LCD參數設計規范

作者：瑞祥微電子點擊：3945 時間：2013/1/23

1.目的：規定駿升公司TN、HTN和STN-LCD的設計原則

2.適用范圍：駿升公司TN、HTN和STN-LCD的設計

3.內容：

3.1.驅動方式的選擇

3.1.1.當顯示內容不多時，建議客戶盡可能選擇靜態驅動

3.1.2.對動態驅動，建議客戶盡可能選擇duty與bias滿足最佳匹配關系的驅動IC：設  duty=1/D，bias=1/B，最佳匹配關系為B= √D +1

3.2.工作模式的選擇

3.2.1.對duty≥1/8的顯示器，一般選擇第二極小TN工作模式

3.2.2. 對duty≥1/16、視角范圍要求寬的顯示器，一般選擇HTN工作模式或第一極小TN工作模式

3.2.3.對1/16≤duty≤1/240的顯示器，一般選擇STN工作模式

3.3.盒厚的選擇

3.3.1.對第二極小TN-LCD，應遵從Δnd=1.07µm原則，對d=7µm盒   Δn=0.153

Δnd偏離1.07µm,顯示有如下變化趨勢
Δnd＜1.07µm，對比度減小，底色變深（偏藍綠），顯示有反白鬼影現象
Δnd＞1.07µm，對比度減小，底色變淡（偏灰白）

3.3.2.對扭曲角110º的HTN，應遵從Δnd=0.57µm原則，對7µm盒（實際d=6.8µm）Δn=0.084

當Δnd＞0.084，顯示有變化趨勢：對比度減小，底色變深（偏黃）

對第一極小TN-LCD，應遵從Δnd＜0.48µm原則，對6µm盒（實際d=5.8µm）Δnd=0.083
當Δnd＞0.083，顯示有變化趨勢：對比度減小，底色變深（偏黃）

對比視角性能和底色，7µm盒110°HTN和6µm盒第一極小TN相當，從工藝難度和可選液晶的寬容度考慮，推薦優先選擇7µm盒110°HTN。

3.3.3. 對扭曲角240°的STN，應遵從Δnd=0.82µm原則，但有的客戶希望底色偏黃一點，可調整到Δnd=0.85µm。由于STN的響應速度比TN慢，為了使顯示有足夠快的響應速度，STN的盒厚應比TN小，一般選擇≤6µm，考慮到工藝難度，我公司選擇6µm盒（實際d=5.8µm），此時Δn=0.1414-0.1466

3.4.玻璃基板的選擇

3.4.1.TN-、HTN-和STN-LCD一般使用浮法生產的鈉鈣玻璃作基材，目前，我公司認定的基材玻璃為日本板硝子公司生產的鈉鈣玻璃。TN、HTN負顯示工作和STN對盒厚均勻要求比TN、HTN正顯示工作要求高，前者要求盒厚偏差≤±0.05µm、后者≤±0.1µm，為保證前者盒厚均勻性要求，其基材玻璃工作面需磨拋平整后再鍍SiO2層和ITO透明導電層。

3.4.2.TN-、HTN-和STN-LCD用的玻璃基板大小和厚度基本標準化，目前使用較普遍的有14英寸X 14英寸和14英寸X 16英寸兩種規格，厚度有1.1mm、0.7mm、0.55mm、0.4mm等。我公司目前主要使用14英寸X 14英寸，厚度1.1mm和0.7mm兩種規格的玻璃基板。

3.5.取向劑的選擇

3.5.1.目前，LCD普遍使用聚酰亞胺高分子薄膜（俗稱PI）經定向摩擦實現對液晶分子的取向控制。PI膜的形成有兩種方式：一種是涂復聚酰胺酸，經高溫熱處理完成亞胺化得到聚酰亞胺膜；一種是將可溶性聚酰亞胺材料先溶于高極性溶劑，如NMP中，再涂復成膜，經低溫熱處理，使溶劑揮發得到聚酰亞胺膜。TN、HTN和單色STN一般采用高溫熱處理亞胺化方式得到PI膜。

3.5.2.TN、HTN和STN由于扭曲角不同，對取向的預傾角有不同要求，TN、HTN要求的預傾角小，約1°左右，STN要求的預傾角大，約5°-6°，因此使用的PI材料不一樣，摩擦強度也不一樣。

