CN110277040B - 显示设备 - Google Patents

Abstract

一种显示设备包括光源装置、图像数据处理模块及空间光调制器。光源装置发出第一光与第二光。图像数据处理模块接收一幅待显示图像的原始图像数据，该幅待显示图像的原始图像数据是基于第二色域范围的图像数据且包括各像素m种颜色的原始控制信号值，第二色域范围覆盖第一色域范围且具有超出第一色域范围的部分，图像数据处理模块还将该幅待显示图像的原始图像数据的各像素的m种颜色的原始控制信号值映射为对应第一光的m个校正控制信号值及对应第二光的n个校正控制信号值。空间光调制器用于依据各像素的m+n个校正控制信号值分时调制第一光与第二光获得图像光。

Description

显示设备

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示设备。

背景技术

色域通常指人眼在自然界能够看到的可见光的光谱轨迹，可见光谱轨迹所构成区域的面积即为人眼能够看到可见光的最大色域面积。目前，以不同显示器件构成的投影机、显示器等显示设备都是采用R、G、B三基色显示设备，对图像进行色彩还原再现。在一个指定的色度空间，如CIE1931xy色度空间，显示设备的R、G、B三基色所形成三角形称为该设备能够显示的色域，色域空间面积越大，则人们感觉呈现的色彩画面越鲜艳、越逼真，然而，如何使得所述显示设备可以实现较宽色域的显示是业界一种重要的技术课题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种可实现较宽色域的显示设备。

一种显示设备，其包括：

光源装置，用于发出第一光及第二光，所述第一光用于调制第一色域范围的图像，所述第二光用于配合所述第一光共同调制所述第一色域范围以外的图像，所述第一光包括m种颜色光，所述第二光包括m种颜色光中的n种颜色光，m大于等于n；

图像数据处理模块，用于接收一幅待显示图像的原始图像数据，该幅待显示图像的原始图像数据是基于第二色域范围的图像数据且包括各像素m种颜色的原始控制信号值，所述第二色域范围覆盖所述第一色域范围且具有超出所述第一色域范围的部分，所述图像数据处理模块还用于将该幅待显示图像的原始图像数据的各像素的m种颜色的原始控制信号值映射为m+n种颜色的校正控制信号值从而获得该幅待显示图像的校正图像数据，所述校正图像数据中，各像素的m+n种颜色的校正控制信号值包括分别对应所述第一光的m种颜色光以及对应所述第二光的n种颜色光的m+n个校正控制信号值；

空间光调制器，用于在该幅待显示图像的调制时间内分时依据所述各像素的m+n种颜色的校正控制信号值调制所述第一光及所述第二光中的对应颜色光来获得图像光。

与现有技术相比较，本发明显示设备中，由于增加所述第二光，并且还将该幅待显示图像的原始图像数据转换为分别对应所述第一光及第二光的m个校正控制信号值与n个校正控制信号值，进而依据所述m+n个校正控制信号值分时调制所述第一光与所述第二光可以获得图像光，可以实现宽色域的图像数据的显示，而且可以保证显示图像的准确还原，所述显示设备的色域较宽、显示效果较好。

