基於LCD電視色域覆蓋率的背光用白光LED螢光粉選型方法

基於LCD霓祝色域覆蓋率的背光用白光LED餐光粉謖型方法.引言由於LED具有高色彩表琨力、高光效、低碳碟保、^能的特黠，目前市面上有很大一部分LCD霓視羯始探用LED作卷背光源。但由於LED白光合成的多燮性,很多封裝^商的技斫人具封在已知色域現(xiàn)裝率的要求下如何逗捧輿LCD匹配的螢光粉方案不甚瞭解。同畤，由於各量祝^商LCD的不同,毒致封裝^商的技淅人具在尊找滿足色域覆蓋率需求且輿LCD匹配的螢光粉方案上需要遣行多次、^R寺^的封裝瞬瞪。本文主要^LCD中CF典白光LED^的斡化^像、色域覆餐率的言十算方法以及在已知色域覆垂率的要求下如何謖攆典LCD中CF匹配的餐光粉方案遣行了就明典分析，以供封裝技淅人具暹行密考。.LCD量視及色域覆蓋率的相描就明LCD建視介貂LCD:LiquidCrystalDisplay的藺耦，液晶!^示幕的全穗，它包括了TFT，UFB，TFD,STN等^型的液晶■示幕。液晶(LiquidCrystal):是一穆介於固熊和液熊之^的物^，是具有規(guī)即性分子排列的有械化合物,如果把它加熟含呈琪透明狀的液器狀熊，把它冷郤劇曾出現(xiàn)結(jié)晶顆粒的混澎固器^熊。正是由於它的道硬特性，所以被耦之卷液晶。用於液晶■示幕的液晶分子結(jié)精排列^似細(xì)火柴棒，被耦卷Nematic液晶，探用此^液晶裂造的液晶■示幕也就耦篇LCD。LCD量視：用液晶顆示幕做顆示器的電視檄。LCD的精造典)^像原理LCD的情造以TFT^型的液晶IB示幕篇例，其情造中主要包含背光源、密光板、上下偏振片、液晶、彩色減光片、薄膜量晶器等(精造示意即見網(wǎng)1)，主要精造的作用^明如下：1、背光源(BackLight):LCD的!^像原理是靠液晶阻擂光^的分量建到控制明暗，必須要有光源才可能在餐幕上看到回像，所以背光源翼置篇液晶屏!^像提供最基本的光源。2、毒光板(LightGuidePlate):使光^均勻分佛在整他餐幕上；3、下偏振片(Up/DownPolarizer):背光源送出來的光^方向性不一致，呈放射狀，如果道裸的光^通遇液晶分子的扭斡，我仍在餐幕上遢是看不到我^想看到的厘像，此B寺，下面的偏振片劇承搪了揩光^的方向烷輪成一致彼再送往液晶唐的工作。4、薄膜量晶醺（7川汨扁丁1^^1?！?，TFT）:控制液晶分子的扭攜角度5、液晶（LiquidCrystal）:遭詹液晶分子在TFT控制下樊生扭斡,建到揩方向一致的光^通亮造行控制,優(yōu)而在通往接面網(wǎng)元單元的光^明暗度褻生了改建。6、彩色激光片（ColorFilter）:白色健遇斌光片彼，我優(yōu)可以看到輿演光片封朦^色的光^被僖出，所以在液晶^示幕中，彩色激光片的功能是上色。上油用井值一次般圖1LCD上油用井值一次般圖1LCD的構(gòu)造圖班仙噌也「特用法比SE耶儂LCD的^像原理LCD的^像原理是耨液晶置於雨片等量玻璃之^，通謾控制上下雨唐偏振片及上下雨他甯^^甯塌的■勤引起液晶分子扭曲向列的甯塌效朦，以控制背光源的透射或遮蔽，同畤結(jié)合其他的控制及附屬功能眉共同宣現(xiàn)遢原室面的功能。LCD甯視的背光源介貂由於液晶必須借助額外的光源才能彝光，LCD甯羽常用的背光源有CCFL（冷隙趣餐光燎<http:///view/324665.htm>管，也就是我優(yōu)常見的日光置、LED（纏光二趣醺）、HCFL（熟隙梅螢光燎管）等舞硬。其中CCFL是目前最常用的LCD背光源，通常也耦僖統(tǒng)背光源；CCFL輿LED的封比：CCFL--由硬^玻璃和三基色螢光粉封接裂作而成，燎管內(nèi)有遹量的水^和惰性氯靠，管內(nèi)壁壅有簧光粉，雨端各有一他甯趣，缺皓在於所表現(xiàn)的骸色有限。LED-是一置半醇髓固醺彝光器件，利用固^半醇醺晶片作卷彝光材料，在半等^中通遇戴流子彝生禊合放出遇剩的能量而引起光子彝射，直接疑出^、黃、就、^、青、橙、紫、白色的光。正因卷LED彝光二植)@具有好的色彩表現(xiàn)力，目前已健全面替代傅統(tǒng)冷怪趣餐光管的光源。