工業(yè)LCD液晶顯(xiǎn)示屏的運作原理

　　目前液晶顯示技術大多以TN、STN、TFT三種技術爲主軸，因此我們就這從這三種技術來探讨它們的運作原理。TN型的液晶顯示技術可說是液晶顯示器中基本的，而之後其它種類的液晶顯示器也可說是以TN型爲原點來加以改良。同樣的，它的運作原理也較其它技術來的簡單，請讀者參照下方的圖片。圖中所表示的是TN型液晶顯示器的簡易構造圖，包括瞭垂直方向與水平方向的偏光闆，具有細紋溝槽的配向膜，液晶材料以及導電的玻璃基闆。 其顯像原理是将液晶材料置於兩片貼附光軸垂直偏光闆之透明導電玻璃間，液晶分子會依配向膜的細溝槽方向依序旋轉排列，如果電場未形成，光線會順利的從偏光闆射入，依液晶分子旋轉其行進方向，然後從另一邊射出。
 

　　如果在兩片導電玻璃通電之後，兩片玻璃間會造成電場，進而影響其間液晶分子的排列，使其分子棒進行扭轉，光線便無法穿透，進而遮住光源。這樣所得到光暗對比的現象，叫做扭轉式向列場效應，簡稱TNFE(twisted nematic field effect)。在電子産品中所用的液晶顯示器，幾乎都是用扭轉式向列場效應原理所制成。STN型的顯示原理也似類似，不同的是TN扭轉式向列場效應的液晶分子是将入射光旋轉90度，而STN超扭轉式向列場效應是将入射光旋轉180~270度。
 

　　要在這邊說明的是，單純的TN液晶顯示器本身隻有明暗兩種情形(或稱黑白)，並沒有辦法做到色彩的變化。而STN液晶顯示器牽涉液晶材料的關系，以及光線的幹涉現象，因此顯示的色調都以淡綠色與橘色爲主。但如果在傳統單色STN液晶顯示器加上一彩色濾光片(color filter)，並将單色顯示矩陣之任一像素(pixel)分成三個子像素(sub-pixel)，分别透過彩色濾光片顯示紅、綠、藍三原色，再經由三原色比例之調和，也可以顯示出全彩模式的色彩。另外，TN型的液晶顯示器如果顯示屏幕做的越大，其屏幕對比度就會顯得較差，不過藉由STN的改良技術，則可以彌補對比度不足的情況。
 

　　TFT型的液晶顯示器較爲複雜，主要的構成包括瞭(le)，熒光管、導光闆、偏光闆、濾光闆、玻璃基闆、配向膜、液晶材料、薄模式晶體管等等。首先液晶顯示器必須先利用背光源，也就是熒光燈管投射出光源，這些光源會先經過一個偏光闆然後再經過液晶，這時液晶分子的排列方式進而改變穿透液晶的光線角度。然後這些光線接下來還必須經過前方的彩色的濾光膜與另一塊偏光闆。因此我們隻要改變刺激液晶的電壓值就可以控制後出現的光線強度與色彩，並(bìng)進而能在液晶面闆上變化出有不同深淺的顔色組合瞭(le)。