50年前，在赫尔大学的一个实验室里，一种新的化合物被制造出来，它会影响世界，就像任何药物、燃料或物质一样。
乔治·格雷（George Gray）是这项改变社会的发明的负责人——他的新液晶分子（现在称为5CB）使液晶显示器（LCD）变得可行，并启动了数十亿美元的平板屏幕产业。
乔治·格雷（George Gray）
这个故事始于1967年，当时工党议员约翰·斯通豪斯（John Stonehouse）在哈罗德·威尔逊（Harold Wilson）总理的领导下担任技术部长，他成立了一个小组来开发一项刚刚在《星际迷航》（Star Trek）上首次亮相的技术——全彩平板显示器。
对斯通豪斯来说，不幸的是，他那惊人的远见自那以后就被他（1974年）为逃避多起欺诈和伪造罪的惩罚而试图假死的企图所掩盖。
但在我们回到涉及到的多彩角色之前，让我们先来看看LCD的科学。
像素与光
液晶是介于液体和固体之间的物质状态。它们像液体一样流动，而其中的分子彼此之间保持着某种秩序，就像在晶体中一样。长的和薄的分子以有序的矩形排列相互堆积。
至关重要的是，这些液晶结构可以以有趣的方式与光相互作用，这是它们如何在平板显示器中工作的关键。LCD中的每个像素都由一个光源（通常是一个发光二极管（LED））和夹在两个滤光片之间的一层薄薄的液晶组成，科学家称之为偏振。
从灯泡、LED或太阳发出的光被称为非偏振光，从这个意义上说，它由以各种方向向外传播的波组成。打个比方，想象一下一群小学生都在挥舞着跳绳。有些人会上下摇动绳索，有些人会左右摇动，有些人会在两者之间形成一定角度。
偏振滤光片只允许特定方向的波通过，从而使发射的光波有序。例如，除了在LCD中，你也可以在一些太阳镜中找到它们。如果我们回到绳子的类比，想象绳子是通过一个板条门输送的。门的平行板条只允许上下移动的波传播，而所有孩子在其他方向摇动绳索的波受到限制——这就是偏振对光的作用。
极化滤波器的工作原理。物理堆栈交换，作者提供
现在，假设你有两个极化滤波器。你把一个放在另一个上面，把它们举到灯光下。正如所料，他们切断了一些进入你眼睛的光线。现在，在保持一个在另一个前面的同时，将过滤器旋转90度。事实证明，奇怪的事情发生了——他们现在切断了所有的光线，滤镜一起看起来是不透明的。在这个方向上，第一个滤光片切断“两侧”偏振光，而第二个滤光片切断“上下”光。
液晶显示器的核心是两个偏振滤波器。
当偏振滤光片彼此旋转90度时，它们是不透明的。
现在是液晶
在这些偏振滤光片之间的薄层液晶做了一些相当巧妙的事情。这些分子堆叠成螺旋状，扭转光的偏振，让光通过第二个滤光片。
还有一件事需要把这个由偏振滤光片和液晶组成的三明治变成显示屏中的一个像素。你需要一些方法来打开和关闭液晶的光扭曲特性。这样你就可以控制像素是亮还是暗。
这就是我们回到斯通豪斯的地方——因为早在1967年，他就开始着手解决这个问题。在担任科技部部长期间，斯通豪斯很快了解到，英国向美国人支付的用于军方显示器的彩色阴极射线管技术（在那些大体积电视和显示器中）使用权的费用，要高于其开发超音速客机协和式飞机的费用。
这让他确信，英国需要开发一种彩色平板电脑。由物理学家西里尔·希尔苏姆教授领导的一个政府工作组会见了各自领域的专家，以决定哪些技术应该获得资助。当谈到液晶会议时，有人问这位专家，为什么光会从他的液晶样品瓶上反射出来，并在墙上投射出如此奇怪的图案。他无法回答，但一个年轻的、来自赫尔大学的化学讲师George Gray可以。那一刻的辉煌为他赢得了合同。
不到一年，格雷的研究团队就开发出了一种稳定、易于制造的液晶，最重要的是，它的一端带有正电荷。这个电荷意味着一个电场可以施加到一个像素上，拉动带电的分子，打破液晶的结构，使像素变暗。移除电源后，堆栈可以重新排列，像素可以翻转回白色。
这种分子被称为4-氰基-4′-戊基联苯，简称5CB。到1974年，第一批含有这种化合物的设备开始销售，比如计算器和数字手表。即使到了今天，如果你有一块灰色和黑色显示屏的手表，你的手腕上也有5CB。
5CB
彩色屏幕出现得晚了一点。它们的工作原理完全相同，只是每个像素都是由三个微小的子像素组成的，每个像素层都添加了红色、绿色和蓝色滤光片，每个滤光片都可以单独控制，以产生我们现代高分辨率屏幕中所期望的数百万种色调。
1988年夏普公司推出14英寸液晶电视时，第一台彩色平板电视上市。不幸的是，斯通豪斯未能看到自己的愿景实现，因为他在那年早些时候去世了。
这篇文章最初发表在《对话》上。
来源：赫尔大学中文官网
作者：马克·洛奇
