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．
前言/序言
序
互联网正像水和空气一样，日益成为人们工作、生活不可或缺的媒介，其与各行各业的融合，正深刻地改变着人类社会及其生态，其背后推动力量之一就是显示技术的进步。
CRT技术推动了人类历史上第一次显示革命，拓展了人类社会信息传递、交流的范围和形式。以TFT-LCD技术为代表的新型显示技术，推动了显示领域的第二次革命，在实现信息传递方式多样性、显示品质高质化的同时，让任何时间、地点、人、设备、网络、数据的交互成为现实，催生了互联网时代的到来。TFT-LCD等新型显示技术的共同基础是半导体技术，我前些年提出将TFT-LCD、AMOLED、柔性显示、立体显示、虚拟实境等新型显示技术统称为“半导体显示技术”。半导体显示技术和产品可以持续改善用户体验，其新技术、新材料、新工艺的不断进化，还可为系统产品提供集成和创新平台，从而改变信息产业生态和商业模式。正因为如此，日、韩等国家和我国台湾地区将该产业定位为国家/地区重要战略产业；美欧国家仍在核心材料、装备及下一代延伸技术方面给予了战略性关注和投入。
这场显示革命对中国影响巨大。20世纪80年代，国家将CRT作为发展电子信息产业的重要突破口，并取得重大成功；但在TFT-LCD取代CRT的第二次革命过程中，我们比其他国家起步晚了近十年，经历了“缺芯少屏”之痛。可喜的是，自2003年以来，京东方、天马、龙腾、华星光电、中电熊猫等中国显示器件制造企业，历经磨难，奋斗拼搏，成功进入了半导体显示产业领域，拥有了4.5代、5代、6代和8.5代TFT-LCD生产线，5.5代AMOLED的产线也已经建成投产，年新增专利申请数量也位居全球前列。上游材料和设备的本地化配套快速进展，改善了下游整机企业关键部件的本地化配套环境。我国显示产业的全球影响力和竞争力不断上升，已经成为全球半导体显示产业领域的一支重要力量。
中国半导体显示产业发展初期，产业基础薄弱，加上过山车般周期影响，价格大起大落，日子艰难。在这一阶段，为了能生存下去，我在2010年初提出：标准显示屏价格每36个月会下降50%，若保持价格不变，显示产品性能必须提升一倍以上。这一周期还将继续缩短。我将其称为“生存定律”，核心内涵就是持续创新才能生存发展。遵循这一定律，中国显示产业渡过了艰难阶段，实现了良性发展。创新是发展的根本推动力。
随着物联网和人工智能产业的兴起，显示技术正迎来新的应用浪潮。车载、工控、医疗、穿戴、公共显示、虚拟现实和增强现实等将成为新一波应用浪潮的主力军。在新技术、新应用引领下，全球显示产业发展前景依然广阔。
十余年磨一剑，显示产业是目前我国为数不多的有可能处于世界领先地位的战略性产业之一，但依然面临着各种挑战。从模仿性创新迈向颠覆性创新，抢占未来显示技术制高点，是我们必须要跨越的一关。我们不能满足于现状，必须不断创新观念、技术和应用，引领这个变革的新时代，为中国，为整个世界！
实现上述愿景，需要政府、企业、高校和研究机构等各界携手努力。在人才培养和知识普及方面，更需要走在前面。廖燕平、宋勇志、邵喜斌、刘磊和陈东川等京东方同仁们在繁忙工作之余，撰写了《薄膜晶体管液晶显示器显示原理与设计》一书，供有志于显示产业的学生、工程技术和管理人员参考。这本书以产业人学习的视角，侧重实际应用，对液晶显示器的基本概念、面板设计、工艺制程各个环节进行了介绍。相信此书对显示产业人才培养会有所帮助。
我愿意向有志于显示领域的青年学生、科研人员、业内伙伴和各界人士推荐这本书。这不仅是一本书，也是几代中国科技工作者和产业人发展中国自主技术和产业的梦想和情怀。
京东方科技集团董事长
2016年3月18日
前 言
平板显示产业在中国大陆迅猛发展，一方面更多的大学毕业生涌入面板制造企业，另一方面也给员工提供了更多的发展空间，但迫切需要解决的是如何让新入职员工快速掌握岗位基本技能，如何让技术管理干部具有全方位的技术基础能力。本书就是基于这个背景，从液晶显示的基本概念、基本原理出发，涵盖了薄膜晶体管的材料和器件特性、薄膜晶体管设计、液晶盒设计、驱动电路设计、机构光学设计，以及器件测试和四大工艺制程的相关内容，让读者全方位、全角度地理解液晶显示器的基本知识。
基于本书的内容结构，第1章介绍了液晶显示器的基本知识，包括立体显示的基本概念；第2章介绍了薄膜晶体管的材料与器件特性；第3章介绍了液晶面板的设计与驱动；第4章和第5章分别介绍了液晶盒设计相关的颜色设计和液晶光学设计；第6章介绍了驱动电路设计；第7章介绍了液晶模组的机构与光
