薄膜晶體管液晶顯示器顯示原理與設計（全彩） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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廖燕平，宋勇誌，邵喜斌 著

圖書標籤:

• 液晶顯示器
• TFT-LCD
• 顯示技術
• 顯示原理
• 顯示設計
• 電子工程
• 全彩顯示
• 薄膜晶體管
• 顯示器件
• 光學工程

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121283406

版次：1

商品编码：11967256

包装：精装

开本：16开

出版时间：2016-06-01

用纸：铜版纸

页数：400

字数：450000

正文语种：中文

內容簡介

本書基於薄膜晶體管液晶顯示器的生産和設計實踐，首先介紹瞭薄膜晶體管液晶顯示器的基本概念和器件原理，然後以産品開發的角度從麵闆設計與驅動、液晶盒顔色設計、液晶光學設計、電路設計和機構光學設計方麵的基礎內容進行瞭詳細介紹，接著介紹瞭顯示器的性能測試方法，最後再介紹瞭陣列、彩膜、液晶盒和模組四大工藝製程。

作者簡介

廖燕平，男，漢族，2007年4月畢業於中科院長春光機與物理所，獲得博士學位。畢業後，一直從事薄膜晶體管液晶顯示器的研究與開發，先後發錶論文二十餘篇，申請專利十餘項。自2009年10月入職北京京東方以來，一直從事大尺寸、高分辨率液晶顯示器的技術開發和産品開發。期間開創性地完成瞭京東方自主知識産權的超維場顯示在110英寸4K産品開發中的陣列和彩膜麵闆的拼接設計，實現瞭超大尺寸、超高分辨率掩膜版的拼接設計技術；完成瞭業內尺寸大、分辨率高的98英寸8K液晶顯示陣列和彩膜麵闆拼接設計；創新性地提齣鏡像掃描驅動技術優化瞭超大尺寸麵闆的畫質。以作者身份分彆在IMID2013和IMID2014國際會議上發錶瞭110英寸和98英寸（邀請報告）顯示器産品相關研究開發成果，並且是IMID“Large Area Display”和“Image Quality Evaluation and Enhancement”分會委員。獲得2015年度北京市科技奬一等奬（排名第五）。

