我国液晶行业定义及分类

　　液晶行业定义：

　　液晶，即液态晶体。某些物质在熔融状态或被溶剂溶解之后，尽管失去固态物质的刚性，却获得了液体的易流动性，并保留着部分晶态物质分子的各向异性有序排列，形成一种兼有晶体和液体的部分性质的中间态，这种由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体称为液晶。它是相态的一种，因为具有特殊的理化与光电特性，20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上。

　　人们熟悉的物质状态(又称相)为气、液、固，较为生疏的是等离子和液晶。液晶相要具有特殊形状分子组合才会产生，它们可以流动，又拥有结晶的光学性质。

　　液晶的定义，以放宽而囊括了在某一温度范围可以是现液晶相，在较低温度为正常结晶之物质。而液晶的组成物质是一种有机化合物，也就是以碳为中心所构成的化合物。

　　同时具有两种物质的液晶，是以分子间力量组合的，它们的特殊光学性质，又对电磁场敏感，极有实用价值。

　　液晶的分类：

　　液晶种类很多，通常按液晶分子的中心桥键和环的特征进行分类。已合成了1万多种液晶材料，其中常用的液晶显示材料有上千种，主要有联苯液晶、苯基环己烷液晶及酯类液晶等。相关行业资讯可查询《液晶行业市场调查分析报告》。

　　一、按外因

　　因液晶产生之条件(状况)不同而被分为热致液晶(thermotropic LC)和溶致液晶(lyotropic LC)，分别由加热、加入溶剂形成液晶热相致液晶相产生两种情形。液晶的光电效应受温度条件控制的液晶称为热致液晶;溶致液晶则受控于浓度条件。显示用液晶一般是低分子热致液晶。

　　热致液晶包括向列相、近晶相、胆甾相三种。

　　1.近晶相液晶

　　近晶相液晶分子分层排列，根据层内分子排列的不同，又可细分为近晶相A近晶相B等多种。层内分子长轴互相平行，而且垂直于层面。分子质心在层内的位置无一定规律。这种排列称为取向有序，位置无序。近晶相液晶分子间的侧向相互作用强于层间相互作用，所以分子只能在本层内活动，而各层之间可以相互滑动。

　　2. 胆甾相液晶

　　胆甾相液晶是一种乳白色粘稠状液体，是最早发现的一种液晶，其分子也是分层排列，逐层叠合。每层中分子长轴彼此平行，而且与层面平行。不同层中分子长轴方向不同，分子的长轴方向逐层依次向右或向左旋转过一个角度。从整体看，分子取向形成螺旋状，其螺距用p表示，约为0.3mm。

　　3. 向列相液晶

　　向列相液晶中，分子长轴互相平行，但不分层，而且分子质心位置是无规则的。

　　向列相(nematic)是最简单的液晶相，此类液晶的棒状分子之间只是互相平等排列。但它们的重心排列是无序的，在外力作用下发生流动，很容易沿流动方向取向，并且互相穿越。因此，此类型液晶具有相当大的流动性。向列相液晶又分为单轴向列相液晶和双轴向列相液晶。

　　电场与磁场对液晶有巨大的影响力，向列型液晶相的介电性行为是各类光电应用的基础(用液晶材料制造以外加电场超作之显示器，在1970年代以后发展很快。因为它们有小容积、微量耗电、低操作电压、易设计多色面版等多项优点。不过因为它们不是发光型显示器，在暗处的清晰度、视角和环境温度限制，都不理想。无论如何，电视和电脑的屏幕以液晶材质制造，十分有利。大型屏幕在以往受制于高电压的需求，变压器的体积与重量不可言喻。其实，彩色投影电视系统，亦可利用手性向列型液晶去制造如偏光面版、滤片、光电调整器。

　　近晶相近晶相

　　近晶型结构是所有液晶中具有最接近结晶结构的一类。这类液晶中，棒状分子依靠所含官能团提供的垂直于分子的长轴方向的强有力的相互作用，互相平等排列成层状结构，分子的长轴垂直于层片平面。在层内，分子排列保持着大量二给固体有序性，但是这些层片又不是严格刚性的，分子可以在本层内活动，但不能来往于各层之间，结果这类柔性的二维分子薄片之间可以相互滑动，而垂直于层片方向的流动则要困难。因此，近晶型液晶一般在各个方向都是非常粘滞的。例如：对氧化偶氮苯甲醚：CH3OC6H4(NO)=NC6H4OCH3

