Жидкие кристаллы (стр. 3 из 3)

Электрогидродинамическая неустойчивость в нематических жидких кристаллах.

Вследствие анизотропии электропроводности НЖК возможно аномальная, несоответствующая знаку

, ориентация молекул в электрическом поле, сопровождаемая движением жидкости – гидродинамической неустойчивостью. Вначале, при сравнительно низких напряжениях, 5…7 В, неустойчивость проявляется в виде цилиндрических доменов, шаг который равен толщине ячейки. Дальнейшее повышение напряжения вызывает в НЖК турбулентное движение, которое сопровождается сильным светорассеянием. Это эффект, называемый динамическим рассеянием света, применяется в устройствах отображения информации.

Для возникновения динамического рассеяния света необходимо выполнение условий: толщина ячейки должна быть не слишком малой (h=6 мкм), удельное сопротивление НЖК должно быть не более 10

Ом*м, диэлектрическая анизотропия должна быть отрицательной, частота возбуждающего напряжения не должна превышать fк- критическую частоту релаксации пространственного заряда, анизотропия электропроводимости gıı/γ =1,5…2.

В качестве основы при создании жидкокристалических смесей могут быть использованы материалы ЖК-404, ЖК-404И, ЖК-440,У-1,У-2 (см.табл. 3), обладающие широким температурным интервалом немаческой фазы, малой отрицательной диэлектрической анизотропией и приемлемым значением вязкости.

IV. Электрооптические эффекты в ХЖК вследствие закрученности структуры связаны не только с изменением ориентации «директора», но и с изменением шага спиралью. Применяются два эффекта в ХЖК - переход холестерик – нематик (Х-К) и динамическое рассеяние с памятью.

Переход Х-Н наблюдается в ХЖК, имеющих De>0 и исходную конфокальную текстуру, сильно рассеивающие свет. Под действием поля молекулы стремятся сориентироваться вдоль поля, что приводит к раскрутке спирали и снятию светорассеяния. Величина полной раскрутки спирали зависит от шага спирали и диэлектрической анизотропии

ХЖК:

Еn=

.

Временем реакции и релаксации эффекта Х-Н, составляющим обычно десятки миллисекунд, можно управлять, если ввести некоторое начальное напряжение смещения, меньшее порогового напряжения. Время реакции при этом уменьшается в 1,5…2 раза, а время релаксации может достигать нескольких десятков секунд.

В ХЖК, имеющих De<0 при достаточной электропроводимости, может возникать электрогидродинимическая неустойчивость, сопровождаемая светорассеянием. Снятие напряжения после возникновения динамического рассеяния переводит ХЖК в конфокальную, рассеивающую свет текстуру. Поэтому, если исходное состояние ХЖК было планарным (светорассеяние отсутствует), то после снятия некоторого напряжения ХЖК будет находиться в светорассеивающем состоянии. Этот эффект получил название динамическое рассеивание с памятью.

Конфокальная текстура, которую принимает ХЖК, неустойчива и медленно релаксирует в планарную. Время памяти экспоненциально зависит от отношения толщины ячейки к шагу спирали:

~exp(Ad/ )

где А- параметр ХЖК и может составлять от нескольких минут до нескольких месяцев. Быстро перевести конфокальную текстуру в планарную можно, прикладывая электрическое поле достаточно высокой частоты (большей частоты релаксации пространственного заряда).

Для эффектов динамического рассеивания с памятью и фазового перехода Х-Н обычно используют нематические смеси с соответствующими значениями De, добавляя к ним ХЖК в концентрации, обеспечивающей требуемое значение шага спирали.

В заключении отметим возможности практического использования жидких кристаллах широко применяются. Созданные на их основе устройства отображения и обработки информации имеют преимущества по сравнению с аналогичными устройствами на других физических принципах. Это малая потребляемая мощность, до 10

Вт/м , низковольтный режим работы 2…50 В, возможность считывание информации при внешней засветке, совместимость с интегральными схемами, возможность изготовления традиционными методами микроэлектроники.

В настоящее время жидкие кристаллы широко используются в часах и микрокалькуляторах. Для таких устройств наиболее подходящим оказался твист-эффект. Ведутся интенсивные разработки матричных экранов, способных заменить электронно-лучевые трубки в устройствах с большим объемом отображаемой информации.

ХЖК и НЖК используют для наблюдения различного рода полей, в частности электрического при неразрушающем контроле интегральных схем.