目前液晶顯示技術(shù)大多以TN、STN、TFT三種技術(shù)為主軸,因此我們就這從這三種技術(shù)來探討它們的運作原理。TN型的液晶顯示技術(shù)可說是液晶顯示器中基本的,而之后其它種類的液晶顯示器也可說是以TN型為原點來加以改良。同樣的,它的運作原理也較其它技術(shù)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(gòu)造圖,包括了垂直方向與水平方向的偏光板,具有細紋溝槽的配向膜,液晶材料以及導(dǎo)電的玻璃基板。 其顯像原理是將液晶材料置于兩片貼附光軸垂直偏光板之透明導(dǎo)電玻璃間,液晶分子會依配向膜的細溝槽方向依序旋轉(zhuǎn)排列,如果電場未形成,光線會順利的從偏光板射入,依液晶分子旋轉(zhuǎn)其行進方向,然后從另一邊射出。
如果在兩片導(dǎo)電玻璃通電之后,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(zhuǎn),光線便無法穿透,進而遮住光源。這樣所得到光暗對比的現(xiàn)象,叫做扭轉(zhuǎn)式向列場效應(yīng),簡稱TNFE(twisted nematic field effect)。在電子產(chǎn)品中所用的液晶顯示器,幾乎都是用扭轉(zhuǎn)式向列場效應(yīng)原理所制成。STN型的顯示原理也似類似,不同的是TN扭轉(zhuǎn)式向列場效應(yīng)的液晶分子是將入射光旋轉(zhuǎn)90度,而STN超扭轉(zhuǎn)式向列場效應(yīng)是將入射光旋轉(zhuǎn)180~270度。
要在這邊說明的是,單純的TN液晶顯示器本身只有明暗兩種情形(或稱黑白),并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(guān)系,以及光線的干涉現(xiàn)象,因此顯示的色調(diào)都以淡綠色與橘色為主。但如果在傳統(tǒng)單色STN液晶顯示器加上一彩色濾光片(color filter),并將單色顯示矩陣之任一像素(pixel)分成三個子像素(sub-pixel),分別透過彩色濾光片顯示紅、綠、藍三原色,再經(jīng)由三原色比例之調(diào)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(shù),則可以彌補對比度不足的情況。
TFT型的液晶顯示器較為復(fù)雜,主要的構(gòu)成包括了,熒光管、導(dǎo)光板、偏光板、濾光板、玻璃基板、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(jīng)過一個偏光板然后再經(jīng)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。然后這些光線接下來還必須經(jīng)過前方的彩色的濾光膜與另一塊偏光板。因此我們只要改變刺激液晶的電壓值就可以控制后出現(xiàn)的光線強度與色彩,并進而能在液晶面板上變化出有不同深淺的顏色組合了。