　　溶致型液晶

　　溶致液晶是由两种或两种以上的组分形成的液晶，其中一种是水或其它的极性溶剂。这是将一种溶质溶于一种溶剂而形成的液晶态物质。典型的溶质部分是由一个具有一端为亲水基团，另一端为疏水基团的双亲分子构成的。如十二烷基磺酸钠或脂肪酸钠肥皂等碱金属脂肪盐类等。它的溶剂是水，当这些溶质溶于水后，在不同的浓度下，由于双亲分子亲水、疏水基团的作用会形成不同的核心相(middle)和层相(lamella)，核心相为球形或柱形。层相则由与近晶相相似的层式排布构成。

　　二、分子排列

　　依其分子排列方式，分为向列型(Nematic)、距列型 (Smectic)、胆固醇型(Cholesteric)、圆盘型(Disotic)

　　向列型液晶材料

　　自1998年开始主要集中于主动式矩阵驱动的液晶平面显示器(AM-LCD)的开发，在AM-LCD用的液晶化合物中，其要求的特性有高的比电阻、低的粘度、正的铁电率异方向性、高的化学和光化学的安定性，符合这些特性的材料以氟系化合物为主。液晶化合物之分子长轴方向的氟数增加时，则其非子长轴方向的双极子动量变低。液晶铁电异方向性的增加，可经由核心部结构内之极性基的导入结合，以达到其粘度将降低的，但是当逆向导入时则其液晶的铁电异方向性变小。

　　液晶分子的排列，后果之一是呈现有选择性的光散射。因排列可以受外力影响，液晶材料制造器件潜力很大。范围于两片玻璃板之间的手性向列型液晶，经过一定手续处理，就可形成不同的纹理。

　　距列型材料

　　可分为铁电性液晶和反铁电性液晶

　　铁电性液晶(FLC)是由Meyer於1974年发现的，然後於1979年发表表面安定化铁电性液晶平面显示器，铁电性液晶是以简单矩阵式驱动的并期待具有高响应、高解析度和大画面的应用。Meyer认为要获得铁电性液晶的条件，有分子长轴和垂直方向应有永久偶极矩、无消旋体、具有向列型液晶C相。铁电性液晶在电场施加时，其响应时间与铁电性液晶的自发极化成反比，与粘性系数成正比。要获得较高的响应速度，自发极化要大、粘性系数要小。自发行极化的改善对策，是在对掌性或光学活性结构中心倒入大的永久双偶极矩、对掌性中心置於核心结构附近，以及复数的对掌性中心导入等设计理念，大的自发极化值之达成，可经由非对称性碳原子和永久偶极矩

　　反铁电性液晶(AFLC)是在电场的驱动下，由反铁电性液晶转换成铁电性液晶的一种物理现像。并与非对称性在低分子液晶的AFLC中，核心构造的苯环和共轭之苯基结合碳原子邻接者，在非对称性中心将CH3基结合的状况，要比将CF3基结合来的有安定的反铁电性，另外在高分子液晶得AFLC中，核心构造的部份连接奇数的碳碳链，也可以获得反铁电性的配列。

　　胆固醇液晶

　　不具有液晶性，但是当其氢氧基被卤素取代成卤素化合物，以及和碳酸或脂肪酸产生酯化反应之胆固醇衍生。胆固醇液晶材料具有特殊螺旋结构，而引发选择性光散射、旋光性和圆偏光双色性，可以利用胆固醇型液晶材料的外加电压、气体吸附和温度等因素而引发色彩的变化。

　　类固醇型液晶，因螺旋结构而对光有选择性反射，利用白光中的圆偏光，最简单的是根据变色原理制成的温度计(鱼缸中常看到的温度计)。在医疗上，皮肤癌和乳癌之侦测也可在可疑部位涂上类固醇液晶，然后与正常皮肤显色比对(因为癌细胞代谢速度比一般细胞快，所以温度会比一般细胞高些)。

　　碟型液晶

　　碟型液晶发现1970年代，是具有高对称性原状分子重叠组成之向列型或柱行系统。

　　三、分子量

　　依分子量来分，有低分子型和高分子型，在高分子的液晶有主链型和侧链型。

　　依温度的因素，有互变转换型(Enantiotropic)、单变转换型(Monotropic)

　　重现性液晶

　　其实一种物质可以具有多种液晶相。又有人发现，把两种液晶混合物加热，得到等向性液体后再冷却，可以观察到次第为向列型、层列型液晶。这种相变化的物质，称为重现性液晶(recentrant LC)。

　　稳定液晶相是分子间的范德华力。因分子集结密度高，斥力异向性影响较大，但吸引力则是维持高密度，使集体达到液晶状态之力量，斥力和吸引力相互制衡十分重要。又如分子有极性基团时，偶极相互作用成为重要吸引力。

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