STN

STN液晶的發(fā)展歷史
1888年一位奧地利的植物學(xué)家F.Renitzer發(fā)現(xiàn)一種螺旋性甲苯酸鹽的化合物具有兩個(gè)不同溫度的熔點(diǎn)。而它的狀態(tài)介于我們一般所熟知的液態(tài)與固態(tài)物質(zhì)之間，在某一溫度范圍內(nèi)卻具有液體和結(jié)晶雙方性質(zhì)的物質(zhì)，也由于其獨(dú)特的狀態(tài)，后來便把它命名為「Liquid Crystal」，就是液態(tài)結(jié)晶物質(zhì)的意思。1968年美國(guó)RCA公司（收音機(jī)與電視的發(fā)明公司）沙諾夫研發(fā)中心的工程師們發(fā)現(xiàn)液晶分子會(huì)受到電壓的影響，改變其分子的排列狀態(tài)，并且可以讓射入的光線產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。利用這一原理，RCA公司發(fā)明了世界第一臺(tái)使用液晶顯示的屏幕。盡管液晶的發(fā)現(xiàn)比真空管或是陰極射線管還早，但直到1962年才有第一本由RCA研究小組的化學(xué)家喬．卡司特雷諾（Joe Castellano）先生所出版的書籍來描述。而與顯像管相同的，這兩項(xiàng)技術(shù)雖然都是由美國(guó)的RCA公司所發(fā)明的，卻分別被日本的Sony與夏普Sharp兩家公司發(fā)揚(yáng)光大。不過，雖然液晶早在1888年就被發(fā)現(xiàn)，但是真正被應(yīng)用到具體的產(chǎn)品中，卻是在80年后的事情了。1973年日本的夏普公司首次將它運(yùn)用于制作電子計(jì)算器的數(shù)字顯示。今天，液晶顯示技術(shù)作為人機(jī)被廣泛的用在一般的電子產(chǎn)品中，如數(shù)碼相機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、桌面顯示器、電視、手機(jī)、工業(yè)儀表等。

液晶材料的特性
液晶顯示器是以液晶材料為基本組件，液晶分子的液體特性使得它具有兩種非常有用的特點(diǎn)：如果你讓電流通過液晶層，這些分子將會(huì)以電流的流向方向進(jìn)行排列，如果沒有電流，它們將會(huì)彼此平行排列。如果你提供了帶有細(xì)小溝槽的外層，將液晶倒入后，液晶分子會(huì)順著槽排列，并且內(nèi)層與外層以同樣的方式進(jìn)行排列。液晶的第三個(gè)特性是很神奇的，液晶層能夠使光線發(fā)生扭轉(zhuǎn)。液晶層表現(xiàn)的有些類似偏光器，這就意味著它能夠過濾掉除了那些從特殊方向射入之外的所有光線。此外，如果液晶層發(fā)生了扭轉(zhuǎn)，光線將會(huì)隨之扭轉(zhuǎn)，以不同的方向從另外一個(gè)面中射出。
液晶的這些特點(diǎn)使得它可以被用來當(dāng)作一種開關(guān)，即可以阻礙光線，也可以允許光線通過。液晶單元的底層是由細(xì)小的脊構(gòu)成的，這些脊的作用是讓分子呈平行排列。上表面也是如此，在這兩側(cè)之間的分子平行排列，不過當(dāng)上下兩個(gè)表面之間呈一定的角度時(shí)，液晶成了隨著兩個(gè)不同方向的表面進(jìn)行排列，就會(huì)發(fā)生扭曲。結(jié)果便是這個(gè)扭曲了的螺旋層使通過的光線也發(fā)生扭曲。如果電流通過液晶，所有的分子將會(huì)按照電流的方向進(jìn)行排列，這樣就會(huì)消除光線的扭轉(zhuǎn)。如果將一個(gè)偏振濾光器放置在液晶層的上表面，扭轉(zhuǎn)的光線通過了，而沒有發(fā)生扭轉(zhuǎn)的光線將被阻礙。因此可以通過電流的通斷改變LCD中的液晶排列，使光線在加電時(shí)射出，而不加電時(shí)被阻斷。也有某些設(shè)計(jì)了省電的需要，有電流時(shí)，光線不能通過，沒有電流時(shí)，光線通過。
由于STN、TFT兩種液晶顯示技術(shù)都以TN技術(shù)基礎(chǔ)發(fā)展而來的，所以先理解TN液晶技術(shù)有利于理解其它兩種技術(shù)。

