第三章-TFT-LCD设计PPT课件

1、第一章，第三章液晶显示屏设计。第一章介绍了薄膜晶体管液晶显示器的工艺流程、基本结构和工作原理。在第二章中，我们学习了薄膜晶体管液晶显示器的设计原理。本章是前两章的综合应用。在第一章的基础上，将设计原则应用到实际的设计过程中来指导具体的设计。液晶显示器有多种类型(尺寸、用途、定位、用户)。如何选择合适的例子作为模板？面对不同的显示屏，很难有一个标准的设计规范，因为设计考虑的重点是不同的。因此，我们将使用总体设计中的考虑因素作为模型。这样做的目的有三个方面：第一，学习如何将设计原则应用到具体的设计过程中，加深对薄膜晶体管液晶显示原理的理解；第二，熟悉设计流程和设计细节，学会如何解决问题；第三，也是

2、最重要的，我们必须有一个明确的设计理念。我们必须有一个清晰的思维或设计理念。我们必须学会如何从一个话题开始，如何把握主题，如何开展工作。本章的主要内容如下：1 .了解产品规格2。设计理念和步骤3。阵列基板设计4。CF设计5。细胞设计。4.第一部分，了解液晶显示器的产品规格。1.作为一名设计师，首先要了解显示屏的设计规范。显示器规格很难有一个完整的定义，因为产品对消费者来说更加主观，不同的制造商提供的显示器规格会有所不同，但对于设计师来说，有必要将客户的要求和制造商的要求转化为客观的量化数据作为设计目标，即转化为可设计的规格。设计规范(专业规范)。下表给出了一些显示设备的最基本规格。各种专业领域

3、(其他专业规格)的集成薄膜晶体管是一种集成多种知识的技术。它是“光、电、机”的综合体，涉及许多原理。因此，薄膜晶体管液晶显示器也是由各专业领域的设计师设计的。除了薄膜晶体管面板本身，以下领域的设计也非常重要。(1)液晶光学和色度学设计领域需要熟悉液晶的物理材料特性和光学知识。负责设计产品的液晶模式，包括其材料、间隙、配向角、偏振角、光学补偿膜等。以满足产品规格中对视角、亮度、对比度和反应时间的要求。还需要设计彩色滤光片三原色的颜色坐标，以满足产品规格中颜色饱和度的要求，以及液晶的工作电压和抗反射膜的选择等。这也是本领域所考虑的。(2)模块机构的设计应熟悉该领域的所有机械零件和机械知识。它应负责

4、设计产品的外观，选择所有零件的材料和工艺，以满足产品规格中的尺寸和重量要求，并使模块组装和生产过程顺利和容易。此外，背光模块和光学薄膜的选择也应与设计的其他方面一起考虑，包括产品的厚度、重量和功耗。(3)电子系统设计本领域熟悉各种电子元器件和电气知识，以及各种显示接口的定义，负责设计产品的驱动系统，满足系统接口、功耗、工作电压等要求。在产品规格中。产品规格的协调与制定对于薄膜晶体管液晶显示器来说，它包含了很多专业领域的知识，自然也包含了很多专业规格。这些专业规范不是相互独立的，也不是设计过程中所有规范的简单添加。相反，它们应该相互协调，明确定义设计目标和定位，以确保产品的最终设计成功。(1)产

5、品的厚度是许多部件厚度的总和，包括两个玻璃基板、两个偏振器、光学补偿膜、光学增亮膜、背光模块、框架等。如果要减小设计厚度以满足产品的要求，可以使用薄偏振器来增加成本，可以减小光学补偿膜来牺牲视角，可以选择光学亮度增强膜来牺牲亮度，并且可以使用薄框架来增加破裂的风险。至于采用哪种方法，这取决于产品的定位和其他规格的竞争力，并不确定。成品薄膜晶体管液晶显示模块的亮度是光源强度和光效的乘积。以表格中的产品为例，亮度要求假设为现有产品设计，使用带亮度的CCFL背光，液晶单元的光效率为7.35%，像素的开口率为85%。为了满足产品要求，背光的亮度可以增加，但功耗会增加，灯的寿命会缩短，液晶盒本身的光效率

6、可以提高到8.82%，像素的开口率也可以增加。此时，可以如下协调：所采用的背光将液晶单元的光效率提高到8.1%，将像素的开口率提高到88%，使得亮度为、和11，然后通过各种设计领域的协调来确定专业规格。此时，要求液晶光学设计专业人员努力将原来的光效率提高到8.12%，并且可以采用新的模式，并且可以降低色饱和度，假设经过各专业领域的努力，仍然不能满足要求。此时，有必要重新协调以增加背光源的亮度或液晶单元的光效率。可以替换液晶材料，从而改变像素的充电和电容耦合效应。因此，有必要重新设计像素，并进行新的开口率设计。可以想象，产品规格的进步需要各个领域的反复努力和协调来确定各种专业规格。经过产品规格的

