第４０卷㊀第１２期２０１９年１２月
发㊀光㊀学㊀报
ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＣＥ
Ｖｏｌ ４０
Ｎｏ １２
Ｄｅｃ.ꎬ２０１９
㊀㊀收稿日期:２０１９￣０６￣２８ꎻ修订日期:２０１９￣０８￣１７
㊀㊀基金项目：国家重点研发计划 战略性先进电子材料 重点专项(２０１７ＹＦＢ０４０３７００)ꎻ国家自然科学基金(６１８６４００８)ꎻ商洛学院服
务地方专项(１８ＳＫＹ￣ＦＷＤＦ００２)资助项目
ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＰｒｏｇｒａｍｏｆＣｈｉｎａ ＳｔｒａｔｅｇｉｃＡｄｖａｎｃｅｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＭａｔｅｒ
ｉａｌｓ (２０１７ＹＦＢ０４０３７００)ꎻＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ(６１８６４００８)ꎻＳｅｒｖｅＬｏｃａｌＳｐｅｃｉａｌＰｒｏｊｅｃｔｓｏｆＳｈａｎｇｌｕｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(１８ＳＫＹ￣ＦＷＤＦ００２)
文章编号:１０００￣７０３２(２０１９)１２￣１５３１￣０７
杨超普１ꎬ２ꎬ３ꎬ方文卿４∗ꎬ刘明宝１ꎬ３ꎬ阳㊀帆２ꎬ４
(１.商洛学院化学工程与现代材料学院ꎬ陕西商洛㊀７２６０００ꎻ㊀２.南昌大学材料科学与工程学院ꎬ江西南昌㊀３３００３１ꎻ
３.商洛学院陕西尾矿资源综合利用重点实验室ꎬ陕西商洛㊀７２６０００ꎻ４.南昌大学国家硅基ＬＥＤ工程技术研究中心ꎬ江西南昌㊀３３００４７)
摘要：为了便捷准确地调节出８位ＬＥＤ背光液晶屏超低温ꎬ通过ＡｄｏｂｅＰｈｏｔｏｓｈｏｐ软件设置填充ＲＧＢ数
值ꎬ在ＬＥＤ背光液晶屏上显示块ꎬ结合自制手机屏幕蓝光吸收膜ꎬ实现超低温调节ꎮ通过光谱分 析研究了ＬＥＤ背光液晶屏１９３１ＣＩＥ￣ＸＹＺ标准度系统坐标Ｚ值㊁容差㊁主波长㊁纯度㊁峰值波长㊁质心波长㊁半峰宽㊁显指数Ｒａ随温的变化ꎬ实现了８位ＬＥＤ背光液晶屏１０００Ｋ超低温调节ꎻ６５００~１０００Ｋ１０个实测温与目标温的平均相对误差为０.３４９％ꎬ平均绝对误差为７.１Ｋꎬ均可保证白平衡ꎮ光谱分析结果表明ꎬ增加自制手机屏幕蓝光吸收膜后ꎬ同一温下会使质心波长平均下降１５ｎｍꎮ当温小于４１００Ｋ时ꎬ同一温下半峰宽减小约４ｎｍꎬ其他６个参数影响不大ꎮ该温调节方法与结论对防蓝光膜效果最佳优化及液晶屏相关研究具有参考价值ꎮ
关㊀键㊀词：液晶屏ꎻ三基ꎻ温ꎻ光谱分析
中图分类号:ＴＮ９４２.１ꎻＯ４３３.４㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀ＤＯＩ:１０.３７８８/ｆｇｘｂ２０１９４０１２.１５３１
ＬｏｗＣｏｌｏｒＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＡｄｊｕｓｔｍｅｎｔａｎｄＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＬＥＤＢａｃｋｌｉｔＬＣＤ
ＹＡＮＧＣｈａｏ￣ｐｕ１ꎬ２ꎬ３ꎬＦＡＮＧＷｅｎ￣ｑｉｎｇ４∗ꎬＬＩＵＭｉｎｇ￣ｂａｏ１ꎬ３ꎬＹＡＮＧＦａｎ２ꎬ４
(１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＭｏｄｅｒｎＭａｔｅｒｉａｌｓꎬＳｈａｎｇｌｕｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈａｎｇｌｕｏ７２６０００ꎬＣｈｉｎａꎻ
２.ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＮａｎｃｈａｎｇ３３００３１ꎬＣｈｉｎａꎻ
３.ＳｈａａｎｘｉＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＴａｉｌｉｎｇｓＲｅｓｏｕｒｃｅｓꎬＳｈａｎｇｌｕｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈａｎｇｌｕｏ７２６０００ꎬＣｈｉｎａꎻ
４.ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＬＥＤｏｎＳｉｌｉｃｏｎＳｕｂｓｔｒａｔｅꎬＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＮａｎｃｈａｎｇ３３００４７ꎬＣｈｉｎａ)
