显示器滤色片透过率谱线分布优化方法技术

本发明专利技术公开了一种显示器滤色片透过率谱线分布优化方法，基于1931CIE-XYZ计色系统下色坐标计算的数学模型，以显示器色坐标满足显示器色域标准为约束条件，以显示器的光效最大化为优化目标构造线性规划问题，再对线性规划问题进行求解最终得到显示器色域标准下光效最大时的显示器红、绿、蓝三种滤色片的透过率谱线分布。本发明专利技术还公开了另一种显示器滤色片透过率谱线分布优化方法，通过构造两次优化方程，充分考虑显示器的色域标准，得到最优的三基色滤色片的透过率谱线分布。通过上述方法，本发明专利技术解决了因提高背光光效而降低显示质量的问题，达到对于任何已知背光，在基色色坐标以及白场色坐标满足色域要求的前提下，实现光效的提高。

【技术实现步骤摘要】
显示器滤色片透过率谱线分布优化方法
本专利技术属于显示器模组设计领域，具体涉及一种显示器滤色片透过率谱线分布优化方法。
技术介绍
液晶显示器的被动发光成像原理要求基色色光通过不同滤色片的选色作用完成。这种方式造成显示器背光的光能大量被滤色片层吸收，光效较低。在背光已知的前提下，如何在兼顾显示器色域同时提高光效，对显示器的设计生产有着很大意义。现有技术中优化方法均仅限于在已知色坐标的条件下改变色光光谱。由于液晶显示器的被动发光成像原理，最终显示器所生成的颜色效果与滤色片紧密相关。在背光确定时，通过改变滤色片透过率谱线的分布同样可以实现光效提高的目的。
技术实现思路
有鉴于此，为了解决提高显示器背光光效同时兼顾显示器色域的问题，本专利技术提供了一种显示器滤色片透过率谱线分布优化方法，对于已知的任何背光，基色色坐标以及白场色坐标在满足色域要求的前提下，实现光效的提高。为了解决上述问题，本专利技术一方面提供了一种显示器滤色片透过率谱线分布优化方法，包括步骤：按照色域标准确定显示器标准基色色坐标和显示器标准白场坐标；在显示器背光光谱曲线固定的条件下，以显示器基色色坐标和白场坐标分别满足所述显示器标准基色色坐标和所述显示器标准白场坐标为约束条件，显示器白场流明数L最大为目标函数，构造线性规划问题；求解所述线性规划问题，最终得到优化的滤色片透过率谱线分布。进一步地，构造线性规划问题的具体步骤为：利用标准观察者光谱三刺激值，即光谱匹配函数和基色透过率谱线分布CFr(λ)、CFg(λ)、CFb(λ)得出1931CIE-XYZ计色系统下显示器白场流明数L的积分表达式；经过等间隔采样并离散化将所述显示器白场流明数L的积分表达式中积分运算转换为累加运算得到显示器白场流明数L的离散表达式；构造的线性规划问题如下：目标函数：约束条件：0≤CFall(λi)≤1其中，λ为波长，N为透过率谱线分布经过采样后的元素个数，CFr(λ)，CFg(λ)，CFb(λ)分别为红、绿、蓝三色滤色片的透过率谱线分布，(xr,yr)、(xg,yg)、(xb,yb)、(xw,yw)分别为显示器红、绿、蓝三基色色坐标及白场坐标，BL(λ)为显示器背光相对光谱功率分布，BLall(λ)为1×3N的矩阵，BLall_j(λi)为矩阵BLall(λ)中第j个元素，为光谱匹配函数，为1×3N的矩阵，为矩阵中第j个元素，CFall(λ)为3N×1的矩阵，CFall_j(λi)为矩阵CFall(λ)中第j个元素，i∈[1,N]，BLall(λ)＝[BL(λ1)…BL(λN)，BL(λ1)…BL(λN)，BL(λ1)…BL(λN)]，CFall(λ)＝[CFr(λ1),...,CFr(λN),CFg(λ1),...,CFg(λN),CFb(λ1),...,CFb(λN)]TA矩阵如下：上述公式中，A为8×3N的矩阵，A1、A2、A3、A4为2×N的矩阵，0为2×N的零矩阵。为了提高优化性能，增加迭代计算的次数，采样间隔选取较小的整数，本专利技术中等间隔采样的采样间隔为1nm。