影響LCD顯示效果的因素分析

賀 杰

（深圳晶華顯示器材有限公司，廣東 深圳 518000）

1 概述

LCD，也就是液晶顯示器，在如今的社會(huì)上已經(jīng)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。液晶顯示器件的圖像顯示效果受諸多因素影響，除本機(jī)故障以外，液晶顯示器件的選擇、安裝、調(diào)試、參數(shù)設(shè)置、使用環(huán)境及使用方法等因素均會(huì)影響圖像的顯示效果。本文就影響LCD顯示效果的因素進(jìn)行了分析，以期能為讓LCD有更好的顯示效果而提供參考和借鑒。

2 對(duì)比度與視角的關(guān)系

影響LCD顯示效果的主要因素有對(duì)比度和視角。所謂對(duì)比度就是顯示狀態(tài)明度與非顯示狀態(tài)明度的比值。因?yàn)長(zhǎng)CD屬被動(dòng)型器件，是靠調(diào)制外界光來實(shí)現(xiàn)顯示的，也就是說LCD顯示的明度取決于外界光光強(qiáng)和液晶盒的透過率（對(duì)于透射式顯示器），所以，對(duì)比度受外界影響很大。一般在白色光或日光照射下，測(cè)得的對(duì)比度約在5：1至20：1之間，而在激光等單色光照射下測(cè)得對(duì)比度可達(dá)100：1以上。

視覺寬窄實(shí)際就是指液晶顯示器件法線和觀察的方向兩項(xiàng)間的夾角，此寬窄就是進(jìn)行判斷LCD是否優(yōu)質(zhì)的一個(gè)重要特點(diǎn)。比如：判斷TN型，觀察液晶盒視覺的大小與光程差（△n×d）成反比，光程差大，其視覺就變小。當(dāng)光的透過率=0時(shí)，并且是在無電場(chǎng)作用的情況下，然而，此光的透過率就會(huì)和波長(zhǎng)具有的相依性進(jìn)行著色，因此，選擇（λ=0.55μm）]才是對(duì)比度的最適宜的條件。對(duì)于LCD進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要求具有較高的對(duì)比度與較寬的視覺，正是如此，需要將工藝生產(chǎn)與材料設(shè)計(jì)給予恰當(dāng)?shù)拇钆洹?/p>

3 選擇材料與設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

將LCD的質(zhì)量進(jìn)行合理的改善，不僅需要優(yōu)化的設(shè)計(jì)，而且需要穩(wěn)固的生產(chǎn)線和健全的工藝技術(shù)，把LCD的最初參數(shù)與結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制于最佳范圍之中。目前，為了讓LCD行業(yè)呈現(xiàn)高對(duì)比度和寬視覺的顯示狀態(tài)，則需在5～6μm厚度之間進(jìn)行控制LCD的盒厚數(shù)。但是相對(duì)高占空比（[1/64）的LCD產(chǎn)品，其要求的盒厚會(huì)更加高。在一般情況下，我們會(huì)采用色度學(xué)的方法將液晶盒的對(duì)應(yīng)厚度進(jìn)行研究，同時(shí)利用均勻性把精度給予標(biāo)定，如何將液晶厚度產(chǎn)生的偏差控制在20nm以下，當(dāng)色差小于3NBS單位， 扭曲角為270°的時(shí)候即可獲得，當(dāng)色差保持小于3NBS 單位不變，扭曲角為180°的時(shí)候，則液晶厚度產(chǎn)生的偏差<40nm。然而視覺雖然在盒厚精確控制后呈現(xiàn)變大的趨勢(shì)，但是當(dāng)液晶顯示亮的時(shí)候，會(huì)造成明度損失。此外，透過率呈現(xiàn)暗態(tài)時(shí)，其對(duì)比度會(huì)受到直接的影響。

圖1 有效電壓比和占空數(shù)

經(jīng)過分析其原因之后，為了提高優(yōu)化LCD的顯示效果，需要全面考慮以下不同項(xiàng)目的參數(shù)。

3.1 液晶陡度的要求

目前，LCD產(chǎn)品早就以TN型向STN型發(fā)展，同時(shí)從傳統(tǒng)的90b扭曲改善為240～270b扭曲。由此加大扭曲角，進(jìn)一步將LCD光電特性曲線的陡度因子進(jìn)行改善，從而充分發(fā)揮了多行掃描的作用。以此同時(shí)，就更加嚴(yán)格要求液晶質(zhì)量。如下表所示可知：液晶陡度和產(chǎn)品搜哦奧妙行數(shù)的變化成正比，行數(shù)越多，液晶陡度就越高。占空比的倒數(shù)實(shí)際指器件的掃描行數(shù)（N）在圖中顯示為橫坐標(biāo)，然而有效電壓比指閉合電壓VOFF與開啟電壓VON的比重，則針對(duì)液晶陡度的具體要求就是有效電壓比。此電壓比和掃描行數(shù)N之間的聯(lián)系：

