液晶是一种胶状的有机分子,可以象液体一样流动,但又有象水晶一样的空间结构。在一些年以前就被用作计算器、手表等电子装置中的显示器。液晶显示器的显示原理,是建立在液晶本身的光学特性之上的,当液晶的所有分子都朝一个方向排列起来以后,它的光学性质将取决于光进入的方向和光的偏振性。使用特定的电场,可将液晶分子重新排列,也就可以改变其光学性质。更为重要的是,用光照射液晶,透射光的强度可以用电场控制,正是液晶的这种属性被用来开发平面显示器。
LCD显示器的屏幕由两块平行的玻璃中间夹着一层密封的液晶组成,两块玻璃分别连着透明的电极。后面那块玻璃之后有一束光线(自然光或人造光)照射到屏幕上,连在玻璃上的透明电极用来在液晶中产生电场,用不同的电压加在屏幕不同的位置,控制显示的图形。粘在前后两块玻璃板上的是人造偏光板,因为液晶显示技术要求使用偏振光。例如,在显示器后玻璃板上有许多微小的水平槽,前玻璃板上有一些微小的竖直槽。没有电场存在时,液晶分子将顺着槽排列。由于前后玻璃板的槽的互相垂直,液晶分子排列(同时导致晶体结构)从后到前将从水平排列变化到竖直排列。
显示器后面是一块水平偏振板,只允许水平偏振光通过。显示器前面是垂直偏振板,只允许垂直偏振光通过。如果中间没有液晶的话,从后面进来的水平偏振光将被前面的垂直偏振板完全阻碍,使屏幕一片漆黑。但是,经处于中间层的液晶分子进行引导,光线将转变其极性,完全成为垂直偏振光。这样,如果没有电场控制,LCD显示器上也将是一片光亮。通过在选定的位置加上一定的电压,液晶的结构将被破坏,阻碍那个位置的光线通过,将使该位置变黑。
对廉价的液晶显示器,两个电极上都是平行的导线。例如,在640×480的显示器上,后面的电极上可能是640根垂直的导线,前面也许是480根水平导线。通过在某根垂直导线上加上电压后,再在某根水平导线上来一个脉冲,两根导线交叉点的电压将被改变,使该点短暂变黑。在下个点和下下个点上重复这个脉冲,一条黑线就画出来了,这和CRT的工作原理很类似。正常情况下,整个屏幕将在一秒钟内重画50(60)次,使眼睛觉得屏幕上有一个固定的图形,这也和CRT的工作方式一样。
上面我们简单描述了单色液晶显示器的工作原理。可以说彩色显示器在原理上和单色显示器相同,但细节上要复杂的多。彩色显示器中在屏幕上的每个点阵用光过滤器将白光分解成红、绿、蓝三原色,并使它们能独立显示出来,通过它们的线性组合,就可以创造出屏幕上的丰富多彩的各种颜色。
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