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[摘 要]随着上游厂商技术进步，消费者对显示品质要求日益提高，高色域模组需求量越来越大，目前实现高色域方案的途径一般为采用高色域灯条、量子管、量子膜、Lap opencell等方式实现超高色域，均可以实现NTSC80%以上色域，但量子膜价格昂贵，量子点对氧、湿度敏感等弊端，本文介绍一种通过荧光膜搭配紫光灯实现高色域的方案，所激发绿光部分较现有KSF高色域灯条纯度更高，整体实现更高色域，较量子点方式具备更好的性价比，同时介绍不同膜片架构搭配荧光膜产生色域、亮度差异，提供最优架构方案。
[关键词]荧光膜 色域 LED 荧光粉
中图分类号：TN942 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0099-01
一、技术背景
目前市场上实现高色域途径主要有三类：高色域灯条、量子管搭配蓝光芯片LED、量子膜搭配蓝光芯片LED。
高色域灯条主要采用添加氮化物或氟化物荧光粉搭配绿色荧光粉的蓝光芯片LED构成，最终实现白光及高色域，氟化物是4价锰激发的氟硅酸盐，其分子式为AxMFy：Mn4+（其中A=Li，Na，K，Ca，Sr，Ba等，M=Si，Al，Y，Sc等），经过蓝光芯片激发出的红光具有半波宽窄（<30nm）的同时还能保证亮度不出现明显衰减的优点，模组领域广泛采用KSF晶系氟化物灯条实现高色域，相对KSF，氮化物半波宽和亮度衰减方面表现较差，现已逐步被KSF取代，但通过KSF高色域灯条，目前大多只能达到NTSC83%左右，无法做到更高。
量子管和量子膜均是通过蓝光激发特定大小量子点可产生对应半波宽较窄的红光和绿光实现高色域，3M量子膜搭配RBG UHD opencell可以接近NTSC100%面积比，色域比KSF灯条方式更高，色彩显示效果目前最优，量子管搭配蓝光芯片LED同样可以实现NTSC90%以上色域，但同样存在缺点，量子点对水汽和氧阻隔要求高，失效风险较大，能提供水氧阻隔膜的厂商较少，整体价格昂贵，同时目前大部分量子膜必须要依靠重金属镉来实现超高色域，对环境和人体健康不友好，如三星也推出过无镉量子膜产品，但色域不如含镉量子膜，且终端可获取资源较少。
除此之外，还有Lap opencell通过液晶板提升色域，以及CGEF染料膜等产品，但亮度衰减较大，容易产生较明显的色偏，增加调试难度，并且色域提升幅度有限。
本文介绍一种绿色荧光膜，其具有色域增益介于KSF灯条和含镉量子膜之间，价格介于KSF灯条和含镉量子膜之间，亮度损失小的特点，同时介绍使用过程中搭配不同膜片架构其最终测试值的差异对比。
二、荧光膜介绍
荧光膜可简单理解为由水阻隔层和绿色荧光粉层构成，绿色荧光粉成分不同厂家各不相同，激发效率和半波宽也不同，较好的绿色荧光粉如SrGa2S4：Eu，根据配比差异可激发产生峰值波长530-540nm绿光，半波宽仅为47nm，较常规KSF灯条绿色部分更纯。
荧光膜用于液晶模组其高色域实现原理为紫光LED灯条激发绿色荧光粉，从而产生白光。紫光灯条可以采用蓝光芯片添加KSF红粉构成，激发荧光膜后红色、绿色部分均可获得较窄半波宽，从而实现高色域，相对于普通色域液晶模组，采用绿色荧光膜方案可提升色域约25%，具体数值因玻璃搭配差异、膜片架构和L/B激发效率存在波动，如搭配RGB opencell较RGBW opencell可实现更高色域，同时采用KSF红粉灯条可以减少亮度衰减。相对于KSF白光灯条方式，荧光膜方案可实现亮度相当，NTSC色域增益7-10%左右，具体数值同样受LED激发效率和实际搭配opencell差异存在波动。
三、不同膜片架构差异对比
在荧光膜实际使用中，应当注意不同的膜片架构搭配及灯条KSF含量配比差异，对亮度、色域、色点、白平衡、色温等均存在很大影响，需针对不同的机型方案和立项需求，选择合适的架构搭配及红粉配比，以便校正色点同时保证色域最大化，以下列举几種不同膜片架构搭配KSF紫光灯进行光谱实测和色域分析，差异作简单对比，膜片顺序为从下往上（图1，图2）：
