Упраляемое электрическим полем рассеяние света в негеликоидальных сегнетоэлектрических жидких кристаллах

А. Л. АНДРЕЕВ1, И. Н. КОМПАНЕЦ1, Е. П. ПОЖИДАЕВ1,

Т. Б. ФЕДОСЕНКОВА1, Ю. П. ШУМКИНА

Московский инженерно-физический институт (государственный университет),

1Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, Москва

УПРАЛЯЕМОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЕМ РАССЕЯНИЕ СВЕТА В НЕГЕЛИКОИДАЛЬНЫХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛАХ

Исследованы эффекты светорассеяния в негеликоидальных сегнетоэлектрических жидких кристаллах (СЖК) применительно к модуляторам светового излучения, предназначенных для использования в многослойном экране трехмерного дисплея.

В негеликоидальных СЖК с величиной спонтанной поляризации Рс свыше 50 нКл/см2 возникает пространственно неоднородное распределение поляризации вдоль направления, ортогонального смектическим слоям. В результате объем СЖК разбивается на сегнетоэлектрические домены – спонтанно упорядоченные участки с различным направлением вектора Pс. Период доменной структуры обратно пропорционален Pс2 и составляет 5¸7 мкм при Рс = 150 нКл/cм2. В достаточно сильных электрических полях (Е > 0,1 В/мкм) домен, в котором дипольные моменты молекул расположены не по направлению поля, неустойчив. В силу этого в нем происходит появление областей, в которых дипольные моменты располагаются энергетически выгодно (по направлению поля). Как следствие, длина доменных границ увеличивается, и вдоль исходного домена образуется структура циркулярных доменов, в которых дипольные моменты располагаются по направлению поля. Увеличение длины доменных границ приводит к росту плотности рассеивающих центров. Этот процесс сопровождается вспышкой светорассеяния. Движение доменных границ приводит к полному исчезновению доменной структуры. В результате азимутальный угол ориентации директора становится одинаковым во всех смектических слоях, а электрооптическая ячейка – полностью проз­рачной.

Рис. 1. Осциллограммы управляющего напряжения (1) и электрооптического отклика (2) электрооптической ячейки в режиме рассеяния на сегнетоэлектрических доменах. Толщина ячейки 13 мкм

Инверсия знака электрического поля индуцирует образование новой доменной структуры, что сопровождается интенсивным рассеянием проходящего света. Так как времена образования и исчезновения структуры сегнетоэлектрических доменов не превышают 200 мкс, светопропускание и эффективность светорассеяния максимальны до частоты изменения электрического поля порядка 3 кГц.

В СЖК, обладающих «объемной» (собственной) бистабильностью в толстых (до 100 мкм) слоях [1], было обнаружено рассеяние света с бистабильным характером отклика. Процесс рассеяния может быть включен или выключен за 100¸150 мкс при амплитуде импульсов напряжения ± 50 В, причем оба оптических состояния (как с максимальным светопропусканием, так и с максимальной эффективностью светорассеяния) сохраняются вплоть до прихода импульса обратной полярности (рис. 1).

Негеликоидальные СЖК с быстрым включением и выключением светорассеяния и бистабильным характером откликом могут использоваться для создания объемных дисплеев и электронной бумаги.

Список литературы

1. Volume bistability in ferroelectric liquid crystals / E. P. Pozhidaev, A. L. Andreev, A. V. Parfenov, I. N. Kompanets // Proc. of 4-th Intern. Conf. on FLC. Tokyo, Japan. 1993. P.208–209.