LCD1之液晶显示原理

液晶显示器（LiquidCrystalDisplay,LCD）因而液晶（LiquidCrystal）为根基材料的显示组件，它过程遏制液晶分子两头的电压来遏制液晶分子的转移方位，既而遏制每个像素点偏振光透射度而抵达显示方针。而液晶显示模组（LiquidCrystalDisplayModule,LCDModule,LCM）是指将液晶显示器（LCD）、遏制启动芯片、PCB板、背光源、组织件及联接件等诸多部份装置在一同的组件，于是，LCM与LCD是“包括”关联，LCD不过构成LCM的个中一个部件，以下图所示：

咱们罕见的电子揣度器、腕表、电话（座机）、电子钟、电子秤、数字万用表等产物因而哄骗的笔段式数字显示屏都是液晶显示器件，以下图所示：

大普遍电子工程师（尤其是单片机嵌入式软件工程师）起先来往到的液晶模组即是LCM（其次是LCM），也是哄骗最为宽广的一种，以下图所示：

液晶电视、智高手机、MP4、平板电脑等产物哄骗的显示屏也是液晶显示器件，LCD运用途地至心不要太多。

那液晶显示器是何如显示字符或图象的呢？咱们先来懂得一下液晶显示器的显示旨趣，它的根基组织以下图所示：

液晶分子被高低两块制做有透亮电极（Electrode）的玻璃（Glass）及周围的环氧树脂封装起来（在真空处境下，将液晶分子过程封接边框上预留的注进口填充，尔后哄骗树脂胶将注进口封堵），尔后在高低玻璃表面面各贴上一伙偏振方位彼此笔直的偏光膜（Polarizer），底部再配一伙反射板（Reflector），根基的液晶显示器件就云云大功得胜了。

在TN液晶屏中（甚么是TN？），玻璃内表面还涂有配向膜（Polymer），并举行了定向解决，配向膜解决的方位与相邻偏光膜的偏振方位是一致的，液晶分子沿玻璃表面平行陈设，由于高低两片玻璃内表面配向膜定向解决的方位彼此笔直，液晶分子在两片玻璃之间呈90度的歪曲，这即是歪曲向列（TwistedNematic,TN）液晶显示器件称号的原故。

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要懂得液晶显示器的显示旨趣，首先患懂得一下光与偏光膜。咱们领会，光是一种电磁波（横波），光波的行进方位与电场及磁场是彼此笔直的，同韶光波自己的电场与磁场份量，彼此之间也是彼此笔直的，而震荡方位和光波行进方位构成的平面叫做震荡面，以下图所示：

偏光膜也叫偏振片（Polarizer），它的影响跟百页窗个别，会滤掉与百页窗笔直的光份量，仅同意与百页窗平行的光份量过程（浅显地说，偏振片即是一伙滤镜）。

当你拿起一伙偏振片对着光源看，发觉像是戴了太阳眼镜同样，光线会变得较暗，以下图所示：

上图中，光源所构成的光为当然光，它的震荡方位是肆意角度的，在过程某一偏振方位的偏振片后，透出来的光的震荡面就只限于某一稳定方位，于是，咱们将从偏振片透出来的光叫做平面偏振光或线偏振光（polarizedlight）。

同样的光源，咱们换另一个偏振方位的偏振片，其成果以下图所示：

假若两块偏振片堆叠在一同，且偏振方位的相对角度产生变动时，你会发觉透过偏振片的光线亮度也会随之而变动，相对角度越大（最大90度），则光线越暗，以下图所示：

当两块偏振片彼此笔直（90度）时，当然光就绝对无奈透过了，以下图所示：

这即是液晶显示器的根基组织中偏光膜存在的意义，以下图所示：

咱们都领会，人的眼睛之因而能看到物体，是由于物体表面有光线的反射，液晶显示的基根源理也是云云：唯有咱们能够遏制两片偏光膜的相对角度，就能够遏制透光量的巨细，既而抵达遏制亮度（灰阶）的方针，简朴吧，么么哒！

然而理论运用中，你总不高手动或主动遏制偏振片的相对角度来遏制透光度吧？于是，咱们个别在两块偏振片中央注入液晶分子，哄骗液晶分子的性格来遏制透光度！那液晶分子又是何如遏制光线的透光量呢？咱们先来简朴懂得一下液晶。

液晶是一种介于固态和液态之间的有机化合物，不仅具备固态晶体光学性格，又具备液态震动性格，它具备黏性（visco-sity）、弹性（elasticity）、极化性（polarizalility）等物理性格。

