一种结合互补色减帧和分区调色技术的显示方法

本发明属于显示，具体涉及一种结合互补色减帧和分区调色技术的显示方法。

背景技术：

1、近年来，以液晶显示器为代表的数字平板显示技术得到了飞速发展。这得益于液晶材料技术的进步、tft制造工艺的改进和数字电路硬件处理速度的提升，使得液晶显示器的响应速度加快，刷新率从传统的60hz普遍提升至120hz甚至240hz，同时引入了新兴的mini-rgbled分区调色技术。这些背景技术共同推动了led显示技术的发展，加上分区调色三帧混色背光显示技术的出现使得下一代显示器对于高清画质、高刷新率和hdr表现等方面要求的全面实现成为可能。

2、然而，由于新兴的分区调色技术需要三帧混色，其对于显示器的要求是传统显示技术的三倍，导致分区调色显示器生产成本十分昂贵，而目前市面上大规模量产的显示器仅仅达到了120hz，不能满足新兴技术对于画面流畅度的基本需求。并且由于人眼在观看过程中的扫视、平滑追踪等现象，当被观看物体与眼球存在相对速度时，这种时序混色显示器多场内容往往不能在视网膜上完全重合，即形成色分离现象(colorbreakup)。该现象会引起物体轮廓出现不规律的彩色线条，严重影响了时序混色显示器的显示效果。一般通过提高显示器刷新率并增加额外的基色场可以缓解色分离问题，但这将大大提高显示器生产成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种结合互补色减帧和分区调色技术的显示方法，该方法不仅能够实现背光的分区调色，而且降低了原有场序三子帧刷新方式对于显示器帧率的高要求；该方法是液晶显示实现超高分辨率、超高灰阶和亮度的有效方式。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种结合互补色减帧和分区调色技术的显示方法，基于互补色实现显示白平衡原理，通过空间混色技术将rgb三基色中的任意两色进行混合，利用时间混色原理混合剩下的第三种基色光实现白光，达到显示降帧目的。

3、在本发明一实施例中，还将分区内各个三基色光源分别按照分区所对应的图像信号进行色彩调制，在每个分区内同时实现亮度和颜色的调制。

4、在本发明一实施例中，该方法实现步骤如下：

5、(1)背光分区：将液晶背光模组分为m×n个分区，m、n分别对应液晶像素行和列方向的分区数，且m、n均为正整数；定义mi为第i个行方向上的所有分区，1≤i≤m；每个背光分区相互独立，且内部包含一个r/g/b三基色发光和亮度分别可调的光源；

6、(2)互补色减帧：采用互补色减帧技术，将依据时间混色原理而需要三子帧分别显示的场序液晶显示技术，变成基于互补色的双帧调制技术，达到降帧的目的；

7、(3)背光分区调色：将背光各个分区按照时序要求，独立完成分区的亮度和颜色的分别调制。

8、在本发明一实施例中，步骤(1)中，光源为led、mini-led或micro-led光源。

9、在本发明一实施例中，步骤(2)具体实现方式为：

10、1)图像数据的拆分与重构：将一帧图像数据按照颜色拆分为r、g、b三个基色子帧数据，采用互补色减帧技术将三子帧中任意俩个子帧合并为双基色子帧，剩余的子帧称为单基色子帧；

11、2)双帧调制：将双基色子帧和单基色子帧进行轮流显示，依据时间混色原理，在人眼上呈现出正确图像；此外，依据空间混色技术，双基色子帧在一个相同的子帧周期内完成两种基色的混色；

12、依照步骤1)和2)，同时结合时间混色原理和空间混色技术，将一幅图像的显示时间从3个子帧周期降为2个子帧周期，从而实现互补色降帧显示。

13、在本发明一实施例中，步骤(3)具体实现方式为：

14、1)双基色子帧周期内：

15、s1、液晶分子偏转：背光分区所对应的所有液晶像素分子按照双基色对应的显示图像数据来进行角度偏转；

16、s2、背光分区点亮：液晶分子完成偏转后，背光分区内的光源按照新的不同基色背光亮度数据同时点亮光源的两个基色，实现两种颜色的空间混色，从而在对应背光分区实现亮度和色彩上的分别调制；

17、s3、背光分区维持点亮：维持点亮相应分区背光两种基色的光源，时间为t1，t1＜t；

18、s4、关闭相应分区背光光源，时间为t2，t2＜t；同时液晶分子偏转角度恢复；

19、2)单基色子帧周期内：

20、s5、液晶分子偏转：背光分区所对应的所有液晶像素分子按照单基色对应的显示图像数据来进行角度偏转；

21、s6、背光分区点亮：液晶分子完成偏转后，背光分区内的光源按照新的不同基色背光亮度数据同时点亮光源的另外一个基色，实现第三种基色与前两种基色的时间混色，从而在对应背光分区实现亮度和色彩上的再次调制；

