三国演义的人物关系图:什么是液晶?

液晶显示器中最主要的物质就是液晶，它是一种规则性排列的有机化合物，是一种介于固体和液体之间的物质，目前一般采用的是分子排列最适合用于制造液晶显示器的nematic细柱型液晶。液晶的物理特性是：当通电时导通，分子排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时分子排列混乱，阻止光线通过。让液晶分子如闸门般地阻隔或让光线穿透。大多数液晶都属于有机复合物质，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面，液晶分子会顺着槽排列，所以假如那些槽非常平行，则各分子也会是完全平行的。从技术上简单地说，液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，称为Substrates，中间夹著一层液晶。当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。

　　从液晶显示器的结构来看，无论是笔记本电脑还是桌面系统，采用的LCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构。LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由包含有液晶材料的5μm均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板(或称匀光板)和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万液晶液滴的液晶层。液晶层中的液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。

　　液晶显示技术也存在弱点和技术瓶颈，与CRT显示器相比亮度、画面均匀度、可视角度和反应时间上都存在明显的差距。其中反应时间和可视角度均取决于液晶面板的质量，画面均匀度和辅助光学模块有很大关系。而液晶显示器的亮度主要取决于背光光源。

　　对于液晶显示器来说，亮度往往和他的背板光源有关。背板光源越亮，整个液晶显示器的亮度也会随之提高。而在早期的液晶显示器中，因为只使用2个冷光源灯管，往往会造成亮度不均匀等现象，同时明亮度也不尽人意。一直到后来使用4个冷光源灯管产品的推出，才有了不小的改善。

　　信号反应时间也就是液晶显示器的液晶单元响应延迟。实际上就是指的液晶单元从一种分子排列状态转变成另外一种分子排列状态所需要的时间，响应时间愈小愈好，它反应了液晶显示器各象素点对输入信号反应的速度，即pixel由暗转亮或由亮转暗的速度。响应时间越小则使用者在看运动画面时不会出现尾影拖拽的感觉。有些厂商会通过将液晶体内的导电离子浓度降低来实现讯号的快速响应，但其色彩饱和度、亮度、对比度就会产生相应的降低，甚至产生偏色的现象。这样信号反应时间上去了，但却牺牲了液晶显示器的显示效果。有些厂商采用的是在显示电路中加入了一片IC图像输出控制芯片，专门对显示信号进行处理的方法来实现的。IC芯片可以根据VGA输出显卡信号频率，调整信号响应时间。由于没有改变液晶体的物理性质，因此对其亮度、对比度、色彩饱和度都没有影响，这种方法的制造成本也相对较高。

F．Reinitzer在1888年首先观察到液晶现象。这位奥地利生物学家加热胆甾醇苯甲酸晶体时发现，当温度升至145.5℃时，晶体熔化成乳白色粘稠的液体，再继续加热到178.5℃，乳白色粘稠液体变成完全透明的液体。翌年，Reinitzer将上述试样送到德国O.Lehmann处，请为之作检验。Lehmann确认此种物质呈现出光学各向异性，并根据这种“兼有液体流动性和晶体光学各向异性的液体”的特性，建议称之为“液晶（liquid crystal）”。

1．分子的位置和取向有序

普通的无机物或有机物晶体分子在晶格结点上作有规则排列，即构成所谓的晶格点阵，是三维有序的。这种结构使晶体具有各向异性，如光学各向异性，介电、介磁各向异性等。当晶体受热后，在晶格上排列的分子动能增加，振动加剧，在一定压力下，达到固态和液态平衡时的温度，就是该物质的熔点。在熔点以下这种物质呈固态，熔点以上呈液态。在液态时，晶体所具有的各种特性均消失，变为各向同性的液体。