另一方面，本专利技术还提供了另一种显示器滤色片透过率谱线分布优化方法，包括步骤：按照色域标准确定显示器标准基色色坐标和显示器标准白场坐标；在显示器背光光谱曲线固定的条件下，以显示器基色色坐标满足所述显示器标准基色色坐标为约束条件，显示器白场流明数L最大为目标函数，构造线性规划问题；求解所述线性规划问题，并对得到的解进行归一化处理，得到优化的滤色片透过率谱线分布；根据所述显示器标准白场坐标，利用液晶模组调节各基色最大液晶透过率相对比例对所述优化的滤色片透过率谱线分布进行白平衡矫正。构造线性规划问题的具体步骤为：利用标准观察者光谱三刺激值，即光谱匹配函数和基色透过率谱线分布CFr(λ)、CFg(λ)、CFb(λ)得出1931CIE-XYZ计色系统下显示器白场流明数L的积分表达式；经过等间隔采样并离散化将所述显示器白场流明数L的积分表达式中积分运算转换为累加运算得到显示器白场流明数L的离散表达式；构造的线性规划问题如下：目标函数：约束条件：0≤CFall(λi)≤1其中，λ为波长，N为透过率谱线分布经过采样后的元素个数，CFr(λ)，CFg(λ)，CFb(λ)分别为红、绿、蓝三色滤色片的透过率谱线分布，(xr,yr)、(xg,yg)、(xb,yb)、(xw,yw)分别为显示器红、绿、蓝三基色色坐标及白场坐标，BL(λ)为显示器背光相对光谱功率分布，BLall(λ)为1×3N的矩阵，BLall_j(λi)为矩阵BLall(λ)中第j个元素，为光谱匹配函数，为1×3N的矩阵，为矩阵中第j个元素，CFall(λ)为3N×1的矩阵，CFall_j(λi)为矩阵CFall(λ)中第j个元素，i∈[1,N]，BLall(λ)＝[BL(λ1)…BL(λN)，BL(λ1)…BL(λN)，BL(λ1)…BL(λN)]，CFall(λ)＝[CFr(λ1),...,CFr(λN),CFg(λ1),...,CFg(λN),CFb(λ1),...,CFb(λN)]TA矩阵如下：上述公式中，A为2×3N的矩阵，A1、A2、A3为2×N的矩阵，0为2×N的零矩阵。为了提高优化性能，增加迭代计算的次数，采样间隔选取较小的整数，第二种方法中的等间隔采样的采样周期为1nm。为了保证白场色坐标符合标准，所述白平衡矫正的具体步骤为：以显示器白场坐标满足所述显示器标准白场坐标为约束条件，显示器白场流明数Yw值最大为目标函数，构造线性规划问题；求解所述线性规划问题，得到各基色最大灰阶时液晶层透过率Tr、Tg、Tb。构造所述线性规划问题如下：目标函数：Yw＝TrYr+TgYg+TbYb约束条件：[ygybYr(xr-xw)]Tr+[yrybYg(xg-xw)]Tg+[yrygYb(xb-xw)]Tb＝0[ygybYr(yr-yw)]Tr+[yrybYg(yg-yw)]Tg+[yrygYb(yb-yw)]Tb＝00≤Tr≤10≤Tg≤10≤Tb≤1其中，Yw为白场流明数，Tr、Tg、Tb分别为最大灰阶时红、绿、蓝液晶层透过率，(xr,yr)、(xg,yg)、(xb,yb)、(xw,yw)分别为显示器红、绿、蓝三基色色坐标及白场坐标，BL(λ)为显示器背光相对光谱功率分布，与现有技术相比，本专利技术方法包括如下优点：本专利技术提供的显示器滤色片透过率谱线分布优化方法，通过采样离散处理使得所涉及的光谱分布函数由积分运算转换为累加运算，为线性规划问题的建立和计算机处理提供了条件；由于在构造线性规划问题时，充分考虑显示器背光各个基色和白场的色坐标限制条件，能够在基色色坐标以及白场色坐标满足色域要求的前提下，实现光效的提高。附图说明图1为实施例1所提供的显示器滤色片透过率谱线分布优化方法流程图；图2为实施例1的显示器背光光谱分布曲线图；图3为实施例1的红绿蓝滤色片透过率谱线优化结果图；图4为实施例2所提供的显示器滤色片透过率谱线分布优化方法流程图；图5为实施例2的红绿蓝滤色片透过率谱线优化结果图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明。