитируемой литературы содержит 147 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлена общая характеристика работы: обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, показаны научная новизна и практическая значимость результатов, перечислены основные положения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации материалов диссертации.

Первая глава - обзорная, состоящая из нескольких разделов. В разделе 1.1 приведена классификация ЖК, показаны особенности структурного упорядочения нематиков, холестериков и смектиков А. Обсуждаются методы измерения шага холестерической структуры. Описаны упругие свойства ЖК, приведены соотношения для определения плотности свободной энергии нематиков и холестериков при наличии упругих деформаций поля директора. Рассматриваются методы ориентации жидких кристаллов на подложке. Описывается модификация поверхности подложки за счет воздействия внешних факторов (температуры, химической среды); посредством нанесения специального ориентирующего слоя с нужной поверхностной структурой или адсорбцией монослоя молекул поверхностно-активного вещества. Рассказывается о разнообразных типах распределения директора в электрооптических

ячейках на основе нематиков и холестериков. Описываются различные ори-ентационные эффекты в нематических и холестерических жидких кристаллах, происходящие под действием электрического поля.

В разделе 1.2 рассматриваются жидкокристаллические композиты: общие представления, история создания, а также преимущества композитных жидких кристаллов и методы их приготовления. Обсуждаются наиболее часто встречающиеся в реальных КПЖК пленках ориентационные структуры нематических капель. Описываются переходы Фредерикса в каплях нематиков для биполярной и радиальной конфигураций. Рассматриваются капсули-рованные полимером холестерические жидкие кристаллы, представлены известные конфигурации директора в каплях холестериков с гомеотропной и планарной границей, описаны особенности их трансформации в электрическом поле.

В разделе 1.3 рассматриваются принципы функционирования наиболее распространенных устройств отображения информации на основе жидких кристаллов: STN-дисплеев, IPS-дисплеев, MVA-дисплеев. Также описаны электрооптические ячейки на основе КПНЖК: в одном случае с биполярной структурой нематика внутри капель; в другом случае с радиальной структурой. Представлены электрооптические ячейки на основе КПХЖК с Франк-Прайс структурой. Описан бистабильный электрооптический элемент дисплея, разработанного компанией Kent Display на основе капсулированных полимером холестериков с малым шагом спирали.

В конце главы сформулированы цели и задачи исследования.

Во второй главе представлен перечень используемых материалов с обоснованием их выбора, описаны методы изготовления образцов и их экспериментальных исследований. Для приготовления образцов использовались широко известный нематический ЖК 4-н-пентил-4'-цианобифенил (5ЦБ), и холестериловый эфир уксусной кислоты (холестерилацетат, ХЗ) в качестве хиральной добавки. Были использованы два полимера: поливинилпирроли-дон (ПВП) и поливиниловый спирт (ПВС). ПВП и ЖК имеют общий растворитель - этанол, что позволяло получать КПХЖК пленки методом фазового разделения из раствора (SIPS). Средний размер капель и их относительное расположение в пленке зависело от соотношения компонентов и скорости испарения растворителя. Для изготовления образцов на основе водорастворимого полимера ПВС использовалась методика эмульгирования. ПВС и ПВП пластифицировались глицерином. В качестве сурфактанта был выбран цетилтриметиламмоний бромид (ЦТАБ), который, растворяясь в ЖК, распадается на положительно заряженный ион ЦТА+ и отрицательный ион Вг' и при достаточной концентрации задает нормальные граничные условия.

Описаны конструкции и способы изготовления электрооптических ячеек на основе КПХЖК пленок при воздействии электрического поля вдоль плоскости пленки и перпендикулярно плоскости пленки. Описывается спо-

соб измерения толщин композитных и полимерных пленок. Представлена методика исследования оптических текстур капель холестерика и их изменения под действием электрического поля с помощью поляризационного оптического микроскопа Axio Imager (Carl Zeiss). Описана методика исследования динамики электрооптического отклика ячеек на основе КПХЖК пленок.

Третья глава содержит результаты исследования ориентационно-структурных свойств капсулированных полимером холестерических жидких кристаллов в зависимости от состава используемых компонентов. В разделе 3.1 экспериментально исследована зависимость величины шага холестерической спирали от концентрации хиральной добавки в плоских слоях. Анализ измеренных значений Ро показал, что для исследуемого состава реализуется классическая зависимость хиральности структуры от содержания холестерической добавки: при увеличении концентрации холестерилацетата в диапазоне О -г 12 % (по весу) величина шага геликоида Р0 монотонно уменьшается в соответствии с известным соотношением Р0 ~ 1/Схз-

В разделе 3.2 экспериментально исследована зависимость величины шага холестерической спирали от концентрации хиральной добавки в каплях холестерика. Подробный анализ оптических текстур показал, что величина шага холестерической спирали в каплях так же, как в плоских слоях, монотонно уменьшается с увеличением содержания холестерилацетата. Однако следует отметить, что при всех значениях концентраций ХЗ шаг холестерической спирали в каплях примерно вдвое меньше аналогичного параметра в плоских слоях холестерика.

В разделе 3.3 рассматривалась зависимость ориентационной структуры холестерика от размера капель. Исследовались КПХЖК пленки, допирован-ные 1,5%, 4%, 6%, 8%, 12% холестерилацетата. Анализ изменения текстуры внутри капель холестерика в зависимости от их размера, а также от концентрации холестерической добавки, показывает, что прослеживается закономерность в формировании ориентационных структур в зависимости от соотношения радиуса капли (R) и шага холестерической спирали (Р). Если R> Р, то в капле холестерика реализуется Франк-Прайс структура. Если R< Р - в капле холестерика формируется слабо закрученная биполярная структура. При 2R &Р образуются структуры с двумя точечными дефектами, сформировавшимися на диаметрально противоположных участках поверхности капли.

В разделе 3.4 исследовалось влияние ионного сурфактанта на ориентаци-онную структуру капель холестерика. Показано, что в исследуемых КПХЖК пленках на основе поливинилового спирта с концентрацией хирального компонента ХЗ 1,5% (по весу) и с радиусом капель около 5 мкм без добавки сурфактанта реализуется закрученная биполярная структура с двумя поверхностными дефектами-буджумами (рис.1й). При добавке более 2% сурфактанта ЦТАБ в ЖК смесь в каплях формируется закрученная радиальная структура с одним точечным объемным дефектом-ежом в центре капли (рис. 16).

Рисунок 1 - Фотографии капель ХЖК в скрещенных поляризаторах (слева) и с выключенным анализатором (в центре), а также схематические изображения конфигураций директора (справа) для закрученной биполярной структуры (а) и закрученной радиальной структуры (б)

В каплях холестерического жидкого кристалла при условии Л> Р без добавки сурфактанта ЦТАБ реализуется классическая конфигурация поля директора с радиальным распределением оси холестерической спирали (Франк-Прайс структура) (рис.2а). В каплях холестерического ЖК с концентрацией ЦТАБ 2% и более при условии Я > Р формируется структура с биполярным расположением оси холестерической спирали (рис.2б).

а б

Рисунок 2 - Фотографии капель холестерика в скрещенных поляризаторах и с выключенным анализатором, а также схематические изображения конфигурации директора для Франк-Прайс структуры (а) и структуры с биполярным расположением оси холестерической спирали (б)

Таким образом, катионы сурфактанта ЦТАБ в дисперсной системе полимер - жидкий кристалл частично адсорбируются на границе раздела фаз, изменяя поверхностное сцепление от тангенциального к гомеотропному. Формирование гомеотропных граничных условий за счет наноразмерного слоя катионного сурфактанта дает возможность управлять поверхностным сцеплением, прикладывая электрическое поле [7].

Наблюдаемые структуры и закономерности хорошо согласуются с данными независимых исследований КПХЖК пленок, изготовленных на основе других исходных компонентов [9]. Сопоставление полученных результатов с данными работы [8], где исследовался гистерезис вольт-контрастной характеристики аналогичного композитного материала, но без добавки ионного сурфактанта, а также работы [10], где теоретически и экспериментально рассмотрен эффект памяти в плоском слое холестерика, показывает, что наиболее перспективным материалом для реализации эффекта бистабильности являются КПХЖК пленки с отношением шага спирали к размеру капель > 1.

Учитывая, что для надежной идентификации ориентационных структур с использованием поляризационного микроскопа необходимо иметь капли достаточно большого размера (>5 мкм), мы в итоге сконцентрировали внимание на изучении КПХЖК пленок с концентрацией хиральной добавки 1,5%, имеющих средний размер капель 10 мкм.

Четвертая глава содержит основные результаты работы по созданию элементов отображения информации на основе КПХЖК пленок с принципиально новым способом управления. В разделе 4.1 детально описаны особенности нового подхода к управлению жидкими кристаллами, который основан на модификации поверхностного сцепления наноразмерным слоем ионного сурфактанта под действием постоянного электрического поля.

