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液晶材料的分类、应用及其发展状况

摘要
介绍了液晶材料的种类及其分类性能，论述
了液晶材料的应用和发展情况。
关键词
液晶材料;介晶相;应用

1.液晶的简介和分类
液晶是一些化合物所具有的介于固态
晶体的三维有序和无规液态之间的一种中
间相态，又称作介晶相，是一种取向有序
流体，既具有液体的易流动性，又有晶体
的双折射等各向异性的特征。1888年奥地
利植物学家Reinitzer首次发现液晶，但直
到1941年Kargin提出液晶态是聚合物体系
的一种普遍存在状态，人们才开始了对高
分子液晶的研究。近二十多年来液晶材料
获得迅速的发展，这是因为液晶材料的光
电效应被发现，因此被广泛地应用在需低
电压和轻薄短小的显示组件上，因此它一
跃成为一热门的科学研究及应用的主题，
目前已被广泛使用于电子表、电子计算器
和计算机显示屏幕上，液晶逐渐成为显示
工业上不可或缺的重要材料，液晶高分子
的大规模研究工作起步更晚，但目前已发
展为液晶领域中举足轻重的部分。如果说
小分子液晶是有机化学和电子学之间的边
缘科学，那么液晶高分子则牵涉到高分子
科学、材料科学、生物工程等多门科学，而
且在高分子材料、生命科学等方面都得到
了大量应用。
1.1溶致型液晶
有些材料在溶剂中，处于一定的浓度
区间内会产生液晶，这类液晶我们叫它溶
致液晶。
如可以利用溶致型液晶聚合物的液晶
相的高浓度低黏度特性进行液晶纺丝制备
强度高模量的纤维。溶致型液晶材料广泛
存在于自然界、生物体中，与生命息息相
关，但在显示中尚无应用。
1.2热致型液晶
热致型液晶分子会随温度上升而伴随
一连串相转移，即由固体变成液晶状态，最
后变成等向性液体，在这些相变化的过程
中液晶分子的物理性质都会随之变化，如
折射率、介电异向性、弹性系数和粘度等。
在热致型液晶中，又根据液晶分子排
列结构分为三大类：近晶相、向列相和胆
甾相。
1.2.1近晶型液晶
近晶相除有沿分子长轴的取向有序
外，有一个沿某一方向的平移有序，近晶
型液晶在所有液晶聚合态结构中最接近固
体晶体，通常含有C=N或者N=N键及苯
环结构，分子是厂棒状。目前各近晶相中
的手性近晶C相，即铁电相引起人们广泛
兴趣。铁电液晶具备向列相液晶所不具备
的高速度（微秒级）和记忆性的优异特
征，它们在最近几年得到大量研究。
1.2.2向列型液晶
向列相仅有沿分子长轴的取向有序，
液晶分子呈棒状形刚性部分平行排列，该
种液晶分子运动自由度大，是流动性最好
的液晶，此类型液晶的粘度小，应答速度
快，是最早被应用的液晶，普遍地使用于液
晶电视、笔记本电脑以及各类型显示元件
上。
1.2.3胆甾型液晶
这类液晶大都是胆甾醇的衍生物，胆
甾醇本身无液晶性质，而它的衍生物均具
有液晶特性，次类型液晶是由多层相列型
液晶堆积所形成，为向列相液晶的一种，也
可以称为旋光性的向列相液晶，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，面和面之间为相互平行，而
分子在各平面上为向列相。
2.液晶的应用及发展状况
2.1液晶材料在显示器的应用
回顾液晶的发展史可以发现，尽管液
晶早在19世纪60年代已经被发现，然而
在相当长一段时间里，虽然液晶的许多有
价值的现象早被揭露，但液晶始终只是实
验室中的珍品而已。只有当液晶被用于显
示器开始，它的研究才有了前所未有的动
力。在这最近的几十年时间里液晶显示器
有了长足的进步，目前液晶显示器已是整
个领域中的佼佼者，只要稍加留意，不难发
现市场上用液晶显示器的仪器仪表、计算
器、计算机、彩色电视机等不仅品种越来越
多，而且显示品质亦越来越高，价格越来越
便宜。
目前，各种形态的液晶材料基本上都
用于开发液晶显示器，现在已开发出的各
种向列相液晶、聚合物分散液晶、双
（多）稳态液晶、铁电液晶和反铁电液晶
显示器等。而在液晶显示中，开发最成
功、市场占有量最大、发展最快的是向列
相液晶显示器。按照液晶显示模式，常见
向列相显示就有T N（扭曲向列相）模
式，H T N（高扭曲向列相）模式、S T N
（超扭曲向列相）模式、T F T（薄膜晶
体管）模式等。其中TFT模式是近10年
发展最快的显示模式。