∗ＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇＡｕｔｈｏｒꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｆｗｑ＠ｎｃｕ.ｅｄｕ.ｃｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｆｏｒｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔａｎｄａｃｃｕｒａｔｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｏｆｕｌｔｒａ￣ｌｏｗｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆ８￣ｂｉｔＬＥＤｂａｃｋ￣
ｌｉｔＬＣＤꎬｔｈｅｆｉｌｌｃｏｌｏｒＲＧＢｖａｌｕｅｗａｓｓｅｔｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅＡ
ｄｏｂｅＰｈｏｔｏｓｈｏｐꎬｄｉｓｐｌａｙｃｏｌｏｒｂｌｏｃｋｓｏｎＬＥＤｂａｃｋｌｉｔＬＣＤꎬｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｓｅｌｆ￣ｍａｄｅｂｌｕｅｌｉｇｈｔａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｆｉｌｍｏｆｍｏｂｉｌｅｐｈｏｎｅｓｃｒｅｅｎꎬａｃｈｉｅｖｉｎｇｕｌｔｒａ￣ｌｏｗｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ.１９３１ＣＩＥ￣ＸＹＺｓｔａｎｄａｒｄｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙｓｙｓｔｅｍｃｏｌｏｒｃｏｏｒｄｉｎａｔｅＺｖａｌｕｅꎬｃｏｌｏｒｔｏｌｅｒａｎｃｅꎬｍａｉｎｗａｖｅｌｅｎｇｔｈꎬｃｏｌｏｒｐｕｒｉｔｙꎬｐｅａｋｗａｖｅｌｅｎｇｔｈꎬｃｅｎｔｒｏｉｄｗａｖｅｌｅｎｇｔｈꎬ
ｈａｌｆｐｅａｋｗｉｄｔｈꎬｃｏｌｏｒｒｅｎｄｅｒｉｎｇｉｎｄｅｘＲａｏｆＬＥＤｂａｃｋｌｉｔＬＣＤꎬｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｓｐｅｃｔｒａｌａｎａｌｙｓｉｓ.Ｗｅｒｅａｌｉｚｅｄ８ｂｉｔＬＥＤｂａｃｋｌｉｔＬＣＤ１０００Ｋｕｌｔｒａ￣ｌｏｗｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ.Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｒｅｌ￣ａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｏｆｔｈｅ１０ｍｅａｓｕｒｅｄ６５００－１０００Ｋｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓａｎｄｔｈｅｔａｒｇｅｔｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓ０.３４９％ꎬｔｈｅａｖｅｒａｇｅａｂｓｏｌｕｔｅｅｒｒｏｒｉｓ７.１Ｋꎬｗｈｉｃｈｃａｎｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅｗｈｉｔｅｂａｌａｎｃｅ.Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｐｅｃｔｒａｌａｎａｌｙｓｉｓꎬａｆｔｅｒａｄｄｉｎｇｔｈｅｓｅｌｆ￣ｍａｄｅｂｌｕｅｌｉｇｈｔａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｆｉｌｍｏｆｍｏｂｉｌｅｐｈｏｎｅｓｃｒｅｅｎꎬ
ｔｈｅｃｅｎｔｒｏｉｄｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｗｉｌｌｄｅｃｒｅａｓｅｂｙ１５ｎｍｏｎａｖｅｒａｇｅａｔｔｈｅｓａｍｅｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ.Ｗｈｅｎｔｈｅ
. All Rights Reserved.