В разделе 4.2 описывается формирование стабильных структур в кап-сулированных полимером холестерических жидких кристаллах при воздействии внешнего электрического поля вдоль плоскости пленки. Размер исследуемых капель ЖК в плоскости пленки составлял в среднем около 10 мкм. В исходном состоянии в каплях холестерика формировалась закрученная радиальная структура. После воздействия на КПХЖК пленку постоянного электрического поля напряженностью 0,06 В/мкм в течение примерно 6 сек в капле холестерика формируется область с однородной ориентацией директора, направленного перпендикулярно плоскости пленки. При последующем воздействии импульса постоянного электрического поля напряженностью 0,12 В/мкм, но направленного уже в противоположную сторону, освобождается от ионов сурфактанта другая половина поверхности капли. Здесь также формируется однородная ориентация директора перпендикулярно плоскости пленки. Две области с такой ориентацией соединяются вместе, заполняя весь объем капли, за исключением боковой границы. Свет проходит лишь через небольшие участки капли вблизи боковой границы за счет наличия здесь существенного искривления поля директора, обусловленного экваториальной линейной дисклинацией. Сравнительный анализ исходной текстуры капель и результирующей показывает, что такое переключение способно обеспечить высокий оптический контраст двух структурных состояний композитной пленки. Капли холестерического ЖК можно вернуть в исходное состояние с радиальной конфигурацией директора, приложив к тем же электродам переменное электрическое поле напряженностью 0,88 В/мкм и частотой 50 Гц. В нашем случае несколько различных структурных состояний капель холестерика стабильны при выключенном напряжении. Электрическое поле здесь необходимо лишь для переключения капель в другое состояние.

Для практических приложений более интересным вариантом геометрии электрооптической ячейки является случай, описанный в разделе 4.3, когда управляющее электрическое поле направлено перпендикулярно плоскости пленки. Здесь исследовались структурные и оптические свойства КПХЖК пленок на основе смеси поливинилпирролидона и поливинилового спирта.

Весовое соотношение компонентов КПХЖК пленки составляло: 1 ЖК : 0,1 ЦТАБ : 9 ПВП : 19 ПВС : 7 Гл. Методика изготовления таких пленок подробно описана в разделе 2.2. Толщина композитной пленки составляла 42 мкм, капли ХЖК в плоскости пленки имели круглую форму со средним размером 10 мкм и располагались в объеме пленки так, что при наблюдении в микроскоп не накладывались друг на друга, что позволяло достаточно точно идентифицировать ориентационную структуру холестерика.

В исследуемых каплях холестерика изначально формируется закрученная радиальная структура (рис. 3 а). На электроды подавался биполярный электрический сигнал, имеющий форму меандра с длительностью в один период (1,8 сек). На рис. 3 б-з показано, как изменяется оптическая текстура и ориентационная структура исследуемой капли холестерика после воздействия электрического поля варьируемой величины. Если амплитуда сигнала ниже 6 В, то никаких видимых изменений на оптических картинах капли не видно. После воздействия поля величиной V 1 = 6В центральный точечный дефект-еж распадается, образуя кольцевую линейную дисклинацию (рис. 3 б). Кольцо ограничивает однородно ориентированную часть объема капли с директором, перпендикулярным плоскости пленки. Снаружи кольца директор радиально расходится от дисклинации к поверхности капли (рис. 3 б-з, третья и четвертая колонки). Понятно, что в этом случае внутри кольца будет темная область, не зависящая от азимутального поворота образца, при наблюдении в геометрии скрещенных поляризаторов.

Дальнейшее усиление электрического поля приводит к увеличению диаметра кольцевой дисклинации и, соответственно, области, в которой жидкий кристалл ориентирован однородно и перпендикулярно плоскости пленки (рис. 3 в-з). Данный процесс достигает своего насыщения при амплитуде управляющего импульса 112 = 14 В. Ориентационную структуру внутри капли ХЖК можно трансформировать в полностью аксиальную конфигурацию директора (рис. Зм), но для этого необходимо подать на электроды биполярный синусоидальный сигнал частотой 1,3 кГц и амплитудой 60 В в течение 3 секунд. После чего кольцевая дисклинация выходит на поверхность, превращаясь в экваториальный линейный дефект. При этом в скрещенных поляризаторах капля практически полностью затемняется, за исключением маленьких участков, примыкающих к краям капли (рис. Зм, левая колонка).

Анализ текстурных картин показывает, что вышеописанный алгоритм управления позволяет существенно изменять оптические свойства отдельной ХЖК капли. Например, в скрещенных поляризаторах видно, что темное пятно, соответствующее однородной ориентации в центре капли монотонно увеличивается с увеличением поля (рис. 3 б-з). Это означает, что световой поток, прошедший через отдельную каплю, и, следовательно, через ансамбль таких ХЖК капель, уменьшается при увеличении амплитуды управляющего сигнала. На рисунках 4-6 показаны осциллограммы изменения светопропускания пленки при соответствующих параметрах управляющего импульса.

Рисунок 3 - Фотографии капли ХЖК в скрещенных поляризаторах (первая колонка) и с выключенным анализатором (вторая колонка) после воздействия биполярного электрического импульса прямоугольной формы. Длительность импульса 1,8 сек. Амплитуда: а) - 0, б) - 6 В, в) - 8 В, г) - 10 В, д) - 11 В, е) -12 В, ж) - 13 В, з) - 14 В; и) - после воздействия синусоидального сигнала частотой 1,3 кГц и амплитудой 60 В в течение 3 секунд. В третьей и четвертой колонках показаны конфигурации директора в центральном сечении капли параллельно и перпендикулярно плоскости пленки, соответственно

I) I 2 3 4

Время, сек

Рисунок 4 - Осциллограммы светопропускания КПХЖК пленки Т и управляющего электрического поля и = 6 В

т,%

-6 -8 -10

0 12 3 4

Вр мя, сек

Рисунок 5 - Осциллограммы светопропускания КПХЖК пленки Т и управляющего электрического поля и = 10В

0 12 3 4

Время, сек

Рисунок 6 - Осциллограммы светопропускания КПХЖК пленки Т и управляющего электрического поля С/ = 14 В

Капли из аксиальной структуры можно вернуть в промежуточное состояние, воздействуя последовательно биполярными импульсами прямоугольной формы амплитудой 15 В в течение 10,8 секунды. После этого све-топропускание от 3,8% повышается до стабильного промежуточного уровня

4,7%. ■ ;

Далее на КПХЖК пленку, находящуюся в промежуточном состоянии с Г= 4,7%, воздействуем биполярным электрическим сигналом прямоугольной формы с частотой 2 Гц и с постепенно уменьшающейся амплитудой от 20 В до 10 В. Вследствие этого переходная структура капель холестерика постепенно трансформируется в исходную радиальную структуру, а уровень светопропускания поднимается до изначального значения Т= 6,4%.

В вышеописанном образце композитной пленки объемная доля ЖК составляла около 3 %, поэтому капли холестерика были достаточно разрежены, чтобы по ходу светового луча не экранировать друг друга, что необходимо для проведения структурных исследований. Вследствие этого суммарная площадь, занятая ансамблем ХЖК капель, закрывает меньшую часть сечения светового луча, чем полимерная матрица. Поскольку через капли проходит лишь часть падающего светового потока, а оптически изотропная полимерная матрица в скрещенных поляризаторах не пропускает свет, то суммарное светопропускание оптической ячейки в исходном состоянии составляло лишь Т0 = 6,4%. Для увеличения светопропускания далее в дисплейных ячейках использовались пленки с увеличенной плотностью капель холестерика.

Основным техническим результатом проделанной работы (см. раздел 4.4) является получение мультистабильных оптических состояний электрооптических элементов на основе капсулированного полимером холестериче-ского жидкого кристалла, допированного ионным сурфактантом (рис. 7).

В данном элементе использована пленка, имеющая большую плотность капель, чем для случая рис. 4-6, вследствие чего суммарное светопропуска-ние образца в исходном состоянии составило 12% (рис. 8).

и!

ф"

Рисунок 7 - Схема работы электрооптической ячейки на основе КПХЖК пленки в геометрии скрещенных поляризаторов: (а) - ячейка в исходном состоянии частично пропускает свет; (б) - светопропускание уменьшается; (в) -ячейка не пропускает свет, если капли жидкого кристалла имеют практически однородно ориентированную структуру

и.»

40

ли 20 10 О -10 -20 -50

1И

№

й

а

Время, сек

Рисунок 8 - Осциллограммы управляющего электрического поля II и светопропускания КПХЖК пленки Г при ее переключении из исходного состояния промежуточное состояние

В результате воздействия электрического поля капли холестерика могут перейти в стабильное состояние с однородной ориентацией директора, направленного перпендикулярно плоскости пленки, либо в промежуточные стабильные структуры. В таком случае светопропускание электрооптического элемента с КПХЖК пленкой толщиной 69 мкм в стабильных состояниях варьируется в диапазоне 1,5 - 12%.

