Grundlagenforschung an reflektierenden Flüssigkristalldisplays mit mikrostrukturierten Elektroden: Chipbasierte Kerr-Effekt-Flüssigkristalldisplays

• Antragsteller: Dr. Alexander Lorenz
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 220040763

• Erstellungsjahr: 2014

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Sehr erfolgreich absolvierte ich von 2012 bis 2013 mein Forschungsstipendium am Engineering-Department der University of Cambridge (UK) bei meinem Gastgeber Prof. Dr. Timothy Wilkinson im Centre of molecular materials for photonics and electronics (CMMPE). Das CMMPE ist auf Soft-Matter-basierte Photonik ausgerichtet und bietet ausgezeichnete Voraussetzungen zur Realisierung modernster Konzepte mit neuesten Techniken. Diese hochmoderne wissenschaftliche Infrastruktur stand mir während meines Forschungsstipendiums in vollem Umfang zur Verfügung. Für chipbasierte, reflektierende Flüssigkristalldisplays ist die Forschung an polymerstabilisierten Flüssigkristallen mit elektrooptisch induzierbarer Doppelbrechung essentiell. Es ist mir gelungen, das elektrooptische Verhalten polymerstabilisierter Flüssigkristalle in transparenten Testzellen hochauflösend zu charakterisieren und mit Modellrechnungen (Simulation elektrostatischer Felder, Modellierung der elektrooptischen Antwort) rigoros aufzuklären. Auch zukünftig kann diese Methode zu wissenschaftlichen Durchbrüchen führen, denn sie beschreibt experimentelle Ergebnisse innerhalb ihrer Messgenauigkeit und ermöglicht es deswegen, wichtige Schlussfolgerungen zu ziehen, z. B. auf die vorliegenden elektrooptischen Effekte, und quantitativ zu analysieren, wie stark sich diese auswirken. Maßgeschneiderte, reflektierende Testzellen wurden für aufschlussreiche optische Beugungsexperimente eingesetzt. Die erzielten Ergebnisse zeigen, dass man mit homogenen elektrischen Feldern die elektrooptischen Effekte polymerstabilisierter Blue-Phase-Flüssigkristalle besonders effektiv anregen kann: ein wichtiger Ansatz für effiziente chipbasierte Mikrodisplays. Meine Forschungsaktivitäten weitete ich im Bereich Soft-Matter-Photonik aus, z. B. erklärte ich mit Simulationsrechnungen die Durchstimmbarkeit eines neuartigen, nanostrukturierten Lasers. In Zusammenarbeit mit Spitzenforschern (Forschungsgruppe von Prof. Dr. Satyendra Kumar) der Kent State University (Ohio, USA) klärte ich mittels hochauflösender Röntgenstreuung die strukturellen Eigenschaften nanopartikeldotierten Flüssigkristalle auf und zwar an der Advanced Photon Source (Illinois, USA) einem der weltweit führenden Elektronensynchrotrons.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• "Bilayers in Nanoparticle-Doped Polar Mesogens," Phys. Rev. E 88, 062505 (2013)
  A. Lorenz, N. Zimmermann, S. Kumar, D. R. Evans, G. Cook, and H.-S. Kitzerow
  
• "A nano-patterned photonic crystal laser with a dye-doped liquid crystal," Appl. Phys. Lett. 103, 051101 (2013)
  D.-H. Ko, S. M. Morris, A. Lorenz, F. Castles, H. Butt, D. J. Gardiner, M. M. Qasim, B. Wallikewitz, P. J. W. Hands, T. D. Wilkinson, G. Amaratunga, H. J. Coles, and R. H. Friend
  
• "Electrical addressing of polymer stabilized hypertwisted chiral nematic liquid crystals with interdigitated electrodes: Experiment and model," Appl. Phys. Lett. 104, 071102 (2014)
  A. Lorenz, D. J. Gardiner, S. M. Morris, F. Castles, M. M. Qasim, S. S. Choi, W.-S. Kim, H. J. Coles, T. D. Wilkinson