目錄

第1章 液晶顯示的基本概念 1
1．1 液晶簡介 1
1．2 液晶的特性 2
1．2．1 電學各嚮異性 2
1．2．2 光學各嚮異性 3
1．2．3 力學特性 4
1．2．4 其他特性 4
1．3 偏光片 5
1．3．1 偏光片的基本原理 5
1．3．2　偏光片的基本構成 6
1．3．3　偏光片的參數 9
1．3．4 偏光片的錶麵處理 11
1．4 玻璃基闆 12
1．5 液晶顯示的基本原理 12
1．5．1 液晶顯示器的基本結構 12
1．5．2 液晶顯示原理 13
1．6 顯示器的光電特性 14
1．6．1 透過率 14
1．6．2 對比度 15
1．6．3 響應時間 15
1．6．4 視角 16
1．6．5 色域 16
1．6．6 色溫 17
1．7 畫質改善技術 17
1．7．1 量子點技術 17
1．7．2 高動態範圍圖像技術 18
1．7．3 局域調光技術 18
1．7．4 姆拉擦除技術 19
1．7．5 運動圖像補償技術 19
1．7．6 幀頻轉換技術 20
1．8 立體顯示技術原理 21
1．8．1 雙眼視差 21
1．8．2 立體顯示技術分類 23
1．8．3 眼鏡式3D顯示技術 24
1．8．4 裸眼3D顯示技術 28
1．8．5 3D顯示的主要問題 33
第2章 氫化非晶矽薄膜晶體管材料與器件特性 34
2．1 氫化非晶矽薄膜的特點 34
2．1．1　原子排列和電子的態密度 34
2．1．2 氫化非晶矽的導電機理 37
2．1．3 氫化非晶矽的亞穩定性 39
2．2 絕緣層材料的特點 40
2．2．1 氮化矽 41
2．2．2 氧化矽 41
2．2．3 絕緣層的導電機理 42
2．3 薄膜沉積 45
2．3．1 概述 46
2．3．2 a-Si：H薄膜的沉積 46
2．3．3 a-Si：H薄膜的影響因素 47
2．3．4 n+ a-Si：H薄膜的沉積 52
2．3．5 絕緣層薄膜的沉積 52
2．3．6 薄膜的界麵效應 55
2．4 薄膜刻蝕 57
2．4．1 導電薄膜的刻蝕 57
2．4．2 功能薄膜的刻蝕 58
2．5 TFT器件結構與特點 59
2．5．1 底柵結構 60
2．5．2 頂柵結構 62
2．5．3 器件基本特性 62
2．6 器件電學性能的不穩定性 65
2．7 薄膜評價方法 66
2．7．1 傅裏葉變換紅外光譜 66
2．7．2 紫外綫-可見光譜 67
2．7．3 恒定光電流方法 68
2．7．4 拉曼光譜 69
2．7．5 橢偏儀 69
第3章 液晶麵闆設計與驅動 70
3．1 顯示屏的構成 70
3．1．1 顯示區 70
3．1．2 密封區 76
3．1．3 襯墊區 77
3．1．4 特徵標記 78
3．2 玻璃基闆上薄膜的邊界條件 79
3．2．1 彩膜基闆上的邊界條件 79
3．2．2 陣列基闆上的邊界條件 80
3．3 液晶顯示模式與原理 80
3．3．1 液晶顯示模式 80
3．3．2 液晶顯示光閥原理 82
3．4　曝光工藝技術 85
3．4．1　掩模版 85
3．4．2　曝光機類型 86
3．4．3　光刻工藝 87
3．4．4 五次/四次光刻工藝過程 88
3．4．5　光透過率調製掩模版技術 89
3．5 像素設計原理 91
3．5．1 電容 91
3．5．2 像素中電阻計算 100
3．5．3 TFT性能要求 101
3．5．4 像素充電率模擬 105
3．6 麵闆的驅動 107
3．6．1 麵闆的電路驅動原理圖 107
3．6．2 極性反轉驅動 108
3．7 GOA驅動原理 113
3．7．1 GOA基本概念 113
3．7．2 GOA工作原理 114
3．7．3 GOA設計 120
3．7．4 GOA的模擬仿真 126
3．7．5 GOA設計的其他考慮 131
第4章 液晶顯示顔色基礎 132
4．1 色度基礎 132
4．1．1 可見光譜 132
4．1．2 輻射度與光度 133
4．1．3 顔色的辨認 135
4．1．4 顔色三要素 136
4．2 顔色的錶徵 138
4．2．1 格拉斯曼混閤定律 138
4．2．2 光譜三刺激值 139
4．2．3 色坐標計算 144
4．2．4 均勻色度係統及色差 146
4．3 液晶顯示的顔色參數及計算 148
4．3．1 顔色再現原理 148
4．3．2 色坐標和亮度計算 148
4．3．3 灰階與色深 150
4．3．4 色域計算 150
4．3．5 色溫計算 152
第5章 液晶光學設計基礎 154
5．1 概述 154
5．1．1 液晶盒的主要參數 154
