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液晶材料
液晶材料 (Liquid CrySTal) 是一种高分子材料，因为其特殊的物理、化学、光学特性，20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上。液晶材料即具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性物质。液晶材料在液晶平面显示器的组成结构上所担任的角色是相当地重要，虽然其种类有数万种，但真正使用的也仅有数十多种。
液晶材料的发展历史
*1854~1889年代，德国生理学家R.C.Virchow发现自然界的Myelin物质，此是一种溶致型液晶，在适当的水份混合後，会呈现光学异方向性之有机分子集合体。
*液晶材料的发现，正式於1988年，将胆固醇的笨二甲酸或以酸加热到145度时，有白浊稠状液体，再加热至178度，会变成透明液体，冷却下来则有紫色、橙红色、绿色等不同颜色变化。
*1920後时期，为液晶合成的开始及分类的确定，Friedel博士将液晶分类成层列型或距列型、向列型、胆固醇型..
*1960到1968年代，为液晶应用研究的蓬勃时期，G.H.Heilmeir博士发现动态散射模式(DSM)，而使应用朝向液晶平面显示器
*电控复折射(ECB)的动作模式於1971年提出，後来发明扭曲向列型液晶平面显示器，应用在汽车仪表和电子表上
*1973年後为液晶实用化和应用研究多样化时期，日本的sharp和Seiko-EpsON改朝向向列型液晶平面显示器，1972年P.Brody提出主动性矩阵型模式，1980到1983年则有铁电性液晶平面显示器，1983到1985年发明超向列型液晶平面显示器(STN-LCD)。
*1980年日立试作低温多晶矽薄膜电晶体液晶平面显示器(LTPS TFT-LCD)
*1990年代彩色超向列型液晶平面显示器之笔记型电脑
*1991年彩色非晶矽薄膜电晶体液晶平面显示器之笔记型电脑
*1996年低温多晶矽薄膜电晶体液晶平面显示器的数位相机
*2000年低温多晶矽薄膜电晶体液晶平面显示器结合有机电激光显示器成为新一代省电及高解析度的显示器
*液晶材料的发现，正式於1988年，将胆固醇的笨二甲酸或以酸加热到145度时，有白浊稠状液体，再加热至178度，会变成透明液体，冷却下来则有紫色、橙红色、绿色等不同颜色变化。
*1920後时期，为液晶合成的开始及分类的确定，Friedel博士将液晶分类成层列型或距列型、向列型、胆固醇型..
*1960到1968年代，为液晶应用研究的蓬勃时期，G.H.Heilmeir博士发现动态散射模式(DSM)，而使应用朝向液晶平面显示器
*电控复折射(ECB)的动作模式於1971年提出，後来发明扭曲向列型液晶平面显示器，应用在汽车仪表和电子表上
*1973年後为液晶实用化和应用研究多样化时期，日本的sharp和Seiko-EpsON改朝向向列型液晶平面显示器，1972年P.Brody提出主动性矩阵型模式，1980到1983年则有铁电性液晶平面显示器，1983到1985年发明超向列型液晶平面显示器(STN-LCD)。
*1980年日立试作低温多晶矽薄膜电晶体液晶平面显示器(LTPS TFT-LCD)
*1990年代彩色超向列型液晶平面显示器之笔记型电脑
*1991年彩色非晶矽薄膜电晶体液晶平面显示器之笔记型电脑
*1996年低温多晶矽薄膜电晶体液晶平面显示器的数位相机
*2000年低温多晶矽薄膜电晶体液晶平面显示器结合有机电激光显示器成为新一代省电及高解析度的显示器
液晶材料分类
根据液晶形成的条件可分为热致液晶和溶致液晶；按相态分类可分为向列相，近晶相和手性相。
1.溶致液晶，将某些有机物放在一定的溶剂中,由于溶剂破坏结晶晶格而形成的液晶,被称为溶致液晶。比如:简单的脂肪酸盐、离子型和非离子型表面活性剂等。溶致液晶广泛存在于自然界、生物体中,与生命息息相关,但在显示中尚无应用。
2.热致液晶，热致液晶是由于温度变化而出现的液晶相。低温下它是晶体结构,高温时则变为液体,这里的温度用熔点( TM) 和清亮点( TC ) 来标示。液晶单分子都有各自的熔点和清亮点,在中间温度则以液晶形态存在。目前用于显示的液晶材料基本上都是热致液晶。在热致液晶中,又根据液晶分子排列结构分为三大类:近晶相(SMECTIC) 、向列相(NEMATIC) 和胆甾相(CHOLESTERIC) 。
