液晶显示基础教材课件

平面顯示器的種類區分依光源的機制區分直視型反射型需背光源無需背光源發光型非發光型自行發光要輔助光源液晶平面顯示器電漿面板平面顯示器PlasmaDisplayPanel,PDP電激發光平面顯示器ElectroLuminescenceDisplayELD陰極射線映像管CathodeRayTube,CRT發光二極體LED交流電式直流電式AlternatingCurrent-PDPDirectCurrent-PDP放電發生時所加的電壓發光螢光體無機電激發光平面顯示器InorganicELD有機電激發光平面顯示器主動式被動式驅動方式主動式被動式類型薄膜二極體元件ThinFilmDiode,TFD金屬-絕緣體-金屬元件Metal-Insulator-Metal,MIN薄膜電晶極體元件ThinFilmTransistor,TFT非晶矽TFT元件Amorphous-Si,A-SiTFT多晶矽TFT元件Poly-Si,P-SiTFT扭轉向列型液晶超扭轉向列型液晶FILM+超扭轉向列型液晶OLEDPLED小分子OrganicLEDOrganicELDPolymerLEDTwistNematic,TNSuperTwistNematic,STNFilmSuperTwistNematic,FSTN數位微型顯示器液晶平面顯示器一.液晶的骨幹構造.LCDPANEL我們簡易的說法可以說成:將非常薄的兩片玻璃的四週以封閉(SEAL)材料加以密封而貼合.其間隔約為5um.然後在兩片玻璃間灌入所謂液晶的物質.如果直接將兩片玻璃直接貼合會有問題,因此將其間再加入填充劑(spacer)來做支撐用,這種spacer是一種極為小的珠狀構造.二.偏光板與偏光的作用.我們平常所看見的光是往各方向振動的波之混合,如果將往360度振動方向的波只取出往某一方向振動的波的裝置,則稱之為偏光板.圖2:來自四面八方的光,經過所謂只允許水平方向的光通過的偏光板,圖4:如果兩片偏光板分別放置可讓光的方向通過角度剛好90度,則會有透光/不透光得結果.四.顯示器的基本原理五.不是單純的玻璃板LCD的玻璃要求表面光滑不可彎曲起伏平面性要很高無鹼性玻璃二氧化矽玻璃(高溫多晶矽)家中門窗上的玻璃納元素玻璃加工麻煩LCD的玻璃厚度種類1.1mm0.7mm0.55mm0.3mmLCD的玻璃製作方法漂浮法溶解法REDRAW法氣相化學反應法二氧化矽玻璃六.透明的電極(IndiumTinOxid)一般的金屬電極光線是無法通過的,液晶所用的是特殊透明電極,光線是可以通過的.ITO一般使用銦,與一些可以使電阻降低少量錫,作成氧化物之薄膜.如果只要讓電極透明那麼氧化錫就可以了,但是因為有時我們要做成特殊形狀(icon),所以加了銦,以方便施工.ITO的組成金屬的銦(indium)少量的錫(tin)可以使電阻下降氧化銦錫薄膜為了使加工性增加(因為要做pattern)噴灑法(sputtering)ITO的成膜方法離子電鍍法(ionplating)真空蒸著法(electronbeam)氧化銦(indium)氧化錫(tin)電解法10%八.液晶要具備的性質.液晶必備的性質溫度範圍要廣在某一溫度範圍內能夠維持液晶狀態耐久性稍微加熱液晶就分解變質,則不可當作顯示之用.具有高的比電阻比電阻不夠大時,已經分子排列無保持某一狀態,會影響信賴性.低的黏性液晶時常要從某一狀態變化到某一狀態,變化的速度我們希望愈快愈好,低的黏性可以得到快的速度(反應時間).大的誘電率異方性驅動液晶時,驅動的電壓我們希望越低越好,大的誘電率異方性則液晶驅動電壓會降低,來達到省電的作用.配向膜與液晶的相性要良好配向膜上附著的液晶太粘合而無法分離,會有問題.反之,配向膜上附著的液晶相互排斥,也無法做成液晶顯示器.