tezat teşkil eden bu başlık okuyucuya şüphesiz tuhaf gelecektir. Sıvı deyince akla, girdiği kabın şeklini alan, akıcı bir şey; kristal deyince de akla, katı bir cisim gelir. Sıvılarda moleküller gelişigüzel olarak dağılmışlardır ve belli bir şekil, düzen göstermezler. Buna mukabil kristallerin moleküler yapılarının büyük bir düzen içinde olduğu görülür. İşte «sıvı kristaller» (liquid crystals): sıvıların ve kristallerin bu birbirine zıt özelliklerinin bir arada görüldüğü organik maddelere verilen isimdir.
Sıvı kristallerin varlığı ilk defa 1888 senesinde, AvusturyalI botanist Friedrich Reinitzer’in kolestiril benzoatm iki ayrı erime noktası olduğunu bulmasıyla ortaya çıktı. 155° de katı cisim bulanık bir sıvıya dönüşmüş ve bu 179° de bulanıklığını kaybederek bildiğimiz, berrak bir sıvı halini almıştır. Bu buluşdan hemen sonra Alman fizikçisi O. Lehman’m bu katidan sıvıya geçiş safhasında görülen bulanık sıvı üzerinde yaptığı çalışmalar, kristale benzer bir moleküler yapı özelliği gösterdiğini ortaya koymuştur. Lehmann sıvısal görünüşüne rağmen kristale benzer yapı şeklinden dolayı buna sıvı kristal adını vermiştir.
Bundan sonra birçok deneysel araştırmacılar yeni yeni sıvı kristal maddeler bulmuşlar ve sıvı kristaller W. H. Biagg, Louis de Broglie ve Max Bom gibi tanınmış teorik fizikçilerin de ilgisini çeken popüler bir saha haline gelmiştir. Bütün bu çalışmaların neticesi olarak sıvı kristallerin birçok optik, elektrik ve manyetik özellikleri bulunmuştur. 1930 larda en kesif noktasına erişen bu araştırmalar, bundan sonra, ölü bir safhaya girmiş ve bu, 1960 laıra kadar devam etmiştir. Bunun başlıca sebebi bu sahadaki çalışma-
1960 larda ve bunu takip eden senelerde yarı iletkenler teknolojisinin gelişmesi, yeni yeni katı hal cihazlarının icadı, hesap makinalannm, televizyonların ge-liştirilmosi alçak güç teşhir sistemlerine (display systems) ihtiyaç yarattı. Sıvı kristallerin elektronik ve optik özelliklerinin alçak güç teşhir sistemlerine elverişli olması bu sahada araştırmaların yeniden başlamasına ve sıvı kristallere yepyeni ufukların açılmasına sebep oldu. Resimde görülen, sıvı kristallerden faydalanarak neticeleri elektronik rakkamlarla gösteren duvar ve kol saatleri piyasaya çıkmış vaziyette. Halen dünyadaki birçok araştırma merkezleri sıvı kristaller üzerinde çalışmalarda bulunmakta. Amerika’daki bazı firmaların yayınladığı raporlara göre kristallerden yararlanarak yapılan lambasız yassı televizyon cihazları başarıyla çalışmakta. Bütün bu araştırmalar ve alman başarılı neticeler gösteriyor-ki daha uzun seneler sıvı kristaller elektronik endüstrisinde önemli bir yer tutacak ve yeni, enteresan tatbik sahalarının doğmasına sebep olacak.
Çeşitler! ve Yapılan:
Sıvı kristaller moleküller yapılarına göre «simetrik» (smeetic), «nematik» (ne-matic) ve «kolestirik» (cholestiric) olmak üzere üç guruba ayrılırlar.
Simektik sıvı kristaller moleküller yapıları itibariyle büyük bir düzen gösterirler. Puro şeklinde olan molekülleri, birbirine paralel olmak üzere üst üste sıralanmış, muntazam tabakalar meydana getirirler. Her tabakadan bu moleküller, muntazam bir asker taburunu hatırlatacak şekilde, uzun eksenleri birbirlerine
Sıvı Kristallerden faydalanılarak yapılan çeşitli teşhir sistemleri: A. Elektronik Kol saatleri, B. Elektronik duvar saatleri, B. Elektronik hesap makinaları.
Bugüne kadar yapılan çalışmaların neticesi olarak değişik hassasiyette, değişik derecelerde renk değişimi gösteren koles-tirik sıvı kristaller bulunmuştur. Ayrıca çeşitli kole&irikler karıştırılarak istenen ısı derecelerinde tepki gösterecek ve* istenen hassasiyete sahip kolestirik sıvı kristaller yapılabilir.