１５３２㊀发㊀㊀光㊀㊀学㊀㊀报第４０卷
ｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ４１００Ｋꎬｔｈｅｈａｌｆ￣ｐｅａｋｗｉｄｔｈｏｆｔｈｅｓａｍｅｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓａｂｏｕｔ４ｎｍｓｍａｌｌｅｒ.Ｔｈｅｏｔｈｅｒｓｉｘｐａｒａｍｅｔｅｒｓｈａｖｅｌｉｔｔｌｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅ.Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄａｎｄｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎａｒｅｖａｌｕａｂｌｅ寿司模具
ｆｏｒｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆａｎｔｉ￣ｂｌｕｅｌｉｇｈｔｆｉｌｍａｎｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆＬＣＤ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｉｓｐｌａｙꎻｔｈｒｅｅｐｒｉｍａｒｙｃｏｌｏｒｓꎻｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎻｓｐｅｃｔｒａｌａｎａｌｙｓｉｓ
１㊀引㊀㊀言
２０１７年权威数据显示ꎬ全球智能手机用户数
量已达３６.６６亿ꎬ其中中国用户为９.２４亿ꎮ中国消费者人均每天面对屏幕８.９ｈꎬ其中使用智能手机㊁笔记本电脑㊁平板电脑㊁电视的时间分别为
３.０ꎬ２.２ꎬ１.６ꎬ２.１ｈꎮ近年来随着ＣＩＥ(国际照明委员会)㊁ＩＥＣ(国际电工技术委员会)㊁世界卫生组织等权威机构的呼吁[１￣２]ꎬ照明与显示中的光生物安全广受关注ꎮ显示器的蓝光危害及节律效应已成为当前研究热点[３￣４]ꎮ
要定量分析显示器的蓝光危害及节律效应ꎬ需采集其光谱分布数据ꎬ调节显示器温可直接改变光谱形状ꎮ目前已有多篇文章对不同温显示器光生物安全进行了研究报道[５￣８]ꎬ但均未给出详细的温调节方法ꎻ相关研究结论为显示器的蓝光危害及节律效应随着温的降低而减弱[９￣１１]ꎮ如何便捷准确地调节出超低温ꎬ对显
示中的光生物安全意义重大ꎮＬＥＤ背光液晶屏在当前显示设备中占绝对优势[１２]ꎮ本文以８位ＬＥＤ背光液晶屏为研究对象ꎬ结合自制手机屏幕蓝光吸收膜ꎬ给出该屏幕超低温的调节方法ꎬ并对不同温光谱进行比较分析ꎬ可为相关研究提供参考ꎮ
２㊀温调节及低温获得方法
２.１㊀温调节方法
本研究对象为一款全球知名品牌手机ꎬ其屏幕为８位ＬＥＤ背光液晶屏ꎬ屏幕主要参数如表１所示ꎮ利用目前广泛应用的图像处理软件ＡｄｏｂｅＰｈｏｔｏｓｈｏｐ设置不同温块ꎮ通过ＲＧＢ颜模式ꎬ设置ＲＧＢ数值(８位显示ꎬＲＧＢ数值取值范围均为０~２５５)ꎮ设置好的颜截图作为被测块ꎬ将块传送至被测手机ꎮ在手机显示屏上全屏显示块ꎬ不同块对应不同温ꎮ利用该方法可设置手机ＬＥＤ背光液晶屏温ꎮ
表１㊀ＬＥＤ背光液晶屏主要参数
Ｔａｂ.１㊀ＭａｉｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＬＥＤｂａｃｋｌｉｇｈｔＬＣＤ
ＬＣＤｄｉｍｅｎｓｉｏｎ/
ｃｍ(ｉｎ)
ＬＣＤｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ
Ｓｃｒｅｅｎｐｉｘｅｌｄｅｎｓｉｔｙ/(ｐｉｘｅｌ ｃｍ－１)
Ｃｏｎｔｒａｓｔ
Ｃｏｌｏｕｒｇａｍｕｔ
Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ/
(ｃｄ ｍ－２)
１５.２１(５.９９)
２１６０ˑ１０８０
１５９
１５００ʒ１
８０％ＮＴＳＣ
５００
利用上述方法ꎬ通过杭州慧谱仪器有限公司的ＳＰＥＣ￣３０００Ａ型积分球光谱仪测试显示屏上块的温ꎬ多次修正ＲＧＢ数值ꎬ可调节ＬＥＤ背光液晶屏得到目标温ꎮ利用该方法ꎬ在未附加任何光学器件的ＬＥＤ背光８位液晶屏上ꎬ分别调节６５００ꎬ５０００ꎬ４１００ꎬ３４００ꎬ２７００ꎬ２３００ꎬ１９００ꎬ
１２００Ｋ温ꎮ不同目标温对应块如图１所示ꎬ由图１可直观体验不同温的视觉感受ꎮ利用上述方法调节ＬＥＤ背光液晶屏至不同目标温ꎬ积分球光谱仪测试对应实测温㊁目标温与实测温间的相对误差及ＲＧＢ数值ꎬ见表２ꎮ
