2.1.1 GH液晶显示模式
GH液晶显示模式中的液晶由宾体和主体所组成，宾体是二向色性染料，主体是具有一般特性的液晶材料，染料和液晶的形状相似。二向色性染料对不同方向偏振的光有不同的吸收系数，一般染料分子的长轴方向有强的吸收性，短轴方向吸收性差，这类染料被称为P型染料。GH液晶显示模式是指二向色性染料分子（宾）与向列相液晶（主）在电场作用下重新排列，对光的吸收强弱变化造成透光强度或颜色发生变化的显示模式。GH液晶显示模式可以不使用偏光片，或者使用一片偏光片，因此具有宽视角和高透光率或反射率的优点。
二向色性染料在可见光通过时，沿分子长轴和短轴方向的光吸收量是不同的，所以它的排列状态与入射光线的方向不同，对光的吸收效应也不同。制造中，通常将1%～5%的这种染料溶解于液晶，由于形状相似，所以染料分子和液晶分子呈同向的有序排列。如果施加外电场，液晶分子的排列方向便会在电场的作用下发生改变，带动染料分子的排列方向发生相同的改变，这样，就可以使染料对可见光波的吸收量相应改变，这种电光现象叫作宾主效应。
GH液晶盒的透光率可以用如下公式描述：
式中，T∥、α∥和T⊥、α⊥分别是GH液晶盒对于非寻常光和寻常光的透光率和吸收系数；α0是染料分子在各向同性介质中的吸收系数；S是序参数；c是染料浓度；d是盒厚。二向色性比定义为
式中，A∥=α∥cd和A⊥=α⊥cd是平行和垂直于液晶指向矢的吸收系数。
最初的GH液晶盒结构由美国无线电公司的G.H.Heilmeier和L.A.Zanoni在1964年提出，如图2-1所示。使用的液晶由少量的P型染料和介电各向异性为正的向列相液晶组成，液晶在液晶盒内为平行排列。当没有电压驱动时，通过偏光片后的线偏振光平行于染料分子的长轴，染料对光进行大量吸收，透射出来的光就会是染料的颜色，常被称为暗态显示。在施加驱动电压后，液晶盒中的液晶分子垂直于基板排列，通过偏光片的线偏振光垂直于染料分子的长轴，染料对光只有微量吸收，透射大部分光，观看效果为亮态，称为亮态显示。
因为Heilmeier-Zanoni液晶盒中使用了一片偏光片，入射光在进入液晶盒之前被偏光片吸收了至少一半，因此光利用率就比较低，在环境光作为照明的器件中，显示器的亮态就比较差。美国通用电气公司的H.S.Cole和R.A.Kashnow提出了一种高光利用率的反射式GH液晶盒（Cole-Kashnow液晶盒），液晶盒中使用的液晶材料和染料分子的性质和Heilmeier-Zanoni液晶盒相同，液晶盒中液晶的排列相同。在该反射式液晶盒中，在液晶盒和反射板之间插入一片四分之一波片，大幅提高了光的利用效率，如图2-2所示。当暗态显示时，没有外电场施加在液晶上，平行于染料分子的长轴的L∥光被大量吸收；垂直于染料分子的长轴的L⊥光则被通过，通过反射后实际上经过了两次四分之一波片，转化为L∥光，这个L∥光又被大量吸收，这样入射的自然光就被大量吸收，从而形成暗态。在施加驱动电压后，液晶分子和染料分子都垂直于玻璃基板，自然光两次穿过液晶盒与四分之一波片的时候几乎没有被吸收，反射回来的光强度减少很小，观看效果也就是亮态。
图2-1 Heilmeier-Zanoni液晶盒的结构
图2-2 Cole-Kashnow液晶盒的结构
美国贝尔实验室的D.L.White和G.N.Taylor提出了如图2-3所示的宾主显示器件。White-Taylor液晶盒中所使用的液晶添加了大约2%的染料和大约1%的手性剂材料，由于手性剂的存在，液晶指向矢和染料分子形成扭曲结构，扭曲角度取决于d/p的值。例如，240°扭曲的White-Taylor液晶盒的d/p应为2/3。扭曲角度对亮态影响不大，这是因为在电场作用下，液晶和染料分子沿电场方向排列，入射光L∥和L⊥分量均与染料分子长轴垂直，吸收很少，反射率高且对扭曲角度不敏感。当关态显示时，超过180°扭曲（超扭曲）的液晶和染料分子的排列，入射光L∥和L⊥分量都得到较强的吸收，从而获得暗态。但是，这个扭曲角度不能够太大，主要考虑到超扭曲排列的液晶在电场驱动下，当扭曲角度超过250°时，液晶对电场的响应有回滞效应，所以在制作中通常选择扭曲角度为250°以下。
图2-3 White-Taylor液晶盒的结构
以上三种GH液晶盒结构简单，制造和驱动也很容易，但是它们的对比度比较低，对于白光入射，对比度一般低于4:1，对于吸收峰值波长处的光，对比度也是低于6.5:1，因此还需要进行性能改进。
双层宾主液晶盒具有达到高亮度和高对比度的潜能。双层宾主液晶盒由两个平行排列盒或两个垂直排列盒构成，两个盒中分子排列是相互垂直的，如图2-4所示。当暗态显示时，入射光的一个极化分量如L∥被第一个盒吸收，透过的L⊥被第二个盒吸收，结果得到一个很好的暗态。在加电压后，两个盒内的染料分子接近于垂直于基板排列，对光的吸收很少，所以得到一个亮态。而在原理上，双层宾主液晶盒是调制光的最有效的方法，两个盒各吸收光的一个分量，可同时得到高亮度和高对比度。而且双层宾主液晶盒可使用很薄的液晶层，这一点使双层宾主液晶盒有很快的响应速度。双层宾主液晶盒的主要问题是液晶层之间的基板会引起重影。
图2-4 双层宾主液晶盒的结构
GH液晶显示模式中，由于可以不使用偏光片，所以具有很高的光利用率和很好的视角特性，但是该显示模式中染料的含量很低，从而导致显示器的对比度很低，所幸该显示模式可以表现出有颜色的状态，所以观看效果还不错，但是由于该显示模式较差的整体效果，只能用于简单的笔段显示，现在也很少能见到该类型的显示器了。