基於LCD电视色域覆盖率的背光用白光LED萤光粉选型方法

基於LCD霓祝色域覆盖率的背光用白光LED餐光粉谡型方法.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霓视羯始探用LED作卷背光源。但由於LED白光合成的多燮性,很多封装^商的技斫人具封在已知色域现装率的要求下如何逗捧舆LCD匹配的萤光粉方案不甚瞭解。同畤，由於各量祝^商LCD的不同,毒致封装^商的技淅人具在尊找满足色域覆盖率需求且舆LCD匹配的萤光粉方案上需要遣行多次、^R寺^的封装瞬瞪。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谡撵典LCD中CF匹配的餐光粉方案遣行了就明典分析，以供封装技淅人具暹行密考。.LCD量视及色域覆盖率的相描就明LCD建视介貂LCD:LiquidCrystalDisplay的蔺耦，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^，是具有规即性分子排列的有械化合物,如果把它加熟含呈琪透明状的液器状熊，把它冷郤剧曾出现结晶颗粒的混澎固器^熊。正是由於它的道硬特性，所以被耦之卷液晶。用於液晶■示幕的液晶分子结精排列^似细火柴棒，被耦卷Nematic液晶，探用此^液晶裂造的液晶■示幕也就耦篇LCD。LCD量视：用液晶颗示幕做颗示器的电视檄。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、彩色减光片、薄膜量晶器等(精造示意即见网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，必须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^均匀分佛在整他餐幕上；3、下偏振片(Up/DownPolarizer):背光源送出来的光^方向性不一致，呈放射状，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，下面的偏振片剧承搪了揩光^的方向烷轮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）:控制液晶分子的扭携角度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,优而在通往接面网元单元的光^明暗度亵生了改建。6、彩色激光片（ColorFilter）:白色健遇斌光片彼，我优可以看到舆演光片封朦^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。上油用井值一次般图1LCD上油用井值一次般图1LCD的构造图班仙噌也「特用法比SE耶侬LCD的^像原理LCD的^像原理是耨液晶置於雨片等量玻璃之^，通谩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，同畤结合其他的控制及附属功能眉共同宣现遢原室面的功能。LCD甯视的背光源介貂由於液晶必须借助额外的光源才能彝光，LCD甯羽常用的背光源有CCFL（冷隙趣餐光燎<http:///view/324665.htm>管，也就是我优常见的日光置、LED（缠光二趣醺）、HCFL（熟隙梅萤光燎管）等舞硬。其中CCFL是目前最常用的LCD背光源，通常也耦僖统背光源；CCFL舆LED的封比：CCFL--由硬^玻璃和三基色萤光粉封接裂作而成，燎管内有遹量的水^和惰性氯靠，管内壁壅有簧光粉，雨端各有一他甯趣，缺皓在於所表现的骸色有限。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^、黄、就、^、青、橙、紫、白色的光。正因卷LED彝光二植)@具有好的色彩表现力，目前已健全面替代傅统冷怪趣餐光管的光源。色域覆餐率色域覆盖率含囊色域(ColorGamut):就是指某他^示系统所能表建的^色数量所精成的轴国国域。卷了能别直^的表示色域道一概念，CIE国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，各颗示系统能表垣的色域靶圜用RGB三黠建^组成的三角形国域来表示，三角形的面稹越大，就表示道擂^示装置的色域篦圜越大。色域覆盖率：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^色国域，如果某他系统能别全部再现道他庸蹄形国域中的^色就可以^其色域现瓮率是100%。探用R、G、B三基色再^^色口寺R、G、B三他基色座襟组成的三角形国域就是道三置基色所硅定的^色再现国域，道他国域舆庸蹄形国域之比就是色域覆羞率。所以，色域覆餐率是某他R、G、B三他基色座楝组成的三角形显域面稠舆楝型R、G、B三他基色座襟组成的三角形显域面稹的比值。2.3.2色域观餐率的棵型当惯上，我佗耨色域覆盖率穗卷色域。在不同的领域，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榄举。色域的襟型一般有以下卷他：)NTSC糕型：1953年，美国国家第祝襟型委具曾(NationalTelevisionStandardsCommittee，蔺耦NTSC)基於CIE1931色度圜制定的NTSC榄型，此榄型也是目前国内常用的襟举。)ITU-RBT.709襟型：国除瓢11里^前委具曾(CCIR)於1988年制定的襟型，用於高清晰度甯视(HDTV)演播室的量视装作。)sRGB棵型：1996年，阈除量子量械委具畲IEC制定的扁於数位影像的色域襟举，此襟型主要速用在数碉删像探集^^上，在^示器上没有全面普及。)AdobeRGB^^：1998年Adobe公司提出的、摭有比sRGB更卷宽质的色彩空^，一般用於印刷出版、删片虞理等领域。5灯U-RBT.1361楝举:国摩电信除盟瓢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襟举：健国瞟甯子霓横委具曾(IEC)^可她於2006年1月作发阈瞟襟举樊伟的最新一代光色域襟型，其色彩轴圜不僮大大超越NTSC色域靶圜，更可以建到sRGB色域的雨倍，此规格可以定兼所有肉眼能见的^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、色温以及RGB基色的座襟见表1：

