Các nhà khoa học và kĩ sư có thể sử dụng tinh thể lỏng trong nhiều ứng dụng đa dạng
vì nhiễu động bên ngoài có thể gây ra những thay đổi lớn ở các tính chất vĩ mô của hệ tinh thể
lỏng. Cả điện trường và từ trường đều có thể sử dụng để cảm ứng những biến đổi này. Độ lớn của trường, cũng như tốc độ các phân tử sắp thẳng hàng là những đặc trưng quan trọng mà ngành công nghiệp phải xử lí. Sau hết, các phép xử lí bề mặt đặc biệt có thể sử dụng trong các thiết bị tinh thể lỏng để bắt buộc các định hướng đặc biệt của đường chuẩn.
Ảnh hưởng của điện trường và từ trường
Phản ứng của các phân tử tinh thể lỏng với điện trường là đặc trưng chính yếu được khai thác trong các ứng dụng công nghiệp. Khả năng của đường chuẩn sắp thẳng hàng theo trường ngoài gây ra bởi bản chất điện của các phân tử. Các lưỡng cực điện vĩnh cửu sinh ra khi một một đầu của phân tử có một điện tích dương tổng hợp trong khi đầu kia có điện tích âm tổng hợp. Khi thiết đặt điện trường ngoài lên tinh thể lỏng, các phân tử lưỡng cực có xu hướng tự định hướng chúng theo hướng của trường. Trong biểu đồ ở hình sau, các mũi tên đen biểu diễn cho vector điện trường và mũi tên đỏ chỉ lực điện tác dụng lên phân tử.
Cho dù một phân tử không hình thành nên một lưỡng cực vĩnh cửu, thì nó vẫn có thể bị ảnh hưởng bởi điện trường. Trong một số trường hợp, điện trường tạo ra sự sắp xếp lại một chút của các electron và proton trong phân tử nên mang lại một lưỡng cực điện cảm ứng. Trong khi không mạnh như các lưỡng cực vĩnh cửu, sự định hướng với trường ngoài vẫn xảy ra.
Tác dụng của từ trường lên các phân tử tinh thể lỏng tương tự như điện trường. Vì từ trường phát sinh bởi các hạt tích điện đang chuyển động, nên các lưỡng cực từ vĩnh cửu được
24 http://www.thuvienvatly.info| © hiepkhachquay
tạo ra bởi các electron đang chuyển động xung quanh các nguyên tử. Khi thiết đặt một từ trường, các phân tử sẽ có khuynh hướng sắp thẳng hàng hoặc đối song với từ trường.
Các phép xử lí bề mặt
Trong sự vắng mặt của trường ngoài, đường chuẩn của một tinh thể lỏng tự do hướng theo mọi phương. Tuy nhiên, người ta có thể buộc đường chuẩn hướng theo một phương đặc biệt bằng cách đưa một tác nhân bên ngoài lên hệ. Ví dụ, khi một lớp tráng polymer mỏng (thường là polymide) được trải trên một chất nền thủy tinh và ma sát theo chỉ một hướng bằng vải, thì người ta thấy các phân tử tinh thể lỏng tiếp xúc với bề mặt sắp thẳng hàng với hướng ma sát. Cơ chế được chấp nhận hiện nay cho cách làm này được tin là do sự tăng trưởng mọc ghép của các lớp tinh thể lỏng trên chuỗi polymer đã sắp thẳng hàng phần nào trong các lớp bề mặt ở gần của polymide.
Chuyển tiếp Freedericksz
Cạnh tranh giữa sự định hướng tạo ra bởi việc neo bề mặt và bởi ảnh hưởng điện trường thường được khai thác trong các thiết bị tinh thể lỏng. Xét trường hợp trong đó các phân tử tinh thể lỏng sắp thẳng hàng song song với bề mặt và điện trường đặt vào vuông góc với ô chất như biểu đồ hình bên dưới. Trước hết, khi điện trường tăng độ lớn, không có gì thay đổi ở sự định hướng xảy ra hết. Tuy nhiên, ở một ngưỡng độ lớn của điện trường, biến dạng xảy ra. Biến dạng xuất hiện trong đó đường chuẩn thay đổi sự định hướng của nó từ phân tử này sang phân tử lân cận. Sự xuất hiện của một biến đổi như vậy từ trạng thái sắp thẳng hàng sang trạng thái bị biến dạng được gọi là chuyển tiếp Freedericksz và còn được tạo ra bởi việc áp dụng một từ trường đủ mạnh.
Chuyển tiếp Freedericksz là cơ sở cho sự hoạt động của nhiều màn hiển thị tinh thể lỏng vì sự định hướng đường chuẩn (và do đó các tính chất) có thể điều khiển dễ dàng bằng cách áp dụng một trường ngoài.