Abstract : The ferroelectric liquid crystals have been the subject of a great interest in the last few years due to their application in the fast switching display devices. However, these devices present a low resistance against shocks and mechanical distortions. To resolve this problem, one of the suggested solutions is to disperse the liquid crystal in micro-droplets form within a polymer matrix. Such materials are called Polymer Dispersed Ferroelectric Liquid Crystal (PDFLC).
This work concerns the elaboration and the structural, dielectric and electro-optical characterizations of PDFLC films. Our main goal was to study the influence of the dispersed and the confined nature of the liquid crystal phase on these properties. Two ferroelectric liquid crystals with respectively a short and a large pitch compared to the droplets size were used to prepare these composites.
Very interesting electro-optic properties were found for composite films, like bistability, fast switching response, as well as low driving voltages. The relaxation modes observed for the composites were associated to ferroelectric properties of the liquid crystals. The characteristics of these processes are compared to those observed for the bulk ferroelectric liquid crystals. Some differences are underlined, as an important decrease of the strength of processes and an increase of their relaxation frequencies for composites, compared to bulk liquid crystals. These behaviours were explained by the dielectric heterogeneity of the composite films.
Résumé : Grâce à leurs propriétés électro-optiques remarquables, les cristaux liquides ferroélectriques suscitent un grand intérêt dans la réalisation des dispositifs d'affichage à faibles temps de réponse. Néanmoins, ces dispositifs présentent une faible résistance aux chocs et aux distorsions mécaniques. Pour pallier cet inconvénient, l'une des solutions préconisées est de disperser le cristal liquide sous forme de gouttelettes dans une matrice polymère. Les matériaux obtenus sont alors appelés Cristal Liquide Ferroélectrique Dispersé dans une matrice Polymère (PDFLC).
Ce travail concerne l'élaboration et l'étude des propriétés structurales, diélectriques et électro-optiques de composites PDFLC. L'objectif principal est d'étudier l'influence de la nature dispersée et confinée du cristal liquide sur les propriétés des composites. Pour cela, deux cristaux liquides ferroélectriques présentant respectivement un pas d'hélice faible et élevé par rapport à la taille des gouttelettes ont été utilisés pour élaborer ces composites.
Une étude comparative des propriétés des cristaux liquides et des films PDFLC a été réalisée. Les composites étudiés présentent des propriétés électro-optiques intéressantes, tels que l'existence d'un ancrage bistable, des temps de réponse et des tensions de commutation relativement faibles. La caractérisation des mécanismes de relaxation observés pour les composites montrent qu'ils sont liés à la ferroélectricité des cristaux liquides utilisés. Les caractéristiques de ces mécanismes, à savoir leur amplitude et leur fréquence critique, diffèrent fortement de celles observées pour les cristaux liquides purs. Ces différences ont été attribuées à l'hétérogénéité diélectrique des composites PDFLC.