在电子手表、电子计算器上显示数字的玻璃薄片是什么？这就是液晶显示器。液晶显示器件驱动电压低、工作电流极微、结构紧凑、体型薄，在各种袖珍仪表上应用很广泛。
构造和原理
为了合理地使用液晶显示器件，应该了解液晶显示器件的构造和原理，本文以常用的扭曲型（TN型）反射式液晶显示器为例来说明。
液晶显示器件是一种被动型显示器件，它本身不发光，靠调制外界光呈现反差达到显示的目的。显示时不怕外界光冲刷，但不能在黑暗中显示。图1是液晶显示器结构示意图。它像一只密封的薄玻璃盒，盒中注有液晶，在前、后玻璃内侧有经光刻制造的透明导电图形，并且在整个内表面均匀地制上一层定向层，使液晶分子在定向层的作用下与玻璃表面平行，按一定方向排列，并使排列方向在前后玻璃上呈正交方向。这样，前后玻璃之间的液晶分子就会连续扭转90°，如图2左半部分所示。
在前玻璃之上有一起偏振片，在后玻璃之下有一检偏振片，检偏振片下有一反射片，这两个偏振片的偏光轴是互相垂直的。从光源射来的光线经起偏振片，变成水平偏振光，然后经液晶盒被液晶分子旋转90°，成垂直偏振光，再由检偏振片检出，射向反射片，经反射后的偏振光按原光路顺利返回，因而形成亮视场。
如果在透明导电图形电极间施加一定电场，液晶分子转变为与玻璃表面垂直 （如图2右半部所示），这时液晶分子不能将射入的水平偏振光旋转，因而无法透过后面垂直光轴的检偏振片，光被吸收，形成暗视场，这样就把导电的图形通过反差显示出来了。
此外，液晶显示器还有动态散射型、相变型、宾主效应型、混合排列电控双折射型等许多种，用来作彩色显示、记忆型显示等不同用途。由于它们的构造原理又不同了，所以使用方法也与本文介绍的不一样。这是读者必须注意的。
主要工作特性
1．阈值电压：我们把通电后引起电光变化达到90％的电压值称为“阈值电压”。阈值电压是随温度升高而下降的（图3），所以选定液晶显示器的驱动电压时，必须兼顾到液晶显示器使用温度的上下限。
2．工作电压与电流的关系：液晶显示器在不同温度下，电压与电流的对应关系不同，如图4所示。可以看出，它的功耗是随温度升高而上升、随施加电压的升高而上升。因此，设计整机线路时，最大负载应按照最高使用温度时考虑。
3．响应特性：液晶显示器的电光响应波形如图5所示，可以看到开启和关闭都是稍有延迟时间的。图6是电光响应特性曲线，可以看到，开启时间一般是随工作电压的升高而加快、随温度升高而加快。关闭时间一般是随工作电压的升高而减慢、随温度升高而加快。所以，为了使显示响应快、余辉短，不宜使用高电压，也不宜用于寒冷的场所，一般的液晶显示在0℃时余辉接近1秒钟。
4．TN型液晶显示器件的典型参数（在25℃时测试）：
工作电压 3V
工作电流 ＜1μA（手表用，所有的字都显示时）
阈值电压 ＜2V
直流电压成分＜0．lV
工作温度 0～+50℃
保存温度 -20～＋60℃
工作频率 32～500HZ
对比度 20∶1
开启时间 ＜200ms
关闭时间 ＜300ms
寿命 约3年
驱动方式和电极接线
液晶显示器件的驱动方式，可分为静态驱动和动态驱动两种。静态驱动主要用于手表、时钟、计时等六位以下的数字显示方面；动态驱动主要用于计算器或六位以上的计数器、仪表等方面。无论是静态驱动或动态驱动，所施加的电压必须是对称的交流方波，通常手表、时钟等的驱动频率一般选用32Hz或64Hz，计数器等选用64Hz—500Hz。
