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(yōu)點(diǎn)。液晶顯示器(LCD)的原理與陰極射線(xiàn)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(shí)導通,使液晶排列變得有秩序,使光線(xiàn)容易通過(guò);不通電時(shí),排列則變得混亂,阻止光線(xiàn)通過(guò)。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(jiǎn)稱(chēng)“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(jiǎn)稱(chēng)ITOH緩笤僭謨?font face="Times New Roman, Times, serif">ITO的玻璃上鍍表面配向劑,以使液晶順著(zhù)一個(gè)特定且平行于玻璃表面之方向排列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(tài)具有從左到右共的扭曲, 這也是為什么被稱(chēng)為扭曲型液晶顯示器的原因。利用電場(chǎng)可使液晶旋轉的原理,在兩電極上加上電壓則會(huì )使得液晶偏振化方向轉向與電場(chǎng)方向平行。 因為液態(tài)晶的折射率隨液晶的方向而改變,其結果是光經(jīng)過(guò)TN型液晶盒以后其偏振性會(huì )發(fā)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(gè)平行偏振片使得光完全不能通過(guò).若外加足夠大的電壓V使得液晶方向轉成與電場(chǎng)方向平行,光的偏振性就不會(huì )改變。因此光可順利通過(guò)第二個(gè)偏光器。于是,我們可利用電的開(kāi)關(guān)達到控制光的明暗。這樣會(huì )形成透光時(shí)為白、不透光時(shí)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(guò)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(lèi)似日光燈的光管。 光源照射時(shí)先通過(guò)右偏振片向左透出,借助液晶分子來(lái)傳導光線(xiàn)。由于左右?jiàn)A層的電極改成FET電極和共通電極,在FET電極導通時(shí),液晶分子的表現如TN液晶的排列狀態(tài)一樣會(huì )發(fā)生改變,也通過(guò)遮光和透光來(lái)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(tài),先前透光的液晶分子會(huì )一直保持這種狀態(tài),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(méi)有這個(gè)特性,液晶分子一旦沒(méi)有被施壓,立刻就返回原始狀態(tài),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(jiǎn)稱(chēng)“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(shí)將液晶盒放在紫外燈下照射使個(gè)單體連結成高分子聚合物。在高分子形成的同時(shí),液晶與高分子分開(kāi)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(chǎn)生折射及反射。經(jīng)過(guò)多次反射與折射,就產(chǎn)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(zhù)電場(chǎng)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(zhù)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(méi)有任何折射或反射的現象產(chǎn)生。此時(shí)的液晶盒就像透明的清水一樣。 |