1、扩散片+荧光膜方案。实际色域NTSC1931仅为60.16%，从光谱看，绿色部分较红色和蓝色部分低很多，说明紫光灯发出的光能量仅很少一部分参与激发绿色荧光膜，转换的绿色能量有限，同时从CIE1931可以看出白平衡明显偏移，画面白点落在了紫色区域，整体画面将呈现偏紫色，而非白画面，因绿色部分转化不充分，其相应半波宽过大，导致色域严重偏低，说明此搭配不适用于荧光膜。
2、荧光膜+扩散片方案。跟上面对比交换膜片放置顺序，当光能通过导光板转换为面光源后，部分光线从扩散片射出，部分光线通过扩散片产生内全反射返回到荧光膜，参与第二次转换，测试其色域提高到NTSC1931 76.11%，从光谱可见绿色部分能量明显提升，半波宽也较之前减小，CIE1931图形显示白平衡也得到改善，但整体白点还是向紫色偏移明显，且色域依然不满足高色域标准。
3、荧光膜+POP+扩散片方案。在荧光膜跟扩散片之间增加POP膜（贴合增亮膜），实际色域NTSC1931测试为90.8%，从光谱看，绿色部分光谱能量明显提升，说明通过POP膜片增益，紫光灯发出的光能量充分参与激发绿色荧光膜，转换出了更多绿色部分能量并得到更窄的半波宽，同时从CIE1931色域图可以看出相比只用扩散片的方式白平衡落在正常标准内，整体画面将呈现白色，说明此搭配较适用于荧光膜。
4、荧光膜+POP*2+扩散片方案。参照上面进一步叠加一张POP，NTSC19 31测试为92.93%，说明绿光转换率进一步提高，但膜片的叠加综合考量如机构厚度、亮度增益、成本等因素，整体性价比相对较低。
综上，不同的膜片架构可得到不同的色域和亮度增益，在实际使用中需要找到最适合的架构搭配，另，除膜片架构外，如灯条KSF配比和绿色荧光粉配比也是影响测试值的因素。
四、小结
相比于目前市场上主流高色域方案，本文介绍一种新的高色域实现途径，对比主流的高色域白光灯条方案可实现更高色域，同时对比量子膜也具有一定价格优势，并且不含重金属，绿色健康，具备一定性价比。
参考文献
[1] 金伟其，王霞，廖宁放，黄庆梅.《辐射度光度与色度及其测量》第2版.北京理工大学出版社.
[2] 国家广播电视产品质量监督检验中心，TCL多媒体科技控《数字电视与平板电视中的色度学》人民邮电出版社.
[关键词]荧光膜 色域 LED 荧光粉
中图分类号：TN942 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0099-01
一、技术背景
目前市场上实现高色域途径主要有三类：高色域灯条、量子管搭配蓝光芯片LED、量子膜搭配蓝光芯片LED。
高色域灯条主要采用添加氮化物或氟化物荧光粉搭配绿色荧光粉的蓝光芯片LED构成，最终实现白光及高色域，氟化物是4价锰激发的氟硅酸盐，其分子式为AxMFy：Mn4+（其中A=Li，Na，K，Ca，Sr，Ba等，M=Si，Al，Y，Sc等），经过蓝光芯片激发出的红光具有半波宽窄（<30nm）的同时还能保证亮度不出现明显衰减的优点，模组领域广泛采用KSF晶系氟化物灯条实现高色域，相对KSF，氮化物半波宽和亮度衰减方面表现较差，现已逐步被KSF取代，但通过KSF高色域灯条，目前大多只能达到NTSC83%左右，无法做到更高。
量子管和量子膜均是通过蓝光激发特定大小量子点可产生对应半波宽较窄的红光和绿光实现高色域，3M量子膜搭配RBG UHD opencell可以接近NTSC100%面积比，色域比KSF灯条方式更高，色彩显示效果目前最优，量子管搭配蓝光芯片LED同样可以实现NTSC90%以上色域，但同样存在缺点，量子点对水汽和氧阻隔要求高，失效风险较大，能提供水氧阻隔膜的厂商较少，整体价格昂贵，同时目前大部分量子膜必须要依靠重金属镉来实现超高色域，对环境和人体健康不友好，如三星也推出过无镉量子膜产品，但色域不如含镉量子膜，且终端可获取资源较少。