На рис. 8-10 представлены осциллограммы управляющих электрических сигналов и соответствующих оптических откликов при переключении элементов отображения информации в различные стабильные состояния. Из исходного состояния со светопропусканием 12% элемент можно переключить в стабильные промежуточные состояния, если воздействовать электрическим сигналом прямоугольной формы частотой 1 Гц (рис. 8). Переориентация капель ХЖК проявляется в изменении светопропускания пленки. Результирующее светопропускание определяется параметрами электрического сигнала и может перестраиваться путем изменения количества импульсов, их амплитуды и длительности. Отметим, что в этом разделе показаны результаты управления элементом при использовании нескольких периодов меандра.

Светопропускание в стабильном промежуточном состоянии, достигнутое для исследованных образцов при использовании прямоугольного электрического сигнала составляет 5%. Светопропускание можно далее снизить до 1,5%, но для этого необходимо после прямоугольного сигнала воздействовать сигналом синусоидальной формы с частотой 1,3 кГц в течение 2 секунд (рис. 9). Такое воздействие приводит к аксиальной ориентации директора ЖК в каплях и почти полному затемнению наблюдаемой оптической картины.

Время,сек

Рисунок 9 - Осциллограммы управляющего электрического поля и оптического отклика КПХЖК пленки при ее переключении из промежуточного состояния в состояние с аксиальной структурой капель ЖК. Управляющий сигнал имеет синусоидальную форму частотой 1,3 кГц

1'.в

4« 20

время,сек

Рисунок 10 - Осциллограммы управляющего электрического поля и оптического отклика КПХЖК пленки при ее переключении из состояния с аксиальной ориентацией ЖК в исходное состояние капель

Как промежуточную, так и аксиальную структуру капель ХЖК можно вернуть в исходную, воздействуя последовательно прямоугольными импульсами переменного электрического поля частотой 2 Гц с уменьшающейся амплитудой. Например, для возвращения капель в исходное состояние с твист-радиальной конфигурацией директора и соответствующей величиной свето-пропускания можно использовать показанную на рис. 10 последовательность сигналов с постепенно снижающейся (от 40 до 25 В) амплитудой.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. В результате работы принципиально новый способ управления жидкими кристаллами, основывающийся на модификации граничных условий наноразмерным слоем ионных сурфактантов под действием электрического поля, адаптирован для пленок капсулированных полимером холестерических жидких кристаллов (КПХЖК).

2. Выбраны компоненты электрооптического материала (нематический жидкий кристалл, холестерическая добавка, ионообразующий сурфактант, полимерная матрица), изготовлены тестовые образцы композитных пленок, исследованы конфигурации директора в каплях холестерика в зависимости от состава и морфологии композитной структуры.

3. Установлено, что в каплях слабо закрученного холестерического жидкого кристалла, допированного ионным сурфактантом и диспергированного в полимерной матрице, в результате воздействия электрического поля могут формироваться стабильные ориентационные структуры, промежуточные между закрученной радиальной и аксиальной конфигурациями директо-

pa.

4. Показано, что процесс формирования стабильных ориентационных структур и соответствующих оптических состояний исследуемых композитных пленок имеет пороговый характер, а при достижении определенной величины электрического поля выходит на насыщение. Подобраны параметры электрических сигналов, переключающих композитные пленки в новые состояния, а также возвращающих их в исходное состояние.

5. На основе разработанного КПХЖК материала с ионно-сурфактантным способом управления создан электрооптический элемент с варьируемым светорассеянием, перспективный для использования в проекционных дисплеях с малым энергопотреблением, электронных шторах, смарт-стеклах и т.п.

6. На основе разработанного КПХЖК материала с ионно-сурфактантным способом управления создан электрооптический элемент с варьируемым светопоглощением, перспективный для использования в гибких дисплеях с энергонезависимой памятью типа «электронная книга».

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Гардымова А.П., Прищепа О.О., Зырянов В.Я. Оптоэлектронный КПХЖК материал: технология изготовления, исследование структурных и оптических свойств // Материалы Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых и студентов «Современные проблемы радиоэлектроники». - Красноярск, 2007. - С.416-418.

2. Гардымова А.П., Прищепа О.О., Зырянов В.Я. Структуры и оптические текСТуры капель холестерика // Тезисы докладов научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых физиков «НКСФ - XXXVI». -Красноярск, 2007. - С.ЗО.

3. Prishchepa О.О., Zyryanov V.Ya., Gardymova A.P., Shabanov V.F. Optical textures and orientational structures of nematic and cholesteric droplets with heterogeneous boundary conditions // 12th International Topical Meeting on Optics of Liquid Crystals, Puebla, Mexico, 2007. Abstracts, P. 100.

4. Гардымова А.П., Прищепа O.O., Зырянов В.Я. Исследование зависимости ориентационной структуры капель холестерика от их размера // Материалы Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых и студентов «Современные проблемы радиоэлектроники».- Красноярск, 2008. - С.305-307.

5. Prishchepa О.О., Zyryanov V.Ya., Gardymova A.P., Shabanov V.F. Optical textures and orientational structures of nematic and cholesteric droplets with heterogeneous boundary conditions // Mol. Cryst. & Liq. Cryst. - 2008. -V.489-P.84/[410]-93/[419].

6. Гардымова А.П., Прищепа O.O., Зырянов В.Я. Ориентационная

структура в каплях холестерика, допированного поверхностно-активным веществом // Материалы IV Всероссийской «Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах (ФАГРАН-2008)». - Воронеж, 2008.-С.705.

7. Гардымова А.П., Зырянов В.Л. Структура и оптическая текстура капель холестерика, допированного сурфактантом // Сборник тезисов Всероссийского семинара «Физико-химия поверхностей и наноразмерных систем». - Москва: ИФХЭ РАН, 2009. - С.8-9.

8. Гардымова А.П., Зырянов В.Я. Эффект бистабильности в каплях хо-лестерического жидкого кристалла, допированного ионным сурфактантом // Сборник трудов конференции молодых ученных КНЦ СО РАН. - Красноярск: Институт физики СО РАН, 2009. - С.68-71.

9. Гардымова А.П., Зырянов В.Я. Реализация эффекта мультистабиль-ности в пленках каспулированного полимером холестерического ЖК с добавкой катионного сурфактанта // Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и наука начало XXI века». Красноярск: СФУ, 2009. -С.312-314.

10.Гардымова А.П., Зырянов В.Я. Эффект бистабильности в композитных полимерных пленках с каплями холестерического ЖК, допированного ионным сурфактантом // Материалы VII Международной научной конференции «Лиотропные жидкие кристаллы и наноматериалы». Иваново: ИГУ, 2009.-С.62.

Н.Крахалев М.Н., Прищепа О.О., Шабанов A.B., Гардымова А.П., Су-тормин B.C., Зырянов В.Я. Ионно-сурфактантный метод управления структурными, и оптическими свойствами жидкокристаллических материалов // Труды научно-технической конференции с международным участием "Ультрадисперсные порошки, наноструктуры, материалы. -Красноярск, 2009. С. 211-216.

12.Гардымова А.П., Зырянов В.Я. Эффект бистабильности в композитных полимерных пленках с каплями холестерического жидкого кристалла, допированного ионным сурфактантом // Жидкие кристаллы и их практическое использование. - 2009. - Вып. 4. - С. 56-64.

13.Гардымова А.П., Зырянов В.Я. Мультистабильный композитный материал на основе полимера, холестерического жидкого кристалла и ионно-образующего сурфактанта // Материалы Всероссийской научно-технической Интернет-конференции «Новые материалы, наносистемы и нанотехнологии» (http://nano-wotld.ulstu.ru'). Ульяновск: УлГТУ. 2010.

14.Гардымова А.П., Крахалев М.Н., Зырянов В.Я. Электрооптический мультистабильный материал на основе композиции «холестерический жидкий кристалл- полимер- ионный сурфактант»// Материаловедение. - 2010. -№11.-С. 32-34.

15.Гардымова А.П., Зырянов В.Я. Бистабильность в композитном жидкокристаллическом материале с добавкой ионного сурфактанта // Материалы

XXII симпозиума «Современная химическая физика» Туапсе. 2010.

16.Zyryanov V.Ya., Krakhalev M.N., Prishchepa O.O., Gardymova A.P., Sutormin V.S., Loiko V.A. Light valves based on LC materials with ion-surfactant operation modes // 18-th Intern. Symposium "Advanced Display Technologies", St.-Petersburg, Russia, 2010, Abstracts. P. 148.

17.Гардымова А.П., Крахалев M.H., Зырянов В.Я. Мультистабильный жидкокристаллический материал для оптоэлектронных устройств // Приборы и техника эксперимента. -2011. -№2. - С. 159-160.

18.Krakhalev M.N., Prishchepa О.О., Gardymova А.Р., Sutormin V.S., Zyryanov V.Ya., Lee W. Electrooptical characteristics of polymer dispersed liquid crystal films operated with the ion-surfactant method // International Display Manufacturing Conference 2011, Taipei, Taiwan, 2011, Abstract. SI 1-03.

