平板显示技术-C3TFTLCD-1TFTLCD组成汇总

平板显示技术

FlatPanelDisplayTechnology第2章液晶显示1液晶简介2液晶物理性质3常用液晶显示器件介绍4液晶驱动原理（无源驱动、有源驱动）5TFT-LCDINTRODUCTION6TFTLCD主要组成及关键技术7液晶显示最新发展(器件结构、驱动方式等）补充资料：液晶模块构装技术（平板显示技术_模组构装.ppt）StructureofTFT-LCDStructureofcolorTFTpanelStructureofdrivingcircuitunitLCD结构电极LCD结构－剖面图LCD制作费用比例LCD光利用效率TFT-LCD主要构成及关键工艺1.液晶2.配向膜3.滤光片4.偏光片/偏光板5.背光模块6.TFT7.TFT-LCD制作（array,CF,…….)1.RelationshipofLC-MaterialsPropertieswithCellPropertiesOperatingTemp.OperatingVoltageResponseTimeViewingAngleSteepness(Grayscalecapability)Defectfree(Disclination,mura)ImageUniformity(Imagesticking,Flicker)MesophaserangeViscosityDielectricanisotropyOpticalanisotropyKiiPitch(considermode)Resistivity(VHR,remainingDC)Electro-opticalEffects;LCD-PerformanceLC-MaterialsPropertiesLC-StructuresCellgapAlignmentstability&UniformityElectrodedistance(IPSmode)CellParameterFFFFFFFFFDevicedesignMoleculardesign粘度影响响应时间液晶器件的响应时间与液晶的粘度相关

τ∝γd2，且开时间还与驱动电压和K有关；关时间与K相关显示器的响应时间仍需实验测试和评估，尤其在STN显示器方面响应时间与驱动条件相关与驱动频率（小频率）相关与扫描路数（DUTY）相关与驱动波形相关与驱动芯片的负载能力相关2.配向膜作用：对液晶分子定位前后两片玻璃基板上的配向膜需互成九十度方能将液晶分子依序旋转，其制作方式是利用棉刷依一定方向刷过，也有使用蒸镀的方式配向，不过成本较高。LCDPI制作PI膜ITO透明电极PI液转印轮ITO玻璃APR版配向膜形成(PICoating)DoctorRollerAniloxRollerLCD配向绒布滚筒玻璃基板移动方向移动方向ITO透明电极经

Rubbing后形成配向膜玻璃基板液晶分子配向工程(Rubbing)3.彩色滤光片（CF,colorfilter）在彩色滤光片上，用来遮住R、G、B各Pixel间之空隙，可大幅减少LCD光点间彼此所产生的干扰，使画面更稳定更清晰。4.偏光板液晶显示器均须使用上下两片偏光板，功能在于将非偏振光转为偏振光光，液晶显示器就是利用此偏极光加上液晶扭转特性来达到控制光线的通过与否，以形成明暗。Polarizers:AnOverview1.DichroicPolarizer:

•Dyesdissolvedinpolymermatrices•T<50%;Highextinctionratio;Largesize2.PolarizingBeamSplitter:

•ReflectSandTransmitP3.CholestericLCFilm:

•Reflect&TransmitCircularPolarization•Needa/4platetoconverttolinear4.BrewsterAngle:

•ReflectS,TransmitP&s5.TotalInternalReflection:

•ReflectSandTransmitP偏光片的基本结构偏光片各层的作用PVA:PVA膜是一种高分子聚合物，用各类具有二向色性的有机染料进行染色，同时在一定的湿度和温度条件下进行延伸，使其吸收二向色性染料形成偏振性能，在脱水、烘干后形成偏光片原膜。TAC：PVA膜具有亲水性，在湿热的环境中很快会变形、收缩、松弛、衰退、且强度很低，质脆易破，不便于使用和加工，因此在膜两边都复合上一层强度高、透光率高而又耐湿热的TAC膜偏光片的类型碘系：易获得高偏振度、高透过率的偏光特性，但碘的分子结构在高温高湿的条件下容易被破坏，所以耐久性差。染料系：耐久性好，但难于获得高偏振度、高透过率的偏光特性。偏光片角度的定义和识别偏光片角度的定义和识别零度边的定义：不管LCD视角为几点钟都以6点钟所在对应的边为零度边。偏光片角度定义：偏光片的吸收轴和LCD的零度边的夹角。（顺时针为负，逆时针为正；上偏光片粘面向下，下偏光片粘面向上）H-TypeDichroicPolarizer1.H-type:•LinearorientationofPVAfilm•Imbibitioniniodinesolution•Stabilizationwithboroncomplexes•Protectionwithcellulosetriacetate2.Features:•High%T(43%);highefficiency(99.9%)•Elevatedheat&humiditycausesteadypolarizationdegradation(Gettensetal,SID’95Appl.Digestp.7)ReflectivePolarizer*S.ZhangandS.Atwood,“LCD-luminance-enhancementmethodsforhigh-ambientapplications,”SID,InformationDisplay,7,pp.22-25(2006).Source:USPatent:6,016,177