5．1．2 常見的液晶顯示模式 155
5．2 透過率 156
5．2．1 液晶光學偏振原理 156
5．2．2 不同顯示模式的透過率 168
5．3 對比度和視角 176
5．3．1 對比度和視角的影響因素 176
5．3．2 不同模式下的對比度和視角 178
5．4 閾值電壓和響應時間 183
5．4．1 液晶電學和力學原理 183
5．4．2 不同顯示模式的閾值電壓和響應時間 186
5．5 工作溫度對液晶的影響 189
5．6 液晶參數對顯示影響概述 190
第6章 驅動電路係統設計基礎 191
6．1 模組驅動電路係統 191
6．1．1 OC的驅動電路 191
6．1．2 LED背光源的驅動電路 193
6．2 電源管理集成電路 196
6．2．1　Buck電路 197
6．2．2 Boost電路 198
6．2．3 Buck-Boost電路 200
6．2．4 LDO電路 201
6．2．5 電荷泵電路 202
6．2．6 VCOM電路 204
6．2．7 多階柵驅動電路 204
6．3 時序控製器 205
6．3．1 時序控製器概述 205
6．3．2 接口信號特點 207
6．3．3 LVDS接口 210
6．3．4 eDP接口 213
6．3．5 mini-LVDS接口 213
6．3．6 Point to Point接口 215
6．3．7 V-by-One接口 215
6．4 數據驅動集成電路 216
6．4．1 數據驅動集成電路概述 216
6．4．2 雙嚮移位寄存器 218
6．4．3 數據緩衝器 219
6．4．4 電平轉換器 220
6．4．5 數模轉換器 221
6．4．6 緩衝器和輸齣多路轉換器 222
6．4．7 預充電電路 223
6．4．8 電荷分享電路 224
6．5 掃描驅動集成電路 225
6．5．1 掃描驅動集成電路概述 225
6．5．2 掃描驅動集成電路時序 226
6．5．3 XAO電路 226
6．6 Gamma電路與調試 227
6．6．1 Gamma電路 228
6．6．2 Gamma數值計算 229
6．6．3 Gamma電壓調試 229
6．7 ACC調試 232
6．8　ODC調試 233
6．9 電視整機電路驅動係統概述 235
第7章 機構光學設計基礎 240
7．1 熒光燈光源 241
7．2 發光二極管光源 243
7．2．1 LED的基本特點 243
7．2．2 LED的分類與光譜 245
7．2．3 LED的I-V特性 247
7．2．4 LED的輻射參數 248
7．2．5 LED的光電特性 250
7．3 光學膜材 253
7．3．1 反射片 254
7．3．2　導光闆 254
7．3．3 擴散闆 257
7．3．4 擴散片 257
7．3．5 棱鏡片 258
7．3．6 反射型偏光增亮膜 260
7．4 背光模組結構 261
7．4．1 直下式背光結構 262
7．4．2 側光式背光結構 262
7．5 機構部品材料特點 264
7．5．1 金屬部品的特點 264
7．5．2 非金屬部品的特點 265
7．5．3 機構設計對散熱的影響 265
7．5．4 包裝材料的特點 265
7．6　能耗標準 266
第８章 液晶顯示器性能測試 268
8．1 TFT電學性能測試 268
8．1．1 TFT特性參數測試儀 268
8．1．2 被測樣品準備 269
8．1．3　參數定義 269
8．1．4 TFT轉移特性麯綫測試 270
8．1．5 TFT輸齣特性麯綫測試 273
8．1．6 TFT的光偏壓應力測試 274
8．1．7 TFT的熱偏壓應力測試 275
8．1．8　TFT的電偏壓應力測試 276
8．2 顯示器光學特性測試 278
8．2．1 亮度及亮度均勻性測試 279
8．2．2 對比度測試 279
8．2．3 視角測試 280
8．2．4 色度學測試 281
8．3 響應時間測試 284
8．3．1 灰階響應時間測試 284
8．3．2 動態響應時間測試 285
8．4 閃爍測試 285
8．4．1 JEITA測試法 285
8．4．2 FMA測試法 286
8．5 泛綠測試 286
8．6 串擾測試 287
8．7 殘像測試 288
8．8 VT麯綫測試 289
8．9 Gamma麯綫測試 290
第9章 陣列製造工程 292
9．1 陣列製造工程概述 292
9．2 濺射 294
9．3 磁控濺射 296
9．3．1 磁控濺射的特點 296
9．3．2 工藝條件對沉積薄膜的影響 297
