LCD（液晶显示）工作(LCD液晶显示工作原理)
LCD（液晶显示）工作
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您可能每天都在使用包含LCD（液晶显示）的物品。它们无处不在——笔记本电脑、电子钟、表、微波炉、CD机以及许多其他的电子设备上都有LCD。和其他的显示屏技术相比，LCD确实有一些实实在在的优点，因此它们被普遍应用。例如，它们比阴极射线管（CRT）更薄更轻，并且耗电也更少。
但这些叫做液晶的东西究竟是什么呢？“液晶”这个名字听起来好像有些自相矛盾。我们认为晶体是像石英那样的固体材料，通常像石头一样坚硬，而液体和它明显不同。一种材料怎么可能既含“液”又是“晶”呢？
什么是液晶？
物质有三种常见的形态：固态、液态和气态。固体之所以呈固态是因为其分子排列方向保持不变，分子之间的相对位置也保持固定。液体中的分子则正好相反：它们可以变换方向，也能够在液体中任意移动。但是有些物质能够处在一种奇异的状态，有些像液体，又有些像固体。当它们处在这种状态时，其分子像在固体中一样倾向于保持它们的方向，同时又拥有液体分子的性质，可以移动到不同的位置。也就是说，液晶既不是固体也不是液体。这就是它为什么叫“液晶”这个显得有些自相矛盾的名字的原因。
那么，液晶的性质到底是像固体、液体，还是某种其他的物质？事实表明液晶更接近于液态而不是固态。把一种适合的物质从固体转变为液晶需要相当多的热量，而再将其从液晶转变为真正的液体只需要再吸收一点点热量。这就解释了为什么液晶对温度十分敏感，以及为什么它们被用来制造温度计和心情戒指。这也解释了为什么在很冷的天气里或炎热的海滩上，笔记本电脑的屏幕可能会呈现怪异的显示效果！
向列相液晶
固体和液体都有许多不同的种类，同样地，液晶材料也有许多种。根据温度和物质特性的不同，液晶可以处在一系列不同的相中的某一个相中。在本文中，我们将讨论用来制造LCD的液晶，即处在向列相下的液晶。
液晶的一大特点是它们的性质会受到电流的影响。有一种特殊的向列相液晶称为扭曲向列相（TN）液晶 ，它在自然状态下是扭曲的。当给这种液晶加上电流后，它们将依所加电压的大小反向扭曲相应的角度。这种液晶对于电流的反应很精确，因此可以被用来控制光的流通，从而用于制造LCD。
液晶的种类
大多数液晶分子为棒状，大体上可以把它们分为热致液晶和溶致液晶。
液晶研究所Oleg Lavrentovich博士 供图
热致液晶对于温度（或压力）的变化产生反应。溶致液晶的反应则取决于它们与何种溶剂相混合，这被用于制造肥皂和清洁剂中。热致液晶可能是各向同性的或向列的。两者最主要的区别在于，各向同性液晶中的分子排布是随机的，而向列液晶中的分子排布有着特定的顺序或模式。
向列相液晶中的分子排列方向取决于指向矢。指向矢可以是任何物质，比如磁场或有着细微刻槽的表面。向列相液晶可以按照分子间的相对取向做进一步的分类。层列相是最常见的排布方式，分子一层一层地排列。层列相又有许多的变体，例如C型层列相液晶每层的分子排列方向相对上一层呈一定的倾斜角度。另一种常见的相是胆固醇相，或叫做手性向列相。这种相中，每层的分子排列方向与相邻层有轻微的扭曲，从而形成一个螺旋状的结构。
铁电液晶（FLC）使用手性分子呈C型层列相排布的液晶材料，因为分子排列的螺旋特性使换向反应时间处于微秒量级，故FLC特别适用于先进的显示屏。表面稳定型铁电液晶（SSFLC）利用玻璃板加一个可调的压力，从而抑制分子的螺旋性，进一步缩短响应时间。
怎样制造LCD？
制造一台LCD比制造一片液晶要复杂得多。制造LCD需要的条件是：
光具有偏振性。
液晶可以传输和改变偏振光。
液晶的结构可以依电流而改变。
存在可以导电的透明物质。
LCD设备巧妙地利用了这四个条件。
制造一台LCD需要两块偏振玻璃片。有一种特殊聚合物可以在物体表面制作出细微刻槽，这种聚合物擦在玻璃上没有偏光膜的一面。刻槽必须与偏光膜同向。接着在一片滤光片上加一层向列相液晶。刻槽会使液晶中第一层分子的取向和滤光片的方向相同。接下来再加上第二片玻璃，使其偏光膜的方向和第一块玻璃的偏光膜方向成直角。因此后续每一层向列相分子都会扭曲一个角度，直到最上面一层和最下面一层相差90°，从而和偏振玻璃滤光片相吻合。
当光照射在第一个滤光片上时，它发生偏振。每一层分子都会将它们接收到的光引领至下一层。当光穿过液晶的每一层时，相应的分子同时也改变光的偏振面使其符合分子自身方向的角度。当光到达液晶材料的最远端时，它的偏振方向和最后一层分子的角度相同。如果液晶的最后一层和第二块偏振玻璃滤光片的方向吻合，光就可以穿过。
如果我们给液晶分子加上电荷，它们的扭曲就会被消除。伸直后的液晶分子改变了光穿过它们的角度，从而使光的方向和顶部偏振滤光片的方向不再匹配。因此，LCD上的这一特定区域便没有光能够通过，从而比周围的区域暗。
