超扭曲液晶顯示器件/TN-LCD工作原理是什么?

應用市場分析
目前中小尺寸面板主要的FPD產品有TN/STN LCD,TFT LCD,LTPSTFT LCD及OLED，就產品特性而言，TN/STN LCD在色彩呈現及反應速度上趨于劣勢，不過由于在省電及低價的優勢下，仍能在中低階市場掌握一定的市占率，單色STN LCD以滿足文字呈現為主的低階市場、ColorSTN LCD則專攻以彩色化文件及一般圖型顯示的中階市場，而LTPSTFT LCD/TFT LCD以其優勢的色彩顯示功能，將以高分辨率圖型及動畫需求的高階市場為標的。由于近期不斷推出新的平面顯示器技術，對屬于成熟產品的TN/STN-LCD產生很大的競爭壓力，亦使TN/STN-LCD的前景產生疑慮，然而TN/STN-LCD不可能完全被取代，以TN而言，雖TN不能彩色化，可是在手表、儀表顯示屏市場，仍以TN技術為主流。

而STN雖然在反應速度不如TFT，可是在中小尺寸應用市場差異就顯得不太大，而且目前反蝕中小尺寸的TFT是以舊生產線為主，所以STN在反應速度(300ms提升至60ms)及高畫素(6.5萬色)作好改善，在其它新FPD顯示器量產技術還沒成熟前，仍具有相當的競爭力，應可在中小尺寸面板繼續維持其主流地位。

但面臨許多新興FPD技術挑戰其主導地位，TN/STN的市占率逐漸下降，是以時逢2002年FPD產值大幅成長之際，TN/STN-LCD僅能維持小幅成長。

STN液晶顯示原理
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。而STN液晶顯示器牽涉液晶材料的關系，以及光線的干涉現象，因此顯示的色調都以淡綠色與橘色為主。但如果在傳統單色STN液晶顯示器加上-彩色濾光片（color filter），并將單色顯示矩陣之任-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。 液晶屏幕的驅動方式 ---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，都是采用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，那么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，而且并不適合拿來看電影、或是玩3D游戲。 ---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的回路方式，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，后來液晶顯示技術采用了主動式矩陣（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，且分辨率極高。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。 如上圖，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。