2024年4月24日发(作者：守俊语)
液晶显示器的原理
1．液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称LCD)
其实就是使用了“液晶”(Liquid Crystal)作为材料的显示器. 目前液晶显示技术
大多以TN、STN、TFT三种技术为主.
2．什么是液晶呢？
液晶是一种介于固态和液态之间的物质，当被加热时，它会呈现透明的液态，而
冷却的时候又会结晶成混乱的固态，液晶是具有规则性分子排列的有机化合物。
液晶按照分子结构排列的不同分为三种：类似粘土状的Smectic液晶、类似细火
柴棒的Nematic液晶、类似胆固醇状的Cholestic液晶。这三种液晶的物理特性
都不尽相同，用于液晶显示器的是第二类的Nematic液晶，分子都是长棒状的，
在自然状态下，这些长棒状的分子的长轴大致平行。
3．液晶的性质及通光原理
随着研究的深入，人们开始掌握液晶的许多其他性质：当向液晶通电时，
液晶体分子排列得井然有序，可以使光线容易通过；而不通电时，液晶分子排列
混乱，阻止光线通过。通电与不通电就可以让液晶像闸门般地阻隔或让光线穿过。
这种可以控制光线的两种状态是液晶显示器形成图像的前提条件，当然，还需要
配合一定的结构才可以实现光线向图像转换。
4. 液晶显示器的分类
液晶显示器按照控制方式不同可分为被动矩阵式LCD及主动矩阵式LCD两种。
a. 被动矩阵式LCD可分为TN-LCD(Twisted Nematic-LCD，扭曲向列LCD)、
STN-LCD(Super TN-LCD，超扭曲向列LCD)和DSTN-LCD(Double layer
STN-LCD，双层超扭曲向列LCD)。
b. 目前应用比较广泛的主动矩阵式LCD，也称TFT-LCD(Thin Film
Transistor-LCD，薄膜晶体管LCD)。TFT液晶显示器是在画面中的每个像素内建
晶体管，可使亮度更明亮、色彩更丰富及更宽广的可视面积。另有一新型的技术
LCOS（liquid crystal on silicon）
主动矩阵LCD 与被动矩阵LCD的比较
被动矩阵LCD的最大问题是难以快速地控制单独的液晶单元，并以足够大的电
流保证来获得好的对比度、足够的灰度级和较快的响应时间，从而影响了动态影
像的显示效果。主动矩阵LCD通过单独地控制每个单元，很好地解决了上面的
问题。
1
与被动矩阵LCD相似，主动矩阵LCD的上下表层也纵横有序排列着用铟锡氧化
物做成的透明电极。所不同的是在每个单元中都加入了很小的晶体管，由晶体管
来控制电流的开和断。晶体管电极是利用薄膜技术而做成的半导体。薄膜晶体管
LCD（TFT—LCD）也因此得名
5．
普通液晶显示器工作原理
液晶显示器有很多种不同的结构，但从原理来看，基本上是相似的。现在，
我们知道了液晶的通光原理，但光是从哪里来的呢？因为液晶材料本身并不发
光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，同时在液晶显示屏背面有一块背
光板和反光膜，背光板是由荧光物质组成的，可以发射光线，其作用主要是提供
均匀的背景光源。在这里，背光板发出的光线在穿过偏振过滤层(也就是上文中
提到的夹层)之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层，液晶层中的水晶液滴都
被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素，而这
些像素可以是亮的，也可以是不亮的，大量排列整齐的像素中亮与不亮便形成了
单色的图像。
那怎样可以控制好这大量像素中的点是亮还是不亮呢？这主要是由控制电路
来控制，在无钠玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与
列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶体的是否通光状态，在这个时候，液晶
材料的作用类似于一个个小的光阀，控制光的通过与不通过。在液晶材料周边还
有控制电路部分和驱动电路部分，这样就可以用信号来控制单色图像的生成了。
6. 现在我们就以TN-LCD工作原理为例说明一下：
上图. 标准的TN LCD工作原理（亮）----当液晶层 不施任何电压降 时，液晶是在它的初始状态，会把入
射光的方向扭转90度，因此让背光源的入射光能够通过整个结构。
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2024年4月24日发(作者：守俊语)
液晶显示器的原理
1．液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称LCD)
其实就是使用了“液晶”(Liquid Crystal)作为材料的显示器. 目前液晶显示技术
大多以TN、STN、TFT三种技术为主.