目前,各种形态的液晶材料基本上都用于开发液晶显示器,现在已开发出的有各种向列相液晶、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TN (扭曲向列相) 模式、HTN (高扭曲向列相) 模式、STN (超扭曲向列相) 模式、TFT (薄膜晶体管) 模式等。
1.溶致液晶，将某些有机物放在一定的溶剂中,由于溶剂破坏结晶晶格而形成的液晶,被称为溶致液晶。比如:简单的脂肪酸盐、离子型和非离子型表面活性剂等。溶致液晶广泛存在于自然界、生物体中,与生命息息相关,但在显示中尚无应用。
2.热致液晶，热致液晶是由于温度变化而出现的液晶相。低温下它是晶体结构,高温时则变为液体,这里的温度用熔点( TM) 和清亮点( TC ) 来标示。液晶单分子都有各自的熔点和清亮点,在中间温度则以液晶形态存在。目前用于显示的液晶材料基本上都是热致液晶。在热致液晶中,又根据液晶分子排列结构分为三大类:近晶相(SMECTIC) 、向列相(NEMATIC) 和胆甾相(CHOLESTERIC) 。
目前,各种形态的液晶材料基本上都用于开发液晶显示器,现在已开发出的有各种向列相液晶、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TN (扭曲向列相) 模式、HTN (高扭曲向列相) 模式、STN (超扭曲向列相) 模式、TFT (薄膜晶体管) 模式等。
液晶材料的合成
1.具有光合热的化学安定度以及使用寿命较长
2.宽广的使用温度区域，可适用於不同的低温或者高温的环境
3.液晶的黏度值低而易产生高速响应速度
4.铁电异方向性大而适合於低电压操作
5.复折射率的变化性可有效地增加其对比性
6.分子的配列性以及其秩序度高而有效的增加其对比性
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6.分子的配列性以及其秩序度高而有效的增加其对比性
液晶材料纯度测量方法
1.转移温度的测量，利用毛细管法及显微镜观察法测定转移点，或以雷射光束的透光率法。
2.层析法，例如所谓的纸层析法和薄层层析法。
3.热量计方式的精密融点测定。
4.电阻系数的测定。
5.气体层析法。
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液晶材料的应用
液晶材料国内行业现状
我国液晶材料生产经过十多年的努力，从无到有，已逐步形成了相当规模的产业，由完全的进口转化为部分出口,年销售量达到12吨左右。虽然发展较快，但在世界液晶材料市场中所占份额非常小，仍然赶不上世界LCD发展的需要。我国液晶材料开发研究工作虽然从七十年代初期就已经开始，但由于受国内LCD工业整体技术设备水平和投入资金的限制，液晶行业也一直没有被国家列入重点科技攻关项目，研究经费严重不足和人才短缺限制了该行业的发展。到目前为止液晶显示器件与液晶材料研究开发仍以TN型和中低档STN型为主。仅就液晶显示器方面而言，到了九十年代初，随着我国数十家LCD生产线的引进，以中科院长春物理所、电子部南京五十五所、清华大学和深圳天马微电子公司为龙头的LCD技术研究开发工作才得以开展，但其研究课题主要集中在TN-LCD、STN-LCD生产相关技术以及少数TFT-LCD基础性课题方面。在液晶材料方面，由于受国内LCD工业整体技术设备水平限制，虽然有很多科研单位投入力量研究开发液晶显示器或液晶材料,但除了中科院上海有机所在全氟苯炔类液晶化合物合成方面取得一些突破性成就外，在新材料开发与应用研究方面同国外相比，差距很大。特别在STN、TFT-LCD配套液晶材料的研究开发工作进展非常缓慢，同日本、德国和英美国家相比，至少落后八至十年左右，使得我国在世界液晶显示行业市场中缺乏竞争力。国内目前中高档产品品种相对偏少，尚不能满足国内市场的需求，急待增加科研开发力度，尤其是STN-LCD用液晶材料，国内市场已呈现需求状态，急需尽快占领；中高档液晶材料技术含量高，售价及利润相对来说也较高。
