液晶 早在1888年，奥地利植物学家莱尼茨尔E.Reinitzer)在加热胆甾醇的苯甲酯和醋酸酯的 结晶时，发现它不是直接由晶体变为液体，而是加热到145.S°C时先熔化成混浊粘稠状液 体，直至温度升到178.5C时才突然全部变成清亮的液体。在145.5°C~178.5°C之间， 物质处于既非固体，也非液体的特殊中间态。1889年，德国物理学家莱曼(O.Lehmann)使用 自己设计的附有加热装置的偏光显微镜对这些酯类化合物进行了观察。他发现这些混浊液体 具有各向异性晶体所特有的双折射性。于是，他把这种化合物命名为File Bende Krystalle, 德语即“液品”之意。 现在，对液晶的研究现已发展成为一个引人注目的学科。随者人们对物质结构和性质研 究的深入，己经认识到，液晶是一种介于固体与液体之间、具有规则性分子排列的有机化合 物。它除了兼有液体和晶体的某些性质如流动性、各向异性等外，还有其独特的物理性质。 事实证明，液品是一门综合性的边缘学科，它涉及物理、化学、生物等多门基础学科。 液晶技术已被广泛应于许多高科技领域，如层状液晶与溶致型液晶的研究与生物系统如细胞 膜的机能研究有关：液晶显示(LCD)技术已大量用于电子钟表、袖珍计算器、商场广告、体 有场馆计时、数字仪表等，液品显示器使得液品受到了大众的注意。液品越来越受人们的青 来。 液晶的特点 从宏观物理性质看，液晶既具有液体的可流动性、粘滞性，又具有晶体的各向异性，能 如同晶体一样，发生双折射、布拉格反射、衍射等，也能在外电场作用下产生热光、电光或 磁光效应，它的折射率、导热率、磁导率、介电常数等物理参数都类似于晶体，是各向异性 的
早在 1888 年，奥地利植物学家莱尼茨尔(F. Reinitzer)在加热胆甾醇的苯甲酯和醋酸酯的 结晶时,发现它不是直接由晶体变为液体，而是加热到 时先熔化成混浊粘稠状液 体，直至温度升到 时才突然全部变成清亮的液体。在 之间， 物质处于既非固体，也非液体的特殊中间态。1889 年，德国物理学家莱曼(O. Lehmann)使用 自己设计的附有加热装置的偏光显微镜对这些酯类化合物进行了观察。他发现这些混浊液体 具有各向异性晶体所特有的双折射性。于是，他把这种化合物命名为 File Bende Krystalle, 德语即“液晶”之意。 现在，对液晶的研究现已发展成为一个引人注目的学科。随着人们对物质结构和性质研 究的深入，已经认识到，液晶是一种介于固体与液体之间、具有规则性分子排列的有机化合 物。它除了兼有液体和晶体的某些性质如流动性、各向异性等外，还有其独特的物理性质。 事实证明，液晶是一门综合性的边缘学科，它涉及物理、化学、生物等多门基础学科。 液晶技术已被广泛应于许多高科技领域，如层状液晶与溶致型液晶的研究与生物系统如细胞 膜的机能研究有关；液晶显示(LCD)技术已大量用于电子钟表、袖珍计算器、商场广告、体 育场馆计时、数字仪表等，液晶显示器使得液晶受到了大众的注意。液晶越来越受人们的青 睐。 从宏观物理性质看，液晶既具有液体的可流动性、粘滞性，又具有晶体的各向异性，能 如同晶体一样，发生双折射、布拉格反射、衍射等，也能在外电场作用下产生热光、电光或 磁光效应，它的折射率、导热率、磁导率、介电常数等物理参数都类似于晶体，是各向异性 的
从微观结构上看，品体具有一定的长程有序性，即分子按某一从优方向排列，这是其物 理性质各向异性的主要原因。然而，液品又是平移无序或部分平移无序的，因而也具有某些 类似液体的性质。 如果要改变固态晶体方向必须旋转整个晶体。液晶就不同了，它的方向可经由电场或磁 场来控制，这是一般的晶体无法达到的功能。利用电场来控制液晶中 配向济剂利 分子排列方向是在技术应用上常用的方法。有的液晶和电场平行时电 势能较低，所以当有一外加电场时会朝若电场方向转动。有的液品和 电场垂直时电势能较低，所以在有外加电场时会向着与电场垂直的方 液晶 向转动。所以，用液晶制作的组件，通常都将液晶包在两片玻璃中。 而玻璃的表面镀有一层物质，这层物质叫做配向剂，由它的种类及处 理方法可控制在没有外场时液晶的排列情形。 液晶的光学性质 1.液品的偏振片特性 己知光是一种电磁波，将其电场方向称为光的偏振方向。我们可以用偏振片来选择某 特定方向的偏振光。偏振光经过偏振片时可全部通过或部分通过或完全不能通过，视偏振光 的方向和偏振片的偏振化方向而定。图6定性说明了偏振片的这一功能。光经过物质时，折 射率与光偏振方向有关。在大部分向列型液晶中，光偏振方向与分子长轴方向相同时折射率 (0)较大：光偏振方向与分子长轴方向垂直时折射率01)较小。一偏振光经过一液品后其 偏振方向有时会改变。到底会不会改变则视液态品体之排列而定，如图7所示。所以改变液 晶的排列方式即可改变通过光的偏振性。若在液晶后面再加一个偏振片，则通过的光强会发 生变化。 ￥0十 00 有光通过 →无光通过 射光偏片 偏振光偏振片出光 光演新化方有不改支 图6周振片的功能 图7刊同的液是鞋列对光之偏振化有不同之盘均
