液晶显示器广色域技术

第一層,第二層,第三層,第四層,第五層,*,TFT-LCD,廣色域技術,引言,新技術,:LED,廣色域新技術,K93,資料,Q,：,1,、色彩、色域與,CIE,關係？,2,、,sRGB,以及,NTSC,？,3,、廣色域？,4,、,LED,與色域？,5,、,K93,如何擴大色域？,K93 Optical Specifications,資料來源：,K93 SPEC. & http,:/ 700 546.1 435.8,B,、選定三原色的單位量，記為,(R),(G),(B),；,单位量,(nits,) 1.0000 4.5907 0.0691,C,、對可見光（,380nm,至,740nm,）每隔,5nm,逐一進行匹配實驗，,待測色光實現色匹配時所需的三原色的數量為待測色光的光譜三刺激值，記為,r,(,),，,g,(,),，,b,(,),3,/16,CIE,色彩空間的發展,顏色匹配試驗,W. David Wright (Wright 1928),和,John Guild (Guild 1931),獨立進行了一系列人類視覺實驗，即顏色匹配實驗，確定了大致三原色與一般人可感知的顏色範圍,CIE 1931 RGB,色彩系統,選取,317,位正常視覺者重新進行顏色匹配試驗,定義,三原色及其單位量,可見光的光譜三刺激值,CIE,色彩空間的發展,CIE 1931 RGB,色彩系統,CIE 1931 RGB,颜色匹配函数,顏色匹配函數,某一顏色是由三原色的比例決定，使用,r,、,g,、,b,來描述比例值,數學意義,:,CIE 1931 RGB,颜色匹配函数,Remark,：產生負值的原因，因為當待測色光為單色光時；當,R,、,G,、,B,三原色光混合后無法匹配時，將三原色之一移至待測色光，從而使至匹配，此時將被移至待測色光的原色刺激值記為負值,CIE,色彩空間,4,/16,CIE,色彩空間的發展,CIE 1931 RGB,色彩系統,以,r& g,分別為橫縱座標軸，基於光譜三刺激值，對整個可見色光做圖，得到,CIE,rg,色度圖,在,CIE,rg,色度圖中，色度圖的輪廓表達出了可見色光的色域範圍，色度座標為三原色的比值,CIE 1931,rg,色度圖,CIE,色彩空間,C,待測色光,C,色度座標：,r=0.6 g=0.4,得出,b=1-r-g=0,定量描述：,C,為,575nm,的色光，由,0.6,單位量的,r,，,0.4,單位量的,g,與,0,單位量的,b,組成,5,/16,標準色度觀察者,XYZ,函數,CIE 1931 RGB,颜色匹配函数,CIE 1931 XYZ,色彩系統,RGB,色彩系統的缺點：,三刺激值存在負值，不利於計算,將,RGB,颜色匹配函数通過數學方法轉換為標準色度觀察者,XYZ,函數,CIE 1931,xy,色度圖,CIE 1931 XYZ,色彩系統,利用以下數學對應關係將,RGB,色彩空間轉換為,XYZ,色彩空間,由上面公式可得,x+y+z,=1,CIE,rg,色彩圖通過數學方法轉換為現國際通用的,CIE 1931,xy,色度圖,CIE,色彩空間,6/16,CIE 1931,rg,色度圖,CIE 1931,xy,色度圖,C(x, y),(,x,n,y,n,),I(x,I,y,I,),純度,以上資料主要參考：,http:/en.wikipedia.org/wiki/CIE_1931_color_space & & http:/ /,en.wikipedia.org/wiki/Color_model,CIE,色彩空間,CIE 1931,xy,色度圖,色度圖表達出了可見色光的色域範圍，輪廓為可見色光的波長分佈,(380nm740nm),純度,(,色飽和度,)Purity,純度的趨勢：,E,為純度最低的中心白點，色度圖輪廓上為純度最高的各單色色光,純度的計算：已知其色座標,C(x,y),時，連接中心白點,E (,xn,yn,)=(0.33,0.33),、,C,，并延長至色度邊界，得,I (,xI,yI,),點,xy,色度圖定量描述色彩,例：某一色光,C(0.45,0.42),，延長,EC,得,I(0.51,0.49),點,I,點波長為,580nm,，計算,Pe,=59.9%,色光,C,為,580nm,的色光，其純度為,59.9%,，其,XYZ,色度座標為,(0.45,，,0.42,，,Z=1-x-y=0.13,),純度計算公式,7/16,CIE,色彩空間,CIE,Yxy,色彩空間,Y,軸為亮度，并依據,HSL HSV,色彩體系將亮度分割成,10,部份,E,點（,Y=100,）為人眼所能接受的最大亮度點，,Y=0,為黑點,CIE,Yxy,色彩空間,HSL,HSV,Colorfulness,Chroma, saturation, purity,需在各自的顏色體系中體現，一般可認是相同的。