附图说明

图1是几种采用不同光源的显示设备的色域范围比对图。

图2是一种显示设备的光源结构示意图。

图3是另一种显示设备的光源结构示意图。

图4a与图4b分别是图2及图3所示的显示设备加入不同比例的纯色激光所达到的色域范围示意图。

图5a与图5b是在一种采用动态色域的显示设备所达到的色域范围示意图。

图6是本发明一较佳实施方式的显示设备的方框示意图。

图7是图6所示显示设备的色域范围示意图。

图8是图6所述显示设备的空间光调制器的调制时序图。

图9是图6所示显示设备第一种实施例的具体结构示意图。

图10是图9所示波长转换装置的结构示意图。

图11是图9所示的第一分光合光元件的平面结构示意图。

图12是图6所示显示设备第二种实施例的具体结构示意图。

图13是图9及图10所示的显示设备的控制及显示原理示意图。

图14是图6所示显示设备的技术色域和色彩体积扩展示意图。

主要元件符号说明

显示设备 600

光源装置 610

图像数据处理模块 620

光调制装置 630

第一光源 611

第二光源 612

激发光源 613

波长转换装置 614

激光光源 615、 616

分光合光元件 617a、 617b、 617c

引导元件 618

第一区域 617d

第二区域 617e

第一荧光区域 614a

第二荧光区域 614b

散射区域 614c

第一激光区域 614d

第二激光区域 614e

中继透镜 662

滤光装置 661

匀光装置 663

空间光调制器 631

图像合成装置 640

控制芯片 650

透镜 664

第一色域范围 F1

第二色域范围 F2

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

激光投影机等显示设备的光源一般分为三大类，一类是通过短波长的激光激发不同颜色的荧光粉以产生红绿蓝三基色的基色光。另一类直接利用红绿蓝三色激光作为三基色光源。第三类是前两类的组合，一般蓝激光光源既作为短波长的激发光源激发荧光粉以产生红绿基色光，本身又作为蓝色的基色光。这三种不同的实现技术各有优缺点。对于激光激发荧光粉或激光荧光混合的方案，因为氮化镓基底的半导体蓝光激光器具有效率高，寿命长，工作稳定的特点，利用蓝光半导体激光器激发荧光粉色轮的方案具有寿命长，效率高，设备稳定，成本低的特点。但是由于荧光粉激发的荧光(Laser phospher)的频谱较宽，因而导致这种方案的色域比较窄。一般利用此技术的显示设备能够覆盖完全的sRGB色域，通过一些增强处理，如加入窄带的光滤波器去除绿光和红光中的黄光光谱，能够增强其色域达到DCI-P3色域。但是窄带滤波会损失相当大的光亮度，从而使得显示设备的效率大大降低。采用纯RGB激光的显示设备，因为RGB激光具有很好的单色性，因而具有非常宽广的色域范围。利用RGB激光的显示设备(如投影系统)能够轻易达到REC2020色域标准，关于前述几种显示设备的色域比对图请参阅图1。

然而，RGB激光显示设备(如投影仪)也存在诸多缺点。第一是散斑。散斑是由于激光的相干性，导致在显示平面上反射的光由于平面的起伏产生的相位差引起干涉，导致显示画面出现亮度分布的不均匀。虽然有很多发明尝试解决激光散斑的问题，但是效果都不理想。第二是RGB激光显示设备的成本高。这是由于RGB激光显示设备中的红和绿激光在目前的技术下还不成熟。半导体绿激光的效率目前还只能做到20％以下，远低于氮化镓衬底的蓝光激光器和三元衬底的红光激光器，且成本很高。而红激光虽然效率能做到和蓝激光差不多，但是红激光的温度稳定性差，不仅随着温度的增加其效率显著降低，而且中心波长也会发生漂移。这两点使得RGB激光显示设备随温度变化会出现偏色。这就需要对红激光器增加恒温装置以稳定红激光器的工作状态，这也意味着需要大功率的冷却装置来保证红激光的工作温度稳定，从而大大增加了RGB激光显示设备的成本。

一种基本的激光激发荧光粉轮的光源200如图2所示，激发光光源210发出的短波长可见光激发色轮220上的荧光粉以产生时序的基色光或白光。由于荧光的频谱较宽，使得基于此系统的色域覆盖比较窄。一种改进的增强色域的方法如图3所示。激发光源310发出的短波长可见光通过色轮320转化为基色光并通过同步滤光器件330滤波获得窄带色纯更高的基色光以扩展激光荧光的色域。滤光器件会带来额外的光功率损失，使显示设备的效率降低。

通过往激光荧光中掺入纯色的红绿激光也能够扩展光源的色域。如一种技术中提出的能够在激光荧光系统中掺入一种纯色激光的实现方案，以及另一种技术中提到的掺入一种或两种的光路实现方案等。虽然掺入纯色激光能够扩展激光荧光的色域，但是没有针对显示内容对光源配比的调制，其能增强的色域范围有限。如图4所示，在加入荧光亮度20％的纯色激光(如图4a所示)的混合光(mix gamut)基础上，如果需要将激光荧光的色域扩展到DCI-P3标准，需要加入相当于荧光亮度40％的纯色激光(如图4b所示)形成混合光。相比荧光加滤色片的方案，这种方案的显示设备的效率更高，但是需要加入大功率的红绿激光导致了系统成本的增加。

