我國液晶行業(yè)定義及分類

　　液晶行業(yè)定義：

　　液晶，即液態(tài)晶體。某些物質在熔融狀態(tài)或被溶劑溶解之后，盡管失去固態(tài)物質的剛性，卻獲得了液體的易流動性，并保留著部分晶態(tài)物質分子的各向異性有序排列，形成一種兼有晶體和液體的部分性質的中間態(tài)，這種由固態(tài)向液態(tài)轉化過程中存在的取向有序流體稱為液晶。它是相態(tài)的一種，因為具有特殊的理化與光電特性，20世紀中葉開始被廣泛應用在輕薄型的顯示技術上。

　　人們熟悉的物質狀態(tài)(又稱相)為氣、液、固，較為生疏的是等離子和液晶。液晶相要具有特殊形狀分子組合才會產生，它們可以流動，又擁有結晶的光學性質。

　　液晶的定義，以放寬而囊括了在某一溫度范圍可以是現液晶相，在較低溫度為正常結晶之物質。而液晶的組成物質是一種有機化合物，也就是以碳為中心所構成的化合物。

　　同時具有兩種物質的液晶，是以分子間力量組合的，它們的特殊光學性質，又對電磁場敏感，極有實用價值。

　　液晶的分類：

　　液晶種類很多，通常按液晶分子的中心橋鍵和環(huán)的特征進行分類。已合成了1萬多種液晶材料，其中常用的液晶顯示材料有上千種，主要有聯(lián)苯液晶、苯基環(huán)己烷液晶及酯類液晶等。相關行業(yè)資訊可查詢《液晶行業(yè)市場調查分析報告》。

　　一、按外因

　　因液晶產生之條件(狀況)不同而被分為熱致液晶(thermotropic LC)和溶致液晶(lyotropic LC)，分別由加熱、加入溶劑形成液晶熱相致液晶相產生兩種情形。液晶的光電效應受溫度條件控制的液晶稱為熱致液晶;溶致液晶則受控于濃度條件。顯示用液晶一般是低分子熱致液晶。

　　熱致液晶包括向列相、近晶相、膽甾相三種。

　　1.近晶相液晶

　　近晶相液晶分子分層排列，根據層內分子排列的不同，又可細分為近晶相A近晶相B等多種。層內分子長軸互相平行，而且垂直于層面。分子質心在層內的位置無一定規(guī)律。這種排列稱為取向有序，位置無序。近晶相液晶分子間的側向相互作用強于層間相互作用，所以分子只能在本層內活動，而各層之間可以相互滑動。

　　2. 膽甾相液晶

　　膽甾相液晶是一種乳白色粘稠狀液體，是最早發(fā)現的一種液晶，其分子也是分層排列，逐層疊合。每層中分子長軸彼此平行，而且與層面平行。不同層中分子長軸方向不同，分子的長軸方向逐層依次向右或向左旋轉過一個角度。從整體看，分子取向形成螺旋狀，其螺距用p表示，約為0.3mm。

　　3. 向列相液晶

　　向列相液晶中，分子長軸互相平行，但不分層，而且分子質心位置是無規(guī)則的。

　　向列相(nematic)是最簡單的液晶相，此類液晶的棒狀分子之間只是互相平等排列。但它們的重心排列是無序的，在外力作用下發(fā)生流動，很容易沿流動方向取向，并且互相穿越。因此，此類型液晶具有相當大的流動性。向列相液晶又分為單軸向列相液晶和雙軸向列相液晶。

　　電場與磁場對液晶有巨大的影響力，向列型液晶相的介電性行為是各類光電應用的基礎(用液晶材料制造以外加電場超作之顯示器，在1970年代以后發(fā)展很快。因為它們有小容積、微量耗電、低操作電壓、易設計多色面版等多項優(yōu)點。不過因為它們不是發(fā)光型顯示器，在暗處的清晰度、視角和環(huán)境溫度限制，都不理想。無論如何，電視和電腦的屏幕以液晶材質制造，十分有利。大型屏幕在以往受制于高電壓的需求，變壓器的體積與重量不可言喻。其實，彩色投影電視系統(tǒng)，亦可利用手性向列型液晶去制造如偏光面版、濾片、光電調整器。

　　近晶相近晶相

　　近晶型結構是所有液晶中具有最接近結晶結構的一類。這類液晶中，棒狀分子依靠所含官能團提供的垂直于分子的長軸方向的強有力的相互作用，互相平等排列成層狀結構，分子的長軸垂直于層片平面。在層內，分子排列保持著大量二給固體有序性，但是這些層片又不是嚴格剛性的，分子可以在本層內活動，但不能來往于各層之間，結果這類柔性的二維分子薄片之間可以相互滑動，而垂直于層片方向的流動則要困難。因此，近晶型液晶一般在各個方向都是非常粘滯的。例如：對氧化偶氮苯甲醚：CH3OC6H4(NO)=NC6H4OCH3