从微观结构上看，晶体具有一定的长程有序性，即分子按某一从优方向排列，这是其物 理性质各向异性的主要原因。然而，液晶又是平移无序或部分平移无序的，因而也具有某些 类似液体的性质。 如果要改变固态晶体方向必须旋转整个晶体。液晶就不同了，它的方向可经由电场或磁 场来控制，这是一般的晶体无法达到的功能。 利用电场来控制液晶中 分子排列方向是在技术应用上常用的方法。有的液晶和电场平行时电 势能较低，所以当有一外加电场时 会朝着电场方向转动。有的液晶和 电场垂直时电势能较低，所以在有外加电场时 会向着与电场垂直的方 向转动。所以，用液晶制作的组件，通常都将液晶包在两片玻璃中。 而玻璃的表面镀有一层物质，这层物质叫做配向剂，由它的种类及处 理方法可控制在没有外场时液晶的排列情形。 1. 液晶的偏振片特性 已知光是一种电磁波，将其电场方向称为光的偏振方向。我们可以用偏振片来选择某一 特定方向的偏振光。偏振光经过偏振片时可全部通过或部分通过或完全不能通过，视偏振光 的方向和偏振片的偏振化方向而定。图 6 定性说明了偏振片的这一功能。光经过物质时，折 射率与光偏振方向有关。在大部分向列型液晶中，光偏振方向与分子长轴方向相同时折射率 较大；光偏振方向与分子长轴方向垂直时折射率 较小。一偏振光经过一液晶后其 偏振方向有时会改变。到底会不会改变则视液态晶体之排列而定,如图 7 所示。 所以改变液 晶的排列方式即可改变通过光的偏振性。若在液晶后面再加一个偏振片，则通过的光强会发 生变化
2.液晶的双折射性一束光射入液晶后分裂成两束光的 现象即是液品的双折射现象，如图8所示。这个现象实际上表 自然光 示液晶中不同方向上的介电常数和折射率是不同的。多数液晶品 只有一个光轴方向，在液品中光沿光轴方向传播时，不发生双 图8液晶的折射 折射现象。一般液晶的光轴沿分子长轴方向，胆甾相液 晶的光轴垂直于层面。由于其螺旋状结构，胆甾相液晶 具有强烈的旋光性，其旋光率可达4000'/mm。 3.胆甾相液品的选择反射胆甾相液晶在白光照射 下呈现美丽的色彩，这是它选择反射某些波长的光的结 图9胆甾相液晶的选择反射 果。反射哪种波长的光取决于液晶的种类和它的温度以及光线的入射角。我们可以用晶体衍 射的布拉格公式1-2p血罗解释液品的这一现象。式中入为反射光的波长，p表示胆笛 相液晶的螺距，n为平均折射率，”是入射光与液晶表面间的夹角（如图9所示）。由此可 见，沿不同角度可以观察到不同颜色的光。温度发生变化时，胆甾相液晶的螺距敏锐地变化， 因而反射光的颜色也随之变化。胆甾相液晶的这一特性被广泛用于温度计和各种测量温度变 化的显示装置中。 4.向列相液品的动态散射把向列相液晶注入带有 透明电极的液晶盒内，未加电场时液晶盒透明。施加电 场并超过某一数值（域值）时，液品盒由透明变成不透明。 这种现象称为动态散射。这是因为盒内离子和液晶分子 在电场作用下互相碰撞，使液晶分子产生素乱运动，使 7段数码板)显示数码 折射率随时变化，因而使光发生强烈散射的结果。图10 图10液晶数字显示 为液晶显示数码板：向列相液晶在其中组成七段互相分 离的数字笔画，并与公共电极相对。当其中某几段电极加上电压时，这几段就显示出来，组 成某一数字
2. 液晶的双折射性一束光射入液晶后分裂成两束光的 现象即是液晶的双折射现象，如图 8 所示。这个现象实际上表 示液晶中不同方向上的介电常数和折射率是不同的。多数液晶 只有一个光轴方向，在液晶中光沿光轴方向传播时，不发生双 折射现象。一般液晶的光轴沿分子长轴方向，胆甾相液 晶的光轴垂直于层面。由于其螺旋状结构，胆甾相液晶 具有强烈的旋光性，其旋光率可达 。 3. 胆甾相液晶的选择反射胆甾相液晶在白光照射 下呈现美丽的色彩，这是它选择反射某些波长的光的结 果。反射哪种波长的光取决于液晶的种类和它的温度以及光线的入射角。我们可以用晶体衍 射的布拉格公式 解释液晶的这一现象。式中 为反射光的波长，p 表示胆甾 相液晶的螺距，n 为平均折射率， 是入射光与液晶表面间的夹角(如图 9 所示)。 由此可 见，沿不同角度可以观察到不同颜色的光。温度发生变化时，胆甾相液晶的螺距敏锐地变化， 因而反射光的颜色也随之变化。胆甾相液晶的这一特性被广泛用于温度计和各种测量温度变 化的显示装置中。 4. 向列相液晶的动态散射把向列相液晶注入带有 透明电极的液晶盒内，未加电场时液晶盒透明。施加电 场并超过某一数值(域值)时，液晶盒由透明变成不透明。 这种现象称为动态散射。这是因为盒内离子和液晶分子 在电场作用下互相碰撞，使液晶分子产生紊乱运动，使 折射率随时变化，因而使光发生强烈散射的结果。图 10 为液晶显示数码板：向列相液晶在其中组成七段互相分 离的数字笔画，并与公共电极相对。当其中某几段电极加上电压时，这几段就显示出来，组 成某一数字