9．4 等離子體增強化學氣相沉積 299
9．4．1 薄膜沉積基本過程 299
9．4．2 沉積SiNx薄膜 300
9．4．3 沉積a-Si：H薄膜 301
9．4．4 沉積n+ a-Si：H薄膜 303
9．5 光刻膠的塗布與顯影工藝 303
9．5．1 光刻膠材料特性 303
9．5．2 光刻膠塗布工藝 304
9．5．3 光刻膠顯影工藝 304
9．5．4 光刻膠剝離工藝 305
9．6 乾法刻蝕工藝 306
9．6．1 乾法刻蝕基本原理 306
9．6．2 乾法刻蝕種類 306
9．7 濕法刻蝕 310
9．8 陣列不良的檢測與修復 312
9．8．1 檢測與修復概述 312
9．8．2 自動光學檢查 313
9．8．3 斷路/短路檢查 316
9．8．4 陣列綜閤檢測 318
9．8．5 陣列不良修復 320
第10章 彩膜製造工程 322
10．1 彩膜製造工程概述 322
10．2 光刻膠的主要組分與作用 323
10．2．1 顔料 323
10．2．2 分散劑 325
10．2．3 堿可溶性樹脂 326
10．2．4 感光樹脂 327
10．2．5 光引發劑 328
10．2．6 有機溶劑 328
10．2．7 其他添加劑 328
10．3 彩膜製作工藝流程 328
10．4 彩膜中各層薄膜的特性 330
10．4．1 黑矩陣 330
10．4．2 色阻 331
10．4．3 平坦化層 332
10．4．4 透明導電薄膜 332
10．4．5 柱狀隔墊物 333
10．5 彩膜製程各工藝特點 335
10．5．1 清洗 335
10．5．2 塗布工藝 336
10．5．3 前烘工藝 338
10．5．4 曝光工藝 338
10．5．5 顯影工藝 339
10．5．6 後烘工藝 339
10．6 不良的檢測與修復 340
10．6．1 不良的檢測 340
10．6．2 不良的修復 341
10．7 再工工程 341
10．8 材料測試與評價 342
10．8．1 色度和光學密度 342
10．8．2 對比度 342
10．8．3 色阻的位相差 343
10．8．4 黏度 343
10．8．5 固含量 343
10．8．6 溶劑再溶解性 343
10．8．7 製版性 344
10．8．8 電學特性 345
10．8．9 錶麵特性測試 346
第11章 液晶盒製造工程 348
11．1 液晶盒製造工程概述 348
11．2 取嚮層塗布工藝 349
11．2．1 取嚮層材料特點 349
11．2．2 凸版印刷方式 352
11．2．3 噴墨印刷方式 354
11．2．4 熱固化 356
11．3 取嚮技術 357
11．3．1 取嚮機理 357
11．3．2 摩擦取嚮 358
11．3．3 光控取嚮 362
11．4 液晶滴注 364
11．5 邊框膠塗布 365
11．6 真空對盒 367
11．7 紫外固化和熱固化 367
11．8 切割和研磨 368
11．9 液晶盒檢測和修復 370
11．10 清洗 372
第12章 模組製造工程 374
12．1 模組製造工程概述 374
12．2 偏光片貼附工藝 375
12．2．1 偏光片貼附 375
12．2．2 加壓脫泡 376
12．3 OLB工藝 376
12．3．1 ACF材料特點 377
12．3．2 COF邦定 378
12．3．3 UV膠塗布 379
12．4 迴路調整 379
12．5 模組組立 380
附錄A 薄膜晶體管的SPICE模型與參數提取 381
A．1 概述 381
A．2 數據獲取 382
A．2．1 工藝參數的確定 383
A．2．2 閾值電壓的確定 383
A．2．3 場效應遷移率的確定 383
A．2．4 器件開關比的確定 384
A．2．5 亞閾值斜率的確定 384
A．3 模型參數的優化 384
A．3．1 薄膜晶體管等效電路 385
A．3．2 氫化非晶矽器件模型 385
A．3．3 低溫多晶矽器件模型 386
A．4 模型參數提取 389
A．4．1 提取工具簡介 389
A．4．2 模型參數提取實例 393
附錄B 麵闆設計流程與驗證工具 403
B．1 設計流程概述 403
B．1．1 設計數據管理工具 404
B．1．2 電路原理圖設計 404
B．1．3 電路仿真 406
B．1．4 版圖設計 409
B．2 版圖驗證 411
B．2．1 DRC驗證 412
B．2．2 ERC驗證 415
B．2．3 LVS驗證 417
B．2．4 LVL驗證 420
參考文獻 421

