薄膜晶体管液晶显示器显示原理与设计

1 液晶显示的基本概念

1.1 液晶简介

1.2 液晶的特性

1.2.1 电学各向异性

1.2.2 光学各向异性

1.2.3 力学特性

1.2.4 其他特性

1．电阻率

2．黏度系数

3．相转变温度

1.3 偏光片

1.3.1 偏光片的基本原理

1.3.2 偏光片的基本构成

1．PVA层

2．TAC层

3．PSA层

4．离型膜和保护膜

5．补偿膜

1.3.3 偏光片的参数

1．偏振度

2．透过率

3．可靠性

4．剥离力

5．外观指标

1.3.4 偏光片的表面处理

1.4 玻璃基板

1.5 液晶显示的基本原理

1.5.1 液晶显示器的基本结构

1.5.2 液晶显示原理

1.6 显示器的光电特性

1.6.1 透过率

1.6.2 对比度

1.6.3 响应时间

1.6.4 视角

1．按对比度定义

2．按灰阶反转定义

3．按色偏定义

1.6.5 色域

1.6.6 色温

1.7 画质改善技术

1.7.1 量子点技术

1.7.2 高动态范围图像技术

1.7.3 局域调光技术

1.7.4 姆拉擦除技术

1.7.5 运动图像补偿技术

1.7.6 帧频转换技术

1.8 立体显示技术原理

1.8.1 双眼视差

1.8.2 立体显示技术分类

1.8.3 眼镜式3D显示技术

1．快门眼镜式3D显示

2．偏光眼镜式3D显示

1.8.4 裸眼3D显示技术

1．视差光栅式裸眼3D显示

2．柱棱镜式裸眼3D显示

1.8.5 3D显示的主要问题

2 氢化非晶硅薄膜晶体管材料与器件特性

2.1 氢化非晶硅薄膜的特点

2.1.1 原子排列和电子的态密度

2.1.2 氢化非晶硅的导电机理

2.1.3 氢化非晶硅的亚稳定性

2.2 绝缘层材料的特点

2.2.1 氮化硅

2.2.2 氧化硅

2.2.3 绝缘层的导电机理

1．离子导电

2．空间电荷限制电流

3．隧穿和内场发射

4．肖特基发射和Poole-Frenkel效应

5．欧姆导电

2.3 薄膜沉积

2.3.1 概述

2.3.2 a-Si:H薄膜的沉积

2.3.3 a-Si:H薄膜的影响因素

1．等离子体功率的影响

3．a-Si:H薄膜的本体效应

4．a-Si:H薄膜的光电导效应

5．a-Si:H薄膜迁移率的提高

2.3.4 n+a-Si:H薄膜的沉积

2.3.5 绝缘层薄膜的沉积

1．绝缘层薄膜的沉积方法

2．SiNx薄膜的沉积工艺

2.3.6 薄膜的界面效应

1．界面粗糙度和应力的影响

2．界面特性的改善

2.4 薄膜刻蚀

2.4.1 导电薄膜的刻蚀

2.4.2 功能薄膜的刻蚀

2.5 TFT器件结构与特点

2.5.1 底栅结构

1．背沟道刻蚀型结构

2．刻蚀阻挡层型结构

2.5.2 顶栅结构

2.5.3 器件基本特性

1．线性区

2．饱和区

3．亚阈值区

4．截止区

2.6 器件电学性能的不稳定性

2.7 薄膜评价方法

2.7.1 傅里叶变换红外光谱

2.7.2 紫外线-可见光谱

2.7.3 恒定光电流方法

2.7.4 拉曼光谱

2.7.5 椭偏仪

3 液晶面板设计与驱动

3.1 显示屏的构成

3.1.1 显示区

1．分辨率

2．像素尺寸计算

3．像素排列方式

4．像素驱动结构

3.1.2 密封区

3.1.3 衬垫区

3.1.4 特征标记

1．切割标记

2．研磨标记

3．工艺标记

4．重叠标记

5．总节距标记

3.2 玻璃基板上薄膜的边界条件

3.2.1 彩膜基板上的边界条件

3.2.2 阵列基板上的边界条件

3.3 液晶显示模式与原理

3.3.1 液晶显示模式

3.3.2 液晶显示光阀原理

3.4 曝光工艺技术

3.4.1 掩模版

3.4.2 曝光机类型

3.4.3 光刻工艺

3.4.4 五次/四次光刻工艺过程

3.4.5 光透过率调制掩模版技术

3.5 像素设计原理

3.5.1 电容

1．液晶电容计算

2．液晶动态电容效应

3．像素存储电容结构

4．像素等价电路结构及各电容计算

5．电容耦合效应

6．像素馈入电压

3.5.2 像素中电阻计算

3.5.3 TFT性能要求

1．TFT开关比的要求

2．TFT开态电阻和关态电阻

3.5.4 像素充电率模拟

1．输入信号延迟

2．充电率模拟

3.6 面板的驱动

3.6.1 面板的电路驱动原理图

3.6.2 极性反转驱动

1．极性反转驱动方式

2．驱动电压的方均根

3．极性反转驱动的必要性

3.7 GOA驱动原理

3.7.1 GOA基本概念

