液晶顯示器工作原理

（一）液晶的物理特性
　　液晶的物理特性是：當(dāng)通電時(shí)導(dǎo)通，排列變的有秩序，使光線容易通過(guò)；不通電時(shí)排列混亂，阻止光線通過(guò)。讓液晶如閘門般地阻隔或讓光線穿透。從技術(shù)上簡(jiǎn)單地說(shuō)，液晶面板含了兩片相當(dāng)精致的無(wú)鈉玻璃素材，稱為Substrates，中間夾著一層液晶。當(dāng)光束通過(guò)這層液晶時(shí)，液晶本身會(huì)排排站立或扭轉(zhuǎn)呈不規(guī)則狀，因而阻隔或使光束順利通過(guò)。大多數(shù)液晶都屬于有機(jī)復(fù)合物，由長(zhǎng)棒狀的分子構(gòu)成。在自然狀態(tài)下，這些棒狀分子的長(zhǎng)軸大致平行。將液晶倒入一個(gè)經(jīng)精良加工的開槽平面，液晶分子會(huì)順著槽排列，所以假如那些槽非常平行，則各分子也是完全平行的。
（二）單色液晶顯示器的原理
　　LCD技術(shù)是把液晶灌入兩個(gè)列有細(xì)槽的平面之間。這兩個(gè)平面上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是說(shuō)，若一個(gè)平面上的分子南北向排列，則另一平面上的分子?xùn)|西向排列，而位于兩個(gè)平面之間的分子被強(qiáng)迫進(jìn)入一種90度扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)。由于光線順著分子的排列方向傳播，所以光線經(jīng)過(guò)液晶時(shí)也被扭轉(zhuǎn)90度。但當(dāng)液晶上加一個(gè)電壓時(shí)，分子便會(huì)重新垂直排列，使光線能直射出去，而不發(fā)生任何扭轉(zhuǎn)。
　　LCD是依賴極化濾光器(片)和光線本身。自然光線是朝四面八方隨機(jī)發(fā)散的。極化濾光器實(shí)際是一系列越來(lái)越細(xì)的平行線。這些線形成一張網(wǎng)，阻斷不與這些線平行的所有光線。極化濾光器的線正好與第一個(gè)垂直，所以能完全阻斷那些已經(jīng)極化的光線。只有兩個(gè)濾光器的線完全平行，或者光線本身已扭轉(zhuǎn)到與第二個(gè)極化濾光器相匹配，光線才得以穿透。
　　LCD是由這樣兩個(gè)相互垂直的極化濾光器構(gòu)成，所以在正常情況下應(yīng)該阻斷所有試圖穿透的光線。但是，由于兩個(gè)濾光器之間充滿了扭曲液晶，所以在光線穿出第一個(gè)濾光器后，會(huì)被液晶分子扭轉(zhuǎn)90度， 后從第二個(gè)濾光器中穿出。另一方面，若為液晶加一個(gè)電壓，分子又會(huì)重新排列并完全平行，使光線不再扭轉(zhuǎn)，所以正好被第二個(gè)濾光器擋住。總之，加電將光線阻斷，不加電則使光線射出。
　　然而，可以改變LCD中的液晶排列，使光線在加電時(shí)射出，而不加電時(shí)被阻斷。但由于計(jì)算機(jī)屏幕幾乎總是亮著的，所以只有“加電將光線阻斷”的方案才能達(dá)到 省電的目的。
　　從液晶顯示器的結(jié)構(gòu)來(lái)看，無(wú)論是筆記本電腦還是桌面系統(tǒng)，采用的LCD顯示屏都是由不同部分組成的分層結(jié)構(gòu)。LCD由兩塊玻璃板構(gòu)成，厚約1mm，其間由含有液晶(LC)材料的5μm均勻間隔隔開。因?yàn)橐壕Р牧媳旧聿⒉话l(fā)光，所以在顯示屏兩邊都設(shè)有作為光源的燈管，而在液晶顯示屏背面有一塊背光板（或稱勻光板）和反光膜，背光板是由熒光物質(zhì)組成的可以發(fā)射光線，其作用主要是提供均勻的背景光源。背光板發(fā)出的光線在穿過(guò)第一層偏振過(guò)濾層之后進(jìn)入含成千上萬(wàn)水晶液滴的液晶層。液晶層中的水晶液滴都被含在細(xì)小的單元格結(jié)構(gòu)中，一個(gè)或多個(gè)單元格構(gòu)成屏幕上的一個(gè)像素。在玻璃板與液晶材料之間是透明的電極，電極分為行和列，在行與列的交叉點(diǎn)上，通過(guò)改變電壓而改變液晶的旋光狀態(tài)，液晶材料的作用類似于一個(gè)個(gè)小的光閥。在液晶材料周邊是控制電路部分和驅(qū)動(dòng)電路部分。當(dāng)LCD中的電極產(chǎn)生電場(chǎng)時(shí)，液晶分子就會(huì)產(chǎn)生扭曲，從而將穿越其中的光線進(jìn)行有規(guī)則的折射，然后經(jīng)過(guò)第二層過(guò)濾層的過(guò)濾在屏幕上顯示出來(lái)。