19.Гардымова А.П., Тихонов А.Я., Зырянов В.Я. Оптическая мульти-стабильность в композиционном материале на основе полимера, жидкого кристалла и ионного сурфактанта при воздействии электрическго поля // Перспективные материалы. - 2011. - №4. - С. 66-70.

20.Гардымова А.П., Зырянов В.Я., Лойко В.А. Мультистабильность в пленке капсулированного полимером холестерического жидкого кристалла, допированного ионным сурфактантом // Письма В ЖТФ. - 2011. - Том 37. -Вып. 17-С. 35-41.

21.Гардымова А.П., Зырянов В.Я. Мультистабильный электрооптический элемент. Положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке № 2010118835/28(026763) от 11.05.2010.

22.Гардымова А.П., Зырянов В.Я. Мультистабильный электрооптический элемент с поляризаторами. Положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке № 2010119802/28(028186) от 17.05.2010.

Список цитируемой литературы:

1. Blinov L.M., Chigrinov V.G. Electrooptic effects in liquid crystal materials. - New York: Springer-Verlang, 1994. - 464 p.

2. Жаркова Г.М., Сонин A.C. Жидкокристаллические композиты. -Новосибирск: Наука, 1994. - 214 с.

3. Crawford G. P. Flexible flat panel display.- 2005.-John Wiley & Sons Ltd.- Chichester - 528 p.

4. Фредерике В.К., Золина В. О применении магнитного поля к измерению сил, ориентирующих анизотропные жидкости в тонких однородных слоях // Ж.Р.Ф.-Х.О., ч. физич. - 1930. - Т. 62. - №5. - С. 457 - 464.

5. Dubois-Violette Е., De Gennes P.G. Local Frederiks transitions near a solid/nematic interface // J. de Phys. Lett. - 1975. - V. 36. - P. 255 - 258.

6. Komitov L., Helgee В., Felix J., Matharu A. Electrically commanded surfaces for nematic liquid crystal displays // Appl. Phys. Lett. -2005. -V. 86. -

023502.

7. Зырянов В.Я., Крахалев М.Н., Прищепа О.О., Шабанов А.В. Ориен-тационно-структурные превращения в каплях нематика, обусловленные ионной модификацией межфазной границы под действием электрического поля // Письма в ЖЭТФ. - 2007. - Т. 86. - № 6. - С. 440 - 445.

8. Зырянов В Л., Сморгон C.JI., Жуйков В.А., Шабанов В.Ф. Эффекты памяти в капсулированных полимером холестерических жидких кристаллах // Письма в ЖЭТФ. - 1994. - Т. 59. - Вып. 8. - С. 520 - 522.

9. Xu F., Crooker, P.P. Chiral nematic droplets with parallel surface anchoring // Phys. Rev. E. - 1997. - V. 56. - P. 6853 - 6860.

10.Greubel W. Bistability behavior of texture in cholesteric liquid crystal in an electric field// Appl. Phys. Lett. - 1974. - V. 25. - P. 5 - 7.

П.Зырянов В.Я., Крахалев M.H., Прищепа O.O., Шабанов А.В. Инверсная мода эффекта ионной модификации поверхностного сцепления в каплях нематика // Письма в ЖЭТФ. - 2008. Т. 88. - Вып. 9.- С. 688 - 692.

ГАРДЫМОВА

Анна

Петровна

ЭЛЕМЕНТЫ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ КОМПОЗИТНЫХ ХОЛЕСТЕРИЧЕСКИХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ С УПРАВЛЯЕМЫМ ПОВЕРХНОСТНЫМ СЦЕПЛЕНИЕМ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации

на соискание ученой степени

кандидата

технических наук

Подписано в печать ##2011 г. Тираж 100 экз. Заказ № Отпечатано в полиграфическом центре БИК СФУ 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ И УСТРОЙСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА ИХ ОСНОВЕ (ОБЗОР)

1.1 Жидкие кристаллы.

1.1.1 Классификация жидких кристаллов.

1.1.2 Упругие свойства жидких кристаллов.

1.1.3 Методы ориентации жидких кристаллов.

1.1.4 Ориентационные эффекты в нематических жидких кристаллах.

1.1.5 Ориентационные эффекты в холестерических жидких кристаллах.

1.2 Жидкокристаллические композиты.

1.2.1 Общее представление.

1.2.2 Методы изготовления капсулированных полимером жидких кристаллов.

1.2.3 Капсулированные полимером нематические жидкие кристаллы.

1.2.4 Капсулированные полимером холестерические жидкие кристаллы.

1.3 Принципы функционирования устройств отображения информации на основе жидких кристаллов.

1.4 Постановка цели и задач исследования.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИХ ЯЧЕЕК НА ОСНОВЕ КАПСУЛИРОВАННЫХ

ПОЛИМЕРОМ ХОЛЕСТЕРИЧЕСКИХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ

2.1 Выбор материалов и их характеристики.

2.1.1 Жидкий кристалл.

2.1.2 Хиральная добавка.

2.1.3 Полимеры.

2.1.4 Ионный сурфактант.

2.1.5 Пластификатор.

2.2 Приготовление композитных пленок.

2.2.1 Диспергирование жидкого кристалла в поливинилпирролидоне.

2.2.2 Диспергирование жидкого кристалла в поливиниловом спирте.

2.3 Электрооптические ячейки на основе капсулированных полимером холестерических жидких кристаллов.

2.3.1 Конструкция электрооптической ячейки при воздействии электрического поля вдоль плоскости пленки.65'

2.3.2 Конструкция электрооптической ячейки при воздействии электрического поля перпендикулярно плоскости пленки.

2.3.3 Измерение толщины полимерных и композитных пленок.

2.4 Методика исследования оптических текстур капель холестерика и их трансформации под действием электрического поля.

2.5 Методика исследования динамики оптического отклика электрооптических ячеек на основе композитных пленок.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОРИЕНТАЦИОННО-СТРУКТУРНЫХ СВОЙСТВ КАПСУЛИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРОМ ХОЛЕСТЕРИЧЕСКИХ

ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ

3.1 Зависимость величины шага холестерической спирали от концентрации хиральной добавки в плоском слое холестерика.

3.2 Зависимость величины шага холестерической спирали от концентрации хиральной добавки в каплях капсулированного полимером холестерика.

3.3 Зависимость ориентационной структуры холестерика от размера капель.

3.4 Влияние ионного сурфактанта на ориентационную структуру капель холестерика.

ГЛАВА 4. ЭЛЕМЕНТЫ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ КАПСУЛИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРОМ ХОЛЕСТЕРИЧЕСКИХ ЖИДКИХ

КРИСТАЛЛОВ

4.1 Ионно-сурфактантный метод управления композитными холестерическими жидкими кристаллами.

4.2 Формирование стабильных структур в капсулированных полимером холестерических жидких кристаллах при воздействии внешнего электрического поля вдоль плоскости пленки.

4.3 Структурная и оптическая мультистабильность в композитных холестериках при воздействии внешнего электрического поля перпендикулярно плоскости пленки.

4.3.1 Стабильные ориентационные структуры в каплях холестериков.

4.3.2 Оптический отклик композитной пленки в зависимости от величины приложенного электрического поля.

4.4 Мультистабильные электрооптические элементы отображения информации на основе пленок капсулированных полимером холестерических жидких кристаллов, допированных ионным сурфактантом.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ.

Актуальность темы

Информационные технологии в настоящее время являются одной из ключевых областей деятельности, определяющих научно-технический прогресс человеческой цивилизации. Данное направление включает в себя создание новых устройств вычислительной техники и систем управления, в том числе предназначенных для развития техники отображения информации. На сегодняшний день около 90% мирового, рынка устройств отображения информации (дисплеев) занимают устройства на основе жидких кристаллов (ЖК). Разнообразие электрооптических эффектов, присущее жидким кристаллам [1]; позволило создать широкий ряд конструктивно и-функционально различающихся дисплейных устройств, эффективно используемых как в простейших индикаторах сегментного типа, так и в высокоинформативных телевизионных экранах и компьютерных мониторах с матричной адресацией.

В последнее время большое внимание исследователей уделяется разработке гибких жидкокристаллических материалов, среди которых наиболее известными являются капсулированные полимером жидкие кристаллы (КПЖК) [2], представляющие собой полимерные пленки с капсулированными в них каплями ЖК микронных размеров. Композитный ЖК-материал, сочетая в себе полезные свойства полимеров (механическую прочность, гибкость) и жидких кристаллов (анизотропию свойств, высокую чувствительность к внешним воздействиям), открывает один из путей к созданию гибких дисплеев типа «электронная книга» [3], способных заменить бумажные аналоги и тем самым решить одну из актуальнейших задач современных технологий.

