液晶，顾名思义即为液状晶体。它是某些有机化合物（目前已知的约有三千余种）在一定温度范围内所呈现的一种中间状态，它既有通常液体所具有的流动性和表面张力，同时又呈现有晶体的某些光学特性，如光学各向异性、双折射等。由于液晶的这种双重特性，使它对电场、磁场、光、温度等外界条件的变化很敏感，并能把上述外界条件的变化转换成可视信号，液晶显示就是利用液晶的这些特性制成的显示器件。
能呈现液晶态的化合物，其分子形态必须呈较长的棒状或平板状或其它在两个垂直方向上的形态大小相差较大的分子，同时分子形态较僵硬而不易改变，且有较大的偶极矩。
通常根据液晶分子的排列结构，将其分为三类：1．近晶型，2．向列型，3．胆甾型（图1）。目前用于显示的主要是向列型液晶和胆甾型液晶。不同的液晶在电场不同作用方式下，会产生各种电光效应，例如动态散射，扭曲效应，存贮效应等等。下面以动态散射效应为例，讲一讲液晶显示的道理。
如图2所示，在两电极之间夹持一薄层液晶，经过特定的表面处理技术，使液晶分子垂直或平行于电极表面并作整齐排列，液晶分子电偶矩方向与分子主轴方向成一定角度，这时液晶所呈状态称为张弛状态（图2a）。
当在两电极上加上一定电压时，一开始由于电偶矩在电场作用下取电场方向，此时液晶分子仍然处于有序状态（图2b）。然而由于液晶预先经过掺杂，内部含有一定数量的离子，它们在电导力作用下，向电极渡越。在渡越过程中，使液晶分子承受切向力的作用而旋转，形成局部区域的紊流状态，随着电压的增高，最终形成散射区域，就使原来透明的状态变成乳白色，这时称为产生动态散射（图2c）。
当两电极上除去电压后，分子继续处于旋转状态，经过一定时间延迟，重新恢复张弛状态作有序排列（图2d）。
液晶显示是一种被动式显示，液晶本身并不发光，只是依靠外来光源或环境光照明在电场作用下显示图象，显示亮度和加在电极上的电压的关系示于图2e。
利用液晶的各种电光效应，可制成液晶数码显示屏，用作台式计算机、电子手表、仪器仪表的数码显示。它具有如下优点：
1．工作电压低，能与P－MOS、C－MOS电路直接相配工作；
2．微功耗，同样显示面积，其功耗只有一般数码管的几十分之一到几百分之一；
3．体积小，外形薄。显示屏厚度一般为3～5毫米，为平板式显示，还可做成多位数字显示；
4．显示面积可大可小，只要在有光线环境下均可使用，且不受光线冲刷，环境越亮，显示越清晰。
在显示应用方面，目前还存在响应速度较低（10～30m）、工作温度范围不够宽广（－10℃～＋50℃）、工作寿命还较短（交流5000小时，直流500～1000小时）等缺点。
液晶数码显示屏
液晶数码显示屏的结构如图3所示。它的结构很简单，在平整度良好的玻璃上喷涂上二氧化锡透明导电层，光刻成八段式电极，封装成间隙约10微米的液晶盒，灌注液晶，密封即成。
液晶数码显示屏的使用和一般分段式显示器件如荧光数码管、固体发光器件等一样，除计数译码外，还须片段译码，使在相应组合片段上加上电压，产生电光效应，只要在有光线存在的场合，便能实现液晶数码显示。由于液晶材料固有的特点，液晶在直流驱动下，寿命较短，仅500小时左右，而采用交流驱动，寿命可长达5000小时以上。
液晶数码显示屏根据采用的液晶电光效应的不同，工作电压也不同。采用动态散射效应工作时，电压为15～25V，可直接与P—MOS电路相配工作。而采用扭曲场效应时，工作电压为3～6V。可与C-MOS电路相配工作。
