STN-LCD

超扭曲向列型（Super Twisted Nematic，簡稱STN）液晶顯示器

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：如果你讓電流通過液晶層，這些分子將會以電流的流向方向進行排列，如果沒有電流，它們將會彼此平行排列。如果你提供了帶有細小溝槽的外層，將液晶倒入后，液晶分子會順著槽排列，並且內層與外層以同樣的方式進行排列。液晶的第三個特性是很神奇的，液晶層能夠使光線發生扭轉。液晶層表現的有些類似偏光器，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，如果液晶層發生了扭轉，光線將會隨之扭轉，以不同的方向從另外一個面中射出。

液晶的這些特點使得它可以被用來當作一種開關，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小的脊構成的，這些脊的作用是讓分子呈平行排列。上表面也是如此，在這兩側之間的分子平行排列，不過當上下兩個表面之間呈一定的角度時，液晶成了隨著兩個不同方向的表面進行排列，就會發生扭曲。結果便是這個扭曲了的螺旋層使通過的光線也發生扭曲。如果電流通過液晶，所有的分子將會按照電流的方向進行排列，這樣就會消除光線的扭轉。如果將一個偏振濾光器放置在液晶層的上表面，扭轉的光線通過了，而沒有發生扭轉的光線將被阻礙。因此可以通過電流的通斷改變LCD中的液晶排列，使光線在加電時射出，而不加電時被阻斷。也有某些設計了省電的需要，有電流時，光線不能通過，沒有電流時，光線通過。

由於STN、TFT兩種液晶顯示技術都以TN技術基礎發展而來的，所以先理解TN液晶技術有利於理解其它兩種技術。

不加電場的情況下，入射光經過偏光板后通過液晶層，偏光被分子扭轉排列的液晶層旋轉90度，離開液晶層時，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，整個電極面呈光亮。當加入電場的情況時，每個液晶分子的光軸轉向與電場方向一致，液晶層因此失去了旋光的能力，結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係，並無法通過，電極面因此呈現黑暗的狀態。

其顯像原理是將液晶材料置於兩片貼附光軸垂直偏光板之透明導電玻璃間，液晶分子會依配向膜的細溝槽方向依序旋轉排列，如果電場未形成，光線會順利的從偏光板射入，依液晶分子旋轉其行進方向，然後從另一邊射出。如果在兩片導電玻璃通電之後，兩片玻璃間會造成電場，進而影響其間液晶分子的排列，使其分子棒進行扭轉，光線便無法穿透，進而遮住光源。這樣所得到光暗對比的現象，叫做扭轉式向列場效應，簡稱TNFE（Twisted Nematic Field Effect）。在電子產品中所用的液晶顯示器，幾乎都是用扭轉式向列場效應原理所製成。

STN型的顯示原理與TN相類似，不同的是TN扭轉式向列場效應的液晶分子是將入射光旋轉90度，而STN超扭轉式向列場效應是將入射光旋轉180~270度。要在這裡說明的是，單純的TN液晶顯示器本身只有明暗兩種情形（或稱黑白），並沒有辦法做到色彩的變化。但如果在傳統單色STN液晶顯示器加上一彩色濾光片（color filter），並將單色顯示矩陣之任一像素（pixel）分成三個子像素（sub-pixel），分別通過彩色濾光片顯示紅、綠、藍三原色，再經由三原色比例之調和，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，其屏幕對比度就會顯得較差，不過藉由STN的改良技術，則可以彌補對比度不足的情況。

STN-LCD彩屏模塊的內部結構，它的上部是一塊由偏光片、玻璃、液晶組成的LCD屏，其下是白光LED和背光板，還包括LCD的驅動IC，和給LCD驅動IC提供一個穩定電源的低壓差穩壓器（LDO），二到八顆白光LED，LED驅動的升壓穩壓IC。

---單純矩陣驅動方式是由垂直與水平方向的電極所構成，選擇要驅動的部份由水平方 向電壓來控制，垂直方向的電極則負責驅動液晶分子。在TN與STN型的液晶顯示器中，所使用單純驅動電極的方式，都是採用X、Y軸的交叉方式來驅動，如下圖所示，因此如果顯示部份越做越大的話，那麼中心部份的電極反應時間可能就會比較久。而為了讓屏幕顯示一致，整體速度上就會變慢。講的簡單一點，就好像是CRT顯示器的屏幕更新頻率不夠快，那是使用者就會感到屏幕閃爍、跳動；或者是當需要快速3D動畫顯示時，但顯示器的顯示速度卻無法跟上，顯示出來的要果可能就會有延遲的現象。所以，早期的液晶顯示器在尺寸上有一定的限制，而且並不適合拿來看電影、或是玩3D遊戲。

---主動式矩陣的驅動方式是讓每個畫素都對應一個組電極，它個構造有點像DRAM的迴路方式，電壓以掃描的（或稱作一定時間充電）方式，來表示每個畫素的狀態。為了改善此一情形，後來液晶顯示技術採用了主動式矩陣（active-matrix addressing）的方式來驅動，這是目前達到高資料密度液晶顯示效果的理想裝置，且解析度極高。方法是利用薄膜技術所做成的硅晶體管電極，利用掃描法來選擇任意一個顯示點（pixel）的開與關。這其實是利用薄膜式晶體管的非線性功能來取代不易控制的液晶非線性功能。在TFT型液晶顯器中，導電玻璃上畫上網狀的細小線路，電極則由是薄膜式晶體管所排列而成的矩陣開關，在每個線路相交的地方則有著一弄控制匣，雖然驅動訊號快速地在各顯示點掃瞄而過，但只有電極上晶體管矩陣中被選擇的顯示點得到足以驅動液晶分子的電壓，使液晶分子軸轉向而成「亮」的對比，不被選擇的顯示點自然就是「暗」的對比，也因此避免了顯示功能對液晶電場效應能力的依靠。