Ein STN -Display ( Super Twisted Nematic ) ist eine Art Flüssigkristallanzeige (LCD). Ein LCD ist ein Flachbildschirm , der Flüssigkristalle nutzt , um seine Eigenschaften unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes zu verändern und so Bilder zu erzeugen. Diese Veränderung wird als Twisted-Nematic -Effekt (TN-Effekt) bezeichnet. Frühere TN-Displays verdrehten die Flüssigkristallmoleküle um 90 Grad. STN-Displays verbessern dies, indem sie die Flüssigkristallmoleküle in einem deutlich größeren Winkel, typischerweise zwischen 180 und 270 Grad, verdrehen. Dies ermöglicht ein schärferes Bild und die passive Matrixadressierung – eine einfachere Methode zur Ansteuerung der Pixel in einem LCD.

Während STN-Displays früher in verschiedenen elektronischen Geräten weit verbreitet waren, wurden sie weitgehend durch TFT- Displays (Dünnschichttransistor-Displays) ersetzt.

Entwicklung

Frühes STN-LCD, hergestellt von Brown Boveri im Jahr 1984

1982 patentierten CM Waters und EP Raynes STN-Displays [ 1 ] , und 1984 bauten Forscher bei Brown Boveri (später ABB ) den ersten Prototyp eines STN-Matrix-Displays mit 540 × 270 Pixeln [ 2 ] . Eine zentrale Herausforderung bestand darin, eine effiziente Ansteuerung der größeren Pixelanzahl zu ermöglichen. Standard-TN-Displays waren aufgrund ihrer Spannungscharakteristik hierfür nicht optimal. STN-Displays boten mit ihrer 180–270-Grad-Drehung eine Lösung. Diese Drehung ermöglicht eine klarere Unterscheidung zwischen Ein- und Aus-Zustand und macht sie somit für die passive Matrixansteuerung mit mehr Pixeln geeignet [ 3 ] [ 4 ] .

Der Hauptvorteil von STN-LCDs liegt in ihrem geringeren Stromverbrauch und ihrem günstigen Preis. Sie können auch rein reflektierend gefertigt werden, um die Lesbarkeit bei Sonnenlicht zu gewährleisten. Ende der 1980er-Jahre wurden sie in tragbaren Computern und Handheld-Geräten wie dem Nintendo Game Boy eingesetzt . Obwohl sie noch in einigen einfachen digitalen Produkten wie Taschenrechnern zu finden sind, wurden STN-Displays weitgehend durch TFT-LCDs ersetzt, die eine überlegene Bildqualität und schnellere Reaktionszeiten bieten.

Varianten

CSTN in einem Nokia 3510i -Handy

CSTN

CSTN (Color Super-Twist Nematic) ist eine Farbvariante von STN-Displays, entwickelt von Sharp . Es nutzt Rot-, Grün- und Blaufilter zur Farbdarstellung. Frühe CSTN-Displays wiesen Einschränkungen wie langsame Reaktionszeiten und Nachzieheffekte auf. Durch Weiterentwicklungen konnten die Reaktionszeiten jedoch auf 100 ms verbessert werden (immer noch länger als die 8 ms von TFT), die Betrachtungswinkel auf 140 Grad erweitert und die Farbqualität optimiert werden. Dadurch sind sie zu einer wettbewerbsfähigen Alternative geworden, die etwa die Hälfte des Preises von TFT-Displays kostet. Eine neuere passive Matrixtechnologie, High-Performance Addressing (HPA), bietet sogar eine noch bessere Leistung als CSTN.

CCSTN

CCSTN auf einem Casio CFX-9850GC Plus Grafikrechner

CCSTN (Color Coded STN) ist eine weitere Farbvariante von STN. Sie verwendet einen speziellen Flüssigkristall, der Licht unterschiedlicher Wellenlängen unterschiedlich polarisiert und so Farben ohne Subpixel oder Farbfilter erzeugt. Dies ist möglich, da anstelle eines herkömmlichen symmetrischen Flüssigkristalls ein chiraler Flüssigkristall zum Einsatz kommt, ähnlich dem in Stimmungsringen . Die Farbdarstellung erfolgt durch die Anpassung des Polarisationsgrades, wodurch sich die Farbe aufgrund der einzigartigen Kristallstruktur im Vergleich zu herkömmlichen STN-Displays verändern lässt. Dieser Effekt wird als Doppelbrechung bezeichnet . Theoretisch ließe er sich auf jede Wellenlänge einstellen, die meisten Geräte konnten jedoch nur Rot, Grün und Blau darstellen. Die Nutzung der einzigartigen Kristalleigenschaften anstelle von Farbfiltern verbesserte Helligkeit und Kontrast im Vergleich zu anderen Farb-LCDs der damaligen Zeit.

Andere STN-Technologien

Es wurden weitere STN-Displayvarianten eingeführt, um die Bildqualität und die Reaktionszeiten zu verbessern. Dazu gehören:

  • Doppelschicht-STN: Verwendet eine zusätzliche Ausgleichsschicht, um ein schärferes Bild zu liefern.
  • DSTN (Double-STN oder Dual-Scan-STN): Der Bildschirm wird in zwei Hälften geteilt, die jeweils gleichzeitig abgetastet werden. Dadurch verdoppelt sich die Anzahl der pro Sekunde aktualisierten Zeilen, was zu einer schärferen Darstellung führt. Diese Technologie wurde häufig bei frühen tragbaren Computern eingesetzt.
  • FRSTN (schnell reagierendes STN)
  • FSTN (Film-kompensiertes STN, auch als formuliertes STN oder gefiltertes STN bekannt): Verwendet eine Filmkompensationsschicht zwischen dem STN-Display und dem rückseitigen Polarisator für verbesserte Schärfe und höheren Kontrast. Wurde in frühen tragbaren Computern vor der Einführung von DSTN eingesetzt.
  • FFSTN (doppelt filmkompensiertes STN)
  • MSTN (monochromes STN)

Referenzen

  1. ^ Waters, Colin Martin; Raynes, Edward Peter (1982). "Flüssigkristallbauelemente" .
  2. ^ Europäisches Patent Nr. EP 0131216: Amstutz H., Heimgartner D., Kaufmann M., Scheffer TJ, „Flüssigkristallanzeige“, 28. Oktober 1987.
  3. ^ Scheffer, TJ; Nehring, J. (15.11.1984). „Ein neues, hochgradig multiplexierbares Flüssigkristalldisplay“. Applied Physics Letters . 45 (10). AIP Publishing: 1021–1023 . Bibcode : 1984ApPhL..45.1021S . doi : 10.1063/1.95048 . ISSN 0003-6951 . 
  4. ^ Kelly, Stephen M. (2000). Flachbildschirme: Fortschrittliche organische Materialien . Royal Society of Chemistry. S.  115–117 . ISBN 0-85404-567-8Super -Twisted Nematic Display.