A New MVA-LCD by Polymer Sustained Alignment Technology K.Hanaoka 1200.SID 04 DIGEST Speaker: Yu-Cheng Lai(賴佑禎) Advisor: Prof. Han-Ping D. Shieh Prof. Yi-Pai Huang Display Institute, National Chiao Tung University, Hsinchu, Taiwan Nov. 22 2007

Outline Introduction - MVA-LCD MVA-LCD using PSA tech. Conclusions

Introduction Multi-domain VA (MVA) provides wide viewing angle VA mode narrow viewing angle Multi-domain VA wide viewing angle 介紹VA與MVA的差異----增加視角 VA MODE 因為他的液晶偏向某個DOMAIN 在某個角度會看到白色的畫面轉到正像變成灰階然後繼續移動便會發現黑色畫面造成他的視角不夠廣 為了改善這個問題增加視角 發展出MVA MODA 將LC分成多個DOMAIN 如此在多個角度便可看到影像了 因此 MVA MODE 提供較廣的視角 Multi-domain VA (MVA) provides wide viewing angle

LC domains are divided by using ADF technology Introduction How to divide LC domains? Rubbing Method Disadvantage Complex process Limitation on the number of domains Rubbing issues ADF (Automatic Domain Formation) Advantage Easy to create Easily create either two or four kinds of domains 在VA MODE 藉著夠分割 LC domain以達到廣視角 以下有兩種方法分割LC domain 第一種是傳統的方法 rubbing 但他有一些缺點 1.製造過程較複雜也產率比較低 2.分割的domain數目有所限制(2) 3. USE RUBBING 會有微塵靜電 配向均勻性 表面刮傷 刷痕均勻性等缺點 另一種是ADF 如圖 藉由在基板上建立protrusion 改變LC分子的配向 使其站立於PROTRUSION表面 如此LC分子便可以自動的分成兩的domain 他有幾項優點 1. 很容易在基板上面建立protrusion 2. 容易獲得多個domain 3. 因為不使用rubbing製成 所以有較好的產率且損害也較低 所以 使用ADF來分割LC domain LC domains are divided by using ADF technology

Introduction --- MVA-LCD MVA-LCD can offers: Wider viewing angle Higher contrast ratio - Rubbing free process 這就是使用Protrusion的結構圖 MVA是利用突出物改變液晶分子的配向 使液晶偏向某一個角度讓視野角度更為寬廣 如圖 位於CF及TFT基板上的protrusion決定了 LC排列的方向 我們可以藉由protrusion的安排來產生 4個 domain 增大視角 配合改變電壓 控制LC的轉向 使用PROTRUSION 提供了廣視角 教高對比(比TN好 ) 以及少了rubbing製成 另 NO BM 因為MVA操作在NORMAL BLACK 所以不用再PIXEL ELECTRODE邊緣疊上BM 對TN操作於NORMAL WHITE 來說 這個AREA 是需要的 他可以避免對比下降

Parameters for arrange Protrusions S: The space between protrusions 介紹穿透度與反應時間特性(MVA FDTC 1) 我們使用PROTRUSION 必須考量幾項参數 S為protrusion間距 h為PROTRUSION的高度 W為PROTRUSION的寬度 當H=1.6um W=s/2 在T-V曲線圖中 可以發現當S變大 T也跟著變大 然而當S超過30um 穿透度便開始飽和 在S與Turn on 時間圖中 我們發現當s增加 turn ON時間會變長 相對反應時間也會變長 尤其當S增加到30um TURN ON 時間會有明顯的增加 因此穿透度與反應時間受的S的影響 The space between protrusions must be determined by the transmittance and the reponse time. S increase , transmittance increase. S increase , turn on time increase too.

Patterned ITO Slit Advantages: - Simplify the protrusion step - Increase contrast ratio Disadvantage: - The transmittance decreases duo to reduced effective area 在ITO 邊緣有受到電場邊緣效應其作用有類似PROTRUSION 所以發展出Patterned ITO Slit 來取代 在TFT上的 protrusion 好處 簡化protrusion製成和 提高對比 (protrusion 斜坡部分會造成較大的漏光) 缺點 穿透度下降 因為在PIXEL的有效區域減少了因為有效區域與SLIT的寬度有關 右圖SHOW出 穿透度與SLIT的寬度關係圖 當slit寬度 小於7um 因為微弱的邊際效應 T下降 當Slit寬度大於10um 因為PIXEL有效區域減少 T下降 所以要選擇適當的寬度 才可以達到較高的穿透度