图4是一采用P－MOS集成电路作十进计数译码与液晶显示相配工作的例子。5G657是N进制同步计数器。5G636是二—十进制八段液晶数字显示译码／驱动器，专为液晶显示设计的，包括电平缓冲器，二—十进制八段译码器及显示驱动器三部分，其显示驱动部分采用异或门电路提供等效的交流输出驱动。上述P-MOS电路均为上海元件五厂产品。
液晶大屏幕显示
液晶除用作数码显示外，更为重要的是在信息传递技术中作大容量信息的显示，其信息量可达几千至几百万，如字符显示，轨迹显示，电视图象显示。将经过处理的大量信息，激发显示介质变成可视信号，经光学系统投影放大，实现大屏幕显示。
在显示装置中传递信息并激发不同位置显示介质的过程称为寻址过程，液晶显示装置的寻址技术可分为束寻址与矩阵寻址两大类，而束寻址又可分为电子束寻址（扫描）和光束寻址两种，下面举例说明。
图5a为电子束扫描液晶显示示意图。被信号调制的电子束在偏转线圈的作用下对液晶针靶屏进行扫描，液晶针靶屏结构如图5b所示。当电子束扫描到某一针靶时，与该针靶相接触的液晶象元产生电光效应，对外光源进行光强度调制，可进行投影放大。但针靶屏制造工艺中要求实现很高的分辨率，并保证绝对密封不漏气，还是个比较困难的问题。
另一种方法是采用红外激光扫描，利用液晶的热光效应实现大屏幕显示。一薄层定向排列的向列型-胆甾型液晶混合物，夹持在两电极之间呈透明状态，当红外激光写入时，电极写入点吸收热量传至液晶（图6），使液晶局部升温至无序液态，激光束离开后。液晶自然冷却，变成无序液晶态，这种状态不透明，可存贮信息，实现显示。此信息可外加高频电压加以擦除，使液晶重新恢复至透明的有序液晶态。
采用光导层配合向列型液晶可进行图象转换与图象增强，以实现大屏幕显示。此类液晶屏由两块透明电极间夹持液晶与光导层构成（图7）。当电极上加电压，无光投入时，光导层电阻很大，电压大部分降落在光导层上，液晶屏透明。而当向光导层投射图象或进行光束扫描时，受照射部分光导层电阻降低，电压就加到了液晶层上，使它产生电光效应，对投射光进行光强调制，经投影放大，使投射到光导层上较弱的图象得到增强和放大，实现大屏幕显示。
液晶矩阵显示示意图见图8。液晶矩阵屏是由两块中间夹着液晶的条状电极构成，图中把液晶象元当作电阻和电容并联的单元。用m＋n个电极来控制m·n个象元；如果要选通a\(_{ij}\)点，只需在xi、y\(_{j}\)上分别加上选址电压即可。液晶矩阵显示与其它方案相比较，有工艺简便、适合多路信息输入、实现随机选址，可与计算机直接相配不需数模转换等优点，是一种较合理的平板显示方案。
人们发现液晶已有八十多年历史，然而将其用于显示却只有十年左右的时间。十年来，随着电子技术的飞跃发展，人们对液晶的认识不断深化，液晶显示技术获得了迅速的进展。目前，液晶数码显示已经成功地用于电子手表、袖珍计算机及仪器仪表的数字显示，在低电压、微功耗方面显示出它的优越性。由于人们不懈的努力，液晶大屏幕显示也取得了一系列的突破；正在逐步走向实用化。液晶矩阵显示已成功地用于计算机输出设备作字符显示，可同时显示600个字符，实现了人机对话。采用光导层的液晶大屏幕显示装置，也已用以实现大信息量的轨迹、字符的实时显示，其屏幕面积可达3×4米\(^{2}\)。大屏幕液晶电视，则正取得一个又一个突破，在不远的将来一定会与观众见面的。（常熟半导体厂 施绍裘）