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液晶显示器工作原理
发布时间:2016-06-24        浏览次数:138        返回列表
 液晶显示器(LCD)是现在非常普遍的显示器。它具有体积小、重量轻、省电、辐射低、易于携带等优点。液晶显示器(LCD)的原理与阴极射线管显示器(CRT)大不相同。LCD是基于液晶电光效应的显示器件。包括段显示方式的字符段显示器件;矩阵显示方式的字符、图形、图像显示器件;矩阵显示方式的大屏幕液晶投影电视液晶屏等。液晶显示器的工作原理是利用液晶的物理特性,在通电时导通,使液晶排列变得有秩序,使光线容易通过;不通电时,排列则变得混乱,阻止光线通过。下面介绍三种液晶显示器的工作原理。

1.“扭曲向列型液晶显示器”(Twisted Nematic Liquid crystal display),简称“TN型液晶显示器”。这种显示器的液晶组件构造如图11所示。向列型液晶夹在两片玻璃中间。这种玻璃的表面上先镀有一层透明而导电的薄膜以作电极之用。这种薄膜通常是一种铟(Indium)和锡(Tin)的氧化物(Oxide),简称ITO。然后再在有ITO的玻璃上镀表面配向剂,以使液晶顺着一个特定且平行于玻璃表面之方向排列。(图11 a)中左边玻璃使液晶排成上下的方向,右边玻璃则使液晶排成垂直于图面之方向。此组件中之液晶的自然状态具有从左到右共的扭曲, 这也是为什么被称为扭曲型液晶显示器的原因。利用电场可使液晶旋转的原理,在两电极上加上电压则会使得液晶偏振化方向转向与电场方向平行。 因为液态晶的折射率随液晶的方向而改变,其结果是光经过TN型液晶盒以后其偏振性会发生变化。我们可以选择适当的厚度使光的偏振化方向刚好改变。那么,我们就可利用两个平行偏振片使得光完全不能通过(如图12所示)。若外加足够大的电压V使得液晶方向转成与电场方向平行,光的偏振性就不会改变。因此光可顺利通过第二个偏光器。于是,我们可利用电的开关达到控制光的明暗。这样会形成透光时为白、不透光时为黑,字符就可以显示在屏幕上了。


3. “高分子散布型液晶显示器”
(Polymer dispersed liquid crystal liquid crystal display),简称“PDLC型液晶显示器”。这种显示器的液晶组件构造如图13所示。高分子的单体(monomer)与液晶混合后夹在两片玻璃中间,做成一液晶盒。这种玻璃与上面所用的相同,是表面上先镀有一层透明而导电的薄膜作电极。但是不需要在玻璃上镀表面配向剂。此时将液晶盒放在紫外灯下照射使个单体连结成高分子聚合物。在高分子形成的同时,液晶与高分子分开而形成许多液晶小颗粒。这些小颗粒被高分子聚合物固定住。 当光照射在此液晶盒上,因折射率不同,而在颗粒表面处产生折射及反射。经过多次反射与折射,就产生了散射(scattering)。此液晶盒就像牛奶一样呈现出不透明的乳白色。2.TFT型液晶显示器的原理 TFT型液晶显示器也采用了两夹层间填充液晶分子的设计。只不过是把左边夹层的电极改为了FET晶体管,而右边夹层的电极改为了共通电极。在光源设计上,TFT的显示采用"背透式"照射方式,即假想的光源路径不是像TN液晶那样的从左至右,而是从右向左,这样的作法是在液晶的背部设置了类似日光灯的光管。 光源照射时先通过右偏振片向左透出,借助液晶分子来传导光线。由于左右夹层的电极改成FET电极和共通电极,在FET电极导通时,液晶分子的表现如TN液晶的排列状态一样会发生改变,也通过遮光和透光来达到显示的目的。但不同的是,由于FET晶体管具有电容效应,能够保持电位状态,先前透光的液晶分子会一直保持这种状态,直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止。 相对而言,TN就没有这个特性,液晶分子一旦没有被施压,立刻就返回原始状态,这是TFT液晶和TN液晶显示原理的最大不同。

足够大电压加在液晶盒两侧的玻璃上﹐液晶顺着电场方向排列,而使每颗液晶的排列均相同。对正面入射光而言,这些液晶有着相同的折射率n。如果我们可以选用的高分子材料的折射率与n相同,对光而言这些液晶颗粒与高分子材料是相同的;因而在液晶盒内部没有任何折射或反射的现象产生。此时的液晶盒就像透明的清水一样.

 

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