7、协调和制定，与面板设计相关的专业规格可以转化为各个领域的专业规格。与薄膜晶体管面板设计相关的专业规范包括：(1)子像素尺寸和像素阵列数量根据产品规范中的尺寸、分辨率和有效面积，子像素的尺寸和像素阵列的数量无需协调即可得知。(2)开口率基于产品规格中的亮度和色彩饱和度。充分协调后，确定开工率的设计目标。(3)视频电压的最小允许误差由液晶光学领域(液晶材料、模式、间隙、取向等)的设计者确定。)根据视角、对比度、响应时间和电源电压等。在产品规格中。然后，可以基本上确定对应于液晶单元的电压穿透关系和液晶电压电容关系。根据产品规格中的电压穿透关系和灰度数，可以确定视频电压的最小允许误差(如何确定最小灰度

8、电压差？).液晶的电压-电容关系也可以作为设计中考虑充电、电荷保持、电容耦合和信号延迟的计算依据。(1)设计理念(1)像素完全相同我们知道阵列中每个像素的大小和形状是相同的，但是每个像素的细节设计不一定完全相同。一些问题可以通过改变像素设计的细节来解决。例如，电容耦合效应和信号延迟效应可以通过精确计算沿着扫描线的薄膜晶体管的寄生电容来补偿。然而，这种设计会使整个布局非常复杂并引起其他问题。因此，目前，在大多数薄膜晶体管设计中采用相同的像素设计。为了使设计的显示器在所有情况下都满足驱动原理的要求，所采用的设计理念是“最坏情况设计”，即在设计过程中考虑到它可以在极端条件下使用，所以在其他情况下没有

9、问题。例如，如果图像的帧频率在60和75 Hz之间，充电时间被认为是在75Hz，充电保持时间被认为是在6075Hz，因此如果这两个极限条件能够被满足，那么其他频率肯定能够被满足。从前面的讨论中我们知道，在设计过程中，所有的条件都需要同时考虑，但是同时考虑这么多的项目会混淆我们的思维。有没有办法找到一个快速满足设计的方法？答案是肯定的。首先，对最重要的设计参数进行初步估计，找出待设计产品的毛坯。结合产品的考虑重点，找到合理的设计参数，建立像素的初始布局，计算各电容、开口率等。最后，根据设计值执行最终布局。第三节阵列基板设计、设计目标和设计目标的确定设计目标：13英寸薄膜晶体管液晶面板(下基板、上

10、基板、液晶单元)设计目标：基本规格、孔径比、最小视频电压差具体设计步骤：基本参数(尺寸、制造工艺、电气参数等)的确定。)；主要参数的计算(Cs，孔径比计算)；初始布局确定；验证；执行最终布局。18，1，基本专业规范参数设计，19，2，工艺参数设计(工艺选择、工艺标准和能力限制、材料工艺参数等。)，(a)设计薄膜晶体管面板的工艺选择必须基于确定的薄膜晶体管工艺和工艺设计标准。类似于集成电路工艺，制造薄膜晶体管和电极所需的形状首先在掩模上制造，然后通过光刻转移到玻璃衬底上。因此，在设计之前，有必要了解薄膜晶体管的工艺以及阵列基板上各种膜层的层次关系和用途。如果使用不同的过程，设计原则是相同的，但是

11、考虑的焦点会改变。这里，以topITO型五通道掩模(见图)为例。(b)过程标准和过程能力极限在过程确定后，有必要了解过程的能力极限，即过程设计标准。这些规则由工艺能力和经验决定，它们规定了相关的能力限制以及工艺中使用的金属和绝缘体材料的厚度和特性。在设计中必须遵守这些规则以实现该过程。对于典型的薄膜晶体管设计标准，请参考下表。有四个表格，即材料和厚度、线宽限制、对准误差和薄膜晶体管工艺参数。22、23、24、25、26、(c)材料工艺参数对应于本设计。采用主题工艺对应的材料和工艺参数。下表28、3列出了与驾驶相关的参数。帧频为60Hz，帧扫描时间为16.7毫秒，扫描线时间为21.7微秒，允许的

