Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 182
Текст из файла (страница 182)
Б выпускаемых промышленностью жидкокристаллических материалах диэлектрическая аниэатропия составляет — 4... ...+20 (табл. 26.3). Частотные зависимости ег и о о характеризуются различными областями дисперсии. Если ео имеет область дисперсии, аримерно соответствующую дебаевскому времени релаксации изатропной жидкости, то оо обладает еше уа ' уа-' уа' уа-г й) Рис. 26.5. Зависимость аниэатропии улельной проводимости от концентрации различных примесей в ЖК-440 при 25 'С и 1 крц à — примесь ТБАБ; У вЂ” ТБАВВ 3 — ФДА; 4— дхдцбх: б — тцхдйн б — тцэ (равд.
26] Жидкие кристаллы С уб',() у4 Хо=бел, где л=[л~+ли)/2. 44 ((5 ОДмнм Рис. 26.6. Зависимость длины волны йе сепективного отражения от температуры холестеринпеларгоната (кривые 1, 3) и холестерилкаприната (кривая 2) и низкочастотной релаксацией, обусловленной заторможенностью вращения вокруг поперечной оси.
Различные области дисперсии зз и зх могут приводить к смене знака диэлектрической анизотропин. Так,жидкокристаллические смеси ЖК-999 и ЖКНООО (см. табл. 26.3) имеют на низких частотах Ле) О, а на высоких частотах — бе(0. Смена знака происходит на частотах порядка нескольких килогерц Оптические свойства. На оптических частотах компонент ориентационной поляризации не дает вклада в общую поляризацию.
Имеет значение лишь паляризуемость молекул, которая всегда выше в продольном направлении. Поэтому з жидких кристаллах оптическая зннзотрояия Ьл= л ~ — л з положительна. Обычна Ьл= О+.О,З (см. табл. 26.3). Исключение состанлшат жидкие кристаллы на основе алкнлциклогексанкарбоновых кислот, длн которых характерно малое значение оптической анизотропни: Лл=ОЛ)4...0,08. Оптическая аннзатропяя Ьл имеет большое значение в злектраоптических эффектах, так как она определяет фазовую задержку между обыкновенным н необыкновенным лучами в ориентационных электраоптическнх эффектах, светорассеяние в гидродинамических эффектах, крутизну вольт- контрастных карактерястик, индикатрнсы яропускания нли рассеянии. Смешивая жидкие кристаллы, имеющие различные значения Лл, можно получить материалы с различным Лл. В ХЖК винтовая структура приводит к некоторым специфическим оптическим эффектам.
Важнейшим нз них является селективное отражение света некоторой длины волны йе. определяемой шагом спирали бп, Зависимость шага спирали от внешних возлействий позволяет наблюдать это воздействие, что применяется для неразрушзющего контроля и регистрации тепловых полей. ХЖК, используемые для этой цели, н нх характеристики представлены в табл. 26.2 и на рис. 26.6. Сочетание в жидких кристаллах зннзотропных свойств твердого тела и низкой вязкости жидкости привалит к некоторым электро- оптическим эффектам, которые широко применнются в устройствах отображения и преобразования информации. Основой конструкции таких устройств нвляется ячейка, представляющая собой две параллельных (обычна стеклянных) пластины, между которыми расположен тонкий слой (Б..ЗО мкм) жилкога кристалла. На внутренних поверхностях пластин нанесены прозрачные электроды, на которые подается электрическое напряжение.
Важное значение имеет исходная ориентация молекул жидкого кристалла относительно плоскости подложек, задающаяся либо специальной обработкой подложен, либо поверхностна-активнымн добавками к жилким кристаллам. В НЖК основными являются: гомогенная (планарная) ориентация, когда длинные оси молекул параллельны плоскости подложек; гамеотропная ориентация, когда длинные оси молекул перпендикулярны плоскости подложек; твист-ориентация, представляющая собой структуру молекул, длинные оси которых параллельны плоскости подложек н закручены (обычно на угол ф=п/2 рад) вокруг осн, перпендикулярной подложкам. ХЖК в зависимости ат состояния поверхности подложек образуют две ориентации илн так называемые текстуры: планарную текстуру, когда молекулы холестерика параллельны поверхности подложек (соответственно ось спирали перпендикулярна нм); конфокальную текстуру, когда длинные оси молекул перпендикулярны плоскостям подложек или в более общем случае не параллельны им, а ось спирали меняет направление от точки к точке.