；NittoDenkoCorporation

胆固醇液晶偏光片操作原理利用胆固醇偏光片将可见光波段光谱分成左旋圆偏振光穿透，右旋圆偏振光反射，再经过相位延迟膜转变成液晶显示器所需之线性偏振光，反射之右旋圆偏振光再经背光模块反射与散射，部分左旋圆偏振光分量可再利用，提升光源使用效率。

1.GradientpitchesforRGBcolors2.Centralwavelength=<n>p3.Bandwidth=np4.Brightnessup~75%5.Extinctionratio:20:1D.Broeretal,Nature,378,467(1995)EnhancingPCEbyCLC+/4films

胆固醇型偏光片(CLC)

CLCfilmwithrighthandedgradientpitchRCPLCPLCPLCPReflectorLampLPLPBroadband/4filmR

G

BBroadbandCLCReflector1).Q.Hongetal.,Liq.Cryst.30,367(2003)2).S.Guazaetal.,Liq.Cryst.32,1077(2005)Increasedn=npGradientpitchvs.uniformpitchn=0.4P0=240~350nm5.液晶背光模组背光模组结构背光模组组成背光模组结构－直下式背光模组－直下式直下式结构－－－无导光板对于大尺寸LCD，侧光式结构在重量、耗电量及亮度上无优势。背光结构-侧光结构ProtectorSheetPrismsheet(H)Prismsheet(V)DiffusersheetCCFLCCFLReflectorLightguideReflectorFrame底反射片导光板扩散片+稜鏡片CCFL灯管外框TFT-LCD之背光模組

对背光模组的要求1.HighIntensity&HighEfficiency•10,000Ft.L;Lowpowerconsumption2.SpectralContents&Stability•ColorPurity(R=630,G=550,B=450nm)•Stablefrom-55to+70oC3.WideDimmingRange•10,000to1Ft.L4.LongLifetime•>10,000hours5.Diffusion:•Lambertianorcollimation?背光模组组成灯管反射罩：包住灯光发出的光，尽量送入导光板内导光板：改变光线方向，提高正面辉度及控制亮度均匀反射片：将底面漏出的光反射回导光板中扩散板：1.藉由扩散物质的折射与反射修正光行进方向，将光线导向垂直导光板的方向；2.淡化导光板上亮暗不均现象。棱镜片：提升正面亮度导光板材料导光板为压克力所制造，一般是使用聚甲基丙烯酸甲酯。导光板的原理

利用全反射原理将光线传至导光板的远程利用在导光板的底面印刷上图样，来破坏全反射，将光线射至导光板正面。导光板加工原理印刷式导光板（print）

一般使用的油墨是含有SiO2或TiO2，

在设计时须考虑油墨浓度、油墨种类等。非印刷式导光板（printless）

直接将pattern的设计转移到模具上，取代传统的印刷方式，此方法可比印刷式导光板的辉度增加10％左右。导光板导光板基本图案LEDLightSource导光板图案导光板

(LightGuide,

LightPipe）

o导光板形状为楔形板,目的在降低背光板之厚度,因NoteBookPC需求轻、薄、短小.o使用材料为压克力(Acryl)PMMA技术发展流程:1.铸造导光板(CastingLGP)+印刷(使用不吸光原料)2.射出镜面导光板(InjectionLGP)+印刷(TiO2)3.无印刷式射出导光板(InjectionNonprintingLGP)4.复合化导光板,将棱镜与扩散功能整合在LGP上