覆1sKB.茴3C和MoleRGB标酒的相关参薮IfTSCAddb«EGB白光位置(031?7/0.3E90)<Q31Q],031ES)加，312*1rQ32901色温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，我优所就的色域都是NTSC襟型下的色域,蔺耦NTSC色域。结合色域覆整率的概念，可以推出NTSC色域就是某一RGB三基色座襟组成的三角形国域典NTSC襟型RGB三他色座糕组成的三角形11域的比值（示意即如网2），比值越高，色彩的表璟力越好。图w色域福盖示意图背光源徙CCFL到LED的绫展表明人伪封系统所能表琨的^色籍圜要求越来越高，故未来高色域必耨成篇LCD量视彝展的越势。影誉色域覆盖率的因素结合2.2中LCD的精造舆!^像原理可知，在LCD甯视中，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中内容已知NTSC色域就是某一RGB三基色座襟组成的三角形1域舆NTSC襟型RGB三他色座襟组成的三角形国域的比值。所以影誉色域覆盖率的^疑因素是背光源（本文中以白光LED卷主）、CF、襟举RGB三他色座襟，其中NTSC楝举下，楝举的RGB三他色座襟已知。白光LED的介绍白光LED是由晶片'支架、萤光粉、后水等物料封装而成的器件，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一般有以下闲置置现方式：1）整光晶片（8）+黄色萤光粉（丫）；2）盛光晶片（8）+^色萤光粉（6）+缸色萤光粉（口）；

CF的介绍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中的位置如网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三槿滤光片^成（其平面网如3示，剖面删如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斌光片彼畲得到一他新的光^（此携化示意圜见*5），揩此光^按R、G、B暹行分解剧得到3他褐立的R、G、B光^。图•，.「能图•，.「能切必回图S；-CF平面图图5匚F对光的转化示意囤图5匚F对光的转化示意囤LED白光健谩CF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胆降机&KMM^^成,群期的遇程如下网：曲61111白式过生后的光酒示意座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（网7），^曲^^隙是由R、G、B三他单一的曲^组合而成（圜8），每他曲^的含兼可以蔺罩的理解如下：曲^--峰值在650nm附近，波段分伟卷570-780nm，表示570-780nm波段的光均可以通遇，其它波段剧曾被遇漏掉，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强度占比也不同。曲^--峰值在530nm附近，波段分伟发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，波段分伟发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；图8CF曲线分解囱国7CF图8CF曲线分解囱国7CF曲线图0.15BRCF的曲线图40D4154SO445460A7$49。505S2053S55QS6553d595610625&406SS6706*57007157107457&077S2、不同1®家、不同型嬲的CF各有差累，现以国内常见的2款CF卷例封其R、G、B的曲^造行封比分析。

5图9A型号CFonjmsKcnom寸sect,onj寸LdEcninj寸寸寸寸寸寸寸5666569599sg囱IDB型号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两款CF卬的R、G、B曲线的峰值和半被宽CF名称RGB峰值半波宽峰值半波宽峰值半波宽2款£F653188,53199.46394 'B款CF648159.538994749.0以上资料表明，雕然此雨款^型CF的R、G、B参数大致相同，但^^仍存在差昊,故在速用中需斜射具■的CF型虢以础定匹配的方案。色域覆装率的喜十算就明：由2.4.2CF的介貂中知LED白光^谩CF接曾得到3他单一的R、G、B光^，再由道3他单一的R、G、B光^混合成最籍遇CF彼的白光。2.5,】由LED白光计算三个单一的用、G\M光谱

