透明液晶显示器色度特性研究

摘 要：透明显示器适用于建筑物窗户、汽车车窗与商店橱窗等多种应用，除了原有的透明显示功能以外，还具有未来可能作为信息显示器的发展潜力，因而备受市场关注。但是目前厂商开发的重点仅集中在如何提高透明液晶面板的全光透过率，而对其色度特性研究却很少，导致在实际应用上全光透光率高的产品，其背后物品的色彩显示并不准确，应用效果不理想。在本文中，我们采用本公司量产的31.5 UV2A透明液晶面板，对不同颜色光线通过透明显示器时的色度坐标偏移情况进行研究，确定了透明显示器对色度的影响。

关键词： 透明液晶显示；色差；色度

中图分类号：TN141.9；TN873+.93 文献标识码：A

Research on Chromaticity Characteristic of Transparent Liquid Crystal Display

WANG Hai-hong， JIAO Feng， MA Qun-gang

（Nanjing CEC PANDA LCD Technology Co.， Ltd. R&D Center， Nanjing Jiangsu 210033， China）

Abstract： Transparent displays are suitable for building windows， automobile windows and the shop window and many kinds of applications. In addition to the original transparent display function， it still has the possible development potential as information display， thus the market focus. But at present main manufacturers only focus on how to improve light transmittance of the transparent liquid crystal panel， and there is little research on its chromaticity characteristic. In the practical application， the display has high light transmittance， but the color of the goods behind the display is not accurate， the application effect is not ideal. In this paper， we adopt the company production 31.5 UV2A transparent liquid crystal panel and study the chromaticity coordinates deviation of different color light when they go through the transparent display， and the effect on chromaticity.

Keywords： transparent liquid crystal display； color difference； chromaticity

引 言

透明显示器是指含有一定程度的穿透性，可显示画面后方的背景，可适用于建筑与车辆窗户及商店橱窗。除原有的显示功能外，更具备提供资讯等未来显示器特色，因此受到市场关注，未来恐将取代部分显示器的市场，包括建筑用、广告用、公共用等，并带动整体显示器市场成长。

美国市场调研机构Display Bank发表的“透明显示器技术与市场展望”（Transparent Display Technology and Market Forecast）报告曾大胆预测，到2025年透明显示的市场规模将达11.7亿台，产值约872亿美元。广阔的市场前景让已经华丽登场的各路厂商倾情投入，争先恐后。其中透明液晶显示因其与现有液晶显示器的制程兼容，成本不高的特点，成为目前市场的主流。

目前透明显示器厂商开发的重点仅集中在如何提高透明液晶面板的全光透过率，而对其色度特性研究却很少，导致在实际应用上全光透光率高的产品，其内部物品颜色显示并不准确，影响应用效果。

在本文中，我们采用本公司的31.5 UV2A透明液晶面板，对不同颜色光线通过透明显示器时的色度坐标偏移情况进行研究，总结了透明显示器对色度的影响关系。

1 主要原理及实验设备

人们为了使色彩设计和复制更精确、更完美，为色彩的转换和校正制定合适的调整尺度或比例，减少由于空间的不均匀而带来的复制误差，在不断寻找一种最均匀的色彩空间，这种色彩空间，在不同位置、不同方向上相等的几何距离在视觉上有对应相等的色差，把易测的空间距离作为色彩感觉差别量的度量。若能得到一种均匀颜色空间，那么色彩复制技术就会有更大进步，颜色匹配和色彩复制的准确性就得到加强，CIE 1976 UCS均匀色品图正是因这种需求而产生的。本文采用CIE 1976 UCS色品图来研究色差，具体计算方法如下：

