С помощью токопроводящих покрытий кристалл нагревают до нематического со­стояния, после чего ячейка готова к запи­си. На нее проецируют записываемое изображение, а затем дают возможность кристаллу остыть до температуры ниже фазового перехода из нематического со­стояния в смектическое. Для увеличения светочувствительности ячейки в ходе записи в ней создают ориентирующее электрическое поле.
Итак, процесс записи закончен. Осве­щенные участки жидкого кристалла при­обрели мелкозернистую структуру, диф-фузно рассеивающую свет. Они просмат­риваются на фоне прозрачного кристалла и напоминают следы реактивного самоле­та в небе. Анизотропия этих участков очень высока, что натолкнуло на мысль воспользоваться следующим приемом. Ячейку помещают между скрещенными поляроидами и освещают светом. На тем­ном фоне четко проступает позитивное изображение.

Если электрическое поле от­сутствует, тогда холестерический кри­сталл, заполняющий ячейку, поворачи­вает одновременно векторы Ес и Ек на 90°. Предположим, что вектор Ек при этом совпал с направлением пропускания поля­роида. Тогда красный свет беспрепят­ственно пройдет через поляроид, а синий задержится. Пропустим через ячейку ток, кристалл потеряет свою вращательную способность, и векторы Ес и Ек поменя­ются ролями. Теперь синий поток пройдет сквозь поляризатор. Так происходит смена одного цвета другим.
Уровень разработок жидкокристалли­ческих индикаторов еще невелик. Однако их технологичность и экономичность обе­щают им большое будущее. По величине управляющих напряжений жидкокрис­таллические индикаторы с успехом кон­курируют со светодиодами и лампами накаливания, а тока потребляют в не­сколько тысяч раз меньше, чем свето-диоды. Для питания дисплея на жидких кристаллах достаточно одной батарейки. Кроме того, они способны работать при больших уровнях внешних засветок, чем выгодно отличаются от других индика­торов.
С помощью жидких кристаллов можно формировать не только отдельные цифры и буквы, но и целые тексты и даже картины. Для этого удобно использовать мозаичную жидкокристаллическую ячей­ку (рис. 100).

Кроме цифр, с помощью пакета ячеек часто воспроизводят различные сетки, кольца дальности, карту какого-либо района, т. е. все то, что может служить фоном для основной информации. Если пакет наложить на электронно-лучевую трубку, то на ее экране одновременно появляются основная информация и фон. Это помогает лучше усвоить полученную информацию, делает ее более удобной для анализа. Подобный фон встречается, на­пример, в осциллографах. Рисунок в виде сетки здесь наносится на стеклянную пластинку. Подсвеченный электронно-лу­чевой трубкой, он позволяет оценить ис­следуемый сигнал. Изменять такой фон сложно, так как необходимо заменять стеклянную пластинку. Используя же па­кет жидкокристаллических ячеек, можно создавать до 10 различных фоновых рисунков.
В некоторых случаях удобнее использо­вать матрично- точечные индикаторы. На­бирается матрица из отдельных жидко­кристаллических ячеек, которые синтези­руют изображение знака из отдельных точек (рис. 97, в). Возможности матричных индикаторов значительно шире, чем сег­ментных или пакетных. Простейшая ма­трица, состоящая из 5X7 элементов, по­зволяет изобразить любую из 10 цифр и практически все буквы русского и латин­ского алфавитов. В 1970 г. появилась пер­вая голографическая система памяти.

Среди устройств отображения информа­ции важное место занимают буквенно-цифровые индикаторы. Главным звеном в них является жидкокристаллическая ячейка, состоящая из двух стеклянных пластин, пространство между которыми заполнено жидким кристаллом (рис. 97), чаще всего холестерическим. На пластины нанесены прозрачные электроды: один электрод сплошной, другой — фигурный. С помощью фигурного электрода воссо­здается изображение знака — цифры или буквы. Выполняют его по-разному, на­пример, в виде отдельных сегментов (рис. 97, а). Каждый сегмент включается в цепь посредством электрического кон­такта по определенной команде, получае­мой от миниатюрного генератора. В зави­симости от набора воссоздаваемых знаков число сегментов колеблется от 7 до 16. Этот принцип используют в циферблатах часов, в калькуляторах, в шкалах изме­рительных приборов.
Рассмотрим подробнее, как работают циферблаты электронных часов (рис. 98).
Описанную уже ячейку (рис. 97, а) по­мещают между скрещенными поляроида­ми. Свет, попадая на верхний поляроид, преобразуется в линейно поляризованный, проходит через стеклянную пластину в слой холестерического кристалла. Без электрического поля кристалл поворачи­вает плоскость поляризации на 90 °, и свет беспрепятственно проходит через второй поляроид. Зеркало отражает лучи, и они вновь проходят через всю систему. Эти участки поля выглядят светлыми.

Итак, нам теперь знакомы особенности поведения жидких кристаллов в световых, электрических, тепловых и магнитных по­лях. Способность реагировать на внешние воздействия — это то ценное качество, которое делает жидкие кристаллы перспе­ктивными для практического применения. Кроме того, они дешевы, их свойства мож­но целенаправленно изменять, смешивая несколько веществ. Уже сейчас научились получать весьма однородные по оптичес­ким и электрооптическим свойствам слои жидких кристаллов площадью в несколь­ко квадратных метров. Широкому приме­нению жидких кристаллов в технике не помешало даже их относительно малое быстродействие по сравнению с другими электрооптическими материалами. Жид­кие кристаллы все чаще используют в уст­ройствах для обработки информации — модуляторах света, затворах, дефлекто­рах, управляемых оптических фильтрах. Они позволяют модулировать свет, не при­бегая к помощи поляроидов.

