кодящимйся лучами. Как правило, направление наблюдения выбирается в зависимости от типа ячейки, способа освещения и назначения устройства. Введем еще важное понятие коэффициента качества контрастности Кк, который представляет собой величину контрастного отноще-ния, умноженного на нормированную интенсивность рассеянного света. Коэффициент /(к характеризует количество света, попадающего в глаз наблюдателя, от различных рассеивающих материалов.

Контрастное отношение для индикаторов прямого видения на эффекте ДР определяют как отношение интенсивности "принятого света (в пределах апертуры 2°, примерно соответствующей собирающей апертуре глаза на обычных расстояниях наблюдения) при данном угле наблюдения в состоянии «включено», к той же величине в состоянии «выключено». За 100%-ное рассеяние принимается идеально рассеивающий экран, подчиняющийся закону Ламберта. На рис. 3.43 показана зависимость контранстного отношения отражения от угла наблюдения.

Из графика следует, что вблизи оптической оси Ко<С1- При этих условиях наблюдения яркие части индикатора соответствуют состоянию «выключено». Темные части индикатора соответствуют состоянию «включено». С увеличением угла наблюдения Ко достигает 1 при угле около 2°, т. е. различие между участками «включено-выключено» исчезает, изображения нет в интервале углов 2-3°. Затем коэффициент контрастности быстро растет и при 5° достигает величины 10: 1 и далее в интервале углов 10 ... 50° равен приблизительно 40:1. Следовательно, для активной рассеивающей жидкокристаллической среды имеет место эффект обращения контрастности, что. следует учитывать при конструировании индикаторов. При оценке контрастности в проекционных панелях нужно пользоваться интегральной интенсивностью света, собранного апертурой проекционной системы. .

Хотя значения Ко остаются большими при углах выше 40°, жидкокристаллические среды не рассеивают в этих направлениях много света. Например, при угле наблюдения около 30° /Со=20: 1, но в этом направлении рассеивается лишь 10% света, излучаемого вдоль оптической оси. Под этим же углом наблюдения белая бумага рассеивает в восемь раз больше света. Следова-

тельно, для построения подлинно широкоугольных индикаторов требуются жидкокристаллические материалы, свойства которых в состоянии «включено» близки к экрану Ламберта.

При эффекте динамического рассеяния размер рассеивающих частиц d уменьшается пропорционально напряжению и, подаваемому на образец

d=klU,

где k - коэффициент пропорциональности. Следовательно, коэффициент качества пропорционален напряжению и величине двулучепреломления ЖК, KvaAnU.

Еще одной характеристикой, отвечающей за качество изображения, даваемое жидкокристаллическим слоем, является его разрешающая способность, которая определяется размером рассеивающих частиц, зависящих от напряжения и толщины слоя ЖК.

Системы отображения, использующие полевые эффекты, содержат жидкокристаллические ориентированные слои, помещенные между поляроидами. Для максимальной контрастности ячеек на полевом эффекте необходимо, чтобы разность оптических плотностей ячейки со скрещенными Dj и параллельным поляроидами была максимальной; при этом "контрастное отношение может достигать больших значений (около 1000)

AD = Dj -D„ =тах,

где jD =lg(J„/J); Dlg{JJJ), - исходный поток

света, -поток света через ячейку в параллельных

поляроидах, Jj-в скрещенных поляроидах. Однако

в дополнение к нему требуется применение хороших поляроидов, а это, в свою очередь, ведет к снижению коэффициента качества.

При максимальной прозрачности системы уже будет потеряно не менее 50% света, если, как обычно, пользоваться не поляризованным дневным светом. В бытовых приборах с целью повышения Ка, например, в индикаторах для наручных часов AD подбирается из соображений требуемого контраста. Это позволяет применять поляроиды, дающие .20 ... 30% поляризации света, и, следовательно, соответственно уменьшить потери света в пассивном режиме. Качество электрооптических ЖК

Рис. 3.44. Времена срабатывания ЖК ячейки:

а - управляющее напряжение; б - контрастность

устройств характеризуют также инерционные эффекты, обусловливающие конечные времена включения и выключения и эффективность работы при различных значениях внешнего напряжения и его частоты.

При подаче прямоугольного управляющего импульса напряжения наблюдается плавное изменение контрастности, наступающее с некоторой задержкой, достигающее плато и затем спадающее также с задержкой (рис. 3.44). Время включения Твкл определяется как сумма задержки включения Tl (интервал времени, отсчитываемый с момента включения сигнала, в течение которого контрастность изменяется от О до 10%) и времени нарастания тг (изменение контрастности 10 ... ... 90%)- Аналогично определяется и время выключения Твыкл, время задержки xl и выключения тг (изменение контрастности 90 ... 10%). Времена срабатывания (ti, Т2, ть т2) тем короче, чем совершеннее первоначальная ориентация молекул.

Теоретическое выражение, описывающее переходные характеристки при деформации ЖК, имеет одинаковый вид для любых эффектов. Характеристическое время реакции для переориентации ЖК

r=Ti[A8€o£2-/C,q2]-i,

где т) - коэффициент вязкости; £ - напряженность -поля; ki - соответствующая упругая постоянная; q-волновой вектор возмущения. Для чистых нематиков волновой вектор приблизительно равен njd и соответственно выражения для времен включения и выключения контраста имеют вид:

Твкл=

где А - постоянная, характеризующая вещество; d - толщина ЖК слоя.

Экспериментальные данные для индуцированного двойного лучепреломления и динамического рассеяния находятся в полном соответствии с теорией. Для ячейки