LED灯珠峰值波长对液晶显示设备色彩的影响

刘发达

摘 要 液晶显示设备通常采用CIE xyY颜色空间中（x、y）参数进行色彩参数量化。参数变化值Δx/Δy超过0.005主观上可以明显感知，故需要显示设备中的关键器件进行管控。常规单独管控灯珠色坐标的方式存在一定缺陷。本文通过分析灯珠频谱和色坐标对液晶显示设备色彩的影响，进而提出同步管控灯珠色坐标和峰值波长的方案，实现显示设备的一致性。

关键词 色彩量化；LED灯珠频谱；峰值波长；一致性

中图分类号 TN94 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）199-0067-02

1 液晶显示设备色彩量化

液晶显示设备的显示单元通常称为液晶模组。液晶模组含四大部分：液晶显示面板、光学膜板材、LED发光阵列、结构件。其中液晶显示面板和光学膜板材为被动发光元件，结构件起固定支撑光学元器件作用。通过控制LED发光阵列光能量的有效透过率、偏振方向和折射反射等实现亮度和色彩的良好显示。以上，LED发光阵列为唯一实现电能、光能转换的器件，LED发光光波成分对显示色彩具有决定性的影响。

众所周知，人眼通过视杆系统和视锥感知波长为380nm～780nm范围内的电磁波，形成主观色彩感受。由于相关波段范围内的电磁波数据量大，不便于简单量化描述色彩。通常采用国际照明委员会（CIE）定义的CIE xyY颜色空间中的（x、y）参数进行量化衡量。其中x、y参数为通过对380nm～780nm可见光谱视觉函数（图1）加权后积分（图2），然后归一化（x=X/（X+Y+Z），y=Y/（X+Y+Z））所得。x参数表征色彩中红色的占比程度，y参数表征色彩中绿色成分的占比，参数值越大，占比越高。具体计算如图2。

2 色度量化指标应用困境

根据经验统计，液晶电视灰阶画面的色彩参数变化值Δx/Δy超过0.005主观上即可以明显感知。为了实现显示画面色彩的精准性和保证量产产品台次间的一致性。为了实现整机的管控，前提需要实现单品的管控。需要严格管控液晶显示单元中的液晶显示面板、光学膜板材、LED发光阵列，其中液晶显示面板和光学膜板材为被动透过性元器件，不同个体之间的一致性较为优良。LED光源能量谱对画面的显示色彩具有较大决定性作用。为了使量化管控具有可实施性，现在通常是通过管控灯珠的色度参数（x、y），以期通过控制灯珠参数一致性达到整机显示设备色彩表现一致性。但是归一化、简化后的（x、y）参数未全面准确的反映灯珠发光频谱，及存在一种（x、y）参数可以对应多种频谱数据。能量谱包含380nm～780nm波长范围的大量数据，例下，两款灯珠在410nm～455nm波长范围内有一定的差异（图3），通過理论计算两款灯珠的色度参数（x、y）基本一致。按照常规的管控，通过判断两款灯珠色度参数（x、y）一致性较高，推断出应用此两款灯珠的液晶显示设备会实现较高的色彩表现一致性。但实际应用过程中会存在困境：此两款灯珠搭载相同的液晶显示面板、光学膜板材、结构件，会存在较为明显的参数差异和视觉表现差异。表1为实物测试情况，两颗色度坐标相近灯珠经过被动光学器件后色度坐标偏差放大的实际数据。

3 原因分析

同时，两款灯珠在380nm～480nm波长范围内能量谱有差异主要体现在峰值波长的差异，灯珠状态一峰值波长为442.5nm，灯珠状态二封装波长为450nm。而此种差异为GaN系蓝光LED加工工艺离散性，非材料选型等方式可以进行避免的。所幸，灯珠的蓝光峰值波长是可以进行量化、筛选。

4 结论

LED灯珠对液晶显示设备的色彩具有决定性影响，同时相同色度参数坐标的LED灯珠经过同样属性的光学膜材和液晶显示板后会存在一定量的差异性的色度坐标偏移。基于前述分析，LED灯珠芯片峰值波长的差异是导致同色坐标灯珠匹配光学物料后产生的整机差异的重要原因。经过实践，在传统管控灯珠色坐标基础上增加对灯珠峰值波长的管控可以有效避免前述的情况。进而，将灯珠峰值坐标差异性控制在2.5nm以内可以实现液晶显示设备较高的一致性。上述管控方式具有可量化性，操作性强，效果好的优点。

参考文献

[1]国家广播电视产品质量监督检验中心.数字电视与平板电视中的色度学[M].北京：人民邮电出版社，2010.endprint