前言/序言

序

互聯網正像水和空氣一樣，日益成為人們工作、生活不可或缺的媒介，其與各行各業的融閤，正深刻地改變著人類社會及其生態，其背後推動力量之一就是顯示技術的進步。

CRT技術推動瞭人類曆史上第一次顯示革命，拓展瞭人類社會信息傳遞、交流的範圍和形式。以TFT-LCD技術為代錶的新型顯示技術，推動瞭顯示領域的第二次革命，在實現信息傳遞方式多樣性、顯示品質高質化的同時，讓任何時間、地點、人、設備、網絡、數據的交互成為現實，催生瞭互聯網時代的到來。TFT-LCD等新型顯示技術的共同基礎是半導體技術，我前些年提齣將TFT-LCD、AMOLED、柔性顯示、立體顯示、虛擬實境等新型顯示技術統稱為“半導體顯示技術”。半導體顯示技術和産品可以持續改善用戶體驗，其新技術、新材料、新工藝的不斷進化，還可為係統産品提供集成和創新平颱，從而改變信息産業生態和商業模式。正因為如此，日、韓等國傢和我國颱灣地區將該産業定位為國傢/地區重要戰略産業；美歐國傢仍在核心材料、裝備及下一代延伸技術方麵給予瞭戰略性關注和投入。

這場顯示革命對中國影響巨大。20世紀80年代，國傢將CRT作為發展電子信息産業的重要突破口，並取得重大成功；但在TFT-LCD取代CRT的第二次革命過程中，我們比其他國傢起步晚瞭近十年，經曆瞭“缺芯少屏”之痛。可喜的是，自2003年以來，京東方、天馬、龍騰、華星光電、中電熊貓等中國顯示器件製造企業，曆經磨難，奮鬥拼搏，成功進入瞭半導體顯示産業領域，擁有瞭4.5代、5代、6代和8.5代TFT-LCD生産綫，5.5代AMOLED的産綫也已經建成投産，年新增專利申請數量也位居全球前列。上遊材料和設備的本地化配套快速進展，改善瞭下遊整機企業關鍵部件的本地化配套環境。我國顯示産業的全球影響力和競爭力不斷上升，已經成為全球半導體顯示産業領域的一支重要力量。

中國半導體顯示産業發展初期，産業基礎薄弱，加上過山車般周期影響，價格大起大落，日子艱難。在這一階段，為瞭能生存下去，我在2010年初提齣：標準顯示屏價格每36個月會下降50%，若保持價格不變，顯示産品性能必須提升一倍以上。這一周期還將繼續縮短。我將其稱為“生存定律”，核心內涵就是持續創新纔能生存發展。遵循這一定律，中國顯示産業渡過瞭艱難階段，實現瞭良性發展。創新是發展的根本推動力。

隨著物聯網和人工智能産業的興起，顯示技術正迎來新的應用浪潮。車載、工控、醫療、穿戴、公共顯示、虛擬現實和增強現實等將成為新一波應用浪潮的主力軍。在新技術、新應用引領下，全球顯示産業發展前景依然廣闊。

十餘年磨一劍，顯示産業是目前我國為數不多的有可能處於世界領先地位的戰略性産業之一，但依然麵臨著各種挑戰。從模仿性創新邁嚮顛覆性創新，搶占未來顯示技術製高點，是我們必須要跨越的一關。我們不能滿足於現狀，必須不斷創新觀念、技術和應用，引領這個變革的新時代，為中國，為整個世界！

實現上述願景，需要政府、企業、高校和研究機構等各界攜手努力。在人纔培養和知識普及方麵，更需要走在前麵。廖燕平、宋勇誌、邵喜斌、劉磊和陳東川等京東方同仁們在繁忙工作之餘，撰寫瞭《薄膜晶體管液晶顯示器顯示原理與設計》一書，供有誌於顯示産業的學生、工程技術和管理人員參考。這本書以産業人學習的視角，側重實際應用，對液晶顯示器的基本概念、麵闆設計、工藝製程各個環節進行瞭介紹。相信此書對顯示産業人纔培養會有所幫助。

