液晶是一种介于固态和液态之间的物质，是具有规则性分子排列的有机化合物，如果把它加热会呈现透明的液体状态，把它冷却则会出现结晶颗粒的混浊固体状态。正是由于它的这种特性，所以被称之为液晶（Liquid Crystal）。用于液晶显示器的液晶分子结构排列类似细火柴棒，称为向列型（Nematic）液晶，采用液晶制造的液晶显示器（Liquid Crystal Dis-play）简称为LCD。

1.TN-LCD

扭曲向列型LCD的英语名称为Twisted Nematic LCD，简称为TN-LCD，其他种类的液晶显示器是在TN型的基础上改进的。图1-1是TN型液晶显示器的结构示意图，它由垂直方向与水平方向的偏光板、具有细纹沟槽的配向膜、液晶材料以及导电的玻璃基板等组成。

图1-1 TN型液晶显示器显示原理（亮的情况）

TN型液晶显示器无法显示细腻的字符，通常用于电子表和计算器。

2.STN-LCD

超扭曲向列LCD的英语名称为Super Twisted Nematic LCD，简称为STN-LCD。其显示原理与TN型相类似。TN-LCD的液晶分子将入射光旋转90°，而STN-LCD将入射光旋转180°～270°。由于扭转角度较大，字符显示比TN-LCD细腻。

STN-LCD属于被动矩阵式LCD器件，反应时间较长。传统单色STN液晶显示器加上彩色滤光片，并将单色显示矩阵中的每个像素分成3个子像素，分别通过彩色滤光片显示红、绿、蓝三原色，就可以显示出彩色画面。由于STN-LCD支持的色彩数有限（例如8色或16色），所以也称为“伪彩”显示器。

STN方式的图像质量较差，在较暗的环境中清晰度很差，需要配备外部光源。但是具有功耗小、价格低的优点，现在只有少量小型低端HMI使用STN-LCD。(www.daowen.com)

3.TFT-LCD

TFT是薄膜晶体管（Thin Film Transistor）的缩写。TFT液晶显示器又称为“真彩”显示器，TFT-LCD采用与TN系列LCD截然不同的显示方式，但是在构造上和TN液晶显示器有相似之处，同样采用两夹层间填充液晶分子的设计，只不过把TN上部夹层的电极改为FET（场效应晶体管），而下层改为共同电极。

TFT-LCD为每个像素设有一个半导体开关，属于有源矩阵液晶显示器。它可以“主动地”对屏幕上的各个独立的像素进行控制，每一液晶像素点都用集成在其后的薄膜晶体管来驱动，每个像素都可以通过脉冲直接控制，因为每个像素都可以相对独立地控制，不仅提高了显示屏的反应速度，同时可以精确控制显示色阶，所以TFT液晶的色彩逼真。

TFT液晶显示器较为复杂，主要是由荧光管、导光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄膜晶体管等构成。

在光源设计上，TFT的显示采用“背透式”照射方式，即在液晶的背部设置类似日光灯的光源。光源先经过一个偏光板，然后再经过液晶。液晶分子的排列方式会改变穿透液晶的光线角度，通过遮光和透光来达到显示信息的目的。这些光线还必须经过前方的彩色滤光膜与另外一块偏光板。因此只要改变加在液晶上的电压值，就可以控制最后出现的光线强度与色彩，这样就能在液晶面板上显示出有不同色调的颜色组合。

由于FET晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FET电极下一次再加电改变其排列方式。相对而言，TN就没有这个特性，其液晶分子一旦没有施压，立刻就会返回原始状态，这是TFT液晶和TN液晶显示的最大不同之处。

TFT液晶显示屏的特点是亮度好、对比度高、层次感强、颜色鲜艳，反应时间较短，且其可视角度大，可达到170°。与STN相比，TFT有出色的色彩饱和度、还原能力和更高的对比度。但是也有耗电较多和成本较高的缺点。

西门子现在的HMI产品几乎全部使用彩色的TFT液晶显示器。