除此之外，还有Lap opencell通过液晶板提升色域，以及CGEF染料膜等产品，但亮度衰减较大，容易产生较明显的色偏，增加调试难度，并且色域提升幅度有限。
本文介绍一种绿色荧光膜，其具有色域增益介于KSF灯条和含镉量子膜之间，价格介于KSF灯条和含镉量子膜之间，亮度损失小的特点，同时介绍使用过程中搭配不同膜片架构其最终测试值的差异对比。
二、荧光膜介绍
荧光膜可简单理解为由水阻隔层和绿色荧光粉层构成，绿色荧光粉成分不同厂家各不相同，激发效率和半波宽也不同，较好的绿色荧光粉如SrGa2S4：Eu，根据配比差异可激发产生峰值波长530-540nm绿光，半波宽仅为47nm，较常规KSF灯条绿色部分更纯。
荧光膜用于液晶模组其高色域实现原理为紫光LED灯条激发绿色荧光粉，从而产生白光。紫光灯条可以采用蓝光芯片添加KSF红粉构成，激发荧光膜后红色、绿色部分均可获得较窄半波宽，从而实现高色域，相对于普通色域液晶模组，采用绿色荧光膜方案可提升色域约25%，具体数值因玻璃搭配差异、膜片架构和L/B激发效率存在波动，如搭配RGB opencell较RGBW opencell可实现更高色域，同时采用KSF红粉灯条可以减少亮度衰减。相对于KSF白光灯条方式，荧光膜方案可实现亮度相当，NTSC色域增益7-10%左右，具体数值同样受LED激发效率和实际搭配opencell差异存在波动。
三、不同膜片架构差异对比
在荧光膜实际使用中，应当注意不同的膜片架构搭配及灯条KSF含量配比差异，对亮度、色域、色点、白平衡、色温等均存在很大影响，需针对不同的机型方案和立项需求，选择合适的架构搭配及红粉配比，以便校正色点同时保证色域最大化，以下列举几種不同膜片架构搭配KSF紫光灯进行光谱实测和色域分析，差异作简单对比，膜片顺序为从下往上（图1，图2）：
1、扩散片+荧光膜方案。实际色域NTSC1931仅为60.16%，从光谱看，绿色部分较红色和蓝色部分低很多，说明紫光灯发出的光能量仅很少一部分参与激发绿色荧光膜，转换的绿色能量有限，同时从CIE1931可以看出白平衡明显偏移，画面白点落在了紫色区域，整体画面将呈现偏紫色，而非白画面，因绿色部分转化不充分，其相应半波宽过大，导致色域严重偏低，说明此搭配不适用于荧光膜。
2、荧光膜+扩散片方案。跟上面对比交换膜片放置顺序，当光能通过导光板转换为面光源后，部分光线从扩散片射出，部分光线通过扩散片产生内全反射返回到荧光膜，参与第二次转换，测试其色域提高到NTSC1931 76.11%，从光谱可见绿色部分能量明显提升，半波宽也较之前减小，CIE1931图形显示白平衡也得到改善，但整体白点还是向紫色偏移明显，且色域依然不满足高色域标准。
3、荧光膜+POP+扩散片方案。在荧光膜跟扩散片之间增加POP膜（贴合增亮膜），实际色域NTSC1931测试为90.8%，从光谱看，绿色部分光谱能量明显提升，说明通过POP膜片增益，紫光灯发出的光能量充分参与激发绿色荧光膜，转换出了更多绿色部分能量并得到更窄的半波宽，同时从CIE1931色域图可以看出相比只用扩散片的方式白平衡落在正常标准内，整体画面将呈现白色，说明此搭配较适用于荧光膜。
4、荧光膜+POP*2+扩散片方案。参照上面进一步叠加一张POP，NTSC19 31测试为92.93%，说明绿光转换率进一步提高，但膜片的叠加综合考量如机构厚度、亮度增益、成本等因素，整体性价比相对较低。
综上，不同的膜片架构可得到不同的色域和亮度增益，在实际使用中需要找到最适合的架构搭配，另，除膜片架构外，如灯条KSF配比和绿色荧光粉配比也是影响测试值的因素。
四、小结
相比于目前市场上主流高色域方案，本文介绍一种新的高色域实现途径，对比主流的高色域白光灯条方案可实现更高色域，同时对比量子膜也具有一定价格优势，并且不含重金属，绿色健康，具备一定性价比。
参考文献
[1] 金伟其，王霞，廖宁放，黄庆梅.《辐射度光度与色度及其测量》第2版.北京理工大学出版社.
[2] 国家广播电视产品质量监督检验中心，TCL多媒体科技控《数字电视与平板电视中的色度学》人民邮电出版社.