液晶显示原理

1.TN型液晶显示原理

TN型液晶显示技术可以说是液晶显示技术中最基础的一种，其他类型的液晶显示器也都是以TN型为基础发展而来的。同样，它的工作原理也比其他技术更简单。图中所示为TN型液晶显示器的简单结构图，包括垂直和水平方向的偏光片、带有细纹沟槽的取向膜、液晶层和导电玻璃基板。(1) 在无电场的情况下，入射光经过偏光片后进入液晶层，由于液晶层分子扭曲排列，偏振光被旋转90度，因此光线可以顺利通过，整个电极表面明亮。(2) 当施加电场时，每个液晶分子的光轴都沿电场方向旋转，液晶层失去了旋转光线的能力。因此，来自入射偏振片的偏振光与来自另一偏振片的偏振光具有相同的偏振方向。由于方向垂直且无法穿过，电极表面处于暗态。成像原理是将液晶材料置于两片透明导电玻璃之间，并在两片玻璃上贴有垂直于光轴的偏振片。液晶分子会根据取向膜上细小沟槽的方向旋转并排列。如果没有形成电场，光线会平滑地从偏振片进入，液晶分子沿其传播方向旋转，然后从另一侧射出。如果给两片导电玻璃通电，则会在两片玻璃之间产生电场，该电场会影响其间液晶分子的排列，导致分子棒扭曲，从而使光线无法穿透，进而阻挡光源。由此获得的明暗对比现象称为扭曲向列相场效应，简称TNFE（扭曲向列相场效应）。几乎所有电子产品中使用的液晶显示器都是利用扭曲向列相场效应原理制造的。

2.STN液晶显示原理

STN型的显示原理与TN类似，不同之处在于TN扭曲向列场效应的液晶分子将入射光旋转90度，而STN超扭曲向列场效应的液晶分子则将入射光旋转180度至270度。

这里需要指出的是，简单的TN液晶显示器本身只有明暗（或黑白）两种状态，无法改变颜色。STN液晶显示器利用液晶材料与光干涉现象的关系，因此显示的色调主要为浅绿色和橙色。但如果在传统的单色STN液晶显示器上添加一个彩色滤光片，将单色显示矩阵中的任意像素分成三个子像素，分别通过彩色滤光片显示红、绿、蓝三原色，再通过调整三原色的比例，就能显示全彩模式的颜色。此外，TN型液晶显示器的屏幕尺寸较大时，屏幕对比度会显得较差，但通过改进STN技术，可以弥补对比度的不足。

3.TFT液晶显示原理

TFT型液晶显示器结构更为复杂，其主要部件包括荧光灯管、导光板、偏光片、滤光片、玻璃基板、取向膜、液晶材料、薄模晶体管等等。首先，液晶显示器必须使用背光，也就是荧光灯管发出光源。这些光源的光线首先会穿过偏光片，然后再穿过液晶层。此时，液晶分子的排列方式会改变光线穿透液晶层的角度。之后，光线还要穿过前面的彩色滤光片和另一个偏光片。因此，只要改变激励液晶的电压值，就可以控制最终的光强和颜色，进而改变液晶面板上不同色调的颜色组合。