液晶简介分析和总结.docx

液晶简介

一．液晶的发现

液晶的发现可回溯到1888年，当时奥地利植物学者Reinitzer在加热安息香酸胆石醇时，意外发现异常的融解现象。因为此物质虽在145℃

融解，却呈现混浊的糊状，达179℃时突然成为透明的潺潺液体;若从高温往下降温的过程观察，在179℃

突然成为糊状液体，超过145℃

时成为固体的结晶。其后由德国物理学者Lehmann[1]利用偏光显微镜观察此安息香酸胆石醇的混浊状态

，证实是一种「具有组织方位性的液体」(crystallineliquid)，至此才正式确认液晶的存在，并开始了液晶的研究。

二．液晶的分类

液晶以凝集构造的不同可分成三种：向列型(nematic)液晶

液晶分子大致以长轴方向平行配到，因此具有一度空间的规则性排列。此类型液晶的黏度小，应答速度快，是最早被应用的液晶，普遍的使用于液晶电视、膝上型计算机以及各类型显示组件上。

层列型(smectic)液晶

具有二度空间的层状规则性排列，各层间则有一度的顺向排列。一般而言，此类分子的黏度大，印加电场的应答速度慢，比较少应用于显示器上，多用于光记忆材料的发展上。

胆固醇型(cholesteric)液晶

此类型液晶是由多层向列型液晶堆积所形成，为nematic液晶的一种，也可以称为

旋旋光性的nematic液晶(chiralnematic;n*)，因分子具有非对称碳中心，所以分子的排列呈螺旋平面状的排列，面与面之间为互相平行，而分子在各个平面上为nematic。液晶的排列方式，但是各个面上的分子长轴方向不同，即两个平面上的分子长轴方向夹着一个角度；当两个平面上的分子长轴方向相同时，这两平面之间的距离称为一个pitchcholesteric液晶pitch的长度会随着温度的不同而改变，因此会产生不同波长的选择性反射，产生不同的颜色变化，故常应用于温度感测器。

三．液晶的应用和发展

美国R.C.A于1968年5月28日发表以液晶为材料的新型表装置，不仅开启液晶在商业实用上的先例，当时其发表声明更震惊社会；「这完全是革命性的产物，固然可用作电子表、汽车仪表板显示屏，不久也可制造袖珍型电视机，将使电子产业变成全新的型态。」事实上，由于液晶具有诱电与光学的异方性，同时具备良好的分子配向与流动特性，当受到光、热、电场、磁场等外界刺激时，分子的配列容易发生变化，造成液晶材料明暗对比的改变或显现出其它特殊的电气光学效果，若作成显示器，将拥有质量轻容易携带、体积小不占空间等优势，而且消耗的能量也比较低。因此，近几年来，液晶材料俨然成为各种便携式电子及信息产品中不可或缺的显示媒体，不只广泛应用于电子表、计算器及汽车仪表板的显示器上，更被使用于超薄型电视机的显示材料，如 TN(twinstednematic)及STN(supertwinstednematic)型液晶显示器。其它如便携式个人计算机、投影机旳光闸组件、复印机的存储元件，甚或用作纤维补强材料作成工程塑料．．．等等，在在显示了液晶材料应用上的普遍与重要性。

四．强诱电性液晶的化学结构

何谓强诱电性液晶？具有自发分极，且由于外部电场之外加，自发分极之指向会跟随反转者，液晶材料中具有上述的特性者，我们称之为强诱电性液晶(FerroelectricLiquidCrystal；FLC)。液晶要具有强诱电性的必要条件如下：

．有倾斜角(tilt)之层列(smectic)液晶相。

．液晶分子的末端基含有不对称碳中心之光学活性(chiral)分子，但此分子不可生成外消

旋体。

．液晶分子在垂直于分子长轴方向上具有偶极矩。

当含有旋光(chiral)基团的液晶分子在形成倾斜的层列相时，其单一分子层内的分子排列属于单斜的结构(monoclinic)时，各液晶分子偶极在对称性较低时，极化方向不可抵消，偶极均指向同一方向，产生一强烈的自发极化值；所以强诱电性液晶也称为具有旋旋光性的smecticC液晶(ChiralSmecticC；SmC*)。强诱电性液晶的化学结构与一般液晶分子的不同点，在于强诱电性液晶的末端官能基具有不对称碳中心(chiralcenter)，因此强诱电性液晶具有旋旋光性与自发分极。末端基若具有不对称碳中心，液晶将成为强诱电型液晶，不对称碳中心将会加快应答时间，而不对称碳中心的极性 (polarization)，旋转黏度(rotationviscosity)和印加电场的强度，是影响强诱电型液晶的应答速度的重要因子。Ps值与分子构造之相关性：

．在不对称碳中心，或其周边位置，使垂直于分子长轴方向上具有大的偶极矩时， 则Ps值亦会增大。（例Areg;B，Dreg;E，H，I，G）。

．使偶极矩接近不对称碳中心位置，并使偶极矩支配