摘要：簡(jiǎn)要介紹LCD電視以及影響色域覆蓋率的彩色濾光片(Color Filter,CF)與白光LED,并對(duì)LCD中CF與白光LED間的轉(zhuǎn)化關(guān)系、色域覆蓋率的計(jì)算方法進(jìn)行了說(shuō)明，同時(shí)結(jié)合實(shí)例對(duì)不同色域覆蓋率下背光用白光LED的熒光粉方案作了簡(jiǎn)略說(shuō)明。
關(guān)鍵詞：LCD、色域覆蓋率、CF、熒光粉方案
1引言
由于LED具有高色彩表現(xiàn)力、高光效、低碳環(huán)保、節(jié)能的特點(diǎn)，目前市面上有很大一部分LCD電視開(kāi)始采用LED作為背光源。但由于LED白光合成的多變性，很多封裝廠商的技術(shù)人員對(duì)在已知色域覆蓋率的要求下如何選擇與LCD匹配的熒光粉方案不甚了解。同時(shí),由于各電視廠商LCD的不同，導(dǎo)致封裝廠商的技術(shù)人員在尋找滿足色域覆蓋率需求且與LCD匹配的熒光粉方案上需要進(jìn)行多次、長(zhǎng)時(shí)間的封裝驗(yàn)證。本文主要對(duì)LCD中CF與白光LED間的轉(zhuǎn)化關(guān)系、色域覆蓋率的計(jì)算方法以及在已知色域覆蓋率的要求下如何選擇與LCD中CF匹配的熒光粉方案進(jìn)行了說(shuō)明與分析，以供封裝技術(shù)人員進(jìn)行參考。
2 LCD電視及色域覆蓋率的相關(guān)說(shuō)明
2.1 LCD電視介紹
LCD：Liquid Crystal Display的簡(jiǎn)稱，液晶顯示屏的全稱，它包括了TFT,UFB,TFD,STN等類型的液晶顯示屏。
液晶(Liquid Crystal):是一種介于固態(tài)和液態(tài)之間的物質(zhì)，是具有規(guī)則性分子排列的有機(jī)化合物，如果把它加熱會(huì)呈現(xiàn)透明狀的液體狀態(tài)，把它冷卻則會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶顆粒的混濁固體狀態(tài)。正是由于它的這種特性，所以被稱之為液晶。用于液晶顯示屏的液晶分子結(jié)構(gòu)排列類似細(xì)火柴棒，被稱為Nematic液晶，采用此類液晶制造的液晶顯示屏也就稱為L(zhǎng)CD。
LCD電視：用液晶顯示屏做顯示器的電視機(jī)。
2.2 LCD的構(gòu)造與顯像原理
2.2.1 LCD的構(gòu)造
以TFT類型的液晶顯示屏為例，其構(gòu)造中主要包含背光源、導(dǎo)光板、上下偏振片、液晶、彩色濾光片、薄膜晶體管等（構(gòu)造示意圖見(jiàn)圖1），主要構(gòu)造的作用說(shuō)明如下：
背光源（Back Light）：LCD的顯像原理是靠液晶阻擋光線的分量達(dá)到控制明暗，必須要有光源才可能在屏幕上看到圖像，所以背光源負(fù)責(zé)為液晶屏顯像提供最基本的光源。
導(dǎo)光板（Light Guide Plate）：使光線均勻分布在整個(gè)屏幕上；
3、下偏振片(Up/Down Polarizer)：背光源送出來(lái)的光線方向性不一致，呈放射狀，如果這樣的光線通過(guò)液晶分子的扭轉(zhuǎn)，我們?cè)谄聊簧线�是看不到我們想看到的圖像，此時(shí)，下面的偏振片則承擔(dān)了將光線的方向規(guī)范成一致后再送往液晶層的工作。
4、薄膜晶體管(Thin Film Transistor,TFT)：控制液晶分子的扭轉(zhuǎn)角度
5、液晶（Liquid Crystal）：這層液晶分子在TFT控制下發(fā)生扭轉(zhuǎn)，達(dá)到將方向一致的光線通亮進(jìn)行控制，從而在通往后面像素單元的光線明暗度發(fā)生了改變。
6、彩色濾光片（Color Filter）：白色經(jīng)過(guò)濾光片后，我們可以看到與濾光片對(duì)應(yīng)顏色的光線被傳出，所以在液晶顯示屏中，彩色濾光片的功能是上色。
圖1 LCD的構(gòu)造圖
2.2.2 LCD的顯像原理
LCD的顯像原理是將液晶置于兩片導(dǎo)電玻璃之間，通過(guò)控制上下兩層偏振片及上下兩個(gè)電極間電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)引起液晶分子扭曲向列的電場(chǎng)效應(yīng)，以控制背光源的透射或遮蔽，同時(shí)結(jié)合其他的控制及附屬功能層共同實(shí)現(xiàn)還原畫(huà)面的功能。
2.2.3 LCD電視的背光源介紹
由于液晶必須借助額外的光源才能發(fā)光，LCD電視常用的背光源有CCFL(冷陰極熒光燈管，也就是我們常見(jiàn)的日光燈)、LED(發(fā)光二極管)、HCFL(熱陰極熒光燈管)等幾種。其中CCFL是目前最常用的LCD背光源，通常也稱傳統(tǒng)背光源；
CCFL與LED的對(duì)比：
CCFL——由硬質(zhì)玻璃和三基色熒光粉封接制作而成，燈管內(nèi)有適量的水銀和惰性氣體，管內(nèi)壁涂有熒光粉，兩端各有一個(gè)電極，缺點(diǎn)在于所表現(xiàn)的顏色有限。