TN技術(shù)原理
下圖所表示的是TN型液晶顯示器的簡(jiǎn)易示意圖，包括了垂直方向與水平方向的偏光板，具有細(xì)紋溝槽的配向膜，液晶材料以及導(dǎo)電的玻璃基板。
不加電場(chǎng)的情況下，入射光經(jīng)過偏光板后通過液晶層，偏光被分子扭轉(zhuǎn)排列的液晶層旋轉(zhuǎn)90度，離開液晶層時(shí)，其偏光方向恰與另一偏光板的方向一致，因此光線能順利通過，整個(gè)電極面呈光亮。當(dāng)加入電場(chǎng)的情況時(shí)，每個(gè)液晶分子的光軸轉(zhuǎn)向與電場(chǎng)方向一致，液晶層因此失去了旋光的能力，結(jié)果來自入射偏光片的偏光，其偏光方向與另一偏光片的偏光方向成垂直的關(guān)系，并無法通過，電極面因此呈現(xiàn)黑暗的狀態(tài)。
其顯像原理是將液晶材料置于兩片貼附光軸垂直偏光板之透明導(dǎo)電玻璃間，液晶分子會(huì)依配向膜的細(xì)溝槽方向依序旋轉(zhuǎn)排列，如果電場(chǎng)未形成，光線會(huì)順利的從偏光板射入，依液晶分子旋轉(zhuǎn)其行進(jìn)方向，然后從另一邊射出。如果在兩片導(dǎo)電玻璃通電之后，兩片玻璃間會(huì)造成電場(chǎng)，進(jìn)而影響其間液晶分子的排列，使其分子棒進(jìn)行扭轉(zhuǎn)，光線便無法穿透，進(jìn)而遮住光源。這樣所得到光暗對(duì)比的現(xiàn)象，叫做扭轉(zhuǎn)式向列場(chǎng)效應(yīng)，簡(jiǎn)稱TNFE（Twisted Nematic Field Effect）。在電子產(chǎn)品中所用的液晶顯示器，幾乎都是用扭轉(zhuǎn)式向列場(chǎng)效應(yīng)原理所制成。

STN技術(shù)原理
STN型的顯示原理與TN相類似，不同的是TN扭轉(zhuǎn)式向列場(chǎng)效應(yīng)的液晶分子是將入射光旋轉(zhuǎn)90度，而STN超扭轉(zhuǎn)式向列場(chǎng)效應(yīng)是將入射光旋轉(zhuǎn)180~270度。 要在這里說明的是，單純的TN液晶顯示器本身只有明暗兩種情形（或稱黑白），并沒有辦法做到色彩的變化。但如果在傳統(tǒng)單色STN液晶顯示器加上一彩色濾光片（color filter），并將單色顯示矩陣之任一像素（pixel）分成三個(gè)子像素（sub-pixel），分別通過彩色濾光片顯示紅、綠、藍(lán)三原色，再經(jīng)由三原色比例之調(diào)和，也可以顯示出全彩模式的色彩。另外，TN型的液晶顯示器如果顯示屏幕做的越大，其屏幕對(duì)比度就會(huì)顯得較差，不過藉由STN的改良技術(shù)，則可以彌補(bǔ)對(duì)比度不足的情況。

STN產(chǎn)品應(yīng)用
平面顯示技術(shù)在近期呈現(xiàn)多元的發(fā)展，在LCD產(chǎn)業(yè)中，成熟的TN/STN技術(shù)面對(duì)諸多新興的TFT、LTPS TFT、OLED等的強(qiáng)力競(jìng)爭(zhēng)，市場(chǎng)占有率逐漸下滑，雖然TN/STN LCD在色彩表現(xiàn)、反應(yīng)速度等性能方面不如TFT，但由于TN/STN LCD在低耗電及售價(jià)低的優(yōu)勢(shì)下，在結(jié)合近期開發(fā)的65K色、反應(yīng)速度小于60ms等新技術(shù)后，仍能有效滿足中小尺寸產(chǎn)品在動(dòng)畫顯示方面的需求。展望未來，雖然在整體產(chǎn)量大幅成長(zhǎng)的機(jī)會(huì)不大，但在中小尺寸顯示設(shè)備中仍大有應(yīng)用空間，如手機(jī)、PDA、數(shù)字相機(jī)、電子表、計(jì)算器等。