液晶显示器的工作原理

正如有许多种类的固体和液体，也有各种各样的液晶物质。根据温度和物质的特殊性质，液晶可以处于几种不同的相之一(见下文)。在这篇文章中，我们将讨论液晶向列相这是一种使液晶显示器成为可能的液晶。

液晶的一个特点是它们会受到电流．一种特殊的向列相液晶，叫做扭曲向列(TN)，是自然扭曲的。对这些液晶施加电流会使它们在不同程度上松开，这取决于电流的电压。液晶显示器使用这些液晶是因为它们可以预测地对电流做出反应，从而控制光的通过。

大多数液晶分子是杆状的，一般分为两种向温的或易溶的．

热致液晶会对温度或某些情况下压力的变化作出反应。溶致液晶用于制造肥皂和洗涤剂，其反应取决于混合它们的溶剂类型。热致液晶是其中之一各向同性或向列．关键的区别在于各向同性液晶物质中的分子排列是随机的，而向列型则有明确的顺序或模式。

分子在向列相中的取向是基于导演．导向器可以是任何东西，从磁场到有微小凹槽的表面。在向列相中，液晶可以根据分子之间相互定向的方式进一步分类。净化的这种最常见的排列方式会产生分子层。近密相有许多变化，如近密相C，其中每层中的分子都与前一层倾斜成一定角度。另一个常见的阶段是胆甾型乐动体育网站5.0，也被称为手性向列．在这个阶段，分子从一层到下一层轻微扭曲，形成螺旋状。

铁电液晶(flc)使用具有手性分子的液晶物质，因为这些分子的螺旋性质允许微秒级的切换响应时间，这使得flc特别适合于高级显示器。表面稳定铁电液晶(ssflc)通过使用玻璃板施加可控压力，抑制分子的螺旋运动，使切换更加迅速。

制造液晶显示器不仅仅是简单地制造一层液晶。四个事实的结合使液晶显示器成为可能:

LCD是一种以一种令人惊讶的方式利用这四个事实的设备。

要创建LCD，您需要两块极化玻璃．一种特殊的聚合物可以在玻璃表面产生微小的凹槽，在玻璃上没有极化膜的一侧进行摩擦。沟槽必须与偏光膜方向一致。然后添加一个向列相液晶涂层其中一个过滤器。沟槽将使第一层分子与过滤器的方向对齐。然后加入第二块玻璃以直角偏光胶片到第一块。每一层连续的TN分子将逐渐扭曲，直到最上面的一层与底部成90度角，与偏振玻璃过滤器相匹配。

当光线照射到第一个滤光片时，就发生了偏振。每一层的分子将接收到的光引导到下一层。当光穿过液晶层时，分子也会改变光的振动平面以匹配它们自己的角度。当光线到达液晶物质的远端时，它会以与最后一层分子相同的角度振动。如果最后一层与第二个偏振玻璃滤光片相匹配，那么光线就会通过。

如果我们应用电荷对于液晶分子，它们展开。当它们伸直时，它们改变了穿过它们的光的角度，使它不再与顶部偏振滤光片的角度匹配。因此，没有光可以通过LCD的这一区域，这使得该区域比周围的区域更暗。

构建一个简单的LCD比你想象的要容易。你从上面描述的玻璃和液晶的三明治开始，并在上面添加两个透明电极。例如，假设你想要创建一个最简单的液晶显示器，上面只有一个矩形电极。图层看起来是这样的:

液晶显示器需要做这项工作是非常基本的。它有一面镜子(一个)，这样可以反光。然后，我们添加一块玻璃(B)，底部为极化膜，共用电极平面(乐动体育网站5.0C)由氧化铟锡制成。一个普通的电极平面覆盖了液晶显示器的整个区域。上面是液晶物质层(D)．接下来是另一块玻璃(E)，底部为矩形电极，顶部为另一偏光膜(乐动体育网站5.0F)乐动体育网站5.0，与第一个角成直角。

电极被连接到电源上，就像电池．当没有电流时，从液晶屏正面进入的光只会打在镜子上，然后反弹回来。但是当电池为电极提供电流时，位于共平面电极和矩形电极之间的液晶会展开并阻挡该区域的光线通过。这使得液晶显示矩形为黑色区域。

注意，我们的简单LCD需要一个外部光源．液晶材料本身不发光。小而便宜的液晶显示器通常反光这意味着要显示任何东西，它们必须反射外部光源的光。看看液晶手表:当小电极给液晶充电并使液晶层展开时，数字就出现了，这样光就不会通过偏振薄膜。

