深入浅出液晶显示系列液晶原理

液晶原理（深入浅出液晶显示系列）
Author: Jackie Long
液晶显示器（Liquid Crystal Display, LCD）是以液晶（Liquid Crystal）为基本材料的显示组件，它通过控制液晶分子两端的电压来控制液晶分子的转动方向，继而控制每个像素点偏振光透射度而达到显示目的。而液晶显示模组（Liquid Crystal Display Module, LCD Module, LCM）是指将液晶显示器（LCD）、控制驱动芯片、PCB板、背光源、结构件及连接件等诸多部分装配在一起的组件，因此， LCM与LCD是"包含"关系， LCD只是组成LCM的其中一个部件，如下图所示：

文章插图
我们常见的电子计算器、手表、电话（座机）、电子钟、电子秤、数字万用表等产品所以使用的笔段式数字显示屏都是液晶显示器件，如下图所示：

文章插图
大多数电子工程师（特别是单片机嵌入式软件工程师）最先接触到的液晶模组就是LCM1602（其次是LCM12864），也是使用最为广泛的一种，如下图所示：

文章插图
液晶电视、智能手机、MP4、平板电脑等产品使用的显示屏也是液晶显示器件， LCD应用场合真心不要太多。
那液晶显示器是如何显示字符或图像的呢？我们先来了解一下液晶显示器的显示原理，它的基本结构如下图所示：

文章插图
液晶分子被上下两块制作有透明电极（Electrode）的玻璃（Glass）及四周的环氧树脂封装起来（在真空环境下，将液晶分子通过封接边框上预留的注入口填充，然后使用树脂胶将注入口封堵），然后在上下玻璃外表面各贴上一块偏振方向相互垂直的偏光膜（Polarizer），底部再配一块反射板（Reflector），基本的液晶显示器件就这样大功告成了。
在TN液晶屏中（什么是TN？），玻璃内表面还涂有配向膜（Polymer），并进行了定向处理，配向膜处理的方向与相邻偏光膜的偏振方向是一致的，液晶分子沿玻璃表面平行排列，由于上下两片玻璃内表面配向膜定向处理的方向互相垂直，液晶分子在两片玻璃之间呈 90度的扭曲，这就是扭曲向列（Twisted Nematic, TN）液晶显示器件名称的由来。
虾米？你没看懂！没关系，继续往下看！
要理解液晶显示器的显示原理，首先得了解一下光与偏光膜。我们知道，光是一种电磁波（横波），光波的前进方向与电场及磁场是相互垂直的，同时光波本身的电场与磁场分量，彼此之间也是相互垂直的，而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面，如下图所示：