OpticalLexan PMMAMeltFlowIndex 13 N/AHDT 130deg.C 95-98deg.CImpactStrength Excellent PoorDimensionalStability Good PoorWaterAbsorption 0.15% 0.3%LightTransmission 89-90% 92-93%UVStability Fair GoodCCFL UV-cut(suggested) ConventionalDensity 1.2 1.2 GEPlastics导光板材料光学透过率穿透率测量方式：Top:由正面入射光线bottom:由背面入射光线TopBottom反射片使散射出导光板的光线反射回导光板中，以增加光的使用率。一般反射片依用途分为反射片与灯管反射片，特性如下:光反射率高好的耐熱性与耐光性

灯管反射片CCFL灯管底反射片导光板扩散片反射片扩散片主要作用为:修正光源的射出方向与扩散的角度对于破坏全反射的光学结构(pattern)亦具有覆盖作用。撗散片包含透过率雾面程度(HAZE)是产品作选择。扩散片LightDiffuseFilm(3M)Filmthickness(d):0.12-0.50mmDiffuseangledependsond:12-20o(ForLCD,weneed±85o

diffuseangle)Totaltransmission:85%

Material:100%Acrylic扩散板用途導光板(LGP)灯管反射片冷阴极荧光管(CCFL)棱镜片(prismlens)下扩散片(diffuser)反射片(reflector)光反射元件(patterns;elements)上扩散片(diffuser)下扩散片的功用1.可使光源均勻扩散2.可使光源折射一个角度3.可遮住pattern点，及背光表面之缺点导光板(LGP)光反射元件(patterns;elements)下扩散片(diffuser)光源行进方向上扩散板的功用扩散层PET层抗静电层or防浮曲剂上扩散板主要功用为防止LENS的刮伤其底下的抗静电层可避免上扩散与LENS的摩擦而产生的刮伤防浮曲剂的添加的可以防止扩散板的浮曲LENS上、下扩散的差异HAZE简单说就是雾面效果HAZE愈高,视角愈广,雾面效果愈好,但扩散效果较差稜鏡片稜鏡片的功能:將來自擴散片的光集中，以提高面板正面的光線輝度。使用一片稜鏡片時可使正面輝度提高約1.6倍

。稜鏡片簡介稜鏡片(PrismSheet)增加出射光的方向性,达到提高正面亮度的目的主要材料為多元脂(Polyester)或聚碳酸脂(Polycarbonate)厚度約在150~230m表面形成間距為24~110m,頂角90∘~110∘的長條狀鏡陣列,使其有聚光之作用.使用一片水平,可使正面亮度改善1.6倍使用兩片直角+水平,可使正面亮度改善2倍以上BEFII,BEFIII,DBEF,RBEF,….etc.稜鏡片的功用-1Source:/稜鏡片的功用-2Source:/稜鏡片的功用-3Source:/稜鏡片的功用-4視角影響Source:/PrismAngle:90o,PrismPitch:50-µmGain:singlefilm=58%;2crossedfilms=114%Material:Prism=AcrylicResin;Substrate=PolyesterThickness:150-µmBrightnessEnhancementFilm(3MBEFII)(1).TwoBEFcrossed(2).TwoBEFcrossed(4).OneBEF利用光學顯微鏡觀察BEF表面結構(3).OneBEF在3MBEF使用上必須考慮集光方向與視角要求，且使用雙層BEF時必須相互夾90度，視角會因此下降，但正面方向會因此亮度提升NewBEF(金字塔型交錯)DBEFLightGuideFrontPolarizerLCcellRearPolarizerCLClayerλ/4Retardar偏光片與DBEF結合(DP)DP膽固醇型偏光片(CLC)FrontPolarizer利用右旋圓偏光被反射再利用,使升正向穿透率,使backlight光源利用率上升將偏光片垂直之線性偏光反射再利用EnhancementFilmMechanism外框一般有鐵框與塑框兩種:鐵框的材質有不鏽鋼與鍍鋅鋼板….等等。塑框的材質有PC與ABS….等等。其功能是將背光模組與panel固定在特定的位置上。外框FrontLightforReflectiveLCDFrontIlluminationDeviceandReflective-TypeLCDPatent:US06048071Sharp前光源模組應用於反射式液晶顯示器Source:Patent:US06048071

光源入光側光源入光側Vcut圖案光源入光側前光源模組及設計Source:Patent:US06048071