液晶的多種應(yīng)用途徑研究

液晶光學(xué)器件

利用液晶的電光效應(yīng)，如賓主效應(yīng)、TN模式、STN模式，就能使其具有快門(mén)或光開(kāi)關(guān)的功能，如切換光的透射，遮斷、控制透射光的強(qiáng)度等。這種快門(mén)缺點(diǎn)是不能完全遮斷入射光，而且一般響應(yīng)速度比較慢。提高快門(mén)速度的方法有雙頻率驅(qū)動(dòng)法、電壓調(diào)制法、三電極法以及鐵電液晶高速開(kāi)關(guān)效應(yīng)等。其應(yīng)用的實(shí)例有焊接面罩、立體電視用快門(mén)、液晶打印機(jī)等。

液晶快門(mén)原理還可以用于改變光透射面積的光學(xué)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(dāng)組合，使電壓作用在同心圓形內(nèi)，就構(gòu)成了一種光學(xué)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(fēng)。此外還有用作汽車(chē)司機(jī)夜間行駛防強(qiáng)光的液晶眼鏡等。

如果構(gòu)成液晶盒的兩片導(dǎo)電玻璃不是平行，而是互相傾斜做成尖劈形狀(或?qū)?dǎo)電玻璃彎成曲面)，控制入射光的偏頗振方向，液晶盒就可以當(dāng)作有兩個(gè)偏振角的棱鏡使用。對(duì)它施加電壓，可以使對(duì)應(yīng)的非尋常光的折射率連續(xù)變化到尋常光的折射率。通過(guò)電壓控制盒內(nèi)液晶分子的取向，改變折射率，相應(yīng)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(kāi)發(fā)的有電壓-透射光強(qiáng)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(kāi)關(guān)。而在向列型液晶盒內(nèi)設(shè)置對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)或非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的電極，建立電場(chǎng)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(yīng)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(jié)構(gòu)、電控雙折射、或膽甾相-向列相的相變效應(yīng)來(lái)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(jìn)行邏輯或圖像處理，也可制作成光內(nèi)存，用于信息的寫(xiě)入與擦除。

液晶傳感器

液晶分子的排列容易受外部熱、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、壓力等的影響，因此，一旦受到外部刺激，液晶的光學(xué)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(jiàn)的有溫度傳感器。當(dāng)液晶的螺距與折射率的乘積在可見(jiàn)光范圍內(nèi)時(shí)，會(huì)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(cè)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。現(xiàn)在這類(lèi)溫度傳感器，可用于電子零件，機(jī)械零件的無(wú)損探傷，人體表面體溫分布的測(cè)量，乳腺癌和皮下腫塊的早期疹斷等。

此外，還有電場(chǎng)傳感器、電壓傳感器、超聲波傳感器、紅外線傳感器等。