本書基于薄膜晶體管液晶顯示器的生產(chǎn)和設(shè)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(chǎn)品開發(fā)的角度從面板設(shè)計與驅(qū)動、液晶盒顏色設(shè)計、液晶光學(xué)設(shè)計、電路設(shè)計和機構(gòu)光學(xué)設(shè)計方面的基礎(chǔ)內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)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。

廖燕平，男，漢族，2007年4月畢業(yè)于中科院長春光機與物理所，獲得博士學(xué)位。畢業(yè)后，一直從事薄膜晶體管液晶顯示器的研究與開發(fā)，先后發(fā)表論文二十余篇，申請專利十余項。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(shù)開發(fā)和產(chǎn)品開發(fā)。期間開創(chuàng)性地完成了京東方自主知識產(chǎn)權(quán)的超維場顯示在110英寸4K產(chǎn)品開發(fā)中的陣列和彩膜面板的拼接設(shè)計，實現(xiàn)了超大尺寸、超高分辨率掩膜版的拼接設(shè)計技術(shù)；完成了業(yè)內(nèi)尺寸大、分辨率高的98英寸8K液晶顯示陣列和彩膜面板拼接設(shè)計；創(chuàng)新性地提出鏡像掃描驅(qū)動技術(shù)優(yōu)化了超大尺寸面板的畫質(zhì)。以作者身份分別在IMID2013和IMID2014國際會議上發(fā)表了110英寸和98英寸（邀請報告）顯示器產(chǎn)品相關(guān)研究開發(fā)成果，并且是IMID“Large Area Display”和“Image Quality Evaluation and Enhancement”分會委員。獲得2015年度北京市科技獎一等獎（排名第五）。

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(xué)各向異性 2
1．2．2  光學(xué)各向異性 3
1．2．3  力學(xué)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(gòu)成 6
1．3．3　偏光片的參數(shù) 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(jié)構(gòu) 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(yīng)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(zhì)改善技術(shù) 17
1．7．1  量子點技術(shù) 17
1．7．2  高動態(tài)范圍圖像技術(shù) 18
1．7．3  局域調(diào)光技術(shù) 18
1．7．4  姆拉擦除技術(shù) 19
1．7．5  運動圖像補償技術(shù) 19
1．7．6  幀頻轉(zhuǎn)換技術(shù) 20
1．8  立體顯示技術(shù)原理 21
1．8．1  雙眼視差 21
1．8．2  立體顯示技術(shù)分類 23
1．8．3  眼鏡式3D顯示技術(shù) 24
1．8．4  裸眼3D顯示技術(shù) 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(tài)密度 34
2．1．2  氫化非晶硅的導(dǎo)電機理 37
2．1．3  氫化非晶硅的亞穩(wěn)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(dǎo)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(yīng) 55
2．4  薄膜刻蝕 57
2．4．1  導(dǎo)電薄膜的刻蝕 57
2．4．2  功能薄膜的刻蝕 58
2．5  TFT器件結(jié)構(gòu)與特點 59
2．5．1  底柵結(jié)構(gòu) 60
2．5．2  頂柵結(jié)構(gòu) 62
2．5．3  器件基本特性 62
2．6  器件電學(xué)性能的不穩(wěn)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(shè)計與驅(qū)動 70
3．1  顯示屏的構(gòu)成 70
3．1．1  顯示區(qū) 70
3．1．2  密封區(qū) 76
3．1．3  襯墊區(qū) 77
3．1．4  特征標(biāo)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(shù) 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(diào)制掩模版技術(shù) 89
3．5  像素設(shè)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(qū)動 107
3．6．1  面板的電路驅(qū)動原理圖 107
3．6．2  極性反轉(zhuǎn)驅(qū)動 108
3．7  GOA驅(qū)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(shè)計 120
3．7．4  GOA的模擬仿真 126
3．7．5  GOA設(shè)計的其他考慮 131
第4章  液晶顯示顏色基礎(chǔ) 132
4．1  色度基礎(chǔ) 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(rèn) 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(biāo)計算 144
4．2．4  均勻色度系統(tǒng)及色差 146
4．3  液晶顯示的顏色參數(shù)及計算 148
4．3．1  顏色再現(xiàn)原理 148
4．3．2  色坐標(biāo)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(xué)設(shè)計基礎(chǔ) 154
5．1  概述 154
5．1．1  液晶盒的主要參數(shù) 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(xué)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(yīng)時間 183
5．4．1  液晶電學(xué)和力學(xué)原理 183
5．4．2  不同顯示模式的閾值電壓和響應(yīng)時間 186
