液晶显示器（LCD）被称为无源设备，因为它们不产生任何光来显示动画，视频，图像或角色。LCD的内部结构定义了光线在穿过设备时如何改变方向。本文重点介绍LCD屏幕的基本操作原理。

对于许多人而言，液晶电视最吸引人的地方不是它们如何渲染图像，而是其轻巧的纯平屏幕。传统的阴极射线管电视曾经使用三个电子枪来产生图像。可以想象它们的功能是一种非常精确的画笔，它可以向前和向后跳动，从而在电视屏幕上完成可以观看的动画图片。但是，纯平LCD具有新功能。

仔细观察平板电视，可以看到屏幕图像是使用成千上万个称为像素（图像元素）的小块显影的。每个基本上都是单独的红色，蓝色或绿色的光，可以轻松地打开或关闭它们以生成动画彩色图像。使用液晶电子地打开或关闭像素，以移动LCD屏幕中的偏振光。为了解释正在发生的事情，我们将首先定义正在使用的液晶，然后探索光的性质及其传播方式。

 液晶体

众所周知，某种物质可以以三种状态存在，即液体，固体或气体。但是，在1888年，发现了处于固态和液态之间的物质状态的液晶。那时液晶可能被留在了黑暗中，但是现在已经证明它们非常有价值。固体是硬化的物质块，通常捆绑成一个整齐，一致的结构，称为晶体。液体不具有固体结构，但是当它们保留在瓶子中时，它们会保持其形状并在取出时会相当舒适地流动。现在，液晶处于中间状态。它会存在于液态和固态之间任何地方的许多可能的“子状态”中。

液晶的关键子状态是近晶状态和向列状态。在向列状态下，它们的行为有点类似于液体。分子可以相互移动并且可以在受限区域内移动，但都沿相同方向移动。它们可能会变形，但如果通电则可以再次拉直。这是LCD屏幕如何打开和关闭像素的秘密。在近晶状态下，液晶已经冷却下来，分子层可以轻松地彼此移动。在给定的层中，分子可以传播，但不能传播到其他层。

 偏振光

偏振光是过滤光。考虑一下阳光在地面上的照射，因为它的光波几乎在所有方向上都振动和扩散。可以使用例如垂直网格线过滤光。除了垂直方向的光波以外，在所有方向上振动的光波都将被这种方式阻挡。由于大多数真实的日光波已被阻挡，因此光强度也将变暗。太阳镜根据此机制起作用。因此，偏振光只能在一个方向上移动，并且是经过滤波的光波。

 LCD如何利用偏振光和液晶

平面液晶电视监视器使用太阳镜方法来打开或关闭其彩色像素。电视背面有一盏明亮的大光，向观众发出光芒。

而且，其像素为数百万个每个像素都由较小的区域组成，这些区域称为子像素（如图1所示），分别是绿色，蓝色或红色。每个像素都有两个彼此平行排列的偏振玻璃滤光片（偏振片），一个在后面，第二个在其前面，如图2所示。这意味着在正常状态下像素看起来很暗。向列畸变的小液晶存在于这两个玻璃滤镜之间，可以通过电子方式打开和关闭该液晶使其变直和扭曲。

当向列液晶关闭时，它将使附近的光线旋转90度，从而有效地允许光线通过两个玻璃滤镜，并使像素变亮。另一方面，如果将其打开，则不会弯曲由其中一个遮挡的光。图2：LCD结构。

图1：LCD子像素。资料来源：Marvin Raaijmakers / CC BY-SA 2.5

图2：LCD结构。资料来源：Spockoyny / CC BY-SA 4.0

最新的LCD监视器也称为薄膜晶体管，双扫描有源矩阵和平板显示器。由于它们光滑的外观，紧凑，薄薄和高质量，这些现在变得非常普遍。LCD屏幕现在可以提供生动，明亮和高质量的对比度图像。以前，LCD技术呆滞，对比度低且性能不佳。LCD应用不仅限于电视或台式计算机，还广泛用于其他电子设备，例如平板电脑，笔记本电脑，视频和照相相机，GPS设备，智能手机，手表，MP3播放器和电子阅读器。