Co ma wspólnego folia termochromowa LC z monitorem twojego laptopa.
Może Cię to zaskoczy, ale obydwa urządzenia działają dzięki specyficznym właściwościom ciekłych kryształów.
Ale co to są ciekłe kryształy?
Najprościej mówiąc ciekłe kryształy to ciecze, które w pewnych warunkach mogą przybierać uporządkowaną strukturę podobną do struktury kryształów. Cząstki ciekłych kryształów mają kształt płaskich "dysków" lub wydłużonych "prętów". Jest wiele rodzajów ciekłych kryształów, ale zarówno w indykatorach temperatury jak i monitorach LCD zastosowanie znajdują tzw. skręcone (chiralne) nematyki. W uproszczeniu składają się one z podłużnych cząstek nematyka ułożonych na kształt śruby.
Jak działa folia termochromowa LC?
Folia termochromowa LC składa się z czarnego (pochłaniającego światło) podłoża, na który jest nałożona farba termochromowa LC zawierająca w swoim składzie ciekłe kryształy (skręcone nematyki), a całość jest zabezpieczona warstwą lakieru bezbarwnego.
Światło padające na taką folię przechodzi przez wierzchnie warstwy i jest pochłaniane przez czarne podłoże. Dlatego patrząc, widzimy po prostu czarną folię.
Podgrzewając folię (a więc i warstwę farby termochromowej LC) wpływamy na uporządkowanie zawartych w niej ciekłych kryształów. Cząstki nematyka budujące śrubę zmieniają swoje wzajemne położenie i skok śruby zmienia się w ślad za temperaturą. Zmieniona w ten sposób warstwa ciekłokrystaliczna zaczyna odbijać światło, a konkretnie tą jego składową (barwę), która odpowiada wartości skoku śruby ciekłego kryształu. Pozostałe składowe białego światła w dalszym ciągu przenikają przez warstwę farby termochromowej i są pochłaniane przez czarne tło. W ten sposób ze zmianą temperatury zmienia się uporządkowanie ciekłego kryształu i tym samym barwa odbitego światła, czyli kolor naszej folii termochromowej.
Uważni obserwatorzy z pewnością spostrzegli, że folia termochromowa LC zmienia barwę od czarnej poprzez czerwoną, zieloną do niebieskiej, czyli zgodnie z kolorami tęczy. Teraz już wiecie dlaczego.
A jak działa monitor LCD ?
W ogromnym uproszczeniu piksel monitora LCD to warstwa ciekłokrystaliczna zamknięta pomiędzy dwoma obróconymi o 90o filtrami polaryzacyjnymi. Zawarte w warstwie ciekłokrystalicznej skręcone nematyki mają właściwość skręcania osi polaryzacji światła.
Dzięki skręceniu wektora polaryzacji światło może przejść przez drugi filtr polaryzacyjny.
Najlepiej widać to na ilustracji poniżej.
Napięcie przyłożone do ciekłokrystalicznej warstwy powoduje przeorientowywanie się cząsteczek nematyka, który już nie skręca wektora polaryzacji przechodzącego przezeń światła i dana cela gaśnie.
Oczywiście to zaledwie zarys sposobu działania monitora LCD, czy wyświetlacza Twojego kalkulatora.
A teraz eksperyment ! Weź folię polaryzacyjną i przyłóż ją do ekranu swojego laptopa lub wyświetlacza kalkulatora. Teraz obracaj ją powoli w płaszczyźnie ekranu. Co zobaczyłeś? Teraz wiesz dlaczego. I wiesz jak odróżnić telewizor LCD od plazmy ;-)
Chcesz wiedzieć więcej?
Zapraszamy do lektury:
- Ciekłe kryształy
- W. Witko. Ciekłe Kryształy - wczoraj, dziś i jutro.
- Thermochromic color changing materials
