ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ Авторы: Черепкова Катя, Чусовитина Юля ученицы 8-в класса Руководитель: Гриневич Л.А., учитель физики МОУ СОШ 1 г. Богданович 2009

Всё чаще мы стали встречаться с термином « жидкие кристаллы ». Вероятно, каждый второй ( ну, может быть, третий !) носит при себе ЖК - индикаторы и по нескольку десятков раз в день посматривает на свои электронные часы, ЖК - циферблат которых аккуратно отсчитывает часы, минуты, секунды, а иногда и доли секунд.

Именно ЖК-индикаторы являются основой современных калькуляторов, портативных компьютеров "Notebooks", миниатюрных плоских экранов телевизоров, словарей-переводчиков, пейджеров и многих других современных электронных технических и бытовых приборов и устройств.

Цель проекта: Выяснить, что же это за вещества с таким парадоксальным названием «жидкие кристаллы» и почему к ним проявляется столь значительный интерес?

Задачи : Найти и изучить литературу по данному вопросу, в том числе ресурсы из Интернета Познакомиться с историей открытия жидких кристаллов Узнать о свойствах жидких кристаллов, особенностях их строения и их применении в ЖК - экранах Провести небольшой социологический опрос

История открытия … Жидкие кристаллы были открыты в 1888 г. австрийским ботаником Ф. Рейнитцером. Он обратил внимание, что у кристаллов холестерилбензоата и холестерилацетата было две точки плавления и, соответственно, два разных жидких состояния мутное и прозрачное. Но долгое время физики и химики в принципе не признавали жидких кристаллов, потому что их существование разрушало теорию о трёх состояниях вещества : твёрдом, жидком и газообразном. Учёные относили жидкие кристаллы то к коллоидным растворам, то к эмульсиям.

Вплоть до 1960 года жидкие кристаллы считались научным курьезом, поскольку у них не было - ни твердого, ни жидкого и ни газообразного состояния. Действительно, ЖК, являясь уникальной промежуточной фазой вещества, сочетают в себе свойства как твердых тел (наличие дальнего ориентационного порядка), так и жидкостей (проявление текучести, вязкости). В 1963 г. американец Фергюсон использовал важнейшее свойство жидких кристаллов изменять цвет под воздействием температуры для обнаружения невидимых простым глазом тепловых полей. После этого интерес к жидким кристаллам резко возрос.

В 1965 г. в США собралась Первая международная конференция, посвящённая жидким кристаллам. Позже американские учёные создали новые индикаторы для систем отображения информации. Их действие основано на том, что молекулы жидких кристаллов, поворачиваясь в электрическом поле, по - разному отражают и пропускают свет. Под воздействием напряжения, которое подавали на проводники, впаянные в экран, на нём возникало изображение, состоящее из микроскопических точек.

В 1973 г. группа английских химиков под руководством Грея синтезировала жидкие кристаллы из дешёвого, доступного сырья, после чего эти вещества получили широкое распространение в разнообразных устройствах.

Строение жидких кристаллов Жидкокристаллическую фазу образуют вещества, молекулы которых имеют удлиненную палочкообразную форму. Такая форма молекул (спица) определяет приблизительную параллельность молекул, что является основным признаком структуры жидкого кристалла. Эта параллельность при укладке молекул хорошо видна на рис. Молекулы жидких кристаллов

Типы жидких кристаллов : термотропные холестерилбензоате нематические (нитевидные) смектические (сальные или слизистые) обычные холестерически- нематические (скрученные нематики) Жидкие кристаллы

Расположение молекул Смектические ЖК Нематические ЖК Молекулы расположены параллельно или почти параллельно друг другу. Они могут двигаться во всех направлениях и вращаться вокруг своих продольных осей. Структура с вариантами расположения молекул в слоях. Слои могут скользить друг по другу, продольные оси молекул направлены приблизительно под прямым углом к плоскости слоя. Каждая молекула может двигаться в двух измерениях, Расстояние между молекулами слоя может быть постоянным, либо беспорядочно меняющимся

Молекулы упакованы в параллельных слоях, их продольные оси лежат в плоскости слоя. При этом оси молекул одного слоя повернуты на небольшой угол к молекулам соседнего слоя. Это соответствует толщине около 0,5 мкм по спирали. Один виток нарастает от слоя к слою. Холестерически – нематические жидкие кристаллы

применение

Блиц опрос : « У кого какой монитор ?»

Из 61 опрошенного, только 19 человек имеют плазменные мониторы, а остальные жидкокристаллические. По этой диаграмме хорошо видно, что большинство опрошенных нами людей, имеют плоские мониторы.

Жидкокристаллические мониторы: устройство, достоинства и недостатки

Устройство ЖК монитора Поперечное сечение панели монитора представляет собой многослойный бутерброд. Его крайние слои сторон выполнены из стекла. Между этими слоями расположен тонкопленочный транзистор, панель цветного фильтра (цвет - красный, синий или зеленый), и слой жидких кристаллов. Изнутри экран освещается подсветкой.

Так устроен жидкокристаллический мронитор

Как работает ЖК монитор Если к матрице не приложено напряжение, молекулы жидких кристаллов не поворачиваются. Второй фильтр всегда повернут перпендикулярно первому, и свет через него не проходит. При приложении напряжения молекулы жидких кристаллов поворачиваются перпендикулярно своему начальному положению и пропускают свет.

С разрядом электрического тока кристаллы меняют свое положение, регулируя интенсивность прохождения света. Чем выше напряжение, тем меньше света пропускают жидкие кристаллы. Так задается глубина изображения на дисплее. Как только все кристаллы развернутся параллельно световому потоку, ячейка «закрывается». В этом случае мы видим на экране черный цвет.

Плюсы жидкокристаллических экранов + Низкое энергопотребление. + Красивый современный экран и дизайн. + Небольшие габариты ( толщина, вес ). + Идеальная геометрия изображения. + Данные телевизоры практически не излучают электромагнитных волн, так как питаются от низкого напряжения. + Хорошо зарекомендовали себя при работе с компьютером. + Разрешение у данных телевизоров выше, чем у плазмы. + Экран не притягивает пыль.

Минусы ЖК экранов - Угол обзора в телевизорах увеличен до 170 градусов, но хорошее качество изображения достигается при угле обзора меньшем, чем у обычного кинескопа. - Размер экрана ограничен 40". -В динамических сюжетах возможно смазывание. Это приводит к усталости глаз при быстрой смене картинок. -Не очень хорошая светопередача. Она будет хорошей лишь в очень дорогих моделях. - Довольно высокая цена, которая увеличивается пропорционально увеличению диагонали. Дефекты в субпикселях

Заключение Уже сейчас без преувеличения можно сказать, что прогресс и развитие ряда отраслей науки и техники немыслимы без развития исследований в области жидких кристаллов. Не меньший интерес представляют собой жидкие кристаллы с точки зрения биологии и процессов жизнедеятельности. Функционирование клеточных мембран и ДНК, передача нервных импульсов, работа мышц, формирование атеросклеротических бляшек - вот далеко не полный перечень процессов, протекающих в ЖК-фазе, с присущими этой фазе особенностями - склонностью к самоорганизации при сохранении высокой молекулярной подвижности.

Вывод: Ах, эти жидкие кристаллы! В них есть и Броун, и Бернулли. Ах, эти жидкие кристаллы! Науку всю перевернули! Ах, эти жидкие кристаллы! Их эра в физике настала.

Использованные ресурсы: %BE%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BE%D1%80; %BE%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BE%D1% dnya.html; dnya.html reader.ru/9/&bi=http%3A; reader.ru/9/&bi=http%3A