Kolestirik sıvı kristallerin bu özelliklerinden çeşitli sahalarda faydalanılmaktadır. Uca!; sanayiinde uçağın ek yerlerinin hatalı olup olmadığını anlamak için kolestirik sıvı kristaller kullanılmaktadır Wnta aranan viizev lcnlectırıV SIVI
müddet sonra yüzeydeki hararet dağılımı dengeye ulaşııj. Eğer ekler hatasız yapılmışsa bütün* yüzeyin aynı hararette olması, dolayısiyle kolestirik sıvı kristalin bir renk, örneğin, kırmızı olması lâzımdır. Fakat eğer bir ek hatası varsa bu nokta ısıyı iyi iletemiyeceği cihetle diğer noktalara nazaran daha yüksek bir hararete erişir. Bunun neticesi olarak kolestirik sıvı kristalin ek hatası olan yerlerde rengi değişir. Böylelikle, örneğin, bütün yüzey kırmızı iken ek hatası olan yerler maviye dönüşür. Bu suretle hatalı ekler ortava cıkanlmıs olur.
ydalamlmaktadır. Güç transistdrieı ııı-;ki ısı dağılışı kolestirik sıvı ki’Mal ,:r Ulanılarak bulunmaktadır. 50°C rkaıuıı-
\ renk değiştiren kolestirikler güç it: ı > störlerinin üstüne tatbik edildiğini e anzistörlerin yüzünde değişik re m kİ ri tiva eden bazı şekillerin meydsın p jm 1-
ği görülür. Her değişik renk ba< ¡ı il ir
ırarete tekâbül ettiğinden tran: i .1 o ı t n
ıngi bölgelerinin daha fazla ısım ¿;ı a
sı haritasından» kolaylıkla tesbiî _d r.
öylelikle tranzistörün hangi bölg< ‘» n n
ıha fazla akımın geçtiği ve hangi Vıı> 11-rın hataya sebep olduğu ortaya u
Kolestirik sıvı kristallerin ren:; île ş-
rmelerine ısı değiştirmelerinin ya ıu ı ra
lekanik gerilmeler (stress) de e1 p
ur. Gerilmenin bir neticesi olaı j k ı >
küler yapı ve dölayısiyle koles ı, Ik ’ –
kristalin mgi değişir. Ayrıca kel : t: k-
re karışan yabancı gazlar da i: > p
;nk değişmelerine sebep olurlar 5 e-
n. kırmızı renkte olan bir koles 1 ¡ı-
kristal çevredeki benzin, asetnr ^ ?a
oroform buharlarının tesiriyle »2 :a
ıır renk alır. Son zamanlarda h:r, ; r-
nmesiyle ilgili sorunlara önem t i e-
ilerde sıvı kristallerin çevrede! t a r-
gazların tesbitinde de önemli : r ol
savabileceği kanısını vermekte i i a
at bu tip çalışmalar henüz ati ! U ta ıfhasmdadır.
ematiklerin Özellikleri ve ygulamalan:
Bugün için elektronikte en col l|a a-ilan sıvı kristaller nematiklerdir e ■*-klerin optik özelliklerinin bir il k ik ‘va manyetik alan etkisiyle büyü .< c sikliklere uğraması bu tip sıvı \ t > n alçak güç teşhir sistemlerindi v :ı-ılmalanna sebep olmuştur. Ne ı t 2-n «dinamik dağılım» (dvnamû :j ;î-nn) adı verilen en önemli özeli ıi n-:leve!im.
Sekil 2 de görüldüğü gibi arıil.ıi la 005-0.3 milimetre boşluk buluı ı irin ne çok yakın iki cam levha . % ıa tîiııalik sıvı kristal konur. A I a kî im levhanın sıvı kristale bakar îi vi luminvum veva altın gibi iletken r-ık bir metalle kaplanmıştır, ön i t-ıın sıvı kristale bakan yüzeyinin ı * ıı ise iletken ve şeffaf bir maddi ı î^in indium oksidi veva kalav ol i
rafından yansıtıldıklarından karşıdan bakan bir insana butik,. yüzey karanlık olarak görünür. Fakat muayyen bir gerilim tatbik edildiği zaman nematik sıvı kristalin moleküler yapısı bu elektrik alanının tesiriyle değişir. Bunun neticesi olarak da sıvı kristalin optik özelliği değişir ve ışık dağılımı meydana gelir. Böylelikle şekilde görüldüğü gibi ışığın yansıma açısı değişir ve ışınlar izleyiciye doğru yansıtılmış olur. Eskiden bütün yüzey karanlık gözükürken şimdi gerilimin tatbik edildiği bu kısım diğer kısımlara nazaran aydınlanmış olur. İşte bazı nematik-lerin gösterdiği bu özelliğe «dinamik dağılım» adı verilmiştir.
Birçok sistemlerde arkadaki cam levha parlak bir metalle kaplanmışsa da bu şart değildir. Arkadaki iletken öndeki gibi şeffaf olabilir. Yalnız bu tip sistemler arkadan aydınlatmayı gerektirdiğinden bir ışık kaynağının sisteme ilâve edilmesi icap eder.