Однако базовый принцип — классический ориентационный переход Фредерикса [4] под действием электрического поля, положенный в основу

-^яг счерпал функционирования современных ЖК-дисплеев, во многом потенциал для дальнейшего развития техники отображения данном случае жидкий кристалл переориентируется в объеме изменения граничных условий. Сейчас идет активный поиск возмо1^^1*0 создания новых ЖК-материалов и устройств, основываюш^111^0^ принципиально иных подходах. - ^техники

Концептуально новое направление в развитии дисплейной: а счет формируется на основе методов' управления ЖК-материалами —^ модификации поверхностного сцепления [5, 6]. Одним из таких ггством является способ переориентации жидких кристаллов* по сур*'^^^ электроуправляемой модификации граничных условий наноразту^&^У?*1 способ слоями ионных сурфактантов. На. сегодняшний день данный

Основе управления разработан лишь в приложении к КПЖК-пленкам н^ нематиков [7]. Развитие ионно-сурфактантного метода для капсулир*^1^-^ ести к полимером холестерических жидких кристаллов (КПХЖК) может пр^31обных созданию новых элементов и устройств на их основе, сп«^3*" существенно расширить функциональные возможности техники отоо£г— информации. Известно, что специфической особенностью КПХЖЬС^ ций [8]является гистерезис электрооптических характеристик, иозво^^—^^0^ реализовать эффекты структурной и оптической бистабильно« Актуальность диссертационной работы определяется необходьз^—1 разработки физических и технических принципов — электрооптических устройств с энергонезависимым хранением зап^^2-информации за счет использования специально разрабс^** —^ мультистабильных КПХЖК-пленок, допированных ионными сурфакт^

Работа выполнена в рамках гранта Президента Российской -2008.3 для государственной поддержки ведущих научных школ НШ-3818^---

2008-2009 гг.); гос/контрактов № 02.740.11.0220 и № П901 ФЦП «На> ^ научно-педагогические кадры инновационной России» (2009-2011 гг.); гранта РФФИ № 08-03-01007 (2008-2010 гг.).

Цель работы и задачи исследования

Целью работы являлось развитие научных основ создания мультистабильных элементов отображения информации на основе капсулированных полимером холестерических жидких кристаллов с электрически управляемым поверхностным сцеплением.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Подобрать компоненты электрооптического материала (жидкий кристалл; холестерическую добавку, ионообразующий сурфактант, полимерную матрицу) и изготовить тестовые образцы композитных пленок.

2. Исследовать поляризационно-оптическим методом текстурные картины полученных пленок и ориентационное упорядочение директора в объеме и на границах капель холестерического жидкого кристалла, допированного ионообразующим сурфактантом.

3. Изучить возможности реализации эффекта структурной и электрооптической мультистабильности композитных пленок, обусловленного модификацией граничных условий ионным сурфактантом:

4. Разработать и апробировать электрооптические элементы на основе созданного композитного материала «холестерический жидкий кристалл — полимер — ионный сурфактант». Определить параметры электрических сигналов, переключающих элементы в различные стабильные состояния с энергонезависимой памятью.

Научная ценность и новизна

1. Ионно-сурфактантный метод управления жидкокристаллическими материалами впервые адаптирован для капсулированных полимером холестерических жидких кристаллов.

2. Обнаружен и исследован эффект структурной мультистабильности, проявляющийся в формировании внутри капель холестерика равновесных конфигураций директора, промежуточных между закрученной радиальной и аксиальной структурой, за счет ионной модификации граничных условий при воздействии электрического поля.

3. Показано, что формирование вышеупомянутых равновесных структур в результате воздействия электрического поля позволяет в свою очередь получить стабильные оптические состояния композитных пленок и электрооптических элементов на их основе с варьируемой величиной светопропускания;

Практическая значимость

1. Разработан новый: электрооптический материал, представляющий собой пленку капсулированных полимером холестерических жидких кристаллов, допированных ионным сур ф актантом, для применения в дисплейных устройствах с энергонезависимым хранением записанной информации.

2. На основе разработанного КПХЖК-материала с ионно-сурфактантным способом управления создан электрооптический элемент с варьируемым-светорассеянием, перспективный для использования в проекционных дисплеях с малым энергопотреблением, электронных шторах, смарт-стеклах и т.п.

3. На основе разработанного КПХЖК-материала с ионно-сурфактантным способом управления: создан электрооптический элемент с варьируемым светопоглощением, перспективный для использования в гибких дисплеях с энергонезависимой памятью типа «электронная книга».

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1. В каплях слабо закрученного холестерического жидкого кристалла, допированного ионным сурфактантом и диспергированного в полимерной матрице, в результате воздействия электрического поля могут формироваться стабильные структуры, промежуточные между закрученной радиальной и аксиальной конфигурациями директора.

2. Эффект структурной мультистабильности в каплях холестериков позволяет получить стабильные оптические состояния композитных пленок и электрооптических элементов на их основе с варьируемой величиной светопропускания.

3. Процесс формирования стабильных структур и оптических состояний исследуемых композитных пленок имеет пороговый характер, а. при достижении определенной величины электрического поля выходит на насыщение.

4. Разработанные пленки капсулированных полимером холестерических жидких кристаллов с добавкой ионного сурфактанта можно использовать в качестве электрооптического материала для применения в дисплейных устройствах с энергонезависимым хранением записанной информации. Процесс записи и стирания информации зависит от частоты, формы и амплитуды электрического сигнала.

5. Возможны две схемы построения элементов отображения информации на основе разработанных композитных пленок: в одной из них используется эффект управляемого светорассеяния, во второй — эффект управляемого светопоглощения, для чего в конструкцию оптической ячейки добавляются скрещенные поляризаторы.

Личный вклад автора: изготовление опытных образцов КПХЖК-пленок, исследование ориентационных структур капель ХЖК в полимерной матрице. Изготовление электрооптических ячеек на основе КПХЖК-пленок. Проведение экспериментальной работы по исследованию оптического отклика электрооптических ячеек на основе КПХЖК-пленок. Совместно с научным руководителем обсуждение и анализ полученных экспериментальных данных.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы представлялись, докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых и студентов «Современные проблемы радиоэлектроники» (Красноярск, 2007); Конференции студентов, аспирантов и молодых ученых-физиков НКСФ-XXXVT (Красноярск, 2007); 12th International Topical Meeting on Optics of Liquid Crystals (Puebla, Mexico, 2007); Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых и студентов «Современные проблемы радиоэлектроники» (Красноярск, 2008); IV Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах ФАГРАН-2008» (Воронеж, 2008); Всероссийском семинаре' «Физикохимия поверхностей и наноразмерных систем» (Москва, 2009); Конференции молодых ученых КНЦ СО РАН (Красноярск, 2009); Всероссийской научно-технической конференции студентов; аспирантов и молодых ученых «Молодежь и наука начало XXI века» (Красноярск, 2009); VII Международной научной конференции по лиотропным жидким кристаллам и наноматериалам совместно с симпозиумом «Успехи в изучении термотропных ЖК» (V Чистяковские чтения) (Иваново, 2009); Научно-технической конференции с международным участием «Ультрадисперсные порошки, наноструктуры, материалы» (Красноярск, 2009); Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы, наносистемы и нанотехнологии» (Ульяновск, 2010); XXII симпозиуме «Современная химическая физика» (Туапсе, 2010); 18-th Intern. Symposium "Advanced Display Technologies" (St.-Petersburg, Russia, 2010); International Display Manufacturing Conference (Taipei, Taiwan, 2011).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе 6 статей в зарубежных и отечественных журналах из списка ВАК (Molecular Crystals and Liquid Crystals (2008), «Жидкие кристаллы и их практическое использование» (2009), «Материаловедение» (2010), «Приборы и техника эксперимента» (2011), «Перспективные материалы» (2011), «Письма в ЖТФ» (2011)), 6 статей в сборниках трудов конференций, 8 тезисов международных и российских конференций. Кроме того, получены положительные решения о выдаче 2 патентов РФ на изобретения.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. В результате работы принципиально новый способ управления ж кристаллами, основывающийся на модификации граничных усх наноразмерным слоем ионных сурфактантов под дейо-электрического поля, адаптирован для пленок капсулиров полимером холестерических жидких кристаллов (КПХЖК).

2. Выбраны компоненты электрооптического материала (нематич жидкий кристалл, холестерическая добавка, ионообразующий сурфавс^^1' полимерная матрица), изготовлены тестовые образцы композ пленок, исследованы конфигурации директора в каплях холестер зависимости от состава и морфологии композитной структуры.

3. Установлено, что в каплях слабо закрученного холестерического жи, кристалла, допированного ионным сурфактантом и диспергирована полимерной матрице, в результате воздействия электрического поля реформироваться стабильные ориентационные структуры, промежуто между закрученной радиальной и аксиальной конфигурациями директг

4. Показано, что процесс формирования стабильных ориентацио структур и соответствующих оптических состояний исследуе композитных пленок имеет пороговый характер, а при достиже^ определенной величины электрического поля выходит на насыще Подобраны параметры электрических сигналов, переключаю композитные пленки в новые состояния, а также возвращающих исходное состояние.

