Анотація до роботи:

Зелінський Р. Я. Світломодулюючі пристрої підвищенної швидкодії на нематичних рідких кристалах.- Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фіз.-мат.наук по спеціальності 01.04.01 – фізика приладів, елементів і систем - Інститут фізики напівпровідників НАН України, Київ, 2002.

В дисертаційній роботі проведено дослідження ефектів електрокерованого відбивання світла від межі поділу скло – нематичний рідкий кристал. Розроблено та досліджено модулятори оптичного випромінювання на основі цих ефектів. Показана можливість досягнення часів переключення 0.02- 0.5 мс при 100% глибині модуляції. Запропоновано новий оригінальний спосіб одержання орієнтованих рідкокристалічних структур, який базується на методі реактивного катодного розпорошення. Досліджено вплив орієнтуючих шарів окисів матеріалів Si, Ge, Al, In, Ta і технологічних параметрів їх напорошення на орієнтаційні параметри РК.

Розглянуто питання, пов’язані із застосуванням модуляторів оптичного випромінювання на основі електровідбивання від межі поділу ІД.-НРК. Запропоновано, реалізовано та досліджено оптичну схему лазерного проекційного мікроскопу (ЛПМ) з РК-модулятором в каналі обробки, спостереження і реєстрації, який може одночасно виконувати функції світлороздільного елемента, атенюатора і модулятора. Розглянуто застосування ефектів електровідбивання світла від межі поділу скло – нематичний рідкий кристал для створення перетворювачів зображення на основі структур фотонапівпровідник – нематичний рідкий кристал.

Створено та досліджено автоматичний світлофільтр для маски зварювальника з РК затвором, який виготовлений з використанням розробленого методу одержання орієнтованих РК-структур. Автоматичний світлофільтр забезпечує надійних захист від УФ та ІЧ- випромінювання і має час реакції на спалах 1- 1,5 мс.

Запропоновано ряд автоматизованих методик, які впроваджено в розроблений вимірювально-обчислювальний комплекс для дослідження парметрів РК – матеріалів та світломодулюючих пристроїв на їх основі.

1. У рамках інваріантних методів аналізу відбивання випромінювання від анізотропних середовищ показана можливість здійснення ефективної модуляції випромінювання на межі поділу ІД-НРК при переорієнтації оптичної осі у площині падіння, у площині, перпендикулярної площини падіння і межі поділу, а також у площині межі поділу.

2. Показана можливість досягнення високої крутизни модуляційної характеристики, високої ефективності перетворення оптичного сигналу, високої оптичної однорідності по всьому робочому полю модулятора. Досліджено модуляційні і релаксаційні характеристики межі поділу ІД-НРК в залежності від параметрів ІД, НРК, поляризації випромінювання, параметрів сигналів керування. Bстановлено, що час релаксацiї оптичного відгуку не залежить від товщини РК-шару. Виявлено нові закономірності в поведінці коефіцієнтів відбивання та пропускання для складових відбитих хвиль та хвиль, що пройшли в залежності від величини керуючої напруги, що приводять до збільшення в 2 або 4 рази частоти сигналу фотовідгуку відносно частоти керуючого синусоїдального сигналу.

3. Досягнуто рекордні для модуляторів на НРК часи перемикання світлового потоку (0.02 - 0.5 мс) в видимій і ближній ІЧ областях спектру при 100 % глибині модуляції.

4. Запропонована нова технологія одержання орієнтуючих рідкі кристали структур, яка базується на методі реактивного катодного розпорошення. Вивчено вплив орієнтуючих шарів окисів матеріалів Si, Ge, Al, In, Ta, отриманих методом реактивного катодного розпорошення, і технологічних параметрів їх нанесення на орієнтаційні параметри РК. Встановлено, що напрямок орієнтації молекул НРК збігається з напрямком іонного бомбардування підкладки в процесі напорошення орієнтуючих шарів.

5. Вивчено процеси деградації SiO_x орієнтуючих плівок. З’ясовано, що суттєву роль в процесах втрати анізотропії мікрорельєфу SiO_x орієнтуючих шарів при термообробці відіграють продукти розкладу, як неорганічних, так і органічних плівок, якими склеюють рідкокристалічні комірки.

6. Використання розробленого технологiчного процессу орiєнтацiї дозволило вперше в Україні розробити автоматичний світлоклапанний пристрій для маски зварювальника з часом реакції на спалах 1- 1,5 мс в робочому температурному діапазоні від –20⁰С до 50⁰С при високому рівні захисту від світлових завад.

7. Показано, що використання РК-модулятора на основі електровідбивання світла від межі поділу ІД-НРК в каналі обробки, спостереження i реєстрацiї лазерного проекційного мiкроскопа, який виконує одночасно функції модулятора, атенюатора і світлоподільного елементу, відкриає можливiсть для створення високоточних установок лазерної обробки широкого класу матерiалiв сучасної мiкроелектронiки.

