《光电功能材料》13
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3. 光功能材料 3.1. 激光材料 3.2．非线性光学材料 3.3. 光纤材料 3.4 光电显示材料 3.5. 光伏材料及太阳能电池 3.6. 纳米材料 3.7. 液晶材料与LCD
液晶材料与液晶显示器
液晶的发现 液晶的分类 液晶的光电效应 液晶显示器的基本原理
（LCD: Liquid Crystal Display ）
液晶是自然界中一个神奇的 物相。自1888年发现以来，由 于它的神奇，成为生物学、化 学和物理学的一个重要研究领 域。
液晶在显示技术信息技术中的应用，
创造了一个五彩缤纷的世界，推动了
1969年2月日本NHK向国内进行了液晶发明报导，引起日本科技、工业界的极大重 视。日本将当时的大规模集成电路与液晶相结合，以“个人电子化”’市场为导向， 很快打开了液晶的应用局面。日本人从液晶于表、液晶计算器等低档产品起步，发 展到小尺寸无源矩阵黑白电视、非晶硅有源矩阵彩色电视，直到目前多晶硅有源矩 阵高分辨率彩色液晶显示器，不但促进了日本微电子工业的惊人发展，还一直领导 着世界液晶工业的发展方向，掌握着液晶工业最前端的技术。
莱尼泽反复确定他的发现后，向德国物理学家雷曼请教。当时雷曼建造了一座具 有加热功能的显微镜去探讨液晶降温结晶之过程，后来更加上了偏光镜，他并发现呈 浑浊状液体的中间具有和晶体相似的性质．故称为“液晶”。这是世界上首次被发现 的一种热致液晶：胆甾醇苯甲酸脂。由于历史条件所限，当时并没有引起很大重视， 只是把液晶用在压力和温度的指示器上。
从宏观整体上看，向列液晶由于其液晶分子重心混乱无序，可以象液体一样流 动，所有液晶分子的长轴大体指向一个方向，使向列液晶具有单轴晶体的光学特 性。而在电学上，又具有明显的介电各向异性。这样可以利用外加电场对具有各 向异性的向列液晶分子进行控制，改变原有分子的有序状态，从而改变液晶的光 学性能，实现液晶对外界光的调制，达到显示目的。向列液晶这种明显的电学、 光学各向异性，加上其粘度较小，使向列液晶成为显示器件中应用最为广泛的一 类液晶。
按照液晶的形成条件分类
溶致液晶
肥皂水就是溶致液晶，具有 双折射特性，使肥皂泡表面 具有彩虹色彩。
有机分子溶解在溶剂中，使溶液中溶质的浓度增加， 溶剂的浓度减小，有机分子的排列有序而获得液 晶．
构成液晶态的结构单元
１．棒状分子
２．盘状分子
３．由长Байду номын сангаас或盘状分子连接而成的柔性长链聚 合物
４．由双亲分子自组装而成的膜
信息技术的发展。液晶显示器件是众多平 面显示器件中发展最成熟、应用面最广、 已经产业化并且仍在迅猛发展着的一种显 示器件。
Liquid Crystal Display (LCD) 液晶显示器
夏普108英寸LCD TV 2019.01.09
1、液晶的发现与发展过程简介
1888年奥地利布拉格德国大学的植物生理学家斐德烈?莱尼泽（Friedrich Reinitzer）在加热安息香酸胆固醇脂（Cholesteryl Benzoate）研究胆固醇在植物内 之角色，于1883年3月14日观察到胆固醇苯甲酸酯在热熔时的异常表现。它在145.5℃ 时熔化，产生了带有光彩的混浊物，温度升到178.5℃后，光彩消失，液体透明。此 澄清液体稍微冷却，混浊又复出现，瞬间呈现蓝色，又在结晶开始的前一刻，颜色是 蓝紫的。
生活中的液晶显示器
2、液晶基础
（1）物质的第四态-------液晶
一般常识：
物质像水一样都有三态：固体、液体和气体，通常固体加热至熔点就变成透明的 液体，温度再升高就变成气体。
其实：
物质的三态是针对水等一类物质而言， 对于不同的物质， 可能有其它不同的状态存 在。有些有机材料不是直接从固体转变为液体，而是先要经过中间状态，然后才转 变为液体。这种中间状态外观是流动性的混浊液体，同时又有光学各向异性晶体所 特有的双折射特性。
热致液晶按分子的排列有序方式可以分为以下几种类别：
这类液晶分子呈 扁平状，排列成层， 层内分子互相平行， 分子长轴平行于层平 面，不同层的分子长 轴方向稍有变化，沿 层的法线方向排列成
螺旋状结构
向列相液晶由长径比很大的捧状分子所组成，具有类似于普通液体的流动性， 分子不能排列成层，它能上下、左右、前后滑动，只在分子长铀方向上保持相互 平行或近于平行。
液晶的分类方法
1.按照液晶的形成条件分类 2.按照分子排列的形式和有序性分类
按照液晶的形成条件分类
热致液晶
当对某些晶体物质体加热时，由于温度的升高破坏结晶 晶格，使其任某一温度范围内呈现出各向异性的熔体 而形成液晶态。
用于显示的都是可工作于室温的热致液晶，由于热致各 向异性的液晶物质的特殊稳定的温度范围应在室温以 上，只有这类液晶才能作为显示器件的材料。
液晶的发现已经有100多年的历史，但近20年来才获得了快 速的发展。这是因为液晶材料的光电效应被发现。因而被 应用在低电压和轻薄短小的显示组件上。 经过近30年的发展，液晶巳形成一个独立的学科。液晶知 识涉及多门学科，如化学、电子学、光学、计算机、微电 子、精细加工、色度学、照明等。 目前液晶材料已被广 泛应用于计算机显示屏，电子表，手机，计算器等电子产 品上。成为显示工业不可或缺的重要材料。
莱尼泽和雷曼后来被誉为液晶之父。
1、液晶的发现与发展过程简介
液晶的发展在1963年出现了转折点。该年，美国无线电公司(RCA)普林斯顿 研究所的一个从事微波固体元件研究已两年的年轻技术工作者 G．H．Heimeier，即将完成他的博土学位答辨。他有一个朋友正在从事有 机半导体的研究工作，在上下班路上向Heimeier介绍他所从事的研究工作， 使他发生了浓厚的兴趣。就这样，这位电子学专家改变了自己的专业,进入了 有机化学领域，他把电子学应用于有机化学，仅一年就发表了五篇论文。他 将染料与向列液晶混合，夹在两片透明导电玻璃基片之间，只施加几伏电压， 功率不到几个微瓦每平方厘米，液晶盒就由红色变成透明态。Heimeier心想 到这不就是平板彩色电视吗?兴奋的小组成员日以继夜地工作，相继发现了动 态散射、相变等一系列液晶的电光效应，并且研究出一系列数字、字符显示 器件以及液晶钟表、驾驶台显示器等应用产品。RCA公司领导对有关液晶的 发明极为重视，将其列为企业的重大秘密。1968年RCA公司向世界公布这些 液晶发明。