3.6.邊框膠和隔子的選擇

3.6.1.目前，LCD普遍使用單組份熱固化型環氧膠作密封邊框膠，邊框膠的固化溫度應低于取向劑的固化溫度，例，取向劑固化度270°C -300°C，邊框膠固化溫度150°C -180°C。為了保證得到所要求的盒間隙，在邊框膠內應摻一定比例（例2W+%）的隔子，隔子的平均直徑等于盒間隙。隔子的種類有棒狀，如PF系列玻璃棒；有球狀，如LS-H系列硅球等。

3.6.2.為了保證盒厚均勻性，盒內也要均勻散布隔子。隔子一般為塑料球，如積水的隔子母體為苯樹脂，早川的隔子母體為丙烯酸樹脂。隔子散布的密度，一般TN為50-80粒/mm2，HTN、STN為100-150粒/mm2，玻璃基板厚度越薄，隔子密度應適當增大一些。對需調盒的LCD，盒內隔子的平均直徑ds與盒間隙dg 有關系：
dg=ds+Δd，Δd=0.2µm

3.7.轉移電極的選擇

3.7.1.目前，實用的轉移電極有三種類型：銀漿+金球，碳漿+金球，邊框（環氧）膠+金球。我公司這三種類型都有使用，為了區分7µm盒與6µm、8.6µm盒，規定7µm盒用碳漿+金球，6µm和8.6µm盒用銀漿+金球，環氧+金球主要用于邊框距切割線太窄的產品（Pitch≤0.4mm）。

3.7.2.為了保證轉移電極接觸良好，特別在溫度由冷到熱的變化過程中接觸良好，一般選擇金球的平均直徑比邊框內隔子的平均直徑大10%左右，使金球始終處于合理的受壓狀態，轉移電極中加入的金球量一般約（1-2）W+%，銀漿、碳漿因本身導電性好，加的金球可少些，環氧膠為絕緣體，導通完全靠金球，加的量應多些。

3.8.液晶的選擇

3.8.1.液晶是LCD的功能材料，顯示器的電光性能主要由液晶材料決定，根據顯示器工作溫度和儲存溫度要求，一般大體可分成三種類型：
常溫型         中溫型        寬溫型
工作溫度      0-50°C      -10-60°C     下限≤-20°C，上限≥70°C
儲存溫度     -10-60°C     -20-70°C     下限≤-30°C，上限≥80°C
對每種類型的顯示器，必須選擇清亮點Tc>儲存溫度上限，相變點Tsn<儲存溫度下限的液晶。例如，對TN-LCD，常溫型可選用實力克的TEB30A或SLC30B，TEB40A或SLC40B，TEB50，TEB60等液晶；中溫型可選用實力克的70系列和77系列液晶；寬溫型可選用實力克的3J10系列、25系列液晶。

3.8.2.根據顯示器的工作參數：工作電壓Vo、占空比1/D和偏壓比1/B，由下式可計算出顯示器的ON態電壓Von和OFF態電壓Voff。

為了保證顯示器正視對比度好，應選擇飽和電壓≤Von的液晶，為了保證斜視，例如45°，顯示沒有鬼影（即非選像素看不見），應選擇45°斜視的閾值電壓≤Voff的液晶。需要指出的是，液晶參數往往難以滿足這種理想要求，特別是D值越大的顯示器，以及D、B值偏離最佳匹配關系的顯示器，其Von和Voff相差很小，液晶的電光特性陡度常常無法滿足要求，此時只能折衷考慮選擇液晶，或建議客戶選用電光特性陡度更大的工作模式，如TN改HTN，HTN改STN。

3.8.3.液晶材料的電光參數，如閾值電壓Vth、飽和電壓Vsat、雙折射△n、與溫度有關，對質量要求高的顯示器，應選取溫度穩定性好的液晶材料。一般TN和HTN液晶的清亮點比工作溫度上限高10°C，基本可保證顯示器在工作溫度上限能正常顯示；一般STN液晶的清亮點要求比工作溫度上限高30°C左右，才能保證顯示器在工作溫度上限正常顯示。由于液晶的粘度在0°C以下，往往急劇增加，使顯示器的響應速度變得很慢。要求低溫性能好的顯示器，應選擇低溫粘度相對小的液晶，或采用加熱器，當溫度低于設定值后自動對顯示器加熱。

