如今，超薄大屏幕智能電腦、3D電視、智能手機已經走入千家萬戶，然而你知道屏幕的彩色顯示需要的是什麼材料嗎？百貨商場的金銀、翡翠、瑪瑙、寶石等各種雕刻飾品熠熠生輝，你知道何種工具可以將翡翠與瑪瑙雕刻成各種漂亮的外形嗎？用什麼東西可以將它們打磨得晶瑩透亮？當你夜間駕車在高速公路上，路兩邊熒光閃閃的標誌線提醒你不至於偏離行車方向，你知道什麼材料在車燈照射下會熒光閃閃嗎？本章就此一一進行解密。
7.1液晶顯示的魅力
液晶，顧名思義，就是一種像液體一樣可以流動，又具有晶體結構特征的一類物質。早在1883年，奧地利植物學家賴尼鐵茲發現，將安息香酸膽固醇酯固體慢慢加熱至145.5℃時，固體熔化產生彩色混濁；繼續加熱至178.8℃時，彩色混濁消失，呈現透明液體狀態；稍微冷卻，混濁又出現，並有紫、橙紅、綠等不同顏色變化。賴尼鐵茲反複確定其發現後，向好友德國物理學家奧·萊曼請教，而當時奧·萊曼剛好製造了一架具有加熱功能的偏光顯微鏡，於是就將安息香酸膽固醇酯置於該儀器之下進行觀察，發現該物質在加熱情況下能夠形成一種具有偏光性質的液體，他起初將其稱為“晶態流體”，後來他深信隻有結構規則的結晶才具有偏光性質，於是將其改稱“流動晶體”，最後改名為“液晶”。因此，賴尼鐵茲和奧·萊曼後來被譽為液晶之父。
7.1.1生活中的液晶現象
我們外出遊玩時，經常碰到小商販將肥皂粉（或其他表麵活性劑）溶解於水中，然後用一個塑料管蘸一些肥皂水，用嘴一吹會產生一些五顏六色的肥皂泡。實際上，這正是一種“溶致液晶”現象，因為，肥皂粉屬於簡單的脂肪酸鹽，固態時，一定程度上，分子為定向排列，當將其溶解在溶劑中時，溶解作用破壞其規則排列而形成五顏六色的液晶現象。除脂肪酸鹽外，一些離子型或非離子型表麵活性劑都存在一定程度的溶致液晶現象。此外，雨後彩虹、人類眼球都存在液晶現象，因此，液晶不僅廣泛存在於自然界與生物體中，還和生命息息相關，但這些液晶現象不能用於顯示技術之中。
7.1.2物質特殊相態帶給我們的驚訝
眾所周知，物質最常見的相態為氣、液、固三種狀態，例如，一般情況下，水為清澈透明的液體，冬天則可變成晶瑩透亮的冰和美麗無瑕的雪花，而生活中又常常被加熱變成水蒸氣。其實，很多物質除了上述常見的三種相態之外，在特殊條件下還會出現兩種常人不太注意的特殊相態，即等離子態（也叫電漿）與液晶相態。
等離子態是物質的離子化氣體狀態，因而等離子態也廣泛應用於能源、材料、信息、空間與地球物理等學科研究。
液晶相態則是一些特殊結構形狀的物質分子，在一定溫度下呈現可以流動的分子定向排列透明狀態。這種透明狀態具有動態幹涉、散射、衍射、旋光、吸收和相變等一係列受電場調製的光學現象（又稱“光電效應”）。例如，液晶物質遇到外加的直流電場信號後，分子排列就會被打亂，一部分液晶變得不透明，甚至呈現特殊顏色，因而能顯示數字和圖像，即液晶顯示（liquid crystal display）。與等離子體相比，液晶顯示驅動電壓很低、功耗微小、可靠性增高、顯示信息量加大、彩色顯示無閃爍、對人體幾乎無任何危害，而且成本低廉、易於自動化生產，還可製成各種類型和規格的顯示器，便於攜帶。
7.1.3液晶分子及其應用
