LCD液晶屏

液晶屏是以液晶材料為基本組件，在兩塊平行板之間填充液晶材料，通過(guò)電壓來(lái)改變液晶材料內(nèi)部分子的排在列狀況，以達(dá)到遮光和透光的目的來(lái)顯示深淺不一，錯(cuò)落有致的圖象，而且只要在兩塊平板間再加上三元色的濾光層，就可實(shí)現(xiàn)顯示彩色圖象。液晶屏功耗很低，因此倍受工程師青睞，適用于使用電池的電子設(shè)備。

液晶屏是以液晶材料為基本組件，由于液晶是介于固態(tài)和液態(tài)之間，不但具有固態(tài)晶體光學(xué)特性，又具有液態(tài)流動(dòng)特性，所以已經(jīng)可以說(shuō)是一個(gè)中間相。而要了解液晶的所產(chǎn)生的光電效應(yīng)，必須來(lái)解釋液晶的物理特性，包括它的黏性（visco-sity）與彈性（elasticity）和其極化性（polarizalility）。

液晶的黏性和彈性從流體力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，可說(shuō)是一個(gè)具有排列性質(zhì)的液體，依照作用力量不同的方向，應(yīng)該有不同的效果。就好像是將一把短木棍扔進(jìn)流動(dòng)的河水中，短木棍隨著河水流著，起初顯得凌亂，過(guò)了一會(huì)兒，所有短木棍的長(zhǎng)軸都自然的變成與河水流動(dòng)的方向一致，這表示著次黏性最低的流動(dòng)方式，也是流動(dòng)自由能最低的一個(gè)物理模型。此外，液晶除了有黏性的反應(yīng)外，還具有彈性的反應(yīng)，它們都是對(duì)于外加的力量，呈現(xiàn)了方向性的效果。也因此光線射入液晶物質(zhì)中，必然會(huì)按照液晶分子的排列方式行進(jìn)，產(chǎn)生了自然的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)像。至于液晶分子中的電子結(jié)構(gòu)，都具備著很強(qiáng)的電子共軛運(yùn)動(dòng)能力，所以當(dāng)液晶分子受到外加電場(chǎng)的作用，便很容易的被極化產(chǎn)生感應(yīng)偶極性（induced dipolar），這也是液晶分子之間互相作用力量的來(lái)源。而一般電子產(chǎn)品中所用的液晶顯示器，就是是利用液晶的光電效應(yīng)，藉由外部的電壓控制，再透過(guò)液晶分子的折射特性，以及對(duì)光線的旋轉(zhuǎn)能力來(lái)獲得亮暗情況（或著稱為可視光學(xué)的對(duì)比），進(jìn)而達(dá)到顯像的目的。

液晶屏的工作原理
簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，屏幕能顯示的基本原理就是在兩塊平行板之間填充液晶材料，通過(guò)電壓來(lái)改變液晶材料內(nèi)部分子的排列狀況，以達(dá)到遮光和透光的目的來(lái)顯示深淺不一，錯(cuò)落有致的圖象，而且只要在兩塊平板間再加上三元色的濾光層，就可實(shí)現(xiàn)顯示彩色圖象。

認(rèn)識(shí)了它的結(jié)構(gòu)和原理，了解了它的技術(shù)和工藝特點(diǎn)，才能在選購(gòu)時(shí)有的放矢，在應(yīng)用和維護(hù)時(shí)更加科學(xué)合理。液晶是一種有機(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。

LCD第一個(gè)特點(diǎn)是必須將液晶灌入兩個(gè)列有細(xì)槽的平面之間才能正常工作。這兩個(gè)平面上的槽互相垂直（90度相交），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的第二個(gè)特點(diǎn)是它依賴極化濾光片和光線本身，自然光線是朝四面八方隨機(jī)發(fā)散的，
極化濾光片實(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，極化濾光片的線正好與第一個(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)濾光片的線完全平行，或者光線本身已扭轉(zhuǎn)到與第二個(gè)極化濾光片相匹配，光線才得以穿透。一方面，LCD正是由這樣兩個(gè)相互垂直的極化濾光片構(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)濾光片之間充滿了扭曲液晶，所以在光線穿出第一個(gè)濾光片后，會(huì)被液晶分子扭轉(zhuǎn)90度，最后從第二個(gè)濾光片中穿出。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)濾光片擋住。總之，加電將光線阻斷，不加電則使光線射出。當(dāng)然，也可以改變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。但由于液晶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)到最省電的目的。

