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改善LCD色彩表現(xiàn)的廣色域技術
2010/8/29 19:13:14    

一直以來,人們延續(xù)了CRT時代的思維,試圖通過電子電路技術來改進LCD顯示效果。例如,通過提高驅動電壓來加快液晶分子偏轉速度,來達到更快的響應速度(Over Drive,過驅動技術);通過更新信號處理電路來實現(xiàn)更多的顏色數(shù)目等。結果表明,這些針對濾色膜之前部分的“電路式”改進方法確實有價值,但是效果不明顯,特別是針對色域改進的動靜很小,這也造成了“LCD色彩表現(xiàn)能力差”的印象。

于是,業(yè)者漸漸將重點轉向了面板技術的改進上,這才是解決問題的根本。目前,新一代顯示器不僅外形平面纖細,影像視野廣闊,而且色彩更加逼真,甚至可以“以假亂真”。


1、LCD的色域


“色域”就是在顏色系統(tǒng)中可以顯示或打印的顏色范圍,而這種顏色系統(tǒng)也被人們稱為“色彩空間”。我們知道,“光”是一種電磁波,正常人眼睛可以感知的光波波長從420nm(紫色)到700nm(紅色),這其中包含了我們能夠感知的全部顏色,理論上有無數(shù)多種。

遺憾的是,目前無論是印刷還是彩色顯示還沒有辦法100%再現(xiàn)CIE(國際發(fā)光照明委員會)中的顏色。也就是說,CIE標準是一個大而全的標準,在實際使用中對人們工作的直接指導意義不是很大。在此基礎上又誕生了若干個不同領域、不同行業(yè)的色彩空間,其中最具影響力的有三個——NTSC、sRGB以及CMYK。


(1)NTSC色域

“NTSC”是美國國家電視系統(tǒng)委員會的縮寫,1952年該組織制定了彩色電視廣播標準。除了對彩色電視的各種規(guī)范做出規(guī)定之外,這個標準還規(guī)定了顯示設備需要達到什么樣的飽和度、如何顯示各種顏色等等,這就是NTSC色彩空間。隨著彩色電視機的普及,NTSC色彩空間也對各行各業(yè)產(chǎn)生了深遠影響。不過遺憾的是,由于技術的限制,長期以來各種顯示設備都不能顯示100%的NTSC色域,能達到60-70%就很不錯了,直到近些年才有了質的突破。


(2)sRGB色域

隨著計算機業(yè)的發(fā)展,尤其是PC彩色顯示器技術的進步,1998年由IEC(國際電氣標準會議)牽頭制定了一個新的標準色彩空間,他們規(guī)定將700nm(波長)的紅(光)、546.1nm的綠以及435.8nm的藍作為基礎三原色,取名“standardRGB”(簡寫sRGB)。目前幾乎所有的數(shù)字影像輸入、輸出設備都支持此標準,sRGB在PC以及數(shù)碼類產(chǎn)品上已經(jīng)非常普及。也正因如此,很多產(chǎn)品為了突出特點閉口不談sRGB,轉而宣傳支持xx%的的NTSC色域,sRGB的色域范圍正好是NTSC的72%。


(3)后起之秀:Adobe RGB與xvYCC

隨著攝影技術的進步,CCD和CMOS感光器件能夠采集到的色域已經(jīng)遠遠超過了sRGB的范圍;而且很多高端顯示器也能夠突破sRGB的限制,達到更寬的色域范圍。在這種前提下,Adobe RGB色彩空間標準慢慢在專業(yè)領域被廣泛應用。

Adobe RGB的色域空間包含了sRGB與CMYK的色域空間,這樣對于影像的采集、顯示、打印輸出、印刷等都很有幫助。近來,針對現(xiàn)在大屏幕電視機以及HDTV節(jié)目的普及,傳統(tǒng)的sRGB標準已經(jīng)開始制肘產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,因此日本很多企業(yè)向JEITA(日本電子情報產(chǎn)業(yè)協(xié)會) 建議討論新一代的色域標準,并最終提交IEC投票通過成為新的國際標準,這就是xvYCC色彩空間。xvYCC空間相對sRGB來說同時增加了紅、綠、藍三種顏色的覆蓋范圍,已經(jīng)接近人眼能夠識別的極限。


2、廣色域技術的應用


進入2008年,各液晶廠家的宣傳資料上出現(xiàn)了一個新名詞——廣色域,有時被稱為立體色域顯色技術。例如,臺灣工研院發(fā)表的立體色域技術,運用紫光LED(400nm),激發(fā)其RGB三色熒光粉,并搭配工研院之前研發(fā)的窄頻寬綠色熒光粉,使得紅色光頻寬能量充足,色域更寬廣,色彩飽和度可超越97.4% NTSC色域。該紫光LED背光模組只需一組光源,搭配簡單的驅動電路即能進行量產(chǎn)。由于發(fā)光效率好,該方法還可以減少顯示器中的LED使用數(shù)量,大幅降低生產(chǎn)成本。

在色域校準方面,過去一般常見的平面色域校準局限在二維空間內,對于三維空間的色彩與光影明暗的解析及對應能力相當有限,臺灣奇美(CHIMEI)與臺灣工研院合作的“立體色域”顯色技術加入了“光”的概念,結合了工研院量測中心的光學精密儀器及長期以來累積的快速色域量測技術,讓液晶產(chǎn)品的“色彩調整提升達到更高的境界及精準度”,甚至有別于一般業(yè)者多在系統(tǒng)制造后端整合時才做調校,進一步從前端面板制造一開始就進行調校,來確保產(chǎn)品能達到最佳國際質量。

目前采用這些技術的CHIMEI LED液晶電視,其色彩調校已從XY平面轉換成720度三維LCH(Lightness Chroma Hue)色度空間,能呈現(xiàn)最完美的Blu-ray藍光和Hi HD高畫質影像,更加逼近真實世界中肉眼看到的自然光彩與真實感。

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