3.7.2 GOA工作原理

1．4T1C单元结构

2．8T1C单元结构

3．PU与PD点的优化设计

4．冗余GOA单元结构设计

3.7.3 GOA 设计

1．GOA输出信号参数与噪声抑制

2．多时钟信号的GOA设计

3.7.4 GOA的模拟仿真

1．GOA模型与各TFT器件参数的确定

2．外部环境参数对GOA的影响

3.7.5 GOA设计的其他考虑

4 液晶显示颜色基础

4.1 色度基础

4.1.1 可见光谱

4.1.2 辐射度与光度

4.1.3 颜色的辨认

4.1.4 颜色三要素

1．色调

2．明度

3．饱和度

4.2 颜色的表征

4.2.1 格拉斯曼混合定律

1．中间色率

2．补色率

3．代替率

4．亮度相加率

4.2.2 光谱三刺激值

4.2.3 色坐标计算

4.2.4 均匀色度系统及色差

4.3 液晶显示的颜色参数及计算

4.3.1 颜色再现原理

4.3.2 色坐标和亮度计算

4.3.3 灰阶与色深

4.3.4 色域计算

4.3.5 色温计算

5 液晶光学设计基础

5.1 概述

5.1.1 液晶盒的主要参数

5.1.2 常见的液晶显示模式

5.2 透过率

5.2.1 液晶光学偏振原理

1．光的偏振性表示方法

2．双折射及偏振光在双折射晶体中的传播

5.2.2 不同显示模式的透过率

1．TN模式

2．IPS模式

3．FFS模式

4．VA模式

5.3 对比度和视角

5.3.1 对比度和视角的影响因素

5.3.2 不同模式下的对比度和视角

1．TN模式

2．IPS模式

3．FFS模式

4．VA模式

5.4 阈值电压和响应时间

5.4.1 液晶电学和力学原理

5.4.2 不同显示模式的阈值电压和响应时间

5.5 工作温度对液晶的影响

5.6 液晶参数对显示影响概述

6 驱动电路系统设计基础

6.1 模组驱动电路系统

6.1.1 OC的驱动电路

6.1.2 LED背光源的驱动电路

6.2 电源管理集成电路

6.2.1 Buck 电路

6.2.2 Boost 电路

6.2.3 Buck-Boost 电路

6.2.4 LDO 电路

6.2.5 电荷泵电路

6.2.6 VCOM电路

6.2.7 多阶栅驱动电路

6.3 时序控制器

6.3.1 时序控制器概述

6.3.2 接口信号特点

6.3.3 LVDS接口

6.3.4 eDP接口

6.3.5 mini-LVDS接口

6.3.6 Point to Point接口

6.3.7 V-by-One接口

6.4 数据驱动集成电路

6.4.1 数据驱动集成电路概述

6.4.2 双向移位寄存器

6.4.3 数据缓冲器

6.4.4 电平转换器

6.4.5 数模转换器

6.4.6 缓冲器和输出多路转换器

6.4.7 预充电电路

6.4.8 电荷分享电路

6.5 扫描驱动集成电路

6.5.1 扫描驱动集成电路概述

6.5.2 扫描驱动集成电路时序

6.5.3 XAO电路

6.6 Gamma电路与调试

6.6.1 Gamma电路

6.6.2 Gamma数值计算

6.6.3 Gamma电压调试

6.7 ACC调试

6.8 ODC调试

6.9 电视整机电路驱动系统概述

7 机构光学设计基础

7.1 荧光灯光源

7.2 发光二极管光源

7.2.1 LED的基本特点

7.2.2 LED的分类与光谱

7.2.3 LED的I-V特性

7.2.4 LED的辐射参数

7.2.5 LED的光电特性

1．电流与电压曲线

2．LED电压挡

3．LED色块

7.3 光学膜材

7.3.1 反射片

7.3.2 导光板

7.3.3 扩散板

7.3.4 扩散片

7.3.5 棱镜片

7.3.6 反射型偏光增亮膜

7.4 背光模组结构

7.4.1 直下式背光结构

7.4.2 侧光式背光结构

7.5 机构部品材料特点

7.5.1 金属部品的特点

7.5.2 非金属部品的特点

7.5.3 机构设计对散热的影响

7.5.4 包装材料的特点

7.6 能耗标准

8 液晶显示器性能测试

8.1 TFT电学性能测试

8.1.1 TFT特性参数测试仪

8.1.2 被测样品准备

8.1.3 参数定义

1．开态电流

2．关态电流

3．阈值电压

4．迁移率

8.1.4 TFT转移特性曲线测试

8.1.5 TFT输出特性曲线测试

8.1.6 TFT的光偏压应力测试

8.1.7 TFT的热偏压应力测试

8.1.8 TFT的电偏压应力测试

8.2 显示器光学特性测试

8.2.1 亮度及亮度均匀性测试

8.2.2 对比度测试