主動(dòng)矩陣式液晶屏

TFT-LCD液晶顯示器的結(jié)構(gòu)與TN-LCD液晶顯示器基本相同，只不過(guò)將TN-LCD上夾層的電極改為FET晶體管，而下夾層改為共通電極。TFT-LCD液晶顯示器的工作原理與TN-LCD卻有許多不同之處。TFT-LCD液晶顯示器的顯像原理是采用“背透式”照射方式。當(dāng)光源照射時(shí)，先通過(guò)下偏光板向上透出，借助液晶分子來(lái)傳導(dǎo)光線。由于上下夾層的電極改成FET電極和共通電極，在FET電極導(dǎo)通時(shí)，液晶分子的排列狀態(tài)同樣會(huì)發(fā)生改變，也通過(guò)遮光和透光來(lái)達(dá)到顯示的目的。但不同的是，由于FET晶體管具有電容效應(yīng)，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。

被動(dòng)矩陣式液晶屏

TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD之間的顯示原理基本相同，不同之處是液晶分子的扭曲角度有些差別。下面以典型的TN-LCD為例，向大家介紹其結(jié)構(gòu)及工作原理。在厚度不到1厘米的TN-LCD液晶顯示屏面板中，通常是由兩片大玻璃基板，內(nèi)夾著彩色濾光片、配向膜等制成的夾板，外面再包裹著兩片偏光板，它們可決定光通量的最大值與顏色的產(chǎn)生。彩色濾光片是由紅、綠、藍(lán)三種顏色構(gòu)成的濾片，有規(guī)律地制作在一塊大玻璃基板上。每一個(gè)像素是由三種顏色的單元（或稱為子像素）所組成。假如有一塊面板的分辨率為1280×1024，則它實(shí)際擁有3840×1024個(gè)晶體管及子像素。每個(gè)子像素的左上角（灰色矩形）為不透光的薄膜晶體管，彩色濾光片能產(chǎn)生RGB三原色。每個(gè)夾層都包含電極和配向膜上形成的溝槽，上下夾層中填充了多層液晶分子（液晶空間不到5×10-6m）。在同一層內(nèi)，液晶分子的位置雖不規(guī)則，但長(zhǎng)軸取向都是平行于偏光板的。另一方面，在不同層之間，液晶分子的長(zhǎng)軸沿偏光板平行平面連續(xù)扭轉(zhuǎn)90度。

其中，鄰接偏光板的兩層液晶分子長(zhǎng)軸的取向，與所鄰接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夾層的液晶分子按照上部溝槽的方向來(lái)排列，而下部夾層的液晶分子按照下部溝槽的方向排列。最后再封裝成一個(gè)液晶盒，并與驅(qū)動(dòng)IC、控制IC與印刷電路板相連接。

在正常情況下光線從上向下照射時(shí)，通常只有一個(gè)角度的光線能夠穿透下來(lái)，通過(guò)上偏光板導(dǎo)入上部夾層的溝槽中，再通過(guò)液晶分子扭轉(zhuǎn)排列的通路從下偏光板穿出，形成一個(gè)完整的光線穿透途徑。而液晶顯示器的夾層貼附了兩塊偏光板，這兩塊偏光板的排列和透光角度與上下夾層的溝槽排列相同。當(dāng)液晶層施加某一電壓時(shí)，由于受到外界電壓的影響，液晶會(huì)改變它的初始狀態(tài)，不再按照正常的方式排列，而變成豎立的狀態(tài)。因此經(jīng)過(guò)液晶的光會(huì)被第二層偏光板吸收而整個(gè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)不透光的狀態(tài)，結(jié)果在顯示屏上出現(xiàn)黑色。

當(dāng)液晶層不施任何電壓時(shí)，液晶是在它的初始狀態(tài)，會(huì)把入射光的方向扭轉(zhuǎn)90度，因此讓背光源的入射光能夠通過(guò)整個(gè)結(jié)構(gòu)，結(jié)果在顯示屏上出現(xiàn)白色。為了達(dá)到在面板上的每一個(gè)獨(dú)立像素都能產(chǎn)生你想要的色彩，多個(gè)冷陰極燈管必須被使用來(lái)當(dāng)作顯示器的背光源。