8. Результати досліджень просторово-часової модуляції світла на основі структур фотонапівпровідник-РК з використанням електрооптичних ефектів на межі поділу ІД-НРК дозволяють будувати високоефективні перетворювачі оптичного зображення ІЧ - видиме.

9. Розроблені автоматизовані методики вимірювання міжелектродної відстані в пакетах РКІ, кутів нахилу молекул РК щодо поверхні підкладки, коефіцієнтів відбивання і пропускания, часових параметрів фазових переходів в РК і створені на їх основі унікальні вимірювально-обчислювальні комплекси для діагностики параметрів і характеристик приладів, елементів і систем оптоелектроніки сприяють успішному вирішенню проблем, пов’язаних як з синтезом нових РК-матеріалів і їх сумішей, так і пошуком нових електрооптичних ефектів, відповідальних за модуляцію світла. Комплекси пройшли апробацію в Кореї (Samsung), Індії (Hitronix), Швеції (Swedish LCD Center), Гонк-Конгу (BONA FIDE Instruments Co.).

Таким чином в дисертаційній роботі вирішено важливе наукове завдання - розроблено фiзико-технологiчні принципи створення модуляторiв оптичного випромiнювання підвищеної швидкодії на основi ефектiв електрокерованого відбивання випромiнювання вiд межі поділу ізотропний діелектрик - нематичний рiдкий кристал для широкого класу приладiв i систем сучасної оптоелектронiки.

Отримані в дисертаційній роботі результати важливі для науки та виробництва. В наукових дослідженнях їх слід використовувати при вирішенні широкого кола завдань сучасної оптоелектроніки; при дослідженні електрооптики нових рідких кристалів, межі поділу рідкий кристал – тверде тіло; при вирішенні завдань, пов’язаних з розробкою та дослідженням засобів захисту оптоелектронної апаратури та очей оператора від високоенергетичних світлових завад. У виробничій практиці їх слід використовувати при розробці технологій виробництва оптоелектронних рідкокристалічних пристроїв різного призначення і проведенні комплексних досліджень їх параметрів і характеристик.

Достовірність одержаних в дисертації результатів гарантується застосуванням сучасних експериментальних методів і методик (поляризаційна мікроскопія, спектрофотометричні та гоніометричні методи дослідження оптичних параметрів ІД , НРК та межі поділу ІД-НРК), використанням розроблених автором і метрологічно атестованих автоматизованих методик дослідження параметрів рідких кристалів і світломодулюючих пристроїв на їх основі, узгодженням із сучасними уявленнями електрооптики рідких кристалів, даними, отриманими іншими авторами та високим міжнародним рейтингом наукових видань, у яких опубліковано основні роботи з теми дисертації (“Moleсular Crystals and Liquid Crystals”, Proceedings of SPIE, Proceedings of SID, “Журнал прикладной спектроскопии”, “Оптоэлектроника и полупроводниковая техника”), а також апробацією матеріалів роботи на конференціях, у т.ч. міжнародних.

Головнi результати дисертацiйної роботи викладено в таких публiкацiях:

1. Зелинский Р.Я., Олексенко П.Ф., Сорокин В.М. Модуляция излучения на границе раздела изотропный диэлектрик - жидкий кристалл при вращении оптической оси в плоскости раздела // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника.-1986.- вып.9.- С.37-39.

2. Горбань А.П., Зелинский Р.Я., Иваницкий О.П., Литовченко В.Г. Сорокин В.М. Об особенностях использования ЖК для визуализации потенциального рельефа в структурах ДП с неравновесным обеднением // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника.- 1986.- вып.9.- С.94 - 99.

3. Зелинский Р.Я., Олексенко П.Ф., Сорокин В.М. Исследование электрооптических характеристик границы раздела ИД - ЖК// Оптоэлектроники и полупроводниковая техника.- 1986.- вып.10.- С.54 - 58.

4. Sorokin V., Kuzmin N.G., Oleksenko P., Kolomzarov Y.V. Zelinski R., Semenist V.N. Investigation of methods for molecular alignment in nematic and smectic liquid crystal displays.// Mol.Crys.Liq.Crys.- 1992, Vol. 215.- Р. 137-143.

5. Zelinski R., Sorokin V., Oleksenko P. Electrooptic Glass-NLC Light Modulator.// Proc.SPIE.-1995.- Vol.2372.- Р.323-329.

6. A.Kozachenko, V.Sorokin, Yu.Kolomzarov, V.Nazarenko,, R.Zelinskii and P.Titarenko Multi-color surface stabilized cholesteric LCD // Proc.SPIE.-1997.- Vol. 3313.-Р.496-499.

