扭曲向列相(TN)显示

最常见的如用于电子表和计算器上的显示方式就是扭曲向列相(TN)显示,这种显示器件由两片基板玻璃中间注入向列相液晶材料构成,通过特殊的表面处理使分子在顶层与X方向平行,而在底层与X方向垂直,这种结构使液晶层形成了一个90°扭曲,从而得名,图 1.即为扭曲结构。

这种结构类似于胆甾相结构,所以有时加入一点螺旋添加剂以保证扭曲方向一致。TN显示的最基本原理是一个偏振光原理,当光入射TN盒时,其偏振面顺着液晶方向而扭曲。例如,偏振光平行于样品顶层方向,当穿过液晶盒时,其偏振方向会随着分子旋转,从底面出射时,其偏振面旋转了90°。右图为一个TN盒的示意图,黑线代表分别贴在显示器上、下表面呈交叉状态的偏振片。

当光射入液晶盒,其偏振面随分子旋转。当光达到液晶盒底部,偏振矢量面已旋转了90°,接着穿过第二层偏光片。对于一个反射TN型液晶显示器,相当于在底部装有一面鏡子,它将透射光反射回来。右图为光进入液晶盒后随着扭曲的路线。

从液晶盒中出来的光呈现银灰色。当液晶盒受到一个强度足够大的电场的作用时,晶分子将经历一个弗利德兹转换。右图为一个发生转变的扭曲向列相液晶盒。

必须注意的是在这种状态下,扭曲受到破坏,液晶层的分子取向与电场平行。当偏振光射入这种液晶盒时,偏振面不随分子旋转,因而无法透过第二层偏光片。这样在亮态的背景下施加电场的区域呈现为暗态。

电光效应:

依靠电场强度的作用扭曲向列相实现了亮态和暗态之间变化。这种显示类型最主要的一个特点就是分子对外加压的响应,右边的曲线图(电光曲线)是一个曲型的向列相液晶盒在电压作用下的响应曲线,即分子与玻璃面倾斜度随外加电压变化的关系。

对于TN型显示、电致扭曲形变决定了液晶盒对光的透过率。右图显示了透过率与电场作用关系图。考虑到偏光片的作用使反射型TN显示屏的最大透过率只有50%。垂直线代表液晶盒的开或关状态时的电压。