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，在如今的社會上已經得到了迅速的發展和廣泛的應用。液晶顯示器件的圖像顯示效果受諸多因素影響，除本機故障以外，液晶顯示器件的選擇、安裝、調試、參數設置、使用環境及使用方法等因素均會影響圖像的顯示效果。本文就影響LCD顯示效果的因素進行了分析，以期能為讓LCD有更好的顯示效果而提供參考和借鑒。

2 對比度與視角的關系

影響LCD顯示效果的主要因素有對比度和視角。所謂對比度就是顯示狀態明度與非顯示狀態明度的比值。因為LCD屬被動型器件，是靠調制外界光來實現顯示的，也就是說LCD顯示的明度取決于外界光光強和液晶盒的透過率（對于透射式顯示器），所以，對比度受外界影響很大。一般在白色光或日光照射下，測得的對比度約在5：1至20：1之間，而在激光等單色光照射下測得對比度可達100：1以上。

視覺寬窄實際就是指液晶顯示器件法線和觀察的方向兩項間的夾角，此寬窄就是進行判斷LCD是否優質的一個重要特點。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。當光的透過率=0時，并且是在無電場作用的情況下，然而，此光的透過率就會和波長具有的相依性進行著色，因此，選擇（λ=0.55μm）]才是對比度的最適宜的條件。對于LCD進行設計的時候，要求具有較高的對比度與較寬的視覺，正是如此，需要將工藝生產與材料設計給予恰當的搭配。

3 選擇材料與設計結構

將LCD的質量進行合理的改善，不僅需要優化的設計，而且需要穩固的生產線和健全的工藝技術，把LCD的最初參數與結構進行控制于最佳范圍之中。目前，為了讓LCD行業呈現高對比度和寬視覺的顯示狀態，則需在5～6μm厚度之間進行控制LCD的盒厚數。但是相對高占空比（[1/64）的LCD產品，其要求的盒厚會更加高。在一般情況下，我們會采用色度學的方法將液晶盒的對應厚度進行研究，同時利用均勻性把精度給予標定，如何將液晶厚度產生的偏差控制在20nm以下，當色差小于3NBS單位， 扭曲角為270°的時候即可獲得，當色差保持小于3NBS 單位不變，扭曲角為180°的時候，則液晶厚度產生的偏差<40nm。然而視覺雖然在盒厚精確控制后呈現變大的趨勢，但是當液晶顯示亮的時候，會造成明度損失。此外，透過率呈現暗態時，其對比度會受到直接的影響。

圖1 有效電壓比和占空數

經過分析其原因之后，為了提高優化LCD的顯示效果，需要全面考慮以下不同項目的參數。

3.1 液晶陡度的要求

目前，LCD產品早就以TN型向STN型發展，同時從傳統的90b扭曲改善為240～270b扭曲。由此加大扭曲角，進一步將LCD光電特性曲線的陡度因子進行改善，從而充分發揮了多行掃描的作用。以此同時，就更加嚴格要求液晶質量。如下表所示可知：液晶陡度和產品搜哦奧妙行數的變化成正比，行數越多，液晶陡度就越高。占空比的倒數實際指器件的掃描行數（N）在圖中顯示為橫坐標，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N之間的聯系：

表1 全息膜、TDF/RDF膜、PG系列偏振片的主要參數

由此可知，對于液晶陡度要求的大小及電壓比兩項的變化和掃描行數成反比，掃描行數大，則有效電壓比和要求液晶陡度就越小。

為了給予對比度進行控制在開啟與關閉的驅動電壓較小的范圍中，保證應用的液晶滿足生產需求，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，將各項掃描行數的LCD的液晶材料進行選擇敲定，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，掃描行數和有效電壓成反比，行數高，則電壓就小，當電壓趨向于1時，對比度也隨著趨向于1。各項占空比相應的偏壓比等于一加上此占空比的平方根。所以，將LCD的顯示效果進行進一步優化時，一定要把液晶材料的P值按照LCD結構進行控制在最佳范圍。

