第一节液晶技术进入一个蓬勃发展的阶段

第一节　液晶的发现

众所周知，物质有三态：固态、液态和气态。物质处在固态时，其原子或分子间距较小，相互束缚较紧，排列相对整齐，原子或分子不能自由运动，只能在平衡位置附近做微小的振动；物质处于液态时，分子间距要比其处于固态时大一此，分子间的束缚较弱，分子可以在一定体积范围内自由运动，因此，液体具有流动性；分子处于气态时，分子间束缚很弱，分子排列完全无序。

在各向异性的固相和各向同性的液相之间存在一个具有各向异性的液态，这个各向异性的液态中介相称为液晶相。凡是能出现液晶相的物体统称为液晶。液晶可以处在固相，也可以处在液晶相，或者是处在各向同性液相，根据它所处的物理条件而定，因此液晶是一个不严格的名称。由于液晶相具有各向异性，而且是液态，所以液晶必然是由各向异性的分子构成，而且分子倾向于定向排列。各向同性分子构成的液态是不可能出现各向异性的。一般来讲，液晶都是由有机分子构成。到目前还未能合成无机分子液晶。这仍然是一个有待研究的课题。目前有实际应用的液晶基本上都是由长形分子构成。因此一个简单实用的模型就是把液晶分子处理为刚性长棒。

液晶的发现早在1888年。那时奥地利植物学家莱尼兹（F.Reinitzer）把胆甾醇苯酸酯晶体（C₆H₅CO₂C₂₇ H45）加热到145.5℃时，它熔融成为浑浊液体。

继续升温到178.5℃，浑浊液体突然变成清亮液体。这个由浑浊到清亮的过程是可逆的，说明出现了相变。由浑浊液体变为清亮各向同性液体的温度称为该物体的清亮点。从熔点到清亮点的温度范围内物质处于液晶态。德国物理学家勒曼（O.Lehmann）指出，液晶相物质的力学性能与该物质在各向同性液相时的力学性能相类似，但是光学性质却不同。

虽然一个世纪前就发现了液晶，但是由于长期没有找到它们的实际用途，所以它一直限于实验室研究而不被人们重视。20世纪30年代中期才对液晶的合成以及它的一些重要物理特性积累到一定的系统知识。直到20世纪50年代末期才由夫兰克（C.Frank）建立了液晶的正确理论，并且描述了液晶中能出现的向错。60年代末期，动态散射现象的发现使液晶在显示器件方面呈现出光明前景。液晶显示器件本身并不发光，而是借助周围的入射光来达到显示目的，因此可以在明亮环境中使用。液晶显示器件一般只消耗10～100μW/cm²的功率，凼此无需庞大电源。有一些液晶显示器件还可以存储信息，而不需要能量来维持这种存储过程。液晶器件比较容易达到显示面积大而占有体积小的要求，同时相对说来也不难达到彩色的要求，而且可以用于多路驱动操作。由于液晶具有低电压、低功耗、高对比度等优点，目前正广泛应用于显示器的制作。人们经常看到体育馆中的记分牌、计算器、电子表、手提电脑、数字仪表的显示屏、商场中的广告屏等多是用液晶制成。近年来，人们又发现液晶与生命现象有联系，探索液晶性质及生物液晶特殊功能的研究将使液晶技术进入一个蓬勃发展的阶段。