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液晶显示器的工作原理

要了解液晶显示器的工作原理，我们首先了解光
光是一种电磁波，即电磁场以波动形式传播。人眼可见的光的波长范围大致在380纳米至780纳米之间（一纳米等于一千万分一里米）。通常光是沿直线传播的，光波的振动方向垂直于光的传播方向。对自然光（如太阳光）来说，在垂直光传播方向的平面内，光波的振动方向是随机均匀分布的。如果光波振动方向是沿一个方向。这样的光称为线偏振光，这个振动方向称为偏振方向。偏振方向与光波的传播方向形成的平面称为偏振面。
偏光片有一个固定的偏光曲。偏光片的作用是只允许振动方向与其偏光轴方向相同的光通过，而振动方向与偏光轴垂直的光将被其吸收。这样，当自然光通过液晶盒的入射偏光片（称为起偏器）后，只剩下振动方向跟起偏器偏光轴相同的光。即成为线性偏振光。偏振光经过液晶盒后再经过偏光片（称为检偏器）射出。这样，光是否能通过检偏器，通过量的多少，取决于线偏振光经过液晶盒后的偏振状态。液晶显示器就是通过控制光通过液晶盒后的偏振状态，从而控制最后透过检偏器的光状态实现显示的。
具体地说，TN型液晶盒内淮晶分子形式一种扭曲结构（见图2-2）。只要扭曲的螺距P（液晶分子扭曲360°所需的液晶层厚度）与液晶的折射率各向异性（Nc-No=Δn）的乘积远大于可见光的波长λ，即满足：P. Δn>>λ
则入射光的偏振面将顺着液晶分子扭曲方向旋转。液晶分子长轴90°的扭曲导致了90°的旋光，参见图2-3（a）。当对两块玻璃片上的电极施加一定大小的电压后，液晶分子就转变为垂直于上下玻璃片排列，扭曲结构消失，导致旋光作用消失（图2-3（b））。这种电光效应就称为扭曲电场效应。
对于白底黑字型的液晶显示器，上下偏振片是正交放置的。即偏光轴相互垂直，入射的自然光经起偏器后变成平面偏振光。在液晶盒未加电场时，偏振光将顺着分子的扭曲结构扭转90°，振动方向变成和检偏器的偏光轴一致，因此可顺利通过检偏器，这时显示器呈透明状态，处于非显示态（图2-3（a））。而当驱动电路将驱动的信号电压加到需要显示的有关电极时，该部分液晶分子扭曲结构消失，平丧失了旋光能力。从起偏器出射出的偏振光偏振方向未经改变就到达检偏器，由于其偏振方向与检偏器光轴方向垂直，偏振光将无法透过检偏器。这样，该显示电极部分就变得不透明，呈现黑色（图2-3（b）），处于显示态。
当电压信号撤除以后，液晶分子受到定向层表面锚定的作用而恢复原来的扭曲排列，显示器又变得透明。
对于黑底白字型的液晶显示器，上下偏振片的偏光轴方向相互平行，这样，在未加压电压信号时显示器处于不透光的“暗”状态，加电压后为透明的“亮”状态。
除了“亮”、“暗”两种状态外，若用合适的液晶和合适的电压，也可显示中间色调，即在全“亮”与全“暗”之间产生连续变化的灰度级。