液晶显示屏透过率与色坐标的关系

姚林

四川长虹股份有限公司 四川绵阳 621000

不同的背光系统相对于同一片液晶显示面板测试亮度结果有差异，原因在于不同的背光系统色坐标和波长有差异，不同的色坐标和波长的光透过显示面板后表现为亮度有差异，本论文将从原理上解释这种差异性。同一片液晶显示屏不同区域匹配同一背光表现出的色温有差异，即色偏，本论文也将从原理上说明这种差异性。

1 影响液晶显示屏透过率的因素

影响OC穿透率的三大关键决定因素:液晶双折射率△n，盒厚d和入射波波长λ。

1.1 液晶双折射率△n

△n具有温度依存性，随着工作温度的上升，△n值变小。液晶材料的清亮点越低，温度与△n的关系曲线越陡。清亮点:变为透明时的温度叫做液晶的清亮点。

不同清亮点TNI 对应的△n 和温度关系

1.2 盒厚d

d为液晶盒厚，也可理解为光学路径长度，但同一片OC不同区域可能会存在d值不同。

1.3 入射波波长λ

△n与波长具有依存性，在可见光范围内，波长越大△n值越小，对于△n值大的液晶材料，这种变化趋势更加明显。在△n小于0.1时，RGB三原色的透过率曲线基本重合，当△n增大后三条曲线越来越分离。三原色的透过率不同，显示屏上合成的白光就会存在色偏。

不同△n 对应的波长依存关系

所以不同的背光系统不同波长的光经过同一片液晶显示面板后，由于以上三种因素关系，透过液晶显示面板后的三原色再重新组合后合成的白光就会存在差异，亮度也会存在差异，表面出在不同背光系统下测试的液晶面板透过率就有差异[1]。

以下我们再从行业较常见的IPS和VA液晶面板来说明同一片液晶显示屏不同区域色偏问题。

2 IPS 液晶显示屏色偏

2.1 △nd 对透过率的影响

ISP屏穿透率公式：

根据上式，△nd对透过率的影响如下图，在△nd取λ/2时有极大值。对于不同波长的RGB光源，对应最佳透过率的△nd值不同，红光R的波长为610nm，绿光G的波长为550nm，蓝光B的波长为470nm。

2.2 ISP 屏不同区域偏色原因

解释为何ISP屏不同区域有偏色问题:

由于制成工艺问题不能保证整个显示屏区域盒厚d完全一致，比如边缘较中心盒厚d有区别。则边缘与中心处△nd不同，背光部分白光是由RGB光源组成，由于△n与波长有相关性，则边缘处RGB透过率分别发生变化，透过OC后RGB比重发生变化，则出现边缘偏红或偏蓝情况发生[2]。

3 VA 液晶显示屏色偏

3.1 VA 屏透过率对波长的依存性

VA屏穿透率公式，在IPS屏穿透率公式基础上将方位角取45度时，VA显示的光利用效率最高，简化后的公式如下:

根据上式不同波长的光透过率不同。对于不同的△nd值，VA显示的透过率对波长的依存性关系如下图。

VA 显示的透过率与波长的依存性

3.2 VA 屏不同区域偏色原因

除了△nd=0的曲线外，其它曲线都存在明显起伏。随着△nd的增大，曲线的起伏越加明显，即透过率与波长的依存性越明显。VA显示经过RGB混色后的白平衡被打破，显示效果存在不同程度的色彩偏差现象，即经OC后不同区域色坐标偏差现象。

以上解释了同一片液晶显示屏不同区域匹配同一背光表现出的色温有差异，即色偏。