Не только электрические, но и магнит­ные свойства жидких кристаллов застав­ляют нас вспомнить о природе кристаллов. Подобно твердым кристаллическим ве­ществам, жидкие кристаллы обладают анизотропией магнитных свойств. Их удельная диамагнитная восприимчивость не одинакова в разных направлениях. Для нематических кристаллов, например, она всегда меньше вдоль оптической оси, чем в перпендикулярном направлении.
Проведем следующий опыт (рис. 95). Поместим между полюсами электромаг­нита капилляр (рис. 95, а) и понаблюдаем за скоростью вытекания из него нем эти­ческого кристалла. Оказывается, что при включении электромагнита (рис. 95, б) скорость вытекания уменьшается. Раз­гадку этого явления, очевидно, следует искать в ориентации молекул кристалла. Когда магнитное поле отсутствует, длин­ные оси молекул направлены по течению жидкости. При включении электромагнита молекулы перестроились: их длин­ные оси вытянулись вдоль силовых линий поля, поперек течения жидкости. Это вы­звало увеличение молекулярного трения и кристалл стал более вязким.

С явлением оптической активности в холестерическом кристалле тесно свя­зано другое необычное явление — избира­тельное отражение света. Нанесем холес-терическую пленку на черную поглощаю­щую пластинку и осветим ее белым све­том. Из всего многообразия волн кристалл выберет ту единственную, длина которой равна шагу спирали, и отразит ее. Все остальные волны пройдут сквозь пленку кристалла и будут поглощены черной пластинкой. Кристалл окрасится в цвет от­раженной волны. Однако, чтобы это про­изошло, свет должен быть циркулярно поляризованным, причем направление вращения его плоскости поляризации должно совпадать с направлением закру-ченности слоев. Замечено, что при облучении кристалла вдоль оси спирали интен­сивным циркулярно поляризованным све­том шаг спирали увеличивается. Это при­водит к изменению окраски отраженного света. Если поменять направление вра­щения плоскости поляризации излучения, свет пройдет через кристалл без заметного отражения и полностью поглотится плас­тинкой.
На изменение температуры холестери-ческий кристалл, как хамелеон, отвечает изменением окраски. В процессе нагре­вания кристалла уменьшается шаг холе-стерической спирали, что приводит к уменьшению длины волны отражаемого излучения. Напротив, с уменьшением температуры кристалла длина волны отраженного света увеличивается.

Своим свойством вращать плоскость по­ляризации света холестерические крис­таллы сходны с такими анизотропными средами, как кварц, сахарный раствор. Некоторые пленки толщиной 1 мм могут повернуть плоскость поляризации на угол 70 000°, что в тысячу раз превышает удельное вращение кварца. Чем толще пленка, тем на больший угол повернется вектор поляризации излучения. Однако рост толщины пленки приводит к деформа­ции спирали. Интересно, что в одних кри­сталлах оптические оси спирали закруче­ны по часовой стрелке, в других — против.
Вот почему одни кристаллы вращают век­тор поляризации по левому, а другие — по правому кругу (рис. 85).
Толщина одного слоя холестеричеекого кристалла обычно не превышает 0,2 мкм. Связь между молекулами в слое не проч-ная,.поэтому даже небольшое внешнее воз­действие ставит под угрозу существование спирали. При облучении интенсивным светом спираль распрямляется и исчезает. Свет способен и на большее.

Но ее можно вызвать искусственно с помощью простого приема. Поместим тонкий слой жидкого кристалла между двумя стеклами. Молекулы ве­щества сцепляются со стеклом, однако внутренняя область кристалла сохраняет текучесть. Если повернуть покровное стек­ло, то одновременно повернутся сцеп­ленные с ним молекулы кристалла, и это приведет к винтовой деформации вещест­ва. Теперь кристалл становится оптически активным. Он поворачивает плоскость по­ляризации излучения на угол, равный углу поворота стекла. Следует иметь в виду, что для всех длин волн угол враще­ния плоскости поляризации одинаков.

Нематические кристаллы (рис. 83, а) по своей текучести наиболее близки к обыч­ной изотропной жидкости. Их молекулы могут вращаться вокруг длинных, а иног­да и коротких осей и даже перемещать­ся в пространстве. Если нет внешних воздействий, длинные оси молекул всегда параллельны друг другу. Этим объясняет­ся ярко выраженная оптическая анизотро­пия нематических кристаллов.
Из гл. 5 читатель уже знает, как про­является оптическая анизотропия в твер­дых кристаллах. Оказывается, что тонкая пленка нематического кристалла при вза­имодействии с поляризованным светом ведет себя подобно кварцевой пластинке, вырезанной параллельно оптической оси. Она преобразует состояние поляризации света, превращая линейно поляризован­ный, свет в циркулярный или эллипти­ческий.
Оптическая ось нематического кристал­ла совпадает с длинными осями молекул. Под воздействием света происходит пере­ориентация молекул в кристалле и меняет­ся его двулучепреломление. Этот эффект может быть усилен, если наряду со светом на кристалл воздействовать постоянным магнитным или электрическим полем. Обычно кристалл реагирует на облучен­ность свыше 106 Вт/м2.