表1 全息膜、TDF/RDF膜、PG系列偏振片的主要參數(shù)

由此可知，對(duì)于液晶陡度要求的大小及電壓比兩項(xiàng)的變化和掃描行數(shù)成反比，掃描行數(shù)大，則有效電壓比和要求液晶陡度就越小。

為了給予對(duì)比度進(jìn)行控制在開啟與關(guān)閉的驅(qū)動(dòng)電壓較小的范圍中，保證應(yīng)用的液晶滿足生產(chǎn)需求，由此采用P=Vsa/Vth或V90/V10，其中P代表LCD的閾值陡度、Vsa代表電壓、Vth代表閾值電壓，將各項(xiàng)掃描行數(shù)的LCD的液晶材料進(jìn)行選擇敲定，目的是獲取最佳的陡度值，給予LCD顯示正常保障。

從圖1可知，掃描行數(shù)和有效電壓成反比，行數(shù)高，則電壓就小，當(dāng)電壓趨向于1時(shí)，對(duì)比度也隨著趨向于1。各項(xiàng)占空比相應(yīng)的偏壓比等于一加上此占空比的平方根。所以，將LCD的顯示效果進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化時(shí)，一定要把液晶材料的P值按照LCD結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制在最佳范圍。

3.2 ITO玻璃

制造元器件工藝、各項(xiàng)不同的顯示形式以及分辨率的質(zhì)量直接受到玻璃基板質(zhì)量的影響。因此，不斷提高制作玻璃板技術(shù)，針對(duì)于液晶顯示器有效發(fā)展發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用。通常對(duì)于ITO玻璃的選擇，就是需要選擇其有較高的透過性、平面優(yōu)質(zhì)的玻璃。但是由于對(duì)比度受到色差的影響。同時(shí)玻璃面的色差難以察覺，這樣可能讓LCD底色受到影響。比如：當(dāng)要求LCD屏是半透過式、負(fù)性LCD屏是加背光透過式時(shí)，其選取的ITO玻璃的透過率要求較高，同時(shí)一般均是采用黃白色作為主要色調(diào)，從而能夠確保光線的透過亮度。則反射式LCD屏采用的黃綠模式，需要主要以含F(xiàn)e2+離子多的淺綠色的ITO玻璃，以致將顯示像素和玻璃板之間存在的顏色差別達(dá)到最佳狀態(tài)。此外，ITO膜厚也會(huì)受到透過率的影響。然而ITO膜厚和ITO電阻成反比，電阻小，膜就厚，反之膜就薄，而對(duì)應(yīng)的透過率高。所以TTO阻值和透過率存在著相互約束的關(guān)系，這需要將選材進(jìn)行優(yōu)化。

ITO阻值和液晶電壓成反比，阻值越低，液晶上的電壓越大，不僅將液晶的響應(yīng)速度進(jìn)行提高，而且也將LCD顯示的對(duì)比度進(jìn)行提升。若過厚的TTO膜也會(huì)影響透過率，從而出現(xiàn)底影等不良現(xiàn)象。因此，必須優(yōu)化選材和設(shè)計(jì)，務(wù)必將IC驅(qū)動(dòng)和TAB、COG等類型產(chǎn)品相符合。此產(chǎn)品不僅將TTO阻值盡可能的降低，更重要的是需具有恰當(dāng)?shù)淖呔€設(shè)計(jì)。針對(duì)此問題的解決，各個(gè)廠家均在此方面的工作做了很大努力，極力希望將此問題解決。為了降低不合理的設(shè)計(jì)走線而導(dǎo)致的不勻的對(duì)比度現(xiàn)象發(fā)生率，就盡量進(jìn)行使用電阻相對(duì)小弟的ITO玻璃。LCD的電極顯露會(huì)受到折射率或者ITO層的厚度影響。因此，需要在進(jìn)行設(shè)計(jì)版圖時(shí)，添加填充線來彌補(bǔ)底影，防止LCD外觀受到的影響，或者采用將TOP層涂上ITO圖形的方法，并進(jìn)行加以修飾。

