隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,多基色顯示成為當(dāng)前顯示領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。對比傳統(tǒng)的三基色顯示,其顏色更加鮮艷逼真,色彩過渡更加自然,具有更好的視覺效果。因此,多基色顯示也是未來顯示技術(shù)的一大發(fā)展方向。 隨著國內(nèi)外眾多的研究者對多基色顯示進(jìn)行了廣泛而深入的研究,一系列新的問題也接踵而來。首先是顯示色域和亮度關(guān)系的確定。對顯示色域,完備的描述應(yīng)當(dāng)是指明相應(yīng)的亮度。而多基色色域跟亮度的關(guān)系和傳統(tǒng)的三基色有所不同。前人提出了幾種算法,但只適用于基色色品圖坐標(biāo)圍成的多邊形是凸多邊形的情況。而在時(shí)序顯示設(shè)備中,基色色品圖坐標(biāo)無法圍成一個(gè)凸多邊形。此類方法無法對這類顯示設(shè)備求解。其次,多基色顯示將更多的涉及色空間轉(zhuǎn)換。色空間換轉(zhuǎn)本質(zhì)上就是矩陣運(yùn)算。由于運(yùn)算量十分大,所以一般用三維線性插值做轉(zhuǎn)換運(yùn)算。插值法必然會(huì)引入誤差,近幾年,科研工作者和工程師對誤差的研究多為從數(shù)值分析和比較入手,并沒有從理論上對其根源進(jìn)行分析研究,所以無法對誤差的分布和大小做出理論上的解釋。最后,由于基色數(shù)目的增多,多基色顯示設(shè)備的色溫設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的三基色有了本質(zhì)的區(qū)別。多基色的色溫設(shè)計(jì)所要做的是非方矩陣的求逆。而現(xiàn)有的方法依賴于特定的基色數(shù)目。即一旦基色數(shù)目超過一特定值,現(xiàn)有的方法就無從求解。 本文針對多基色顯示中的這三個(gè)主要問題進(jìn)行了研究。將Mang Ou-Yang算法用軟件實(shí)現(xiàn)。針對引入SLR技術(shù)的DLP顯示,提出了新的顯示色域與亮度的關(guān)系的求解方法。運(yùn)用泰勒理論分析當(dāng)今顯示領(lǐng)域普遍采用的三維線性插值法的誤差,并根據(jù)泰勒多項(xiàng)式展開,在原有方法的基礎(chǔ)上,提出了一種新的四面體線性插值法。同時(shí)也分析了波動(dòng)誤差的來源。用非線性規(guī)劃解決了多基色顯示的色溫設(shè)計(jì)問題。 本文內(nèi)容涵蓋了理論研究、算法優(yōu)化、計(jì)算機(jī)輔助求解、軟件仿真、實(shí)驗(yàn)論證和數(shù)據(jù)分析等各方面,取得了一些具有創(chuàng)新性的研究成果。 首先,對于多基色的顯示色域和亮度的關(guān)系,本文在深入分析前人對此問題的研究成果的基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)了這些方法局限性的根源。針對這些局限及其根源,本文提出了一種新的求解方法:根據(jù)顯示設(shè)備的對基色的具體處理方式,將基色分解,然后用計(jì)算機(jī)輔助對色域邊界進(jìn)行數(shù)值求解。該方法能很好的解決原方法所不能解決的問題,即無法求解凹多邊形色域。凹多邊形色域的典型代表是啟用SLR(Spoke Light Recapture)技術(shù)的DLP(Digital Light Processing)投影顯示設(shè)備。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法能很好地描述DLP投影顯示設(shè)備的色域和亮度的關(guān)系。 其次,針對現(xiàn)今顯示設(shè)備中廣泛采用的三維線性插值法,文章運(yùn)用泰勒理論,從數(shù)學(xué)角度對其進(jìn)行了詳細(xì)且深入的分析。對比研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)今普遍采用的四面體線性插值公式的結(jié)構(gòu)和三階泰勒展開式的結(jié)構(gòu)基本相同。各線性插值公式的區(qū)別在于截取泰勒展開式的長度和各因式的具體表達(dá)。通過研究,也發(fā)現(xiàn)此插值公式的誤差一部分來源于公式的首項(xiàng)。這從理論上,為誤差的來源找到了根源,也給出了線性插值的誤差的理論極限。根據(jù)上述研究發(fā)現(xiàn),本文在原來的四面體線性插值法的基礎(chǔ)上,修改了首項(xiàng)的表達(dá)式,提出了一種新的四面體線性插值法。計(jì)算分析表明新的線性插值公式可以有效地減小插值所帶來的誤差,精度可以提高3%-9%,同時(shí)也可以進(jìn)一步簡化計(jì)算過程。 最后,針對多基色顯示的色溫設(shè)計(jì),在分析總結(jié)前人的研究工作的基礎(chǔ)上,提出了一種新的解決方法。色溫設(shè)計(jì)就在于求解逆矩陣。多基色色溫設(shè)計(jì)的根本問題就是所要求解的矩陣是非方矩陣。本文用非線性規(guī)劃解決這個(gè)問題。根據(jù)顯示標(biāo)準(zhǔn)的要求和具體硬件設(shè)備,構(gòu)造出非線性規(guī)劃所需要的約束條件和目標(biāo)函數(shù),最后求得各個(gè)基色的亮度的相對關(guān)系,以達(dá)到色溫設(shè)計(jì)的目標(biāo)。由于非線性規(guī)劃是求解最優(yōu)解,所以不同的目標(biāo)函數(shù)代表了不同的色溫設(shè)計(jì)目標(biāo)。由于本文討論的DLP前投設(shè)備用于相對明亮的環(huán)境,所以以最大化輸出亮度為目標(biāo)函數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,該方法能使色溫在符合要求的基礎(chǔ)上得到最大的亮度。由于該方法并不限制基色數(shù)目也不針對某類特殊的顯示設(shè)備,所以有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用空間。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類】：TP334.1
【部分圖文】：