由表２可见ꎬ８个实测温与目标温均非常接近ꎬ最大绝对误差为目标温４１００Ｋ时ꎬ实6500K
2700K
5000K
2300K
4100K
1900K
3400K
1200K
金刚石研磨膏
图１㊀不同目标温对应块
Ｆｉｇ.１㊀Ｃｏｌｏｒａｒｅａｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔａｒｇｅｔｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
测温高于目标温２４Ｋꎬ但对应相对误差仅为
０.５８％ꎮ８个实测温与目标温的平均相对误差为０.４０３８％ꎬ平均绝对误差为１０.１２５Ｋꎮ由此可见该方法可实现ＬＥＤ背光液晶屏温调节ꎬ且精度较高ꎮ由ＲＧＢ数值可见ꎬＬＥＤ背光液晶屏
. All Rights Reserved.
㊀第１２期杨超普ꎬ等:ＬＥＤ背光液晶屏的低温调节及光谱分析１５３３
㊀表２㊀不同目标温ＬＥＤ背光液晶屏对应三基值
Ｔａｂ.２㊀ＴｈｒｅｅｐｒｉｍａｒｙｃｏｌｏｒｖａｌｕｅｏｆＬＥＤｂａｃｋｌｉｇｈｔＬＣＤｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔａｒｇｅｔｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｔａｒｇｅｔｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ/Ｋ
Ｍｅａｓｕｒｅｄｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ/Ｋ
Ｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｏｆｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ/％
Ｒ
Ｇ
Ｂ
６５００６４８９０.１７２５５２３９２１５５０００４９９７０.０６２５５２２１１７８４１００４１２４０.５８２５５２０５１４２３４００３４０８０.２３２５５１８７１１２２７００２７１１０.４１２５５１６２７５２３００２３０４０.１７２５５１４５４８１９００１９０２０.１１２５５１２２１１２００
１１８２
１.５０
２５５
３０
１
温由６５００Ｋ调节至１２００Ｋ过程中ꎬ在Ｒ值不变的情况下ꎬＧ值与Ｂ值随着温的降低均依次减小ꎮ
利用ＳＰＥＣ￣３０００Ａ光谱辐射测试系统ꎬ采集不同温下ＬＥＤ背光液晶屏光通量㊁辐通量㊁中间视觉光通量(ＭＥＳ２)㊁暗明比Ｓ/Ｐ㊁瞳孔流明ꎬ结果见表３ꎮ由表３可见ꎬ光通量与中间视觉光通
量(ＭＥＳ２)随温的减小快速下降ꎻ瞳孔流明随温的减小ꎬ下降速度较慢ꎻ暗明比Ｓ/Ｐ随温的减小而上升ꎻ温由６５００Ｋ减小至３４００Ｋ过程中ꎬ辐通量由０.００４Ｗ下降至０.００２Ｗꎮ温由３４００Ｋ下降至１９００Ｋ过程中ꎬ辐通量保持
０.００２Ｗ不变ꎮ当温减小至１２００Ｋ时ꎬ辐通量下降为０.００１Ｗꎮ
表３㊀不同温下ＬＥＤ背光液晶屏光度参数
Ｔａｂ.３㊀ＰｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＬＥＤｂａｃｋｌｉｇｈｔＬＣＤｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓＴａｒｇｅｔｃｏｌｏｒ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ/Ｋ
Ｌｕｍｉｎｏｕｓｆｌｕｘ/
ｌｍ
Ｒａｄｉａｎｔｆｌｕｘ/
Ｗ
ＩｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｖｉｓｕａｌｆｌｕｘＭＥＳ２/ｌｍ
Ｓ/Ｐ
Ｐｕｐｉｌｌｕｍｅｎ/
Ｐｌｍ
６５０００.９２０.００４０.８５２０.５６０.５１５５００００.７４０.００３０.６４９０.６２０.４５９４１０００.７７０.００３０.６４２０.６３０.４８５３４０００.５８０.００２０.４５９０.７１０.４１２２７０００.４８０.００２０.３６２０.８２０.３８５２３０００.４４０.００２０.３１７０.８８０.３８７１９０００.３７０.００２０.２４８１.０２０.３７７１２００
０.２３
０.００１
０.１２９
１.５
０.３４５
1200K 1900K 2300K 2700K 3400K 4100K 5000K 6500
K
0.8400700姿/nm
R e l a t i v e i n t e n s i t y /a .u .
