Сұйық кристалдардың техникада қолдануы

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

«Сұйық кристалдардың техникада қолдануы»

Жұмыстың мақсаты: сұйық кристалдар негізінде жасалған құрылғыларды маңыздылығы жайында ақпарат беру және оларды қолдану

Жұмыстың өзектілігі: Сұйық кристалдардың кездесуі ертеден мәлім болғанымен, оларға 30 жыл бұрын жасауға болатын тәжірбиелер XXI ғасырда ғана өз қолданысын тапты. Олардың электроптикалық дисплейлерге ықпалы 10 жыл бұрын ғана анықталды. Соңғы зерттеулер бойынша сұйық кристалдардың сирек кездесетін материал екендігі және олардың қасиеттерін өзгертуге болатындығын көрсетті.

Түйін сөздер: сұйық кристалдар, сұйық-кристалды дисплейлер, электрондық индикаторлар, сұйық кристалды мониторлар

Мазмұны

Кіріспе 4

1 Сұйық кристалдардың ашылуы 5

2 Сұйық кристалдарды анықтау және жіктеу 6 3 Сұйық кристалдарды техникада қолдану 8

Қорытынды 12

Әдебиеттер тізімі 13

Кіріспе

Сұйық кристалдар не үшін қажет? Күнделікте өмірде біз сағат, термометрлер, теледидар және де сол секілді көптеген заманауи электронды-техникалық сұйық кристал негізінде жқмыс істеутін құралдарға тап боламыз.

Кристалдар - атомдары мен молекулалары кристалдық тор түзетін қатты денелер. Кристалдар қатты денелердің тепе-теңдік күйі болып табылады. Белгілі бір термодинамикалық жағдайда (қысым, температура) кристалдық күйде болатын заттың нақты, тек өзіне тән кристалдық атомдық құрылымы болады. Бұл құрылым атомдардың орналасуына байланысты кристалдардың сыртқы симметриясын және олардың анизотропиялық қасиеттерін бейнелейді. [1]

Кристалдардың техниканың көптеген салаларында, əсіресе, ғылыми зерттеулергде қажеттілігі өте жоғары жəне мұндай кезде химиялық таза, құрылымы мінсіз монокристалдар қажет. Өкінішке қарай, табиғатта мұндай кристалдар кездеспейтіндіктен олар бұл талаптарды қанағаттандыра алмайды. Осылайша, көптеген элементтер мен химиялық бірігулердің монокристалдарын қолдан өсіру технологиясын жасау жəнеоны дамыту мəселесі туындап отыр.

Кристалдардың бүгінгі күні техникада кеңінен пайдаланылуы оның физикалық қасиеттерін терең зерттеуге, қолдан өсіру саласын дамытуға бірден-бір себеп болып отыр. Осыған байланысты кристалдардың электрлік, магниттік, оптикалық жəне т. б. көптеген физикалық, химиялық қасиеттерге ие кристалдарды зерттеу маңызды мəселе.

Біздің жұмысымыздың тақырыбын « Сұйық кристалдар» деп таңдауымыздың себебі - қазіргі техниканың дамуында осы саладағы ғылыми жетістіктердің қосар үлесі мол. Ғылыми жұмыста сұйық кристалдардың түрлері, құрылысы, оны зерттеу əдістері зерттелді. Сұйық кристалдар туралы əдебиеттерге талдау жасалып, оның техникада, тұрмыста, өндірісте қолданылуы қарастырылды.

1 Сұйық кристалдардың ашылуы

Сұйық кристалдарды 1888 жылы австриялық ботаник Ф. Рейнитцер ашқан. Ол холестерилбензоат пен холестерилацетатта 2 балқу нүктесі бар екенін және олардың 2 түрлі күйі (бұлдыр және түссіз) бар екенін байқаған.

Көп уақыт бойы физика және химия ғалымдары сұйық кристалдардың табиғатта кездесетінін мойындамаған. Себебі, ол денелердің 3 күйде кезесетіні (сұйық, қатты және газ) туралы теорияны жоққа шығарған. Ғалымдар сұйық кристалдарды каллоидтық ерітінді немесе эмульсияға жатқызған. [2]

1904 жылы Карлсруэ универтитінің професоры Отто Леман ғылыми дәлел келтірді. Бірақта, ғалымның «Сұйық кристалдар» атты еңбегінен кейін де сұйық кристалдар қолданысқа енбеді.

1963 жылы амеракандық ғалым Джеймс Фергюсон сұйық кристалдардың ең басты қасиетін (температура әсерінен түсін өзгертуі) жылу өрісіні анықтауға қолданды. Осыдан кейін, сұйық кристалдарды зерттеуге қызығушылық артты.

1965 жылы АҚШ-та сұйық кристалдарды зерттеуге арналған ең алғашқы халықаралық конференция өтті. Сұйық кристалдардың ашылғанына 80 жыл өткеннен кейін 1968 жылы алғаш сағат пен есептеуіш құрылғылардың сұйық кристалды индикаторы пайда болды (сурет 1) .