В отличие ат прозрачной планарной текстуры канфокальная обладает сильным светорассеянием. СЖК могут образовывать либо сильно рассеивающую свет конфокальную текстуру, либо прозрачную гомеотропную ориентацию. Ориеигаииоииые злеигроалтичеслие эфф«кгы 5 26.3) Д Р4 ; г ~щ,»-. »; ' Л~бпб, 26.3. ОРИЕНТАЦИОННЫЕ ЭЛЕКТРООНТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В НЕМАТИЧЕСКИХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛАХ Вследствие аиизотропии диэлектрической проницаемости энергия НЖК в электрическом поле зависит от ориентации молекул относительно направления поля.
Если исходное состояние молекул не соответствует минимуму энергии при приложении напряжения, то в достаточно сильном поле произойдет переориентация молекул. Новое равновесное состояние будет зависеть от значения напряженности возмущающего поля и ат противодействующего ему момента упругих сил, вызванного ориентирующим воздействием стенок ячейии. Наличие оптической анизотропии в НЖК приводит в результате переориентации к изменению двойного лучепреломления. В зависимости от исходной ориентации и знака диэлектрической анизотрапии можно выделить три ориентациоиных эффекта в НЖК: а) Ьз) О, ориентация планарная — эффект управляемого двойного лучепреломления, или 5-эффект; б) Ьв(0, ориентация гомеотропная— деформация вертикально ориентированной фазы, или В-эффект; в) бз) О, твнст-ориентация — твист-эффект.
Пороговое напряжение переориентации (I„ зависит от коэффициентов упругости и диэлектрической анизатропии НЖК: где йи4 йи — дли 5-еффекта; й«=й»» — для В-эффекта; й» = й~ ~ + — (Ь» — 2йм) — для 1 4 твист-эффекта. Времена нарастания н спада деформаций, кроме того, зависят от вязкости НЖК. Для малых деформаций постоянные времени равны тле й — толщина ячейки. Наблюдение ориентационных эффектов обычно ведут оптическим методом, помещая ячейку между двумя поляроидами (палириза- 34 УВ ЮЯ 4РЛ"У +2(7 +Ю Р -1Р -2Р Р Рис. 26.7. Температурная зависимость времени выключения твист-эффекта 1 — ЖК-807; 2- СЖК-1; 3 — ЖК-910 тором я анализатором).
В такой системе изменение фазовой задержки между обыкновенным и необыкновенным лучами приводит к изменению интенсивности прошедшего света: / нэ з)п 2мми 4 — ), ., 1'2пйЛй '1 х где гэ — угол между вектором поляризации падающего света н проекцией «директора» на плоскость подложки; Х вЂ” длина волны падающего света. Таким образам, интенсивность моиохраматического света на выходе из системы будет осциллировать с увеличением напряжения, причем размах осцилляций будет максимальным при а=я/4 рад. В практическом отношении наиболее важным является твист-эффект.
Это обусловлено тем, что здесь можно осуществить такой режим модуляции светового патока, когда интенсивность прошедшего света почти не зависит от длины волны. Для этого вектор поляризации должен быть параллелен «директору» на передней пластине, и в исходном состоянии должно выполняться так называемое условие Могена: где б — гааг спирали. При этих условиях вектор поляризации света на выходе будет повернут на угол закрутки НЖК, который обычно выбирается равным и/2 рад.
В результате интенсивность 670 Жидкие кристаллы ]равд 26] Таблица 26.5. Днхрончные красители Положнтельный ляхронзм КД-1 КД-3 КД-4 нцательныи днхронзм 0,7 0,44 0,64 512 446 580 617 0,86 0,9 1.3 1,5 3 1,5 !,5 Положительный н отрицательный днхроизм црашедщего света в системе полярнзатор— ячейка — анализатор будет максимальной в скрещенных палярондах и минимальной — в параллельных полярондах.
Поворот молекул прн приложении поля по мере ега увеличения сокращает области с закрученной структурой, так что при некотором напряжении (7'„ условие 5(огенз перестает выполняться н ячейка теряет оптическую активность: в скрещенных паляроидах интенсивность проходящего света резко падает, а в параллельных — возрастает. Оптический порог твист-эффекта обычно составляет (11= 1,5...4 В, а время переключения — от нескольких десятков до нескольких сатен миллисекунд, причем последнее в значительной мере зависит от температуры (рис. 26.7). Полевые эффекты в устройствах отображения информации используют не только в связи с вазможностью управления двойным лучепреломлением н вращением плоскости поляризации, но я благодаря способности молекул НЖК ориентировать молекулы примесей, нмеющне удлиненную форму.
Еслн в качестве таких молекул использовать аннзотропно поглощающие свет молекулы красителей, то переориентация НЖК приведет к изменению оптической плотности для света, поляризованного вдоль исходного нли конечного положения асцнллятора поглощенна. При использовании красителей, имеющих в видимой области две полосы поглощения со взаимно перпендикулярными осцилляторамн, возможно осуществить переключение цветов. Этн эффекты получили название чгость— хозяин».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