1.00.60.40.20
450500550600650750
450425500525550575
475姿/nm
1200K 1900K
0.090.060.120.03高频整流器
I n t e n s i t y /a .u .压铸机料筒的设计
图２㊀不同温ＬＥＤ背光液晶屏光谱分布
Ｆｉｇ.２㊀ＳｐｅｃｔｒａｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＬＥＤｂａｃｋｌｉｔＬＣＤｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒ￣
ｅｎｔｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ
不同温ＬＥＤ背光液晶屏３８０~７８０ｎｍ可见光波段光谱分布如图２所示ꎮ由图２直观可见三基光谱分布ꎬＲＧＢ三基峰值分别约为６１３ꎬ
５４０ꎬ４４６ｎｍꎮ不同温下６１３ｎｍ红光峰值相等即为光谱分布归一化处理ꎬ对应于上文表１
中不同温下Ｒ值均为２５５ꎮ由图２可见ꎬ随着温的降低ꎬ蓝光与绿光峰值均依次减小ꎬ二者相比蓝光峰值随温的降低快速下降ꎮ为了探究该液晶屏温能否进一步降低ꎬ对１９００Ｋ与１２００Ｋ对应蓝光与绿光波段局部放大ꎬ如图２插图所示ꎮ由插图可知ꎬ１２００Ｋ时蓝光与绿光峰均消失ꎬ. All Rights Reserved.
１５３４㊀发㊀㊀光㊀㊀学㊀㊀报第４０卷
温无法进一步降低ꎮ
利用ＯＳＲＡＭＣＯＬＯＲＣＡＬＣＵＬＡＴＯＲ度分析软件ꎬ根据图２数据可得对应１９３１ＣＩＥ￣ＸＹＺ标准度系统坐标ꎬ将不同温ＬＥＤ背光液晶屏坐标标注在度图上ꎬ如图３所示ꎮ由图３可见ꎬ６５００ꎬ５０００ꎬ４１００ꎬ３４００ꎬ２７００ꎬ２３００Ｋ对应点均能落在黑体辐射轨迹上ꎬ即可调节至白平衡[１３]ꎻ然而１９００Ｋ与１２００Ｋ对应点无法调节至黑体辐射轨迹上(在图３中用椭圈重点标注)ꎬ
即两温均为相关温ꎬ此时液晶屏未达到白平衡ꎮ且温由１９００Ｋ降至１２００Ｋ时ꎬ偏离黑体
0.30.4
0.50.60.70.8
x
0.2
0.10
0.90.8520
540
0.70.6
500
0.50.4
0.34900.200.1
480470460
380
12
34
56
∞10000
20001500
6000
4000
3000T C /K 560
580600
620700
y
2500图３㊀不同温ＬＥＤ背光液晶屏对应１９３１ＣＩＥ￣ＸＹＺ标准
度系统坐标
Ｆｉｇ.３㊀１９３１ＣＩＥ￣ＸＹＺｓｔａｎｄａｒｄｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙｓｙｓｔｅｍｃｏｌｏｒｃｏ￣
ｏｒｄｉｎａｔｅｓｏｆＬＥＤｂａｃｋｌｉｔＬＣＤｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｌｏｒ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ㊀
辐射轨迹距离急剧增大ꎮ故上述温调节方法不能获得白平衡下低于１９００Ｋ温ꎮ２.２㊀低温获得方法
为使ＬＥＤ背光液晶屏在白平衡下获得低温ꎬ我们利用有机高分子蓝光吸收粉自制了手机屏幕蓝光吸收膜ꎬ其透射率见图４ꎮ
由图４可见ꎬ该手机膜透射率最小值为６.２％ꎬ对应波长为４０８ｎｍꎮ由上文可知该液晶屏ＲＧＢ三
基峰值分别约为６１３ꎬ５４０ꎬ４４６ｎｍꎬ根据图４得三基峰值对应透射率分别为３７.６％㊁３１.４％㊁１８.６％ꎮ结合上文可知８位ＬＥＤ背光液晶屏温调节方法是：将ＲＧＢ三基划分为２５６等份ꎬ在Ｒ值不变的情况下ꎬ降低Ｇ值ꎬ特别是Ｂ值ꎮ由表２可见ꎬ当温调节至１
９００Ｋ时Ｂ值已经
下降至１ꎮ该自制手机屏幕蓝光吸收膜具有降低Ｂ值的效果ꎬ故有助于获得低温ꎮ
450姿/nm
T r a n s m i s s i v i t y /%
354045
3025201510
5
400350500550600650700750800850
图４㊀自制手机屏幕蓝光吸收膜透射率
Ｆｉｇ.４㊀Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｆｓｅｌｆ￣ｍａｄｅａｎｔｉ￣ｂｌｕｅｌｉｇｈｔｆｉｌｍｆｏｒｍｏ￣
ｂｉｌｅｐｈｏｎｅｓｃｒｅｅｎ
表４㊀不同目标温ＬＥＤ背光液晶屏对应三基值(增加了自制手机屏幕蓝光吸收膜)
