LED燈珠峰值波長對液晶顯示設備色彩的影響

劉發達

摘 要 液晶顯示設備通常采用CIE xyY顏色空間中（x、y）參數進行色彩參數量化。參數變化值Δx/Δy超過0.005主觀上可以明顯感知，故需要顯示設備中的關鍵器件進行管控。常規單獨管控燈珠色坐標的方式存在一定缺陷。本文通過分析燈珠頻譜和色坐標對液晶顯示設備色彩的影響，進而提出同步管控燈珠色坐標和峰值波長的方案，實現顯示設備的一致性。

關鍵詞 色彩量化；LED燈珠頻譜；峰值波長；一致性

中圖分類號 TN94 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）199-0067-02

1 液晶顯示設備色彩量化

液晶顯示設備的顯示單元通常稱為液晶模組。液晶模組含四大部分：液晶顯示面板、光學膜板材、LED發光陣列、結構件。其中液晶顯示面板和光學膜板材為被動發光元件，結構件起固定支撐光學元器件作用。通過控制LED發光陣列光能量的有效透過率、偏振方向和折射反射等實現亮度和色彩的良好顯示。以上，LED發光陣列為唯一實現電能、光能轉換的器件，LED發光光波成分對顯示色彩具有決定性的影響。

眾所周知，人眼通過視桿系統和視錐感知波長為380nm～780nm范圍內的電磁波，形成主觀色彩感受。由于相關波段范圍內的電磁波數據量大，不便于簡單量化描述色彩。通常采用國際照明委員會（CIE）定義的CIE xyY顏色空間中的（x、y）參數進行量化衡量。其中x、y參數為通過對380nm～780nm可見光譜視覺函數（圖1）加權后積分（圖2），然后歸一化（x=X/（X+Y+Z），y=Y/（X+Y+Z））所得。x參數表征色彩中紅色的占比程度，y參數表征色彩中綠色成分的占比，參數值越大，占比越高。具體計算如圖2。

2 色度量化指標應用困境

根據經驗統計，液晶電視灰階畫面的色彩參數變化值Δx/Δy超過0.005主觀上即可以明顯感知。為了實現顯示畫面色彩的精準性和保證量產產品臺次間的一致性。為了實現整機的管控，前提需要實現單品的管控。需要嚴格管控液晶顯示單元中的液晶顯示面板、光學膜板材、LED發光陣列，其中液晶顯示面板和光學膜板材為被動透過性元器件，不同個體之間的一致性較為優良。LED光源能量譜對畫面的顯示色彩具有較大決定性作用。為了使量化管控具有可實施性，現在通常是通過管控燈珠的色度參數（x、y），以期通過控制燈珠參數一致性達到整機顯示設備色彩表現一致性。但是歸一化、簡化后的（x、y）參數未全面準確的反映燈珠發光頻譜，及存在一種（x、y）參數可以對應多種頻譜數據。能量譜包含380nm～780nm波長范圍的大量數據，例下，兩款燈珠在410nm～455nm波長范圍內有一定的差異（圖3），通過理論計算兩款燈珠的色度參數（x、y）基本一致。按照常規的管控，通過判斷兩款燈珠色度參數（x、y）一致性較高，推斷出應用此兩款燈珠的液晶顯示設備會實現較高的色彩表現一致性。但實際應用過程中會存在困境：此兩款燈珠搭載相同的液晶顯示面板、光學膜板材、結構件，會存在較為明顯的參數差異和視覺表現差異。表1為實物測試情況，兩顆色度坐標相近燈珠經過被動光學器件后色度坐標偏差放大的實際數據。

3 原因分析

同時，兩款燈珠在380nm～480nm波長范圍內能量譜有差異主要體現在峰值波長的差異，燈珠狀態一峰值波長為442.5nm，燈珠狀態二封裝波長為450nm。而此種差異為GaN系藍光LED加工工藝離散性，非材料選型等方式可以進行避免的。所幸，燈珠的藍光峰值波長是可以進行量化、篩選。

4 結論

LED燈珠對液晶顯示設備的色彩具有決定性影響，同時相同色度參數坐標的LED燈珠經過同樣屬性的光學膜材和液晶顯示板后會存在一定量的差異性的色度坐標偏移。基于前述分析，LED燈珠芯片峰值波長的差異是導致同色坐標燈珠匹配光學物料后產生的整機差異的重要原因。經過實踐，在傳統管控燈珠色坐標基礎上增加對燈珠峰值波長的管控可以有效避免前述的情況。進而，將燈珠峰值坐標差異性控制在2.5nm以內可以實現液晶顯示設備較高的一致性。上述管控方式具有可量化性，操作性強，效果好的優點。

參考文獻

[1]國家廣播電視產品質量監督檢驗中心.數字電視與平板電視中的色度學[M].北京：人民郵電出版社，2010.endprint