了得網工業技術_薄膜晶體管液晶顯示（TFT LCD）技術原理與應用

內容簡介

本書基於作者在薄膜晶體管液晶顯示器領域的開發實踐與理解，並結合液晶顯示技術的發展動態，首先介紹了光的偏振性及液晶基本特點，然後依次介紹了主流的廣視角液晶顯示技術的光學特點與補償技術、薄膜晶體管器件的SPICE模型、液晶取向技術、液晶面板與電路驅動的常見不良與解析，後介紹了新興的低藍光顯示技術、電競顯示技術、量子點顯示技術、Mini LED和Micro LED技術及觸控技術的原理與應用。

作者簡介

邵喜斌博士從20世紀90年代初即從事液晶顯示技術的研究工作，先後承擔多項國家863計劃項目，研究領域涉及液晶顯示技術、a-Si 及p-Si TFT技術、OLED技術和電子紙顯示技術，在國內外發表學術論文100多篇，獲得專利授權150餘項，其中海外專利40餘項。曾獲中國科學院科技進步二等獎、吉林省科技進步一等獎、北京市科技進步一等獎。

第1章偏振光學基礎與應用1
1.1 光的偏振性1
1.1.1 自然光與部分偏振光2
1.1.2 偏振光3
1.2 光偏振態的表示方法7
1.2.1 三角函數表示法8
1.2.2 龐加萊球圖示法10
1.3 各向異性介質中光傳播的偏振性14
1.3.1 反射光與折射光的偏振性14
1.3.2 晶體的雙折射14
1.3.3 單軸晶體中的折射率18
1.4 相位片23
1.4.1 相位片的定義23
1.4.2 相位片在偏光片繫統中24第1章偏振光學基礎與應用1