Ｔａｂ.４㊀ＴｈｒｅｅｐｒｉｍａｒｙｃｏｌｏｒｖａｌｕｅｏｆＬＥＤｂａｃｋｌｉｇｈｔＬＣＤｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔａｒｇｅｔｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ(ｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｂｌｕｅｌｉｇｈｔａｂｓｏｒｐ￣
ｔｉｏｎｆｉｌｍｏｆｓｅｌｆ￣ｍａｄｅｍｏｂｉｌｅｐｈｏｎｅｓｃｒｅｅｎ)
Ｔａｒｇｅｔｃｏｌｏｒ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ/ＫＭｅａｓｕｒｅｄｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ/Ｋ
Ｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｏｆ
ｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ/％
Ｒ
Ｇ
Ｂ
金纳米颗粒６５００６４８６０.２１２５５２３２２５３５０００４９９６０.０８２５５２１６２１５４１００４０９６０.１０２５５２０２１８０３４００３４０２０.０６２５５１８６１４５２７００２６９２０.２９２５５１６２１１０２３００２３１２０.５２２５５１４８８８１９００１９０６０.３２２５５１３０６２１２００１２０９０.７５２５５８１１０１１００１１０４０.３６２５５６８２１０００
１００８
０.８
２５５
５３
１
. All Rights Reserved.
㊀第１２期杨超普ꎬ等:ＬＥＤ背光液晶屏的低温调节及光谱分析１５３５
㊀在ＬＥＤ背光液晶屏上粘贴自制手机屏幕蓝光吸收膜ꎬ利用上文所述方法ꎬ设置不同ＲＧＢ值块ꎬ调节ＬＥＤ背光液晶屏温ꎮ通过积分球光谱仪测试不同目标温对应实测温㊁目标温与实测温间的相对误差及ＲＧＢ数值ꎬ见表４ꎮ
由表４可见最低温可调节至１０００Ｋꎮ１０个实测温与目标温均非常接近ꎬ最大绝对误差为目标温６５００Ｋ时ꎬ实测温高于目标温１４Ｋꎬ但对应相对误差仅为０.２１％ꎮ１０个实测温与目标温的平均相对误差为０.３４９％ꎬ平均绝对误差为
７.１Ｋꎮ粘贴自制手机屏幕蓝光吸收膜后误差参数均优于表２ꎮ
将粘贴自制手机屏幕蓝光吸收膜后采集的不同温ＬＥＤ背光液晶屏光谱分布数据ꎬ利用度分析软件处理ꎬ得到对应１９３１ＣＩＥ￣ＸＹＺ标准度系统坐标ꎮ在度图上标注不同温ＬＥＤ背光液晶屏光谱分布对应坐标点ꎬ如图５所示ꎮ温６５００~１０００Ｋ的１０个对应点均能落在黑体辐射轨迹上ꎬ即调节至白平衡状态ꎮ
0.30.4
0.50.60.70.8
x
0.2
0.10
0.90.8
520
540
0.7
0.6
500
0.50.4
0.34900.200.1480470460
380
∞
10000
20001500
60004000
3000T C /K 560
580
600
620700
y
2500图５㊀不同温ＬＥＤ背光液晶屏对应１９３１ＣＩＥ￣ＸＹＺ标准
语音会议
度系统坐标(增加了自制手机屏幕蓝光吸收膜)
Ｆｉｇ.５㊀１９３１ＣＩＥ￣ＸＹＺｓｔａｎｄａｒｄｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙｓｙｓｔｅｍｃｏｌｏｒｃｏ￣
ｏｒｄｉｎａｔｅｓｏｆＬＥＤｂａｃｋｌｉｔＬＣＤｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ(ｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｂｌｕｅｌｉｇｈｔａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｆｉｌｍ
ｏｆｓｅｌｆ￣ｍａｄｅｍｏｂｉｌｅｐｈｏｎｅｓｃｒｅｅｎ)
３㊀光谱采集与分析
３.１㊀不同温光谱分布
增加自制手机屏幕蓝光吸收膜后ꎬ不同温
ＬＥＤ背光液晶屏３８０~７８０ｎｍ可见光波段光谱分
布见图６所示ꎮ
6500K 5000K 4100K 3400K 2700K 2300K 1900K 1200K 1100K 1000K
0.8400700姿/nm
I n t e n s i t y /a .u .