Nematiklerin dinamik kınlım özelliğinden faydalanılarak elektronik saatlerde, cep hesap makinelerinde (pocket calculators) olduğu gibi elektronik olarak çeşitli rakkamlar yazılabilir. Bunun için Şekil 3 de görüldüğü gibi aralannda nematik sıvı kristal olan iki cam levha hazırlanır. Arka çamdaki parlak iletken topraklanmıştır. ön camdaki yedi iletkenden istenilenlere gerilim tatbik ederek sıfırla dokuz arasında bir rakkam yazılabilir. Örneğin, 3 hariç bütün iletkenlere gerilim tatbik edersek 0, 6 ve 7 hariç bütün iletkenlere gerilim tatbik edersek 3 yazmış oluruz. Bu şekilde hazırlanmış levhalar yanvana koyularak istenilen hane sayısı elde edilmiş olur. Saatler için sadece 4 hane, yani şekildeki gibi hazırlanmış yanyana 4 levha yeterli iken bazı hesap makinaları 10 tane ve hatta daha fazla hane gerektim ektedir.
Bu prensipten faydalanılarak harfler de kolaylıkla yazılabilir. Resimde nematik sıvı kristallerin linamik kınlım özelliğinden faydblarııîar ık yapılan çeşitli teşhir sistemler^ gösterilmiştir.
Bugün piyasadaki alçak güç teşhir sistemlerinin çoğunda «ışık saçan diyot-lar» (light emitting diodes) kullanılmaktadır. Fakat şu andı bile yaygın olarak kullanılan sıvı krisı illerin yakın bir gelecekte bütün piyasaya hakim olacakları
sıvı kristallere nazaran çok daha fazla akım gerektirmektedirler. Aşağı yukarı aynı gerilimlerde çalıştıkları cihetle sıvı kristallerin çok daha az güç harcadıkları ortaya çıkar. Bütün bunlara ilâveten ışık saçan diyotların ışıklarının şiddeti hep aynıdır.
Bu yüzden fazla aydınlık yerlerde zıtlık oranlan (contrast ratio) düşer ve iyi gözükmezler. Halbuki sıvı kristaller çevredeki ışığı yansıtarak çalıştıklarından zıtlık oranlan sabit kalır.
Sıvı kristallerin kullanıldığı sahalar sadece saatler ve ufak hesap makinalan olarak kalmıyacaktır. Yakın bir gelecekte arabanın hızının, motörün devrinin bu tip sistemlerle gösterileceği, kapalı spor salonlarındaki, stadyumlardaki skor lev-halannın yerini sıvı kristal kullanan teşhir sistemlerinin alacağı tahmin edilmektedir.
Bütün bu sahalann yanı sıra sıvı kristallerin ilerde en çok televizyon sanayiinde kullanılması beklenmektedir. Daha şimdiden Amerika’daki araştırma merkezlerinden biri sıvı kristallerden faydalanarak muvaffakiyetle çalışan yassı bir
fARlAK İIİTIUİM
televizyon cihazı yapmıştır. Yukarda bahsettiğimiz dinamik dağılım prensibini kullanan bu sistemde tarama bugünkü televizyonlarda kullanılan elektron huzmesi yerine elektronik olarak darbe devreleriyle yapılmakta. İşte tarama sistemindeki bu değişiklik eski sistemlerdeki elektron huzmeli taramanın gerektirdiği lambadan televizyonu kurtararak 4-5 santim kalınlığında yassı televizyonun gerçekeşmesini sağlıyor.
Bu tip televizyonun çalışması basitçe şu şekilde oluyor : Darbeler sırayla ekrandaki her noktada anahtar vazifesi gören «ince tabaka tranzistörferi» (thin film transistors) doyuma sürerek resim (video) sinyalinin o noktadaki nematik sıvı kristale tatbikini sağlıyor. Bu resim sinyalinin tatbikiyle nematik sıvı kristalin moleküler yapısı değişiyor ve bahsettiğimiz dinamik dağılım hadisesi meydana geliyor. Böylelikle resim sinyalinin genliğine orantılı olarak o nokta aydınlanmış oluyor. Bu şekilde ekrandaki bütün noktalar taranarak resim gösterilmiş oluyor.
Tümleşik devire teknolojisi kullanılarak yapılan bu televizyon cihazının gerektirdiği tarama devreleri halen bu tip cihazın piyasaya sürülebilecek bir fia t A mal edilmesine mani oluyor. Fakat elektronik endüstrisinin bu baş döndürücü gelişmesi gözönüne alınırsa bu tip cihazları evimizin duvannda göreceğimiz günlerin pek de uzak olmadığı ortaya çıkar.
