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STN-LCD显示原理

发布来源:www.xyhlcd.com   发布时间:2015-5-12

STNSuper Twisted Nematic)是用电场改变原为180度以上扭曲的液晶分子的排列从而改变旋光状态,外加电场通过逐行扫描的方式改变电场,在电场反复改变电压的过程中,每一点的恢复过程较慢,因而产生余辉。它的好处是功耗小,具有省电的最大优势。彩色STN的显示原理是在传统单色STN液晶显示器上加一彩色滤光片,并将单色显示矩阵中的每一像素分成三个子像素,分别通过彩色滤光片显示红、绿、蓝三原色,就可显示出彩色画面。和TFT不同STN属于无源PassiveLCD,一般最高能显示65536种色彩。

STN型的显示原理与TN相类似,不同的是TN扭转式向列场效应的液晶分子是将入射光旋转90度,而STN超扭转式向列场效应是将入射光旋转180~270度。 要在这里说明的是,单纯的TN液晶显示器本身只有明暗两种情形(或称黑白),并没有办法做到色彩的变化。但如果在传统单色STN液晶显示器加上一彩色滤光片(color filter),并将单色显示矩阵之任一像素(pixel)分成三个子像素(sub-pixel),分别通过彩色滤光片显示红、绿、蓝三原色,再经由三原色比例之调和,也可以显示出全彩模式的色彩。另外,TN型的液晶显示器如果显示屏幕做的越大,其屏幕对比度就会显得较差,不过藉由STN的改良技术,则可以弥补对比度不足的情况。

传统的TN-LCD(扭曲向列液晶显示器件)具有电光响应速度缓慢,阈值特性很不明显的弱点,这给多路驱动造成了困难,使其在大信息量的视频显示上受到了限制。通过将TN-LCD液晶分子的扭曲角度由90°加大到180°至360°之间就可以制成STN-LCD(超扭曲向列液晶显示器件)。STN-LCD大大提高了显示特性,目前几乎所有的点阵图形和大部分点阵字符LCD均已采用了STN模式,STN-LCD技术在液晶产业中已处于逐渐成熟和完善的阶段。

将涂有透明导电层的玻璃上光刻形成特定的透明电极,在两片这种玻璃极板间夹上一层STN-LCD材料,四周密封,形成一个厚度仅为微米量级的扁平液晶盒。由于玻璃内表面涂有定向层膜并进行了定向处理,盒内液晶分子沿玻璃表面平行排列,如果两片玻璃内表面定向层处理的方向呈一定的夹角α,则液晶分子在这两片玻璃之间以α角度扭曲由于STN-LCD液晶分子在盒中的扭曲螺旋距比可见光波长大得多,所以当垂直于玻璃表面一侧的直线偏振光入射后,其偏光方向在通过整个液晶层后会被扭曲α角度另一侧射出,因此此液晶盒具有在成α角度偏振片间透光的作用和功能。

如果在液晶盒上施加一个电压并达到一定值后,液晶分子长轴将开始沿电场方向倾斜,当电压达到2倍阈值电压后,除电极表面的分子外,所有的液晶盒内两电极之间的液晶分子都变成沿电场方向的再排列,这时α角度旋光功能消失,在成α角度的偏光片之间失去了旋光作用使器件不能再透光。因此,将STN-LCD放在成α角度的偏振片之间就可以用给液晶盒通电的办法使光改变其透过和遮住状态从而实现显示的功能。

STN-LCD的阈值电压Vth可以表示为

 STN-LCD阈值电压

其中ΔXSTN-LCD介电常数,k11k22k33为其弹性系数。

 STN-LCD广电特性

1和图2分别为TN-LCDSTN-LCD(扭曲角度为270°)的电光响应特性曲线,由图中可以看出,STN-LCD具有陡的阈值特性,这使得STN-LCD在大容量、多行点阵显示中得到广泛的应用。

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