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液晶显示器是如何显示各种图案?带你了解液晶显示原理

来源:  发布时间:2021-03-01   点击量:864

当今社会,每个人都离不开各种电子设备,特别是手机和电脑,设备中各种视频、图案和文字等都是通过电子屏幕显示出来,这些电子产品的显示器材都是液晶。液晶是什么物质?它是如何显示数字或图像呢?那么下面我们就来详细了解屏幕的内部结构,了解其中的原理。

一.什么是液晶

我们从自然界中常见的的物质三态——固态、液态、气态说起。在通常状况下,物质呈现三态的原因可以从微观结构去认识它,例如我们看到的固体如食盐晶体等,有一定的形状和体积。

因它的分子在特定方向按固有规则排列紧密而整齐,平衡位置相对固定,只能在小范围内振动,且各向异性;液体如水,其分子间距离较大,平衡位置随时改变,活动范围较广,分子取向没有规则,宏观上表现为无一定形状,但有一定体积,具有流动性;而气体既无一定形状,也无一定体积,其分子可自由运动。

物质世界中还存在着介于固态和液态之间的物质。它就是液晶。19世纪末奥地利植物学家赖尼策尔在研究一种叫做“胆甾醇苯甲酸酯”的有机物时,发现它被加热到145.5℃时,熔化成一种浑浊的液体,在178.5℃突然全部变成透明液体。当冷却时,呈现出蓝紫色,不久后即自行消失,再次呈现混浊状液体,继续冷却,再次出现蓝紫色,然后固化成白色的晶体。面对这样的现象赖尼策尔无法解释,于是他将样品及观察记录寄给德国物理学家勒曼。勒曼研究后认为这是流动的晶体,并给这种形态的物质取名为“液晶”。现在已发现几千种有机化合物具有液晶态,它是介于固态与液态之间的中间态。与液体分子模型相比较,液晶分子没有位置序,但有取向序即分子取向十分一致

综合而言,所谓液晶,是指其形状像液体,而其微观结构和光学性质又完全类似于晶体的一类物质。那么它又是如何在显示器中发挥作用的呢?

我们先从简单应用的来了解

二.液晶的黑白态显示原理

人们已经发现液晶具有许多性质和效应,如电光效应、热光效应、光电效应、超声效应和理化效应等液晶显示主要利用液晶的电光效应所谓“电光效应”是指在电场的作用下,液晶光学性质的变化。下面介绍液晶如何在显示屏中发挥作用,首先,液晶必须装在由玻璃构成的液晶盒内

两块标准的平面平行度极好的平板玻璃,称为玻璃板。在上下玻璃板的外侧装有偏振膜,或称偏振片,偏振片的作用就是让与偏振片的方向平行的光波通过,只有光波振动方向与偏振片的缝一致的光才能通过,因此可以将具有光源中具有各个取向的光波过滤为单一取向的光波。由于上下两个偏振光片相互垂直,通过第一片偏振片的光波想要通过第二片偏振片光波需要旋转90?才行,于是就到了液晶发挥它的旋光作用,通过在液晶的上下两边加上不同的电场来改变内部液晶的行为。为了给液晶加电场,要在玻璃板的内表面装上二氧化锡透明电极,电极的形状可根据显示的需要设计成各种形状,为了使液晶分子能连续扭曲成90°,要对液晶盒内表面做沿面排列处理,这样一个液晶盒就完成了。最后在液晶盒内填入添加了旋光物质的液晶,四周再用胶框粘接,液晶盒就成为液晶显示器了。由于内部的液晶分子具有旋光性,可将通过偏振光的光波方向旋转90?,再通过下部的偏振片,于是我们便看见了光亮的背景。当我们在液晶两边外加电场,在电场的作用下,液晶消除了原来的扭曲状态,液晶分子有序排成一个平面,与上下电极面相互垂直。入射偏振光的振动方向在穿过液晶时保持原来的状态不变,即入射光的振动方向与下偏振片的偏振化方向垂直,入射光将被吸收,因而没有光被反射回来,也就看不到反射板,于是电极部位呈暗态,与不加电场的情景正好相反。

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