我願意嚮有誌於顯示領域的青年學生、科研人員、業內夥伴和各界人士推薦這本書。這不僅是一本書，也是幾代中國科技工作者和産業人發展中國自主技術和産業的夢想和情懷。

京東方科技集團董事長

2016年3月18日

前 言

平闆顯示産業在中國大陸迅猛發展，一方麵更多的大學畢業生湧入麵闆製造企業，另一方麵也給員工提供瞭更多的發展空間，但迫切需要解決的是如何讓新入職員工快速掌握崗位基本技能，如何讓技術管理乾部具有全方位的技術基礎能力。本書就是基於這個背景，從液晶顯示的基本概念、基本原理齣發，涵蓋瞭薄膜晶體管的材料和器件特性、薄膜晶體管設計、液晶盒設計、驅動電路設計、機構光學設計，以及器件測試和四大工藝製程的相關內容，讓讀者全方位、全角度地理解液晶顯示器的基本知識。

基於本書的內容結構，第1章介紹瞭液晶顯示器的基本知識，包括立體顯示的基本概念；第2章介紹瞭薄膜晶體管的材料與器件特性；第3章介紹瞭液晶麵闆的設計與驅動；第4章和第5章分彆介紹瞭液晶盒設計相關的顔色設計和液晶光學設計；第6章介紹瞭驅動電路設計；第7章介紹瞭液晶模組的機構與光學設計；第8章介紹瞭液晶顯示器的性能測試；第9章到第12章分彆介紹瞭陣列、彩膜、成盒和模組四大工藝製程；附錄A介紹瞭薄膜晶體管器件參數提取與實例；附錄B介紹瞭掩模版版圖設計驗證工具與應用。

本書的撰寫，是我們幾位作者在繁忙的工作之外，以犧牲大量的業餘和休息時間纔完成的。此外，本書的每個章節，還得到瞭相關崗位的專傢或資深工程師的幫助，在此錶示誠摯的感謝：（1）工藝製程章節，感謝袁劍峰、許朝欽（中國颱灣）、陳信誠（中國颱灣）、陳宇鵬、郭宏雁、董天鬆、郭會斌、王守坤、周波、馬國靖、吳洪江、汪棟、萬冀豫、黃常剛、儲小亮和張紀等同事；（2）器件性能測試章節，感謝劉鼕和陳維濤等同事；（3）設計章節，感謝張振宇、高玉傑、王寶強、閆岩、夏天宇、商廣良、占紅明、林麗峰、杜璵蕃、陳明、栗首、汪建明、郝衛、冷長林、周昊、張偉、賈麗麗、黃應龍和呂敬等同事；（4）基本概念和器件章節，感謝王夢傑、武延兵、林洪濤、袁劍峰和薛建設等同事；（5）附錄A器件參數提取章節，感謝Silvaco的常誌強；（6）附錄B設計驗證章節，感謝華大九天的常江和李曉坤。最後，感謝上海大學新型顯示技術及應用集成教育部重點實驗室的技術支持。

本書由北京交通大學/北京京東方顯示技術有限公司的廖燕平主要編寫，由北京京東方顯示技術有限公司的宋勇誌、邵喜斌（研究員）、劉磊和陳東川協助編寫，由北京交通大學的張希清（教授）和上海大學的張建華（教授）審校。本書順利齣版，感謝北京市優秀人纔培養和北京經濟技術開發區經費資助，感謝公司領導的大力支持。本書撰寫過程中，雖然我們力求盡善盡美，但是纔學畢竟有限，不妥或疏漏之處在所難免，懇請讀者批評指正。

作者 　

2016年3月於北京

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书的质量还可以，就是用快件袋包装的，拿到手时已经完全破了，书面全是灰，建议用塑料袋包装。

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内容太专业了

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好

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非常实用这本书，因为工作需要

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包装太简陋

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纸张质量很好，内容还算可以

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印刷精美，宏观概括，值得一读。

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彩色版的，难怪那么贵