如图1所示，实施例1所提供的显示器滤色片透过率谱线分布优化方法，包括步骤：步骤1、确定显示器的色域范围。对于传统三基色显示器而言，一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显示器滤色片透过率谱线分布优化方法，其特征在于，包括步骤：按照色域标准确定显示器标准基色色坐标和显示器标准白场坐标；在显示器背光光谱曲线固定的条件下，以显示器基色色坐标和白场坐标分别满足所述显示器标准基色色坐标和所述显示器标准白场坐标为约束条件，显示器白场流明数最大为目标函数，构造线性规划问题；求解所述线性规划问题，最终得到优化的滤色片透过率谱线分布。

【技术特征摘要】
1.一种显示器滤色片透过率谱线分布优化方法，其特征在于，包括步骤：(1)按照色域标准确定显示器标准基色色坐标和显示器标准白场坐标；(2)在显示器背光光谱曲线固定的条件下，以显示器基色色坐标和白场坐标分别满足所述显示器标准基色色坐标和所述显示器标准白场坐标为约束条件，显示器白场流明数最大为目标函数，构造线性规划问题；(3)求解所述线性规划问题，最终得到优化的滤色片透过率谱线分布；其中，步骤(2)中所述构造线性规划问题的具体步骤为：利用标准观察者的三个光谱匹配函数和基色透过率谱线分布CFr(λ)、CFg(λ)、CFb(λ)得出1931CIE-XYZ计色系统下显示器白场流明数L的积分表达式；经过等间隔采样并离散化将所述显示器白场流明数L的积分表达式中积分运算转换为累加运算得到显示器白场流明数L的离散表达式；构造的线性规划问题如下：目标函数：约束条件：0≤CFall(λi)≤1其中，λ为波长，N为透过率谱线分布经过采样后的元素个数，CFr(λ)，CFg(λ)，CFb(λ)分别为红、绿、蓝三色滤色片的透过率谱线分布，(xr,yr)、(xg,yg)、(xb,yb)、(xw,yw)分别为显示器红、绿、蓝三基色色坐标及白场坐标，BL(λ)为显示器背光相对光谱功率分布，BLall(λ)为1×3N的矩阵，BLall_j(λi)为矩阵BLall(λ)中第j个元素，为光谱匹配函数，为1×3N的矩阵，为矩阵中第j个元素，CFall(λ)为3N×1的矩阵，CFall_j(λi)为矩阵CFall(λ)中第j个元素，i∈[1,N]，BLall(λ)＝[BL(λ1)…BL(λN)，BL(λ1)…BL(λN)，BL(λ1)…BL(λN)]，CFall(λ)＝[CFr(λ1),...,CFr(λN),CFg(λ1),...,CFg(λN),CFb(λ1),...,CFb(λN)]T，上述公式中，A为8×3N的矩阵，A1、A2、A3、A4为2×N的矩阵，0为2×N的零矩阵。2.根据权利要求1所述的显示器滤色片透过率谱线分布优化方法，其特征在于，所述等间隔采样的采样间隔为1nm。3.一种显示器滤色片透过率谱线分布优化方法，其特征在于，包括步骤：(1)按照色域标准确定显示器标准基色色坐标和显示器标准白场坐标；(2)在显示器背光光谱曲线固定的条件下，以显示器基色色坐标满足所述显示器标准基色色坐标为约束条件，显示器白场流明数L最大为目标函数，构造线性规划问题；(3)求解所述线性规划问题，并对得到的解进行归一化处理，得到优化的滤色片透过率谱线分布；(4)根据所述显示器标准白场坐标，利用液晶模组调节各基色最大液晶透过率相对比例对所述优化的滤色片透过率谱线分布进行白平衡矫正；其中，步骤(2)中所述构造线性规划...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹建伟，王坚，李晓华，董玉珍，杨嘉，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32