5．5  工作溫度對液晶的影響 189
5．6  液晶參數(shù)對顯示影響概述 190
第6章  驅(qū)動電路系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ) 191
6．1  模組驅(qū)動電路系統(tǒng) 191
6．1．1  OC的驅(qū)動電路 191
6．1．2  LED背光源的驅(qū)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(qū)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(shù)據(jù)驅(qū)動集成電路 216
6．4．1  數(shù)據(jù)驅(qū)動集成電路概述 216
6．4．2  雙向移位寄存器 218
6．4．3  數(shù)據(jù)緩沖器 219
6．4．4  電平轉(zhuǎn)換器 220
6．4．5  數(shù)模轉(zhuǎn)換器 221
6．4．6  緩沖器和輸出多路轉(zhuǎn)換器 222
6．4．7  預(yù)充電電路 223
6．4．8  電荷分享電路 224
6．5  掃描驅(qū)動集成電路 225
6．5．1  掃描驅(qū)動集成電路概述 225
6．5．2  掃描驅(qū)動集成電路時序 226
6．5．3  XAO電路 226
6．6  Gamma電路與調(diào)試 227
6．6．1  Gamma電路 228
6．6．2  Gamma數(shù)值計算 229
6．6．3  Gamma電壓調(diào)試 229
6．7  ACC調(diào)試 232
6．8　ODC調(diào)試 233
6．9  電視整機電路驅(qū)動系統(tǒng)概述 235
第7章  機構(gòu)光學(xué)設(shè)計基礎(chǔ) 240
7．1  熒光燈光源 241
7．2  發(fā)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(shù) 248
7．2．5  LED的光電特性 250
7．3  光學(xué)膜材 253
7．3．1  反射片 254
7．3．2　導(dǎo)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(jié)構(gòu) 261
7．4．1  直下式背光結(jié)構(gòu) 262
7．4．2  側(cè)光式背光結(jié)構(gòu) 262
7．5  機構(gòu)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(gòu)設(shè)計對散熱的影響 265
7．5．4  包裝材料的特點 265
7．6　能耗標(biāo)準(zhǔn) 266
第８章  液晶顯示器性能測試 268
8．1  TFT電學(xué)性能測試 268
8．1．1  TFT特性參數(shù)測試儀 268
8．1．2  被測樣品準(zhǔn)備 269
8．1．3　參數(shù)定義 269
8．1．4  TFT轉(zhuǎn)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(yīng)力測試 274
8．1．7  TFT的熱偏壓應(yīng)力測試 275
8．1．8　TFT的電偏壓應(yīng)力測試 276
8．2  顯示器光學(xué)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(xué)測試 281
8．3  響應(yīng)時間測試 284
8．3．1  灰階響應(yīng)時間測試 284
8．3．2  動態(tài)響應(yīng)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?dāng)_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(xué)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(fù) 312
9．8．1  檢測與修復(fù)概述 312
9．8．2  自動光學(xué)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(fù) 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(fā)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(dǎo)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(fù) 340
10．6．1  不良的檢測 340
10．6．2  不良的修復(fù) 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(xué)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(xué)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?qū)油坎脊に?349
11．2．1  取向?qū)硬牧咸攸c 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(shù) 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(fù) 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(diào)整 379
12．5  模組組立 380
附錄A  薄膜晶體管的SPICE模型與參數(shù)提取 381
A．1  概述 381
A．2  數(shù)據(jù)獲取 382
A．2．1  工藝參數(shù)的確定 383
A．2．2  閾值電壓的確定 383
A．2．3  場效應(yīng)遷移率的確定 383
A．2．4  器件開關(guān)比的確定 384
A．2．5  亞閾值斜率的確定 384
A．3  模型參數(shù)的優(yōu)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(shù)提取 389
A．4．1  提取工具簡介 389
A．4．2  模型參數(shù)提取實例 393
附錄B  面板設(shè)計流程與驗證工具 403
B．1  設(shè)計流程概述 403
B．1．1  設(shè)計數(shù)據(jù)管理工具 404
B．1．2  電路原理圖設(shè)計 404
B．1．3  電路仿真 406
B．1．4  版圖設(shè)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(xiàn) 421