położenie i orientacja cząstek przypadkowe

(1)

k k rys rys z z ta ta ł ł

określone położenie i orientacja cząstek

(2)

ciecz ciecz

położenie i orientacja cząstek przypadkowe

(3)

c c i i ek ek ł ł y y kryszta kryszta ł ł

położenie cząstek przypadkowe

lecz określona orientacja

(4)

1888r. : F.Reinitzer

Obserwacja „dziwnego zachowania”

w syntetycznym benzoesanie cholesterylu

1889r. : O.Lehmann

Odkrycie w tej substancji nowego, dotychczas nieznanego

stanu skupienia ; powstaje nazwa „ciekły kryształ” (flussigkristall)

1905r. : D.Vorlander

Synteza ok. 250 substancji ciekokrystalicznych 1922r. : G.Friedel

Zbadanie i klasyfikacja struktur ciekłokrystalicznych

(5)

termotrop

termotrop owe owe l l i i otrop otrop owe owe

pol pol i i mer mer owe owe

(6)

Jakie zatem cząsteczki tworzą mezofazę w stanie skondensowanym?

Ciekłe kryształy termotropowe i liotropowe

1. Małe molekuły organiczne o (najczęściej) wydłużonym kształcie

2. Duże molekuły organiczne o kształcie prętowym lub spiralnym

(DNA, polipeptydy, wirusy)

3. Niektóre związki amfifilowe w roztworach

(7)

LC LC

C ₄ H ₉

O ^CH=N

CH ₃

C ₄ H ₉ CH=N

CH ₃

typowa chemiczna formuła molekuły ciekłokrystalicznej :

(8)

LC LC

O C=C

R

H

COOH H

O C=C

R H

H COOH

(9)

Struktury ciekłokrystaliczne klasyfikacja G.Friedela

ciecz izotropowa nematyk nematyk chiralny

smektyk A smektyk C smektyk C*

(10)

planar

planar homeotropic homeotropic

different orientation in liquid crystalline (LC) cells introduced by interaction of LC molecules with walls

nematic

nematic textures textures

(11)

hybrid

hybrid twisted twisted

nematic

nematic textures textures

orientation at boundaries obtained by special

preparation of surfaces

(12)

LC

polarizer analizer

white light

output light

(13)

Nematyki – tekstury swobodne

(14)

Tekstury swobodne

smektyk C* (ferroelektryczny)

(15)

Cholesteryki- tekstury swobodne

(16)

Smektyk C*: tekstura uporządkowana

(17)

Ciekłe kryształy dyskowe (discotic lc)

S.Chandrasekhar i in., 1977

(18)

Polimery ciekłokrystaliczne (1978)

(19)

splay twist bend splay twist bend

basic deformations

(20)

p=αE N=p×E

E e

_||

p

e _⊥ e _⊥

θ

reorientacja przez pole elektryczne

(21)

E

⊗ E

splay

twist

bend

(22)

τ _on

τ _off

electrooptical switching device electrooptical

electrooptical switching device switching device

time of reorientation τ _on ≠ τ _off

(23)

Jak działają ekrany LCD

(24)

Ferroelectric Liquid Crystal

S _C ^*

(25)

Surface Stabilized

Surface Stabilized Ferroelectric Ferroelectric Liquid Crystal (SSFLC)

Liquid Crystal (SSFLC) τ _on =τ _off

d ~ 2μm; U ~ 20 V; τ ~ 2μs

(26)

Efekt TN (Twisted Nematic)

(27)

Efekt Gość-Gospodarz (Guest-Host)

DNANAB L-type

(28)

Efekt TN + GH barwny

t _s = t _r +t _d

(29)

PDLC (Polimer Dispersed Liquid Crystal)

n _pol ≈ n _oLC , n _pol ≠ n _eLC

(30)

LCD – rodzaje matryc

(31)

LCD – matryca aktywna

(32)

Zalety i Wady Ekranów LCD

• + Niemal idealna ostrość i brak migotania

• + Dobra jasność

• + Tania technologia produkcji

• - Małe kąty widoczności

• - Małe nasycenie czerni

• - Słabe odświeżanie (w zastosowaniach Video)

• - Zbyt wysoka rozdzielczość ;)

(33)

CRT – Cathod Ray Tube

• 1859 - Julius Plucker – promieniowanie katodowe

• 1878 - Sir William Crookes – prototyp CRT

• 1897 - Karla Ferdinand Braun - konstruuje „Cathod Ray Tube Oscilloscope”

• 1929 - Vladimir Kosma Zworykin – konstruuje pierwszy kineskop

• 1931 - Allen B. Du Mont – pierwsze praktyczne

komercyjne zastosowanie

(34)

CRT – zasada dzialania

(35)

CRT – zasada działania

(36)

CRT – zasada działania

(37)

Zalety i wady wyświetlaczy CRT

• + Dobre parametry obrazu Żywe kolory

Doskonałe odświeżanie

• + Tania i bardzo dobrze opracowana technologia produkcji

• - Gabaryty

• - Podatność na zakłócenia elektromagnetyczne

(38)

Plazma – zasada działania

• Pierwszy opis – 1954 (Skellet – USA)

• Pierwszy telewizor – 1978 (Japonia)

• Fizyczna zasada działania:

– Jonizacja gazu poprzez przyłożenie napięcia (~1000V) pomiędzy anodą i katodą w

„komórce” wypełnionej gazem.

