TFT-LCD原理与设计

2020年电子工业出版社出版的第二版图书
《TFT-LCD原理与设计（第二版）》是2021年电子工业出版社出版的图书，隶属“新型显示技术丛书”，为工业和信息化部“国之重器”出版工程，本书将科学原理与工程实践相结合，系统介绍了TFT-LCD的基本原理与功能设计。
内容简介
本书将科学原理与工程实践相结合，系统地介绍TFT-LCD的基本原理与功能设计。全书共12章，分三大部分。第一部分介绍TFT-LCD的基本概念，TFT器件的工作原理与液晶的基本物理特性；第二部分介绍TFT-LCD的材料技术与工艺技术；第三部分介绍TN/IPS/VA显示屏原理与设计、TFT-LCD电路驱动原理与设计、TFT-LCD模组结构原理与设计、TFT-LCD高品质和低成本设计、半透过型TFT-LCD原理与设计。本书在介绍TFT-LCD基本原理的基础上，全面地介绍了发展起来的TFT-LCD新技术、新应用。
本书可作为高校、科研单位、企业、政府等学习、应用和发展TFT-LCD显示技术的重要参考资料。
第 1章 绪论 1
1．1 TFT-LCD的功能结构 1
1．2 TFT-LCD的基本概念 5
1．2．1 与物理相关的概念 5
1．2．2 与光学相关的概念 9
1．3 TFT-LCD的彩色显示 13
1．3．1 光的颜色和亮度 13
1．3．2 色的坐标和温度 16
1．3．3 彩色显示的基本概念 21
本章参考文献 24
第 2章 TFT器件技术 28
2．1 TFT器件基础 28
2．1．1 TFT器件的种类与结构 28
2．1．2 TFT器件的开关特性 30
2．1．3 TFT开关特性的结构设计 34
2．2 a-Si TFT技术 39
2．2．1 a-Si半导体特性 39
2．2．2 a-Si TFT开关特性 42
2．2．3 a-Si TFT工艺技术 47
2．2．4 a-Si TFT开关的工艺设计 51
2．3 LTPS TFT技术 54
2．3．1 LTPS TFT的分类 55
2．3．2 LTPS 半导体特性 59
2．3．3 LTPS TFT器件特性 61
2．3．4 LTPS TFT工艺技术 66
2．4 IGZO TFT技术 69
2．4．1 IGZO半导体特性 70
2．4．2 IGZO TFT器件特性 73
2．4．3 IGZO TFT可靠性 75
本章参考文献 80
第3章 液晶显示基础 86
3．1 液晶结构 86
3．2 液晶光学 89
3．2．1 液晶的光学各向异性 89
3．2．2 液晶的偏光特性 91
3．3 液晶电学 93
3．3．1 液晶的介电各向异性 93
3．3．2 液晶的V-T特性 95
3．3．3 液晶的交流驱动 96
3．4 液晶力学 97
3．4．1 液晶的黏弹性 97
3．4．2 液晶动态电容效应 99
3．5 液晶材料 100
3．5．1 液晶分子结构与特性 100
3．5．2 液晶材料的特性要求 104
3．6 液晶显示模式 106
3．6．1 TN显示模式 106
3．6．2 IPS显示模式 108
3．6．3 VA显示模式 109
本章参考文献 110
第4章 TFT-LCD材料技术 113
4．1 玻璃基板 113
4．1．1 玻璃基板的制造技术 113
4．1．2 玻璃基板的使用要求 116
4．2 导电薄膜 119
4．2．1 金属导电薄膜 119
4．2．2 ITO透明导电薄膜 122
4．3 配向膜 125
4．3．1 配向膜的材料技术 125
4．3．2 配向膜的特性要求 127
4．4 封框胶 130
4．5 间隙子 132
4．6 CF基板 135
4．6．1 CF的材料技术 136
4．6．2 CF的特性要求 140
4．7 偏光板 144
4．7．1 偏光板概述 144
4．7．2 相位差板 148
4．7．3 宽视角补偿膜 151
4．8 电路元件 155
4．8．1 电学元器件 155
4．8．2 PCB基板 155
4．8．3 驱动IC封装方式 157
4．9 背光源 159
4．9．1 光源 159
4．9．2 光学膜片 162
4．9．3 导光板 166
本章参考文献 168
第5章 TFT-LCD工艺技术 173
5．1 阵列工艺技术 173
5．1．1 阵列工艺流程 174
