薄膜晶体管液晶显示器显示原理与设计
作者：廖燕平 著
出版时间：2016年版
内容简介
本书基于薄膜晶体管液晶显示器的生产和设计实践，首先介绍了薄膜晶体管液晶显示器的基本概念和器件原理，然后以产品开发的角度从面板设计与驱动、液晶盒颜色设计、液晶光学设计、电路设计和机构光学设计方面的基础内容进行了详细介绍，接着介绍了显示器的性能测试方法，最后再介绍了阵列、彩膜、液晶盒和模组四大工艺制程。
目 录
第1章 液晶显示的基本概念 1
1.1 液晶简介 1
1.2 液晶的特性 2
1.2.1 电学各向异性 2
1.2.2 光学各向异性 3
1.2.3 力学特性 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 偏光片的基本构成 6
1.3.3 偏光片的参数 9
1.3.4 偏光片的表面处理 11
1.4 玻璃基板 12
1.5 液晶显示的基本原理 12
1.5.1 液晶显示器的基本结构 12
1.5.2 液晶显示原理 13
1.6 显示器的光电特性 14
1.6.1 透过率 14
1.6.2 对比度 15
1.6.3 响应时间 15
1.6.4 视角 16
1.6.5 色域 16
1.6.6 色温 17
1.7 画质改善技术 17
1.7.1 量子点技术 17
1.7.2 高动态范围图像技术 18
1.7.3 局域调光技术 18
1.7.4 姆拉擦除技术 19
1.7.5 运动图像补偿技术 19
1.7.6 帧频转换技术 20
1.8 立体显示技术原理 21
1.8.1 双眼视差 21
1.8.2 立体显示技术分类 23
1.8.3 眼镜式3D显示技术 24
1.8.4 裸眼3D显示技术 28
1.8.5 3D显示的主要问题 33
第2章 氢化非晶硅薄膜晶体管材料与器件特性 34
2.1 氢化非晶硅薄膜的特点 34
2.1.1 原子排列和电子的态密度 34
2.1.2 氢化非晶硅的导电机理 37
2.1.3 氢化非晶硅的亚稳定性 39
2.2 绝缘层材料的特点 40
2.2.1 氮化硅 41
2.2.2 氧化硅 41
2.2.3 绝缘层的导电机理 42
2.3 薄膜沉积 45
2.3.1 概述 46
2.3.2 a-Si:H薄膜的沉积 46
2.3.3 a-Si:H薄膜的影响因素 47
2.3.4 n a-Si:H薄膜的沉积 52
2.3.5 绝缘层薄膜的沉积 52
2.3.6 薄膜的界面效应 55
2.4 薄膜刻蚀 57
2.4.1 导电薄膜的刻蚀 57
2.4.2 功能薄膜的刻蚀 58
2.5 TFT器件结构与特点 59
2.5.1 底栅结构 60
2.5.2 顶栅结构 62
2.5.3 器件基本特性 62
2.6 器件电学性能的不稳定性 65
2.7 薄膜评价方法 66
2.7.1 傅里叶变换红外光谱 66
2.7.2 紫外线-可见光谱 67
2.7.3 恒定光电流方法 68
2.7.4 拉曼光谱 69
2.7.5 椭偏仪 69
第3章 液晶面板设计与驱动 70
3.1 显示屏的构成 70
3.1.1 显示区 70
3.1.2 密封区 76
3.1.3 衬垫区 77
3.1.4 特征标记 78
3.2 玻璃基板上薄膜的边界条件 79
3.2.1 彩膜基板上的边界条件 79
3.2.2 阵列基板上的边界条件 80
3.3 液晶显示模式与原理 80
3.3.1 液晶显示模式 80
3.3.2 液晶显示光阀原理 82
3.4 曝光工艺技术 85
3.4.1 掩模版 85
3.4.2 曝光机类型 86
3.4.3 光刻工艺 87
3.4.4 五次/四次光刻工艺过程 88
3.4.5 光透过率调制掩模版技术 89
3.5 像素设计原理 91
3.5.1 电容 91
3.5.2 像素中电阻计算 100
3.5.3 TFT性能要求 101
3.5.4 像素充电率模拟 105
3.6 面板的驱动 107
3.6.1 面板的电路驱动原理图 107
3.6.2 极性反转驱动 108
3.7 GOA驱动原理 113
3.7.1 GOA基本概念 113
3.7.2 GOA工作原理 114
3.7.3 GOA设计 120
3.7.4 GOA的模拟仿真 126
3.7.5 GOA设计的其他考虑 131
第4章 液晶显示颜色基础 132
4.1 色度基础 132
4.1.1 可见光谱 132
4.1.2 辐射度与光度 133
4.1.3 颜色的辨认 135
4.1.4 颜色三要素 136
4.2 颜色的表征 138
4.2.1 格拉斯曼混合定律 138
4.2.2 光谱三刺激值 139
4.2.3 色坐标计算 144
4.2.4 均匀色度系统及色差 146
4.3 液晶显示的颜色参数及计算 148
4.3.1 颜色再现原理 148