3.2 ITO玻璃

制造元器件工藝、各項不同的顯示形式以及分辨率的質量直接受到玻璃基板質量的影響。因此，不斷提高制作玻璃板技術，針對于液晶顯示器有效發展發揮著十分關鍵的作用。通常對于ITO玻璃的選擇，就是需要選擇其有較高的透過性、平面優質的玻璃。但是由于對比度受到色差的影響。同時玻璃面的色差難以察覺，這樣可能讓LCD底色受到影響。比如：當要求LCD屏是半透過式、負性LCD屏是加背光透過式時，其選取的ITO玻璃的透過率要求較高，同時一般均是采用黃白色作為主要色調，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Fe2+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到最佳狀態。此外，ITO膜厚也會受到透過率的影響。然而ITO膜厚和ITO電阻成反比，電阻小，膜就厚，反之膜就薄，而對應的透過率高。所以TTO阻值和透過率存在著相互約束的關系，這需要將選材進行優化。

ITO阻值和液晶電壓成反比，阻值越低，液晶上的電壓越大，不僅將液晶的響應速度進行提高，而且也將LCD顯示的對比度進行提升。若過厚的TTO膜也會影響透過率，從而出現底影等不良現象。因此，必須優化選材和設計，務必將IC驅動和TAB、COG等類型產品相符合。此產品不僅將TTO阻值盡可能的降低，更重要的是需具有恰當的走線設計。針對此問題的解決，各個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計走線而導致的不勻的對比度現象發生率，就盡量進行使用電阻相對小弟的ITO玻璃。LCD的電極顯露會受到折射率或者ITO層的厚度影響。因此，需要在進行設計版圖時，添加填充線來彌補底影，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，并進行加以修飾。

通過以上可知，適當選取ITO玻璃要求：首先是要求ITO玻璃表面必須平整；ITO阻值相對較低；透過率良好。進行使用玻璃時，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，發揮著非常重要的作用，它是三大主材之一。目前，國際各制造商因將對比度進行增強，優化顯示效果，從而其之間的競爭力變得愈加激烈，同時推出許多的相關新材料。比如：日東公司的PG系列新品、美國杜邦公司3M公司的TDF、RDF膜與全息膜等，均具有與眾不同的優勢和特征。因此，在選取滿足工藝條件和生產水平等的新材料，必須關注此材料是否具有耐久性、獨特的結構特征及光學特性等。只有根據材料的不同特征，進行合理生產讓客戶滿意的LCD。

根據LCD的不同結構域光學特性，在進行應用時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，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化視覺效果。將多路驅動進行合成全息圖，這樣查看顯示圖形的時候，不但感受到全息圖案的獨特的色彩，同時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勢，但同時也有缺點。全息膜視覺效果中的光亮度，實際是指白光亮度的倍數。由此可知，全反射就是全息膜應用而產生。因此進行觀看的視覺范圍相對較小。如表1所示：全息膜具有薄、軟的缺點，為了防止返修而產生成本高，在黏貼時需要關注粘著的效果。由于需要透過型FSTN產品的后片上才是其效果最好的應用范圍，因此必須嚴格要求FSTN產品顯示效果。

當前，對于LCD的要求，大部分的客戶是基本一致。比如：具備較強的適應能力，產品在各項芯片運行的時候，顯示的對比度要求平衡、均勻；清晰顯示筆段，讓像素和面板底色產生大偏差；讓LCD整體設計實現高效率的反透效果，也就是將光充分在加背光源顯示屏上透過，即使背光源未運行時也具有相對較高的反射亮度；具備可靠性，對于外界惡劣環境可以很快適應。因此，按照不同的生產設備、生產廠家及工藝、不同程度操作技能者等，同時還有不同領域應用不同的LCD產品。進行選取不同的材料，以致達到顯示對比度的目標要求。

結語

綜上所述，LCD在如今的社會上得到了迅速發展和廣泛的應用。隨著科學技術的發展和人們生活水平的提高，對LCD的顯示對比度有了更高的要求。因此，若想要使LCD達到理想的顯示效果，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LCD的生產工藝、設計方法等方面，從而LCD發揮出最佳的顯示效果。

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

[2]張建設.LCD與DLP投影機圖像顯示效果及性能比較[J].數字技術與應用，2011（04）.