液晶的物理特性

液晶是這樣一種有機化合物, 在常溫條件下，呈現出既有液體的流動性，又有晶體的光學各向異性，因而稱為“液晶”.在電場、磁場、溫度、應力等外部條件的影響下，其分子容易發生再排列，使液晶的各種光學性質隨之發生變化，液晶這種各向異性及其分子排列易受外加電場、磁場的控制.正是利用這一液晶的物理基礎,即液晶的“電－光效應”,實現光被電訊號調製，從而製成液晶顯示器件.在不同電流電場作用下，液晶分子會做規則旋轉90度排列，產生透光度的差別，如此在電源ON/OFF下產生明暗的區別，依此原理控制每個畫素，便可構成所需影象.

液晶的物理特性是：當通電時導通，排列變的有秩序，使光線容易透過；不通電時排列混亂，阻止光線透過。讓液晶如閘門般地阻隔或讓光線穿透。從技術上簡單地說，液晶面板包含了兩片相當精緻的無鈉玻璃素材，稱為Substrates，中間夾著一層液晶。當光束透過這層液晶時，液晶本身會排排站立或扭轉呈不規則狀，因而阻隔或使光束順利透過。大多數液晶都屬於有機複合物，由長棒狀的分子構成。在自然狀態下，這些棒狀分子的長軸大致平行。將液晶倒入一個經精良加工的開槽平面，液晶分子會順著槽排列，所以假如那些槽非常平行，則各分子也是完全平行的。

·單色液晶顯示器的原理

LCD技術是把液晶灌入兩個列有細槽的平面之間。這兩個平面上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是說，若一個平面上的分子南北向排列，則另一平面上的分子東西向排列，而位於兩個平面之間的分子被強迫進入一種90度扭轉的狀態。由於光線順著分子的排列方向傳播，所以光線經過液晶時也被扭轉90度。當液晶上加一個電壓時，液晶分子便會轉動，改變光透過率,從而實現多灰階顯示。

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發散的。極化濾光器實際是一系列越來越細的平行線。這些線形成一張網，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垂直，所以能完全阻斷那些已經極化的光線。只有兩個濾光器的線完全平行，或者光線本身已扭轉到與第二個極化濾光器相匹配，光線才得以穿透。

LCD正是由這樣兩個相互垂直的極化濾光器構成，所以在正常情況下應該阻斷所有試圖穿透的光線。但是，由於兩個濾光器之間充滿了扭曲液晶，所以在光線穿出第一個濾光器後，會被液晶分子扭轉90度，最後從第二個濾光器中穿出。

從液晶顯示器的結構來看，無論是膝上型電腦還是桌面系統，採用的LCD顯示屏都是由不同部分組成的分層結構。LCD由兩塊玻璃板構成，厚度規格有0.7mm,0.63mm,0.5mm(也可以透過物理或者化學減薄的方式做到更薄),其間由包含有液晶(LC)材料的3~5μm均勻間隔隔開。因為液晶材料本身並不發光，所以需要給顯示屏配置額外的光源，在液晶顯示屏背面有一塊導光板（或稱勻光板）和反光膜，導光板的主要作用是將線光源或者點光源轉化為垂直於顯示平面的面光源。背光源發出的光線在穿過第一層偏振過濾層之後進入液晶層。液晶層中的水晶液滴都被包含在細小的單元格結構中，一個或多個單元格構成螢幕上的一個畫素。在玻璃板與液晶材料之間是透明的電極，電極分為行和列，在行與列的交叉點上，透過改變電壓而改變液晶的旋光狀態，液晶材料的作用類似於一個個小的光閥。在液晶材料周邊是控制電路部分和驅動電路部分。當LCD中的電極產生電場時，液晶分子就會產生扭曲，從而將穿越其中的光線進行有規則的折射，然後經過第二層幕上顯示出來。

·彩色LCD顯示器的工作原理

對於膝上型電腦或者桌面型的LCD顯示器需要採用的更加複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濾層。通常，在彩色LCD面板中，每一個畫素都是由三個液晶單元格構成，其中每一個單元格前面都分別有紅色，綠色，或藍色的過濾器。這樣，透過不同單元格的光線就可以在螢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，但也同時帶來了造價過高、視角不廣以及彩色顯示不理想等問題。CRT顯示可選擇一系列解析度，而且能按螢幕要求加以調整，但LCD屏只含有固定數量的液晶單元，只能在全螢幕使用一種解析度顯示(每個單元就是一個畫素)。

CRT通常有三個電子槍，射出的電子流必須精確聚集，否則就得不到清晰的影象顯示。但LCD不存在聚焦問題，因為每個液晶單元都是單獨開關的。這正是同樣一幅圖在LCD螢幕上為什麼如此清晰的原因。LCD也不必關心重新整理頻率和閃爍，液晶單元要麼開，要麼關，所以在40～60Hz這樣的低重新整理頻率下顯示的影象不會比75Hz下顯示的影象更閃爍。不過，LCD屏的液晶單元會很容易出現瑕疵。對1024×768的螢幕來說，每個畫素都由三個單元構成，分別負責紅、綠和藍色的顯示一所以總共約需240萬個單元(1024×768×3=2359296)。很難保證所有這些單元都完好無損。最有可能的是，其中一部分已經短路(出現“亮點”)，或者斷路(出現“黑點”)。所以說，並不是如此高昂的顯示產品並不會出現瑕疵。

LCD顯示屏包含了在CRT技術中未曾用到的一些東西。為螢幕提供光源的是盤繞在其背後的熒光管。有些時候，會發現螢幕的某一部分出現異常亮的線條。也可能出現一些不雅的條紋，一幅特殊的淺色或深色影象會對相鄰的顯示區域造成影響。此外，一些相當精密的圖案(比如經抖動處理的影象)可能在液晶顯示屏上出現難看的波紋或者干擾紋。

現在，幾乎所有的應用於筆記本或桌面系統的LCD都使用薄膜電晶體（TFT）啟用液晶層中的單元格。TFT LCD技術能夠顯示更加清晰，明亮的影象。早期的LCD由於是非主動發光器件，速度低，效率差，對比度小，雖然能夠顯示清晰的文字，但是在快速顯示影象時往往會產生陰影，影響影片的顯示效果，因此，如今只被應用於需要黑白顯示的掌上電腦，呼機或手機中。

液晶顯示器基本原理：

來自主機的影片訊號透過訊號線送入液晶顯示器內影片板，影片板接收到影片訊號後，由影片板主晶片發出控制指令，分兩路，一路透過屏線將影片訊號送到液晶螢幕控制電路，透過改變液晶螢幕內液晶分子不同程度的扭曲達到顯示畫面的效果。由於液晶螢幕本身不會發光，因此還需要有背光源使用者才可以看到螢幕上顯示的畫面。這就是第二路控制訊號，第二路控制訊號送到顯示器升壓板，用於控制點亮液晶顯示器背光源，這樣，我們就可以很清楚的看到顯示的畫面了。