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94<br />
I QUADERNI DI TELÈMA<br />
formare una sott<strong>il</strong>e <strong>in</strong>tercaped<strong>in</strong>e riempita con<br />
cristallo liquido nematico. Sulle facce <strong>in</strong>terne dei<br />
vetri <strong>del</strong>l’<strong>in</strong>tercaped<strong>in</strong>e è presente un elettrodo<br />
trasparente di ossido di stagno ed <strong>in</strong>dio e sopra<br />
di esso, a contatto con <strong>il</strong> cristallo liquido, un f<strong>il</strong>m<br />
di polimero. Quest’ultimo viene stirato <strong>in</strong> modo<br />
che a livello microscopico assomigli alle coste di<br />
un tessuto di velluto orientate <strong>in</strong> una direzione<br />
lungo la quale si all<strong>in</strong>eano le molecole di cristallo<br />
liquido. In una cella TN le molecole di cristallo<br />
liquido compiono una rotazione di 90° passando<br />
da un vetro ad un altro lungo lo spessore<br />
<strong>del</strong>l’<strong>in</strong>tercaped<strong>in</strong>e, essendo le direzioni di all<strong>in</strong>eamento<br />
sui due vetri perpendicolari tra loro.<br />
Sulle facce esterne dei vetri sono presenti dei<br />
f<strong>il</strong>tri polarizzatori l<strong>in</strong>eari, che sono <strong>in</strong> grado di far<br />
passare luce <strong>in</strong> cui <strong>il</strong> campo elettrico <strong>del</strong>la radiazione<br />
lum<strong>in</strong>osa osc<strong>il</strong>li <strong>in</strong> una direzione determ<strong>in</strong>ata<br />
dall’orientamento <strong>del</strong> polarizzatore. I due polarizzatori<br />
sono perpendicolari tra loro e rispettivamente<br />
all<strong>in</strong>eati con la direzione dei f<strong>il</strong>m polimerici<br />
di all<strong>in</strong>eamento <strong>del</strong> cristallo liquido.<br />
Quando un fascio di luce proveniente da una<br />
sorgente lum<strong>in</strong>osa posizionata dietro la cella, attraversa<br />
<strong>il</strong> primo polarizzatore, si propaga nel cristallo<br />
liquido lungo <strong>il</strong> cui spessore, <strong>il</strong> campo elettrico<br />
<strong>del</strong>la radiazione elettromagnetica subisce<br />
una rotazione di 90°, seguendo lo stesso orientamento<br />
<strong>del</strong>le molecole di cristallo liquido, per poi<br />
attraversare <strong>il</strong> secondo polarizzatore e completare<br />
l’attraversamento <strong>del</strong>la cella. Qu<strong>in</strong>di un osservatore<br />
dalla parte opposta alla cella rispetto alla<br />
Rappresentazione schematica <strong>del</strong>la struttura e <strong>del</strong> pr<strong>in</strong>cipio<br />
di funzionamento di una cella a cristallo liquido <strong>in</strong><br />
trasmissione.<br />
sorgente vedrà un segnale di luce (stato di bianco).<br />
Applicando un segnale di tensione di pochi<br />
volt alla cella le molecole perdono <strong>il</strong> <strong>del</strong>icato orientamento<br />
imposto dal f<strong>il</strong>m di all<strong>in</strong>eamento,<br />
per disporsi perpendicolarmente alla cella. Il<br />
campo elettrico <strong>del</strong> fascio di luce polarizzato, che<br />
attraversa la cella, non subirà alcuna rotazione ed<br />
<strong>in</strong>contrando <strong>il</strong> secondo polarizzatore, orientato<br />
perpendicolarmente ad esso, non sarà <strong>in</strong> grado<br />
di completare l’attraversamento <strong>del</strong>la cella che<br />
apparirà scura all’osservatore (stato di nero).<br />
Cambiando con cont<strong>in</strong>uità la tensione applicata<br />
alla cella a cristallo liquido l’orientamento <strong>del</strong>le<br />
molecole può variare tra le due posizioni con<br />
gradualità producendo una scala di grigi tra bianco<br />
e nero. Oltre ai polarizzatori si usano, <strong>in</strong> corrispondenza<br />
di ciascun pixel, anche tre f<strong>il</strong>tri di colore<br />
rosso verde e blu, i tre colori fondamentali,<br />
con cui possono essere creati tutti i possib<strong>il</strong>i colori,<br />
comb<strong>in</strong>ando opportunamente le <strong>in</strong>tensità<br />
lum<strong>in</strong>ose che attraversano i pixel.<br />
Le celle a cristallo liquido sono <strong>in</strong> grado di <strong>in</strong>teragire<br />
non solo con luce che cade nello spettro<br />
<strong>del</strong> visib<strong>il</strong>e ma anche con luce <strong>del</strong> vic<strong>in</strong>o <strong>in</strong>frarosso<br />
impiegata nelle fibre ottiche per le comunicazioni<br />
a larga banda. Infatti sono stati realizzati, anche<br />
se ancora a livello di prototipi da laboratorio,<br />
commutatori ottici <strong>in</strong> grado di re<strong>in</strong>stradare i segnali<br />
di luce che viaggiano nelle fibre ottiche <strong>del</strong>le<br />
reti di telecomunicazione. Il vantaggio pr<strong>in</strong>cipale<br />
nell’impiegare commutatori a cristallo liquido<br />
consiste nell’assenza di parti <strong>in</strong> movimento ed<br />
<strong>in</strong>oltre le tensioni di p<strong>il</strong>otaggio sono relativamente<br />
basse rispetto a componenti analoghi realizzati<br />
con altre tecnologie basate sull’impiego di materiali<br />
semiconduttori o dielettrici cristall<strong>in</strong>i, come<br />
ad esempio <strong>il</strong> niobato di litio, oggi largamente ut<strong>il</strong>izzati<br />
<strong>in</strong> ottica. Dal punto di vista scientifico i cristalli<br />
liquidi offrono ancora oggi grande motivo di<br />
attenzione per la ricerca scientifica per i numerosi<br />
effetti derivanti dall’<strong>in</strong>terazione con la luce. Infatti<br />
segnali di luce possono <strong>in</strong>nescare fenomeni di<br />
riorientamento <strong>del</strong>le molecole di cristallo liquido<br />
aprendo una serie di nuovi scenari di sv<strong>il</strong>uppo di<br />
dispositivi tuttoottici <strong>in</strong> cui la luce può essere controllata<br />
da un altro segnale di luce anziché da uno<br />
di tipo elettrico. Inoltre celle speciali possono essere<br />
ut<strong>il</strong>izzate per immagazz<strong>in</strong>are <strong>in</strong>formazione<br />
ottica <strong>in</strong> ologrammi con capacità più elevate rispetto<br />
agli attuali sistemi di memoria di massa.<br />
Antonio d’Alessandro<br />
Rita Asqu<strong>in</strong>i<br />
Dipartimento di Ingegneria Elettronica – Università degli<br />
Studi di Roma “La Sapienza”- INFM<br />
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