液晶显示器-张昭鼎基金会(竹商).ppt

液晶顯示器開啟顯示新紀元,瀚宇彩晶前瞻技術整合部陳威州博士,從CRT到LCD,從CRT(陰極射線管)到LCD(液晶顯示器),有什麼不同？,從CRT到LCD,CRT(陰極射線管)基本原理,FPD,FPD(平面顯示器)當顯示器變薄了,FutureDisplay(未來的顯示器),FlexibleDisplay(可繞式顯示器)當顯示器像紙一樣,FPD(平面顯示器),FPD(平面顯示器)自發光型顯示器OLEDFEDSED非發光型顯示器LCDTN,STNTFT-LCDReflectiveiMOD,液晶顯示器原理簡介,主要原理架構,v,電控之光調變器(ElectronicControlledLightModulator),Backlight,LiquidCrystal,液晶顯示器原理簡介,PDLC(PolymerDispersedLC,含液晶滴聚合物),Polarizersarenotrequired,液晶顯示器原理簡介,實際架構,液晶顯示器原理簡介,實際架構,Source：ColorTFTLiquidCrystalDisplays,T.Yamazakietc.,1996,液晶顯示器原理簡介,主要架構,5m,?,液晶顯示器原理簡介,探討的問題什麼是液晶？液晶如何排列？如何受電場影響？受電場影響後，如何排列？排列後，如何影響入射的光？,液晶的光電特性,什麼是液晶？,什麼是液晶？從相變(PhaseTransition)認識液晶,什麼是液晶？,相變(PhaseTransition),位置的有序性(PositionOrder)改變,等向性(Isotropic)分子,棒狀(Rod-Like)分子,位置的有序性改變及方向的有序性(DirectionOrder)改變,什麼是液晶？,液晶的物理特性介於晶體與液體兩相之間，稱中間相(mesophase)具有晶體的方向性及液體的流動性易受外在的影響而改變其特性,什麼是液晶？,液晶的分類依形成的方式熱致型(Thermotropic)液晶:線狀液晶(Nematic),層狀(Smectic)A,SmecticC,SmecticC*溶致型(Lyotropic)液晶依分子的形狀盤狀(Disk-like),棒狀(Rod-Like),SmecticA,SmecticC,什麼是液晶？,1.Rod-like,2.Disc-like,3.Bowlic,4.Banana,什麼是液晶？,偏光顯微鏡下的線狀(Nematic)液晶,什麼是液晶？,定義巨觀參數有序參數(OrderParameter)指向向量(Director),液晶,T:溫度,晶體,液體,TNI(TC),Tm,什麼是液晶？,有序參數(OrderParameter)S,可描述巨觀物理量與溫度的關係,什麼是液晶？,指向向量(Director)n,描述巨觀上液晶分子的排列，即空間關係，及巨觀的物理量與空間的關係,x,y,z,什麼是液晶？,液晶的巨觀物理量具非等向性(Anisotropic)的特性機械特性(Mechanical)彈性常數(ElasticConstant)電性(Electrical)介電常數(DielectricConstant)光學特性(Optical)折射率(RefractiveIndex),探討的問題,液晶分子如何排列？從連續體理論(ContinuumTheory)了解液晶分子的排列,液晶如何排列？,連續體理論描述液晶的形變(Deformation)，即指向向量間相對的變化程度,x1,x2,x3,液晶如何排列？,連續體彈性自由能(FreeEnergy)密度,分散(Spray),旋轉(Twist),彎曲(Bend),液晶如何排列？,彈性常數,液晶如何排列？,液晶如何排列？,彈性自由能密度，舉例IPS(In-PlaneSwitching),z,y,x,液晶如何排列？,系統的自由能極小化,Eular-LangrangeEquation,探討的問題,如何受電場影響？系統的總自由能必須加入電場的自由能來考量,受電場影響後，如何排列？,系統的總自由能密度要加上電場的自由能密度,Eular-LangrangeEquation,如何受電場的影響？,電場自由能密度,如何受電場的影響？,電場自由能密度,+,-,+,-,如何受電場的影響？,探討的問題,受電場影響後，如何排列？在電場的影響與邊界的束縛下，可得到臨界現象,受電場影響後，如何排列？,舉例，水平排列(Homogeneous)加垂直電場,v,z,y,x,d,邊界條件如何控制？,受電場影響後，如何排列？,FreederickszTransition臨界電壓(ThresholdVoltage),受電場影響後，如何排列？