8.2.3 视角测试

8.2.4 色度学测试

1．色域测试

2．色偏测试

3．色温测试

8.3 响应时间测试

8.3.1 灰阶响应时间测试

8.3.2 动态响应时间测试

8.4 闪烁测试

8.4.1 JEITA测试法

8.4.2 FMA测试法

8.5 泛绿测试

8.6 串扰测试

8.7 残像测试

8.8 VT曲线测试

8.9 Gamma曲线测试

9 阵列制造工程

9.1 阵列制造工程概述

9.2 溅射

9.3 磁控溅射

9.3.1 磁控溅射的特点

9.3.2 工艺条件对沉积薄膜的影响

9.4 等离子体增强化学气相沉积

9.4.1 薄膜沉积基本过程

9.4.2 沉积SiNx薄膜

9.4.3 沉积a-Si:H薄膜

9.4.4 沉积n+a-Si:H薄膜

9.5 光刻胶的涂布与显影工艺

9.5.1 光刻胶材料特性

9.5.2 光刻胶涂布工艺

9.5.3 光刻胶显影工艺

9.5.4 光刻胶剥离工艺

9.6 干法刻蚀工艺

9.6.1 干法刻蚀基本原理

9.6.2 干法刻蚀种类

9.7 湿法刻蚀

9.8 阵列不良的检测与修复

9.8.1 检测与修复概述

9.8.2 自动光学检查

9.8.3 断路/短路检查

9.8.4 阵列综合检测

9.8.5 阵列不良修复

10 彩膜制造工程

10.1 彩膜制造工程概述

10.2 光刻胶的主要组分与作用

10.2.1 颜料

10.2.2 分散剂

10.2.3 碱可溶性树脂

10.2.4 感光树脂

10.2.5 光引发剂

10.2.6 有机溶剂

10.2.7 其他添加剂

10.3 彩膜制作工艺流程

10.4 彩膜中各层薄膜的特性

10.4.1 黑矩阵

10.4.2 色阻

10.4.3 平坦化层

10.4.4 透明导电薄膜

10.4.5 柱状隔垫物

10.5 彩膜制程各工艺特点

10.5.1 清洗

10.5.2 涂布工艺

10.5.3 前烘工艺

10.5.4 曝光工艺

10.5.5 显影工艺

10.5.6 后烘工艺

10.6 不良的检测与修复

10.6.1 不良的检测

10.6.2 不良的修复

10.7 再工工程

10.8 材料测试与评价

10.8.1 色度和光学密度

10.8.2 对比度

10.8.3 色阻的位相差

10.8.4 黏度

10.8.5 固含量

10.8.6 溶剂再溶解性

10.8.7 制版性

10.8.8 电学特性

10.8.9 表面特性测试

11 液晶盒制造工程

11.1 液晶盒制造工程概述

11.2 取向层涂布工艺

11.2.1 取向层材料特点

11.2.2 凸版印刷方式

11.2.3 喷墨印刷方式

11.2.4 热固化

11.3 取向技术

11.3.1 取向机理

11.3.2 摩擦取向

11.3.3 光控取向

1．偶氮类材料

2．光交联类材料

3．光降解类材料

11.4 液晶滴注

11.5 边框胶涂布

11.6 真空对盒

11.7 紫外固化和热固化

11.8 切割和研磨

11.9 液晶盒检测和修复

1．液晶盒检测

2．液晶盒的检测和维修过程

11.10 清洗

1．湿式清洗

2．干式清洗

12 模组制造工程

12.1 模组制造工程概述

12.2 偏光片贴附工艺

12.2.1 偏光片贴附

12.2.2 加压脱泡

12.3 OLB工艺

12.3.1 ACF材料特点

12.3.2 COF邦定

12.3.3 UV胶涂布

12.4 回路调整

12.5 模组组立

附录A 薄膜晶体管的SPICE模型与参数提取

A.1 概述

A.2 数据获取

A.2.1 工艺参数的确定

A.2.2 阈值电压的确定

A.2.3 场效应迁移率的确定

A.2.4 器件开关比的确定

A.2.5 亚阈值斜率的确定

A.3 模型参数的优化

A.3.1 薄膜晶体管等效电路

A.3.2 氢化非晶硅器件模型

A.3.3 低温多晶硅器件模型

A.4 模型参数提取

A.4.1 提取工具简介

A.4.2 模型参数提取实例

1．氢化非晶硅器件模型参数提取

2．低温多晶硅器件模型参数提取

3．优化策略定义

附录B 面板设计流程与验证工具

B.1 设计流程概述

B.1.1 设计数据管理工具

B.1.2 电路原理图设计

B.1.3 电路仿真

B.1.4 版图设计

B.2 版图验证

B.2.1 DRC验证

B.2.2 ERC验证

B.2.3 LVS验证

B.2.4 LVL验证

思维导图

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