用於液晶顯示技術的液晶分子幾乎全部來自人工合成，主要包括三大類：苯基環己烷液晶、聯苯類液晶與酯類液晶。這類物質在低溫下為晶體結構，當溫度升到某一點（液晶點TM）時則變為液晶，溫度繼續升高則變為清亮的物質液體（清亮點TC）。液晶單分子都有各自的液晶點和清亮點，在中間溫度則以液晶形態存在。用於液晶顯示正是在液晶點和清亮點之間，由於這類物質在一定溫度下出現液晶狀態，因而，稱為“熱致液晶”。根據熱致液晶的分子排列結構可將液晶分為三大類：近晶相、向列相和膽甾相。目前，各種形態液晶材料都用於液晶顯示器的開發，例如，各種向列相液晶、雙（多）穩態液晶、聚合物分散液晶、鐵電液晶和反鐵電液晶顯示器等。其中，向列相液晶顯示器開發最為成功，發展最快，市場占有率也最高，其主要應用領域包括計算器、家用電器、各類儀表表盤、遊戲機、車載係統、電視、電腦、手機等。目前，日本、韓國、中國台灣在液晶顯示技術方麵處於世界領先地位。
7.1.4我國液晶顯示行業現狀
我國液晶材料研發工作始於20世紀70年代，但受到“文化大革命”以及工業液晶顯示整體技術水平和資金限製，液晶技術一直未進入國家科技部的視線，經費不足和人才短缺大大限製了該行業發展。20世紀90年代，我國先後有數十家企業引進液晶顯示生產線，以中國科學院長春光學精密機械與物理所、南京電子器體研究所、清華大學和深圳天馬微電子股份有限公司為龍頭的液晶顯示技術研究開發工作才得以開展。經過二十多年努力，我國液晶材料從無到有，從小到大，已逐步形成了相當規模的產業，尤其是在全氟苯炔類液晶化合物合成方麵取得一些突破性成就。目前，我國已經由20世紀完全依賴進口轉化為部分出口，液晶材料年銷售量達到300噸左右，發展較快，但在全球液晶材料市場中所占份額很小，仍然趕不上液晶顯示發展的需要。同日、韓、美、德等液晶技術發達國家相比，我們在新材料研發方麵差距很大，特別在薄膜晶體管顯示（TFT）、超扭曲向列相液晶顯示（STN-LCD）配套液晶材料的研發工作進展非常緩慢，使得我國在全球液晶顯示行業缺乏競爭力。尤其是中高檔品種（如STN-LCD材料），亟待增加科研開發力度。
7.2給點陽光就燦爛
夜間開車，特別是在沒有路燈的高速公路上，你將如何判斷方向？當遇到停電時，在十字路口指揮交通的警察如何讓司機避讓自己？馬路清潔工人在夜間打掃馬路時，又如何避免飛來的橫禍呢？目前最好的辦法就是穿上塗有熒光粉的服裝，這些熒光粉遇到燈光照射時，就會反射出明亮的熒光，從而提醒司機朋友，及時避讓交通警察或馬路天使。那麼熒光粉到底為何物？它為何能夠反射熒光呢？
7.2.1熒光與熒光物質
在一定波長光線（通常為X射線或紫外線）照射下，有些物質會被激發而進入高能激發態，瞬間退激，並發出一種類似螢火蟲夜間發光（通常波長比入射光波長更長），而且一旦停止照射，發光現象也隨之消失，這就是熒光，又作“螢光”。具有這種性質的物質稱為熒光物質，也叫熒光材料。確切地說，熒光是指在外界光照下，人眼見到的一些相當亮的有色光，如綠色光、橘黃色光、黃色光，也常稱之為霓虹光。
熒光材料發射熒光的顏色與強度與材料本身結構有關。熒光材料可以由稀土金屬氧化物、過渡金屬（如鋅、鉻）硫化物與微量活性劑配合，經煆燒而成；也可以由一種或多種具有發色基團（如CC、CN或CO雙鍵）的共軛體係化合物構成；還可以將稀土金屬與有機小分子配位而成。前者為無機熒光材料，中間為有機熒光材料，後者為複合熒光材料。無機熒光材料一般為無色或淺白色，在紫外光（200～400納米）照射下，依顏料中金屬和活化劑種類、含量不同，而呈現出各種顏色可見光（400～800納米），主要應用於交通標誌牌、化學及生化分析、激光熒光探針等領域。