TFT显示屏设计报告书

课程设计报告书

一：设计要求

（a) 设计Array基板(Cs on gate)的次像素图形

（b) 设计8英寸TFT显示屏Array基板（Cs on gate）

（c) 设计对应的五张掩模板：GE版、SE版、SD版、CH版、PE版，并且进行阵列外布线

(d)设计CF基板（上玻璃板尺寸的确定设计、黑色矩阵的设计、色层位置的确定）

（e）cell盒设计（取向剂掩模版PI版、丝印边框掩模版Seal版）

二：设计步骤

（a）研究课程设计题目,进行小组内讨论，并确定最终的课设题目。

（b）确定规格：显示屏规格尺寸、工作模式、分辨率、开口率、宽高比。

（c）利用Initdesign计算软件的四条限制线确定CS所占次像素比例大小和沟道宽度W。

（d）计算参数。

（e）绘制图形

（1）绘制Array基板

①绘制子像素、子像素尺寸标注、阵列

②绘制GE、SE、SD、CH、PE这五张掩膜版。

③布线

（2）CF基板

①上玻璃板尺寸的确定设计

②黑色矩阵的设计

③色层位置的确定

（3）设计cell盒

①取相剂掩模版PI版

②丝印边框掩模版Seal版

三：设计思想

阵列中每个画素的大小和形状是一样的，但是每个画素的细部设计，并不一定要完全一样，利用画素设计的细部改变，可以解决一些问题。比如通过精密计算沿着扫描线改变TFT 的寄生电容的大小，可以补偿电容耦合效应和信号延迟效应，但是这样设计会使得整个布局非常复杂，又会产生其他的问题，因此目前在绝大多数的TFT设计中，都是采用完全相同的画素设计。

为了使得设计出来的显示器在各种情况下都能够满足驱动原理的要求，采用的设计观念是“最坏情况设计”，即在设计时考虑在极限情况下能够使用，那么其他情形就没有问题。比如画面的帧频在60～75Hz，则以75Hz考虑充电时间，而以60Hz考虑电荷保持时间，这样在两个极限条件下如果能够满足，其它频率下肯定能够满足

四：具体设计过程

（1）规定产品规格为8in，规定分辨率为640×480，宽高比为4:3，开口率为70%。

（2）规定电学参数：包括资料驱动IC，扫描驱动IC，共电极等的电压范围及方式，TFT的漏电流，最小视讯电压信号范围，延迟时间，直流电压残留值，寄生电容，

电子迁移率，截止电压等

（3）设计参数的确定：采用像素全同设计方式，根据设定好的参数，以存储电容Cs 和沟道宽度W作为初始设计目标，以四大考量为基础，编写方程式，利用

Initdesigh确定Cs和W的值，进行初始画素布局，粗略计算开口率及其它参数。

①利用Initdesign确定CS和W。

经过软件模拟，从图中可以看到四条限制线的交集为一个近似三角形的区域，在此区域内的Cs、W值都满足要求。通常，为使像素的开口率达到最大，取最左下角的值，在图中可取无限靠近TFT开电流限制线和电容耦合限制线的交点处。坐标为（5.91,12.32），由于横轴表示Cs面积占一个亚像素面积的比例，纵轴表示TFT沟道的宽度W值。所以可大致计算Cs面积，为254×86×5.91% 平方微米=1271平方微米。由此可进行图形的初始设计。在设计过程中，电容的大小体现在面积的大小上，所以设计时Cs以其面积来考虑，这样可以简化设计过程。将计算所得参数列于下表。

次像素大小为254×84.67μm，定义开口率为70％，这一部分完全依靠ITO的面积大小来实现，根据计算，存储电容的面积占次像素的面积是5.91%，也是依靠ITO的面积来实现，所以，在次像素的范围内，ITO的面积应占整个次像素面积至少约76％。那么扫描线与数据线及TFT所占的面积不能超过24％。我们知道，对于扫描线和数据线，扫描线的信号延迟要远大于数据线的信号延迟，且在高度方向的尺寸大于宽度方向的尺寸，所以数据线的宽度。根据制程设计准则，数据线宽度最小为7μm，数据线与ITO线间距对准误差1μm，取2μm，这样，在宽度方向上，数据线和线间距占据的宽度至少9μm，那么，在扫描线方向上可用的最大宽度为（254×9+84.67×X）÷254÷84.67<26% ，计算X<33.07 μm 扫描线与ITO对准误差0.6μm，取1μm，半导体延伸出栅线最小3μm，所以扫描线可以取33.07-1×2-3=28.07μm，这样将其值设定为28μm.。那么，实际上可以放置ITO的区域变为：

