LCD 簡介•液晶•驅動原理 , 顯示原理•分類•TN 與 STN 比較•製造流程•液晶顯示器結構

液晶 , 玻璃 ,PI, 偏光片•面板設計參數

•光電特性名詞說明

Vth,Vsat,CR,Response

Time, View Angle

•Panel 與液晶物性關係•產品開發流程

面板產品課

陳佳興 10/3

液晶顯示器

液晶顯示器

扭轉型 (Twist Nematic:TN)--1971

超扭轉型 (Super Twist Nematic:STN)--1984

雙層超扭轉型 (Double Layer STN:DSTN)--1987

光相補償超扭轉型 (Film STN:FSTN or RFSTN)--1988

強誘電型 (Ferro-electric Liquid Crystal:FLC)--1980

固態薄膜 LCD(Polymer Dispersive LC:PDLC)--1988

其他： DS(Dynamic Scattering) PC(Phase Change) GH(Guest Host) ECB(Electrical Control Birefringence)

液晶顯示器 (LCD) 包含面板 (Panel) 與模組 (Module)

何謂液晶

固態晶體

Anisotropic

液晶相

Mesomorphic

液相

Isotropic

加熱

冷卻

加熱

冷卻

液晶的種類 向列型液晶 (Nematic LC)

層列型液晶 (Smectic LC)

膽固醇液晶 (Cholesteric LC)

偏光片

光源 偏光片 偏光片

顯示原理

驅動原理

STN 構成

光經液晶層旋轉再經偏光片而穿透

分類 依液晶分子扭轉程度

TN, HTN

STN, FSTN

依光源區分

反射式 , 穿透式 , 半透式

產品分類

Yellow/Blue Mode

Gray Mode

B/W Mode

反射式

半透式

應用分類

前製程流程

光阻塗佈光阻塗佈

精密洗淨精密洗淨

ITO玻璃ITO玻璃

光阻預烤光阻預烤 曝光曝光 顯影顯影 光阻

固烤光阻固烤

蝕刻蝕刻PI 膜固烤PI 膜固烤

定向定向 精密洗淨精密洗淨

PI 膜塗佈PI 膜塗佈

TOP固烤TOP固烤

TOP塗佈TOP塗佈

精密洗淨精密洗淨

去光阻劑去光阻劑

組合組合

Spacer散佈

Spacer散佈印點印點

壓著壓著 固烤固烤

預烤預烤印框印框

後製程流程

封口封口液晶注入液晶注入切割切割 UV

照射UV

照射Cell洗淨Cell洗淨

目檢目檢 電測電測 包裝入庫包裝入庫貼片貼片 裝檢裝檢 OQC

檢查OQC檢查

Gap spacer

PI 膜

ITO 玻璃

液晶

導電 spacerseal spacer

偏光片

框膠

STN 結構

玻璃導電玻璃 :ITO(Indium Tin Oxide) 氧化銦錫

ITO: 30,20

OC: SiO2(150A° )

素玻璃 : 鈉玻璃

硼玻璃

石英玻璃

無鹼玻璃

鹼石灰玻璃

2.200.61000------------100Asahi (AQ)

2.200.55990------------99.5Corning (7940)

2.74.7650---2413656NEG (OA 2)

2.774.8635---26.511656.5Asahi (AN 635)

2.764.6593---25101549Corning (7059)

2.365.15358361371NEG (BLC)

2.415.15276.5759.572Asahi (AX)

2.498.551113.5122---72.5Asahi (AS)

密度(g/cm3)

熱膨脹係數(ppm/ )℃

歪點( )℃Na2OROAl2O3B2O3SiO2

化學組成 (wt%)玻璃種類

RO：土類金屬酸化物

素玻璃種類與成分

PI(Polyimide) 組成

定向 (Rubbing)

定向密度 R= *D*rps

stage speed

D=roller 直徑 (130mm)

定向 (Rubbing)

PI 選用PI 種類 Duty Vth Twist 備註PIA-3744 -- -- 90° or110° TN用

PIA-29101/100Duty以

下1.25V(含)以

下220° or240°

SE-33101/100Duty以

上1.25V以上 220° or240°

SE-3140 -- -- 220° or240°

JASL-9208 -- -- 250°HighC.R

框膠 -- 成份

化學名稱

Epoxy 樹脂

銨

添加劑

溶劑

含有量 (%)