此外，一种通过对图像进行分析进而动态的调整激光和荧光的亮度的采用动态色域的显示设备，也能够增加系统效率。由于画面总是有一定的亮度的，而且荧光和激光在空间光调制器前合光从而形成一个三基色的系统，其中的蓝色基色来自于蓝光激光器，绿色基色来自于绿色荧光和绿激光按动态控制信号所给的比例的合光，红色基色来自于红色荧光和红激光按比例的合光。由于画面的最大亮度通常不为零，而荧光的强度是依据所述画面的最大亮度设定，且画面的亮场信息通常带有大量的白光成分，因而这种动态色域的方法无法将荧光亮度完全关掉，从而这种动态色域的方法无法完全达到Rec.2020标准的色域，请参阅图5，图5为采用动态色域的显示设备能够达到的色域范围的示意图，其中图5a是在荧光掺入20％的红激光与绿激光能够达到的色域范围示意图，图5b是在荧光掺入40％的红激光与绿激光能够达到的色域范围示意图，可见，图5a及图5b均较难完全达到Rec.2020标准的色域范围。

请参阅图6，图6是本发明一较佳实施方式的显示设备600的方框示意图。所述显示设备600包括光源装置610、图像数据处理模块620、光调制装置630及图像合成装置640。

所述光源装置610用于发出第一光及第二光，所述第一光用于调制第一色域范围F1的图像，所述第二光用于配合所述第一光共同调制所述第一色域范围F1以外的图像，所述第一光包括m种颜色光，所述第二光包括m种颜色光中的n种颜色光，m大于等于n。具体地，所述第一光也可以包括荧光，m可以为3，所述第一光包括三基色光，如红绿蓝三种颜色光，其中，所述第一光中，所述蓝色光可以为激光，所述绿色光及所述红色光均为荧光，所述荧光可以由蓝激光激发荧光材料(如红色荧光材料与绿色荧光材料；或者黄色荧光材料)产生。所述第二光可以包括红色光及绿色光，所述红色光及所述绿色光可以均为激光，即，n可以为2，所述第二光的两种颜色光可以分别为红激光与绿激光。

可以理解，如前所述，所述第一光可以展示的色域范围为第一色域范围F1，如图7所示，所述第一色域范围F1可以是DCI色域范围，如色域范围DCI-P3，因此若待显示图像为第一色域范围F1的图像，所述第二光可以为0，仅调制所述第一光即可展示所述第一色域范围F1的图像。进一步，所述第一光中，由于所述红色光与所述绿色光为荧光，而所述第二光包括红激光及绿激光，因此所述第二光的激光可以展示的色域范围宽于所述第一光中的荧光可以展示的色域范围，具体地，所述第一光与所述第二光可以共同展示超出所述第一色域范围的图像，具体地，通过调制所述第一光中蓝激光与所述第二光的红绿激光可以展示色域位于第二色域范围F2边界线上的图像(此时所述第一光中的红绿荧光可以为0)，其中所述第二色域范围F2覆盖所述第一色域范围F1且具有超出所述第一色域范围F1的部分，所述第二色域范围F2可以为REC色域范围，如色域范围REC.2020；进一步地，对于色域位于所述第一色域范围F1的边界线与所述第二色域范围F2的边界线的图像，可以通过调制所述第一光中的蓝激光、红绿荧光与所述第二光中的红绿激光共同展示，所述第一光中的蓝激光、红绿荧光与所述第二光中的红绿激光可以均不为0。

所述图像数据处理模块620用于接收一幅待显示图像的原始图像数据，该幅待显示图像的原始图像数据是基于所述第二色域范围F2的图像数据且包括各像素m种颜色的原始控制信号值，所述图像数据处理模块620还用于将该幅待显示图像的原始图像数据的各像素的m种颜色的原始控制信号值映射为m+n种颜色的校正控制信号值从而获得该幅待显示图像的校正图像数据。具体地，所述校正图像数据中，各像素的m+n种颜色的校正控制信号值包括对应所述第一光的m个校正控制信号值及对应所述第二光的n个校正控制信号值。

首先，可以理解，所述原始图像数据可以采用RGB编码、YUV编码等不同的编码格式，其中不同编码格式可以对应不同的颜色空间，本实施方式中，主要是将所述原始图像数据转换为由xyY色域坐标以CIE 1937标准定义的颜色空间的三刺激值X、Y、Z来计算校正控制信号值，具体来说，CIE 1937以一个三维向量定义了任意人眼可以分辨的绝对颜色和颜色的亮度，其不随色域的变换而变换，因此可以依据所述像素的原始控制信号值计算获得的所述像素的三刺激值X、Y、Z与依据所述像素的第一校正控制信号值及第二校正控制信号值计算获得的所述像素的三刺激值X、Y、Z相等的原理，依据每个像素的原始控制信号值计算对应的第一校正控制信号值及第二校正控制信号值。

