4.1.1 高画质技术的发展

决定LCD画质的因素很多，主要包括亮度、对比度、视角、响应速度、色域（色再现性）、伽马特性、灰阶及色数、精细度等满足一定技术指标的可视性因素，以及低闪烁、低串扰、无显示不均等特殊画质要求。

在改善显示屏结构和液晶材料的同时，通过其他的手段，如通过外部光学材料、驱动系统等方面的改善，来达到提高显示画质的目的。亮度、对比度、视角、响应速度、色域等是传统的画质指标。这些指标的高低本质上取决于液晶显示模式，比如TN模式的透光率高（相对亮度就高）、响应速度快，VA模式的视角宽、对比度高。产品的不同用途，需要配合不同的显示模式，并且确定不同的画质指标。比如，灰阶及色数视用途而定，普通液晶显示器的灰阶一般为6位，高阶LCD电视的灰阶一般为8位。

不同用途的LCD，对画质要求的优先度不同。获得清晰舒适的图像和文本阅读的关键因素有：亮度、精细度、颜色准确度、对比度。精细化包含更多的信息量，有利于放大操作。颜色准确度要求准确反映实物的色彩，不能过饱和，过饱和的颜色看起来非常强烈；也不能欠饱和，欠饱和的颜色看起来很枯燥。这样指标如果要进行权衡，亮度和精细度的优先度比广色域和对比度的优先度要高。特别是在环境光比较亮的情况下，亮度的重要性比对比度更高。获得清晰流畅的动态图的关键因素有：响应速度、亮度、颜色准确度、对比度。

液晶显示屏的透光率只有3%～7%，即背光源的光有93%～97%被浪费掉了。所以，提高显示屏的透光率，提升液晶显示亮度一直是高画质技术的发展方向。

为了改善早期TN-LCD视角较窄的问题，开发了带视角补偿功能的偏光片以扩大TN-LCD的视角。此外，还开发了宽视角的IPS技术和VA技术，为了进一步扩大视角，还开发了IPS和VA的视角补偿技术，比如在偏光片中使用视角补偿膜，在像素结构中使用多畴设计。

液晶只有经过取向处理才能沿着一定的方向转动，取向处理后的液晶存在一定的预倾角。预倾角的存在使LCD在显示黑态时不能获得完美的纯黑显示，从而降低对比度。在常用的TN、IPS和VA三种显示模式中，TN和IPS的对比度在1000左右，VA的对比度高达3000以上。TN的预倾角最大，IPS次之，但IPS密布的电极结构会进一步提高取向膜表面液晶的倾斜角度。VA不需要对取向膜进行取向处理，所以对比度很高。对比度越高，能够获得的画面层次感和视觉感受就越强。但是，传统VA像素结构中的凸条和狭缝结构会使附近的液晶出现一定角度的倾斜，从而降低VA的对比度。提升对比度的对策很多：在工艺上可以采用光取向技术，在材料上可以提高偏光片的偏光度，在驱动上可以采用动态背光技术，在设计上可以屏蔽电磁干扰，在结构上可以进行平坦化处理，等等。

LCD是通过液晶的转动来控制显示亮度的。液晶是由20nm大小的液晶分子混合而成，带有一定黏度的流体物质。为了使所有液晶分子都沿统一的方向转动，需要一定的时间。液晶响应速度与显示模式有关，OCB显示模式和BPLC显示模式的响应时间可以达到1～2ms，量产TN液晶的响应时间可以达到5ms，虽也有3ms产品，但品质仍待进一步追踪及改良。提高响应速度可以降低液晶的黏度，减小显示屏的液晶盒厚，但会使显示色彩鲜艳度受到影响。

LCD作为显示工具，基本功能是再现大自然中的所有色彩，即再现国际照明协会（Commission International de l'Eclairage，CIE）色度图中的所有色彩。CIE中的颜色无法100%再现，但基于CIE标准诞生了若干个不同行业的色彩空间，常用的有如图4-1所示的NTSC、sRGB及CMYK 3个。1952年，由NTSC（美国国家电视系统委员会）制定了彩电的色彩空间，即NTSC色域。1998年，IEC（国际电气标准会议）规定将700nm的红、546.1nm的绿以及435.8nm的蓝作为三原色，取名“standardRGB”（简写sRGB），制定了显示器及数码类产品的色彩空间，即sRGB色域。sRGB的色域范围正好是NTSC的72%。色域范围越大，LCD能够再现的色彩范围越大。LCD的颜色来源于背光源发光体发出的白色光，然后通过CF上的RGB滤色膜再分离出白光中的三基色光。所以，扩大LCD色域范围的根本对策是提高背光源中三基色光的饱和度，同时提高CF上的RGB滤色膜的透光率。

图4-1 NTSC、sRGB和CMYK 3个色域（色彩空间）的比较