色域覆餐率色域覆蓋率含囊色域(ColorGamut):就是指某他^示系統(tǒng)所能表建的^色數(shù)量所精成的軸國國域。卷了能別直^的表示色域道一概念，CIE國隙照明琳曾制定了一他用於描述色域的方法：CIE-xy色度厘。在疸他坐棵系中，各顆示系統(tǒng)能表垣的色域靶圜用RGB三黠建^組成的三角形國域來表示，三角形的面稹越大，就表示道擂^示裝置的色域篦圜越大。色域覆蓋率：在CIE-xy色度圜上用^色襟出的焉蹄形色度三角形就是人眼能笳1看到的^色國域，如果某他系統(tǒng)能別全部再現(xiàn)道他庸蹄形國域中的^色就可以^其色域現(xiàn)甕率是100%。探用R、G、B三基色再^^色口寺R、G、B三他基色座襟組成的三角形國域就是道三置基色所硅定的^色再現(xiàn)國域，道他國域輿庸蹄形國域之比就是色域覆羞率。所以，色域覆餐率是某他R、G、B三他基色座楝組成的三角形顯域面稠輿楝型R、G、B三他基色座襟組成的三角形顯域面稹的比值。2.3.2色域觀餐率的棵型當(dāng)慣上，我佗耨色域覆蓋率穗卷色域。在不同的領(lǐng)域，封襟型R、G、B三他基色座襟的要求不相同，道就涉及到不同的色域押判欖舉。色域的襟型一般有以下卷他：)NTSC糕型：1953年，美國國家第祝襟型委具曾(NationalTelevisionStandardsCommittee，藺耦NTSC)基於CIE1931色度圜制定的NTSC欖型，此欖型也是目前國內(nèi)常用的襟舉。)ITU-RBT.709襟型：國除瓢11里^前委具曾(CCIR)於1988年制定的襟型，用於高清晰度甯視(HDTV)演播室的量視裝作。)sRGB棵型：1996年，閾除量子量械委具畬IEC制定的扁於數(shù)位影像的色域襟舉，此襟型主要速用在數(shù)碉刪像探集^^上，在^示器上沒有全面普及。)AdobeRGB^^：1998年Adobe公司提出的、摭有比sRGB更卷寬質(zhì)的色彩空^，一般用於印刷出版、刪片虞理等領(lǐng)域。5燈U-RBT.1361楝舉:國摩電信除盟瓢1甯通信敏ITU-R於1988年制定的基於Pointer色域的霓色域襟型。6)xvYCC襟舉：健國瞟甯子霓橫委具曾(IEC)^可她於2006年1月作發(fā)閾瞟襟舉樊偉的最新一代光色域襟型，其色彩軸圜不僮大大超越NTSC色域靶圜，更可以建到sRGB色域的雨倍，此規(guī)格可以定兼所有肉眼能見的^色。以上舞他色域襟型中通用的糕型主要卷：sRGB、NTSC和AdobeRGB，各自的白光位置、色溫以及RGB基色的座襟見表1：

覆1sKB.茴3C和MoleRGB標(biāo)酒的相關(guān)參藪IfTSCAddb?EGB白光位置(031?7/0.3E90)<Q31Q],031ES)加，312*1rQ32901色溫6S07K6766K6507KR(0M0Q*0.3300)□670Qj0,3300)W.E400?0,3300)G(0.300010.6000〕K5.2100j0,T1WI)?,2100，0.7l00>Bdo.isoo>c.oboo)(0.1400j0.D6M)(D.15IM>0?0600)在本文中，我優(yōu)所就的色域都是NTSC襟型下的色域,藺耦NTSC色域。結(jié)合色域覆整率的概念，可以推出NTSC色域就是某一RGB三基色座襟組成的三角形國域典NTSC襟型RGB三他色座糕組成的三角形11域的比值（示意即如網(wǎng)2），比值越高，色彩的表璟力越好。圖w色域福蓋示意圖背光源徙CCFL到LED的綾展表明人偽封系統(tǒng)所能表琨的^色籍圜要求越來越高，故未來高色域必耨成篇LCD量視彝展的越勢。影譽(yù)色域覆蓋率的因素結(jié)合2.2中LCD的精造輿!^像原理可知，在LCD甯視中，背光源的光11罐通CF接才能得到RGB三槿基色的光。同畤，2.3中內(nèi)容已知NTSC色域就是某一RGB三基色座襟組成的三角形1域輿NTSC襟型RGB三他色座襟組成的三角形國域的比值。所以影譽(yù)色域覆蓋率的^疑因素是背光源（本文中以白光LED卷主）、CF、襟舉RGB三他色座襟，其中NTSC楝舉下，楝舉的RGB三他色座襟已知。白光LED的介紹白光LED是由晶片'支架、螢光粉、后水等物料封裝而成的器件，其凌光光^可以用一修建^的RGB曲1形象地描述。在置除的朦用中，白光LED一般有以下閑置置現(xiàn)方式：1）整光晶片（8）+黃色螢光粉（丫）；2）盛光晶片（8）+^色螢光粉（6）+缸色螢光粉（口）；

