[发明专利]高动态范围‑宽色域显示方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及视频显示，信息传输技术领域，具体讲,涉及高动态范围-宽色域显示方法及系统。

背景技术

液晶显示器(Liquid crystal displays,LCDs)由于其清晰度高、使用寿命长、价格低等优势成为了市面上的主流显示设备。近年来，LCDs在对比度、功耗、色域、运动图像质量等方面都得到了很大的改善。

但传统LCDs的动态范围很有限，一般低于1000:1^[2]。而自然界中的亮度范围约为10^-6～10⁺⁸cd/m²，人眼通过瞳孔的调节可以适应不同的亮度环境，从夜空下微弱的星光，夏日中耀眼的阳光，其感知范围约为10^-3～10⁺⁵cd/m^2[2],[3]。即使在同一时刻，人眼也可以感觉到大约5个数量级的亮度范围。因此LCDs难以满足人眼视觉，势必造成观看效果的不真实性。

为了提高显示设备的动态范围，国内外都开展了大量的研究工作。在高动态范围(High dynamic range,HDR)LCDs的研究和开发工作中，基于双屏显示结构的显示技术是目前的研究重点。目前双屏显示结构的显示技术使用的显示结构主要有投影仪-液晶显示屏(Projector-LCD)^[2]、发光二极管-液晶显示屏(LED-LCD)^[2]、液晶显示屏-液晶显示屏(LCD-LCD)^[4]以及场致发射显示屏-液晶显示屏(FED-LCD)^[3]。其中LED-LCD结构的HDR显示技术具有实现简单灵活、可操作性强、成本低廉等特点，本发明的显示系统采用这种显示技术。

LCDs的色域会随着亮度的增大而减小，在显示较高亮度的图像时，色彩的饱和度和层次感会明显下降。因此在实现HDR的显示效果同时，对色域的扩展也显得尤为重要。目前色域扩展的方法主要有两类：采用更加饱和的三原色或使用多原色。国际电信联盟(International telecommunication union,ITU)提出的BT.2020标准便是使用更为饱和的三原色，色域比传统BT.709^[5]的色域更宽广。具体实现可以通过使用窄带LED^[6]或者激光作为背光源^[7]。这种方式能有效地表达高饱和度的红绿蓝，但其对应补色的饱和度难以提高。据此很多公司和研究单位开展了多原色色域扩展技术研究，主要方式有在LCD上增加更多颜色的滤光片^[8],[9]，或者使用多原色的背光单元^[10]，这使得显示饱和度更高的宝石蓝色、黄铜色等变得可能。

本发明基于现行高动态范围显示技术和色域扩展技术，提出了一种高动态-宽色域(High dynamic range-wide color gamut,HDR-WCG)显示系统的设计方案，相较于传统显示器，该显示系统的动态范围可得到很大提高，色域可得到有效的扩展。

参考文献

[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.