,舉例，TN(Twist-Nematic),探討的問題,排列後，如何影響入射的光？指向向量的連續變化，同等於連續變化的光軸,排列後，如何影響入射的光？,基本光學知識極化光(PolarizedLight)電場的偏振方向固定光軸(OpticalAxis)光若沿著光軸的方向前進，則e-ray與o-ray的折射率一樣。對於液晶而言，光軸方向與指向向量一致。所以，液晶指向向量的排列，相當於光軸的排列。,排列後，如何影響入射的光？,極化光,自然光,線性極化光,排列後，如何影響入射的光？,o-ray(尋常光)與e-ray(非尋常光)由解非等向性(Anisotropic)介質的MaxwellEquation而得,ne,no,光軸？,排列後，如何影響入射的光？,排列後，如何影響入射的光？,色散（Dispersion)的問題！,排列後，如何影響入射的光？,斜向入射,x,y,z,o-ray,e-ray,o-ray折射率不變，e-ray的折射率隨與光軸的夾角而變,排列後，如何影響入射的光？,光軸隨空間位置而變化,排列後，如何影響入射的光？,如何計算？困難度非等向性(Anisotropic)介質非均勻性(Inhomogeneous)介質解MaxwellEquation？視為層狀結構(LayeredStructure)利用2x2JonesMatrix方法利用2x2ExtendJonesMatrix方法利用4x4Matrix方法,排列後，如何影響入射的光？,舉例，NormallyWhiteTN,排列後，如何影響入射的光？,舉例，TN的設計,觀念復習,電場與邊界條件影響指向向量分佈指向向量分佈影響入射光,LCDTV發展趨勢,品質相關廣視角技術動畫品質技術製程相關ODFIBA成本相關SpinlessCoating,LCDTV廣視角技術,PC與TV的需求,Source：LCDInternational2002,液晶顯示器模式簡介,不同的液晶顯示器模式（Modes）不同的液晶排列方法TN(Twisted-Nematic)-AllTFT-LCDCompaniesIPS(In-Plane-Switching)-Hitachi,NEC,LG-P,HannStarVA(Vertical-Alignment)BumpTypeFujitzu,ChiMei,AUOPattenedTypeSamsung,SanyoContinuousPinwheelAlignmentTypeSharpFFS(Fringe-Field-Switching)-BOE-HYDISOCB(Optical-Compensated-Bending)-TMD,液晶顯示器模式簡介,液晶顯示器模式的比較,液晶顯示器模式視角特性比較,液晶顯示器模式簡介,液晶顯示器模式的比較,動畫品質,動畫品質改善,MPRTResponsetime,CellProcess,TraditionalProcess,CellProcess,SpecialProcessPICoaterRubbingM/CSpacerSprayer,Gen.5CellODFProcess,CleanerPICoaterPIPre-CuringPI-Main-CuringRubbing,CleanerPICoaterPIPre-CuringPI-Main-CuringRubbing,CFSubstrate,TFTArraySubstrate,LC-Drop-FillingCleaning,AgDispensingSealDispensingCleaning,Assembling,CuttingPolarizerAttachment,CellODFProcess,IBA,IonBeamAlignment,SID2005LCD技術最新發展,HitachiIPSPro,Source：SID2005,HitachiRCCS,RGBColorControlSystemforLEDBacklight,Source：SID2005,PDP,LCD,HitachiRCCS,Source：SID2005,HitachiRCCS,Source：SID2005,HitachiRCCS,Source：SID2005,SharpNovelImpulseDriving,Source：SID2005,SharpNovelImpulseDriving,Source：SID2005,SharpNovelImpulseDriving,Source：SID2005,SamsungandNSABSIModule,Source：SID2005,AdvanceBusSystemInter