Outline Introduction - MVA-LCD MVA-LCD using PSA tech. Conclusion

Conventional MVA-LCD Issues : - Not control directly 1.Protrusion與 ITO slit 無法直接控制中間部分的LC排列 2.若是沒有protrusion的話結構不夠強alignment會變得unstable Issues : - Not control directly - Alignment isn’t strong enough Using Polymer sustained Alignment tech.(PSA)

PSA-LCD PAS tech. consists of two factors: Polymer Sustained Alignment (PSA) PSA的結構 Polymer technology—obtain uniform alignment 在LC傾斜方向由POLYMER Layer 控制 如此LC可以一起傾斜 增快反應速度 Minutely patterned ITO --- obtain initial LC alignment LC在一開始就有傾倒 所以反應速度會較快 PAS tech. consists of two factors: - Polymer technology - Minutely patterned ITO

PSA-LCD Process of polymer layer: Add monomer to LC cell Apply voltage , then the cell is irradiated by UV light . PSA製程 Form polymer layer on the inside surface of the substrate

PSA-LCD Advantages of PSA-LCD: - Larger aperture ratio - Faster response time - Larger aperture ratio - Higher contrast ratio - More stable LC alignment PSA之優點 並描述 為什麼response time 快 因為沒有PROTRUSION 所以開口率變大 亮度也會增加 CR提升是因為在傳統的MVA下 protrusion會有漏光的情形 在PSA沒有PROTRUSION便沒有種漏光問題 (漏光: 在不施加電壓下光從傾斜的LC中跑出來 傾斜的LC是由於PROTRUSION 的斜坡造成) 傳統的MVA 當施家電壓時 在protrusion附近的LC分子會先開始傾倒 然而其他地方的LC分子還是保持垂直 然後 在推動其他LC傾倒 所以反應時間較長 在PSA中 因為整片PIXEL區域上LC傾倒方向受到PLOYMER LAYER的控制 會一起傾斜 在此機制下 PSA的反應速度比較快 PSA-LCD Conventional MVA-LCD

Outline Introduction - MVA-LCD MVA-LCD using PSA tech. Conclusion

Conclusion MVA-LCD offers: - Wide viewing angle - High contrast ratio - Rubbing free process MVA-LCD using PSA tech. - Faster response time - Larger aperture ratio - Higher contrast ratio - More stable LC alignment

A New MVA-LCD with Jagged Shaped Pixel Electrodes S.Kataoka 1066.SID 01 DIGEST Speaker: Yu-Cheng Lai(賴佑禎) Advisor: Prof. Han-Ping D. Shieh Prof. Yi-Pai Huang Display Institute, National Chiao Tung University, Hsinchu, Taiwan Nov. 22 2007

Outline MVA-LCD with Jagged Shaped Pixel Electrode Conclusion

Finely patterned ITO New structure with finely pattered ITO 為了達到快速的反應速度 我們必須更直接的控制LC 並且減少傳遞時間 因此發展出新的結構 圖上可看到 PIXEL ELECTRODES有JAGGED SHAPED和MAIN SLIT 的結構 可發現LC分子平行傾斜於ITO SLIT 且產生兩個DOMAIN New structure with finely pattered ITO Response time is slow P:The pitch of the minutely patterned ITO L:The length of the minutely

Finely patterned ITO P=6um, L=16um 20ms after voltage application 因為Finely ITO 關係 有較多的LC傾斜於ITO SLIT 所以當電壓施加時 LC互相推擠 便加快反應速度 圖中可以看出 在 20ms 時 新的結構其白色區域較傳統MVA多也較亮 顯示其在相同時間下穿透率較高 也就是說 其反應速度較快

Finely patterned ITO 傳統MVA 穿透率在ITO SLIT以及protrusion 附近是較高的而其他區域穿透率就比較低 而新的MVA其穿透率在jagged patterned ITO區域迅速提升 且整個AREA的穿透度也都變高了 所以 明顯改善反應時間 右圖是反應特性的比較圖 SHOW出 NEW 結構的反應時間比其他MODE更短 ( 在80% 穿透率之下 NEW MVA幾乎比傳統的快了3倍 )

Outline MVA-LCD with Jagged Shaped Pixel Electrode Conclusion

Conclusions MVA-LCD with minutely patterned jagged shaped electrodes offers: - Strongly and directly controls the direction of LC - Greatly decreases the response time - Effectively improves the time from Black-level to any gray level

Thanks for your kind attention !