5．1．2 玻璃基板洗净 177
5．1．3 PVD成膜 179
5．1．4 PECVD成膜 182
5．1．5 光刻胶处理 185
5．1．6 曝光处理 189
5．1．7 湿刻 193
5．1．8 干刻 196
5．1．9 阵列检查工程 199
5．2 成盒工艺技术 201
5．2．1 配向膜处理 202
5．2．2 封框胶涂布 205
5．2．3 液晶滴下 207
5．2．4 真空贴合 209
5．2．5 封框胶硬化 212
5．2．6 玻璃切断 214
5．2．7 偏光板贴附 217
5．2．8 成盒工程检查 219
5．3 模块工艺技术 221
5．3．1 外引脚贴合 221
5．3．2 信号处理基板压接 225
5．3．3 模块组装 227
5．3．4 老化实验 228
5．3．5 模块工程检查 230
本章参考文献 231
第6章 TN显示原理与设计 235
6．1 TN显示原理 235
6．1．1 TN显示的透光率 235
6．1．2 TN显示模式的选择 238
6．1．3 TN显示的光学原理 240
6．1．4 TN显示的电学原理 243
6．2 TN像素工作原理 246
6．2．1 TN像素基本结构 246
6．2．2 像素中的电容效应 249
6．2．3 配线延迟效应 253
6．2．4 灰阶电压写入与保持 257
6．2．5 TN显示的综合效应 259
6．3 15XGA的显示屏设计 262
6．3．1 预设计 262
6．3．2 TFT侧像素设计 267
6．3．3 彩膜侧像素设计 272
6．3．4 显示屏周边设计 277
6．3．5 显示屏用标记设计 284
6．4 15XGA的基板相关设计 288
6．4．1 基板用TEG与标记设计 288
6．4．2 UV掩膜版和UV基板设计 292
6．4．3 配向膜印刷版设计 296
本章参考文献 298
第7章 IPS显示原理与设计 302
7．1 IPS显示原理 302
7．1．1 IPS显示的透光率 302
7．1．2 IPS显示的光学原理 306
7．1．3 IPS显示的电学原理 310
7．2 IPS技术的发展 312
7．2．1 S-IPS显示技术 313
7．2．2 AS-IPS显示技术 316
7．2．3 FFS显示技术 317
7．2．4 AFFS显示技术 321
7．3 32HD IPS显示屏设计 324
7．3．1 IPS像素设计原理 324
7．3．2 32HD像素设计 329
7．3．3 32HD显示屏设计 334
7．4 32UHD FFS显示屏设计 337
7．4．1 AFFS像素设计原理 337
7．4．2 32UHD像素设计 339
7．4．3 32UHD显示屏设计 343
7．5 IPS残像的机制与对策 346
7．5．1 IPS残像的机制 347
7．5．2 离子型不纯物分析 351
7．5．3 残留DC分析 356
7．5．4 线残像的机制与对策 361
本章参考文献 363
第8章 VA显示原理与设计 366
8．1 VA显示原理 366
8．1．1 VA显示的透光率 366
8．1．2 VA显示的光学原理 368
8．1．3 VA显示的电学原理 370
8．2 VA技术的发展 373
8．2．1 MVA显示技术 373
8．2．2 PVA显示技术 377
8．2．3 CPA显示技术 380
8．2．4 PSVA显示技术 386
8．2．5 UV2A显示技术 388
8．3 VA的色偏机理与对策 390
8．3．1 VA的色偏机理与评价 390
8．3．2 色偏的8畴改善技术 394
8．3．3 色偏的其他改善技术 399
8．4 98QUHD显示屏设计 401
8．4．1 98QUHD的传统VA像素设计 402
8．4．2 98QUHD的光配向VA像素设计 407
8．4．3 98QUHD显示屏设计 410
本章参考文献 415
第9章 TFT-LCD驱动技术与设计 419
9．1 TFT-LCD驱动原理 419
9．1．1 驱动原理简介 419
9．1．2 驱动方式 423
9．1．3 灰阶增强技术 428
9．2 TFT-LCD电路技术 431
9．2．1 接口电路 432
9．2．2 电源电路 439
9．2．3 时序控制电路 444
9．2．4 数据驱动电路 451