3.8.4.液晶內要加一定的手性劑，以引導液晶分子按規定的方向旋轉，手性劑分左旋和右旋兩類，按液晶盒設計的扭曲方向是左旋或右旋對應選擇。我公司液晶盒液晶方向全是按左旋設計的，因此，訂購的液晶應要求供應商摻左旋手性劑。常用的左旋手性劑有CN、S-811等型號。不同的手性劑引導液晶分子旋轉的能力不同，同一種手性劑對不同的液晶分子引導旋轉的能力也不一樣，例如S-811引導液晶分子旋轉的能力大約是CN的2倍，因此，TN液晶一般加0.1%S-811就可以了，若改成CN手性劑，則應加0.2%CN；實力克的70系列與25系列液晶兩者都是TN液晶。但由于手性劑對這兩種液晶分子的引導旋轉能力不一樣，70系列加0.1%S-811就行了，而25系列必須加0.15%S-811才能保證灌晶時不產生“疇”現象。

另外，不同的扭曲角，加手性劑的多少更是不一樣，如實力克TN液晶一般加0.1%S-811，HTN液晶需加0.25%S-811，STN液晶則要加更多的S-811。

3.9.封口膠的選擇

    目前，LCD普遍使用紫外固化膠封口，但不是任何紫外固化膠都適合作封口膠，因為很多紫外固化膠會與液晶發生作用，產生封口發蒙現象或使液晶功耗電流增大。另外，還必須考慮耐溶劑性和耐氣候性（高、低溫可靠性試驗），我司目前定型的封口膠水主要是積水化學的A-201膠。

3.10.偏光片的選擇

3.10.1.偏光片是液晶顯示器的重要組成部分，它對液晶顯示器的性能有重要影響。偏光片的色相影響LCD底色，偏光片的偏光度、透過率、反射率與LCD顯示性能密切相關，偏光片的耐候性、抗紫外性直接關系到LCD的可靠性。

3.10.2.根據耐候性，偏光片一般分成三個等級：標準型70°C/干X 500h，40°C /90%RH X 500h；中耐久80°C/干X 500h，60°C /90%RH X 500h；高耐久90°C/干X 500h，80°C /90%RH X 500h。根據顯示器的可靠性要求，選擇不同等級的偏光片。

3.10.3.紫外光對液晶有不利影響，室外用的LCD應使用抗紫外（Cut UV）型偏光片。

3.10.4.偏光片吸收軸與LCD摩擦方向的配置關系（以左旋扭曲為例）。

3.10.4.1.TN-LCD

對6：00視角方向正顯示TN-LCD有下圖配置關系

Nf=前基板摩擦方向
Nr=后基板摩擦方向
Pf=面片吸收軸方向
Pr=底片吸收軸方向

即Pr與Nr平行，Pf和Nf平行，對其他視角方向正顯示，也如此。對負顯示，只要將面片吸收軸或底片吸收軸轉90°配置。

3.10.4.2.110°扭曲HTN-LCD

對6：00視角方向正顯示HTN-LCD有下圖配置關系

Nf=前基板摩擦方向
Nr=后基板摩擦方向
Pf=面片吸收軸方向
Pr=底片吸收軸方向

即Pr與Nr相差10°，Pf和Nf相差10°，Pr與Pf正交，對其他視角方向正顯示，也如此。對負顯示，只要將面片吸收軸或底片吸收軸轉90°配置。

3.10.4.3.240°扭曲STN-LCD

對6：00視角方向正顯示STN-LCD（黃綠模式）有下圖配置關系

Nf=前基板摩擦方向
Nr=后基板摩擦方向
Pf=面片吸收軸方向
Pr=底片吸收軸方向

即Pr與Nr相差45°，Pf和Nf相差45°（按實線畫的底、面片或虛線畫的底、面片配置都可以），Pr與Pf的夾角和Nr與Nf的夾角相等，對其他視角方向正顯示，也如此。對負顯示（藍模式），只要將面片吸收軸或底片吸收軸轉90°配置。

4.相關文件

4.1.駿升公司產品標準                  Q/JS-001-2002

4.2.LCD材料的選擇規范

本文由深圳LCD、LCM、液晶模塊、液晶顯示屏、液晶模組、點陣模塊、筆段模塊、液晶面板廠家瑞祥微電子搜集整理，轉載請注明出處，如有侵權請聯系刪除，Q：381867214！