尽管液晶发现在19世纪，但是直到20世纪60年代液晶的研究者们合成常温状态下具有液晶态的物质后才使得液晶商业化成为了可能。

1.1.2  液晶的基本概念

液晶是具有某种规律指向，或者说是分子排布具有一定方向的液体。它可以呈现出与分子排列有关的力学性质、电学性质、磁学性质和光学性质，类似于晶体的各向异性；同时，它又像液体一样具有流动性。虽然液晶同时具备液体和晶体的共同特殊性质，但是，它又会展现出极其独特的电光和磁光特性，这些都是不同于液体和晶体的。正是基于这些性质，才使得它区别于晶体和液体，在显示领域中大放异彩。

液晶晶体随着温度升高会出现熔融状态，此时分子之间随机的排列，也就是说分子之间的结合开始解体，各个分子的位置不在点阵上，但是此时的分子的指向却始终保持不变。宏观的，这种有机晶体融化具有流动性，但其性质依然是像晶体一样的各项异性的液体。具有这种特性的晶体可以被称为液晶。由于构成液晶分子有规律的指向，基于这个液晶的特点使得液晶具有各向异性，这一点是只有晶体才具有的。然而液晶分子之间的相对位置无规律，这一点使液晶具有流动性，这是只有液体才具有的特性。

细长的分子形状，并且可被看作刚性分子，这两点是常见液晶分子所具有的显著特点。依据上述的两个显著特点，我们建立了液晶分子的物理模型，并且基本常见的大多数液晶分子都符合这个物理模型。按照液晶分子排列状态，根据其分子分布是否对称性可以分为三大类，他们分别是向列型、胆甾型和近晶型。分子的指向有序性主要表现在长程方向，并且可以看出分子之间互相平行排列这些特征基本属于向列型液晶分子的排列特征；然而向列相却是可以流动的，也就是说大多数的分子的中心排列是无序的，也可以理解为是长程无序的。大部分胆甾型液晶由旋光性分子构成，胆甾型液晶的分子的指向矢在空间内可以呈现一种螺旋结构。也就是说，这种结构在某一平面内，分子的长轴指向是一致的，在另一个与此平面平行的平面内分子长轴的指向也是一致的，但是它却一致地朝着另外一个方向，也就是说两相邻平面分子的长轴的指向是有些许不同的，这就解释了这种螺旋形结构。近晶型液晶相的特点是：分子空间位置的一维有序性，即近晶相的分层结构。也就是说，分子的质量中心排列成层状结构，在垂直于层的法线方向，分子具有位置的有序性，而在每层中分子具有取向有序性，所以它比向列型液晶更加有序[3]。

1. 2 液晶显示的物理基础

1.2.1 液晶黑白与彩色显示原理简介

1971年由瑞士H. Roche公司的Schadt等人发现的扭曲向列型液晶显示模式[4]（Twist Nematic Liquid Crystal Display，TN-LCD ）是液晶显示中应用最早的模式，目前已获得广泛应用。下面以TN模式的液晶面板结构为例介绍其显示原理。源.自/优尔·论\文'网·www.youerw.com/

如图1-2所示，液晶面板由上、下偏振片、玻璃电极、取向膜、液晶构成，其中上下偏振片的偏振方向相互正交。玻璃电极经由特殊处理后能诱导长棒状的液晶分子沿特定取向排列，从而上下两玻璃电极表面锚定的液晶分子的取向是互相正交的，液晶分子沿液晶面板法线方向如旋梯一般有序排列。液晶分子的这种螺旋结构类似于光波导[5]的作用，能使入射的线偏振光偏振方向发生有规则的旋转。通过控制液晶盒的厚度可使这一旋转的角度恰好为90度。当上下玻璃电极之间未施加电压时，由于上下偏振片的偏振方向之间夹角为90度，而液晶也恰好能使入射光的偏振方向转过90度，因此光可由下偏振片无衰减地出射，此时液晶盒处于开状态。当上下玻璃电极之间施加一定的电压之后液晶分子的这种螺旋排列被破坏，失去了光波导的功能，由下偏振片入射的线偏振光经在液晶内部传播之后其偏振方向并未发生改变，因此这一线偏振光的偏振方向与上偏振片的起偏方向刚好是正交的，因此光不能从上偏振片射出，此时液晶盒处于关状态。若在上下玻璃电极上镀上n×m个微小的电极，每对电极控制一个像素点的明、暗（开、关）状态即可实现信息的矩阵显示。