22、s7、背光分区维持点亮：维持点亮该分区背光两种基色的光源，时间为t1，t1＜t；

23、s8、关闭该分区背光光源，时间为t2，t2＜t；同时液晶分子偏转角度恢复；

24、3)重复步骤1)和2)；

25、其中步骤1)和步骤2)中的单基色子帧和双基色子帧的先后顺序能够交换，即在单个分区内既能够先进行时间混色，后进行空间混色，也能够先进行空间混色，后进行时间混色。

26、在本发明一实施例中，对应背光各个分区内光源发光亮度的计算方法如下：

27、1)获得基于液晶显示关于空间混色技术与时间混色原理的亮度转换关系式：

28、

29、其中，s表示某种单基色，ys表示空间混色时对应单基色s的最终亮度，ys’为时间混色时对应单基色s的最终亮度；n为单基色时基于时间混色法所对应的子帧总数；k为子帧编号，1≤k≤n；yk为第k子帧的背光亮度；σk为第k子帧时的液晶透过率；q为单基色子帧时背光开启的时间与总时间的比值，即单基色s子帧所对应的背光占空比；

30、2)对应背光分区的亮度计算：对于单基色s的显示有下式成立：

31、

32、其中ys'表示整个分区的时间混色背光亮度矩阵，表示分区中每一个像素的亮度大小；ys'(i,j)表示相对于a分区坐标为(i,j)的像素的时间混色背光亮度；yk(i,j)表示相对于a分区坐标为(i,j)的像素的空间混色的背光亮度；σk(i,j)表示相对于a分区坐标为(i,j)的像素的液晶透过率；由于分区调色单个分区内背光光强相同，而单个分区共有i×j个像素，所以对显示图像数据加权计算后得到单个背光分区出液晶后的亮度：

33、y'＝f(ys')

34、y'代表单个背光分区rgb光源驱动亮度数据；ys'为单个分区的背光亮度矩阵，代表整个分区每个像素的背光的亮度值；f(ys')代表一个函数f作用于每个像素的亮度；由上述关系式得到分区调色中单个分区的光源驱动光强，从而实现图像数据到背光数据的转变。

35、在本发明一实施例中，在一个子帧周期内的背光行分区扫描控制方式和对应背光行分区的点亮时序，具体如下：

36、1)背光的行方向上的各个分区通过行扫描线连接，并受到行扫描信号控制；

37、2)单个子帧周期内，背光分区按照行序从第1到第m行实行行方向上的逐分区扫描；

38、3)扫描到第i个行分区mi时，对应的mi上所有的背光分区均不点亮；

39、4)m1到mi-1上所有的背光分区按照刷新后的光源的亮度数据维持点亮状态，而mi+1到mm上所有背光分区按照刷新前的数据维持光源的点亮状态。

40、在本发明一实施例中，在一个子帧周期内的背光分区内的亮度数据的刷新机制，包括统一刷新显示和滚动刷新显示两种方法，具体如下：

41、1)统一刷新显示：单个子帧内，在第一个背光行分区m1扫描时段内，完成整个子帧所有分区对应的新的光源亮度数据转换计算并存储，具体如下：

42、当扫描到第一个背光行分区m1时，该m1对应的所有行方向上分区不点亮；且在整个扫描时间段内，完成单帧图像数据到背光对应所有分区的该基色亮度值的转换计算，并存储到寄存器里面；随后按照新的数据逐行点亮所有背光分区；

43、2)滚动刷新显示：单个子帧内，扫描到本行分区时，完成本行分区内的新的光源亮度数据转换计算并存储，直到扫描离开本行分区时，才按照新的数据点亮背光分区，具体如下：

44、当扫描到背光行分区mi时，对应的所有该行方向上分区不点亮；且在整个该扫描时间段内，完成与mi分区所对应的分区的单色图像数据到背光分区光源亮度值的转换计算，并存入对应的光源数据寄存器；当离开mi开始扫描到下一个行分区mi+1时，将最新的mi+1分区光源亮度数据打入光源的数据寄存器，而mi上的不同分区按照新的发光亮度数据进行点亮；

45、统一刷新显示和滚动刷新显示两种刷新方式，在单基色子帧的时候，完成对应单基色的亮度数据的转换计算和存储；在双基色子帧的时候，完成对应双基色的亮度数据的转换计算和存储。

46、在本发明一实施例中，双基色子帧和单基色子帧对应的各个背光分区内的不同颜色光源的点亮亮度不同，产生不同亮度和不同颜色的色块，具体如下：在双基色子帧时间内，选取r、g、b三基色中的任意两基色进行混合，并根据对应背光分区发光亮度要求的不同，点亮相应光源对应两基色，实现一个子帧内两基色在空间上的混色；在单基色子帧时间内，根据对应背光分区该基色发光亮度要求的不同，点亮相应光源的相应基色灯光。

47、相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明提供的一种结合互补色减帧和分区调色技术的显示方法，不仅能够实现背光的分区调色，而且降低了原有场序三子帧刷新方式对于显示器帧率的高要求；该方法是液晶显示实现超高分辨率、超高灰阶和亮度的有效方式。