CF的介紹CF的精造文章2.2.1中已健瞭解到白光^遇LCD中的激光片（其在LCD中的位置如網(wǎng)1）接封原演光片骸色的光II耨被僖出，^明CF具有能翅胯某一白光分碓成R、G、B三色光的功能。CF寅除由R、G、B三槿濾光片^成（其平面網(wǎng)如3示，剖面刪如4示），只有典激光片光^相近的光才能更好的透遇激光片，管某一光^^遇CF的R、G、B斌光片彼畬得到一他新的光^（此攜化示意圜見*5），揩此光^按R、G、B暹行分解劇得到3他褐立的R、G、B光^。圖?，.「能圖?，.「能切必回圖S；-CF平面圖圖5匚F對光的轉(zhuǎn)化示意囤圖5匚F對光的轉(zhuǎn)化示意囤LED白光健謾C(jī)F接得到另一他新的白光光^，此新的白光寅隙是由3他褐立R、G、B光白色山透碑修屯膻除第根四州延期用膽降機(jī)&KMM^^成,群期的遇程如下網(wǎng)：曲61111白式過生后的光酒示意座1CF理益解析1、某他CF模型的特徵可以用一僚曲^形象的表示（網(wǎng)7），^曲^^隙是由R、G、B三他單一的曲^組合而成（圜8），每他曲^的含兼可以藺罩的理解如下：曲^--峰值在650nm附近，波段分偉卷570-780nm，表示570-780nm波段的光均可以通遇，其它波段劇曾被遇漏掉，同R寺，在可以通遇的570-780nm波段中，又因左波晨的差累毒致其能通遏的能量強(qiáng)度占比也不同。曲^--峰值在530nm附近，波段分偉發(fā)465-615nm，表示465-615nm波段的光均可以通遇，其它波段即曾被遇演掉；曲^--峰值在460nm附近，波段分偉發(fā)400-520nm，表示400-520nm波段的光均可以通遇，其它波段即曾被遇演掉；圖8CF曲線分解囪國7CF圖8CF曲線分解囪國7CF曲線圖0.15BRCF的曲線圖40D4154SO445460A7$49。505S2053S55QS6553d595610625&406SS6706*57007157107457&077S2、不同1?家、不同型嬲的CF各有差累，現(xiàn)以國內(nèi)常見的2款CF卷例封其R、G、B的曲^造行封比分析。

5圖9A型號CFonjmsKcnom寸sect,onj寸LdEcninj寸寸寸寸寸寸寸5666569599sg囪IDB型號CF^分析可知，A、B雨款CF中R、G、B曲^的峰值、半波竟如下：表名：*E兩款CF卬的R、G、B曲線的峰值和半被寬CF名稱RGB峰值半波寬峰值半波寬峰值半波寬2款￡F653188,53199.46394 'B款CF648159.538994749.0以上資料表明，雕然此雨款^型CF的R、G、B參數(shù)大致相同，但^^仍存在差昊,故在速用中需斜射具■的CF型虢以礎(chǔ)定匹配的方案。色域覆裝率的喜十算就明：由2.4.2CF的介貂中知LED白光^謾C(jī)F接曾得到3他單一的R、G、B光^，再由道3他單一的R、G、B光^混合成最籍遇CF彼的白光。2.5,】由LED白光計算三個單一的用、G\M光譜

假.定對于鄒。、得Oran可見光范圍的任一白光光譜.其光譜函數(shù)表示為了（加.CF的三個I丸G.E光信可數(shù)為％（用.先（力、為1為，到白光光借至：！匚亍百軍到三卜皇一R,G、口光后可以七家功孟百□下表述；紀(jì)⑴=〃/"%（4） 『式。斗加二八#乂”⑶ i式？）B'U）k汽》打⑷ （式力3.2計算三個單一的R、G、B光譜的色坐株值由BEl'LKYZ及宜率統(tǒng)單一光曲的色里標(biāo)注便方在可知a三軻激值是.V.3為光盲函京八川與三冠岳西數(shù)上M）、/尤）、刁山左將二改三”族后至工式3,笈、F,H的計舁學(xué)式分別為'式打、式式63具七如下：X=K\^f（A）-xi卜山山二￡工；：＞&t"）T上1燈:?。