影响LCD显示效果的因素分析

贺 杰

（深圳晶华显示器材有限公司，广东 深圳 518000）

1 概述

LCD，也就是液晶显示器，在如今的社会上已经得到了迅速的发展和广泛的应用。液晶显示器件的图像显示效果受诸多因素影响，除本机故障以外，液晶显示器件的选择、安装、调试、参数设置、使用环境及使用方法等因素均会影响图像的显示效果。本文就影响LCD显示效果的因素进行了分析，以期能为让LCD有更好的显示效果而提供参考和借鉴。

2 对比度与视角的关系

影响LCD显示效果的主要因素有对比度和视角。所谓对比度就是显示状态明度与非显示状态明度的比值。因为LCD属被动型器件，是靠调制外界光来实现显示的，也就是说LCD显示的明度取决于外界光光强和液晶盒的透过率（对于透射式显示器），所以，对比度受外界影响很大。一般在白色光或日光照射下，测得的对比度约在5：1至20：1之间，而在激光等单色光照射下测得对比度可达100：1以上。

视觉宽窄实际就是指液晶显示器件法线和观察的方向两项间的夹角，此宽窄就是进行判断LCD是否优质的一个重要特点。比如：判断TN型，观察液晶盒视觉的大小与光程差（△n×d）成反比，光程差大，其视觉就变小。当光的透过率=0时，并且是在无电场作用的情况下，然而，此光的透过率就会和波长具有的相依性进行着色，因此，选择（λ=0.55μm）]才是对比度的最适宜的条件。对于LCD进行设计的时候，要求具有较高的对比度与较宽的视觉，正是如此，需要将工艺生产与材料设计给予恰当的搭配。

3 选择材料与设计结构

将LCD的质量进行合理的改善，不仅需要优化的设计，而且需要稳固的生产线和健全的工艺技术，把LCD的最初参数与结构进行控制于最佳范围之中。目前，为了让LCD行业呈现高对比度和宽视觉的显示状态，则需在5～6μm厚度之间进行控制LCD的盒厚数。但是相对高占空比（[1/64）的LCD产品，其要求的盒厚会更加高。在一般情况下，我们会采用色度学的方法将液晶盒的对应厚度进行研究，同时利用均匀性把精度给予标定，如何将液晶厚度产生的偏差控制在20nm以下，当色差小于3NBS单位， 扭曲角为270°的时候即可获得，当色差保持小于3NBS 单位不变，扭曲角为180°的时候，则液晶厚度产生的偏差<40nm。然而视觉虽然在盒厚精确控制后呈现变大的趋势，但是当液晶显示亮的时候，会造成明度损失。此外，透过率呈现暗态时，其对比度会受到直接的影响。

图1 有效电压比和占空数

经过分析其原因之后，为了提高优化LCD的显示效果，需要全面考虑以下不同项目的参数。

3.1 液晶陡度的要求

目前，LCD产品早就以TN型向STN型发展，同时从传统的90b扭曲改善为240～270b扭曲。由此加大扭曲角，进一步将LCD光电特性曲线的陡度因子进行改善，从而充分发挥了多行扫描的作用。以此同时，就更加严格要求液晶质量。如下表所示可知：液晶陡度和产品搜哦奥妙行数的变化成正比，行数越多，液晶陡度就越高。占空比的倒数实际指器件的扫描行数（N）在图中显示为横坐标，然而有效电压比指闭合电压VOFF与开启电压VON的比重，则针对液晶陡度的具体要求就是有效电压比。此电压比和扫描行数N之间的联系：

表1 全息膜、TDF/RDF膜、PG系列偏振片的主要参数

由此可知，对于液晶陡度要求的大小及电压比两项的变化和扫描行数成反比，扫描行数大，则有效电压比和要求液晶陡度就越小。

为了给予对比度进行控制在开启与关闭的驱动电压较小的范围中，保证应用的液晶满足生产需求，由此采用P=Vsa/Vth或V90/V10，其中P代表LCD的阈值陡度、Vsa代表电压、Vth代表阈值电压，将各项扫描行数的LCD的液晶材料进行选择敲定，目的是获取最佳的陡度值，给予LCD显示正常保障。

从图1可知，扫描行数和有效电压成反比，行数高，则电压就小，当电压趋向于1时，对比度也随着趋向于1。各项占空比相应的偏压比等于一加上此占空比的平方根。所以，将LCD的显示效果进行进一步优化时，一定要把液晶材料的P值按照LCD结构进行控制在最佳范围。