分子排列方向必須對齊分子排列方向必須盡量對齊,排列越整齊做出來的對比度越好.九.玻璃基板要求的特性.表面的平坦度0.04um的凹凸不能使用,主動矩陣式的所要求的更加嚴格,約為0.005um.彎曲度STN:每30cm容許0.05um以下,TN:每30cm容許0.2um以下,主動矩陣式則容許0.1um以下.耐溫度一般TN/STN/主動式TFT中的非晶矽(Amorphous-si)約400到500度.C低溫多晶矽(LowTemp.Poly-si)為高溫多晶矽的場合,處理需高達600度C.耐藥品性TN/STN需耐酸,耐鹼,若主動式TFT則須再耐氟酸.不同世代玻璃基板之切割率十.保持cellgap的填充劑(spacer).上下兩片玻璃基板要貼合時,為了保持兩片玻璃基板間的間隔(cellgap)必須在兩片玻璃間加入所謂的填充劑(spacer)的小球.填充劑的要求顆粒大小要嚴格控制.不能吸太多的光TFT的cellgap精密度約為+/-0.1um,STN為+/-0.03um,所以太硬或太柔軟都不行.會使通過液晶的光變弱,畫面變暗.良好的接著性Spacer在兩片玻璃間轉來轉去,可能會傷到配向膜..5um填充劑的材料塑膠.二氧化矽1gm=2000圓日幣1gm=2500圓日幣填充劑放入Lcd方式濕式.乾式與酒精混合而散佈.(有環保問題.)氣流散佈十二.液晶注入與偏光片注入裝置為密封式,將其中的空氣抽呈真空狀態,尚未加入液晶的兩片面板也成為真空狀態.將液晶注入口浸在液晶材料中,再將注入器的壓力回覆常壓,如此液晶會慢慢的注入面板內.將充滿液晶的面板,於液晶注入口塗上紫外線硬化樹酯,利用紫外線照射密封之.偏光片不是片狀物所組成,實際上是薄薄的偏光軟片(80um)所組成,將這偏光軟片附上黏著劑.十三.扭曲向列型液晶(TN)動作原理.扭曲向列型液晶平面顯示器乃是將兩片LCD間封入有正值鐵電率異方性的P型向列型液晶(Np),液晶分子的長軸方向與電極面是呈線平行配列的狀態,從上玻璃的一邊到下玻璃的一邊,分子的長軸方向是呈現90度的扭曲狀態排列著.十四.超扭曲向列型液晶(STN)直線偏光射入.直線偏光射出.TN直線偏光射入.橢圓偏光射出.STN90度的旋光性210--240度的旋光性複折射效應/波長分散印加電壓與透過率的曲線陡峭(VS與VNS距離近),400DUTY印加電壓與透過率的曲線較平坦(VS與VNS距離遠),100DUTY光干涉效應.不夠黑白.位相差板.光學補償FSTN十六.主動式的簡述一個pixel開關元件輔助電容(儲存顯示信號用)主動式三端元件薄膜電晶體(TFT)的薄膜電晶體液晶顯示器(TFTLCD)兩端元件薄膜二極體(TFD)的薄膜電晶體液晶顯示器(TFDLCD)金屬-氧化物-金屬MIM最具代表性十七.TFT薄膜電晶體+++++-----吸極電壓源極電壓閘極電極絕緣膜活性半導體吸極電極源極電極玻璃基板在活性半導體層的兩側附有源極(SOURCE)與吸極(DRAIN)兩電極,源極有供給源的意義,代表電流由此流入.吸極有排出的意義,代表電流由此流出.控制源極流入電流到吸極排出電流或不流通電流,主要是靠閘極,閘極有閥門的意義.工作原理:在閘極上加入正電壓時,隨著此電壓的大小,由源極流入吸極的電流也會有大小的變化,當加入附電壓時,電流則不流通.源極與吸極所夾著的活性半導體的部分稱為通道.通道薄膜電晶體的原理十八.活性半導體物質作成A-SiPoly-SiL.T.P.S用氫氣化非晶質矽(AmorphousSi)作為活性半導體物質,要做出TFT時,其Doping只需將磷元素打入.用多結晶(PolySi)矽TFT的場合,必須將硼元素與磷元素打入.非晶質矽AmorphousSi(A-si)製程溫度=300度C載體移動度