ГРАДИЕНТНЫЕ ОРИЕНТИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ С РАЗНЫМ ПОРОГОМ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ УПРАВЛЯЕМЫХ ПОЛЯРИЗАЦИОННО-НЕЗАВИСИМЫХ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ЛИНЗ

Разработка управляемых жидкокристаллических (ЖК) линз является перспективной и многообещающей для большого числа применений, например, для систем визуализации, пико- проекторов, систем оптического зума, офтальмологии, и др. Особого внимания заслуживает разработка поляризационно-независимых ЖК линз, так как позволяет исключить из прикладных устройств поляризаторы, которые снижают эффективность прохождения света сквозь оптические системы. Разработаны ориентирующие бензальдегидные фоточувствительные материалы, способные изменять углы преднаклона нематических жидких кристаллов от 90 до 0 º контролируемым образом под действием ультрафиолетового (УФ) экспонирующего излучения. Генерация анизотропии бензальдегидных ориентирующих слоев осуществлялась путем двухстадийной обработки, состоящей из однородного натирания тканью и последующего неполяризационного УФ экспонирования. Неоднородное УФ облучение однородно натертых тканью ориентирующих слоев позволяет сформировать градиент показателя преломления внутри ЖК ячейки. Продемонстрирован принцип изготовления управляемых поляризационно-независимых самосовмещенных ЖК линз на основе градиентных ориентирующих материалов с различным порогом фоточувствительности. Самосовмещение двух поляризационно-зависимых суб-линз обеспечивается благодаря простому единичному акту УФ экспонирования двух ориентирующих слоев, которые располагались по обе стороны одной стеклянной подложки, формируя общую оптическую ось поляризационно-независимых ЖК линз. Независимость от поляризации ЖК линз достигалась путем задания азимутального направления натирания ориентирующих слоев двух поляризационно-зависимых ЖК линз перпендикулярными друг другу. Ячейки суб-линз характеризовались однородным зазором, а их управление осуществлялось независимым образом с использованием низких управляющих напряжений. Устройства, изготавливаемые на основе градиентных бензальдегидных ориентирующих материалов, могут быть использованы в различных современных оптических и фотонных устройствах.

1. Algorri J.F., Bennis N., Urruchi V., Morawiak P., Sánchez-Pena J.M., Jaroszewicz L.R. Tunable liquid crystal multifocal microlens array. Scientific Reports. 2017; 7 (1): 17318. https://doi.org/10.1038/s41598-017-17688-1.

2. Cheng C.C., Chang C.A., Liu C.H., Yeh J.A. A tunable liquid-crystal microlens with hybrid alignment. Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. 2006; 8 (7): S365. https://doi.org/10.1088/1464-4258/8/7/S12/meta.

3. Xu S., Li Y., Liu Y., Sun J., Ren H., Wu S.T. Fast-response liquid crystal microlens. Micromachines. 2014; 5 (2): 300-324. https://doi.org/10.3390/mi5020300.

4. Algorri J., Urruchi V., García-Cámara B., Sánchez-Pena J. Liquid crystal microlenses for autostereoscopic displays. Materials. 2016; 9 (1): 36. https://doi.org/10.3390/ma9010036.

5. Algorri J.F., Zografopoulos D.C., Urruchi V., Sánchez-Pena J.M. Recent advances in adaptive liquid crystal lenses. Crystals. 2019; 9 (5): 272. https://doi.org/10.3390/cryst9050272.

6. Bezruchenko V.S., Muravsky A.A., Murauski A.A., Stankevich A.I., Mahilny U.V. Tunable liquid crystal lens based on pretilt angle gradient alignment. Molecular crystals and liquid crystals. 2016; 626 (1): 222- 228. https://doi.org/10.1080/15421406.2015.1106890.

7. Bezruchenko V.S., Muravsky A.A., Murauski A.A., Stankevich A.I., Mahilny U.V. Alignment materials with controllable anchoring energy. Journal of the Society for Information Display. 2018; 26 (9): 561-566. https://doi.org/10.1002/jsid.675.

8. Bezruchenko V.S., Mahilny U.V., Stankevich A.I., Muravsky A.A., Murauski A.A. New photocrosslinkable benzaldehyde polymers for creating liquid crystal lenses. Journal of Applied Spectroscopy. 2018; 85(4): 704-709. https://doi.org/10.1007/s10812-018-0708-3.

9. Xin Z., Tong Q., Lei Y., Wei D., Zhang X., Liao J., Xie C. An electrically tunable polarization and polarization-independent liquid-crystal microlens array for imaging applications. Journal of Optics. 2017; 19 (9): 095602. https://doi.org/10.1088/2040-8986/aa7c2e/meta.

10. Lin Y-H., Yu-Shih T. A polarization independent liquid crystal phase modulation adopting surface pinning effect of polymer dispersed liquid crystals. Journal of Applied Physics. 2011; 110 (11): 114516. https://doi.org/10.1063/1.3666053.

11. Lin Y.H., Chen H.S., Lin H.C., Tsou Y.S., Hsu H.K., Li W.Y. Polarizer-free and fast response microlens arrays using polymer-stabilized blue phase liquid crystals. Applied Physics Letters. 2010; 96 (11): 113505. https://doi.org/10.1063/1.3360860.

12. Lin Y.H., Chen H.S. Electrically tunable-focusing and polarizer-free liquid crystal lenses for ophthalmic applications. Optics express. 2013; 21(8): 9428-9436. https://doi.org/10.1364/OE.21.009428.

13. Al-Saud T.S.M., Altamimi R.M., Agabekov V.E., Muravsky A.A., Murauski A.A., Biazruchanka V.S. Alignment material for liquid crystal lens and liquid crystal lens system. Patent US 9513510 B1. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office. 2016.

14. Cuminal M.P., Brunet M. A technique for measurement of pretilt angles arising from alignment layers. Liquid crystals. 1997; 22 (2): 185-192. https://doi.org/10.1080/026782997209559.