（三）彩色LCD顯示器的工作原理
　　對(duì)于筆記本電腦或者桌面型的LCD顯示器需要采用的更加復(fù)雜的彩色顯示器而言，還要具備專門處理彩色顯示的色彩過(guò)濾層。通常，在彩色LCD面板中，每一個(gè)像素都是由三個(gè)液晶單元格構(gòu)成，其中每一個(gè)單元格前面都分別有紅色，綠色，或藍(lán)色的過(guò)濾器。這樣，通過(guò)不同單元格的光線就可以在屏幕上顯示出不同的顏色。
　　LCD克服了CRT體積龐大、耗電和閃爍的缺點(diǎn)，但也同時(shí)帶來(lái)了造價(jià)過(guò)高、視角不廣以及彩色顯示不理想等問(wèn)題。CRT顯示可選擇一系列分辨率，而且能按屏幕要求加以調(diào)整，但LCD屏只含有固定數(shù)量的液晶單元，只能在全屏幕使用一種分辨率顯示(每個(gè)單元就是一個(gè)像素)。
　　CRT通常有三個(gè)電子槍，射出的電子流必須精確聚集，否則就得不到清晰的圖像顯示。但LCD不存在聚焦問(wèn)題，因?yàn)槊總�(gè)液晶單元都是單獨(dú)開關(guān)的。這正是同樣一幅圖在LCD屏幕上為什么如此清晰的原因。LCD也不必關(guān)心刷新頻率和閃爍，液晶單元要么開，要么關(guān)，所以在40～60Hz這樣的低刷新頻率下顯示的圖像不會(huì)比75Hz下顯示的圖像更閃爍。不過(guò)，LCD屏的液晶單元會(huì)很容易出現(xiàn)暇疵。對(duì)1024×768的屏幕來(lái)說(shuō)，每個(gè)像素都由三個(gè)單元構(gòu)成，分別負(fù)責(zé)紅、綠和藍(lán)色的顯示一所以總共約需240萬(wàn)個(gè)單元(1024×768×3＝2359296)。很難保證所有這些單元都完好無(wú)損。 有可能的是，其中一部分己經(jīng)短路(出現(xiàn)“亮點(diǎn)”)，或者斷路(出現(xiàn)“黑點(diǎn)”)。所以說(shuō)，并不是如此高昂的顯示產(chǎn)品并不會(huì)出現(xiàn)瑕疵。
　　LCD顯示屏含了在CRT技術(shù)中未曾用到的一些東西。為屏幕提供光源的是盤繞在其背后的熒光管。有些時(shí)候，會(huì)發(fā)現(xiàn)屏幕的某一部分出現(xiàn)異常亮的線條。也可能出現(xiàn)一些不雅的條紋，一幅特殊的淺色或深色圖像會(huì)對(duì)相鄰的顯示區(qū)域造成影響。此外，一些相當(dāng)精密的圖案(比如經(jīng)抖動(dòng)處理的圖像)可能在液晶顯示屏上出現(xiàn)難看的波紋或者干擾紋。
　　現(xiàn)在，幾乎所有的應(yīng)用于筆記本或桌面系統(tǒng)的LCD都使用薄膜晶體管（TFT）激活液晶層中的單元格。TFT LCD技術(shù)能夠顯示更加清晰，明亮的圖象。早期的LCD由于是非主動(dòng)發(fā)光器件，速度低，效率差，對(duì)比度小，雖然能夠顯示清晰的文字，但是在快速顯示圖象時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生陰影，影響視頻的顯示效果，因此，如今只被應(yīng)用于需要黑白顯示的掌上電腦，呼機(jī)或手機(jī)中。
　　隨著技術(shù)的日新月異，LCD技術(shù)也在不斷發(fā)展進(jìn)步。目前各大LCD顯示器生產(chǎn)商紛紛加大對(duì)LCD的研發(fā)費(fèi)用，力求突破LCD的技術(shù)瓶頸，進(jìn)一步加快LCD顯示器的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程、降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)用戶可以接受的價(jià)格水平。