深入浅出液晶显示系列 液晶原理( 三 )


深入浅出液晶显示系列 液晶原理

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上图中 , 配向膜可以看成是一道道的槽(沟) , 槽的方向与邻近的偏光膜的偏振方向是相同的(也就是说 , 两片配向膜的槽也是相互垂直) , 最接近配向膜的液晶分子就会恰好躺在配向膜1或配向膜2的槽中间 , 由于液晶分子固有的黏性 , 液晶分子的状态就是从上到下扭曲的(就像两个人给家里洗完后的被单拧水一样 , 一人抓一头反向用力扭) , 如下图所示:
深入浅出液晶显示系列 液晶原理

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此时液晶分子没有被施加电场:当入射自然光照射到偏光膜1时 , 透过偏光膜1的偏振光本来是不能透过偏光膜2的 , 但是由于液晶分子的存在 , 自然光透过偏光膜1后 , 偏振光顺着扭曲的液晶分子到达偏光膜2(就像潜望镜一样 , 液晶分子充当导光材料) , 此时偏振光由于被液晶分子扭曲 , 其偏光方向恰与另一侧偏光膜2的方向一致 , 这样偏振光就可以透过偏光膜2了 , 如下图所示:
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换言之 , 由于两片配向膜上的槽互相垂直 , 位于两个平面之间的液晶分子被强迫进入90度角的扭转状态 , 当光线顺着液晶分子的排列方向传播时 , 光线经过液晶分子时也被扭转了90度 。
液晶显示器的基本结构中有两层电极层(液晶分子在中间) , 我们可以利用它对液晶分子施加交流电压 , 此时的状态如下图所示:
深入浅出液晶显示系列 液晶原理

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当液晶分子受到外加电场的作用 , 便很容易的被极化产生感应偶极性(induced dipolar) , 液晶分子之间将产生相互作用力 , 继而使得液晶分子重新排列 。此种状态下的自然光通过偏光膜1后 , 偏振光不再有液晶分子对光的扭曲传导(这与偏光膜之间没有液晶分子的效果是一样的) , 偏振光穿过偏光膜1后直射出去 , 而不发生任何扭转 , 但偏振光的偏振方向与另一侧偏光膜2的偏振方向是垂直的 , 因而无法透过偏光膜2 。
只要我们控制液晶分子两端的电压 , 就可以控制液晶分子的重新排列程度 , 就可以控制对光线的偏转能力来获得亮暗差别(或者称为可视光学的对比) , 继而达到控制显示灰阶的目的 。
【深入浅出液晶显示系列 液晶原理】如果进一步将电极制作成不同的字段形状 , 就可以看到不同的"黑"色字 , 这种"黑"色字不是由液晶分子的变色形成的(液晶本身是不发光的) , 而是光线被遮网挡或透射的结果 , 如下图所示
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由于反射板的存在 , 当液晶分子两端没有施加交流电压时 , 入射光直达反射板从而将光线反射出来 , 我们称其为"白"状态 。
相反 , 当液晶分子两端施加交流电压时 , 入射光无法到达反射板 , 也就没有反射光的存在 , 我们称其为"黑"状态 , 如下图所示:
深入浅出液晶显示系列 液晶原理

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综上所述 , 液晶显示器件的显示原理是:液晶棒状分子在外加电场的作用下 , 其排列状态发生变化 , 使得穿过液晶显示器件的透光量(也有些文献上称为"调制") , 从而呈现明与暗的显示效果 。通过控制电压的大小 , 改变液晶转动的角度和光的行进方向 , 进而达到改变字符亮度的目的 。

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