驱动方式不同，显示器件的电极接线方法也不同。图7为静态驱动使用的器件电极引线，背电极（在后玻璃上的）全部连在一起，而段电极（在前玻璃上的）则每一段分别单独引出。需要哪几段显示，就对那几段段电极施加上与背电极极性相反的交流方波电压。如果在背电极和段电极上施加极性相同的方波，则没有显示，静态驱动电压波形见图8。
显示数字位数较多时，常用动态驱动法。这时器件的背电极被分成几部分采用扫描驱动，段电极也连成几部分，从而大量减少了引出电极数。图9是一种动态驱动型的电极接线方法，图中每位段电极分别连成。a、b、c、d四部分，而全部背电极连成H\(_{1}\)和H2两部分。驱动时顺序扫描背电极H\(_{1}\)、H2，在选通段电极上施加一个比阈值电压高的电位时即可显示。
使用注意事项
1．防止施加直流电压。驱动电压的直流成分越小越好，一般不得超过100mV，长时间地施加过大的直流成分，会发生电解和电极老化，从而降低寿命。
2．防止紫外线的照射。液晶是有机物，在紫外线照射下会发生光化学反应，所以液晶显示器在野外使用时应考虑在前面装置紫外滤光片或采取别的防紫外措施。使用时也应避免阳光的直射。
3．防止压力。液晶显示器件的关键部位是玻璃内表面的定向层和其间定向排列的液晶层，如果在显示器件上加上压力，会使玻璃变形、走向排列动乱，所以在装配、使用时必须尽量防止随便施加压力。
反射板是一块薄铝箔（或有机膜），应注意防止硬物磕碰，以免出现伤痕影响显示。
4．温度限制。液晶是一类有机化合物的统称，这些有机化合物在一定温度范围内既有液体的连续性和流动性，又有晶体所特有的光学特性，呈液晶态。如果保存温度超过规定范围，液晶态会消失，温度恢复后并不都能恢复正常取向状态，所以产品必须保存和使用在许可温度范围内。
5．显示器件的清洁处理。由于器件四周及表面结构采用有机材料，所以只能用柔软的布擦拭，避免使用有机溶剂。
6．防止玻璃破裂。显示器件是玻璃的，如果跌落，肯定玻璃会破裂。在设计时还应考虑装配方法及装配的耐振和耐冲击性能。
7．防潮。液晶显示器件工作电压甚低，液晶材料电阻率极高（达1×10\(^{1}\)0Ω以上），所以潮湿造成的玻璃表面导电，就可以使器件在显示时段之间发生“串”的现象，整机设计时必须考虑防潮。
一个合格的液晶显示器件，有时也会由于使用不当而出现一些故障，其原因和排除方法如下：
1．使用几小时或几天后，电极变色、液晶内产生气泡，以至不能显示。一般是驱动电压直流成分过大，引起电化学反应造成的。检查电路，排除过大的直流成分后，方可换上新的显示器件。
2．装配后出现不该显示的段也隐约显示，其原因可能是：a，引线间不清洁，用干细布擦净即可；b，天气太潮，玻璃表面导电，室内干燥后即可恢复；c，背电极或段电极接触不良或悬空，重新装配可靠后即可消除；d，交流方波上、下幅度不对称，造成熄灭时截止不彻底，调整方波幅度即可解决。e，导电橡胶条纹不够平行或绝缘性能较差，更换导电橡胶即可解决。
3．对比度很差，或出现负象，或显示混乱。一般是由于背电极悬空所造成，排除即可解决。
4．译码器正常，但段电极全部显示，一般是背电极所加电压为直流引起的。
液晶显示器件的安装
液晶显示器件外引线为透明导电层，一般不采用传统的焊接工艺，而是利用专门的导电橡胶直接和线路板连接。导电橡胶又叫斑马状液晶显示用导电橡胶，它是由0.2mm左右厚的导电层和0.2mm左右厚的绝缘层相间隔压制在一起的，如图10所示。
使用时，按图11的方式将导电橡胶夹在液晶显示器引线部位和线路板之间，尽量使液晶显示器引线和线路板引线上下对准，那么总会有一条或几条导电层使上下引线相接，再在液晶显示器上面用一卡子或窗口压住即可。(北京电子显示器件厂 李维諟)
