[发明专利]一种三基色显示的基色优化方法及显示装置

说明书

本发明公开一种三基色显示器的基色优化方法，包括：首先确定显示器的基色数、白点色坐标、白点亮度；然后选取进行色域评估的均匀色空间(UCS)以及目标色域，并给出目标色域在所选均匀色空间中的边界及色域体积，并选取各基色光源色坐标的取值范围(可以是连续或离散取值范围)及初始值。之后计算得出该基色坐标组合实现的显示色域在所选均匀色空间中的形状，并将显示色域的白点亮度归一化到目标色域的白点，计算得出显示色域与目标色域相交区域的体积。通过最大化相交区域体积或相交区域体积与目标色域体积的比值，设置合理的停止条件，得出优化的基色色坐标及亮度。本发明还公开一种三基色显示装置。

技术领域

本发明属于显示器色度领域，特别涉及一种适用于三基色显示器的基色优化方法和一种采用该方法实现的显示装置。

背景技术

随着显示技术的发展，显示器可以实现越来越大的色域，人们对于大色域显示器的需求也越来越迫切。目前通用的显示色域标准为sRGB，然而这一标准仅覆盖了色品图中的很小一部分颜色。而当前作为显示器色域评估目标的NTSC色域也只能覆盖不到一半的色品图面积。目前色域面积最大的显示标准为Rec.2020标准，但也仅能覆盖xy色品图面积的73.8％。而且目前的大部分显示器还不能达到这一色域大小标准，从业者和消费者都希望能够实现更大色域的显示。通过提高每个基色的色纯度来扩张色品图中基色三角形的面积，可以增大色域面积，实现大色域显示。

目前由于纳米技术以及半导体和激光技术的飞速发展，使用较窄线宽的LCD背光源(如量子点背光源)，窄谱LED或激光作为显示光源的技术已经逐步成熟，这解决了以前显示器基色纯度不足的问题，使得基色三角形得以扩张至接近色品图的边界。实现大色域显示的关键步骤是选取合理的基色光，实现在该基色数下最大的显示色域。

显示器的基色选取需要通过对色域的优化来完成。即通过使用某种优化方法，计算各基色的颜色及最大亮度在不同情况下对应的色域，从而得出色域最大时对应的基色颜色及亮度值。目前设计者一般通过直接计算所有可能的基色组合对应的色域面积从而确定色域最大的方案，具体步骤如下：

(1)确定可以选用的各基色光源的色品图坐标；

(2)找出所有可能的基色颜色组合；

(3)计算所有以上组合在色品图中构成的基色多边形面积；

(4)找出其中面积最大的一组基色组合作为显示器基色。

这种方法具有两个缺点。第一，以色品图中色域三角形的面积作为评估标准不能准确反映实际色域的大小。在传统显示器的色域评估中，常见的指标是显示色域面积与NTSC色域面积的百分比。目前绝大多数显示行业从业者都是采用这种标准来评价显示器的色域大小。然而一方面由于色品图没有亮度信息，色品图中的多边形面积并不能准确表示出显示器可以覆盖的颜色数，这种基于面积的评估是非常粗略的；另一方面，显示色域越大并不代表显示器的颜色特性越好。仅仅具有大显示色域的显示器可能对某个色调的色彩具有较好的再现能力，但不能显示出另一个色调中某些常见的色彩。真正完整表示色域的方法是显示器的基色多边形在均匀色空间中对目标色域的覆盖率大小，通过选择一个合适的目标色域，以显示器能够再现出目标色域的颜色多少作为显示器颜色特性的评价。

第二，进行基色优化时，一般采用穷举法来搜索最优化色域，所需的计算量大。当显示器可选用的基色颜色较少时，使用上述穷举方法是可以完成基色优化的。然而随着显示光源技术的进步，可以选用的光源颜色越来越多，光谱的中心波长取值越来越密集，相应的基色组合个数成指数级增长。对于这种情况使用传统的穷举法显然不能有效地找到最优解。

发明内容

本发明提供了一种三基色显示器的基色优化方法。使用了一种基于均匀色空间中对目标色域覆盖率大小的色域评价方法，以此作为基色颜色与亮度的优化标准，并使用优化算法，将显示器的基色优化问题转换成有约束非线性规划问题，从而实现显示器的基色优化设计，覆盖尽可能多的颜色。这种方法可用于三基色显示领域。