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显示面板色彩重现与提高光学效率技术

2012-10-22 10:13
安娜PARKER
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  目前众多科技产业中,谁将成为主角?有人说,下一个技术将是“显示器(Display Central)”的时代,相信会获得很多人的认同;最主要是因为显示器在技术加持之下,养成人们对视觉需求越来越强烈,另外几乎所有的电子产品都有显示器的应用,使得平面显示器成为科技产业不可或缺的主角。本文以液晶显示器技术为主轴,谈谈平面显示器的技术发展与实验室中的研究方向。

  液晶显示器对于色彩需求越来越高

  过去,重视色彩表现的研究绝大部分都是以艺术、设计产业为主;相较之下,具电子、电机等理工背景的工程师来说,简直是“一窍不通”,不过在显示面板技术长久发展之下,使得显示器产业对“色彩”有更进一步的需求。因为影像信号在显示设备进行转换的同时,图片或影像很容易就会产生色彩失真的缺点,加上显示设备色彩表现所涵盖的工程技术层次相当高。因此,“色彩表现”将成为显示产业,未来发展重点的技术之一。

  在显示设备所运用的色彩重现技术,最主要目的在于,搭配视觉系统及环境条件下,将输入端的设备信号,经过一系列色彩演算及处理过程,转换成输出端装置的信号,使得输出画面的影像色彩与输入影像色彩一致,这就是显示设备的色彩重现技术。不过,在色彩形成及表现方面,由于色彩是光源、物体,以及人类视觉感受互相结合下所形成,而在同样物体而不同光源照射(反射)下,显示设备所产生的色彩与实际色彩会有所差异。因此,在显示设备中要做到色彩重现技术,必须将光源、物体、人类视觉感受等参数列入考虑。

  过去,国际照明协会(The InternatiONal Commission on Illumination;CIE)依据人类视觉系统对可見光的响应,订定一系列色彩相关定义标准及表述空间,各具有各别特性及应用性。例如CIE 1931 XYZ色彩空间,其中X、Y、Z为三刺激值,描述人类视觉系统对入射光的响应。因为此空间为视觉系统的真实响应,若视觉系对不同的环境及物体的入射光有相同的响应,即相同的X、Y、Z值,则视为有相同的色彩。因此,若将显示设备中的相关输入信号转换到类似XYZ色彩空间这類与仪器特性无关的色彩空间,将有助于进行色彩重现的计算。

  显示器色彩重现步骤及未來研究范围

  色彩特性叙述档(Profile):建构一套色彩特性叙述档最基本的方法就是查表法,将仪器上的各组數位讯号直接对应到所属的三刺激值,这个方法所建立起來的色彩特性叙述档最正确也最完整,但是所占的内存空间是非常可观的,比方说,以一组色彩为(8、8、8),那么色彩特性叙述档就有256 x 256 x 256组之多,工程浩大,一般会尽量采取其它方法逼近。建构色彩特性叙述档的方法还有解析模型(analytical model)、回归模型(Regression)以及对照表内插模型(LUT + interpolation)。例如对照表内插模型,就是查表法配合内插法,先找出几组数据剩下的使用内插法去逼近,如此一来可以省下很多时间。

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