薄膜晶體管液晶顯示器顯示原理與設計 ( 簡體 字) |
| 作者：廖燕平等 | 類別：1. -> 硬體與維護 -> 維護/維修/組裝 |
| 譯者： |
| 出版社：電子工業出版社 |  3dWoo書號： 44333
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NT售價： 590 元 |
| 出版日：6/1/2016 |
| 頁數：400 |
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| 印刷：全彩印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787121283406 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
| (簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證) |
| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：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，其與各行各業的融合，正深刻地改變著人類社會及其生態，其背后推動力量之一就是顯示技術的進步。
CRT技術推動了人類歷史上第一次顯示革命，拓展了人類社會信息傳遞、交流的范圍和形式。以TFT-LCD技術為代表的新型顯示技術，推動了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，催生了互聯網時代的到來。TFT-LCD等新型顯示技術的共同基礎是半導體技術，我前些年提出將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”。半導體顯示技術和產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，還可為系統產品提供集成和創新平臺，從而改變信息產業生態和商業模式。正因為如此，日、韓等國家和我國臺灣地區將該產業定位為國家/地區重要戰略產業；美歐國家仍在核心材料、裝備及下一代延伸技術方面給予了戰略性關注和投入。
這場顯示革命對中國影響巨大。20世紀80年代，國家將CRT作為發展電子信息產業的重要突破口，并取得重大成功；但在TFT-LCD取代CRT的第二次革命過程中，我們比其他國家起步晚了近十年，經歷了“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制造企業，歷經磨難，奮斗拼搏，成功進入了半導體顯示產業領域，擁有了4.5代、5代、6代和8.5代TFT-LCD生產線，5.5代AMOLED的產線也已經建成投產，年新增專利申請數量也位居全球前列。上游材料和設備的本地化配套快速進展，改善了下游整機企業關鍵部件的本地化配套環境。我國顯示產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產業領域的一支重要力量。
中國半導體顯示產業發展初期，產業基礎薄弱，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，為了能生存下去，我在2010年初提出：標準顯示屏價格每36個月會下降50%，若保持價格不變，顯示產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才能生存發展。遵循這一定律，中國顯示產業渡過了艱難階段，實現了良性發展。創新是發展的根本推動力。
隨著物聯網和人工智能產業的興起，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，全球顯示產業發展前景依然廣闊。
十余年磨一劍，顯示產業是目前我國為數不多的有可能處于世界領先地位的戰略性產業之一，但依然面臨著各種挑戰。從模仿性創新邁向顛覆性創新，搶占未來顯示技術制高點，是我們必須要跨越的一關。我們不能滿足于現狀，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！
實現上述愿景，需要政府、企業、高校和研究機構等各界攜手努力。在人才培養和知識普及方面，更需要走在前面。廖燕平、宋勇志、邵喜斌、劉磊和陳東川等京東方同仁們在繁忙工作之余，撰寫了《薄膜晶體管液晶顯示器顯示原理與設計》一書，供有志于顯示產業的學生、工程技術和管理人員參考。這本書以產業人學習的視角，側重實際應用，對液晶顯示器的基本概念、面板設計、工藝制程各個環節進行了介紹。相信此書對顯示產業人才培養會有所幫助。
我愿意向有志于顯示領域的青年學生、科研人員、業內伙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產業人發展中國自主技術和產業的夢想和情懷。
京東方科技集團董事長
2016年3月18日
前 言
平板顯示產業在中國大陸迅猛發展，一方面更多的大學畢業生涌入面板制造企業，另一方面也給員工提供了更多的發展空間，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，如何讓技術管理干部具有全方位的技術基礎能力。本書就是基于這個背景，從液晶顯示的基本概念、基本原理出發，涵蓋了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制程的相關內容，讓讀者全方位、全角度地理解液晶顯示器的基本知識。
基于本書的內容結構，第1章介紹了液晶顯示器的基本知識，包括立體顯示的基本概念；第2章介紹了薄膜晶體管的材料與器件特性；第3章介紹了液晶面板的設計與驅動；第4章和第5章分別介紹了液晶盒設計相關的顏色設計和液晶光學設計；第6章介紹了驅動電路設計；第7章介紹了液晶模組的機構與光學設計；第8章介紹了液晶顯示器的性能測試；第9章到第12章分別介紹了陣列、彩膜、成盒和模組四大工藝制程；附錄A介紹了薄膜晶體管器件參數提取與實例；附錄B介紹了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，以犧牲大量的業余和休息時間才完成的。此外，本書的每個章節，還得到了相關崗位的專家或資深工程師的幫助，在此表示誠摯的感謝：（1）工藝制程章節，感謝袁劍峰、許朝欽（中國臺灣）、陳信誠（中國臺灣）、陳宇鵬、郭宏雁、董天松、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，感謝劉冬和陳維濤等同事；（3）設計章節，感謝張振宇、高玉杰、王寶強、閆巖、夏天宇、商廣良、占紅明、林麗峰、杜?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，感謝王夢杰、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的常志強；（6）附錄B設計驗證章節，感謝華大九天的常江和李曉坤。最后，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志、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。本書順利出版，感謝北京市優秀人才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，但是才學畢竟有限，不妥或疏漏之處在所難免，懇請讀者批評指正。