现在发觉的液晶物资已有近百般，构成液晶物资的分子，大要上呈细长棒状或扁平片状，而且在每种液晶相中构成特别陈设。由杆形分子构成的液晶，其液晶相国有三大类：近晶相（Smecticliquidcrystals）、向列相（Nematicliquidcrystals）和胆甾相（Cholestericliquidcrystals）。。

向列相液晶的粘度小且富于震动性，主假如由于向列相液晶各个分子简朴顺着长轴方位解放挪动，不少向列相液晶的粘滞系数是水的粘滞系数的数倍。向列相液晶分子的陈设和疏通比较解放，对外界影响相当敏锐，于是运用宽广。

从流膂力学的意见来看，液晶的黏性和弹性使其成为具备必定陈设性质（有序性）的液体，于是，液晶会按照外部施加做使劲量的不同方位，从而会有不同的成果，正好像一堆长木棍扔进震动的河水中，早先会显得很杂沓，但过了片刻儿，跟着长木棍在河水中漂流，一齐长木棍的长轴方位都当然的变为与河水震动的方位一致，以下图所示：

与液晶分子最逼近的那一层为配向膜（定向层），当咱们将这类液晶分子注入到两片配向膜之间后，液晶分子就会当然陈设成以下图所示：

上图中，配向膜能够算做是一路道的槽（沟），槽的方位与临近的偏光膜的偏振方位是不异的（也即是说，两片配向膜的槽也是彼此笔直），最逼近配向膜的液晶分子就会恰巧躺在配向膜1或配向膜2的槽中央，由于液晶分子固有的黏性，液晶分子的形态即是从上到下歪曲的（就像两限度给家里洗完后的被单拧水同样，一人抓一头反向使劲扭），以下图所示：

此时液晶分子没有被施加电场：当入射当然光照耀到偏光膜1时，透过偏光膜1的偏振光历来是不能透过偏光膜2的，然而由于液晶分子的存在，当然光透过偏光膜1后，偏振光顺着歪曲的液晶分子抵达偏光膜2（就像潜望镜同样，液晶分子充任导光材料），此时偏振光由于被液晶分子歪曲，其偏光方位恰与另一侧偏光膜2的方位一致，云云偏振光就能够透过偏光膜2了，以下图所示：

换言之，由于两片配向膜上的槽彼此笔直，位于两个平面之间的液晶分子被强制加入90度角的改变形态，当光线顺着液晶分子的陈设方位流传时，光线过程液晶分子时也被改变了90度。

液晶显示器的根基组织中有两层电极层（液晶分子在中央），咱们能够哄骗它对液晶分子施加换取电压，此时的形态以下图所示：

当液晶分子遭到外加电场的影响，便很简朴的被极化构成感到偶极性（induceddipolar），液晶分子之间将构成彼此做使劲，既而使得液晶分子从新陈设。此种形态下的当然光过程偏光膜1后，偏振光不再有液晶分子对光的歪曲传导（这与偏光膜之间没有液晶分子的成果是同样的），偏振光穿过偏光膜1后直射出去，而不产生任何改变，但偏振光的偏振方位与另一侧偏光膜2的偏振方位是笔直的，于是无奈透过偏光膜2。

唯有咱们遏制液晶分子两头的电压，就能够遏制液晶分子的从新陈设水平，就能够遏制对光线的偏转能耐来取得亮暗差别（可能称为可视光学的比较），既而抵达遏制显示灰阶的方针。

假若进一步将电极制做成不同的字段形态，就能够看到不同的“黑”色字，这类“黑”色字不是由液晶分子的变色构成的（液晶自己是不发光的），而是光线被遮掩或透射的终于，以下图所示

由于反射板的存在，当液晶分子两头没有施加换取电压时，入射光直达反射板从而将光线反射出来，咱们称其为“白”形态。

相悖，当液晶分子两头施加换取电压时，入射光无奈抵达反射板，也就没有反射光的存在，咱们称其为“黑”形态，以下图所示：

综上所述，液晶显示器件的显示旨趣是：液晶棒状分子在外加电场的影响下，其陈设形态产生变动，使得穿过液晶显示器件的透光量（也有些文件上称为“调制”），从而显露明与暗的显示成果。过程遏制电压的巨细，变换液晶转移的角度和光的上进方位，从而抵达变换字符亮度的方针。

假若你赏玩得充沛细致的话，会发觉施加在液晶分子两头的是换取电压，为甚么不能是直流电压呢？甚么是“常黑”与“常白”型液晶屏？甚么是STN屏、FSTN屏、CSTN屏、TFT屏？它们与TN屏有甚么关联与差别？为甚么有些LCM有背光源，而有些没有呢？LCM的接口有几许种？甚么是可视角度？后续咱们将逐个详细议论：

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