2024年5月17日发(作者：莫靖易)
LCD液晶显示屏工作原理
一、工作原理和概念术语
1、液晶显示屏的工作原理
液晶（Liquid Crystal）：是一种介于固态和液态之间的具有规则性分子排列，及晶体的光
学各向异性的有机化合物，液晶在受热到一定温度的时候会呈现透明状的液体状态，而冷却则
会出现结晶颗粒的混浊固体状态，因为物理上具有液体与晶体的特性，故称之为“液晶”。
液晶显示器LCD（Liquid Crystal Display）：是新型平板显示器件。显示器中的液晶体并
不发光，而是控制外部光的通过量。当外部光线通过液晶分子时，液晶分子的排列扭曲状态不
同，使光线通过的多少就不同，实现了亮暗变化，可重现图像。液晶分子扭曲的大小由加在液
晶分子两边的电压差的大小决定。因而可以实现电到光的转换。即用电压的高低控制光的通过
量，从而把电信号转换成光像。
（1）、液晶分子的电－光特性（如图2-1所示）
图
2-1
液晶的电－光特性图
（2）、液晶的电光控制特性（如图2-2所示）
旋光性
光
%
透
过
100
率
90
50
10
光
%
透
100
过
90
率
50
10
0
Uth
Usat
控制电压
0
Uth
Usat
控制电压
(a) 液晶显示器的电光特
性（常暗模式）
（b）液晶显示器的电
光特性（常亮模式）
图
2-2
液晶显示器的电光控制特性
图中Uth—阈值电压（临界电压）；Usat—饱和电压
（3）、 液晶分子排列状态的改变可实现对光的控制
液晶分子在偏光板间排列成多层，在不同层间， 液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭
转90°，与偏光板的偏振光方向一致的偏振光，垂直射向无外加电场的液晶分子时，入射光将
因其偏振方向随液晶分子轴的扭曲而旋转射出。故称为扭曲向列型液晶显示器。
当给液晶层施以某一电压差时，液晶分子会改变它的初始排列状态而不扭转，不改变光的
极化方向，因此经过液晶的光会被第二层偏光片吸收而整个结构呈现不透光的状态。
2、概念和术语
（1）、光学的各向异性
液晶的特有性质，改变液晶两端电压，可改变液晶某一方向折射出的光的大小
（2）、偏振片（器）
只能在特定方向上透过光线的器件
（3）、像素、子像素、节距、分辨率(如图2-3所示)
（4）、视角
当背光源的入射光通过偏极片、液晶后，输出
光便具备了特定的方向特性，假如从一个非常斜的
角度观看一个全白的画面，我们可能会看到黑色或
是色彩失真。这个效应在某些场合有用，但在大部
分的应用上是我们不希望要的。制造商们已经花了
很多时间来试图改善液晶显示器的视角特性，有数
种广视角技术被提出：IPS(IN-PLANE -SWITCHING、
MVA(MULTI-DOMAIN VERTICAL ALIGNMENT)、TN+FILM。
这些技术都能把液晶显示器的视角增加到160度，甚至更多，就如同CRT屏幕的视角特性一样。
最大视角的定义是对比值至少能达到10:1的视角(通常有四个方向，上/下/左/右)，如图2-4。
X
Y
水平视角
行
扫
描
驱
动
电
路
列(信号)驱动电路
节距
由红、绿、蓝三个
子像素组成一个像
素
像素矩阵
行×列
（例768行×1024 列）
平板显示器的象素结构
图2-3 平板显示器的像素结构
用像素矩阵表示分
辨率
θ
LR
垂直视角
θ
UD
图2-4 显示器件的视角
显示器件的视角
2024年5月17日发(作者：莫靖易)
LCD液晶显示屏工作原理
一、工作原理和概念术语
1、液晶显示屏的工作原理
液晶（Liquid Crystal）：是一种介于固态和液态之间的具有规则性分子排列，及晶体的光
学各向异性的有机化合物，液晶在受热到一定温度的时候会呈现透明状的液体状态，而冷却则
会出现结晶颗粒的混浊固体状态，因为物理上具有液体与晶体的特性，故称之为“液晶”。
液晶显示器LCD（Liquid Crystal Display）：是新型平板显示器件。显示器中的液晶体并
不发光，而是控制外部光的通过量。当外部光线通过液晶分子时，液晶分子的排列扭曲状态不
同，使光线通过的多少就不同，实现了亮暗变化，可重现图像。液晶分子扭曲的大小由加在液
晶分子两边的电压差的大小决定。因而可以实现电到光的转换。即用电压的高低控制光的通过
量，从而把电信号转换成光像。
（1）、液晶分子的电－光特性（如图2-1所示）
图
2-1
液晶的电－光特性图
（2）、液晶的电光控制特性（如图2-2所示）
旋光性
光
%
透
过
100
率
90
50
10
光
%
透
100
过
90
率
50
10
0
Uth
Usat
控制电压
0
Uth
Usat
控制电压
(a) 液晶显示器的电光特
性（常暗模式）
（b）液晶显示器的电
光特性（常亮模式）
图
2-2
液晶显示器的电光控制特性
图中Uth—阈值电压（临界电压）；Usat—饱和电压
（3）、 液晶分子排列状态的改变可实现对光的控制
液晶分子在偏光板间排列成多层，在不同层间， 液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭
转90°，与偏光板的偏振光方向一致的偏振光，垂直射向无外加电场的液晶分子时，入射光将
因其偏振方向随液晶分子轴的扭曲而旋转射出。故称为扭曲向列型液晶显示器。
当给液晶层施以某一电压差时，液晶分子会改变它的初始排列状态而不扭转，不改变光的
极化方向，因此经过液晶的光会被第二层偏光片吸收而整个结构呈现不透光的状态。
2、概念和术语
（1）、光学的各向异性
液晶的特有性质，改变液晶两端电压，可改变液晶某一方向折射出的光的大小
（2）、偏振片（器）
只能在特定方向上透过光线的器件
（3）、像素、子像素、节距、分辨率(如图2-3所示)
（4）、视角
当背光源的入射光通过偏极片、液晶后，输出
光便具备了特定的方向特性，假如从一个非常斜的
角度观看一个全白的画面，我们可能会看到黑色或
是色彩失真。这个效应在某些场合有用，但在大部
分的应用上是我们不希望要的。制造商们已经花了
很多时间来试图改善液晶显示器的视角特性，有数
种广视角技术被提出：IPS(IN-PLANE -SWITCHING、
MVA(MULTI-DOMAIN VERTICAL ALIGNMENT)、TN+FILM。
这些技术都能把液晶显示器的视角增加到160度，甚至更多，就如同CRT屏幕的视角特性一样。
最大视角的定义是对比值至少能达到10:1的视角(通常有四个方向，上/下/左/右)，如图2-4。
X
Y
水平视角
行
扫
描
驱
动
电
路
列(信号)驱动电路
节距
由红、绿、蓝三个
子像素组成一个像
素
像素矩阵
行×列
（例768行×1024 列）
平板显示器的象素结构
图2-3 平板显示器的像素结构
用像素矩阵表示分
辨率
θ
LR
垂直视角
θ
UD
图2-4 显示器件的视角
显示器件的视角