ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА

Ячейки на основе твист-эффекта

Схематическое изображение работы ячейки на основе скручивающих нематических струк­тур — СНС (твист-эффекта) представлено на рис. 8.2. «Укладки» молекул вблизи обеих пластин гомогенные, причем направление ориентации на одной пластине составляет 90° с направлением на другой. Вследствие этого в объеме ЖК возникает спиральная «укладка» нематических плоских структур (всего четверть витка спирали), приводящая к тому, что проходящий через ЖК плоско-поляризованный свет превращается в слабо эллиптически - поляризованный свет, азимут которого поворачивается на 90°.

Используется НЖК с положительной ДА, поэтому при включении внешнего поля в объ­еме ЖК начинает устанавливаться гомеотропная ориентация и при напряженностях, превы­шающих пороговую, весь объем ЖК превращается в одноосный кристалл, в котором свет распространяется вдоль оптической оси, т. е. эффект вращения плоскости поляризации про­падает. Ячейки при таком эффекте, в отличие от эффекта динамического рассеяния, могут работать только «на просвет», т. е. в проходящих лучах света. Если с обеих сторон от ячейки поставить скрещенные поляризатор и анализатор, то при отсутствии управляющего напря­жения на электродах свет свободно проходит через анализаторы, и данный участок ЖК-ячейки будет светлым. Если включить напряжение, превышающее пороговое, то плос­кость поляризации света не будет вращаться, свет через анализатор не пройдет, и этот уча­сток ячейки будет темным.

Основными характеристиками ЖК-устройств являются оптические (контраст и пропус­кание), электрооптические (зависимость контраста и пропускания от управляющего напря­жения) и быстродействие.

Контраст и пропускание определяются как отношение интенсивностей света, выходя­щего из ЖК-устройства в исходном и возбужденном состояниях ЖК-ячейки. Это отноше­ние называется пропусканием, если наблюдение ведется навстречу входящему лучу, к контрастом в остальных случаях. Для ДР-ячеек контраст составляет от 15 до 100, про­пускание — 20 в расходящихся лучах и 2500 для лазерного излучения. Для ячеек на основе твис-эффекта контраст и пропускание — (40..Л00). Зависимость контраста и пропускания от управляющего напряжения представлена на рис. 8.3.

Частота управляющего напряжения в ДР-ячейках ограничена сверху и снизу. Нижний предел (5... 10 Гц) обусловлен необратимыми электролитическими процессами. Снижение контраста при высоких частотах объясняется уменьшением времени ускорения ионов, вследствие чего они не успевают приобретать энергию, необходимую для возникновения турбулентных течений.

Ячейки на основе твист-эффекта могут работать и при постоянном напряжении, но электролитические эффекты уменьшают срок службы до 2000 ч.

Верхний предел определяется частотой (10... 100) кГц, при которой Де становится рав­ной нулю, а затем меняет знак.

Однако вследствие роста емкостных токов с увеличением частоты верхнюю частоту управляющего напряжения выбирают обычно в диапазоне от 1 до 10 кГц. При подаче управляющего напряжения (рис. 8.4) наблюдается плавное изменение контраста, наступаю­щее с некоторой задержкой, затем достигается плато и спад. Время задержки включения /0| (реакции) пропорционально Т1/(Де£2), а время выключения /|0 (релаксации) пропорционально 3с12, где г) — вязкость ЖК, Де — ДА; Е - Шс1 — напряженность поля; с1— толщина ЖК. Вре­мя /0| и/10 тем короче, чем лучше выполнена первоначальная ориентация молекул.

7 - 3322