液晶顯示屏(LCD)廣泛用于各種應用之中,實現了良好的圖形顯示功能,低能耗,而且方便易用。LCD面板由許多層構成。
第一層稱作前偏振光片。偏振光是指光束在不同方向上顯示不同的特性,特別是光束照在一個平面上產生的不同特性。簡而言之,偏振光板只允許光束通過一個平面。
第二層是玻璃,為LCD面板提供結構支持。透明的導體涂層(通常是銦錫氧化物)涂在玻璃底層上,形成背板電極(也稱一般電極)。再將聚酰亞胺涂層涂在導體涂層上,以與前偏振光板相同的偏振光方向擦摩聚酰亞胺。擦摩聚酰亞胺可使最外層的液晶分子以相同方向排列。
第三層是液晶層。第四層與第二層類似,也是為LCD提供結構支持的一塊玻璃。第四層頂端平面上涂上導體涂層,然后在導體涂層上涂以聚酰亞胺涂層。這里,聚酰亞胺的方向垂直于頂層玻璃上聚酰亞胺的方向。這種排列方向有利于促進液晶液的旋轉。這種導體涂層形式能生成不同的數字、字母、符號、圖標或像素列。
LCD工作的基本原理就是液晶液的轉動。光通過后偏振光板進入,穿過液晶面板各層時發生縱向偏振光。于是光通過列電極到達液晶液時不受任何阻礙。液晶液按偏振光方向旋轉,從而引起光在液晶液水平偏振光。因此光通過透明的背板電極和前(水平)偏振光板時也不受任何阻礙。
在列電極和背板電極間加入光源,那么液晶液被加電。液晶分子對齊,平行于潛在電壓差生成的電場。這就消除了偏振光旋轉方向的影響。
這時,光通過后偏振光板進入LCD,如像素OFF一樣發生縱向偏振光。偏振光暢通無阻地通過列電極、液晶液和背板電極。由于光仍在縱向層上產生偏振光,因此會在水平偏振光的前偏振光板上被阻擋。由于光被阻擋,因此會在顯示屏上生成暗區,觀察者就會發現像素為ON。
LCD基本有三種顯示模式:透射式、反射式、透反射式。
透射式LCD利用位于LCD面板背后的光源。反射式LCD不利用位于面板背后的光源,而是采用光反射器。
第三種顯示模式稱為透反射式,是透射式和反射式的結合。我們在顯示屏后面加上一個白色或銀色的半透明材料層,它將一些環境光反射給觀察者,同時還啟動背光功能。但是,由于一些反射光能穿過反射器,一些背光被反射器阻擋,因此,透反射式LCD的對比度低于其他類型的LCD。
(1)溫度的影響
溫度對LCD面板的性能有很大影響。所有液晶液都有明確規定的工作溫度限制。如果LCD的工作溫度高于液晶液的極限,那么液晶分子就會發生隨機變向,而不會定向運動。此時,LCD所有部分都會成為ON狀態。此外,溫度超過110℃時,還會破壞銦錫氧化物和聚酰亞胺涂層。如果溫度較低,會加大液晶液的粘性,從而延長LCD的響應時間。如果溫度極低,如達到-60℃,那么液晶液將變成結晶態。
(2)驅動電壓
LCD只能使用AC電壓。DC電壓會對液晶液造成破壞,使其不能加電。因此,如果LCD電極采用DC電壓,就會毀損LCD。LCD驅動器波形的設計能確保所有LCD列之間都不存在電壓差異。
(3)靜態LCD
靜態LCD的每個列和背板都有一個引腳。靜態LCD的對比度高,不過要求有多個引腳(如分為80個列的LCD需要81個引腳)。典型的靜態LCD見于時鐘、電話顯示屏,以及用于顯示數字或狀態圖標的類似LCD,其列數量都很少。