5. На основе разработанного КПХЖК-материала с ионно-сурфактант способом управления создан электрооптический элемент с варьируе светорассеянием, перспективный для использования в проекцион дисплеях с малым энергопотреблением, электронных шторах, сма; стеклах и т.п.

6. На основе разработанного КПХЖК-материала с ионно-сурфактантным способом управления создан электрооптический элемент с варьируемым светопоглощением, перспективный для использования в гибких дисплеях с энергонезависимой памятью типа «электронная книга».

1. Blinov L.M., Chigrinov V.G. Electrooptic effects in liquid crystal materials. - New York: Springer-Verlang, 1994. - 464 p.

2. Жаркова Г.М., Сонин A.C. Жидкокристаллические композиты. -Новосибирск: Наука, 1994. 214 с.

3. Crawford G. P. Flexible flat panel display 2005.-John Wiley & Sons Ltd -Chichester - 528 p.

4. Dubois-Violette E., De Gennes P.G. Local Frederiks transitions near a solid/nematic interface // Ji de Phys. Lett. 1975. - V. 36. - P. 255 - 258.

5. Komitov L., Helgee В., Felix J., Matharu A. Electrically commanded surfaces for nematic liquid crystal displays // Appl. Phys. Lett. 2005. — V. 86. — 023502.

6. Зырянов В.Я., Сморгон С.Л., Жуйков В.А., Шабанов В.Ф. Эффекты памяти в капсулированных полимером холестерических жидких кристаллах // Письма в ЖЭТФ. 1994. - Т. 59. - Вып. 8. - С. 520 - 522.

7. Reinitzer F. Beiträge zur Kenntniss des Cholesterins // Monatshefte für Chemie / Chemical Monthly. 1888. - V. 9. -N 1. - P. 421 - 441.

8. Lehmann О. Die Structure kristallinischer Flüssigkeiten // Ztschr. Phys. Chem. 1890. -Bd. 5. - S. 427 - 435.

9. Demus D., Demus H., Flüssige Kristalle in Tabellen, YEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1973.

10. Аверьянов E.M. Стерические эффекты заместителей и мезоморфизм. — Новосибирск: Издательство СО РАН, 2004. 470 с.

11. Friedel G. Les etats mesomorphes de la matiere // Ann. Phys. 1922. — V. 18. -P. 273-474.

12. Де Жен П. Физика жидких кристаллов // Под ред. А.С.Сонина. — М.: Мир, 1977. 400 с. (De Gennes P.G. The Physics of Liquid Crystals. - Oxford, Clarendon Press, 1974).

13. Чандрасекар С. Жидкие кристаллы. М.: Мир, 1980. - 344 с. (Chandrasekhar S. Liquid Crystals / Raman Research Institute. - Cambridge University Press, 1977).

14. Блинов JI.M. Электро- и магнитооптика жидких кристаллов. М.: Наука, 1978.-384 с.

15. Пикин С.А. Структурные превращения в жидких кристаллах. — М.: Наука, 1981.-336 с.

16. Беляков В.А., Сонин A.C. Оптика холестерических жидких кристаллов. -М.: Наука, 1982. 360 с.

17. Сонин A.C. Введение в физику жидких кристаллов. — М.: Наука, 1983. — 320 с.г 20. Gray G.W. Molecylar Structure and the Properties of Liquid Crystals. — L.;

18. N.Y.: Academic Press, 1962.

19. Kassubek P., Meier G. Optical studies on grandjean planes in cholesteric liquid crystals Mol. Cryst. &. Liquid Cryst. - 1969. - V. 8. - P. 305.

20. Cano R. // Bull. Soc. Pr. Miner, et Crist. 1968 - V. 91. - P. 20.

21. Cladis P.E., Kleman M. // Mol. Cryst. & Liquid Cryst., 1972. V. 16. - P. 1 •

22. Kahn F. Electric-field-induced color changes and pitch dilation in cholesteric liquid crystals // Phys. Rev. Lett. 1970. - V. 24. - P. 209.

23. Тако Т., Akahani Т., Masubuchi S. // Japan J. Appl. Phys. 1975 - V. 14. -P. 425, Suppl. 14-1.

24. Nakagiri Т., Kodama H., Kobayashi K.K. Helical twisting power in mixtures of nematic and cholesteric liquid crystals // Phys. Rev. Lett. 1971. — V. 27, No 26 -P. 564-566.

25. Томилин М.Г. Поляризационный метод изучения поверхностей с использованием ЖК // Журн. ОПМ. 1985. - № 9. - С. 22 - 25.

26. Томилин М.Г. Взаимодействие жидких кристаллов с, поверхностью. — СПб.: Политехника, 2001. 325 с.

27. Лукъяненко Е.С., Козунов В.А., Григос В.И. Ориентация нематических жидких кристаллов // Успехи химии. 1985. -Т. 54. - Вып. 2. - С. 214 - 238:

28. Коньяр Ж. Ориентация нематических жидких кристаллов и их смесей. Минск, Университетское, 1986. - 104 с. (Cognard J. Alignment of nematic Liquid Crystals and Their Mixtures. — London, New York, Paris.

29. Матвеенко B.Hi, Кирсанов B.A. Поверхностные явления в ЖК. — М: МГУ, 1991.-272 с.

30. Yanning L. Thin Film surface orientation for LCs // Appl. Phys. Lett. — 1972. — V. 21. — № 4. — P. 173.

31. Proust J.E., Ter-Minassian Saraga L., Goyon E., Orientation of NLC by suitable boundary surface // Solid stat communications. 1972. — V. 11. -P. 1272-1280.

32. Naemura S. Measurement of anisotropic interfacial interaction between a NLC and various substrates // Appl. Phys. Lett. 1978. - V. 33. - № 1. - P. 1 - 3.

33. Гребенкин М.Ф., Иващенко A.B. Жидкокристаллические материалы. — M.: Химия, 1989. 288 с.

34. Malraison В., Pieranski P., Guyon Е. Distorsion of a nematic film in a magnetic field nearly parallel to the optical axis // J. Phys. Lett. (France). 1974. -V. 35.-№ l.-P. L9-L10.

35. Bahadur B. Liquid Crystal Displays // Mol. Cryst. Liq. Ciyst. 1984. -V. 109.-№ 1.P3-97.

36. Robert В. Meyer Effects of electric and magnetic fields on the structure of cholesteric liquid crystals // Appl. Phys. Lett. 1968. - V. 12. - P. 281 - 283.

37. P.G. de Gennes Calcul de la distorsion d'une structure cholesterique par un champ magnetigue // Sol. St. Comm. 1968. - V. 6. - P. 163 - 165.

38. Сухариер A.C. Жидкокристаллические индикаторы. — M.: Радио и связь, 1991.-256 с.

39. Greubel W. Bistability behavior of texture in cholesteric liquid crystal in an electric field // Appl. Phys. Lett. 1974. - V. 25. - P. 5 - 7.

40. Lin-Hendel C. Tristability in the electric-field-induced phase transformations // Appl. Phys. Lett. 1981. - V. 38. - P. 615 - 618.

41. Kawachi M., Kogure O. Hysteresis behavior of texture in the field-induced nematic-cholesteric relaxation // Jpn. J. Appl. Phys. 1977. - V. 16. - P. 16731678.

42. Тагер C.A., Шошин B.M. Матричный экран на жидких кристаллах // Микроэлектроника. 1983. - Т. 12, Вып. 2. - С. 157 - 162.

43. Блинов JI.M., Румянцев В.Г., Кизель В.А., Титов В.В. Исследование структуры нематических жидких кристаллов оптическими методами // Кристаллография. 1975. - Т. 20. - № 6. - С. 1245 - 1252.

44. Pelzl G., Schubert Н., Zaschke Н., Denus D. Field-iduced colour change of liquid crystalline dyes // Kristall and Technik. -1979. -B. 14. N 7. S. 817 823.

45. White D., Taylor G. A new absorptive mode reflective liquid crystal display device // J. Appl. Phys. -1974. -V. 45. N 11. - P. 4718 - 4723.

46. Kitzerow H.S. Polymer dispersed liquid crystals. From the nematic curvilinear aligned phase to ferroelectric films // Liq. Cryst. — 1994. — V. 16, N 1. — P. 1-31.

47. Drzaic P.S. Liquid crystal dispersions. — Singapore: World Scientific, 1995. -430 p.

48. Crawford G.P., Zumer S. Liquid Crystals in Complex Geometries. — London, Taylor&Francis Publ. Ltd., 1996. 584 p.

49. Ковальчук А.В. Курик М.В., Лаврентович О.Д. Капсулированные нематические жидкие кристаллы: новый класс устройств отображения информации // Зарубежная радиоэлектроника. 1989. - № 5. - С. 44 - 58.

50. Doane J.W. Polymer dispersed liquid crystal displays // Liquid Crystals, Applications and Uses / Ed. by B.Bahadur. Word Scientific, 1990. - Chap. 14. -P.361 -395.

