王海宏，焦 峰，馬群剛

（南京中電熊貓液晶顯示科技有限公司研發(fā)中心，江蘇 南京 210033）

1 引 言

透明液晶顯示器是指含有一定程度的穿透性，可顯示畫(huà)面后方的背景，適用于建筑與車(chē)輛窗戶(hù)及商店櫥窗。除原有的顯示功能外，更具備提供資訊等未來(lái)顯示器特色，因此受到市場(chǎng)關(guān)注，未來(lái)將取代部分使用顯示器的市場(chǎng)，包括建筑用、廣告用、公共用等，并帶動(dòng)整體顯示器市場(chǎng)成長(zhǎng)。

美國(guó)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Display bank發(fā)表的“透明液晶顯示器技術(shù)與市場(chǎng)展望”（Transparent Display Technology and Market Forecast）報(bào)告曾大膽預(yù)測(cè)，到2025年透明顯示的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)1.17×109臺(tái)，產(chǎn)值約8.72×1010美元。透明液晶顯示因其與現(xiàn)有液晶顯示器的制程兼容，成本不高的特點(diǎn)，成為目前市場(chǎng)的主流［1－2］。

透明液晶顯示器最大的特點(diǎn)是透明，而透明度是人眼反應(yīng)給大腦的感覺(jué)，這種感覺(jué)來(lái)源于顯示器背后物體的亮度，所以現(xiàn)有的透明液晶顯示器會(huì)在顯示屏后方安裝大功率的照明裝置，這樣的方式會(huì)造成顯示器的功率極大。在本文中，通過(guò)選擇性提高彩膜透過(guò)率，制作色度域?yàn)?0%和45%NTSC的彩色透明液晶顯示器樣品，其透明度分別達(dá)到了10%和15%。

2 主要原理及實(shí)驗(yàn)設(shè)備

透明液晶顯示器主要由高透液晶顯示屏，后置光源以及控制系統(tǒng)組成，觀察者與展示品位于液晶顯示屏的兩側(cè)，展示品通過(guò)反射光源的光線到達(dá)觀察者的眼睛，讓觀察者看到顯示屏后面的展示品，產(chǎn)生透明的感覺(jué)。進(jìn)入觀察者眼睛的光線越多，感覺(jué)越明亮，感覺(jué)透明度更高。液晶屏的透過(guò)率越高，則后置光源的功率則越小，透明液晶顯示器的整體功耗就會(huì)降低［3－4］。

由于液晶顯示屏為被動(dòng)發(fā)光模式，光線在通過(guò)液晶面板會(huì)依次經(jīng)過(guò)下偏光板、陣列基板、液晶、彩膜基板和上偏光板，每一層都會(huì)有大量的光損耗，其中彩膜基板大約有70%的光損失，在所有材料中光線透過(guò)率最低，所以本次實(shí)驗(yàn)考慮提高彩膜透過(guò)率來(lái)增加透明液晶顯示器的透過(guò)率，達(dá)到高透明面板的要求。

實(shí)驗(yàn)中陣列基板采用熊貓液晶31.5高透過(guò)陣列基板，彩膜基板由DNP（大日本印刷株式會(huì)社）配合制作，考慮人眼對(duì)于綠色比較敏感，彩膜中綠色色阻并未變更，僅作膜厚變化，且白坐標(biāo)基本保持不變。

圖1 45%NTSC彩膜透過(guò)譜Fig.1 Transmission spectrum of 45%NTSC color filter

圖2 10%NTSC彩膜透過(guò)譜Fig.2 Transmission spectrum of 10%NTSC color filter

圖3 現(xiàn)用72%NTSC彩膜透過(guò)譜Fig.3 Transmission spectrum of 72%NTSC color filter

比較圖1、圖2與圖3中45%NTSC、10%NTSC以及72%NTSC彩膜綠色透過(guò)譜，可以看出綠色色阻透過(guò)率基本沒(méi)有太大改動(dòng)，而藍(lán)色色阻在長(zhǎng)波長(zhǎng)的透過(guò)率增加，紅色色阻在短波長(zhǎng)的透過(guò)率增加，本次實(shí)驗(yàn)的目的是通過(guò)增加紅色和藍(lán)色色阻的透過(guò)率，使得最終整個(gè)液晶屏的白光透過(guò)率得到提升。