LED——是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件，利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，在半導(dǎo)體中通過(guò)載流子發(fā)生復(fù)合放出過(guò)剩的能量而引起光子發(fā)射，直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、青、橙、紫、白色的光。正因?yàn)長(zhǎng)ED發(fā)光二極管具有好的色彩表現(xiàn)力，目前已經(jīng)全面替代傳統(tǒng)冷陰極熒光管的光源。
2.3色域覆蓋率
2.3.1色域覆蓋率含義
色域（Color Gamut）：就是指某個(gè)顯示系統(tǒng)所能表達(dá)的顏色數(shù)量所構(gòu)成的范圍區(qū)域。
為了能夠直觀的表示色域這一概念，CIE國(guó)際照明協(xié)會(huì)制定了一個(gè)用于描述色域的方法:CIE-xy色度圖。在這個(gè)坐標(biāo)系中，各顯示系統(tǒng)能表現(xiàn)的色域范圍用RGB三點(diǎn)連線組成的三角形區(qū)域來(lái)表示，三角形的面積越大，就表示這種顯示設(shè)備的色域范圍越大。
色域覆蓋率：在CIE-xy色度圖上用顏色標(biāo)出的馬蹄形色度三角形就是人眼能夠看到的顏色區(qū)域，如果某個(gè)系統(tǒng)能夠全部再現(xiàn)這個(gè)馬蹄形區(qū)域中的顏色就可以說(shuō)其色域覆蓋率是100%。采用R、G、B三基色再現(xiàn)顏色時(shí)R、G、B三個(gè)基色坐標(biāo)組成的三角形區(qū)域就是這三種基色所確定的顏色再現(xiàn)區(qū)域，這個(gè)區(qū)域與馬蹄形區(qū)域之比就是色域覆蓋率。所以，色域覆蓋率是某個(gè)R、G、B三個(gè)基色坐標(biāo)組成的三角形區(qū)域面積與標(biāo)準(zhǔn)R、G、B三個(gè)基色坐標(biāo)組成的三角形區(qū)域面積的比值。
2.3.2色域覆蓋率的標(biāo)準(zhǔn)
習(xí)慣上，我們將色域覆蓋率稱為色域。在不同的領(lǐng)域，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)R、G、B三個(gè)基色坐標(biāo)的要求不相同，這就涉及到不同的色域評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。色域的標(biāo)準(zhǔn)一般有以下幾個(gè)：
1）NTSC標(biāo)準(zhǔn)：1953年，美國(guó)國(guó)家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（National Television Standards Committee，簡(jiǎn)稱NTSC）基于CIE1931色度圖制定的NTSC標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)也是目前國(guó)內(nèi)常用的標(biāo)準(zhǔn)。
2）ITU-R BT.709標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)際無(wú)線電咨詢委員會(huì)（CCIR）于1988年制定的標(biāo)準(zhǔn)，用于高清晰度電視（HDTV）演播室的電視制作。
3）sRGB標(biāo)準(zhǔn)：1996年，國(guó)際電工委員會(huì)IEC制定的關(guān)于數(shù)字影像的色域標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用在數(shù)碼圖像采集設(shè)備上，在顯示器上沒(méi)有全面普及。
4）Adobe RGB標(biāo)準(zhǔn)：1998年Adobe公司提出的、擁有比sRGB更為寬廣的色彩空間，一般用于印刷出版、圖片處理等領(lǐng)域。
5）ITU-R BT.1361標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)際電信聯(lián)盟無(wú)線電通信組（ITU-R）于1988年制定的基于Pointer色域的寬色域標(biāo)準(zhǔn)。
6）xvYCC標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）認(rèn)可并于2006年1月作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布的最新一代光色域標(biāo)準(zhǔn)，其色彩范圍不僅大大超越NTSC色域范圍，更可以達(dá)到sRGB色域的兩倍，此規(guī)格可以定義所有肉眼能見(jiàn)的顏色。
以上幾個(gè)色域標(biāo)準(zhǔn)中通用的標(biāo)準(zhǔn)主要為:sRGB、NTSC和Adobe RGB，各自的白光位置、色溫以及RGB基色的坐標(biāo)見(jiàn)表1：
在本文中，我們所說(shuō)的色域都是NTSC標(biāo)準(zhǔn)下的色域，簡(jiǎn)稱NTSC色域。