,Saturation,： 為,HSL,& HSV RGB,色彩體系中的定義，均可使用,CIE,進行計算,可通過,CIE 1976 L*u*v,進行計算,Purity,：為,CIE 1931 XYZ,色彩體系中的定義,Chroma,:,為,CIE 1976 L*a*b &,L,*,u*v,色彩體系 中的定義,http:/en.wikipedia.org/wiki/Colorfulness#cite_note-6,CIE 1931,xy,色度圖,1931,1960,1964,1976,1997,2000,CIE-RGB,CIE-XYZ,CIE-UCS,CIE-L*u*v,CIE-L*a*b,CIE-CAM97s,CIE-DE 2000,CIE-UVW,CIE 1976 L*u*v,色度圖,CIE-CAM97s,色度圖,CIE,色彩空間,CIE,色彩空間的完善,CIE 1931,rg,色度圖,8/16,色域：,某種設備所能表達的所有顏色在色度圖中所構成的區域,NTSC 1953,色域,1953 NTSC,(,National Television Standards Committee,美國國家電視系統委員會,),基於,1931,xy,色度圖制定了關於彩色电视的色域标准。,sRGB,色域,1996 IEC,(,International,Electrotechnical,Commission,國際電工委員會,),制定的關於數字影像的色域標準,90%sRGB=72%NTSC,廣色域,一般的,TFT-LCD,色域範圍為,NTSC 65%-72%,當某個顯示器色域超過,72%NTSC,時，即可稱為廣色域,NTSC,sRGB,CIE,色彩空間,9/16,NTSC &,sRGB,色域,CIE,色彩空間,A.:,CIE,為了量化色彩視覺，制定了,CIE,色彩空間，其中最為常用的是,CIE 1931,xy,色度圖,對某一顏色可使用色度座標進行定量描述，並可以直觀的呈現于,CIE,色度圖中,某種設備所能表達的所有顏色在,CIE,色度圖中所構成的區域稱為色域,NTSC,、,sRGB,色域為國際通用的標準色域，為液晶顯示器提供參考對象,某個顯示器色域超過,72%NTSC,時，即可稱為廣色域,10/16,Q,：,1,、色彩、色域與,CIE,關係？,2,、,sRGB,以及,NTSC,？,3,、廣色域？,4,、,LED,與色域？,5,、,K93,如何擴大色域？,廣色域技術,TFT-LCD,模組顏色的產生,Color Filter,彩色物體,人眼、大腦,LED,光源,BLU,11,/16,光源,LED,相對光譜能量分佈函數,彩色濾光片光譜透射率函數,液晶模組的相對光譜能量分佈,標準觀察者,XYZ,函數,液晶顯示器的三刺激值函數,廣色域技術,TFT-LCD,模組色域計算原理,LCD,的色域由,LED,、彩色濾光片、人眼的光學性質積分得到三刺激值，進而得到色座標，以及色域,TFT-LCD,色域的測量,12,/16,K93 Optical Specifications,分光色度計,廣色域技術,廣色域的決定因素,13,/16,光源,LED,相對光譜能量分佈函數,(,),S,Color Filter,的光譜透射率函數,(,),光源如何影響物體色域,物體在光源照明下所呈現顏色的真實性，稱為光源的顯色性，光源的顯色性影響物體的色域。,光源的顯色性又由光源的相對光譜能量分佈,(relative spectral power distribution,簡稱,SPD),決定,SPD,橫座標為波長，縱座標為相對能量,為什麼會有,SPD,光源可由,不同,波長,的色光組成，,如,最為常見的白光,(,日,光與,RGB,三原色白光,),，不同的色光對應能量的大小不同，使用,SPD,來量化光源的屬性,14,/16,廣色域技術,不同光源下物體的色彩表現,SPD,廣色域技術,光源的評價,色溫,色溫的定義,黑体：指能够把入射的电磁波全部被吸收的物 体，既没有反射，也没有透射，同时发射能力也为所有物体中最大。,色温：光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。色温用绝对温度表示，单位为,K,色溫的意義：,色温与相关色温主要描述光源发出的光色，并不表示光源的实际温度，例：色温高说明蓝 绿光成分多，色温低说明黄红光成分多,用以衡量光源是否標準，越接近,D65,的色溫,光源的顯色性,光源的參照標準,CIE,規定北歐、西歐正午的陽光為標準光源,D65,某一人造光源與,D65,對比,其相對光譜能量分佈曲線與,D65,越接近，顯色性越好,CIE Standard Illuminant D65 (SPD),15,/16,廣色域技術,Q,：,1,、色彩、色域與,CIE,關係？,2,、,sRGB,以及,NTSC,？,3,、廣色域？,4,、,LED,與色域？,A:,光源的顯色性影響物體的色彩表現，,SPD,決定其顯色性的好壞，,對液晶模組而言，,LED,的,SPD,決定,Color Filter,的色彩表現，進而影響模組的色域。,CIE,規定,D65,為標準光源，為實現廣色域,LED,的,SPD,越接近,D65,越好,Type,成本優勢,技術成熟度,色域,專利束縛,Red Green Blue LED,理論值約,115%NTSC,Nichia,專利束縛,Blue LED+ Yellow Phosphor,約,72%NTSC,Blue LED+ Red & Green Phosphor,約,80%NTSC,無專利束縛,UV LED+ RGB Phosphor,90%,16,/16,廣色域技術,LED,技術,R,、,G,、,B,三色,LED,價格高，多用於高端產品,藍色,LED,晶片,激發,YAG,黃色螢光粉,，價格較低，為市場主流,藍色,LED,晶片,激發紅、綠,色螢光粉,，技術較為成熟，色域高，新的趨勢,Q,：,5,、,K93,如何實現廣色域？,不同的,LED,的,SPD, 優 良 中,