为什麼液晶能显像?

液态晶体是处在液体与晶体之间的一种有机化合物,既具有液体的流动性,又具有晶体的光学性质,简称"液晶"。
液晶份子的排列是有一定规则的,但当外界磁场或者温度发生变化时,它的份子排列会发生变化,从而影响到它的光学性能。科学家们利用液晶的这种特性,通过控制液晶内部的扰动范围的大小、形状和部位,达到显示数字和图像的目的。液晶显示器中的液晶是夹在两块玻璃之间的。它的显示原理是当电压加在液晶的某个点上时,该点便变黑。液晶显示器的后背有发光装置,为液晶显示提供背景光。这是因为液晶只反射光,而当环境黑暗的时候,没有背光就看不见显示。

一）液晶的物理特性

液晶的物理特性是：当通电时导通，排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。从技术上简单地说，液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，称为Substrates，中间夹著一层液晶。当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。大多数液晶都属于有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面，液晶分子会顺着槽排列，所以假如那些槽非常平行，则各分子也是完全平行的。

（二）单色液晶显示器的原理

LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是说，若一个平面上的分子南北向排列，则另一平面上的分子东西向排列，而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转90度。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列，使光线能直射出去，而不发生任何扭转。

LCD是依赖极化滤光器(片)和光线本身。自然光线是朝四面八方随机发散的。极化滤光器实际是一系列越来越细的平行线。这些线形成一张网，阻断不与这些线平行的所有光线。极化滤光器的线正好与第一个垂直，所以能完全阻断那些已经极化的光线。只有两个滤光器的线完全平行，或者光线本身已扭转到与第二个极化滤光器相匹配，光线才得以穿透。（如图1）

图1 光线穿透示意图