作者
2016年3月于北京 |
內容簡介：本書基于薄膜晶體管液晶顯示器的生產和設計實踐，首先介紹了薄膜晶體管液晶顯示器的基本概念和器件原理，然后以產品開發的角度從面板設計與驅動、液晶盒顏色設計、液晶光學設計、電路設計和機構光學設計方面的基礎內容進行了詳細介紹，接著介紹了顯示器的性能測試方法，最后再介紹了陣列、彩膜、液晶盒和模組四大工藝制程。 |
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 電學各向異性 2
1.2.2 光學各向異性 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 偏光片的表面處理 11
1.4 玻璃基板 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 高動態范圍圖像技術 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 氫化非晶硅薄膜晶體管材料與器件特性 34
2.1 氫化非晶硅薄膜的特點 34
2.1.1 原子排列和電子的態密度 34
2.1.2 氫化非晶硅的導電機理 37
2.1.3 氫化非晶硅的亞穩定性 39
2.2 絕緣層材料的特點 40
2.2.1 氮化硅 41
2.2.2 氧化硅 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 薄膜的界面效應 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 傅里葉變換紅外光譜 66
2.7.2 紫外線-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 液晶面板設計與驅動 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 特征標記 78
3.2 玻璃基板上薄膜的邊界條件 79
3.2.1 彩膜基板上的邊界條件 79
3.2.2 陣列基板上的邊界條件 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 光透過率調制掩模版技術 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 面板的驅動 107
3.6.1 面板的電路驅動原理圖 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 液晶顯示顏色基礎 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 顏色的辨認 135
4.1.4 顏色三要素 136
4.2 顏色的表征 138
4.2.1 格拉斯曼混合定律 138
4.2.2 光譜三刺激值 139
4.2.3 色坐標計算 144
4.2.4 均勻色度系統及色差 146
4.3 液晶顯示的顏色參數及計算 148
4.3.1 顏色再現原理 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 驅動電路系統設計基礎 191
6.1 模組驅動電路系統 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 時序控制器 205
6.3.1 時序控制器概述 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 雙向移位寄存器 218
6.4.3 數據緩沖器 219
6.4.4 電平轉換器 220
6.4.5 數模轉換器 221
6.4.6 緩沖器和輸出多路轉換器 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 電視整機電路驅動系統概述 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 導光板 254
7.3.3 擴散板 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轉移特性曲線測試 270
8.1.5 TFT輸出特性曲線測試 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曲線測試 289
8.9 Gamma曲線測試 290
第9章 陣列制造工程 292
9.1 陣列制造工程概述 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 光刻膠的涂布與顯影工藝 303
9.5.1 光刻膠材料特性 303
9.5.2 光刻膠涂布工藝 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 干法刻蝕工藝 306
9.6.1 干法刻蝕基本原理 306
9.6.2 干法刻蝕種類 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 陣列綜合檢測 318
9.8.5 陣列不良修復 320
第10章 彩膜制造工程 322
10.1 彩膜制造工程概述 322
10.2 光刻膠的主要組分與作用 323
10.2.1 顏料 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 彩膜制作工藝流程 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 彩膜制程各工藝特點 335
10.5.1 清洗 335
10.5.2 涂布工藝 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 后烘工藝 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 制版性 344
10.8.8 電學特性 345
10.8.9 表面特性測試 346
第11章 液晶盒制造工程 348
11.1 液晶盒制造工程概述 348
11.2 取向層涂布工藝 349
11.2.1 取向層材料特點 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 取向技術 357
11.3.1 取向機理 357
11.3.2 摩擦取向 358
11.3.3 光控取向 362
11.4 液晶滴注 364
11.5 邊框膠涂布 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 模組制造工程 374
12.1 模組制造工程概述 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膠涂布 379
12.4 回路調整 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 氫化非晶硅器件模型 385
A.3.3 低溫多晶硅器件模型 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 面板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 |
| 序： |