　　溶致型液晶

　　溶致液晶是由兩種或兩種以上的組分形成的液晶，其中一種是水或其它的極性溶劑。這是將一種溶質溶于一種溶劑而形成的液晶態(tài)物質。典型的溶質部分是由一個具有一端為親水基團，另一端為疏水基團的雙親分子構成的。如十二烷基磺酸鈉或脂肪酸鈉肥皂等堿金屬脂肪鹽類等。它的溶劑是水，當這些溶質溶于水后，在不同的濃度下，由于雙親分子親水、疏水基團的作用會形成不同的核心相(middle)和層相(lamella)，核心相為球形或柱形。層相則由與近晶相相似的層式排布構成。

　　二、分子排列

　　依其分子排列方式，分為向列型(Nematic)、距列型 (Smectic)、膽固醇型(Cholesteric)、圓盤型(Disotic)

　　向列型液晶材料

　　自1998年開始主要集中于主動式矩陣驅動的液晶平面顯示器(AM-LCD)的開發(fā)，在AM-LCD用的液晶化合物中，其要求的特性有高的比電阻、低的粘度、正的鐵電率異方向性、高的化學和光化學的安定性，符合這些特性的材料以氟系化合物為主。液晶化合物之分子長軸方向的氟數增加時，則其非子長軸方向的雙極子動量變低。液晶鐵電異方向性的增加，可經由核心部結構內之極性基的導入結合，以達到其粘度將降低的，但是當逆向導入時則其液晶的鐵電異方向性變小。

　　液晶分子的排列，后果之一是呈現有選擇性的光散射。因排列可以受外力影響，液晶材料制造器件潛力很大。范圍于兩片玻璃板之間的手性向列型液晶，經過一定手續(xù)處理，就可形成不同的紋理。

　　距列型材料

　　可分為鐵電性液晶和反鐵電性液晶

　　鐵電性液晶(FLC)是由Meyer於1974年發(fā)現的，然後於1979年發(fā)表表面安定化鐵電性液晶平面顯示器，鐵電性液晶是以簡單矩陣式驅動的并期待具有高響應、高解析度和大畫面的應用。Meyer認為要獲得鐵電性液晶的條件，有分子長軸和垂直方向應有永久偶極矩、無消旋體、具有向列型液晶C相。鐵電性液晶在電場施加時，其響應時間與鐵電性液晶的自發(fā)極化成反比，與粘性系數成正比。要獲得較高的響應速度，自發(fā)極化要大、粘性系數要小。自發(fā)行極化的改善對策，是在對掌性或光學活性結構中心倒入大的永久雙偶極矩、對掌性中心置於核心結構附近，以及復數的對掌性中心導入等設計理念，大的自發(fā)極化值之達成，可經由非對稱性碳原子和永久偶極矩

　　反鐵電性液晶(AFLC)是在電場的驅動下，由反鐵電性液晶轉換成鐵電性液晶的一種物理現像。并與非對稱性在低分子液晶的AFLC中，核心構造的苯環(huán)和共軛之苯基結合碳原子鄰接者，在非對稱性中心將CH3基結合的狀況，要比將CF3基結合來的有安定的反鐵電性，另外在高分子液晶得AFLC中，核心構造的部份連接奇數的碳碳鏈，也可以獲得反鐵電性的配列。

　　膽固醇液晶

　　不具有液晶性，但是當其氫氧基被鹵素取代成鹵素化合物，以及和碳酸或脂肪酸產生酯化反應之膽固醇衍生。膽固醇液晶材料具有特殊螺旋結構，而引發(fā)選擇性光散射、旋光性和圓偏光雙色性，可以利用膽固醇型液晶材料的外加電壓、氣體吸附和溫度等因素而引發(fā)色彩的變化。

　　類固醇型液晶，因螺旋結構而對光有選擇性反射，利用白光中的圓偏光，最簡單的是根據變色原理制成的溫度計(魚缸中常看到的溫度計)。在醫(yī)療上，皮膚癌和乳癌之偵測也可在可疑部位涂上類固醇液晶，然后與正常皮膚顯色比對(因為癌細胞代謝速度比一般細胞快，所以溫度會比一般細胞高些)。

　　碟型液晶

　　碟型液晶發(fā)現1970年代，是具有高對稱性原狀分子重疊組成之向列型或柱行系統(tǒng)。

　　三、分子量

　　依分子量來分，有低分子型和高分子型，在高分子的液晶有主鏈型和側鏈型。

　　依溫度的因素，有互變轉換型(Enantiotropic)、單變轉換型(Monotropic)

　　重現性液晶

　　其實一種物質可以具有多種液晶相。又有人發(fā)現，把兩種液晶混合物加熱，得到等向性液體后再冷卻，可以觀察到次第為向列型、層列型液晶。這種相變化的物質，稱為重現性液晶(recentrant LC)。

　　穩(wěn)定液晶相是分子間的范德華力。因分子集結密度高，斥力異向性影響較大，但吸引力則是維持高密度，使集體達到液晶狀態(tài)之力量，斥力和吸引力相互制衡十分重要。又如分子有極性基團時，偶極相互作用成為重要吸引力。

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