液晶的多種應用途徑研究

液晶光學器件

利用液晶的電光效應，如賓主效應、TN模式、STN模式，就能使其具有快門或光開關的功能，如切換光的透射，遮斷、控制透射光的強度等。這種快門缺點是不能完全遮斷入射光，而且一般響應速度比較慢。提高快門速度的方法有雙頻率驅(qū)動法、電壓調(diào)制法、三電極法以及鐵電液晶高速開關效應等。其應用的實例有焊接面罩、立體電視用快門、液晶打印機等。

液晶快門原理還可以用于改變光透射面積的光學光圈及可調(diào)節(jié)光透射量的調(diào)光器件等。例如，將上下基板都印有同心半圓形的筆段電極適當組合，使電壓作用在同心圓形內(nèi)，就構成了一種光學光圈。調(diào)光器件的典型例子是高分子微滴散射液晶顯示(PDLC)，可作電控電子窗簾和屏風。此外還有用作汽車司機夜間行駛防強光的液晶眼鏡等。

如果構成液晶盒的兩片導電玻璃不是平行，而是互相傾斜做成尖劈形狀(或?qū)щ姴Ａ澇汕?，控制入射光的偏頗振方向，液晶盒就可以當作有兩個偏振角的棱鏡使用。對它施加電壓，可以使對應的非尋常光的折射率連續(xù)變化到尋常光的折射率。通過電壓控制盒內(nèi)液晶分子的取向，改變折射率，相應地也就調(diào)節(jié)了焦距。依據(jù)這樣的原理可做成焦距可變的液晶透鏡。已開發(fā)的有電壓-透射光強度特性透鏡，可變焦的微型透鏡。

利用液晶折射率各向異性和液晶接口全反射原理，以及偏振光分束器和TN液晶盒造成偏振面旋轉(zhuǎn)原理，可以制成光開關。而在向列型液晶盒內(nèi)設置對稱結構或非對稱結構的電極，建立電場分布，利用液晶分子重新取向所產(chǎn)生的折射率分布使光轉(zhuǎn)向，則可以制作光束偏振器。但這種器件因液晶層要增厚到一定程度，在透射特性、響應速度上都有一定的難度。

液晶光閥可作為制作全息圖的空間調(diào)制器。它是借光尋址，可把液晶層形成的圖像放大投影到屏幕上的顯示器件。除采用液晶光閥外，液晶的空間調(diào)制器還可以采用矩陣結構、電控雙折射、或膽甾相-向列相的相變效應來制作全息圖。

此外，液晶的空間調(diào)制器還可以制成光邏輯進行邏輯或圖像處理，也可制作成光內(nèi)存，用于信息的寫入與擦除。

液晶傳感器

液晶分子的排列容易受外部熱、電場、磁場、壓力等的影響，因此，一旦受到外部刺激，液晶的光學等特性就隨之變化。利用這種性質(zhì)，可以制作各種液晶傳感器。

常見的有溫度傳感器。當液晶的螺距與折射率的乘積在可見光范圍內(nèi)時，會呈現(xiàn)出特定的顏色，而絕大多數(shù)的膽甾相液晶的螺距是隨溫度變化的。根據(jù)此原理就可經(jīng)制作出溫度傳感器。傳感器可以用兩片玻璃片夾液晶做成液晶盒，作為溫度的探頭，也可以用膽甾相液晶直接涂覆在被測表面上;還可以用一定的液晶做成微膠囊，再添加膠粘劑做成油墨，然后將它涂覆或印刷在黑色不透明的基片(薄膜)上?，F(xiàn)在這類溫度傳感器，可用于電子零件，機械零件的無損探傷，人體表面體溫分布的測量，乳腺癌和皮下腫塊的早期疹斷等。

此外，還有電場傳感器、電壓傳感器、超聲波傳感器、紅外線傳感器等。