Главная  Электрооптические эффекты 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [ 24 ] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78]

(/п=-о-

:2\lI/2

где Р={[(2оГ + (/в]/ее„(Гк-П}% «-мода.

Существует и другой подход в объяснении причины возникновения доменов в ЖК под действием электрического поля. Основным его преимуществом и отличием является то, что в данной физической модели не используются понятия объемного заряда и движения жидкости.

Майером [2.50] была предложена такая трактовка физических явлений, наблюдаемых в ЖК. Он развил теорию электромеханических эффектов в ЖК по аналогии с пьезоэлектрической теорией диэлектриков. Но физическое происхождение эффектов деформации, встречающихся в этих двух случаях, различно. Франк [2.51] посредством аргументов симметрии продемонстрировал соотношение между деформацией и электрической поляризацией. Как то, так и другое является проявлением полярной симметрии Г2.52]. Франк также показал, что если имеется собственная полярность в молекулярном упорядочении ЖК, то этот ЖК в своей структуре из принципа наименьшей энергии будет стремиться к однородно-деформированному состоянию, т. е. пьезоэлектри ческому состоянию. Он указывает также, что поскольку непрерывная трехмерная структура может быть однородной деформированной, то полярный ЖК должен иметь мелкодоменную структуру с приблизительной максимальной деформацией в каждом домене и может быть как объемно заряженным, так и поверхностно заряженным в отсутствие поля.

Держанский, исходя из молекулярно статической теории ЖК, также смог показать, что ЖК нематического типа должен обладать пьезоэлектрическими свойствами [2.53].

Майер распространил идеи Франка на случай, когда ЖК является неполярным (нейтральным), но деформация и поляризация могут быть вызваны внешними силами с помощью механического давления или электрического поля соответственно. Эти внешние воздействия изменят симметрию от неполяриой к полярной. Присутствие деформации вызывает поляризацию и наоборот. Эффе1сты наиболее заметны в ЖК, у которых молекулы Обладают наибольшим дипольным моментом! Предпо-



лагается, что локальная структура ЖК имеет одноосную симметрию. Ось симметрии в точке будет параллель-. на направлению преимущественной ориентации молекул близ точки. Осью локальной симметрии служит единичный вектор или директор L. Структура ЖК описывается с помощью L как функция положения вектора L по всему ЖК через прямоугольную систему координат х, у, z, в которой L направлено по х.

Деформации, связанные с пьезоэлектричеством ЖК, являются деформациями изгиба, а не сдвига и растяжения, как это имеет место в твердых кристаллах, поэтому наблюдаемые эффекты здесь различны. Центросим-метричные кристаллы не являются пьезоэлектриками, а ЖК, обладающие центром симметрии, должны обладать пьезоэлектрическими свойствами. Так как здесь деформациями являются изгибы Vp, где р - поляризация, то деформированные структуры являются простран- ственно заряженными. Если рассмотреть плоский конденсатор с нематическим ЖК, ориентированным так, что L параллелен электродам, то в отсутствие электрической проводимости пьезоэлектрические эффекты вызовут изгибы и доменный образец будет иметь чередующиеся области поперечного и продольного изгиба, ведущие к соответствующему оптическому эффекту. Для модели плоских жидкокристаллических слоев теория дает следующую зависимость ширины доменов: d=7bki\{eizE)-, где Biz - соответствующий пьезоэлектрический коэффициент. Поскольку доменная структура будет иметь прерывистые структурные изменения, в ЖК должен наблюдаться гистерезис в низкочастотных переменных электрических полях, который можно отнести к сегнетоэлектрическому поведению образца такого вида. В настоящее время открыты ЖК, обладающие сегнетоэлектрическими свойствами. Они интенсивно изучаются [2.55-2.57].

Как следствие анизотропии электрических и оптических свойств в ЖК наблюдаются электрооптические эффекты, которые обусловлены либо электродинамической природой явления, связанной с образованием потоков, вызывающих движение вещества, либо полевым воздействием электрического поля, при котором молекулы ЖК не перемещаются, а только поворачива-югся ,в соответствии с ориентируюпшм действием поля. К первому эффекту относится динамическое рассеяние,



а ко второму - вращение плоскости поляризации (твист-эффект) и эффект «гость-хозяин».

Электрооптический эффект динамического рассеяния. Ввиду практической важности эффекта динамического рассеяния света ему посвящено большое количество экспериментальных работ [2.14, 2.15, 2.17, 2.28, 2.31].

Динамическое рассеяние возникает в нематических ЖК с отрицательной диэлектрической анизотропией и электрической проводимостью от 10""® до Ю"" (ОмХ Хсм)~, которая обеспечивается дозированным введением примесей в чистые вещества.

Рассеяние света количественно оценивается контрастностью. Для различных составов ЖК характеристики контраста имеют разную зависимость от управляющего напряжения. Значение максимального контраста уменьшается с увеличением толщины слоя ЖК и почти не зависит от температуры в интервале температур существования мезофазы.

Пороговое напряжение при управлении напряжением постоянного тока зависит от значения модуля упругости сдвига, анизотропии диэлектрической постоянной и анизотропии электрической проводимости ЖК. При управлении напряжениями переменного тока пороговое напряжение увеличивается с повышением частоты и при частоте выше критической оно становится зависимым от толщины слоя ЖК.

Временные процессы возникновения динамического рассеяния под воздействием электрического поля и его исчезновения зависят от типа жидкокристаллического вещества, толщины слоя, температуры, амплитуды и частоты возбуждающего напряжения. Время возникновения динамического рассеяния прямо пропорционально квадрату толщины слоя и обратно пропорционально квадрату управляющего напряжения, а время исчезновения эффекта пропорционально квадрату толщины слоя и не зависит от напряжения.

Электрооптический эффект вращения плоскости поляризации. В электрооптическом эффекте вращения плоскости поляризации (твист-эффект) используется не-матический ЖК с положительной диэлектрической анизотропией. При этом эффекте технологически образованная закрученная структура осуществляет управляемый электрическим полем поворот плоскости поляризации



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [ 24 ] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78]

0.0008