大多数电脑显示器都是内置照明的荧光管上面，旁边，有时在LCD后面。液晶显示器后面的白色扩散面板均匀地重定向和散射光线，以确保均匀显示。在通过滤光片、液晶层和电极层的过程中，很多光都损失了——通常超过一半!乐动体育网站5.0

在我们的例子中，我们有一个公共电极平面和一个控制液晶对电荷做出反应的单一电极棒。如果你把包含单个电极的层再增加几个，你就可以开始构建更复杂的显示器了。

Common-plane-based液晶显示器适用于需要反复显示相同信息的简单显示器。手表和微波炉定时器就属于这一类。虽然前面所示的六角形棒形状是这种装置中最常见的电极排列形式，但几乎任何形状都是可能的。乐动体育网站5.0看看一些便宜的手持游戏:扑克牌，外星人，鱼和老虎机这只是你们会看到的一些电极形状。

无源矩阵液晶显示器使用一个简单的网格将电荷提供给显示器上的特定像素。创建网格是一个相当复杂的过程!一开始有两层玻璃叫做基板．一个衬底是给定的列，另一个是给定的行，由透明导电材料制成。这通常是铟锡氧化物．所连接的行或列集成电路控制电荷何时发送到特定的列或行。液晶材料夹在两个玻璃基板之间，并在每个基板的外侧添加极化膜。乐动体育网站5.0要打开像素，集成电路将电荷发送到一个基板的正确列，并在另一个基板的正确行上激活地。行和列相交在指定的像素处，这就提供了电压在那个像素处解开乐动体育网站5.0液晶。

无源矩阵系统的简单性是美丽的，但它有明显的缺点响应时间慢而且电压控制不精确．响应时间是指LCD刷新所显示图像的能力。在无源矩阵LCD中观察慢响应时间的最简单方法是移动显示器鼠标指针快速地从屏幕的一边指向另一边。您将注意到指针后面有一系列“幽灵”。不精确的电压控制阻碍了被动矩阵只影响一个人的能力像素一次。当施加电压来展开一个像素时，它周围的像素也会部分展开，这使得图像显得模糊且缺乏对比度。

主动矩阵液晶显示器依赖于薄膜晶体管(TFT)。基本上，tft是小型开关晶体管电容器．它们排列在玻璃基板上的矩阵中。要定位一个特定的像素，需要打开对应的行，然后向对应的列发送电荷。乐动体育网站5.0由于与该列相交的所有其他行都是关闭的，因此只有指定像素处的电容器接收到电荷。电容器能够保持电荷直到下一个刷新周期。如果我们小心地控制供给晶体的电压，我们可以使它只允许一些光通过。

通过非常精确，非常小的增量，液晶显示器可以创建一个灰度．现在大多数显示器每像素提供256级亮度。

能显示颜色的液晶显示器必须具备三个亚像素用红、绿、蓝滤色器创建每个颜色像素。

通过对所施加电压的精心控制和变化，每个亚像素的强度范围可以超过256年阴影．组合子像素可生成的调色板1680万种颜色(256度的红色x 256度的绿色x 256度的蓝色)，如下图所示。乐动体育网站5.0这些彩色显示器需要大量的晶体管。例如，一个典型的笔记本乐动体育网站5.0电脑支持决议高达1,024x768。如果我们用1024列乘以768行乘以3个子像素，我们就得到2,359,296个晶体管蚀刻在玻璃上!如果这些晶体管中的任何一个有问题，就会在显示器上产生一个“坏像素”。大多数活动矩阵显示有一些坏像素分散在屏幕上。

LCD技乐动-软件术在不断发展。今天的液晶显示器采用了多种液晶技术，包括超扭曲向列矩阵(STN)、双扫描扭曲向列矩阵(DSTN)、铁电液晶(F乐动-软件LC)和表面稳定铁电液晶(SSFLC)。

显示尺寸受限于制造商所面临的质量控制问题。简单地说，为了增加显示器尺寸，制造商必须增加更多的像素和晶体管。随着像素和晶体管数量的增加，它们也增加了显示器中包含坏晶体管的机会。现有大型液晶显示器的制造商通常会拒收大约40%从装配线上下来的面板。被拒收的程度直接影响液晶显示器的价格，因为销售好的液晶显示器必须包括生产好的和坏的液晶显示器的成本。只有制造业的进步才能让人们买得起更大尺寸的显示器。

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