186091. lajstromszámú szabadalom • Folyadékkristályos eszköz információinak hőmérséklettől függő megjelenítésére, valamint hőmérsékletfüggő optikai csatolású jeladó a folyadékkristályos eszközzel kialakítva 186092Forróvályús mángorló
I iis<) UVi 2 nak. A mozgatás beépített szerkezettel történik vagy pl. azáltal, hogy a felhasználó kézbefogja, hajlítja, nyomkodja stb. Összefoglalva tehát a fenti eszközök főbb hibáit, a következőket mondhatjuk. A koleszterikus folyadékkristály réteg helixének a hordozó felületekre közel merőleges irányba való állítása nagy felületén (4-5 cm2) egységesen csak igen nehezen oldható meg, és ennek időbeli stabilitása még kis felületek esetén is erősen korlátozott (mintegy 2-12 hónap). Az élénk, erőteljes, ragyogó színek csak merőleges tengelyű helix orientációval biztosíthatók, így a színek fokozatosan halványodnak és a kezdetben sem túl kontrasztos ábra idővel kontrasztszegénynyé, olvashatatlanná válik. A koleszterikus anyagok és ezek keverékei anyagi felépítésükből adódóan erősen hajiamosak a kikristályosodásra, átrendeződésre, továbbá sokkal érzékenyebbek a nedvességre, szennyező anyagokra mint pL néhány nematikus folyadékkristály. A mikrotokozási eljárás részben megoldja ugyan az átkristályosodási problémát és bizonyos védelmet nyújt a környezeti szennyező hatások ellen, azonban ez jelentős hátránnyal, a kontrasztosság erőteljes romlásával párosul, ami épp az eszköz kijelző jellege által igen szembetűnő. További hátrány, hogy az adott hőtartományon belüli mindenkori hőmérséklet a kék szintöl a piros színig terjedő tartomány valamely színének felel meg, így pontosabb értékek behatárolásához referencia színskála mellékelése szükséges, ami a használatot nehézkessé és a szubjektív szinérzékelés miatt erősen szubjektívvé teszi. Ugyancsak hátrány, hogy egy adott hőmérséklethez tartozó szín a tér más irányából - akár már néhány szög-fok eltéréssel is - szemlélve más színűnek látszik, ezért látószöge és ennek következtében pontossága is korlátozott. A már említett gyenge kontrasztból és korlátozott látószögből adódóan nagy távolságokból történő megfigyelésre sem alkalmasak. Ez az alkalmazhatósági területet erősen leszűkíti. Bár ugyanaz a szín mindig egyértelműen ugyanannak a hőmérsékletnek felel meg, az előbb felsorolt korlátozó tényezők, így a látószög, kontrasztosság, fekete háttér stb., gyakorlatilag lehetetlenné teszik azt is, hogy az eszköz a hőmérséklet vizuális megjelenítésével egyidejűleg optikai elektronikai elemekből álló egyszerű rendszer részére szolgáltasson az adott hőmérsékletnek megfelelő valamilyen vezérlő jelet. Igény merült fel olyan eszközre, amely információnak küszöbhőmérséklettől függő megjelenítésére alkalmas, és mely nagy kontrasztossággal, a tévedési lehetőségek csökkentésével széles látószöggel az adott célnak megfelelő pontossággal, kellő időbeli stabilitással képes megoldani, s ugyanakkor felépítésében viszonylag egyszerű. Információ alatt bármilyen hőmérsékletértékhez kötötten megjeleníteni kívánt utasítást, tájékoztatást nyújtó számjegyes, betűs, vagy ábrás információt, esetenként ezek kombinációját értjük. így információ lehet magának a hőmérsékletnek nagysága számjegyes vagy kódolt például szín formájában, vagy valamilyen ábra vagy felirat, amely a környezeti hőmérsékletnek egy adott értéket meghaladása esetén tűnik elő vagy el. Továbbá igényként merült fel olyan megoldás kidolgozása is, amely hőmérséklet függő optikai csatolású jeladóként kialakítva elektronikus jelfeldolgozó rendszerbe illeszthető. Munkánk során így célunkká vált egy felépítésében egyszerűbb, nagy kontrasztú, széles látószögű, időben stabil módon működő, adott, ún. küszöbhőmérsékletre érzékeny információ megjelenítő eszköz kidolgozása, amely alkalmas az említett igények teljesebb kielégítésére, kiküszöbölve az ismert megoldások hátrányait, ugyanakkor megtartva, illetve magában egyesítve azok előnyeit. Kísérleti munkánk során az ismert megoldások hiányait és hátrányosságait tanulmányozva úgy találtuk, hogy a hátrányosságok kiküszöbölése a fenti igényeket tekintve csak kompromisszumos megoldással lehetséges. A kompromisszumok szükségessége magából a működési alapelvből - mely a koleszterikus folyadékkristályok hőmérséklet hatására történő színváltozására épül - ered. Ezért további munkánk során a koleszterikus folyadékkristály keverékek önmagukban való alkalmazásának lehetőségét elvetettük, ehelyett nematikus folyadékkristály keverékkel próbáltuk a kitűzött feladatot megoldani. A találmány szerinti megoldás kettős alapgondolat egyesítésének eredménye. Az első alapgondolat az, hogy az elektromos alkalmazásokban ismert csavart-nematikus molekula elrendezés 90 fokos optikai forgatása nemcsak a folyadékkristály rétegre adott elektromos feszültséggel szüntethető meg, hanem a réteg adott hőmérsékletre, pontosabban a folyadékkristály nematikus fázisú tartományának alsó vagy felső határhőmérsékletére, célszerűen nematikus-izotrop fázisátmenetének (a továbbiakban röviden N-I átmenet) hőmérsékletére való melegítéssel (hűtéssel) is előidézhető, így egy párhuzamos polarizátorok közé helyezett ilyen réteg, amely a határhőmérséklet alatti hőmérsékleten eredetileg átlátszatlan volt, a határhőmérséklet felett átlátszóvá válik, ezáltal láthatóvá tesz egy, a két polarizátor között elhelyezett információs mezőt. A második alapgondolat lényege, hogy mivel a termotróp folyadékkristályok nematikus-fázisú tartományának határhőmérsékletei az anyagi öszszetétel - keverékek esetén az egyes összetevők anyagának és keverési arányának - függvénye, így az adott anyagra jellemző értékek, ezáltal egy célként kitűzött határhőmérsékletre adott pontossággal anyag választható vagy anyagkeverék beállítható. A két alapgondolat egyesítése olyan új folyadékkristályos eszközt nyújt, amely a koleszterikus folyadékkristályokat alkalmazó hőmérsékletmérők említett hátrányait kiküszöbölve azok kontrasztját messze meghaladóan és azok látószöge miatt színfüggést kiküszöbölve adott hőmérséklet érték(ek), vagy ezen hőmérséklet érték(ek)kel kapcsolatos információk vizuális megjelenítésére alkalmas, felépítéséből adódóan további fényforrással és fényelektromos átalakítóval kiegészíthető, így hőmérséklet5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