┠居谩ǎㄓ萌貧q⑷小力3凝=星￡F（茍，引巾d（㈤=女士魯丁滲O.其山也為京飄.ZU與，二1戡至蚊耳㈤、乂川、對公的抵信交表時兀同時，已苴生坐標(biāo)討舁公文："用+F+Z'=#+F+一,式4?（式5）,式4?（式5）,式口式「:■式9i沾三豆欺篡X、P、2的訐冥公式式4、式3：、.式6）分列代入生坐標(biāo)｝豆公式式；、式8入F9）言得到生坐標(biāo)工、y、Z號終的計冥公式立下：「式10.)(式11)(zt「式10.)(式11)(zt12)二］/（**，）+=黑八*八#+E；：〃/）xz（/i）廣 ￡；＞—）二歲如x⑶+—八如Z第⑵、一2= 二”）卬） Z茅（力、工⑷+—㈤￡"（機(jī)z（㈤Er式10、：式11）、（式121則可計算出某一LED白光經(jīng)過CF品得到的3個里一的R、G'、B'光語的色坐標(biāo)如下：A、*光語的色坐標(biāo)：= E1/（4）x/⑴"（不“一￡1/（/）‘％。）可用十=?！á?）八㈤+￡；：八/八勺（，）■z（㈤= ㈤X%——"Ej?/(.)'%⑶x(4)+=]/(㈤>R八2)*y(%)+V^/(2)x%")xz(2)”—E]/⑷?%(*工(用?式用一㈤?⑷+E紫⑷%(田■.二根梃八半門亍區(qū).可尾可計算上&光宙的生里后》口.丁白.%牙丐將封至坐燈7、7s'二月=Z.5.2三個單一兄、G\耳光譜的色坐標(biāo)值計算色域廈鼓季由2.3.1色域湊蓋率含義知色域覆蓋率是某個R、G.B三個基色坐標(biāo)組成的三角形區(qū)域面積與標(biāo)準(zhǔn)H、G、E三個基色坐標(biāo)姐成的三角形區(qū)域面積的比值…斫以，我們可以圖出NTSC標(biāo)準(zhǔn)=其色域■覆思率的計算公式如下：R\G-BI-B|C?一五|-(?(R-B]NTSC=——--~~~——/—匚 ---^——-一100°o 式⑶/甌一%卜Z2「%戶/(&*%)其中此、仃一瓦為蒼英生工信坐身,瑪.邑、與勺各基生產(chǎn)值坐標(biāo)-旦、eQ瓦工為各標(biāo)準(zhǔn)色簿直坐標(biāo)，R?.G?.屏為各標(biāo)準(zhǔn)色y值坐標(biāo)盯SC標(biāo)準(zhǔn)下q.G,…B.Ji* *F電F * fAvA-rA% 4tt的數(shù)強(qiáng)可查表，3一LI號紀(jì).V KT ST3.色域覆蓋率輿螢光粉方案的謖型分析不同也系量光粉的特黠表勺各體系型n靈光粉的峰值波長、半波寬參數(shù)熒光粉體系” 粉體顏色 ]峰值波長(皿]半波寬(nm)YAGY _550-570115-120.GaFGG530-545110-115LuAGG '525-540 "105SilicateG510-53060-70『0E40-60080-956-SiALON. G ._530-540 .48-55Uitilde(1113>RSI5-66075-95KSFR630<3p'JJ-771-里.J忘[ B410-460<30G .510-550.<40 .R需的以峰值波晨、半波竟來筵行顯分，不同髓系的LED螢光粉特骷可以^^如下表3:

3.2色域雙整率典簧光粉方案的謖型分析國13理想的LEU白坨光譜閡Y3.2色域雙整率典簧光粉方案的謖型分析國13理想的LEU白坨光譜閡Y需裝光耕的LE口白光光譜圜圓應(yīng)窄半波寬的吸歐B波鳧圖?一題點光片H—G謔光?！鲆缓絝光片■一后池光片?T燃元片?一R強(qiáng)光片波長波長分析3、優(yōu)色域覆蓋率的含兼可知,色域覆蓋率是某他R、G、B三他基色座襟組成的三角形國域面稹典襟型R、G、B三他基色座襟組成的三角形國域面稹的比值,疸^明在筵行簧光粉方案謖攆B寺遢需嗣注餐光粉的座襟(x,y)。^合以上3黠的分析、白光的宣琪方式以及表3.1-1可知,量光粉方案的溟型中G粉可以暹攆Ga-YAG、LuAG、Silicate'p-SiAlON、量子骷，R粉可以謖攆Nitride