假.定对于邹。、得Oran可见光范围的任一白光光谱.其光谱函数表示为了（加.CF的三个I丸G.E光信可数为％（用.先（力、为1为，到白光光借至：！匚亍百军到三卜皇一R,G、口光后可以七家功孟百□下表述；纪⑴=〃/"%（4） 『式。斗加二八#乂”⑶ i式？）B'U）k汽》打⑷ （式力3.2计算三个单一的R、G、B光谱的色坐株值由BEl'LKYZ及宜率统单一光曲的色里标注便方在可知a三轲激值是.V.3为光盲函京八川与三冠岳西数上M）、/尤）、刁山左将二改三”族后至工式3,笈、F,H的计舁学式分别为'式打、式式63具七如下：X=K\^f（A）-xi卜山山二£工；：＞&t"）T上1灯:小）木用〃（用三肛岁⑷小力3凝=星£F（苟，引巾d（㈤=女士鲁丁渗O.其山也为京飘.ZU与，二1戡至蚊耳㈤、乂川、对公的抵信交表时兀同时，已苴生坐标讨舁公文："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的讦冥公式式4、式3：、.式6）分列代入生坐标｝豆公式式；、式8入F9）言得到生坐标工、y、Z号终的计冥公式立下：「式10.)(式11)(zt「式10.)(式11)(zt12)二］/（**，）+=黑八*八#+E；：〃/）xz（/i）广 £；＞—）二岁如x⑶+—八如Z第⑵、一2= 二”）卬） Z茅（力、工⑷+—㈤£"（机z（㈤Er式10、：式11）、（式121则可计算出某一LED白光经过CF品得到的3个里一的R、G'、B'光语的色坐标如下：A、*光语的色坐标：= E1/（4）x/⑴"（不“一£1/（/）‘％。）可用十=。〃㈤3）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■.二根梃八半门亍区.可尾可计算上&光宙的生里后》口.丁白.%牙丐将封至坐灯7、7s'二月=Z.5.2三个单一兄、G\耳光谱的色坐标值计算色域厦鼓季由2.3.1色域凑盖率含义知色域覆盖率是某个R、G.B三个基色坐标组成的三角形区域面积与标准H、G、E三个基色坐标姐成的三角形区域面积的比值…斫以，我们可以图出NTSC标准=其色域■覆思率的计算公式如下：R\G-BI-B|C?一五|-(?(R-B]NTSC=——--~~~——/—匚 ---^——-一100°o 式⑶/瓯一%卜Z2「%户/(&*%)其中此、仃一瓦为苍英生工信坐身,玛.邑、与勺各基生产值坐标-旦、eQ瓦工为各标准色簿直坐标，R„.G„.屏为各标准色y值坐标盯SC标准下q.G,…B.Ji* *F电F * fAvA-rA% 4tt的数强可查表，3一LI号纪.V KT ST3.色域覆盖率舆萤光粉方案的谡型分析不同也系量光粉的特黠表勺各体系型n灵光粉的峰值波长、半波宽参数荧光粉体系” 粉体颜色 ]峰值波长(皿]半波宽(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、半波竟来筵行显分，不同髓系的LED萤光粉特骷可以^^如下表3:

3.2色域双整率典簧光粉方案的谡型分析国13理想的LEU白坨光谱阂Y3.2色域双整率典簧光粉方案的谡型分析国13理想的LEU白坨光谱阂Y需装光耕的LE口白光光谱圜圆应窄半波宽的吸欧B波凫图・一题点光片H—G谑光牛■一航f光片■一后池光片・T燃元片・一R强光片波长波长分析3、优色域覆盖率的含兼可知,色域覆盖率是某他R、G、B三他基色座襟组成的三角形国域面稹典襟型R、G、B三他基色座襟组成的三角形国域面稹的比值,疸^明在筵行簧光粉方案谡撵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粉可以暹撵Ga-YAG、LuAG、Silicate'p-SiAlON、量子骷，R粉可以谡撵Nitride