（254-35）×（84.67-7-2）÷254÷84.67=77%

次像素的绘制顺序：

次像素的尺寸－扫描线－数据线－半导体线－源漏极线－像素电极ITO－存储电容绘图参数见下表，绘制步骤课堂演示。

按照以上分析，利用AUTO CAD绘制子像素。如后图所示。

（4）阵列及阵列之外布线

次像素绘制好以后，就可进行像素阵列，按照前面设置的640×RGB×480，需要将次像素阵列为1920列、480行，由于AUTOCAD对如此多的数目几乎无法运行，所以将行列数目按倍数缩小，这里将数目确定为16×3×12。运行结果后图。阵列区域的总长度为4900mm，宽度为3400mm

①扫描线和数据线布线

在像素阵列中，扫描线与数据线是以次像素的大小为间距平行排列，但是在阵列之外，就需要与驱动IC进行连接，所以扫描线和数据线会根据所采用的连接方式而进行布线。下图是其中的一种布线方式。

②下板共电极布线

除了扫描线和数据线以外，下板共电极在阵列外也需要连接在一起并且通过金胶点与上板共电极相接在一起。至此，Array基板的内容就设计完成了

（5）五张掩膜版绘制

根据设计好的Array基板图形，下一步就可以获得五道掩模版的图形。利用AUTOCAD的图层功能，在原始图形上，将某一层保留，而将其他图层删掉，便可得到相应的掩模版。例图中对应的五张掩模版GE、SE、SD、CH、PE如图所示。

（6）设计CF基板

上玻璃基板尺寸的确定以及与Array基板的位置关系

CF基板左边缘和上边缘与下板平齐，而右边缘和下边缘将扫描线和数据线布线露出，可以将CF基板的右边缘和下边缘伸出像素区0.5-2mm。

①色层的设计

这里采用每一个色层单元与每一个次像素一一对应，所以将色层的形状和尺寸确定为与液晶电容的电极相同，且上下对应，这样可将一个像素对应的CF

基板上的色层位置和大小确定下来。然后分别阵列即可获得三张色层掩模版。

这里要注意的是，上下基板是面对面贴合在一起的，所以，CF板的左上角像

素应该与Array板的右上角对应，因此，还需将图形进行镜像。三张色层掩模

版设计过程如后图所示。

②黑色矩阵设计

理论上，除了色层部分外，其余区域必须通过黑色矩阵遮蔽，所以黑色矩阵在设计上与色层掩模版是互补的，所以这里在设计黑色矩阵时，直接使用三张

色层套构在一起的互补图形。

（7）设计cell盒

①PI掩模版设计

取向剂主要是帮助液晶分子进行取向的，所以其涂敷范围应该将液晶分子所到之处全部覆盖，这样就可以确定出PI版的对应于一个产品的图形了，即

PI版的图形。

②SEAL掩模版设计

在完成取向处理后，需要将两块玻璃基板在保持一定间隙的条件下对位贴合，所以首先在CF基板上散布隔离子，该隔离子决定了液晶盒的厚度，一般散

布的是粒径分布集中的塑料圆球。同时，为防止贴合的两块基板间隙中的液晶材

料流出，在液晶盒的四周构筑“围墙”，即封接材料。，这里采用滴入式液晶注入，

所以不需要留液晶灌注口。一般情况下，封框胶会涂敷在以小玻璃（此处对应

CF板）边缘向内0.5mm的范围内。

③对位标记

无论上板或下板，所有的图形在基板上的位置必须严格套准，所以在设计完成后，还需要制作相应的对位标记，这些标记主要有：

<1>、Array基板：光刻掩模版对位标记（5个），下板标记；

<2>CF板：光刻掩模版标记（4个）上板标记；

<3>CLEE盒：边框位置标记，丝网与玻璃对位标记，PI涂敷标记，上下板压合

对位标记；

五：结论

(1)通过这次课程设计让我明白当我们拿到一个题目时首先要有明确的设计思想，学会

将设计原理应用到具体设计过程中，加深了对TFT-LCD原理的理解；让我掌握和熟悉了整个设计流程和设计细节，学会如何解决问题.