Сурет 1 - Смектикалық СК құрылымы

Қазірде ғалымдарға сұйық кристалдардың 10 нан астам фазалары белгілі. Ең негізгі 3 түрі: нематикалық, смектикалық және холестерикалық. [3]

2 Сұйық кристалдарды анықтау және жіктеу

Сұйық кристалдар - қайсыбір температурада молекулалары белгілі бір тәртіппен орналасуы нәтижесінде қатты кристалдарға тән кейбір физикалық қасиеттердің анизатропиясы болатын сұйықтар.

(Анизотропия - кристалдың физикалық қасиеттерiнiң ондағы таңдалған бағытына байланыстылығы) . Оптикалық осі бектілген қатты кристалдарға қарағанда сұйық кристалдардың оптикалық осьтерін электр өрісінің әсерінен өзгертуге болады. Сұйық кристалдардың оптикалық

Сұйық кристалдар қандай жағдайда, қайда болғанына байланысты термотропты, лиотропты жəне фототропты болып бөлінеді. Заттардың температурасын өзгерту арқылы алынған сұйық кристалды термотропты сұйық кристалл, қатты денелерді еріткіштерде еріту арқылы алынған сұйық кристалдарды лиотропты сұйық кристалдар, қатты денелерге жарық сəулелерімен (немесе басқа сəулелермен) əсер еткенде пайда болатын кристалдарды фототропты сұйық кристалдар деп атайды. Молекулаларының орналасу тəртібіне қарап сұйық кристалдарды нематикалық, смектикалық жəне холестерикалық деп үшке бөлінеді. [4]

Смектикалық сұйық кристалда молекулалар өздерінің ұзын остерімен орналасқан, сурет 2. 1, а көрсетілгендей және бірдей қалыңдықты қабатты түзеді. Смектикалық сұйық кристалда қабаттар бір-бірінен тең қашықтықта жатады (сурет 2. 1, б), ал аққыш кристалдар қабаттардың өзара жылжуынан қамтамасыз етіледі.

Сурет 2. 1 - Смектикалық СК құрылымы

Нематикалық сұйық кристалда да молекулалар остері паралелді (сурет 2. 2), бірақ олар қабаттар түзбейді. Бірдей бағытталған молекулалар үлкен емес аймақ түрінде топтасады. Аймақтар кристал ішінде хаосты түрде орналастырылған. Молекулалар остерінің ұзын бойымен сырғу өтеді. Кристалдың құрылысы реттелмегендіктен оптикалық ортаның біртекті еместігі байқалады және жарықтың қатты шашырауы. Сондықтан нематикалық СК өтпелі және шағылысқан жарыққа бұлыңғыр. Сыртқы куштер (электрлік және магниттік өріс) көмегімен ортаның оптикалық бірегейлігіне және толық жарықтануға қол жеткізуге болады. [5]

Сурет 2. 2 - Нематикалық СК құрылымы

Холестерикалық сұйық кристалда молекулалар смектикалық СК сияқты қабаттармен орналасқан (сурет 2. 3), дегенмен олардың ұзын остері жазықтыққа параллель. Молекулалардың үлестiрiлуi спираль тәрізді болады.

Сурет 2. 3 - Холестерикалық СК құрылымы

Молекула осінің бағыт бағдары (директор деп аталатын) кейбір бұрышқа бұрыла отырып бір қалыпты қабаттан қабатқа ауысады. Осы СК поляризация жазықтығының айналуының үлкен көрсеткiштеріне ие болады.

Спиралдың қадамдары сыртқы күштер әсерінен өзгереді және сәйкесінше заттың ақ түспен жылтыратылған түсі өзгереді.

3 Сұйық кристалдарды техникада қолдану

Сұйық кристалдар молекулалардың орналасуы келесі факторлардың әсерінен өзгереді: температура, қысым, электр және магнит өрістері. Молекулалардың орналасуының өзгеруі оның оптикалық қасиеттерінің яғни, түсінің өзгеруіне әкеліп соғады. Сұйық кристал құрылымының қатты сезімталдығы олардың әртүрлі заманауи техникалық салаларда кең қолданысқа ие болуына себепші. [6]

Сұйық-кристаллды теледидарлар мен дисплейлер

XX ғасырдың соңында ертеден қолданылып келген кинескопты теледидарлардың орнын сұйық кристалды, плазмалы теледидарлар басты. Сұйық кристалды теледидарлар кескін айқындылығының, сапасының жоғарылығы бойынша қолданыстағы теледидарлардың ең озық түрі болып саналады. Сұйық-кристаллды теледидарлардың пайдалануы сұйық кристаллдардың қолданысындағы жаңа қадам болды. Бағаның әрдайым түсіп отыруына байланысты бұл теледидарлар сатып алушылар үшін қол жетімді.

