Введение к работе
Актуальность темы. Актуальность исследований физико-химических свойств жидких кристаллов (ЖК) обусловлена тем, что на сегодня ЖК являются одним из лучших электрооптических материалов и область их применения в устройствах отображения и обработки оптической информации продолжает расширяться. В последнее время .особенно возрос интерес к электрооптическим эффектам, которые позволяют реализовать устройства отображения информации (УОИ) повышенной информационной емкости. К таким эффектам относятся, в частности, "супертвист" - эффект и эффект холестерико-немати -ческого фазового перехода (ХНФП) , обладающий- в электрическом поле бистабильностью рабочей характеристики.
Нематические смеси сильно-' и слабополярных соединений имеют хорошие параметры, перспективные для практического применения, и составляют основу большинства жидкокристаллических материалов, чспользуемнх в современных устройствах отображения информации. В то же время эффект холестерико-нематического перехода, осуществляемый в смесях сильно "- и слабополярных нематических КК с малым количеством оптически активной добавки (ОАД), совершенно не изучен. Комплексные исследования таких смесей и определение взаимосвязи Физических параметров и структурных особенностей смесей с электрооптическими параметрами ХНФП позволило бы создавать Ж материалы с заданными свойствами.
С другой, сторони параметры и характеристики УОИ на жидких кристаллах существенна зависят от температуры, так как изменение последней приводит к изменению пороговых напряжений срабатывании устройств, что может привести к нарушению режима адресации. Поэтому задача исследования влияния температуры на электро-оитические и временные параметры УОИ (в том числе и на афекте ХНФП) и создание ЖК материалов со стабильными параметрами в широком интервале температур является актуальной.
Цель» работы является исследование электрооптики и динамики МІЯ1, физических параметров немато - холесторическнх смесей (І'.У/'Г, л установление взаимосвязи этих параметров со структурными го-^нностлми нематических матриц - смесей сильно- и слалополярмых соединений в шп"рвалг) температур существования мезофазы.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие" задачи:
I. Исследование зависимости структурних и физических параметров немато - холестерических смесей от состава нематических матриц (процентного соотношения сильно- и слабополярных жидких кристаллов).
Z. Исследование влияния температуры и состава нематических матриц на структурную упорядоченность немато-холестерических смесей.
3. Исследование влияния температуры на величины пороговых
электрических полей.холестерико-нематического фазового перехода.
4. Исследование влияния конструктивных параметров ЖК
устройств и температуры на временные параметры холестерико-
нематического перехода;
5. Установление взаимосвязи между структурными и упругими
параметрами НХС в температурном интервале существования мезофазы.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Установлено, что нематическая матрица, состоящая из смеси сильнополярного цианобифенила (30.5 %) и слабополярного азокси-соединения имеет максимальную степень упорядочения и состоит, в осноеном, из даморов сильнополярного компонента. Е НХС на основе такой матрищі длина когерентности не зависит от рода ОАЛ. Вследствие несоразмерности эффективных длин молекул нематическоймат -рици и ОАД закручивающая способность р и критическое напряжение холнстерико - номатнческого перехода Uon не зависят от номера гомолога офиров холестерина.
-
Установлено, что в смесях сильнополярных цишюбифенилов со слабоїюлярішми азоксисоединениями (30.5 % цианобифенила) при температурах ниже 293 К возникает индуцированная смектическая фаза, что приводит к аномальному возрастанию корреляционных длин, а также констант упругости НХС и пороговых полей ХНЫ1.
-
Показано, что в НХС на осново слабоупорядоченкых немати-чоских матриц при снижении температуры пороговые напряжения текстурного, холостерико - нематического и обратного немато - холес-Ttipi!4
Практическая значимость работы.
Разработана методика определения констант упругости немато-холестерических смесей и поверхностных энергий из электрооптических измерений, которая позволяет просто и удовлетворительно определять влияние граничных условий на параметры устройств отображения информации на эффекте холестерико-нематического перехода.
Установлена взаимосвязь между структурными и упругими свойствами немато-холестерических смесей и параметрами холестерико -нематического перехода в широком интервале температур, что позволит создавать новые перспективіше жидкокристаллические материалы с заданными свойствами для устройств отображения информации со стабильными параметрами в широком интервале температур.
На защиту выносятся:-
I.Зависимость степени структурного упорядочения нематических матриц от концентрации цианобифенила.в смеси носит немонотонный характер. Максимальную степень упорядочения имеет нематическая матрица, состоящая из смеси сильнополярного цианобифенила (30.Б Ж) и слабополярного азоксисоединения. В НХС на основе такой матрицы длина когерентности не зависит .от рода ОАД и, как следствие, закручивающая способность р и.критическое.напряжение холестерико-нематического перехода Uon не зависят от номера гомолога эфирен холестерина.
-
Зависимость закручивающей способности ОАД и пороговых, электрических полей ХНФП от степени ' структурного упорядочения нематических матриц. В НХС на основе слабоупорядоченных немати -ческих матриц с добавкой одного эфира холестерина закручивающая способность и пороговые поля ХНФП уменьшаются по мере возрастания структурной упорядоченности матрицы. "В. НХС на основе одной нематической матрицы ' с добавками различных эфиров холестерина закручивашая способность и пороговые поля ХНФП увеличиваются с уменьшением номера гомолога эфиров холестерина.
-
Возникновение индуцированной смектической фазы В СМ-гСЯХ силыюполярннх цианобифеналоБ со слабополярными азоксисоудиіь ниями (30.5 % цианобифенила) при температурах ниже 293 К , чти приводит к аномальному возрастанию корреляционных длин, а так»» констант упругости НХС и пороговых полей ХНФП.
-
Различия в температурных зависимостях электгюоптичеоких, временных и физических параметров немато-холестерических см>гх-Й на основе сильно- и слабоупорядоченных нематических матриц. It 'Х(г,
на основе слабоупорядочвнных нематических матриц при снижении температуры пороговые напряжения текстурного, холестерико-немати-ческого и обратного немато - холестерического переходов, а также времена включения и выключения ХНИІ и константы упругости НХС монотонно возрастают. В НХС на основе сильноупорядоченной матрицы эти параметры возрастают критически за счет критического возрастания корреляционных длин.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на 2 Всесоюзной научно-технической конференции по функциональной оптозлектронике (Винница, IS87 г.), на I и 2 Республиканских конференциях "Электрооптика Жига применение" (Баку, 1988 г., 1990 г.), на 6-ой Всесоюзной конференции "Жидкие кристаллы и их практическое использование" (Чернигов, 1988г.), на 12-ой Европейской кристаллографической конференція! (Москва, I98S), на 8-ой Конференции социалистических стран по жидким кристаллам (Краков, 1989 г.), на 2-м Всесоюзном семинаре "Оптика жидких кристаллов" (Красноярск, 1990 г.), на Летней Европейской конференции по жидким кристаллам (Вильнюс, 1991 г.), на 4-ой Международной конференции по оптике КК (США, Орландо, 1991 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных еыводов и списка литературы. Общий объем работы - 149 страниц машинописного текста, включая 60 ри -сунков и 13 таблиц. Список литературы состоит из 94 наименований.
