隨著zui終用戶對顯示效果的要求不斷提高，市場對大型LED顯示系統(tǒng)色域的擴展有了進一步的需求；本文通過對基于三基色LED顯示系統(tǒng)中色域的分析，探索技術(shù)解決方案。通過對基于五基色的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)狀及市場的進一步需求

        LED顯示，從上世紀80年代初的單色無灰度顯示，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地還原自然界的繽紛多彩，經(jīng)過長期的產(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、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)域的細節(jié)顯示要求。比如專業(yè)廣告領(lǐng)域，會議高清屏幕等等；一些國家的標(biāo)志或公司的LOGO，有著及高的色值標(biāo)準，產(chǎn)生任何視覺偏差都會引起異議甚至矛盾。

        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)達到了NTSC標(biāo)準色域的120%，然而，在CIE標(biāo)準色域圖中，還有接近40%的面積在三基色LED顯示區(qū)域之外。怎樣進一步擴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)準和sRGB的色域比較

        二、顏色再現(xiàn)相關(guān)細分行業(yè)色域擴展上的解決方案

        隨著市場對色域再現(xiàn)要求的不斷提高，各個領(lǐng)域不斷出臺新的解決方案和標(biāo)準解決這一問題。

        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-愛普森首先推出移動產(chǎn)品的四基色顯示設(shè)備，使色域增加到了NTSC標(biāo)準的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，再進入六基色印刷標(biāo)準，近年還在進一步推出更多基色的印刷標(biāo)準。

        c） 顏色再現(xiàn)的標(biāo)準在色域上不斷延伸，先后推出了：NTSC 1953標(biāo)準，sRGB標(biāo)準， Adobe RGB標(biāo)準，Adobe Wide Gamut RGB標(biāo)準等等，這些標(biāo)準都是基于三基色的基礎(chǔ)來推出的。

圖二：三基色顯示各個階段的標(biāo)準

        三、LED顯示在擴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)出來的LED材料，每種顏色都有相近的雜散波長的分量，使這個努力方向始終沒有結(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，色域可以達到NTSC標(biāo)準的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，如圖四，五基色時色域可以達到NTSC標(biāo)準的200%以上。實驗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，其次是其它波長的LED材料量產(chǎn)的成熟度有也有問題；

        綜上所述，*的擴展色域的方法是RYGCB五基色顯示的方案。比較結(jié)果如表一。

        表1 LED顯示色域擴展方案比較表

        四、五基色LED顯示系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化的探討

        1） 分過程產(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顯示理論分析是沒有問題的，產(chǎn)業(yè)化需要分兩個階段進行；

        *階段，是基于現(xiàn)在的視頻前段設(shè)備及接口的標(biāo)準不變的前提下，即還是現(xiàn)在的三基色標(biāo)準，只是將LED顯示的后段設(shè)備*進入五基色的顯示標(biāo)準中；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始一直到zui后的顯示，全部設(shè)備及接口的標(biāo)準進入五基色的標(biāo)準。

        在*階段中，后段設(shè)備的輸入仍然是三基色的訊號，所以在視頻處理器中做色度空間轉(zhuǎn)換的工作，是本設(shè)計的關(guān)鍵理論，比較繁瑣，將在另一文章中詳細闡述。

        2）產(chǎn)業(yè)化過程中注意的問題：

        a）*階段的色度空間轉(zhuǎn)換，因為運算結(jié)果的不*性，容易造成顏色的失真，需要不斷的實驗校正，形成正確的數(shù)學(xué)運算模型。

        b）開始階段因為顯示部分增加了兩種波長的LED器件和驅(qū)動，整體成本明顯提高，所以只能考慮應(yīng)用及消費市場。

        c）因為器件數(shù)量的增加，小間距顯示屏設(shè)計難度進一步增加。

        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?；谖寤腖ED顯示技術(shù)更能符合人類對顯示設(shè)備的需求，是未來LED顯示的一個重要發(fā)展方向。理論和實驗都充分證明，基于五基色的LED顯示技術(shù)進入產(chǎn)業(yè)化是可行的。