1.00.60.40.20.0
450500550600650750
450425500525550575
475姿/nm
1200K 1900K 0.090.060.12
0.03
I n t e n s i t y /a .u .
1100K 1000K
图６㊀不同温ＬＥＤ背光液晶屏光谱分布(增加了自制手机屏幕蓝光吸收膜)
Ｆｉｇ.６㊀ＳｐｅｃｔｒａｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＬＥＤｂａｃｋｌｉｔＬＣＤｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒ￣
ｅｎｔｃｏｌｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ(ｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｂｌｕｅｌｉｇｈｔａｂｓｏｒｐ￣ｔｉｏｎｆｉｌｍｏｆｓｅｌｆ￣ｍａｄｅｍｏｂｉｌｅｐｈｏｎｅｓｃｒｅｅｎ)
受薄膜干涉㊁积分球反射㊁四氟乙烯光衰减膜的影响ꎬ图２中光谱分布曲线出现振荡ꎮ为了消除该影响ꎬ使光谱分布曲线平滑ꎬ此处是将ＳＰＥＣ￣
３０００Ａ光谱辐射测试系统光纤探头从积分球上拆卸下来ꎬ直接采集光谱数据ꎮ利用该方法采集到了低至１０００Ｋ的ＬＥＤ背光液晶屏光谱分布数据ꎮ由图６可见ꎬ１０条不同温光谱分布曲线光滑清晰ꎬ特别是１２００ꎬ１１００ꎬ１０００Ｋ３个低温光谱分布ꎬ５４０ｎｍ绿光峰清晰可见ꎮ３.２㊀不同温光谱比较分析
利用ＳＰＥＣ￣３０００Ａ光谱辐射测试系统及度分析软件ꎬ对增加自制手机屏幕蓝光吸收膜前后不同温ＬＥＤ背光液晶屏光谱分布进行分析ꎮ未增加自制手机屏幕蓝光吸收膜时ꎬ由于１９００Ｋ与
１２００Ｋ屏幕无法调节至白平衡ꎬ故此处只分析６５００~２３００Ｋ６个温ꎮ增加自制手机屏幕蓝光吸收膜后ꎬ１０个温屏幕均可调节至白平衡ꎬ故可分析６５００~１０００Ｋ１０个温ꎮ
图７分别给出了增加自制手机屏幕蓝光吸收膜前后ＬＥＤ背光液晶屏１９３１ＣＩＥ￣ＸＹＺ标准度系统坐标Ｚ值㊁容差㊁主波长㊁纯度㊁峰值波长㊁质心波长㊁半峰宽㊁显指数Ｒａ随温的变化情况ꎮ
由图７(ａ)可见坐标Ｚ值随温的增加而增大ꎬ坐标Ｚ值代表光谱中蓝光含量ꎬ即ＬＥＤ背光液晶屏蓝光危害随温的增加而增大ꎬ另外ꎬ增加自制手机屏幕蓝光吸收膜前后ꎬ同一温下坐标Ｚ值几乎不变ꎮ容差是指电脑计算的彩配方与目标标准的差值ꎬ由图７(ｂ)可见容差随
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