9．2．5 扫描驱动电路 460
9．3 TFT-LCD电路设计 466
9．3．1 电路原理图设计 466
9．3．2 PCB和COF版图设计 473
9．3．3 COF设计 478
9．3．4 伽马设计与调节 479
本章参考文献 482
第 10章 TFT-LCD结构技术与设计 486
10．1 结构技术与设计概要 486
10．1．1 结构技术概要 486
10．1．2 结构设计概要 490
10．2 模组的结构设计 493
10．2．1 开路显示屏结构设计 493
10．2．2 胶框设计 498
10．2．3 导光板设计 501
10．2．4 光学膜片设计 503
10．2．5 CCFL光源的结构设计 505
10．2．6 LED光源的结构设计 510
10．3 背光源的光学设计 512
10．3．1 光学设计基础 513
10．3．2 亮度设计 516
10．3．3 亮度均匀性设计 517
10．3．4 光学品质设计 520
10．4 模组的力学设计 521
10．4．1 强度设计 522
10．4．2 散热设计 527
10．4．3 防尘设计 529
10．5 模组的电学设计 530
10．5．1 EMI设计 530
10．5．2 绝缘耐压设计 532
10．6 模组的其他设计 532
10．6．1 组装设计 532
10．6．2 安全性设计 533
本章参考文献 535
第 11章 高品质和低成本设计 539
11．1 面向光学规格的高品质设计 539
11．1．1 高亮度设计 539
11．1．2 高对比度设计 541
11．1．3 高响应速度设计 544
11．2 面向特殊画质的高品质设计 548
11．2．1 闪烁机制与设计对策 548
11．2．2 串扰机制与设计对策 552
11．2．3 显示不均的机制与设计对策 557
11．3 高合格率设计 563
11．3．1 工程检查及相关设计 563
11．3．2 ESD改善设计 565
11．3．3 点缺陷修复设计 569
11．3．4 线缺陷修复设计 574
11．4 低成本设计 577
11．4．1 掩膜版消减技术 578
11．4．2 驱动IC消减技术 581
11．4．3 背光源零组件消减技术 588
本章参考文献 590
第 12章 半透过型TFT-LCD设计 594
12．1 反射型TFT-LCD原理与设计 594
12．2 半透过型TFT-LCD原理与设计 597
12．3 半透过型TFT-LCD的反射光学设计 600
12．3．1 内反射光学设计 601
12．3．2 外反射光学设计 604
12．4 半透过型TFT-LCD的偏光光学设计 606
12．4．1 ECB常白模式的偏光光学设计 607
12．4．2 ECB常黑模式的偏光光学设计 612
本章参考文献 614
出版背景
TFT-LCD产业是资金密集型和技术密集型产业，需要大量懂技术、有经验的工程师在一线维护工厂的运行、开发有竞争力的产品。TFT-LCD产业的发展历史证明，技术人员配备越全面，产业发展势头就越强大。我国进入TFT-LCD产业较晚，加上国外企业的技术封锁，因此缺少TFT-LCD学习资料。鉴于此，作者于十年前把自己在TFT-LCD行业学习、工作的笔记进行了整理，编写了《TFT-LCD原理与设计》一书。该书内容基于TFT-LCD工厂生产实践，将科学原理与工程应用相结合，全面系统地阐述了TFT-LCD的原理与设计。
本书第一版出版发行的这十年，也是我国TFT-LCD产业快速崛起的十年。在我国TFT-LCD产业从零起步时，作者从半导体集成电路产业转入了TFT-LCD产业，见证了我国TFT-LCD产业从无到有，再到显示面板出货规模位居世界第一的整个过程。TFT-LCD作为半导体显示产业，没有科技创新就无法推动产业发展，没有技术积累就无法推动科技创新。根据TFT-LCD产业的发展现状，结合十年来读者的反馈，作者更新了第一版的内容。
作者简介
马群刚，浙江东阳人，理学博士，正高级工程师，工业和信息化部电子科学技术委员会委员，长期从事集成电路与新型显示领域的科技工作，在新型显示方向有两年海外学习经历。主持或参与完成国家科研项目10余项，发表学术论文30余篇，申请发明专利70余件，主编国之重器出版工程“新型显示技术丛书”。