隨著zui終用戶對(duì)顯示效果的要求不斷提高，市場(chǎng)對(duì)大型LED顯示系統(tǒng)色域的擴(kuò)展有了進(jìn)一步的需求；本文通過(guò)對(duì)基于三基色LED顯示系統(tǒng)中色域的分析，探索技術(shù)解決方案。通過(guò)對(duì)基于五基色的LED顯示技術(shù)的理論探索，試圖找到產(chǎn)業(yè)化的具體方向。
一、三基色LED顯示的現(xiàn)狀及市場(chǎng)的進(jìn)一步需求
LED顯示，從上世紀(jì)80年代初的單色無(wú)灰度顯示，到80年代末的雙基色多灰度顯示（R+YG），再到90年代中期的三基色（R+G+B）顯示，人們一直致力于真實(shí)地還原自然界的繽紛多彩，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，到了近期，三基色的LED顯示器件在亮度、波長(zhǎng)、色純度、減少光衰以及降低故障率等各方面性能都有了大幅度的提高，進(jìn)入成熟階段。到現(xiàn)在，LED顯示設(shè)備一直占有戶內(nèi)戶外大型顯色領(lǐng)域中zui大份額，而且這一狀態(tài)還會(huì)持續(xù)很多年。然而，近期的的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ΜF(xiàn)有的顯示效果提出了進(jìn)一步要求，特別是色域這一規(guī)格，已經(jīng)不能滿足一些領(lǐng)域的細(xì)節(jié)顯示要求。比如專業(yè)廣告領(lǐng)域，會(huì)議高清屏幕等等；一些國(guó)家的標(biāo)志或公司的LOGO，有著及高的色值標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)生任何視覺(jué)偏差都會(huì)引起異議甚至矛盾。
分析LED顯示設(shè)備的色域再現(xiàn)能力，如圖一所示：三基色LED顯示器件的色域已經(jīng)達(dá)到了NTSC標(biāo)準(zhǔn)色域的120%，然而，在CIE標(biāo)準(zhǔn)色域圖中，還有接近40%的面積在三基色LED顯示區(qū)域之外。怎樣進(jìn)一步擴(kuò)大顯示色域的范圍是我們滿足需求的重要探索方向。
圖一：LED三基色顯示與NTSC標(biāo)準(zhǔn)和sRGB的色域比較
二、顏色再現(xiàn)相關(guān)細(xì)分行業(yè)色域擴(kuò)展上的解決方案
隨著市場(chǎng)對(duì)色域再現(xiàn)要求的不斷提高，各個(gè)領(lǐng)域不斷出臺(tái)新的解決方案和標(biāo)準(zhǔn)解決這一問(wèn)題。
a） LCD的解決方案：
LCD顯示行業(yè)從傳統(tǒng)的CCFL背光，到了2004年出現(xiàn)RGB LED背光，到現(xiàn)在已經(jīng)非常普及；到了2006年出現(xiàn)LED激光背光。到了2007年由三洋-愛(ài)普森首先推出移動(dòng)產(chǎn)品的四基色顯示設(shè)備，使色域增加到了NTSC標(biāo)準(zhǔn)的100%以上；
b） 印刷行業(yè)的解決方案：從三基色印刷發(fā)展到四基色印刷，再進(jìn)入六基色印刷標(biāo)準(zhǔn)，近年還在進(jìn)一步推出更多基色的印刷標(biāo)準(zhǔn)。
c） 顏色再現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)在色域上不斷延伸，先后推出了：NTSC 1953標(biāo)準(zhǔn)，sRGB標(biāo)準(zhǔn)， Adobe RGB標(biāo)準(zhǔn)，Adobe Wide Gamut RGB標(biāo)準(zhǔn)等等，這些標(biāo)準(zhǔn)都是基于三基色的基礎(chǔ)來(lái)推出的。
圖二：三基色顯示各個(gè)階段的標(biāo)準(zhǔn)
三、LED顯示在擴(kuò)展色域方案上的選擇和可行性論證
根據(jù)色度學(xué)理論，有幾種方法解決“現(xiàn)有三基色基礎(chǔ)上色域拓展”的問(wèn)題。
a） *種方案：提高三基色每種顏色的色純度，然而，常規(guī)工藝生產(chǎn)出來(lái)的LED材料，每種顏色都有相近的雜散波長(zhǎng)的分量，使這個(gè)努力方向始終沒(méi)有結(jié)果。提高LED器件的色純度，現(xiàn)在只有LED激光器能做到，如圖三，色域可以達(dá)到NTSC標(biāo)準(zhǔn)的150%以上，效果比較好；然而這種方法用到批量化的生產(chǎn)中幾乎不可能。
圖三：激光LED器件的色域
b） 第二種方案：增加基色的數(shù)量，選擇現(xiàn)階段量產(chǎn)成熟的波長(zhǎng)的LED發(fā)光材料，我們選擇了青色（C：505nm）和黃色（Y：580nm），形成RGCB四基色或者RYGB四基色或者RYGCB五基色的像素組合，如圖四，五基色時(shí)色域可以達(dá)到NTSC標(biāo)準(zhǔn)的200%以上。實(shí)驗(yàn)也充分證明顯示的色域有明顯的改善。
圖四：RYGCB五基色LED顯示的色域圖