51. Doane J.W. Polymer dispersed liquid crystals: boojums at work // MRS Bulletin.-1991.-V. 16,N 1. -P. 22-28.

52. Crawford G.P., Doane J:W. Polymer dispersed liquid crystals // Condensed Matter News. 1992. - V. 1. - N 6. - P. 5 - 11.

53. Pat. 3.697.297 US, МКИ BOlj 13/02. Gelatine-Gumarabic capsules containing cholesteric liquid crystal material / D.Churchill, I.V.Carmell, R.E.Miller. Publ. 10.72.

54. Crawford G.P., Doane J.W. Polymer dispersed liquid crystals // Condensed Matter News. 1992. - V. 1 - № 6. - P. 5 - 11.

55. Ковальчук A.B., Курик M.B., Лаврентович О.Д., Серган В.В. Структурные превращения в каплях нематика во внешнем электрическом поле // ЖЭТФ. 1988. - Т. 94 - № 5. - С. 350 - 364.

56. Ковальчук А.В., Лаврентович О.Д., Серган В.В. Ориентация осесимметричных капель нематика электрическим полем // Письма в ЖТФ. — 1988. Т. 14 - № 3. - С. 197 - 202.

57. Wu B.-G., Erdmann J.H., and Doane J.W. Response times and voltages for PDLC light shutters // Liq. Cryst. 1989. - V. 5 - № 5. - P. 1453 - 1465.

58. Drzaic P.S., Muller A. Droplet shape and reorientation fields in nematic droplet/polymer films // Liq. Cryst. 1989. - V. 5. - № 5. - P. 1467 - 1475.

59. Doane J.W., Golemme A., West J.L., Whitehead J.B., Wu B.-G. Polymer dispersed liquid crystals for display application // Mol. Cryst. Liq. Cryst. — 1988. — V. 165.-P. 511-532.

60. Drzaic P.S. Reorientation dinamics of polymer dispersed nematic liquid crystal films // Liq. Cryst. 1988. - V. 3. - № 11. - P. 1543 - 1559.

61. Пресняков В.В., Зырянов В .Я., Шабанов В.Ф. Порог Фредерикса в планарно-оринтированной дисперсии капель нематика. Красноярск, 1995. -20 с. (Препринт ИФ СО РАН № 762Ф).

62. Зырянов В.Я., Пресняков В.В., Шабанов В.Ф. Эффект Фредерикса в капсулированных полимером каплях нематика // Письма в ЖТФ. — 1996. — Т. 22.-№ 14.-С. 22-26.

63. Shabanov A.V., Presnyakov V.V., Zyryanov V.Ya., Vetrov S.Ya. Bipolar nematic droplets with'rigidly fixed poles in the electric field,// Mol. Ciyst. Liq. Cryst. 1998. - V. 321. - P. 245 - 258.

64. Erdmann J.H., Zumer S., and Doane J.W. Configuration transition in a nematic LC confined to a small spherical cavity // Phys. Rev. Lett. 1990. - V. 64. - № 16. - P. 1907-1910.

65. Боднар В.Г., Лаврентович О.Д., Пергаменщик B.M. Порог структурного перехода еж — кольцо в каплях нематика в переменном электрическом поле // ЖЭТФ.-1992.-Т. 101.-№ 1.-С. 111-124.

66. Pat. 1.161.039 British, МКИ G01K11 / 16. Visual display device / D-Churchill, J.V. Cartmell, R. E. Miller. Publ. 11.06.68.

67. Pat. 3.600 060 US, МКИ G02.f 1 / 28. Display device containing minute droplets of cholesterics in a substantially continuous polymeric matrix / D-Churchill, J.V. Cartmell. Publ. 1971.

68. Pat. 3.734.597 US, МКИ G02.f 1 / 40. Process for producing a color state in a display device / D. Churchill, J.V. Cartmell. Publ. 1971.

69. Pat. 3.620.889 US. Liquid crystal systems / D. H. Balzer. Publ. 11.06.68.

70. Pat. 2.201.121 Ger. Liquid crystal-based laquers / R. Hesse, G. Edler, H. Keller. -Publ. 11.01.72.

71. Bouligand Y., Livolant F. The organization of cholesteric spherulites // J. Phys. (France). 1984. - V. 45. - N 12. - P. 1899 - 1924.

72. Kitzerow H.S., Crooker P.P. Behavior of polymer-dispersed cholesteric droplets with negative dielectric anisotropy in electric fields // Liq. Cryst. 1992. -V. 11.-P. 561 -568.

73. Yang D.K., Crooker P.P. Field-induced textures of polymer-dispersed chiral liquid crystal microdroplets // Liq. Cryst. 1991. - V. 9. - P. 245 - 251.

74. Kitzerow H.S., Crooker P.P., Heppke G. Chromaticity of Polymer-Dispersed Cholesteric Liquid Crystals // Liq. Cryst. 1992. - V. 12. - P. 49 - 58.

75. Kitzerow H.S., Crooker P.P. Electric field effects on the droplet structure in polymer dispersed cholesteric liquid crystals // Liq. Cryst. 1993. -V. 13-N 1. — P. 31-43.

76. Presnyakov V.V., Smorgon S.L., Zyryanov V.Ya., Shabanov V.F. Volt-contrast curve anisotropy in planar-oriented PDChLC films // Mol.Cryst.Liq.Cryst. 1998.-V. 321.-P. 259-270.

77. Bajc J., Bezic J., Zumer S. Chiral nematic droplets with tangential anchoring and negative dielectric anisotropy in electric field // Phys. Rev. E. — 1995. — V. 51. -N3. — P. 2176-2189.

78. Bajc J., Zumer S. Structural transition in chiral nemaric liquid crystal droplets in an electric field // Phys. Rev. E. 1997. - V. 55. - N 3. - P. 2925 -2937.

79. Xu F., Crooker, P.P. Chiral nematic droplets with parallel surface anchoring // Phys. Rev. E. 1997. - V. 56. - P. 6853 - 6860.

80. Bezic J., Zumer S. Structures of the cholesteric liquid crystal droplets with parallel surface anchoring // Liq. Cryst. 1992.V. 11. - P. 593 - 619.

81. Курик M.B., Лаврентович О.Д. Переходы "отрицательный" — "положительный" монополь в холестерических жидких кристаллах // Письма в ЖЭТФ. 1982. - Т. 35. - № 9. - С. 362 - 365.

82. Самарин А.В. Жидкокристаллические дисплеи. Схемотехника, конструкция и применение. -М.: COJIOH-P, 2002. 304 е.; Лабунов В.А., Смирнов А.Г. Современные дисплеи: перспективы миниатюризации // Доклады БГУИР 2008. - №5.- С. 5-32.

83. Takatoh К., Hasegawa М., Koden М., Itoh N., Hasegawa R., Sakamoto M. Alignment Technologies and Applications of Liquid Crystal Devices. — New York, Taylor & Francis. -2005.-255 pp.

84. Graighead H.G., Cheng J:, Hackwood S. New display based on electrically induced index.matching in aninhomogeneous medium // Appl. Phys. Lett. 1982.- V. 40. N 1.- P. 22 - 24.

85. Pat. 4.435.047 US, МКИ G02F 1/13. Encapsulated liquid crystal and method / J.L. Fergason. Publ. 06:03.84.

86. Fergason J.L. Polymer encapsulated for display and light control applications // SID Int. Symp. Digest. 1985. - V. 16.- P. 68 - 70.

87. Drzaic P.S. Polymer dispersed nematic liquid crystal' for large area displays and light valves // J. Appl. Phys. 1986.< - V. 60. - N 6. - P. 2142 - 2148.

88. Блинов \JLM., Кац Е.И., Сонин А.А. Физика поверхности термотропных жидких кристаллов // УФН. 1987 - Т. 152, № 3. - С. 449 - 477.

89. Ryschenkow G., Kleman М. Surface defects and structural, transitions in very low anchoring energy nematic thin films // J. Chem. Phys. 1976. - V. 64. -P. 404-412;

90. Блинов Л.М., Давыдова H.H., Сонин А.А., Юдин С.Г. Локальный переход Фредерикса в нематических жидких кристаллах // Кристаллография.- 1984. Т. 29: - № 3i - С. 537 - 541.

91. Zyryanov V.Ya., Krakhalev M.N., Prishchepa O.O. Texture transformation in nematic droplets caused by ionic modification of boundary conditions // Mol.Cryst.Liq.Cryst. 2008. - V. 489. - P. 273/599. - 279[605].

92. Зырянов В.Я., Крахалев M.H., Прищепа O.O., Шабанов А.В. Инверсная мода эффекта ионной модификации поверхностного сцепления в каплях нематика // Письма в ЖЭТФ. 2008. Т. 88. - Вып. 9 - С. 688 - 692.

93. Крахалев М.Н., Прищепа О.О., Зырянов В .Я., Лойко В.А., Шабанов А.В. Электроуправляемое поверхностное сцепление в КПЖК пленках // Доклады БГУИР. 2008. - № 5 (35). - С. 138 - 140.

