2.2.2 STN液晶显示模式

在早期实现图像显示的液晶显示器中，STN液晶显示模式是首选的，一般用于无源矩阵驱动LCD器件，可以实现几十行到几百行的显示，从而可以实现较复杂图像或文字的显示，如图2-19（a）、（b）所示。彩色STN液晶显示器是在传统单色STN液晶显示器上加上彩色滤光片，通过彩色滤光片显示红、绿、蓝三原色，实现彩色显示，但是STN液晶显示模式在实现彩色的质量上远不如现在TFT驱动的液晶显示器，因此常被用于多色显色的仪器仪表，如图2-19（c）所示。

图2-19 STN液晶显示器

1.STN液晶显示器的工作原理

当无源矩阵驱动的液晶显示器用作图像显示时，要求选择点和非选择点上施加的驱动电压差别不大，也就是要求液晶显示模式的电光特性曲线特别陡峭，即液晶分子在某一窄的电压范围内存在倾角的较大变化。在一般的TN液晶显示模式中，液晶分子倾角与电压的关系曲线比较平坦，当增大扭曲角时，可以使液晶分子倾角与电压的关系曲线变陡，如图2-20所示。其中，V_c为无扭曲液晶显示器的阈值电压。

T.J.Scheffer设计了超扭曲双折射效应（Super-twisted Birefringent Effect，SBE）显示器，扭曲角度为270°。SBE的电光特性曲线很陡峭，但是带底色，不加电时为黄色或蓝色底色，加电后为黑色或白色底色。图2-21所示为SBE显示器的工作原理。起偏偏光片的透光轴P₁相对于入射光侧的液晶分子长轴方向，顺时针旋转30°。检偏偏光片的透光轴P₂相对于出射光侧液晶分子长轴方向，顺时针旋转60°。液晶盒厚d与液晶双折射率Δn之积Δnd，在不考虑液晶分子的预倾角时大约为0.8μm。当不施加电压（V=0）时，入射直线偏振光经过液晶盒以后，由于液晶的双折射作用而变为椭圆偏振光，与0.8μm相当的黄色干涉光可以透过检偏偏光片，显示屏呈黄色。在施加电压（V＞V_th）后，电极基板附近区域以外的液晶分子长轴与电场方向呈平行排列，从而使入射直线偏振光在通过显示屏时，不受双折射的作用，而透射光被检偏偏光片吸收，显示屏呈不透光的黑色状态。这就是SBE液晶显示器的黄色模式。当检偏偏光片的透光轴旋转90°时，在不施加电压的情况下，显示屏呈蓝色，施加电压后，显示屏能够透光呈亮态。

图2-20 不同扭曲角条件下电压对液晶分子倾角的作用

图2-21 SBE显示器的工作原理

2.STN液晶显示模式的应用

由于STN液晶显示模式是采用双折射原理来工作的，通常带背景色。实现黑白显示的方法通常为相位补偿STN液晶显示器，通过外加多层补偿膜来获得黑白显示，但其补偿效果还是比不上薄膜晶体管驱动的液晶显示器。在STN液晶显示器中配置彩色滤光片，可以实现彩色显示，但现在以简单的多色显示为主，其主要原因是显示性能远不如TFT-LCD，价格上的优势也已不明显。因此，S T N液晶显示模式虽然具有图像显示和彩色显示的能力，但在现实生活中应用的产品也只剩下了看起来显示内容并不是很复杂的仪器仪表和简单图形显示器。