7. Зелинский Р.Я., Олексенко П.Ф., Свечников С.В., Сорокин В.М. Некоторые возможности построения ЖК-модуляторов излучения //В кн.: Оптоэлектронные элементы связи. Труды Республиканского научно-технического совещания "Функциональные элементы и устройства для аппаратуры средств связи ".-Минск.-1984.-С.153 -155.

8. Зелинский Р.Я., Олексенко П.Ф., Сорокин В.М. Исследование модуляторов излучения на электроуправляемом эффекте ПВО// В кн.: Функциональная электроника в вычислительной технике и устройствах управления. Материалы Всесоюзной конференции .- Тбилиси.- 1986.- С.206 - 209.

9. Аношкин А.В., Зелинский Р.Я., Олексенко П.Ф., Сорокин В.М. Исследование особенностей ориентированных ЖК-структур устройств отображения информации // В кн.: Функциональная электроника в вычислительной технике и устройствах управления. Материалы Всесоюзной конференции.- Тбилиси.- 1986.- С.203-205.

10. Зелинский Р.Я., Карпов И.Л., Скрипниченко А.С., Сорокин В.М. ЖК-модулятор в канале лазерного проекционного микроскопа // В кн.: Оптоэлектронные методы и средства обработки изображений. Материалы 2 Всесоюзной конференции по функциональной оптоэлектронике.- Винница - Тбилиси.- 1987.- С.379 - 381.

11. В.М.Сорокин, Р.Я.Зелинский, С.П.Курчаткин, Ю.В.Коломзаров Ориентационные параметры и електрооптические характеристики SBE-эффекта в НЖК// В кн.: “ Состояние, переспективы и применения крупногабаритных экранов для вычислительной техники“. Материалы Всесоюзного симпозиума “Дисплей - 90“.- Саратов.-1990.-С.31-32

12. В.Сорокин, Р.Зелинский, Ю.Коломзаров, А.Чеховой, В.Белый. Жидкокристаллические светоклапанные устройства для защиты органов зрения.// В кн.: Современные средства отображения информации. Материалы Y Международного симпозиума.- Минск.- 1996.- С.182-185.

13. Устройство для нанесения ориентирующих пленок: А.с. 1492736 СССР, Аношкин А.В., Зелинский Р.Я., Кузьмин Н.Г., Севостьянов В.П.,Сорокин В.М. / Заявлено 20.07.87. Видано 8.03.89.

14. Акустооптичский преобразователь. А.С.999810.Сорокин В.М., Маглеванный В.И., Безручко В.М., Олексенко П.Ф., Зелинский Р.Я / Заявлено 31.08.81. Видано 21.10.82.

15. Зелинский Р.Я., Олексенко П.Ф., Сорокин В.М. Модуляция излучения на границе раздела изотропный диэлектрик - одноосный жидкий кристалл при вращении оптической оси в плоскости, перпендикулярной плоскости падения и границе раздела/ Ред. “Ж. прик. спектрорскопия” АН БССР. Минск,1985, 8 с., ил.,библиогр. 6 назв. Деп. в ВИНИТИ рег. №5297-85. // Анот. в ж. Ж П С .-1985.- т.43.-в.5.-С.866.

16. Sorokin V., Kuzmin N.G., Oleksenko P., Kolomzarov Y.V. Zelinski R., Semenist V.N. Investigation of methods for molecular alignment in nematic and smectic liquid crystal displays// Abstracts of the Europeаn Conf. on Liq.Crys., Cour-Mayeur-Valle d"Aosta-Italia, 10-16 March, 1991, Р.37.

17. Zelinskiy R., Sorokin V., Oleksenko P. The Light Modulator on Electrooptic Effect on the Interface Glass - NLC.// Abstracts of the 11 ^th Confertence on Solid and Liquid Crystals - Material Science and Applications.- Zacopane – Poland., 23-27 Octob.- 1994.-Р.42

18. R.Zelinskiy, P.Oleksenko, V.Sorokin, A.Sorokin. Investigation of the processes of reaction-relaxation in bistable cholesteric liquid crystals// Abstracts of the 10^th SID Symposium”Advance Display Technologie”, Minsk, Belarus, September 18-21.- 2001.- Р.10.

19. V. Sorokin, S.Valyukh, A. Sorokin, R Zelinskyy. Characterization of LCD/ / Abstracts of the 10^th SID Symposium” Advance Display Technologies”, Minsk, Belarus, September 18-21.- 2001.- Р.14.

20. V.Sorokin, S.Valyukh, R.Zelinskyy, A.Rybalochka, A.Sorokin/ Display measuring System SV-100/ Abstracts of the 11^th SID Symposium”Advance Display Technologie” Crimea, Ukraine, September 8-12.- 2002.-Р.48.