Содержание к диссертации
Принятые сокращения и условные обозначения 2
Введение 6
Глава 1. Получение и свойства пленок из КОС. Методы синтеза
пленкообразующих КОС (обзор литературы) 9
Получение кремнийорганических пленок 9
Адсорбционный метод 9
1.
Метод ЛБ 13
Свойства и применение кремнийорганических пленок 16
Особенности получения и свойства пленок для ориентации
ЖК 17
-
Основные понятия ориентации ЖК 17
-
Примеры КОС для получения пленок, ориентирующих ЖК 20
-
Условия получения ориентирующих пленок из КОС адсорбционным способом для ориентации ЖК 24
-
Поверхностные свойства пленок 25
-
Основные методы получения пленкообразующих КОС 32
-
Выводы из обзора литературы 33 Глава 2. Объекты исследования 36
2.1. КОС 36
-
Выбор КОС - 36
-
Получение выбранных КОС 37
2.2. Подложки 42
Глава 3. Исследование процесса получения ультратонких
КО-пленок методом Л Б 46
-
Методика получения монослоев ЛБ 46
-
Получение мономолекулярных пленок из
алкилтриэтоксисиланов и метилалкилдиэтоксисиланов 48
Поведение ГАЦТС в методе ЛБ 66
Получение ультратонких КО-пленок адсорбционным
способом и их поверхностные свойства 69
Методика обработки подложки погружением в раствор КОС 69
Зависимость поверхностных свойств КО-пленок от
функциональных групп у атома кремния и концентрации
раствора КОС 71
Зависимость поверхностных свойств КО-пленок от
концентрации раствора и строения КОС 73
Заряд поверхности КО-пленки 79
Оптимизация процесса получения ультратонких КО-пленок
адсорбционным методом 80
Модификация ПВС КОС 83
Методика поверхностной модификации пленки ПВС 83
Методика объемной модификации ПВС 84
Исследование модифицированных пленок ПВС 85
Исследование ультратонких пленок КОС
в качестве ориентантов ЖК ^
Методика определения ориентации ЖК в поляризационном
микроскопе 89
Зависимость ориентации ЖК от концентрации раствора и
строения КОС 91
Влияние натирания пленки на ориентацию ЖК 95
Ориентация ЖК на пленках, полученных методом ЛБ 96
Ориентация ЖК на пленках КОС: влияние химического
строения пленки и ЖК 97
Ориентация ЖК на пленках модифицированного ПВС 103
Испытания ультратонких ориентирующих КО-пленок на
воздействие температуры 107
5.7.1. Методики исследования характеристик пленки и
ориентации ЖК в зависимости от различных факторов 110
-
Результаты испытаний ПО
-
Испытания КО-ориентантов в ФГУП НИИ «Волга» 111
5.8. Определение основные параметров ориентации ЖК 112
5.8. і. Зависимость угла наклона ЖК к подложке от строения КОС 112
5.8. 1.1. Методика нанесения пленки КОС на вращающуюся
подложку ИЗ
5.К. 1.2. Методика определения угла наклона ЖК относительно
подложки 113
5.8.1.3. Углы наклона ЖК на КО-пленках 114
5.8.2.. Зависимость энергии сцепления ЖК и ориентирующей
пленки от строения КОС 116
-
Методика определения азимутальной энергии сцепления 116
-
Азимутальная; энергия сцепления КО-пленки и ЖК 117
-
Определение полярной энергии сцепления ЖК с ориентирующей пленкой 117
-
Зависимость полярной энергии сцепления ЖК и ориентирующей пленки от структуры КОС 118
5.9. Модификация поляризаторов Optiva КОС 121
Экспериментальная часть 124
Практическое применение результатов работы 133
Выводы 137
Список использованной литературы 140
f ПРИЛОЖЕНИЕ
Акты испытаний и использования результатов работы 154
Введение к работе
В настоящее время продолжается поиск и разработка материалов и технологий для оптических элементов оптоэлектронных приборов и систем отображения информации (дисплеев), в частности — материалов для ориентации жидких кристаллов (ЖК), Необходимость в данных работах вызвана как потребностью в улучшении качественных характеристик дисплеев (быстродействие, углы обзора), так и поиском более дешевых технологий.
