2.1.2液晶的特点
液晶显示器以液晶材料为基本组件。由于液晶介于固态和液态之间,不但具有固态晶体的光学特性,又具有液态的流动特性,所以可以说是一种中间相。要了解液晶所产生的光电效应,必须先解释液晶的物理特性,包括黏性(visco-sity)、弹性(elasticity)和极化性(polarizalility)。从流体力学的观点来看,液晶可以说是一种具有排列性质的液体,依照作用力方向的不同,应该会产生不同的效果。这就好像将一根短木棍扔进流动的河水中,短木棍随着河水流动,起初显得凌乱,短木棍的所有长轴都自然地变成与河水的流动方向一致,这意味着以黏性最低的方式流动,同时它也是流动自由的一个物理模型。此外,液晶除了有黏性的反应外,还具有弹性的反应,它们对于外加的力量都呈现方向性的效果。因此当光线射入液晶物质中时,必然会按照液晶分子的排列方式行进,进而产生自然的偏转现像。液晶分子中的电子结构具备着很强的电子共轭运动能力,所以当液晶分子受到外加电场的作用时,很容易被极化产生感应偶极性(induced dipolar),这正是液晶分子之间互相作用力的来源。
2.1.3液晶的显示原理
液晶的显示原理简单地说,就是将置于两个电极之间的液晶通电,液晶分子的排列顺序在电极通电时会发生改变,从而改变透射光的光路,实现对影像的控制。TFT液晶面板由表及里分别由表层保护玻璃、三元色滤光板、偏光板、沉积在玻璃基板上的FET晶体管(薄膜晶体管)电极、液晶、同样沉积在玻璃基板上的共通电极、底层偏光板、背光板(导光)和背光灯源组成。光由底层透射进来,经过液晶和偏光板的共同控制,并借助滤光板产生五彩缤纷的图像。
按物理结构来分,常见的液晶显示器可分为以下几种:TN型液晶显示器、STN型液晶显示器、DSTN型液晶显示器和TFT型液晶显示器。前三种液晶都属于无源矩阵LCD,它们的原理基本相同,不同之处只是各个液晶分子的扭曲角度略有差异而已。其中,DSTN(俗称“伪彩”)在早期的笔记本电脑显示器及掌上游戏机上广为应用,但由于它必须借助外界光源来显像,所以在应用上有很大的局限性。但这些早期的反射型单色或彩色、没有背光设计的LCD可以做得更薄、更轻和更省电,如果能在技术上对其进行革新、它们对于掌上型电脑和游戏机来说还是非常有用的。而TFT薄膜晶体管型有源矩阵LCD则是我们当前应用的主流,它具有屏幕反应速度快、对比度好、亮度高、可视角度大以及色彩丰富等众多优点。
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