举例来说，设每个像素的m种颜色的原始控制信号值为R、G、B，所述m个校正控制信号值为r、g、b，所述n个校正控制信号值为rl、gl，依据所述像素的原始控制信号值R、G、B计算获得的所述像素的三刺激值X、Y、Z与依据所述像素的校正控制信号值r、g、b及rl、gl计算获得的所述像素的三刺激值X、Y、Z相等的原理，所述图像数据处理模块将该幅待显示图像的原始图像数据的各颜色的原始控制信号值R、G、B将映射为m+n种颜色的校正控制信号值r、g、b、rl、gl从而获得该幅待显示图像的校正图像数据。

其中，将所述原始控制信号值R、G、B转换为校正控制信号值r、g、b、rl、gl的映射过程中，所述原始控制信号值R、G、B是已知的，藉由三刺激值的映射公式可以获得无数个r、g、b、rl、gl的解，此时，在保证r、g、b、rl、gl均在所述显示设备可以展示的0至M的最大灰阶范围内的基础上，选择rl²+gl²最小时的r、g、b、rl、gl的值作为所述校正控制信号值r、g、b、rl、gl，从而可以获得最适合的r、g、b、rl、gl值。同时，由于所述rl²+gl²最小，从而可以保证对应所述第二光的rl、gl较小，从而使用最少的第二光来实现所述图像的色域的展示，不仅准确还原图像，还可以减少所述第二光的使用，降低光源成本。

其中，以下主要对所述原始图像数据为RGB编码格式时，如何依据每个像素的m种颜色的原始控制信号值为R、G、B获得对应的校正控制信号值r、g、b、rl、gl进行详细说明。具体地，所述原始图像数据为RGB编码格式的图像数据时，所述m种颜色为红绿蓝三基色时，所述原始控制信号值R、G、B分别红色原始灰阶值R、绿色原始灰阶值G及蓝色原始灰阶值B，所述第一校正控制信号值为r、g、b分别为对应第一光的红色荧光的红色第一校正灰阶值r、对应第一光的绿色荧光的绿色第一校正灰阶值g、及对应第一光的蓝激光的蓝色第一校正灰阶值b，所述第二校正控制信号值rl、gl分别为对应第二光的红激光的红色第二校正灰阶值rl、对应第二光的绿激光的绿色第二校正灰阶值gl。进一步地，所述显示设备中，所述原始灰阶值R、G、B与所述校正灰阶值r、g、b、rl、gl可以均采用二进制编码格式，如N位的二进制编码，则所述显示设备各颜色可以展示的灰度级别M与所述二进制编码的位数N对应，即所述原始灰阶值R、G、B与所述校正灰阶值r、g、b、rl、gl均在【0至M】的范围内，其中M＝2^N-1。举例来说，当N＝8时，所述显示设备的灰度级别为256个，所述原始灰阶值R、G、B与所述校正灰阶值r、g、b、rl、gl均在【0至255】的范围，其中灰阶值为0代表该颜色完全关闭，灰阶值255表示该颜色以最高亮度显示。

进一步地，根据所述原始图像数据的色域范围不同，RGB三基色也不同。本实施方式中，所述原始图像数据为第二色域范围F2的图像数据，设所述第二色域范围F2的三基色r₀、g₀、b₀的色彩和亮度在在CIE 1937颜色空间的xyY色域坐标满足以下公式1。

可以理解，对于原始图像数据来说，所述第二色域范围F2是已知的，因此所述r₀、g₀、b₀的xyY色域坐标也是已知的。当所述第二色域范围为REC 2020色域范围时，所述r₀、g₀、b₀在CIE 1937颜色空间的xyY色域坐标分别为(0.708,0.292,0.2627)，(0.17,0.797,0.6780)，(0.131,0.046,0.0593)。

进一步地，将每个像素的各颜色的原始灰阶值(R,G,B)的转换到CIE 1937颜色空间中计算三刺激值(X,Y,Z)时，所述三刺激值(X,Y,Z)满足以下公式2。

其中，公式2中，如前所述，M为所述显示设备的灰度级别。进一步地，依据所述第二色域范围的三个基色r₀、g₀、b₀的xyY色域坐标(参公式1)可知，所述矩阵C满足以下公式3。