圖4 透明液晶顯示器搭配LED光源頻譜Fig.4 LED light source spectrum of transparent display

彩膜透過(guò)譜一般采用C光源進(jìn)行測(cè)量，而在透明液晶顯示器中，會(huì)使用常規(guī)光源。本次實(shí)驗(yàn)搭配的是LED光源，LED光源頻譜如圖4所示，通過(guò)彩膜透過(guò)譜搭配LED光源，可以通過(guò)色度公式計(jì)算得到實(shí)際的透明液晶顯示器的色度范圍［5－7］，具體原理如式（1）～（4）：

式（1）、式（2）、式（3）分別計(jì)算出RGB三色的三刺激值，將三刺激值再帶入到式（4）可以計(jì)算出三基色的 CIE色坐標(biāo)（x，y），R（x，y）、G（x，y）、B（x，y）形成的三角形占NTSC的面積比即為色度域范圍，通過(guò)表1亦可計(jì)算出白色的色坐標(biāo)［4］。

表1 色坐標(biāo)與刺激值對(duì)應(yīng)關(guān)系Tab.1 Corresponding relationship in color coordinates and tristimulus values

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

使用SR－3分光輻射度（美能達(dá)）計(jì)對(duì)本次試驗(yàn)試制的10%NTSC和45%NTSC彩色透明液晶面板進(jìn)行光學(xué)測(cè)量，搭配圖2所示的后置光源源，測(cè)量面板的色度域以及透過(guò)率。

圖5 72%NTSC色度圖Fig.5 Chromaticity diagram of 72%NTSC

圖6 45%NTSC色度圖Fig.6 Chromaticity diagram of 45%NTSC

圖7 10%NTSC色度圖Fig.7 Chromaticity diagram of 10%NTSC

從圖5、圖6與圖7中72%NTSC、45%NTSC和10%NTSC色度圖比較可以看出，不同NTSC的透明顯示面板的綠色色坐標(biāo)基本未動(dòng)，保證對(duì)人眼敏感的綠色可以得到有效地顯示，而紅藍(lán)兩色的色坐標(biāo)向內(nèi)收縮，白坐標(biāo)基本控制在同一位置與設(shè)計(jì)目標(biāo)一致。使用SR－3分光輻射計(jì)測(cè)量透過(guò)率數(shù)值（如表2所示），比較透明液晶面板色度域與透過(guò)率的關(guān)系，可以看出隨著色度域的降低，透過(guò)率會(huì)隨之提升，而色度域主要由彩膜控制，說(shuō)明在通過(guò)降低彩膜色度域的方式來(lái)提升透明液晶顯示器的透過(guò)率是行之有效的方法。

表2 色度域與透過(guò)率對(duì)應(yīng)表Tab.2 Corresponding table between chromaticity domain and transmittance

圖8 72%NTSC透明展示柜Fig.8 72%NTSC transparent display cabinet

圖9 45%NTSC透明展示柜Fig.9 45%NTSC transparent display cabinet

圖10 10%NTSC透明展示柜Fig.10 10%NTSC transparent display cabinet

應(yīng)用高透過(guò)率液晶面板制作透明展示柜（如圖8、圖9、圖10所示）在同樣功率的后置光源下45%NTSC和10%NTSC的透明液晶顯示器相比于72%NTSC透明液晶顯示器具有更高的透明度，內(nèi)部物品輪廓更加清晰。而10%NTSC相對(duì)于45%NTSC具有更高的透過(guò)率，圖10所示的10%NTSC相比于前兩種色度域在照片顏色上的變化，并非顯示屏白坐標(biāo)發(fā)生改變，而是由于相對(duì)于前兩種透明液晶顯示器，10%NTSC透明液晶顯示器透過(guò)率更高，表面的高亮度導(dǎo)致相機(jī)拍攝顏色失真。在直觀下，白色與45%NTSC透明液晶顯示器一致，但透明度更高，也就是說(shuō)在同樣透明度下，10%NTSC透明液晶顯示器所需的后置光源功率更低，更具有節(jié)能效果。

4 結(jié) 論

綜上所述，在設(shè)計(jì)透明顯示顯示器過(guò)程中，在保證白坐標(biāo)基本不變的情況下，可以通過(guò)選擇性降低彩膜藍(lán)色和紅色色阻色度，提高彩膜透過(guò)率從而實(shí)現(xiàn)高透明液晶顯示器。采用此種方案制作色度域?yàn)?5%和10%NTSC的彩色透明液晶顯示器樣品，其白光透過(guò)率分別達(dá)到了10%和15%，制作的透明顯示展示柜具有更好的透明效果，并且對(duì)于非專(zhuān)業(yè)人員觀看時(shí)并未感覺(jué)顏色有明顯差異。

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