Лекции для студентов

Физика полупроводников. Лекция 1

§11.Жидко кристаллические приборы для отображения информации.

Жидко кристаллические индикаторы (ЖКИ) относятся к числу пассивных приборов, они не излучают свет, работа ЖКИ основана на изменении оптических параметров ЖК под действием электрического поля (n –коэффициент отражения, k — коэффициент пропускания.). Работа ЖКИ основана на использовании следующих эффектов: эффект динамического рассеивания, твист эффекта, эффекта “гость-хозяин”. При их рассмотрении необходимо учитывать тот факт, что ориентация осей молекул ЖК в электрическом поле зависит от знака диэлектрической анизотропии , где представляет собой разницу диэлектрических постоянных в направлении осей молекул, и в направлении перпендикулярном направлению осей. Если отрицательна, то в присутствии электрического поля молекулы ориентируются перпендикулярно направлению поля . Если , то молекула ориентируются в направлении внешнего электрического поля, т.е. параллельно.

1. Эффект динамического рассеивания.

Заключается в том, что при наложении электрического поля ЖК в индикаторной ячейке становится матовым и рассеивает свет. Это обусловлено тем, что при приложении электрического поля к слою ЖК с молекулы ориентируются поперек поля, движущиеся ионы, благодаря которым протекает электрический ток, стремятся нарушить эту ориентацию, в результате этого при некотором значении поля , возникает турбулентное движение, при котором упорядоченность структуры ЖК нарушается и он мутнеет.

Структура ЖК ячейки: между двумя светопроводящими пластинками на внутренней поверхности которых нанесены полупрозрачные слои металла, заключен соответствующий жидкий кристалл (смотри рисунок).

1 — светопроводящая пластина,

2 — полупрозрачные слои металла

3 — изоляторы, 4 — ЖК.

2. Твист эффект

Заключается в изменении угла вращения плоскости поляризации под влиянием электрического поля. Он наблюдается в НЖК у которых . Сущность заключается в том, что у ЖК находящегося между двумя светопроводящими пластинами длинные оси молекул параллельны пластинам, а сами молекулы “скручены” в спираль. Причем оси молекул находящихся около разных пластин, взаимно перпендикулярны (смотри рисунок).

Слой НЖК вращает плоскость поляризации проходящего света на угол 90⁰, при приложении электрического поля (), эффект скручивания пропадает, теперь слой ЖК не изменяет поляризации проходящего света. Если пластины, между которыми расположен ЖК представляет собой поляроиды, плоскости поляризации которых параллельны, то при наличии электрического поля, свет будет проходить через систему, а при отсутствии нет.

3. Эффект “гость-хозяин”.

Наблюдается в ЖК, в которых растворен дихроичный краситель, избирательно поглощающий свет, в зависимости от ориентации молекул относительно падающего светового потока. Его молекулы также имеют вытянутую форму, молекулы ЖК ориентируют и переориентируют молекулы красителя в электрическом поле. В результате меняется степень поглощения света, это хорошо обнаруживается в поляризованном свете.