Жидкие кристаллы (ЖК) - промежуточное состояние вещества (мезофаза) между твёрдой фазой и изотропной жидкостью существует в определённом интервале температур. Органические молекулы ЖК имеют удлиненную форму и стремятся в мезофазе к параллельной упаковке. Это обусловливает оптическую анизотропию ЖК. Различают три основные разновидности ЖК: смектические - параллельное расположение вдоль длинных осей в виде слоев толщиной в длину молекулы (рис.3); нематические - хаотическое расположение центров молекул, отсутствие слоев при параллельном расположении молекул (рис.4); холестерическое - оси молекул лежат в плоскости слоев, внутри каждой плоскости ориентация молекул одинакова, но постепенно меняется от слоя к слою, поворачиваясь на некоторый угол (рис.5).
Рис. 6. Электрически управляемый транспарант на жидких кристаллах: 1-стеклянные пластинки; 3-жидкий кристалл; 4-поляризатор; 5-фиксатор
Для ЖК состояния характерны следующие особенности, позволяющие использовать его в ПВМС:
· Слабость межмолекулярных взаимодействий, благодаря чему структура жидкости может быть легко изменена внешним воздействием.
· Незначительная вязкость ЖК способствует быстрой переориентации молекул.
· Наличие у молекул ЖК электрической (диэлектрические постоянные в направлениях вдоль и поперёк длинной оси молеклы eII и e^ отличаются) и оптической анизотропии.
В ЭУТ на ЖК используются разнообразные эффекты. Ниже перечислены некоторые из них.
· Эффект динамического рассеяния. Для молекул с отрицательной оптической анизотропией (eII - e^ < 0) молекулы ориентируются длинными осями поперёк поля, а поток ионов, вызванный полем нарушает эту ориентацию, Возникает состояние турбулентности, которое выражается в помутнении ЖК.
· Твист-эффект. Наблюдается в слое ЖК подвергнутом предварительной обработке, так чтобы длинные оси молекул в холестерической фазе находились во взаимопрепендикулярных направлениях вблизи поверхностей ограничивающих пластин. Это вызывает поворот плоскости поляризации света прошедшего через пластину. При условии положительной оптической анизотропии (eII - e^ > 0) при наложении поля эффект скручивания пропадает, молекулы ориентируются вдоль поля и изменения поляризации света не происходит (применение в калькуляторах, часах и т.д.).
· Эффект гость-хозяин - изменение спектров поглощения слоя ЖК легированного молекулами красителя. Ориентация молекул нематического ЖК вызывает ориентацию молекул красителя так, что поглощение в этом диапазоне длин волн ослабевает и слой становится бесцветным (прозрачным). Эффект даёт возможность работать с цветными изображениями.
· Термооптический эффект фазового перехода - при пропускании импульса тока через участок ЖК смектического типа происходит его локальный разогрев и переход в разупорядоченную, изотропную фазу. Последующее резкое охлаждение приводит к появлению нематической фазы, причём ориентация молекул в этой фазе сильно зависит от величины и направления приложенного поля. Поэтому можно получить либо прозрачный участок (в присутствии поля) либо непрозрачный (в отсутствии поля). Так происходит запись и запоминание информации.
Для изготовления ПВМС слой молекул ЖК помещается между двумя прозрачными пластинами, с внутренней стороны которых (к ЖК) наносится прозрачная сетка х,у шин. Пластины обработаны так, что заставляют молекулы ЖК упорядочиваться определённым образом. При изменении поляризации прошедшего или отраженного света необходимо нанести на пластины плёночные поляроиды, чтобы преобразовать изменение состояния поляризации в изменение интенсивности. При изменении рассеивающих и поглощающих свойств ЖК необходимость в поляроидах отпадает.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.