LCD基础识知识及 制程简介

BRIGHTNESS
SELECTED WAVEFORM
50% 100%
30% NONSELECTED WAVEFORM
Vth1
Vth2 OPERATING VOLTAGE ( Vop )
Conditions：
Vth1：(1)Temperature：See Individual Specification.
Specification.
2.6.2 響應時間(Response Time：τRISE，τFALL)
NONSELECTED WAVEFORM (10SEC)
Brightness
90% 100%
Tr
SELECTED WAVEFORM ( 10 SEC )
NONSELECTED WAVEFORM (10SEC)
6.2.3 STN LCD(Super Twist Nematic Liquid Crystal Display) 可在高驅動條件如 1/16～1/240 Duty時，仍擁有優秀的光電特性，因此 STN產品適用於點陣圖型顯示的產品，諸如顯示儀錶、電子字典，以及 要求較高特性的通信類產品，例如：行動電話，個人衛星導航系統(GPS) 等，皆為STN產品的使用範疇。
第三代 用於辦公室自動化設備、個人電腦、移動電話etc.
2 液晶顯示器件基本特性
1 低功耗 1 平板結構,體積小 1 被動顯示 1 顯示信息量大 1 顯示彩色化 1 長壽命 1 無輻射,無污染
1. LCD的基本结构 1.1 LCD的基本结构如下:
ITO电极 PI定向层 液晶分子 PI定向层
下玻璃基片
a. A type :
b. B type
1
1
1
1
Vop
2
3
4 －－－－－－ N
2
Vop/a
Vop
2 3 4－－－ N
2
Vop/a
Vop/a
Vop
Vop/a
Vop
1/f F
1/fF
(2)NON-SELECTED WAVEFORM：
a. A type :
b. B type
1
1
(1-2/a)Vop
2
3
4 －－－－－－ N
LCD
DIGITAL LCR METER
Conditions：
(1)Temperature：25 °C (2)Driving waveform：1kHz， sine wave，1Vrms (3)Voltage applied to all segments
2.6.1 對比值(Contrast Ratio：C.R )
光有黃色、紅色、琥珀色。 • Black & White Mode(FSTN) : 灰白色底,顯示為黑色的文字與圖形在高Duty及
多畫素的驅動條件下, 仍有著高的對比與寬廣視 角的表現。
6.2 TN，HTN，STN LCD的應用差異
6.2.1 TN LCD(Twist Nematic Liquid Crystal Display) 適用於Static至1/16 Duty驅動條件之應用，亦即驅動畫面不太複雜的，情 況可得良好的對比。應用如手表、計算機、簡單的儀錶顯示、掌上型電 玩、一般的通信產品(如：PAGER呼叫器)和汽車音響等。
2 層列型(smectic)液晶
具有二度空間的層狀規則性排列，各層間則有一度的順向排列。一般而言，此 類分子的黏度大，印加電場的應答速度慢，比較少應用於顯示器上，多用於光記憶材 料的發展上。
2.2 偏光片簡介
2偏振光定義
光是一種電磁波,其振動方向與傳播方向垂直,偏振光就是只有某一方向振動 的光,即在與行進方向垂直的方向中,某特定方向強烈振動的光稱之.
Vth2：(1)Temperature：See Individual Specification. (2)Viewing Angle (θ)：Minimum value in Individual Specification. (3)Driving Frequency：Maximum value in Individual Specification. (4)Waveform：Selected Waveform.
R- - X - - R
1 特性參數 & 彈性參數(K11 K22 K33) & 介電常數(△ε) & 粘滯性(η) & 折射率(△n)
2液晶的分类：
2 向列型(nematic)液晶
液晶分子大致以長軸方向平行配到，因此具有一度空間的規則性排列。此類型液晶的黏度 小，應答速度快，是最早被應用的液晶，普遍的使用於液晶電視、膝上型電腦以及各類型 顯示元件上。
LCD基础识知识及 制程簡介
液晶的應用與發展
1 1888年
奧地利植物學家FReinitzer 發現液晶
1 1961年
美國RCA公司試驗室用液晶制作顯示器成功
1 1969年
日本NHK發動在日本興起大規模集成電路與液 晶給合之量產
1 1970年~至今 液晶顯示器發展經歷三代
第一代 用於計算器、手表
第二代 用於電子翻譯機、游戲機、家電設備、測試儀器
清洗 Clean
清清 洗 洗 CClleeaann
塗佈光阻劑 Pho塗to佈res光ist 阻Co劑ating Photoresist Coating
曝光 E曝xposu光re Exposure
顯影 D顯evelop影ing
Developing
蝕刻 蝕Etchin刻g Etching
剝膜 剝Stripe膜
6.1.3 STN LCD(Super Twist Nematic Liquid Crystal Display )超高扭轉向列型 液晶
• Yellow Mode : 橙綠色底,顯示為深藍色的字形或圖形。 • Gray Mode：灰綠色底,顯示為藍紫色的字型或圖形。 • Blue Mode : 深藍色底,需配合背光的使用,顯示字型之顏色如背光源,常用的背
压纸 Heat seal
装預PIN 烤 ConPnerceti-nCg uPIrNing
印點 丝C印ross-over
Cross-Porvienrting Printing
电印测 框
SFcurnecetnioPnrinting inspection
目测
Visual inspection
磨边 Grinding
可使液晶分子呈現規則的排列後，達到扭轉的功能； 不同型態之LCD有不同的扭轉角
