液晶顯示器特點及工作原理

　液晶顯示器(LCD)是現在非常普遍的顯示器。它具有體積小、重量輕、省電、輻射低、易于攜帶等優點。液晶顯示器（LCD）的原理與陰極射線管顯示器（CRT）大不相同。LCD是基于液晶電光效應的顯示器件。包括段顯示方式的字符段顯示器件；矩陣顯示方式的字符、圖形、圖像顯示器件；矩陣顯示方式的大屏幕液晶投影電視液晶屏等。液晶顯示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通電時導通，使液晶排列變得有秩序，使光線容易通過；不通電時，排列則變得混亂，阻止光線通過。下面介紹三種液晶顯示器的工作原理。
　　1.“扭曲向列型液晶顯示器”（Twisted Nematic Liquid crystal display）,簡稱“TN型液晶顯示器”。這種顯示器的液晶組件構造如圖11所示。向列型液晶夾在兩片玻璃中間。這種玻璃的表面上先鍍有一層透明而導電的薄膜以作電極之用。這種薄膜通常是一種銦（Indium）和錫（Tin）的氧化物（Oxide），簡稱ito。然后再在有ito的玻璃上鍍表面配向劑，以使液晶順著一個特定且平行于玻璃表面之方向排列。（圖11 a）中左邊玻璃使液晶排成上下的方向，右邊玻璃則使液晶排成垂直于圖面之方向。此組件中之液晶的自然狀態具有從左到右共的扭曲, 這也是為什么被稱為扭曲型液晶顯示器的原因。利用電場可使液晶旋轉的原理，在兩電極上加上電壓則會使得液晶偏振化方向轉向與電場方向平行。 因為液態晶的折射率隨液晶的方向而改變，其結果是光經過TN型液晶盒以后其偏振性會發生變化。我們可以選擇適當的厚度使光的偏振化方向剛好改變。那么，我們就可利用兩個平行偏振片使得光完全不能通過（如圖12所示）。若外加足夠大的電壓Ｖ使得液晶方向轉成與電場方向平行，光的偏振性就不會改變。因此光可順利通過第二個偏光器。于是，我們可利用電的開關達到控制光的明暗。這樣會形成透光時為白、不透光時為黑，字符就可以顯示在屏幕上了。
　　
　　
　　2.TFT型液晶顯示器的原理 TFT型液晶顯示器也采用了兩夾層間填充液晶分子的設計。只不過是把左邊夾層的電極改為了FET晶體管，而右邊夾層的電極改為了共通電極。在光源設計上，TFT的顯示采用"背透式"照射方式，即假想的光源路徑不是像TN液晶那樣的從左至右，而是從右向左，這樣的作法是在液晶的背部設置了類似日光燈的光管。 光源照射時先通過右偏振片向左透出，借助液晶分子來傳導光線。由于左右夾層的電極改成FET電極和共通電極，在FET電極導通時，液晶分子的表現如TN液晶的排列狀態一樣會發生改變，也通過遮光和透光來達到顯示的目的。但不同的是，由于FET晶體管具有電容效應，能夠保持電位狀態，先前透光的液晶分子會一直保持這種狀態，直到FET電極下一次再加電改變其排列方式為止。 相對而言，TN就沒有這個特性，液晶分子一旦沒有被施壓，立刻就返回原始狀態，這是TFT液晶和TN液晶顯示原理的最大不同。
　　3. “高分子散布型液晶顯示器”（Polymer dispersed liquid crystal liquid crystal display），簡稱“PDLC型液晶顯示器”。這種顯示器的液晶組件構造如圖13所示。高分子的單體(monomer)與液晶混合后夾在兩片玻璃中間，做成一液晶盒。這種玻璃與上面所用的相同，是表面上先鍍有一層透明而導電的薄膜作電極。但是不需要在玻璃上鍍表面配向劑。此時將液晶盒放在紫外燈下照射使個單體連結成高分子聚合物。在高分子形成的同時，液晶與高分子分開而形成許多液晶小顆粒。這些小顆粒被高分子聚合物固定住。 當光照射在此液晶盒上，因折射率不同，而在顆粒表面處產生折射及反射。經過多次反射與折射，就產生了散射(scattering)。此液晶盒就像牛奶一樣呈現出不透明的乳白色。

　　足夠大電壓加在液晶盒兩側的玻璃上﹐液晶順著電場方向排列，而使每顆液晶的排列均相同。對正面入射光而言，這些液晶有著相同的折射率n。如果我們可以選用的高分子材料的折射率與n相同，對光而言這些液晶顆粒與高分子材料是相同的；因而在液晶盒內部沒有任何折射或反射的現象產生。此時的液晶盒就像透明的清水一樣。