12、最小视频电压误差为8mV，OE信号扫描线提前闭合并缩短了导通时间：帧占用的导通时间到帧间隙：29，4个面板设计参数。如前所述，图形设计涉及许多参数，最重要的参数需要首先确定。结合前面的讨论，根据本书作者的经验，与所有设计最密切相关的两个设计值是存储电容的大小和薄膜晶体管的沟道宽度w。其他设计并非不重要，但不会轻易改变。例如，薄膜晶体管的沟道长度通常被设置在制造能力的最小限度，以获得最大导通电流和最小栅极负载电容。例如，在确定工艺之后，栅绝缘层或金属导电层的材料和厚度将不会改变。因此，基于上述两个最重要的参数，结合第2章中的四个考虑因素，编写这两个参数的初始设计方程，并在进行其他考虑之前确定存储

13、电容和沟道宽度值。四条限制线：如何确定存储电容和沟道宽度，如何编写计算公式，(1)根据第2章讨论的充电要求，1)薄膜晶体管导通电流的限制线为：以下是对每个项目的详细讨论。公式的第一项：使用薄膜晶体管作为像素开关的充电电流不是固定值，而是随着栅源电压和漏源电压而变化。当像素电压充电接近数据线电压时，充电电流将变得越来越小，这意味着电流达到“最坏情况”。此时，漏极-源极电压非常小，因此可以直接使用薄膜晶体管的电流公式。当存在时，为了简化计算并忽略变化，假设其保持在固定值，并将充电电流设置为近似平均值，其中1/6是经验值，并且可以根据实际情况设置其他参数。在这个公式中，l和那些需要预先设置的。公式的

14、第2项：充电时间，在前面的章节中已经计算过，应该是图像扫描周期除以水平扫描行数。假设屏幕更新频率是60Hz，在数据传输期间，在一帧和一帧之间将留有一段时间(用同步表示)，以及扫描线提前关闭的时间(用延迟表示)，因此，在该公式中，同步和延迟也要设计。公式的第三项是充电电容，它包括液晶电容和存储电容。一旦存储电容被设置，它是一个固定值，但是液晶电容将随着交叉电压的大小而变化。考虑到“最坏情况”，最大电容值应该在充电期间计算。当介电系数为时，液晶电容达到最大值，即像素尺寸减去扫描线和数据线的区域，其中扫描线宽度(由金属1表示)和数据线宽度(由金属2表示)需要预先设定。公式的第四项：充电电压，被充电的

15、电压是数据线电压和像素电压之间的电压差，即薄膜晶体管，然后，上述四项被代入总公式中，具有、移位项，包括(1)，在坐标系中可以绘制的曲线，其中存储电容值为x轴，沟道宽度w为y轴，并且该公式是存储电容和沟道宽度之间的第一个公式。根据公式，该公式的范围应该是曲线的左上角。根据第二章关于潜在维护的讨论，公式中的每一项都需要单独讨论tft截止电流的限制线。公式的第一项：漏电流漏电流与沟道宽度成正比，为了计算方便，可以写成，其中，需要设置。37，公式的第二项：电荷保持时间，其大约等于屏幕的图像更新周期，即公式的第三项：电荷保持电容器的主体，电荷保持电容器，仍然是液晶电容器和存储电容器。如果考虑“最坏情况”

16、,液晶电容器此时取最小值，即公式的第四项：对于8位数据驱动信号，允许的电压差约为8mV，即，38，将各种分数代入到通式中，就有，然后，(2)，这个公式是第二个存储电容器和沟道宽度之间的方程，根据这个公式，这个公式的范围应该是曲线的右下方。对于电容性耦合效应，电容性耦合效应的限制线要求小于液晶材料所能承受的DC电压的剩余值，即代入特定的表达式以获得，其中总和是一个设定值，并且可以从，和获得。对应关系是一个可以写入的变量值，其中是一个设定值。由于分母比小得多，可以忽略不计，因此上述公式可以改为、40，那么这个公式就是第三个存储电容与沟道宽度之间的等式，根据这个公式，这个公式的范围应该在曲线的右下角，以满足设计要求。(3)。(41)、(4)信号延迟限制线。对于信号延迟，信号延迟后的扫描线的薄膜晶体管截止电压值需要足够接近薄膜晶体管截止电压值而没有延迟。如果该误差设置为薄膜晶体管开关电压差的5%，则扫描线信号延迟的时间常数的3倍仍然小于由于信号延迟而缩短的充电时间延迟。即，其中l，是一个集合或可计算的值，它可以从t的总和来估计(4)将前面设置的参数代入上述四个方程，我们可以得到关于存储电容和沟道宽度的四个关系式，这四个关系式可以确定坐标系中存储电容和沟道宽度的取值范围。43，B，存储电容和沟道宽度w，此外，也可以由InitDesign软件直接计算。如图所示(软件