94. Rrakhalev M.N., Prishchepa О.О., Shabanov A.V., Zyryanov V.Ya. Inverse mode of ionic-surfactant method of director reorientation inside nematic droplets // Mol. Cryst. Liq. Cryst. -2009. V. 512. -P. 152/1998. - 157/[2003].

95. Bajc J., Crooker P.P., Zumer S. Chiral Nematic Liquid Cristal' Droplets // Liquid Crystals Today. 1997. - V. 7. - N. 3. - P. 1 - 6:

96. Berreman D.W., Heffner W.R. New bistable liquid-crystals twist cell // J. Appl. Phys. 1981. - V. 52.-N4.-P. 3032-3039.

97. Deng-Ke Yang Flexible bistable cholesteric reflective displays // Journal of display technology 2006. - V. 2. - N 1. - P. 32 - 37.

98. Pat. US 6061107 (А) МКИ G02F1/137; G02F1/13. Bistable polymer dispersed cholesteric liquid crystal displays / Yang Deng-Ke, Lu Zhijian, Doane J William Pub. 2000-05-09.102. http://ru.wikipedia.org/wiki/Roll-to-roll processing.

99. Wong W. S., Salleo A. Elexible Electronics 2009.- Springer. - New York. - 462 p.

100. Зырянов В.Я., Эпштейн В.Ш. Измерение показателей преломления жидкого кристалла с использованием перестраиваемого источника когерентного инфракрасного излучения // ПТЭ. — 1987. — № 2. С. 164 — 166.

101. Proust J.E. et Ter-Minassian-Saraga L., Notes des members et correspondants et notes présentées ou transmises par leurs soins // C. R. Acad. Se. Paris Série C. 1972. - T. 274. - № 12. - P. 1105 - 1107.

102. Николаев А.Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе. Л.: Химия, 1966. — 768 с.

103. Сидельковская Ф.П. Химия N-винилпирролидона и его полимеров. — М.: Наука, 1970.-151 с.

104. Кирш Ю.Э. Поли-М-винилпирролидон и другие поли-М-виниламиды. — М.: Наука, 1998.-253 с.

105. Гардымова А.П., Прищепа О.О., Зырянов В.Я. Структуры и оптические текстуры, капель холестерика // Тезисы докладов научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых физиков «НКСФ XXXVI». -Красноярск, 2007. С.ЗО.

106. Prishchepa О.О., Zyryanov V.Ya., Gardymova A.P., Shabanov V.F. Optical textures and orientational structures of nematic and cholesteric droplets witlr heterogeneous boundary conditions //Mol. Cryst. & Liq. Cryst. -2008. -V. 489-P. 84/410.-93/[419].

107. Гардымова А.П., Зырянов В.Я. Структура и оптическая текстура капель холестерика, допированного сурфактантом // Сборник тезисов Всероссийского семинара «Физико-химия поверхностей и наноразмерных систем». Москва: ИФХЭ РАН, 2009. - С.8-9.

108. Воловик Г.Е., Лаврентович О.Д. Топологическая динамика дефектов: буджумы в каплях нематика // ЖЭТФ. 1983. - Т. 85. - № 6 (12). - С. 1997 -2010.

109. Komitov L., Ruslim С., Matsuzawa Y., Ichimura К. Photoinduced anchoring transitions in a nematic doped with azo dyes // Liquid Crystals. — 2000. — V. 27. — N. 8-P. 1011 1016.

110. Komitov L., Ichimura K., Strigazzi A. Light-induced anchoring transition in a 4;4'-disubstituted azobenzene nematic liquid crystal // Liquid Crystals. — 2000. — V. 27.-N. 1 P. 51-55.

111. Komitov L., Yamamoto J., Yokoyama H. Photoinduced in-plane switching of a photochromic nematic liquid crystal // J. Appl. Phys. — 2001. V. 89. — N*. 12. -P. 7730-7734.

112. Barbero G., Evangelista L.R., Komitov L. Potomanipulation of the anchoring strength of a photochromic nematic liquid crystal // Phys. Rev. E. — 2002.-V. 65.-041719.

113. Drevensek-Olenik I., Kunstelj K., Koncilija J., Komitov L. Ferroelectric switching of electrically commanded alignment layers for liquid*crystal displays // J. Appl. Phys. 2006. - V. 100. - 073514.

114. Candau S., Le Roy P., and Debeauvais F. Magnetic field effects in nematic and cholesteric droplets suspended in an isotropic liquid // Mol. Cryst. Liq. Cryst.- 1973.-V. 23.-P. 283-297.

115. Гардымова А.П., Зырянов В.Я. Эффект бистабильности в композитных полимерных пленках с каплями холестерического жидкого кристалла, допированного ионным сурфактантом // Жидкие кристаллы и их практическое использование. — 2009. Вып. 4. - С. 56-64.

116. Гардымова А.П., Зырянов^ В.Я. Эффект бистабильности в каплях холестерического жидкого кристалла, допированного ионным сурфактантом // Сборник трудов конференции молодых ученных КНЦ СО РАН. -Красноярск: Институт физики СО РАН, 2009. С.68-71.

117. Lin-Hendel С. Tristability in the electric-field-induced phase transformation of liquid-crystal films // Appl. Phys. Lett. 1981. - V. 38. - P. 615 - 618.

118. Зырянов В.Я., Сморгон С.Л., Жуйков B.A., Шабанов В.Ф. Оптическая память в пленках капсулированных полимером холестериков // Автометрия.- 1994. — № 4. — С. 27-33.

119. Зырянов В.Я., Сморгон С.Л., Жуйков В.А., Шабанов В.Ф. Композитный жидкокристаллический материал с оптической памятью // ПТЭ. 1994. - № 5. - С. 214 - 215.

120. Zhuikov V.A., Smorgon S.L., Zyryanov V.Ya. and Shabanov V.F. Electrooptical bistability and thermoaddressed information recording in polymer dispersed cholesterics // Proceedings SPIE. 1995. - V. 2731. - P. 159 - 167.

121. Баранник A.B., Жуйков B.A., Зырянов В.Я., Сморгон СЛ., Шабанов

122. B.Ф. Шкала серости при термоконтактной записи информации в капсулированных полимером холестерических жидких кристаллах // ЖТФ. -1996. Т. 66. - Вып. 5. - С. 177 - 179.

123. Зырянов В.Я., Жуйков В.А., Сморгон С.Л., Шабанов В.Ф. Термооптическая' запись информации в капсулированных полимером холестерических жидких кристаллах // ЖТФ. 1996 — Т. 66. — Вып. 8. —1. C. 99-106.

124. Зырянов В .Я., Пресняков В.В., Сморгон С.Л., Шабанов В.Ф. Электрооптические свойства и ориентационно-структурные превращения в ансамбле эллипсоидальных капель холестериков // Доклады РАН. 1997. -Т. 354.-№2.-С. 178-181.

125. Баранник А.В., Зырянов В.Я., Шабанов В.Ф. Особенности термооптической записи информации в бистабильных пленках капсулированных полимером холестерических жидких кристаллов // Оптический журнал. 1998. - Т. 65. - № 7. - С. 81 - 85.

126. Barannik A.V., Zyryanov V.Ya., Shkuryaev P.G., Shabanov V.F. Thermooptical information- recording in the bistable films of polymer dispersed cholesteric liquid crystals // Proceedings SPIE. 1998. - V. 3347. - P. 107 - 112.

127. Гардымова А.П., Зырянов В.Я. Мультистабильный электрооптический элемент. Положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке № 2010118835/28(026763) от 11.05.2010.

128. Гардымова А.П., Крахалев М.Н., Зырянов В.Я. Мультистабильный жидкокристаллический материал для оптоэлектронных устройств // Приборы и техника эксперимента. — 2011. №2. - С. 159-160.

129. Гардымова А.П., Зырянов В.Я: Бистабильность в композитном жидкокристаллическом материале с добавкой ионного сурфактанта // Материалы XXII симпозиума «Современная химическая физика» Туапсе. 2010.

130. Гардымова А.П., Зырянов1 В.Я. Мультистабильный электрооптический элемент с поляризаторами. Положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке № 2010119802/28(028186) от 17.05.2010.

131. Гардымова А.П., Зырянов В.Я., Лойко В.А. Мультистабильность в пленке капсулированного полимером холестерического жидкого кристалла, допированного ионным сурфактантом // Письма В ЖТФ. — 2011. Том 37. -Вып. 17-С. 35-41.

132. Гардымова А.П., Крахалев М.Н., Зырянов В.Я. Электрооптический мультистабильный материал на основе композиции «холестерический жидкий кристалл- полимер- ионный сурфактант»// Материаловедение.2010.-№11.-С. 32-34.

133. Гардымова А.П., Тихонов А.Я., Зырянов В.Я. Оптическая мультистабильность в композиционном материале на основе полимера, жидкого кристалла и ионного сурфактанта // Перспективные материалы. —2011.-№4.-С. 66-70.