某些有机物晶体熔化时，并不是从固态直接变为各向同性的液体，而是经过一系列的“中介相”。如胆甾醇苯甲酸晶体加热时，出现两个温度突变点，前一个是其熔点（mp）为145.5℃。高于此温度，晶体熔融为混浊的液体。只有到达178.5℃时，才转变为清澈的液体，这个温度被称为清亮点（cp）。熔点与清亮点之间的相态是一种中介相。处于中介相状态的物质，原有分子排列位置的有序在熔化后丧失或大大减少，但是还保留分子平行。某种情况下，分子能自由平动，但是它们的转动总是受限制的；分子长轴取向的长程关联在中介相中还是可以得到。因此一方面具有像流体一样的流动性和连续性，另一方它又具有像晶体一样的各向异性，这样的有序流体就是液晶。在熔点和清亮点之间为液晶相区间，这个区间可能存在着一系列相变化。当物质从各向同性的状态中冷却时，类似晶体的特征又恢复。这种中介相热力学上是可逆的。

2.序参数和取向分配函数

液晶排列有序程度的度量由序参数S给出：

S＝1/2<(3cos2θ-1)> （1）

式中θ是分子长轴与某些参考方向之间的夹角。三角括号表示（3cos2θ-1）的平均值：

式中，ƒ(θ)函数描述的是整个样品内液晶分子的角度统计分布。积分的ƒ(θ)sinθdθ 函数可以看作在立体角sinθdθ内绕长轴的那一部分分子。这样，方程式（2）的分母是一种归一化条件。而整个积分是个平均过程。

根据取向分布函数ƒ(θ) 在0°～180°范围内的积分值，可给出棒状分子在固态、液晶态、液态中取向分布的差别（图1）。棒状分子处于固态时，θ=0处，ƒ(θ)为一个尖锐峰，表示分子只能绕晶轴振动。而在液态（各向同性）时，所有取向都是可能的，ƒ(θ)是个常数。液晶相具有一定的有序取向，是介于固相、液相之间的有序介晶相。

由（1）式可以看出，当分子完全平行排列时，也就是在结晶的固体中，所有分子的θ值均为零，S＝1，表明完全有序。当分子处各向同性的液体时，分子的所有取向角都是可能的，即cos2θ= 1/3,S=0，表示完全无序。一般向列相液晶的有序参数为0.3－0.8。S值是随温度变化的，其依赖关系有严格的理论推导，但一般可用近似公式计算：

S＝K〔（Tc－T）/Tc〕

式中 Tc－向列相液清亮点，℃；

K－比例常数；

T－向列相液晶的温度，℃。

随温度增加，S值下降，达到清亮点（即各向同性）时，S值降到零。

除了温度对序参数的影响外，液晶分子的结构对序参数也有影响。例如，实验证明，S值与分子结构中所含的环结构有关，刚性基团或使分子刚性增加的因素都能提高序参数。末端烷基链长度的增加将使序参数逐渐降低。分子极化度小，S大，相反，分子易于极化，则S相应较小。

X射线、紫外、红外和核磁共振技术都可用于测量序参数。典型的液晶序参数S（T）值随温度变化曲线见图2。在室温或室温附近，4-甲氧基亚苄基-4ˊ-丁基苯胺（MBBA）是液晶相，序参数范围为0.3~0.7，清亮点时，迅速降为零。

佩服

液晶全称为液态晶体,是介于“固态”与“液态”间的中间态。
1888年，澳大利亚有位叫莱尼茨尔的科学家合成了一种奇怪的有机化合物，它有两个熔点。把它的固态晶体加热到145℃时，它便熔成液体，只不过是浑浊的，而一切纯净物质熔化时却是透明的。如果继续加热到175℃时，它再次熔化，变成清澈透明的液体。后来，德国物理学家列曼就把处于“中间地带”的混浊液体，叫做液晶。液晶自从被发现以后，人们并不知道它有什么用途，直到1968年，人们才把它作为电子工业上的重要材料。
液晶在正常情况下，它的分子排列很有秩序，是清澈透明的。但是，加上直流电场以后，分子的排列被打乱，有一部分液晶变得不透明并且颜色变深，因而能显示数字和图像。
根据液晶会变色的特点，人们使用它来指示温度、报警等。