液晶投影顯示領(lǐng)域，基本采用三片式TFT-LCD投影顯示技術(shù)。三片式TFT-LCD光學(xué)引擎的光學(xué)投影成像部分如圖1一2[7l。投影系統(tǒng)的光源多為金屬鹵素?zé)�，發(fā)出明亮的白光，首先通過一個(gè)45。角的反射鏡進(jìn)入到透鏡進(jìn)行匯聚，經(jīng)過匯聚的光線投射到第一個(gè)二向色鏡。這個(gè)二向色鏡允許白色光源中的藍(lán)光部分通過并反射其它光，反射的黃色光射向了第二個(gè)二向色鏡。藍(lán)色光再經(jīng)過一個(gè)反射鏡后被射向藍(lán)色液晶板。所謂的藍(lán)色液晶板就是控制圖像中藍(lán)色分量的液晶板，與液晶板的構(gòu)造無關(guān)，且三塊液晶板的構(gòu)造都相同。液晶驅(qū)動(dòng)電路將輸入圖像中的藍(lán)色分量提取出來，在該液晶板上成一個(gè)關(guān)于藍(lán)色的灰度圖像。同樣，第二個(gè)二向色鏡把黃色光分成紅光與綠光，通過光路分別照射到紅色與綠色液晶板

發(fā)襯t咬又魂亮))于嘆峭卜圖1一1扭曲向列液晶顯示原理圖早期的液晶材料如 STN(superTwistedNematic)雖然功耗小，但是亮度低、反應(yīng)時(shí)間慢和可視角度方面都比較差。直到 TFT-LCD(ThinFllmTransistorLi州d crystalDevice)的發(fā)明，作為顯示技術(shù)的液晶才得到了廣泛的使用，并迅速占領(lǐng)市場。液晶投影顯示領(lǐng)域，基本采用三片式TFT-LCD投影顯示技術(shù)。三片式TFT-LCD光學(xué)引擎的光學(xué)投影成像部分如圖1一2[7l。投影系統(tǒng)的光源多為金屬鹵素?zé)簦l(fā)出明亮的白光，首先通過一個(gè)45。角的反射鏡進(jìn)入到透鏡進(jìn)行匯聚，經(jīng)過匯聚的光線投射到第一個(gè)二向色鏡。這個(gè)二向色鏡允許白色光源中的藍(lán)光部分通過并反射其它光，反射的黃色光射向了第二個(gè)二向色鏡。藍(lán)色光再經(jīng)過一個(gè)反射鏡后被射向藍(lán)色液晶板。所謂的藍(lán)色液晶板就是控制圖像中藍(lán)色分量的液晶板，與液晶板的構(gòu)造無關(guān)，且三塊液晶板的構(gòu)造都相同。液晶驅(qū)動(dòng)電路將輸入圖像中的藍(lán)色分量提取出來

立的驅(qū)動(dòng)電極、支撐柱、轉(zhuǎn)向軸、電路層、驅(qū)動(dòng)層、反射層。一個(gè)小的鏡片組對應(yīng)一個(gè)像素。控制單元通過電尋址，可以控制每個(gè)微鏡的旋轉(zhuǎn)。微鏡的旋轉(zhuǎn)角度只有兩個(gè)，分別為一10.和+l0。，最新的DMD為一12。和+l2。兩種。如圖1一3。圖1一3數(shù)字微鏡單元當(dāng)微鏡為正角度時(shí)，光源發(fā)出的光通過微鏡反射進(jìn)入投影物鏡并成像于屏幕，對應(yīng)的像素成全亮狀態(tài);當(dāng)微鏡為負(fù)角度時(shí)，光線被反射到吸收板上，從而不能經(jīng)投影物鏡成像于屏幕，對應(yīng)的像素成全暗狀態(tài)。如此，當(dāng)通過改變通斷時(shí)間的長短比，就可以表現(xiàn)出不同的灰度層次。舉例來說，對于一個(gè)用8位表示灰度層次的像素，在一幀的顯示時(shí)間內(nèi)分成8個(gè)時(shí)間段，來對微鏡反射光源的狀態(tài)進(jìn)行控制。8個(gè)時(shí)間段中

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本文編號：2826030