Главная  Электрооптические эффекты 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [ 59 ] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78]

Свободным от указанных недостатков является способ обработки поверхности подложки поверхностно-связующими агентами, в частности кремнийорганическими соединениями [4.45]. .Молекулы этих веществ образуют прочные водородные или силоксановые связи с подложкой, что обусловливает стабильность ориентированных слоев ЖК. Кроме того, полимеризация кремнийорганиче-ских соединений приводит к дополнительной химической стабильности обработанной поверхности. Известно, что адсорбирующаяся на подложке влага из окружающей среды приводит к нарушению стабильной ориентации ЖК. А подложки, покрытые поверхностно-связанными агентами, исключительно стабильны к присутствию влаги, а также препятствуют адсорбции других молекул. Ориентация происходит за счет взаимодействия молекул ЖК с различными радикалами поверхностно-связующих агентов.

Поверхностно-связующие агенты, в частности орга-носиланы, широко используются для обеспечения стабильных связей между разнородными твердыми поверхностями [4.46]. Кап [4.47]- установил, что мономеры триметоксисилана с общей формулой К85(ОСНз)з особенно пригодны для ориентации ЖК.

Химическая связь органосилановых поверхностно-связующих агентов с подложками не является единственной особенностью, которая делает их более стабильными, чем физически адсорбированные сурфактанты. Полимеризация силановых мономеров приводит к образованию двумерной сетчатой структуры, которая создает дополнительную химическую стабильность органосилановой поверхности. Эта полимеризация происходит в процессе сушки или вулканизации и химически связывяет силано-вые мономеры с поверхностью подложки. Следует отметить, что при использовании силанов необходимо тщательно выбирать способ осаждения и условия препарирования, соответствующие данному органосилану и подложке.

Основным методом регулировки ориентации является изменение поверхностного натяжения. Поверхность твердого тела характеризуется критическим поверхностным натяжением -ут, а жидкость - поверхностным натяжением 7ж. Обычно для жидкостей с уж смачивание твердого тела происходит при 7ш<ут. В этом случае жидкость равномерно распределяется по поверхности твердого



тела и краевой угол смачивания на границе раздела жидкость - твердое тело становится равным нулю. И наоборот, при

жидкость не смачивает поверхность. Это соответствует случаю отрывающейся капли, и угол смачивания при этом описывается уравнением

cos е=г[ 1+6(7-Ук)], рде г - параметр шероховатости, равный единице для гладкой поверхности, а b - эмпирически подобранный параметр.

Подложки с ут<ут гомеотропно [нормально (J-)] ориентируют молекулы ЖК, в то время как при ут>1н< происходит ориентирование молекул в плоскости () подложки. Разность А7=7ш-Yt является мерой свободной энергии, определяющей вероятность возникновения молекулярной ориентации ЖК нормально к поверхности подложки по отношению к ориентации параллельно поверхности. При относительно малом, поверхностном натяжении подложки межмолекулярные силы внутри ЖК преобладают над силами, действующими на поверхности раздела. Жидкость не смачивает твердое тело, и удлиненные нематогенные молекулы ориентируются перпендикулярно к поверхности, при этом их межмолекулярные взаимодействия максимальны. Когда критическое поверхностное натяжение подложки больше, чем натяжение ЖК, силы сцепления с поверхностью раздела оказываются доминирующими. Поверхностная энергия минимальна, если жидкость смачивает твердое тело, и удлиненные молекулы ЖК располагаются в плоскости подложки.

Однако эта макроскопическая модель не является универсальной, так как она не учитывает все возможные микроскопические и анизотропные взаимодействия жидкий кристалл - подложка. Например, при контакте с подложкой мопослой молекул ЖК может быть избирательно адсорбирован подложкой. Часть молекул этого адсорбированного мопослоя могут иметь полярные концы в контакте с подложкой и неполярпые концы, тянущиеся из подложки. В результате адсорбированный монослой может эффективно уменьшить ут подложки. Таким образом, ЖК может оказаться не в состоянии смочить свой собственный адсорбированный монослой, и нормальная



ориентация возникает, даже если ут исходной подложки превышает уж-

Гомеотропная ориентация МББА на чистом стекле, для которого "Yt, как правило, велико, не удовлетворяет рассмотренной модели. Они объясняют этот явно аномальный результат тем, что адсорбирующаяся на подложке влага из окружающей среды обычной комнатной влажности значительно снижает ут- Снижение -ут может происходить из-за адсорбированной влаги молекулами самого МББА, примесями, существовавшими в исходном МББА, продуктами, появившимися при гидролизе МББА с влагой, адсорбированной на поверхности, или другими продуктами, возникшими при взаимодействии МББА с подложкой.

Типичное значение для жидкого кристалла МББА составляет (28.3 ... 0,3) • lO- н/м при 23°С. Образцы МББА, склонные к гидролизу, дают более высокие значения 7ж- Типичные значения ут для органических поверхностей лежат в пределах 6-10- Н/м ... 46-10- Н/м и (22,5 ... 45) • 10- Н/м -для различных поверхностей, покрытых органосилановыми поверхностно-связующими агентами [4.45].

Хотя обезвоженные органические поверхности, как правило, имеют значения ут, намного превышающие соответствующие значения органических поверхностей, адсорбированный водяной пар и другие загрязнения снимают 7т весьма существенно [4.48]. Например, свободное от органических веществ известково-натриевое стекло дает -ут равное примерно (75, 45, 38 и 30) -10- Н/м при относительной влажности ООО!, 1, 10 и 90% соответственно. Поверхности, покрытые органосилановыми связующими агентами, исключительно стабильны к присутствию влаги, что обеспечивает постоянство у и тем самым удовлетворяет требованиям, предъявляемым к структурам устройств на ЖК. Химические связи органосилановых молекул с поверхностью препятствуют адсорбции других молекул, которые могут понизить ут-

Следует отметить, что наибольшую стабильность и лучшую ориентацию будут иметь ЖК ячейки, где комбинация ЖК с поверхностью подложки дает большие

а<р1.

Из вышеприведенных типичных значений уш и у.

следует, что обычно можно получать Д(р от 5-10-3 до 15-10-3 Н/м.



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [ 59 ] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78]

0.0009