(2)体会:通过这次课程设计让我深切体会到了团队协作的重要性,很多问题并不是我们单独一个人就能完成的,需要大家一起集思广益.

六：参考文献

（1）戴亚翔，《TFT-LCD》面板的驱动与设计》清华大学出版社

看似短暂的一生，其间的色彩，波折，却是纷呈的，深不可测的，所以才有人拼尽一切阻隔，在路漫漫中，上下而求索。

不管平庸也好，风生水起也罢，其实谁的人生不是顶着风雨在前行，都在用平凡的身体支撑着一个看不见的灵魂？

有时候行到风不推身体也飘摇，雨不流泪水也湿过衣衫，而让我们始终坚持的除了一份信念：风雨总会过去，晴朗总会伴着彩虹挂在天边。

一定还有比信念还牢固的东西支撑着我们，那就是流动在心底的爱，一份拳拳之爱，或许卑微，却是我们执著存在这个世界上，可以跨越任何险阻的勇气、力量和最美丽的理由。

人生的途程积累了一定的距离，每个人都成了哲学家。因为生活会让我们慢慢懂得：低头是为了抬头，行走是为了更好地休憩，不阅尽沧桑怎会大度，没惯见成败怎会宠辱不惊，不历经纠结怎会活得舒展？

看清才会原谅，有时的无动于衷，不是不屑，不是麻木，而是不值得。有时痛苦，不是怕失去，不是没得到，而是因为自私，不肯放手，不是自己的，也不想给。

人生到最后，有的人把自己活成了富翁，有的人却一无所有。

梭罗说：一个人富裕程度如何，要看他能放下多少东西。大千世界，我们总是想要的太多，以为自己得到的太少。是啊，一个贫穷的人怎么会轻易舍得抛下自己的所有呢？到了一定年龄，才会明白一个人对物质生活的过多贪求，反而让自己的心灵变得愈加贫穷。

人生到了最后，其实活出的只是一个灵魂的高度，清风明月，花香草色，便是一袖山水，满目清澈。放下从前，放下过去，从容地走入当下，和自己的内心交流，和自己的灵魂对话，听时光走过的声音，嗅闻它御风而过的芳香……

如果兜兜转转了大半个人生的你，此刻依然觉得自己很贫穷，那么愿一无所有的你，

看似短暂的一生，其间的色彩，波折，却是纷呈的，深不可测的，所以才有人拼尽一切阻隔，在路漫漫中，上下而求索。

不管平庸也好，风生水起也罢，其实谁的人生不是顶着风雨在前行，都在用平凡的身体支撑着一个看不见的灵魂？

有时候行到风不推身体也飘摇，雨不流泪水也湿过衣衫，而让我们始终坚持的除了一份信念：风雨总会过去，晴朗总会伴着彩虹挂在天边。

一定还有比信念还牢固的东西支撑着我们，那就是流动在心底的爱，一份拳拳之爱，或许卑微，却是我们执著存在这个世界上，可以跨越任何险阻的勇气、力量和最美丽的理由。

人生的途程积累了一定的距离，每个人都成了哲学家。因为生活会让我们慢慢懂得：低头是为了抬头，行走是为了更好地休憩，不阅尽沧桑怎会大度，没惯见成败怎会宠辱不惊，不历经纠结怎会活得舒展？

看清才会原谅，有时的无动于衷，不是不屑，不是麻木，而是不值得。有时痛苦，不是怕失去，不是没得到，而是因为自私，不肯放手，不是自己的，也不想给。

人生到最后，有的人把自己活成了富翁，有的人却一无所有。

梭罗说：一个人富裕程度如何，要看他能放下多少东西。大千世界，我们总是想要的太多，以为自己得到的太少。是啊，一个贫穷的人怎么会轻易舍得抛下自己的所有呢？到了一定年龄，才会明白一个人对物质生活的过多贪求，反而让自己的心灵变得愈加贫穷。

人生到了最后，其实活出的只是一个灵魂的高度，清风明月，花香草色，便是一袖山水，满目清澈。放下从前，放下过去，从容地走入当下，和自己的内心交流，和自己的灵魂对话，听时光走过的声音，嗅闻它御风而过的芳香……

如果兜兜转转了大半个人生的你，此刻依然觉得自己很贫穷，那么愿一无所有的你，