ネマチック液晶とは？

ネマチック液晶は、通過する光波の極性を変える半透明の液体です。 「ネマチック」という言葉は、ギリシャ語の糸から来ており、液晶に形成される糸状の構造を表しています。 ネマチック液晶は、デジタル時計などの液晶ディスプレイ（LCD）画面でよく使用されます。

液晶は、固体状態と液体状態の中間の融解段階です。 1888年に、Freidrich Reinitzerというオーストリアの科学者が、安息香酸コレステロールと呼ばれる物質の実験を行ったときに州を発見しました。 Reinitzerが気づいたこの物質には、2つの異なる融点がありました。 最初は濁った液体になり、2番目では透明になりました。 Reinitzerの観測には、曇りまたは結晶状態によって通過する光波の極性が変化するという概念が含まれていました。これは、LCDの開発に不可欠な概念です。

Reinitzerは液晶技術の実用的なアプリケーションを開発したことはなく、結晶状態の研究は20世紀初頭にほとんど放棄されました。 1969年、ハンスケラーという科学者が、室温でネマチックに結晶化する物質の作成に成功しました。 この発見は製品を商業化する能力につながり、ネマチック結晶はスクリーン技術で非常に有用になりました。

ほとんどの人が理科で学ぶ3つの物質の状態は、液体、気体、固体です。 液晶は、液体と固体の間のどこかにある第4の状態であり、ある種の物質を通過させることができます。 液晶物質と同様に、液晶分子には位置秩序はありませんが、固体物質のように、液晶分子は組織秩序を持つことができます。つまり、時間とともに一方向を指す傾向があります。 ネマチック液晶は結晶化プロセスの高温相であり、分子は長距離の組織秩序を持っています。

自然光源または人工光源からの光波は、さまざまな方向に振動します。 振動のほとんどが特定の方向に向かう場合、光は偏光していると言われます。 光波をネマチック液晶に通すことにより、通常90度回転することにより偏光が変化します。 結晶溶液に電界を加えると、分極の方向と量は電気の電圧によって制御できます。

LCDスクリーンの作成では、2つの偏光したガラス片を使用します。1つはネマチック液晶の薄いフィルターを使用します。 ガラスは、電荷を提供できる2つの電極に引っ掛けられます。 制御された電荷をガラスに流すことにより、ネマチック液晶はねじれたりねじれたりせず、電気的に要求された光の領域のみが通過します。 ねじれネマチック液晶を使用した画面は、ラップトップやデジタル時計で使用される現代の技術の一般的な機能です。