197105. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés tetszőleges szmektikus fázisú folyadékkristályok planáris textúrába rendezésére
A találmány tárgya eljárás és berendezés tetszőleges szmektikus fázisú folyadékkristályok planáris textúrába rendezésére. A szmektikus folyadékkristályok orientálására vonatkozó eljárások sokkal kevésbé kifejlesztettek, mint a nematikus folyadékkristályok esetében. A különböző felületkezelési eljárások csak az anyag egy kis részére hatásosak, míg a mágneses vagy elektromos tereket használó eljárások csak vastag (a mai technika lehetőségei mellett csak kb. 50 pm-nél vastagabb cellák) esetében hatásosak. [K. Kondó at al: Jpn. J. Appl. Phys. 20, (1981) pp 1773—1777; K. Kondó at aí: Jpn. J. Appl. Phys. 22, (1983) pp 285-287.] Más részről, csak nagyon vékony (néhány mikronnál kisebb vastagságú) cellákra hatásos az az eljárás, amelynek során a folyadékkristály anyagot két egymással párhuzamos sima lap közé helyezik és az egyik határoló lapot mozgatva nyírást gyakorolnák az anyagra olyan hőmérsékleten, amikor az már szmcklikus-A fázisban van (az izolróp-szmcktikus-A fázísátmeneti hőmérséklet alatt kb. 2—5°C-kal). A nyírás a molekulákat, és ezzel az ún. szmektikus síkokat is úgy rendezi, hogy a síkok normálisa az anyagot határoló lapokkal párhuzamos lesz, azaz planáris textúra alakul ki. [N. A. Clark, M. A. Handschy and S. T. Largerwall: Mól. Cryst. Liq. Cryst. 94 (1983) pp 213-234], Ez az eljárás nem működik vastagabb mintákon: a szmektikus fázis teljes kialakulása után nyírva az anyagot, a szmektikus síkok összetöredeznek vagy az anyagot határoló lapokkal párhuzamosak lesznek (ún. homeotróp textúra alakul ki). Sok szempontból (gyakorlati és elméleti célok megoldása érdekében egyaránt) pl. kijelzők készítése, vagy fontos fizikai mérések elvégzése érdekében nagyon fontos azonban, hogy széles vastagságú tartományokban, üzembiztos eljárással tudjunk tetszőleges szmektikus fázisú folyadékkristályokat planáris textúrába rendezni. Ezt a feladatot oldjuk meg a találmány szerinti eljárással és berendezéssel. Az eljárás során két sima Tap közé helyezett nematikus, izotróp vagy koleszterikus fázisú folyadékkristály anyag hűtésével tetszőleges szmektikus fázisba történő fázisátmenetet hozunk létre, és a fázisátmenet folyamán az egyik lap rezgetésével végezzük az anyag nyírását, ill. rendezését. A nagyon lényeges különbség a találmány és a Clark és Lagerwall ismert eljárása között az, hogy a mi esetünkben az anyag nyírása lassú, kontrollált hűtés közben az izotróp-szmektikus vagy (a koleszterikus-szmektikus, ill. nematikus-szmektikus fázissémát követő anyagoknál) a koleszterikus-szmektikus, ilL a nematikus-szmektikus fázisátmenet időtartama (az az időtartam, ami alatt a minta teljes térfogatában végbemenegy a fázisátalakulás) alatt történik. Az eljárás eredményeként a fázisátmenet során kialakuló szmektikus monodoménnek tekinthető hosszúkás, pálcika alakú „szigetek” (ún. batonnetek) egymással párhuzamosan állnak be, majd a hőmérséklet csökkenése miatti növekedésük során így maradva nőnek össze. Amikor a fázisátmenet a minta teljes térfogatában lezajlik, a nyírást megszüntetjük. Az eredmény az, hogy néhány mikron és kb. 100 mikron vastagságtartományban, az irodalomban közölt leghomogénebb cellákkal megegyező, illetve a kb. 20 pmnél kisebb vastagságúaknái még annál is jobb minőségű minták jönnek létre. A mi eljárásunk során alkalmazott nyírás tehát nem véletlenszerű irányítással összenőtt batonnetekből álló, rendezetlen szmektikus fázist rendez újra, hanem már a fázisátmenet ideje alatt véghez viszi a rendezést akkor, amikor az „izotróp folyadék tengerben” úszkáló batonnet-ek szabadon rendeződhetnek. Ez a lényeges körülmény teszi lehetővé, hogy széles vastagságtartományban tudjuk rendezni a szmektikus anyagokat függetlenül attól, hogy az keverék-e vagy egykomponensű, illetve hogy izotróp-szmektikus vagy izotróp-koleszterikus-szmektikus vagy nematikus-szmektikus fázissémát mutat-e. Az eljárás foganatosítására alkalmas találmány szerinti berendezés a két lap befogadására és az egyik lap rögzítésére alkalmas tormosztátot és a másik laphoz mereven csatlakoztatható rezgéskeltő készüléket tartalmaz. A termosztát és/vagy a rezgéskeltőkészülék a lapok pozicionálására alkalmas beállftószervekkel van ellátva. A találmányt a továbbiakban példák és rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon a találmány szerinti berendezés vázlata látható. A találmány szerinti berendezés a 10a, 10b termosztátot tartalmazza. A két sima 1, 2 lap, célszerűen üveglap, a 10a termosztátban egymással párhuzamosan helyezkedik el. Az alsó 2 lap rögzítve van, a felső 1 lap pedig a 3 rúdon át mereven össze van kötve a rezgéskeltő készülékként használt 5 hangszóró membránjával. A 3 rúd egyirányú mozgását az 5 hangszóróhoz rögzített spirálszerkezetű 4 acéllemez biztosítja. Az 5 hangszóró és ezáltal az 1 lap pozicionálására a 6, 7, 8 beállítószervek szolgálnak. A 6 beállítószerv egy iránypozicionáló finombeállító, amely az Y tengely körül forgat. A 7 beállítószerv az 1, 2 lapok távolságát pozicionáló finombeállító az X irányban mozgat. A 8 beállftószerv a távolság durva beállítására szolgál az X irányban. A 10a termosztáthoz kapcsolódó 9 beállítószerv az 1, 2 lapok párhuzamosságának állítására szolgál, a Z tengely körül forgat. All toldalék a 6 és a 7 bcállítószervckct, a 12 toldalék pedig a 7 és 8 beállítószerveket egymáshoz mereven rögzíti. Az 5 hangszóró bemenetére a 13 jelalak generátor csatlakozik. Az 5 hangszórót 20 KHz-nél kisebb frekvenciájú, tetszőleges amplitúdójú elektromos jellel gerjesztve, a 20 KHz-ig tetszőleges frekvenciájú, tetszőleges jelalakú, valamint 0 és 1 mm közötti tartományban mikron pontossággal megválsztott tetszőleges amplitúdóval tudjuk mozgatni a membránt, s ezáltal a felső üveglapot. A hőmérséklet kontrollálása érdekében az anyagot a határoló 1, 2 lapokkal együtt a folyadékos 10a, 10b termosztátba helyezzük. Az 1, 2 lapok távolságát, s így a közöttük levő rés, illetve az azt kitöltő anyag vastagságát a 6—9 beállítószervekkel tudjuk változtatni. Ezáltal a távolságot pl. ±0,2 pm, a párhuzamosságot pedig 2 105 5 10 15 2C 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