3.2 ITO玻璃

制造元器件工艺、各项不同的显示形式以及分辨率的质量直接受到玻璃基板质量的影响。因此，不断提高制作玻璃板技术，针对于液晶显示器有效发展发挥着十分关键的作用。通常对于ITO玻璃的选择，就是需要选择其有较高的透过性、平面优质的玻璃。但是由于对比度受到色差的影响。同时玻璃面的色差难以察觉，这样可能让LCD底色受到影响。比如：当要求LCD屏是半透过式、负性LCD屏是加背光透过式时，其选取的ITO玻璃的透过率要求较高，同时一般均是采用黄白色作为主要色调，从而能够确保光线的透过亮度。则反射式LCD屏采用的黄绿模式，需要主要以含Fe2+离子多的浅绿色的ITO玻璃，以致将显示像素和玻璃板之间存在的颜色差别达到最佳状态。此外，ITO膜厚也会受到透过率的影响。然而ITO膜厚和ITO电阻成反比，电阻小，膜就厚，反之膜就薄，而对应的透过率高。所以TTO阻值和透过率存在着相互约束的关系，这需要将选材进行优化。

ITO阻值和液晶电压成反比，阻值越低，液晶上的电压越大，不仅将液晶的响应速度进行提高，而且也将LCD显示的对比度进行提升。若过厚的TTO膜也会影响透过率，从而出现底影等不良现象。因此，必须优化选材和设计，务必将IC驱动和TAB、COG等类型产品相符合。此产品不仅将TTO阻值尽可能的降低，更重要的是需具有恰当的走线设计。针对此问题的解决，各个厂家均在此方面的工作做了很大努力，极力希望将此问题解决。为了降低不合理的设计走线而导致的不匀的对比度现象发生率，就尽量进行使用电阻相对小弟的ITO玻璃。LCD的电极显露会受到折射率或者ITO层的厚度影响。因此，需要在进行设计版图时，添加填充线来弥补底影，防止LCD外观受到的影响，或者采用将TOP层涂上ITO图形的方法，并进行加以修饰。

通过以上可知，适当选取ITO玻璃要求：首先是要求ITO玻璃表面必须平整；ITO阻值相对较低；透过率良好。进行使用玻璃时，需要充分考虑填充线、色差、布线等，此外，需要合理利用TOP层工艺，以此优化液晶的良好显示效果。

3.3 选择偏振片

偏振片在LCD显示良好效果过程中，发挥着非常重要的作用，它是三大主材之一。目前，国际各制造商因将对比度进行增强，优化显示效果，从而其之间的竞争力变得愈加激烈，同时推出许多的相关新材料。比如：日东公司的PG系列新品、美国杜邦公司3M公司的TDF、RDF膜与全息膜等，均具有与众不同的优势和特征。因此，在选取满足工艺条件和生产水平等的新材料，必须关注此材料是否具有耐久性、独特的结构特征及光学特性等。只有根据材料的不同特征，进行合理生产让客户满意的LCD。

根据LCD的不同结构域光学特性，在进行应用时把其放置在偏振片的后面位置，这样能够把射入的光全部集中于一个固定的范围，而此范围要求比较狭窄，让大部分的光从狭窄中反射出，不但将玻璃板的明度加以增强，液晶表面上存在的旋光解除，而且大大降低照明电里的功能的损耗。此外，多种多样的颜色还可以优化视觉效果。将多路驱动进行合成全息图，这样查看显示图形的时候，不但感受到全息图案的独特的色彩，同时在光照下还可以观看到三维立体的影像。

虽然全息膜具备许多的优势，但同时也有缺点。全息膜视觉效果中的光亮度，实际是指白光亮度的倍数。由此可知，全反射就是全息膜应用而产生。因此进行观看的视觉范围相对较小。如表1所示：全息膜具有薄、软的缺点，为了防止返修而产生成本高，在黏贴时需要关注粘着的效果。由于需要透过型FSTN产品的后片上才是其效果最好的应用范围，因此必须严格要求FSTN产品显示效果。

当前，对于LCD的要求，大部分的客户是基本一致。比如：具备较强的适应能力，产品在各项芯片运行的时候，显示的对比度要求平衡、均匀；清晰显示笔段，让像素和面板底色产生大偏差；让LCD整体设计实现高效率的反透效果，也就是将光充分在加背光源显示屏上透过，即使背光源未运行时也具有相对较高的反射亮度；具备可靠性，对于外界恶劣环境可以很快适应。因此，按照不同的生产设备、生产厂家及工艺、不同程度操作技能者等，同时还有不同领域应用不同的LCD产品。进行选取不同的材料，以致达到显示对比度的目标要求。

结语

综上所述，LCD在如今的社会上得到了迅速发展和广泛的应用。随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，对LCD的显示对比度有了更高的要求。因此，若想要使LCD达到理想的显示效果，不仅要要合理地选取ITO玻璃、液晶、偏振片等材料，还要综合考虑有关LCD的生产工艺、设计方法等方面，从而LCD发挥出最佳的显示效果。

[1]张建设.影响多媒体投影机图像显示效果的因素分析[J].天津电大学报，2011（02）.

[2]张建设.LCD与DLP投影机图像显示效果及性能比较[J].数字技术与应用，2011（04）.