[發明專利]高動態范圍?寬色域顯示方法及系統

在審

• 申請號: 201710799657.2
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107507581A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 廖澤龍;蘇寒松;雷志春;王驍
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G09G3/34
• 分類號: G09G3/34
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 劉國威

技術領域

本發明涉及視頻顯示，信息傳輸技術領域，具體講,涉及高動態范圍-寬色域顯示方法及系統。

背景技術

液晶顯示器(Liquid crystal displays,LCDs)由于其清晰度高、使用壽命長、價格低等優勢成為了市面上的主流顯示設備。近年來，LCDs在對比度、功耗、色域、運動圖像質量等方面都得到了很大的改善。

但傳統LCDs的動態范圍很有限，一般低于1000:1^[2]。而自然界中的亮度范圍約為10^-6～10⁺⁸cd/m²，人眼通過瞳孔的調節可以適應不同的亮度環境，從夜空下微弱的星光，夏日中耀眼的陽光，其感知范圍約為10^-3～10⁺⁵cd/m^2[2],[3]。即使在同一時刻，人眼也可以感覺到大約5個數量級的亮度范圍。因此LCDs難以滿足人眼視覺，勢必造成觀看效果的不真實性。

為了提高顯示設備的動態范圍，國內外都開展了大量的研究工作。在高動態范圍(High dynamic range,HDR)LCDs的研究和開發工作中，基于雙屏顯示結構的顯示技術是目前的研究重點。目前雙屏顯示結構的顯示技術使用的顯示結構主要有投影儀-液晶顯示屏(Projector-LCD)^[2]、發光二極管-液晶顯示屏(LED-LCD)^[2]、液晶顯示屏-液晶顯示屏(LCD-LCD)^[4]以及場致發射顯示屏-液晶顯示屏(FED-LCD)^[3]。其中LED-LCD結構的HDR顯示技術具有實現簡單靈活、可操作性強、成本低廉等特點，本發明的顯示系統采用這種顯示技術。

LCDs的色域會隨著亮度的增大而減小，在顯示較高亮度的圖像時，色彩的飽和度和層次感會明顯下降。因此在實現HDR的顯示效果同時，對色域的擴展也顯得尤為重要。目前色域擴展的方法主要有兩類：采用更加飽和的三原色或使用多原色。國際電信聯盟(International telecommunication union,ITU)提出的BT.2020標準便是使用更為飽和的三原色，色域比傳統BT.709^[5]的色域更寬廣。具體實現可以通過使用窄帶LED^[6]或者激光作為背光源^[7]。這種方式能有效地表達高飽和度的紅綠藍，但其對應補色的飽和度難以提高。據此很多公司和研究單位開展了多原色色域擴展技術研究，主要方式有在LCD上增加更多顏色的濾光片^[8],[9]，或者使用多原色的背光單元^[10]，這使得顯示飽和度更高的寶石藍色、黃銅色等變得可能。

本發明基于現行高動態范圍顯示技術和色域擴展技術，提出了一種高動態-寬色域(High dynamic range-wide color gamut,HDR-WCG)顯示系統的設計方案，相較于傳統顯示器，該顯示系統的動態范圍可得到很大提高，色域可得到有效的擴展。

參考文獻

[1]Yuma Sano,Ryosuke Nonaka,Masahiro Baba.Wide gamut LCD using locally dimmable four-primary-color LED backlight[J].Journal of the SID,2012.09.

[2]H.Seetzen,W.Heidrich,W.Stuerzlinger,et.al.High dynamic range display systems[J].ACM Transactions on Graphics,2004,23(3):760-768.

[3]J.Yao,B.Guo,T.Guo,S.Hu,S.Xu and Q.Xin,The system of High Dynamic Range Display based on the dual structure of the LCD-FED[J].2013IEEE Third International Conference on Information Science and Technology(ICIST),Yangzhou,2013,pp.471-475.