4.3.2 色坐标和亮度计算 148
4.3.3 灰阶与色深 150
4.3.4 色域计算 150
4.3.5 色温计算 152
第5章 液晶光学设计基础 154
5.1 概述 154
5.1.1 液晶盒的主要参数 154
5.1.2 常见的液晶显示模式 155
5.2 透过率 156
5.2.1 液晶光学偏振原理 156
5.2.2 不同显示模式的透过率 168
5.3 对比度和视角 176
5.3.1 对比度和视角的影响因素 176
5.3.2 不同模式下的对比度和视角 178
5.4 阈值电压和响应时间 183
5.4.1 液晶电学和力学原理 183
5.4.2 不同显示模式的阈值电压和响应时间 186
5.5 工作温度对液晶的影响 189
5.6 液晶参数对显示影响概述 190
第6章 驱动电路系统设计基础 191
6.1 模组驱动电路系统 191
6.1.1 OC的驱动电路 191
6.1.2 LED背光源的驱动电路 193
6.2 电源管理集成电路 196
6.2.1 Buck电路 197
6.2.2 Boost电路 198
6.2.3 Buck-Boost电路 200
6.2.4 LDO电路 201
6.2.5 电荷泵电路 202
6.2.6 VCOM电路 204
6.2.7 多阶栅驱动电路 204
6.3 时序控制器 205
6.3.1 时序控制器概述 205
6.3.2 接口信号特点 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 数据驱动集成电路 216
6.4.1 数据驱动集成电路概述 216
6.4.2 双向移位寄存器 218
6.4.3 数据缓冲器 219
6.4.4 电平转换器 220
6.4.5 数模转换器 221
6.4.6 缓冲器和输出多路转换器 222
6.4.7 预充电电路 223
6.4.8 电荷分享电路 224
6.5 扫描驱动集成电路 225
6.5.1 扫描驱动集成电路概述 225
6.5.2 扫描驱动集成电路时序 226
6.5.3 XAO电路 226
6.6 Gamma电路与调试 227
6.6.1 Gamma电路 228
6.6.2 Gamma数值计算 229
6.6.3 Gamma电压调试 229
6.7 ACC调试 232
6.8 ODC调试 233
6.9 电视整机电路驱动系统概述 235
第7章 机构光学设计基础 240
7.1 荧光灯光源 241
7.2 发光二极管光源 243
7.2.1 LED的基本特点 243
7.2.2 LED的分类与光谱 245
7.2.3 LED的I-V特性 247
7.2.4 LED的辐射参数 248
7.2.5 LED的光电特性 250
7.3 光学膜材 253
7.3.1 反射片 254
7.3.2 导光板 254
7.3.3 扩散板 257
7.3.4 扩散片 257
7.3.5 棱镜片 258
7.3.6 反射型偏光增亮膜 260
7.4 背光模组结构 261
7.4.1 直下式背光结构 262
7.4.2 侧光式背光结构 262
7.5 机构部品材料特点 264
7.5.1 金属部品的特点 264
7.5.2 非金属部品的特点 265
7.5.3 机构设计对散热的影响 265
7.5.4 包装材料的特点 265
7.6 能耗标准 266
第８章 液晶显示器性能测试 268
8.1 TFT电学性能测试 268
8.1.1 TFT特性参数测试仪 268
8.1.2 被测样品准备 269
8.1.3 参数定义 269
8.1.4 TFT转移特性曲线测试 270
8.1.5 TFT输出特性曲线测试 273
8.1.6 TFT的光偏压应力测试 274
8.1.7 TFT的热偏压应力测试 275
8.1.8 TFT的电偏压应力测试 276
8.2 显示器光学特性测试 278
8.2.1 亮度及亮度均匀性测试 279
8.2.2 对比度测试 279
8.2.3 视角测试 280
8.2.4 色度学测试 281
8.3 响应时间测试 284
8.3.1 灰阶响应时间测试 284
8.3.2 动态响应时间测试 285
8.4 闪烁测试 285
8.4.1 JEITA测试法 285
8.4.2 FMA测试法 286
8.5 泛绿测试 286
8.6 串扰测试 287
8.7 残像测试 288
8.8 VT曲线测试 289
8.9 Gamma曲线测试 290
第9章 阵列制造工程 292
9.1 阵列制造工程概述 292
9.2 溅射 294
9.3 磁控溅射 296
9.3.1 磁控溅射的特点 296
9.3.2 工艺条件对沉积薄膜的影响 297
9.4 等离子体增强化学气相沉积 299
9.4.1