液晶顯示器

液晶顯示器顧名思義就利用液晶體的光學特性來達到顯的效果，結構很簡 單，只要把液晶體灌入兩片抽完真空的玻璃間，再加上電壓，並適當控制玻璃基 板間距，便能改變入射光的偏轉性，然而實際製作起來卻不容易。

最常被提到液晶顯示器有幾種：TN、STN、a-Si TFT 與 poly-Su TFT，以驅動 的模式可分為主動矩陣式（Active Matrix）及被動矩陣式（Passive Matrix），

一般的 TN 與 STN 型屬於被動矩陣式，而 TFT 為主動矩陣式。

2.2.1 液晶顯示器結構

液晶顯示器的結構如圖，上下由兩塊透光的玻璃基板包覆，內部包含背光 源、偏光板、透明導電層、配向膜、液晶、彩色濾光片與間隔材等。

圖 18 液晶顯示器結構

主要製程有三部份

Panel – Array，製程與半導體製程相似，不同處為將薄膜電晶體製作於玻璃上，

而非矽晶圓上。Color Filter，以光阻塗佈於玻璃基板上。

Cell - Cell 製程，將 Array 的薄膜電晶體基板，與 Color Filter 分別進行配向處理 後，將兩者對準貼合，並在兩玻璃基板間灌入液晶（LC）。

Module（模組組裝） - 後段模組組裝是將 Cell 製程後的玻璃與其他如背光板、

電路、外框等多種零組件組裝的生產作業。

2.2.3 Cell 主要材料簡介 1. 背光源：

液晶本射沒有發光的能力，故必須提供一外加光源，利用其所透過的光源 作為顯示。常用背光源包括冷陰極螢光管（CCFL）、熱陰極螢光管、發 光二極體（LED）等。而整個背光模組是由背光源、燈罩、反射板、導光 板、擴散片、增亮膜與外框等工件組裝而成。

2. 偏光板：

為控制液晶顯示器品質的關鍵材料，利用偏光板可使入射與出射液晶面板 的光有特定的行進方向。如此一來便可利用液晶來控制光通過的量。

3. 配向膜

位於液晶顯示器上下電極基板的內側，用於控制液晶分子排列的方向，如 圖 19。

圖 19 配向膜位置圖

配向膜之重要性亦可由液晶螢幕之工作原理更加以確認，液晶之所以可應 用於螢幕上，乃因其在平行分子方向與垂直分子方向之誘電率不同，因此 可用電場驅動之，另一方面，由於液晶也具有視分子方向而變化之折射率

（也就是具有雙折射）， 可改變偏極光之偏極方向，最後更因液晶與配 向膜之界面有很強之作用力（Anchoring Strength），在電場關閉後液晶 就靠著彈性係數（恢復力）而恢復到原來之排列，由此可知沒有配向膜之 存在，液晶是無法工作的。

4. 液晶

LCD 的性能主要決定於液晶材料的光電特性上，因此 LCD 的好壞，其主 要關鍵在於其所用的液晶材料上。

理想的液晶材料必須具備下列幾個因素：

（1）穩定性（stability）高：包括對於紫外光、熱及化學的安定性。

（2）適度的雙折射率（Δn）：一般 TN 要求 Δn 值在 0.05 至 0.10 之間，

STN 則要求 Δn 值在 0.10 至 0.15 之間。

（3）黏度低：黏度愈低，response time 愈小，一般要求黏度要小於 15CP。

（4）介電異方性（Δε）大，Δε 值愈大，threshold voltage 愈低，一般要 求 Δε 至少為 5。

（4）阻值要高（high resistivity）：阻值對於 TFT-LCD 尤其重要，理想

（6）電壓維持率（Voltage holding ratio）要高：電壓維持率對 TFT-LCD 無法讓通過，故使用 ITO（Indium Tin Oxide），ITO 薄膜具有導電性與 透光性。對 LCD 而言，ITO 層電阻值要低；透光率要高。

Photolithography 技術製作 spacer，可精確控制 spacer 大小及位置，且 固定於 BM 等不透光區，也可避免因 spacer 而造成露光的情況發生。