首先挑选漆膜颜色标准样卡（GSB05-1426- 2001），鲜蓝（16B10）、深豆绿（29G09）、大红（62R03）。

然后使用CA-310（美能达色彩分析仪）分别测量出三卡在有无面板时的色坐标x、y；转换色坐标为CIE 1976 UCS均匀色品坐标u'、v'。

u'＝■

v'=■

计算测量前后的坐标差值，色差公式表示如下：

ΔE=■

2 实验结果及分析

2.1 不同照光亮度下色卡色坐标偏移情况

测试箱如图1所示，包括箱体内部中央的红绿蓝三卡、箱体顶部的照明光源、箱体前部的透明液晶面板组成，在测试过程中将照明电流逐步加大，即箱内亮度逐步变大，通过CA-310测试红绿蓝三卡的色坐标变化情况。

将照明电流分别从10mA至150mA调节，依次测量箱内亮度、电流与亮度的变化关系，如表1所示，随着照明电流的增大，箱内亮度也随之增大。在不添加透明面板时，透过CA-310对红绿蓝三卡的色坐标进行测量，结果如图2所示。

如图2所示，红绿蓝三色卡在亮度大于75.6cd/m2时，各差基本一致，颜坐标趋于稳定。蓝卡相对于其它两卡，需要亮度大于123cd/m2时，色差才趋于稳定，且在明暗环境的色差较大，所以若要辨清蓝色物体需要较亮的照明亮度。

如图3所示，从色差坐标可以看出，在有面板的情况下，红绿色卡箱内亮度达到168cd/m2时，颜色基本稳定，但是蓝卡的色差还是一直增大，说明蓝色的颜色稳定性较差，而红绿色则相对稳定。

如图4所示，三卡光线经过面板，在箱内亮度在大于75.6cd/m2时，色差ΔE变化量不大，而在箱内亮度小于26.5cd/m2时，蓝色和红坐标变化较大。 三卡色坐标偏移量蓝色>红色>绿色，可以看出在添加面板后，蓝色相对偏移量最大，绿色偏移量最小。

2.2 照光亮度一定时，显示颜色画面对三卡色坐标偏移情况

控制箱内亮度在最大亮度331cd/m2，透明显示器分别显示蓝色、绿色、红色、橙色、淡青绿色、靛青色、褐色、黄色、灰色、金色、玫瑰色、浅黄色、浅紫色、青绿色、深红色、深黄色、酸橙色、紫色，测量三卡的色偏情况，以考察三卡在不同显示色调情况下各自颜色的稳定性。

将各颜色坐标在1976年CIE UCS均匀色品图中表示出来：照光亮度为331cd/m2，无透明液晶面板时红绿蓝三卡色坐标（u'，v'）分别为：R（0.406816，0.503195），G（0.169651，0.483416），B（0.153846，0.36395）。

观察图6至图8，对于选取的蓝卡，当画面显示为偏红色或者偏绿色时，色坐标偏移量最大；对于选取的绿卡，当画面显示为红色或者蓝色时，色坐标偏移量最大；对于选取的红卡，当画面显示为绿色和蓝色时，色坐标偏移量最大。相对于绿色和蓝色，画面变化时红色的色坐标偏移点相对集中，可以看出红色的颜色稳定性较强，绿色和蓝色在画面颜色变动时色坐标变化大，稳定性较差。

3 结 论

综上所述，在应用透明显示的过程中，透明显示器后方展示品的色彩在为绿色或者红色系时，其色坐标偏移不大，人眼观察到的颜色基本与直视颜色一致。若展示品为蓝色，则显示画面尽可能地不要选择深红或者深绿的画面。在亮度要求上，箱内亮度需要大于75.6cd/m2，此时色差ΔE变化量不大。在增大亮度时，人眼舒适度会提高，透明显示器背后物品清晰度增加。

参考文献

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[4] 马群刚. TFT-LCD原理与设计[M]. 北京：电子工业出版社，2011，12：21-27.

[5] 胡威捷，汤顺青，朱正芳. 现代颜色技术原理及应用[M]. 北京：北京科文图书业信息技术有限公司，2007，10：72-94.

作者简介：王海宏（1986-），男，江苏南通人，就职于南京中电熊猫液晶显示科技有限公司，主要从事TFT-LCD研发工作，E-mail：。