На данный момент стоит задача поиска новых высокостабильных ориентирующих материалов, обладающих высокой энергией сцепления с ЖК и подложкой, образующих ультратонкую пленку, для проектирования и создания жидкокристаллических устройств с большим сроком эксплуатации и способных работать в самых неблагоприятных условиях.
Для стабильной и длительной эксплуатации приборов на основе ЖК необходимо получить определенное пространственное расположение молекул ЖК (так называемую ориентацию ЖК) относительно поверхности удерживающих подложек. Ориентацию ЖК можно достигнуть разными, эмпирически найденными способами обработки подложки. Наилучшие результаты получают при нанесении на подложку тонких пленок из органических и неорганических веществ. Основными требованиями к ориентантам ЖК являются следующие: инертность к конструкционным материалам и ЖК, термо-, влаго- и светостойкость, прочная связь с подложкой, не изменяющаяся во времени и под воздействием различных факторов, толщина слоя 10 - 200 нм, температура нанесения покрытия не выше 120С.
Наиболее полно отвечают этим требованиям кремнийорганические полимеры. Пленки на их основе обладают высокой гидрофобностью, т.е. устойчивостью к действию влаги и атмосферным воздействиям, они термостойки до 300С и морозостойки до минус 60С и ниже, стойки к действию ряда химических реактивов [1 - 3] и образуются на поверхности в достаточно мягких уело- виях (максимальная температура закрепления пленки_180_^С). Одновременно с этим КОС с функциональными группами у атома кремния (хлор, алкокси, гид-рокси, ацетокси) являются амфифильными веществами (совмещают в молекуле гидрофильные и гидрофобные группы), способными взаимодействовать с активными центрами подложки с образованием силоксановой связи с поверхностью.
В> литературных источниках отсутствуют систематические исследования в области получения ультратонких пленок из КОС и их свойств. Описаны различные КОС, с помощью которых проводилась ориентация ЖК, однако несопоставимые условия получения ориентирующих покрытий не дают установить закономерности ориентации и выбрать оптимальные структуры КОС для создания заданного угла наклона ЖК к подложке.
Целью настоящей работы является изучение условий и способов получения мономолекулярных и ультратонких пленок КОС на подложках, разработка технологии нанесения пленок, исследование их свойств и способности ориентировать ЖК, выбор оптимальных КОС для создания заданного угла наклона ЖК к подложке.
Диссертация состоит из пяти глав и экспериментальной части. В первой главе рассматриваются литературные данные о получении и свойствах КО-пленок, а также приведены типы КОС, используемые для ориентации ЖК, рассматриваются основные методы получения органоэтоксисиланов и силоксанов, олигоалкилгидридсилокеанов и гексаорганоциклотрисилоксанов.
Вторая глава содержит сведения об исследуемых КОС и методах их получения.
Третья глава посвящена получению мономолекулярных пленок из алкил-этоксисиланов и гексаалкилциклотрисилоксанов методом ЛБ.
Четвертая глава посвящена получению ультратонких КО-пленок адсорбционным методом и изучению их поверхностных свойств.
В пятой главе обсуждаются экспериментальные данные по ориентации ЖК на полученных ультратонких кремнийорганических пленках.
Экспериментальная часть содержит методики синтеза исследуемых КОС и их основные свойства, а также стандарты на используемое сырье и материалы. Методики подготовки и модификации поверхности, исследования свойств полученных ультратонких пленок из КОС приведены в соответствующих разделах диссертации.
В заключении обсуждается практическое применение результатов работы, приводятся основные выводы, список использованной литературы и акты исытаний и использования результатов работы.