通過以上可知，適當(dāng)選取ITO玻璃要求：首先是要求ITO玻璃表面必須平整；ITO阻值相對(duì)較低；透過率良好。進(jìn)行使用玻璃時(shí)，需要充分考慮填充線、色差、布線等，此外，需要合理利用TOP層工藝，以此優(yōu)化液晶的良好顯示效果。

3.3 選擇偏振片

偏振片在LCD顯示良好效果過程中，發(fā)揮著非常重要的作用，它是三大主材之一。目前，國(guó)際各制造商因?qū)?duì)比度進(jìn)行增強(qiáng)，優(yōu)化顯示效果，從而其之間的競(jìng)爭(zhēng)力變得愈加激烈，同時(shí)推出許多的相關(guān)新材料。比如：日東公司的PG系列新品、美國(guó)杜邦公司3M公司的TDF、RDF膜與全息膜等，均具有與眾不同的優(yōu)勢(shì)和特征。因此，在選取滿足工藝條件和生產(chǎn)水平等的新材料，必須關(guān)注此材料是否具有耐久性、獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征及光學(xué)特性等。只有根據(jù)材料的不同特征，進(jìn)行合理生產(chǎn)讓客戶滿意的LCD。

根據(jù)LCD的不同結(jié)構(gòu)域光學(xué)特性，在進(jìn)行應(yīng)用時(shí)把其放置在偏振片的后面位置，這樣能夠把射入的光全部集中于一個(gè)固定的范圍，而此范圍要求比較狹窄，讓大部分的光從狹窄中反射出，不但將玻璃板的明度加以增強(qiáng)，液晶表面上存在的旋光解除，而且大大降低照明電里的功能的損耗。此外，多種多樣的顏色還可以優(yōu)化視覺效果。將多路驅(qū)動(dòng)進(jìn)行合成全息圖，這樣查看顯示圖形的時(shí)候，不但感受到全息圖案的獨(dú)特的色彩，同時(shí)在光照下還可以觀看到三維立體的影像。

雖然全息膜具備許多的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也有缺點(diǎn)。全息膜視覺效果中的光亮度，實(shí)際是指白光亮度的倍數(shù)。由此可知，全反射就是全息膜應(yīng)用而產(chǎn)生。因此進(jìn)行觀看的視覺范圍相對(duì)較小。如表1所示：全息膜具有薄、軟的缺點(diǎn)，為了防止返修而產(chǎn)生成本高，在黏貼時(shí)需要關(guān)注粘著的效果。由于需要透過型FSTN產(chǎn)品的后片上才是其效果最好的應(yīng)用范圍，因此必須嚴(yán)格要求FSTN產(chǎn)品顯示效果。

當(dāng)前，對(duì)于LCD的要求，大部分的客戶是基本一致。比如：具備較強(qiáng)的適應(yīng)能力，產(chǎn)品在各項(xiàng)芯片運(yùn)行的時(shí)候，顯示的對(duì)比度要求平衡、均勻；清晰顯示筆段，讓像素和面板底色產(chǎn)生大偏差；讓LCD整體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高效率的反透效果，也就是將光充分在加背光源顯示屏上透過，即使背光源未運(yùn)行時(shí)也具有相對(duì)較高的反射亮度；具備可靠性，對(duì)于外界惡劣環(huán)境可以很快適應(yīng)。因此，按照不同的生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)廠家及工藝、不同程度操作技能者等，同時(shí)還有不同領(lǐng)域應(yīng)用不同的LCD產(chǎn)品。進(jìn)行選取不同的材料，以致達(dá)到顯示對(duì)比度的目標(biāo)要求。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，LCD在如今的社會(huì)上得到了迅速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)LCD的顯示對(duì)比度有了更高的要求。因此，若想要使LCD達(dá)到理想的顯示效果，不僅要要合理地選取ITO玻璃、液晶、偏振片等材料，還要綜合考慮有關(guān)LCD的生產(chǎn)工藝、設(shè)計(jì)方法等方面，從而LCD發(fā)揮出最佳的顯示效果。

[1]張建設(shè).影響多媒體投影機(jī)圖像顯示效果的因素分析[J].天津電大學(xué)報(bào)，2011（02）.

[2]張建設(shè).LCD與DLP投影機(jī)圖像顯示效果及性能比較[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011（04）.