(39)

Jak działają ekrany plazmowe

(40)

Zalety i Wady Ekranów Plazmowych

• + Szersza i żywsza gama kolorów (lepsza czerń)

• + Wysoki kontrast (porównywalny z CRT)

• + Szersze kąty widzenia

• + Bardzo duże ekrany

• + Odporność na zakłócenia elelektro magnetyczne

• - Nie można zrobić małych ekranów ;)

• - Mniejsza trwałość pixeli

• - Migotanie obrazu (z bliska)

• - Zużycie energii (x2 tyle co LCD)

• - Wysoka cena

(41)

Technologia LCD

• Lampa generuje silne światło białe

• Lustra półprzepuszczalne rozszczepiają światło białe na trzy podstawowe barwy (RGB)

• Po przejściu przez panele LCD promienie barw są nakładane na siebie w pryzmacie

• Obraz wyświetlany

jest przez obiektyw

(42)

Technologia DLP

Digital Light Processing

(43)

Mikrolustra DMD (Digital Micromirror Device)

1280x1024 (1310720 luster)

(44)

położenie i orientacja cząstek przypadkowe

k k rys rys z z ta ta ł ł

określone położenie i orientacja cząstek

ciecz ciecz

położenie i orientacja cząstek przypadkowe

c c i i ek ek ł ł y y kryszta kryszta ł ł

położenie cząstek przypadkowe

lecz określona orientacja

1888r. : F.Reinitzer

Obserwacja „dziwnego zachowania”

w syntetycznym benzoesanie cholesterylu

1889r. : O.Lehmann

Odkrycie w tej substancji nowego, dotychczas nieznanego

stanu skupienia ; powstaje nazwa „ciekły kryształ” (flussigkristall)

1905r. : D.Vorlander

Synteza ok. 250 substancji ciekokrystalicznych 1922r. : G.Friedel

Zbadanie i klasyfikacja struktur ciekłokrystalicznych

termotrop

termotrop owe owe l l i i otrop otrop owe owe

pol pol i i mer mer owe owe

Jakie zatem cząsteczki tworzą mezofazę w stanie skondensowanym?

Ciekłe kryształy termotropowe i liotropowe

1. Małe molekuły organiczne o (najczęściej) wydłużonym kształcie

2. Duże molekuły organiczne o kształcie prętowym lub spiralnym

(DNA, polipeptydy, wirusy)

3. Niektóre związki amfifilowe w roztworach

LC LC

C 4 H 9

O CH=N

CH 3

C 4 H 9 CH=N

CH 3

typowa chemiczna formuła molekuły ciekłokrystalicznej :

LC LC

O C=C

R

H

COOH H

O C=C

R H

H COOH

Struktury ciekłokrystaliczne klasyfikacja G.Friedela

ciecz izotropowa nematyk nematyk chiralny

smektyk A smektyk C smektyk C*

planar

planar homeotropic homeotropic

different orientation in liquid crystalline (LC) cells introduced by interaction of LC molecules with walls

nematic

nematic textures textures

hybrid

hybrid twisted twisted

nematic

nematic textures textures

orientation at boundaries obtained by special

preparation of surfaces

LC

polarizer analizer

white light

output light

Nematyki – tekstury swobodne

Tekstury swobodne

smektyk C* (ferroelektryczny)

Cholesteryki- tekstury swobodne

Smektyk C*: tekstura uporządkowana

Ciekłe kryształy dyskowe (discotic lc)

S.Chandrasekhar i in., 1977

Polimery ciekłokrystaliczne (1978)

splay twist bend splay twist bend

basic deformations

basic deformations

p=αE N=p×E

E e

p

e ⊥ e ⊥

θ

reorientacja przez pole elektryczne

E

E

⊗ E

splay

C ₄ H ₉

O ^CH=N

CH ₃

C ₄ H ₉ CH=N

CH ₃

e _⊥ e _⊥

τ _on

τ _off

time of reorientation τ _on ≠ τ _off

S _C ^*

Liquid Crystal (SSFLC) τ _on =τ _off

t _s = t _r +t _d

n _pol ≈ n _oLC , n _pol ≠ n _eLC