1.1 光的偏振性1

1.1.1 自然光與部分偏振光2

1.1.2 偏振光3

1.2 光偏振態的表示方法7

1.2.1 三角函數表示法8

1.2.2 龐加萊球圖示法10

1.3 各向異性介質中光傳播的偏振性14

1.3.1 反射光與折射光的偏振性14

1.3.2 晶體的雙折射14

1.3.3 單軸晶體中的折射率18

1.4 相位片23

1.4.1 相位片的定義23

1.4.2 相位片在偏光片繫統中24

1.4.3 相位片的特點25

1.4.4 相位片的分類27

1.4.5 相位片的制備與應用27

1.5 波片29

1.5.1 快軸與慢軸29

1.5.2 ?/4波片30

1.5.3 ?/2波片31

1.5.4 ?波片32

1.5.5 光波在金屬表面的反射32

1.5.6 波片的應用33

參考文獻38

第2章液晶基本特點與應用39

2.1 液晶發展簡史39

2.1.1 液晶的發現39

2.1.2 理論研究40

2.1.3 應用研究40

2.2 液晶分類42

2.2.1 熱致液晶42

2.2.2 溶致液晶44

2.3 液晶特性44

2.3.1 光學各向異性44

2.3.2 電學各向異性45

2.3.3 力學特性45

2.3.4 黏度46

2.3.5 電阻率46

2.4 液晶分子合成與性能47

2.4.1 單體的合成47

2.4.2 混合液晶49

2.4.3 單體液晶分子結構與性能關繫50

2.5 混合液晶材料參數及對顯示性能的影響58

2.5.1 工作溫度範圍的影響58

2.5.2 黏度的影響59

2.5.3 折射率各向異性的影響59

2.5.4 介電各向異性的影響60

2.5.5 彈性常數的影響60

2.5.6 電阻率的影響61

2.6 液晶的應用61

2.6.1 顯示領域應用61

2.6.2 非顯示領域應用66

參考文獻67

第3章廣視角液晶顯示技術69

3.1 顯示模式概述69

3.2 TN模式70

3.2.1 顯示原理70

3.2.2 視角特性71

3.2.3 視角改善76

3.2.4 響應時間影響因素與改善79

3.3 VA模式81

3.3.1 顯示原理82

3.3.2 視角特性89

3.3.3 視角改善93

3.4 IPS與FFS模式97

3.4.1 顯示原理98

3.4.2 視角特性99

3.5 偏光片視角補償技術105

3.5.1 偏振矢量的龐加萊球表示方法105

3.5.2 VA模式的漏光補償方法106

3.5.3 IPS模式的漏光補償方法109

3.6 響應時間114

3.6.1 開態與關態響應時間特性115

3.6.2 灰階之間的響應時間特性116

3.7 對比度116

參考文獻117

第4章薄膜晶體管器件SPICE模型118

4.1 MOSFET器件模型118

4.1.1 器件結構119

4.1.2 MOSFET器件電流特性120

4.1.3 MOSFET器件SPICE模型121

4.2 氫化非晶硅薄膜晶體管器件模型124

4.2.1 a-Si:H理論基礎124

4.2.2 a-Si:H TFT器件電流特性125

4.2.3 a-Si:H TFT器件SPICE模型126

4.3 LTPS TFT器件模型131

4.3.1 LTPS理論基礎131

4.3.2 LTPS TFT器件電流特性133

4.3.3 LTPS TFT器件SPICE模型135

4.4 IGZO TFT器件模型142

4.4.1 IGZO理論基礎142

4.4.2 IGZO TFT器件電流特性143

4.4.3 IGZO TFT器件SPICE模型145

4.5 薄膜晶體管的應力老化效應149

參考文獻150

第5章液晶取向技術原理與應用152

5.1 聚酰亞胺152

5.1.1 分子特點152

5.1.2 聚酰亞胺的性能153

5.1.3 聚酰亞胺的合成155

5.1.4 聚酰亞胺的分類156

5.1.5 取向劑的特點158

5.2 取向層制作工藝161

5.2.1 塗布工藝161

5.2.2 熱固化166

5.3 摩擦取向168

5.3.1 工藝特點168

5.3.2 摩擦強度定義171

5.3.3 摩擦取向機理172

5.3.4 預傾角機理174

5.3.5 PI結構對VHR和預傾角的影響176

5.3.6 摩擦取向的常見不良179

5.4 光控取向182

5.4.1 取向原理182

5.4.2 光控取向的光源特點與影響190

參考文獻191

第6章面板驅動原理與常見不良解析193

6.1 液晶面板驅動概述193

6.1.1 像素結構與等效電容193

6.1.2 像素陣列的電路驅動結構194

6.1.3 極性反轉驅動方式196

6.1.4 電容耦合效應197

6.1.5 驅動電壓的均方根198

6.2 串擾199

6.2.1 定義與測試方法199

6.2.2 垂直串擾200

6.2.3 水平串擾205

6.3 閃爍209

6.3.1 定義與測試方法209

6.3.2 引起閃爍的因素212

6.4 殘像216

6.4.1 定義與測試方法216

6.4.2 引起殘像的因素218

參考文獻223

第7章電路驅動原理與常見不良解析224

7.1 液晶模組驅動電路概述225

7.1.1 行掃描驅動電路227

7.1.2 列掃描驅動電路228

7.1.3 電源管理電路229

7.2 眼圖232

7.2.1 差分信號233

7.2.2 如何認識眼圖236

7.2.3 眼圖質量改善238

7.3 電磁兼容性243

7.3.1 EMI簡介243

7.3.2 EMI測試244

7.3.3 模組中的EMI及改善措施245

7.4 ESD與EOS防護249

7.4.1 ESD與EOS產生機理249

7.4.2 防護措施250

7.4.3 ESD防護性能測試252

7.4.4 EOS防護性能測試254

7.5 開關機時序255

7.5.1 驅動模塊的電源連接方式255

7.5.2 電路模塊的時序256

7.5.3 電源開關機時序260

7.5.4 時序不匹配的顯示不良舉例262

7.6 驅動補償技術263

7.6.1 過驅動技術263

7.6.2 行過驅動技術265

參考文獻266

第8章低藍光顯示技術268

8.1 視覺的生理基礎268

8.1.1 人眼的生理結構268

8.1.2 感光原理說明269

8.1.3 光譜介紹269

8.2 藍光對健康的影響270

8.2.1 光譜各波段光作用人眼部位270

8.2.2 藍光對人體的影響271

8.3 LCD產品如何防護藍光傷害271

8.3.1 LCD基本顯示原理271

8.3.2 低藍光方案介紹272

8.3.3 低藍光顯示器產品276

參考文獻278

第9章電競顯示技術279

9.1 電競遊戲應用瓶頸279

9.1.1 畫面拖影279

9.1.2 畫面卡頓和撕裂280

9.2 電競顯示器的性能優勢282

9.2.1 高刷新率282

9.2.2 快速響應時間283

9.3 畫面撕裂與卡頓的解決方案283

9.4 電競顯示器認證標準285

9.4.1 AMD Free-Sync標準285

9.4.2 NVIDA G-Sync標準287

參考文獻288

第10章量子點材料特點與顯示應用289

10.1 引言289

10.2 量子點材料基本特點290

10.2.1 量子點材料獨特效應290

10.2.2 量子點材料發光特性294

10.3 量子點材料分類與合成297

10.3.1 Ⅱ-Ⅵ族量子點材料298

10.3.2 Ⅲ-Ⅴ族量子點材料304

10.3.3 鈣鈦礦量子點材料307

10.3.4 其他量子點材料314

10.4 量子點顯示技術315

10.4.1 光致發光量子點顯示技術315

10.4.2 電致發光量子點顯示技術322

參考文獻327

第11章 Mini LED和Micro LED原理與顯示應用328

11.1 概述328

11.2 LED發光原理329

11.2.1 器件特點329

11.2.2 器件電極的接觸方式331

11.2.3 器件光譜特點332

11.3 LED直顯應用特點334

11.3.1 尺寸效應334

11.3.2 外量子效應335

11.3.3 溫度效應335

11.4 巨量轉移技術336

11.4.1 PDMS彈性印章轉移技術337

11.4.2 靜電吸附轉移技術338

參考文獻339

第12章觸控技術原理與應用341

12.1 觸控技術分類341

12.1.1 從技術原理上分類342

12.1.2 從顯示集成方式上分類342

12.1.3 從電極材料上分類342

12.2 觸控技術原理介紹343

12.2.1 電阻觸控技術343

12.2.2 光學觸控技術344

12.2.3 表面聲波觸控技術346

12.2.4 電磁共振觸控技術347

12.2.5 電容觸控技術348

12.3 投射電容觸控技術349

12.3.1 互容觸控技術349

12.3.2 自容觸控技術350

12.3.3 FIC觸控技術350

12.4 FIC觸控的驅動原理353

12.4.1 電路驅動繫統架構353

12.4.2 FIC觸控屏的兩種驅動方式357

12.4.3 觸控通信協議361

12.4.4 觸控性能指標362

參考文獻363

附錄A MOSFET的Level 1模型參數364

附錄B a-Si:H TFT的Level 35模型參數366

附錄C LTPS TFT的Level 36模型參數368

附錄D IGZO TFT的Level 301模型參數（完善中）370

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