液晶显示屏结构图液晶显示屏结构图 （珠海华升光电科技有限公司）:液晶于1888年由奥地利植物学者Reinitzer发现，是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排 列的有机物，一般最常用的液晶型式为向列（nematic）液晶，分子形状为细长棒形，长宽约 1nm~10nm，在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转90度排列，产生透光度的差别，如此在电 源ON/OFF下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。 液晶显示器是以液晶材料为基本组件，由于液晶...

  液晶显示屏结构图 （珠海华升光电科技有限公司）:液晶于1888年由奥地利植物学者Reinitzer发现，是一种介于固体与液体之间，具有

  性分子排 列的有机物，一般最常用的液晶型式为向列（nematic）液晶，分子形状为细长棒形，长宽约 1nm~10nm，在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转90度排列，产生透光度的差别，如此在电 源ON/OFF下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。 液晶显示器是以液晶材料为基本组件，由于液晶是介于固态和液态之间，不但具有固态晶体光学特性，又具有液 态流动特性。而要了解液晶的所产生的光电效应，我们一定要来解释液晶的物理特性，包括它的黏性（visco-sity）与弹性（elasticity）和其极化性（polarizalility）。液晶的黏性和弹性从流体力学的观点来看，可说是一个具有排 列性质的液体，依照作用力量不同的方向，应该有不同的效果。就好象是将一把短木棍扔进流动的河水中，短木棍随 着河水流着，起初显得凌乱，过了一会儿，所有短木棍的长轴都自然的变成与河水流动的方向一致，这表示着次黏性 最低的流动方式，也是流动自由能最低的一个物理模型。 此外，液晶除了有黏性的反应外，还具有弹性的反应，它们都是对于外加的力量，呈现了方向性的效果。也因此 光线射入液晶物质中，必然会按照液晶分子的排列方式行进，产生了自然的偏转现像。至于液晶分子中的电子结构， 都具备着很强的电子共轭运动能力，所以当液晶分子受到外加电场的作用，便很容易的被极化产生感应偶极性（induced dipolar），这也是液晶分子之间互相作用力量的来源。而一般电子科技类产品中所用的液晶显示器，就是是利用液晶的光电 效应，藉由外部的电压控制，再通过液晶分子的折射特性，以及对光线的旋转能力来获得亮暗情况（或着称为可视光 学的对比），进而达到显像的目的。 在两片玻璃基板上装有配向膜，所以液晶会沿着沟槽配向，由于玻璃基板配向膜沟槽偏离90度，所以液晶分子成为扭转型，当玻璃基板没有加入电场时，光线度扭转，通过下方偏光板，液晶面板显示白色 （如图左）；当玻璃基板加入电场时，液晶分子产生配列变化，光线通过液晶分子空隙维持原方向，被下方偏光板遮 蔽，光线被吸收无法透出，液晶面板显示黑色（如图右）。液晶显示器就是根据此电压有无，使面板达到显示效果。 １ （珠海华升光电科技有限公司）:液态晶体的类别 现在液态晶体这个名词的定义更广义。凡是不像一般液体那么乱又不像一般晶体那样具有三度空间之周期性的态均 被称为液态晶体。甚至于那些具有液晶态的材料也被随意地称为液态晶体。液态晶体的类别可以许多方面来分【１】。 以构造来分可分成许多态,我们在这介绍几种较普遍得液晶态： 1、向列型液晶态 (Nematics):分子平均起来有一个特定方向，此平均方向通常用一个单位向量来表示，请看（图三） 所示。 2、胆固醇型液晶态 (Cholesterics):这一形液晶和向列形液晶几乎完全相同，只是 会如（图四）般沿者某一个方向随着位置缓慢旋转。 3、层状液晶态 (Smectics)：这一型液晶不但具有方向之秩序性，连分子的质心排列也有部分秩序性。我们由（图 五）来说明。小棒子表示分子，的方向是向上。除此外，分子还具有层状排列，（图五）中之横线是用来指出此层状结 构。 ２ （珠海华升光电科技有限公司）:在上面所说的层状液晶态还可再细分成许多态。最近发现的ＴＧＢ（扭曲颗粒接口）液晶就有很有趣的结构,在第六节中我们再单独介绍。 以材料来分可分成两大类：１、热致型液晶 (Thermotropics)－纯物质（或均匀之混合物）：此种材料在不一样的温度下会呈现不同性质之液态。我们用（图六）来说明各态与温度之关系。当然，对任一种物质而言， 可能只具有某几个态。 4，溶致型液晶 (Lyotropics)－两栖型分子之水溶液（如肥皂水）：两栖型分子的两端具有不一样之性质；其一端亲水，而 ３ （珠海华升光电科技有限公司）:另一端拒水。此种水溶液在不同浓度时会呈现不同性质之液态。（图七）中举出两个例子，说明这些分子在水中可能形 成的结构。 液态晶体之特色 一般的固态晶体具有方向性，所以许多物理特性亦具有方向性。液态晶体不但具有一般晶体之方向性同时又具有液体之可流动性。如果要 改变固态晶体方向必须旋转整个晶体。液态晶体就不同了，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方向是在应用上常用的方法。有的液晶和电场平行时位能较低，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位能较低，所以在有外加电场时 会向着与电场垂直的方向转动。所以，用液态晶体制作之组件，通常都将液态晶体包在两片玻璃 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态晶体的排列情形。 物质只有三态吗？ 我们很早就知道物质有三态。此三态的特性可用（图一）来说明。「固态」是一个分子很靠近且整齐排列的「态」。「液态」中的分子虽 然很靠近，但不具有空间上排列之秩序性。「气态」中之分子则相互间分离的很远。 固态－－－－－－－－液态－－－－－－－－－气态 图一 物质三态 其实所谓的三态只是大致的区分，有些物质的固态可以再被细分出不同性质之「态」。譬如铁，它在 1536?C 以下都是固态。我们也知道室温的铁可具有永久磁性，但是若温度超过770?C 就不能具有永久磁性。所以「固态铁」又可细分为770?C以下的「铁磁性态」及770?C以上的「顺磁性态」两种固态。 图二 液态晶体与一般液体之比较 液体也同样可具有不一样之「态」。液体分子质心之排列虽然不具有任何规律性，但是如果这些分子是长形的（或扁形的），它们的分子指 向 就可能有规律性。于是我们就可将液态又细分为许多态。那些分子方向没有规律性的液体我们叫做「各向相同液体」或直接称为「液 体」，而具有方向性之液体则称之为「液态晶体」，又简称「液晶」。请看（图二）中两者的差异。 ４

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