60

10

20

10

化學結構式

CH2 - CH - R - CH - CH2

O O

H2N - R‘ - NH2

無機充填劑及其他

Micro-Pearl SP 概要

• Micro-Pearl SP– 透明真球形硬質塑膠微

粒子– 均一粒子徑分布– 良好耐熱性、耐寒性、

耐藥性

• LCD Spacer 的特色– Lot 間粒子徑分布小

• 維持 Cell gap 穩定– 耐熱性、耐寒性

• 200~-40℃溫度範圍內維持其支持機能

– 適度硬度• 避免對 PI 或 CF 造成

傷害

偏光片的評估項目

• 光學性能 :• 對比 . 3D . 顯示效果 . 偏光度 • . 透過率 • 信賴性 : 高溫高溼 . 高溫 . 偏光度 . • 透光率 . dEAB . 外觀

LCD 顯示面板參數• ITO 玻璃

– 阻值、厚度• 液晶層

– Δn 、 Cell gap - d 、 Twist angle– Vth 、陡度、反應速度、溫度特性、頻率效應– PI 預傾角

• 偏光板– 偏光度、穿透率、色相、厚度、耐候性

ITO 玻璃• 考量項目

– 製品總厚度• 受限於模組組裝時，

須符合 Light Guide 、鐵框等 Housing 的高度

– ITO 阻抗• IC驅動能力• IC著裝面阻抗值• 餘影問題

• 對應項目– 總厚度 (FSTN)

• 1.10t → 2.8 mm

• 0.70t → 2.0 mm

• 0.55t → 1.7 mm

• 0.40t → 1.4 mm

– ITO 阻抗• COG → 20Ω/□

• TAB → 30Ω/□

• 文字型 → 80Ω/□

液晶 Cell 條件• 考量項目

– 顯示畫素– 光電特性規格– 應用範圍

• 廣溫操作 (手機 )

• 一般溫操作 (PDA)

• 對應項目– 區分 Duty 數– Twist 角度、 d/p

值– Δnd 值 (Δn)

– 液晶評估資料庫建立

– 產品特性資料庫建立

光電特性規格• 評價項目

– 操作電壓– 對比度– 反應速度– 視角特性– 溫度特性– 頻率特性

• 評價目的– 基本特性掌握– 確保顯示品質– 模組驅動模擬

光電特性

0102030405060708090

100110

7.00 7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00 10.50 11.00

ON Intensity OFF Intensity

T-V Curve

90%

10%

Vth Vsat

驅動電壓

透過率

B1

B2

對比 (CR)=B2/B1

電壓下限V-ΔV

電壓上限V+ΔV

最佳電壓V

對比 VS 電壓

對比

視角

Y(=0) 6” (=90)

X(=90) 3” (=90)

Z(=0)Y’(=180)

(=90) 12”

X’(=270) (=90) 9”

0

對比會隨視角的改變而改變

視角定義 =0, =90為 6 點鐘

反應速度 (Ton, Toff)

時間

90%10%

穿透率

電壓

Ton Toff

時間電壓 Off電壓 On 電壓 On

LCD Panel 特性 vs 液晶的物性

LCD 液晶

操作溫度範圍 轉移溫度 Tni

底色 n

驅動電壓

Duty TN, STN

對比 陡度

反應速度 黏度 , Cell Gap

Panel驅動電壓 IC driverVop Duty,Bias

Von& Voff

Duty, Bias, Vop

Vop Duty Bias Von Voff Von/Voff3.0 3 2 2.121 1.225 1.7325.0 16 5 1.581 1.225 1.2918.34 64 9 1.389 1.225 1.13111.04 128 12 1.339 1.225 1.09314.56 240 16 1.307 1.225 1.067

電壓均方根法

Von(rms)=Vop/B*[(D-1+B2)/D]1/2 D：Duty Voff(rms)=Vop/B*[(D-1+(B-2)2/D]1/2 B：Bias ，B=D1/2+1