2．什么是液晶呢？
液晶是一种介于固态和液态之间的物质，当被加热时，它会呈现透明的液态，而
冷却的时候又会结晶成混乱的固态，液晶是具有规则性分子排列的有机化合物。
液晶按照分子结构排列的不同分为三种：类似粘土状的Smectic液晶、类似细火
柴棒的Nematic液晶、类似胆固醇状的Cholestic液晶。这三种液晶的物理特性
都不尽相同，用于液晶显示器的是第二类的Nematic液晶，分子都是长棒状的，
在自然状态下，这些长棒状的分子的长轴大致平行。
3．液晶的性质及通光原理
随着研究的深入，人们开始掌握液晶的许多其他性质：当向液晶通电时，
液晶体分子排列得井然有序，可以使光线容易通过；而不通电时，液晶分子排列
混乱，阻止光线通过。通电与不通电就可以让液晶像闸门般地阻隔或让光线穿过。
这种可以控制光线的两种状态是液晶显示器形成图像的前提条件，当然，还需要
配合一定的结构才可以实现光线向图像转换。
4. 液晶显示器的分类
液晶显示器按照控制方式不同可分为被动矩阵式LCD及主动矩阵式LCD两种。
a. 被动矩阵式LCD可分为TN-LCD(Twisted Nematic-LCD，扭曲向列LCD)、
STN-LCD(Super TN-LCD，超扭曲向列LCD)和DSTN-LCD(Double layer
STN-LCD，双层超扭曲向列LCD)。
b. 目前应用比较广泛的主动矩阵式LCD，也称TFT-LCD(Thin Film
Transistor-LCD，薄膜晶体管LCD)。TFT液晶显示器是在画面中的每个像素内建
晶体管，可使亮度更明亮、色彩更丰富及更宽广的可视面积。另有一新型的技术
LCOS（liquid crystal on silicon）
主动矩阵LCD 与被动矩阵LCD的比较
被动矩阵LCD的最大问题是难以快速地控制单独的液晶单元，并以足够大的电
流保证来获得好的对比度、足够的灰度级和较快的响应时间，从而影响了动态影
像的显示效果。主动矩阵LCD通过单独地控制每个单元，很好地解决了上面的
问题。
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与被动矩阵LCD相似，主动矩阵LCD的上下表层也纵横有序排列着用铟锡氧化
物做成的透明电极。所不同的是在每个单元中都加入了很小的晶体管，由晶体管
来控制电流的开和断。晶体管电极是利用薄膜技术而做成的半导体。薄膜晶体管
LCD（TFT—LCD）也因此得名
5．
普通液晶显示器工作原理
液晶显示器有很多种不同的结构，但从原理来看，基本上是相似的。现在，
我们知道了液晶的通光原理，但光是从哪里来的呢？因为液晶材料本身并不发
光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，同时在液晶显示屏背面有一块背
光板和反光膜，背光板是由荧光物质组成的，可以发射光线，其作用主要是提供
均匀的背景光源。在这里，背光板发出的光线在穿过偏振过滤层(也就是上文中
提到的夹层)之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层，液晶层中的水晶液滴都
被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素，而这
些像素可以是亮的，也可以是不亮的，大量排列整齐的像素中亮与不亮便形成了
单色的图像。
那怎样可以控制好这大量像素中的点是亮还是不亮呢？这主要是由控制电路
来控制，在无钠玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与
列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶体的是否通光状态，在这个时候，液晶
材料的作用类似于一个个小的光阀，控制光的通过与不通过。在液晶材料周边还
有控制电路部分和驱动电路部分，这样就可以用信号来控制单色图像的生成了。
6. 现在我们就以TN-LCD工作原理为例说明一下：
上图. 标准的TN LCD工作原理（亮）----当液晶层 不施任何电压降 时，液晶是在它的初始状态，会把入
射光的方向扭转90度，因此让背光源的入射光能够通过整个结构。
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