Folyadékkristályos kijelzők: Folyadékkristály rétegek

1. Folyadékkristályos kijelzők:Folyadékkristály rétegek Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok

2. FOLYADÉKKRISTÁLY TÖRTÉNETE Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok http://dept.kent.edu/spie/liquidcrystals/ Könyv: Kijelzők és megjelenítők, 3.4. fejezet • 1888: Friedrich Reinitzer osztrák botanikus felfedezi a folyadékkristályokat – egyelőre mint halmazállapotot. (koleszteril-észter) • Nevét Otto Lehman, fizikus adta • 1968: Az első folyadékkristályos képernyőt az RCA (Radio Corporation of America) laboratóriumában készítették. • A laptopok elterjedését ez tette lehetővé (itt volt először fontos szempont a lapos kijelző.

3. FOLYADÉKKRISTÁLYOK OSZTÁLYOZÁSA I. • Termotróp FK: hőmérsékletemelkedés hatására kialakul a mezofázis, mielőtt izotróp folyadék lenne. Kb. az összes szerves anyag 1%-a ilyen. • Liotróp FK: oldat állapotban vannak az orientált, effektust mutató molekulák. Itt is szükség van hőmérsékletre a fázisátalakuláshoz, itt azonban nem olvadék jellegű a mezofázis. A termotróp FK-hoz nincs szükség oldószerre. Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok

4. TERMOTRÓP FK - ÉPÍTŐELEMEK • Vagy hosszú anizotróp, vagy lapos molekulák • Egy merev központi rész (gyakran aromás), és egy hajlékony farok rész jellemzi. Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok

5. LIOTRÓP FK – ÉPÍTŐELEMEK • Két építőelem: • hidrofil, poláros fej • hidrofób, apoláros farok • Példa: szappanok Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok

6. A MEZOFÁZIS JELLEMZŐI • Szilárd állapotban a molekulák tömegközéppontjai 3D szabályos struktúrákba rendeződnek. • A mezofázisban ez a hosszútávú rend egy jól meghatározott irányban megmarad. • Az izotróp folyadék állapotban nincs kitüntetett irány, a molekulák orientációja véletlenszerű. Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok

7. A MEZOFÁZIS JELLEMZŐI Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok

8. A MOLEKULÁK JELLEMZÉSE A molekulák átlagos irányát a hossztengelyek átlagos n irányvektorral adjuk meg. Poláros molekuláknál az irányítottsága megegyezik az átlagos dipólvektorral. Legyen Θ a szög az egyes molekulák irányvektora és az n közt. A rendezettség mértéke (skalár rendparaméter): Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok

9. A MOLEKULÁK JELLEMZÉSE - S • Teljesen rendezett esetben (szilárd) S=1 • Izotróp rendszerben (folyadék) S=0 • FK tipikus értéke S=0,3-0,9, és T-függő Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok

10. OPTIKAI TULAJDONSÁGOK - KETTŐSTÖRÉS Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok Kettőstörés: a kristálytani iránytól függ a lineárisan polarizált fényre vonatkozó törésmutató. Mértéke az ordinárius és exraordinárius törésmutató különbsége:Δn=ne-no Oka az, hogy a fény E elektromos térerősségvektora szöget zár be a kristály D dielektromos eltolás vektorával.

11. OPTIKAI TULAJDONSÁGOK - KETTŐSTÖRÉS Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok

12. OPTIKAI TULAJDONSÁGOKCIRKULÁRIS KETTŐSTÖRÉS Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok Lineáris marad, de a polarizációs sík forog Ok: A kétféle cirkulárisan poláros komponensre más a törésmutató A kettőstörő közeg hosszától függ a polarizációs sík elfordulása Ez az elfordulás: Δφ = 2π Δn d/λ

13. FK TÍPUSOK - NEMATIKUS Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok „Nagy átlagban” mutat orientációt Az n-re merőleges irányban pozitív kettőstörést mutat. Kicsi a viszkozitás

14. FK TÍPUSOK - SZMEKTIKUS Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok Azonos irányítottságú molekulák, az azonos síkokon belül a molekulák tömegközéppontjának a helyzete véletlenszerű Képen: SmA SmC: a síkok és az n nem merőlegesek egymásra

15. FK TÍPUSOK - KOLESZTERIKUS Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok Kvázi nematikus síkok Ezek a síkok egymáshoz képest elfordulnak egy adott szöggel. Spirálos molekulák okozzák Lokálisan hasonlít a nematikus FK-ra.

16. FK TÍPUSOK - FÁZISÁTALAKULÁS Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok

17. FELÜLETI IGAZODÁS Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok • Anyagtól függően más és más a viselkedés felületek közelében: • Síkba rendezett • Merőleges • Döntött

18. FALORIENTÁCIÓ HATÁSA Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok

19. ELEKTROMOS TÉR HATÁSÁRA… Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok A fal közelében megmarad a falorientáció, a térorientáció változik elektromos tér hatására.

20. CSAVART NEMATIKUS CELLA – ALAPÁLLAPOTBAN VILÁGOS Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok

21. CSAVART NEMATIKUS CELLA – ALAPÁLLAPOTBAN SÖTÉT Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok

22. Az üvegtõl távolabb mért molekulák elfordulása az alkalmazott feszültség függvényében látható a jobb oldali ábrán. A bal oldali ábra pedig a fényáteresztést ábrázolja %-osan az alkalmazott feszültség függvényében, a függõleges vonalak a kijelzõ be és ki állapotát jelzi. CSAVART NEMATIKUS CELLA Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok

23. 1980-as évek közepére megszületett a megoldás, amelyben nem 90, hanem 270 fokkal elfordulnak a molekulák. SZUPER-CSAVART NEMATIKUS CELLA Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok

24. FOLYADÉKKRISTÁLYOS KIJELZŐ FELÉPÍTÉSE Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok

25. A helyettesítő kép – kondenzátor Egyenfeszültség hatására galvanizációs folyamatok következtében a cella tönkremegy Meghajtás 10-100 kHz négyszögjel (DC 50 mV alatt) FOLYADÉKKRISTÁLYOS CELLA VEZÉRLÉSE Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok

26. Definiálja a liotróp és termotróp folyadékkristály fogalmát! Milyen fázisait ismeri a folyadékkristályoknak? Mik ezek jellemzői? Ismertesse folyadékkristályok esetében a szerkezet, a törésmutató és a skalár rendparaméter változását a hőmérséklet függvényében! Ismertesse a csavart nematikus cella működési elvét és szerkezetét! Elektromos szempontból hogyan vezéreljük a cellát? KÉRDÉSEK Fotonikai eszközök - Folyadékkristályok