Описание: Картинки по запросу жк телевизоры lcd

Сурет 3. 1 - Сұйық кристалды теледидар

Сұйық кристалды дисплей - негізінен ықшам компьютерлерге жасап шығарылатын дисплей; ақпарат бейнелеу құрылғысы ретінде сұйық кристадды экран қолданылған. Бұндай экран екі шыны пластинкадан тұрады. Олардың ортасында (қосылған электр зарядына байланысгы өзінің оптикалық құрылымын өзгерте алатын) сұйық кристалдардан құрылған қоспа орналасқан.

Сұйық кристал негізіндегі дисплей бликсіз, тегіс экран және электр энергиясын тұтыну қуаттылығы төмен (5Вт, электронды-сәулелі трубкасы бар монитор 100 Вт тұтынады) . Сұйық кристал негізіндегі дисплейлердің 3 түрі болады:

Монохромды пассивті матрицамен;
Түрлі түсті пассивті матрицамен;
Түрлі түсті активті матрицамен.

Сұйық кристалл негізіндегі дисплейлерде поляризациялы фильтр, ол 2 түрлі жарық толқындарын құрады. Жарық толқыны сұйық кристалды ұяшықтан өтеді. Әр ұяшық өз түсіне ие. Сұйық кристалдар малекулаларға ұқсас сұйық тәрізді ағып қозғала алады. Бұл зат жарықты өткізеді, бірақ электр заряды әсерінен малекулалар өз бағытын өзгертеді. Пассивті матрицасы бар сұйық кристал негізіндегі дисплейлерде ұяшықты электр заряды (қуаты) басқарады, ол экран матрицасындағы қатар мен бағандар ұяшықтарының орналасу негізінде транзистірлі үрді қуатының импульсіне сезімтал. Активті матрицасы бар сұйық кристал негізіндегі дисплейлерде әр ұяшықтың жеке транзистірлі кілті болады. бұл бейненің жарық болуын қамтамасыз етеді (пассивті матрицасы бар дисплейлерге қарағанда, себебі әр ұяшық тұрақты электр қуатының әсерінде болады) . Сәйкесінше, активті матрица электр энергиясын көп қолданады. Бұдан басқа, жеке транзистірлі кілттің болуы өндірісті күрделендіреді, ол өз алдына олардың бағасын көтереді.

Описание: Похожее изображение

Сурет 3. 2 - Сұйық кристалды дисплейдің құрылымы

LCD - (Liquid Crystal Display, сұйық кристалды монитор) - сұйық күйдегі заттардың негізінде жасалатын монитор. Бұл сұйықтықтың қатты заттарға тән кейбір қасиеттері болады. Осы сұйықтықтың молекулалары электр кернеуінің әсерінен өз орындарында үнемі қозғала отырып, өздері арқылы өтетін жарық сәулелерінің бойындағы қасиеттерін өзгертеді. Нәтижесінде экраннан өзімізге қажетті түрлі түсті бейнелерді көреміз. Соңғы кездері сұйық кристалды(СК) мониторлар танымал болып келеді. Бұрын мұндай жіңішке мониторлар тек портативті және қалтаға салып жүретін компьютерлерде орнатылатын болса, қазір үстел үстіне қойылататын компьютерлер де осындай мониторлармен жабдықтала бастады.

Сұйық кристалды мониторлардың ЭСТ (электронды-сәулелі түтікшелі) мониторлардан басты артықшылығы - көлемінің шағын болуы және денсаулыққа зиянсыздығы. LCD монитордың экраны ақпаратты көрсету үшін әрекетке түсетін кішкентай бөліктер сілемі (пиксель деп аталатын) болып табылады. LCD мониторында бірнеше қабат болады, олар өздерінің араларында сұйық кристалдар қабаты тұратын, өте таза, натрий жоқ шыны материалдан жасалған екі субстрат немесе подложка деп аталатындар шешуші рөл атқарады. Сұйық кристалды мониторлар ықшамдылығымен, энергияны аз тұтынуымен және басқада артықшылықтарымен ерекшелінеді. Сондықтанда басқару және ақпаратты өңдеудің компьютерлік жүйелерінде кеңінен таралған. Бұндай мониторлар ЭЛТ мониторлар секілді зиянды электромагниттік сәулелер таратпайды және бұл мониторлармен жұмыс істеген адамның көзі әдеттегідей тез шаршамайды.

СК мониторлардың кемшілігі де жоқ емес. Мәселен, бұл мониторлардың түсті жеткізу қабілеті нашар. ЭCТ мониторларды кез келген мақсатта: мәтінді, фотосуреттерді өңдеу үшін, ойын ойнау үшін т. б. қолдана беруге болады, ал СК мониторлардың кейбір модельдері әр түрлі компьютерлік ойындарды ойнауға жарағанымен, фотосуреттерді сапалы түрде өңдеуге мүмкіндік бермейді немесе керісінше түстерді жақсы көрсеткенімен, әр түрлі динамикалық ойындарды өз деңгейінде ойнауға, т. б. кедергі жасайды. Сондықтан болса керек, көптеген маман иелері, мәселен дизайнерлер ЭCТ мониторларды таңдайды.

Описание: Картинки по запросу lcd monitor