c） 沿著第二種方案的思路，繼續(xù)增加基色的數(shù)量，問(wèn)題出現(xiàn)了，首先是成本增加的比例和效果改善不成正比，其次是其它波長(zhǎng)的LED材料量產(chǎn)的成熟度有也有問(wèn)題；
綜上所述，*的擴(kuò)展色域的方法是RYGCB五基色顯示的方案。比較結(jié)果如表一。
表1 LED顯示色域擴(kuò)展方案比較表
| 序號(hào) | 解決方法 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) | 綜合結(jié)論 |
| 1 | 增加三基色RGB的色純度 | 用現(xiàn)有的三基色標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有理論障礙。 | 色域增加較??； 高色純度LED發(fā)光材料實(shí)現(xiàn)的難度高 。 | 次選 |
| 2 | 增加黃色基色，用RGBY四基色 | LED發(fā)光材料有批量生產(chǎn)的規(guī)格。 | 色域增加較小； 理論及設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)改動(dòng)比較大。 | 良選 |
| 3 | 增加基色-青色，用RGCB四基色。 | LED發(fā)光材料有批量生產(chǎn)的規(guī)格。 | 色域增加較??； 理論及設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)改動(dòng)比較大。 | 良選 |
| 4 | 增加黃色基色及青色基色，用RYGCB五基色。 | 色域增加大； LED發(fā)光材料有批量生產(chǎn)的規(guī)格。 | 成本較高； 理論及設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)改動(dòng)大。 | *選 |
| 5 | 用六基色以上的顯示方案。 | 色域增加大。 | 成本過(guò)高； 理論及設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)改動(dòng)大。 | 次選 |
四、五基色LED顯示系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化的探討
1） 分過(guò)程產(chǎn)業(yè)化：
完整的LED顯示視頻系統(tǒng)的應(yīng)用如下表，分為前段和后段。前段為通用的視頻設(shè)備，后段都是LED顯示的設(shè)備。
表二：視頻系統(tǒng)前段設(shè)備：
表三：視頻系統(tǒng)后段設(shè)備：
五基色LED顯示理論分析是沒(méi)有問(wèn)題的，產(chǎn)業(yè)化需要分兩個(gè)階段進(jìn)行；
*階段，是基于現(xiàn)在的視頻前段設(shè)備及接口的標(biāo)準(zhǔn)不變的前提下，即還是現(xiàn)在的三基色標(biāo)準(zhǔn)，只是將LED顯示的后段設(shè)備*進(jìn)入五基色的顯示標(biāo)準(zhǔn)中；這也是第二階段的基礎(chǔ)。
第二階段，從前端的視頻源的形成開(kāi)始一直到zui后的顯示，全部設(shè)備及接口的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入五基色的標(biāo)準(zhǔn)。
在*階段中，后段設(shè)備的輸入仍然是三基色的訊號(hào)，所以在視頻處理器中做色度空間轉(zhuǎn)換的工作，是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵理論，比較繁瑣，將在另一文章中詳細(xì)闡述。
2）產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中注意的問(wèn)題：
a）*階段的色度空間轉(zhuǎn)換，因?yàn)檫\(yùn)算結(jié)果的不*性，容易造成顏色的失真，需要不斷的實(shí)驗(yàn)校正，形成正確的數(shù)學(xué)運(yùn)算模型。
b）開(kāi)始階段因?yàn)轱@示部分增加了兩種波長(zhǎng)的LED器件和驅(qū)動(dòng)，整體成本明顯提高，所以只能考慮應(yīng)用及消費(fèi)市場(chǎng)。
c）因?yàn)槠骷?shù)量的增加，小間距顯示屏設(shè)計(jì)難度進(jìn)一步增加。
五、結(jié)論
色度處理技術(shù)貫穿著LED顯示屏的發(fā)展史，是LED顯示屏這門綜合性學(xué)科中zui核心的技術(shù)之一。基于五基色的LED顯示技術(shù)更能符合人類對(duì)顯示設(shè)備的需求，是未來(lái)LED顯示的一個(gè)重要發(fā)展方向。理論和實(shí)驗(yàn)都充分證明，基于五基色的LED顯示技術(shù)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化是可行的。
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