STN

STN液晶的發展歷史
1888年一位奧地利的植物學家F.Renitzer發現一種螺旋性甲苯酸鹽的化合物具有兩個不同溫度的熔點。而它的狀態介于我們一般所熟知的液態與固態物質之間，在某一溫度范圍內卻具有液體和結晶雙方性質的物質，也由于其獨特的狀態，后來便把它命名為「Liquid Crystal」，就是液態結晶物質的意思。1968年美國RCA公司（收音機與電視的發明公司）沙諾夫研發中心的工程師們發現液晶分子會受到電壓的影響，改變其分子的排列狀態，并且可以讓射入的光線產生偏轉的現象。利用這一原理，RCA公司發明了世界第一臺使用液晶顯示的屏幕。盡管液晶的發現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，這兩項技術雖然都是由美國的RCA公司所發明的，卻分別被日本的Sony與夏普Sharp兩家公司發揚光大。不過，雖然液晶早在1888年就被發現，但是真正被應用到具體的產品中，卻是在80年后的事情了。1973年日本的夏普公司首次將它運用于制作電子計算器的數字顯示。今天，液晶顯示技術作為人機被廣泛的用在一般的電子產品中，如數碼相機、筆記本計算機、桌面顯示器、電視、手機、工業儀表等。

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：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，并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。
由于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液晶技術有利于理解其它兩種技術。

TN技術原理
下圖所表示的是TN型液晶顯示器的簡易示意圖，包括了垂直方向與水平方向的偏光板，具有細紋溝槽的配向膜，液晶材料以及導電的玻璃基板。
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系，并無法通過，電極面因此呈現黑暗的狀態。
其顯像原理是將液晶材料置于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，然后從另一邊射出。如果在兩片導電玻璃通電之后，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制成。

STN技術原理
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產品應用
平面顯示技術在近期呈現多元的發展，在LCD產業中，成熟的TN/STN技術面對諸多新興的TFT、LTPS TFT、OLED等的強力競爭，市場占有率逐漸下滑，雖然TN/STN LCD在色彩表現、反應速度等性能方面不如TFT，但由于TN/STN LCD在低耗電及售價低的優勢下，在結合近期開發的65K色、反應速度小于60ms等新技術后，仍能有效滿足中小尺寸產品在動畫顯示方面的需求。展望未來，雖然在整體產量大幅成長的機會不大，但在中小尺寸顯示設備中仍大有應用空間，如手機、PDA、數字相機、電子表、計算器等。