LCD TYPE a，b 軸之夾角
TN
90 deg
HTN
110~130 deg
STN
180～240 deg
FSTN 180～240 deg
3.1.4 加入電場後的液晶
當所加的電場強度高於液晶的臨限電壓時， 液晶分子便會改變原有的扭轉排列狀態
CONTRAST RATIO
BRIGHTNESS AT Vop (NONSELECT) BRIGHTNESS AT Vop (SELECT)
Conditions：
(1)Temperature：25 0C (2)Operating Voltage(Vop)：Typical value in Individual
定定向向 RuRbbuibnbging
配向膜塗佈 P配ol向yim膜id塗e 佈Coating Polyimide Coating
TOP塗佈 TOP Coating
清洗 Clean
清切割洗 SCcrliebainng
LCD PROCESS FIOW CHART
塗佈光阻劑 Photore断sis条t Coating
10%
100%
Tf
6. TN,HTN,STN LCD的外觀差異
6.1 TN，HTN，STN LCD的外觀差異
6.1.1 TN LCD ( Twist Nematic Liquid Crystal Display)扭轉向列型液晶 一般為淺灰色底,顯示為黑色的字形或圖形。
6.1.2 HTN LCD(High Twist Nematic Liquid Crystal Display)高扭轉向列型液晶 一般為偏黃綠色底,顯示為深藍色的字形或圖形。
(2)Viewing Angle (θ)：Minimum value in Individual Specification. (3)Driving Frequency：Maximum value in Individual Specification. (4)Waveform：Selected Waveform.
面偏光片 上玻璃基片
玻璃粉 框胶、导电胶 底偏光片
2. LCD的材料介绍
2.1液晶基本簡介
2 所謂液晶
加熱
加熱
固體（晶體） 冷卻
(Anisotropic Crystal Phase)
液晶相 冷卻
(Mesomorpnic phase)
液體 (Isotropic phase)
2 液晶的結構與特征
1 分子結構
Stick Break
曝光 E灌xp液os晶ure LC Filling
顯整平影
eloping
End seal
蝕刻 E断tch粒ing Baking
剝膜 S清tri洗pe
Cleaning
貼片
Po包lar装izer APsascekminbgly
貼片 貼片 Polarizer APsosleamrizbelry Assembly
6.2.2 HTN LCD(High Twist Nematic Liquid Crystal Display) 有較TN型產品更寬的驅動範圍和更佳的光電特性，一般為 1/8、1/32Duty 驅動的產品應用，如電話來電識別器 (Caller ID)，個人手帳(Data Bank) 和要求較寬視野角的汽車音響、兒童遊戲機、學習機等。
2
Vop/a
(1-2/a)Vop
Vop/a
1/f F
(1-2/a)Vop (1-2/a)Vop
1
2 3 4－－－ N Vop/a Vop/a
1 2
1/fF
5.4.1 消耗電流(Current Consumption：IC)
SELECTED WAVEFORM
Vop
0V NON-SELECTED WAVEFORM
Stripe
組合 組Glass A合ssembly
Glass Assembly
預預 烤烤 PPrer-eC-Curuirnigng 撒塗 佈佈 SSpapcaecrerSSprparyay
印印 框框
ScSrcereenenPrPinritnintigng
印印 點點
CProrCisnPsrto-rioisnnvsgt-eiornvger
2偏光片構造
2.3 ITO玻璃簡介
ITO玻璃的电阻
3. LCD的显示原理
3.1 LCD的工作原理
基本上，LCD是藉由電場加於液晶，改變其雙折射現像，並配合偏光片 來決定光的路徑。 3.1.1 偏光片的使用 使用偏光片，可決定光的行進路線
3.1.2 液晶的定向 可使液晶分子呈現規則的排列
3.1.3 液晶的排列
5.2.1 視向(Viewing Direction)與視野角(Viewing Angle)
Z(θ=0)
ψ= 180∘12H
Eye
θ
ψ= 270∘ 9H
ψ= 90∘ 3H
LCD PANEL
ψ 6H ψ= 0∘
5.3.1 驅動信號之波形(Driving Waveform)
VOP：Driving voltage fF：Frame Frequency a：Bias N：Duty (1)SELEVTED WAVEFORM：
The edge of knife GLASS
F
GLASS
LCD LC
End seal LC
GLASS US
LCD Grinding machine
Polarizer lamp
5. LCD主要参数介绍
5.1 各項光電特性名詞解釋
5.1.1 工作電壓(Vop)與臨限電壓(Vth1，Vth2)
3.1.5 液晶與偏光片的效應組合 ●未加電壓：當光線通過上層偏光片，以一特定的方向進入LCD後， 藉由液晶的扭轉將光路徑旋轉至特定之角度，而得以 穿透下層偏光片的透過軸向 ●施加電壓：原有液晶分子排列的狀態經過施加電壓後，已失去了 旋轉光路徑的功能，因此光線無法透過直交的偏光片
LCD PROCESS FIOW CHART
6.3 各類LCD光電特性的差異
6.3.1 陡度 (Steepness)
Vop
Conditions：
(1)Temperature：25 0C (2)Driving waveform：32Hz square waveform (3)Voltage applied to all segments
2.5.1 電容值(Capacitnce：C ) Measuring Method of Capacitance.