进一步地，由于本发明显示设备使用了第一光的m种颜色光与第二光的n种颜色光的五基色系统，所述五基色r₀,g₀,b₀,rl₀,和gl₀分别代表第一光中的红荧光、第一光中的绿荧光、第一光中的蓝激光、第二光中的红激光和第二光中的绿激光的色彩和亮度，所述五基色r₀,g₀,b₀,rl₀,和gl₀在在CIE 1937颜色空间的xyY色域坐标满足以下公式4。

可以理解，CIE空间中的任意一颜色亮度可以有这五种基色光按亮度比例调制后合光而成，所述五基色r₀,g₀,b₀,rl₀,和gl₀也可以是已知的，如依据所述光源装置610发出的所述第一光及所述第二光来确定。进一步地，依据每个像素的原始灰阶值R、G、B计算获得的所述像素的三刺激值X、Y、Z与依据所述像素的第一校正灰阶值r、g、b及第二校正灰阶值rl、gl计算获得的所述像素的三刺激值X、Y、Z相等的原理，所述校正灰阶值r、g、b、rl、gl满足以下公式5。

进一步地，按照公式4，所述转换矩阵C°满足以下公式6。

由于所述三刺激值X、Y、Z可以依据原始图像数据计算获得，所述转换矩阵C°也可以依据五基色r₀,g₀,b₀,rl₀,和gl₀获得，因此，按照所述公式5，所述校正灰阶值r、g、b、rl、gl实际上具有无穷多组解。要想实现唯一五基色对应的校正灰阶值r、g、b、rl、gl，对所述校正灰阶值r、g、b、rl、gl的求解，需要加入额外的限制。

具体地，在一种实施方式中，可以随机指定校正灰阶值r、g、b、rl、gl其中两个量的亮度，再求其他三个量的值。需要注意的是，五个控制信号的取值范围都在0和255之间，随机选取的两个值可能使得求解到的其余三个值超出取值的范围，所以随机选取的方法并不是最优选的实施方案。在另一种实施方式中，可以使得红绿激光的亮度平方和最低rl²+gl²最小，即求min(rl²+gl²)。

首先，我们可以将公式(5)变换为以下公式7。

其中，参数A、B分别满足以下公式8与9。

进一步，为求解r，g，b，rl，gl，将公式7进行变换，可以获得以下公式10。

进一步地，为使rl²+gl²最小，即需求解min(rl²+gl²)，也就是需求解

定义函数f(rl,gl)，其中所述函数f(rl,gl)满足以下公式11。

进一步地，为求解函数f(rl,gl)，可使所述r，g，b的偏微分最小，即，所述r，g，b的偏微分/>满足以下公式12。

更进一步地，将公式10中的矩阵进改写，可以得到以下公式13。

所述公式12则可改写为以下公式14。

其中，按照公式13，所述参数D与d分别满足以下公式15及公

式16。

通过矩阵改写获得公式13，由于参数A、B可以通过公式4的五基色r₀,g₀,b₀,rl₀,和gl₀的色域坐标xyZ及公式2的三刺激值XYZ计算获得，因此所述参数T及其参数t11、t12、t13、t14、t21、t22、t23、t24可以获知，进一步将参数数t11、t12、t13、t14、t21、t22、t23、t24代入公式15及公式16，可以获得参数D与d的数值，从而获得第一校正灰阶值r、g、b，然后将r、g、b的值带入公式7可以求得第二校正灰阶值rl和gl的值。如果色彩的颜色亮度超过了五基色色域所能表示的范围，则五基色的灰阶值会出现超出范围的数值，做简单截断即可，具体地，超过M的灰阶值以M代替，低于0的灰阶值以0代替。

由上述描述可知，所述图像数据处理模块620接收该幅待显示图像的原始图像数据后，将每个像素的m种颜色的原始控制信号值R、G、B转换为对应的校正控制信号值r、g、b、rl、gl，从而获得所述校正图像数据，所述图像数据处理模块620还将所述校正图像数据提供至光调制装置630。

所述光调制装置630用于接收所述校正图像数据、依据所述校正图像数据的各像素的m+n个校正控制信号值r、g、b、rl、gl调制所述第一光及第二光获得图像光。

本实施方式中，所述光调制装置630包括空间光调制器631，所述空间光调制器用于在该幅待显示图像的调制时间内分时依据所述各像素的m+n种颜色的校正控制信号值调制所述第一光及所述第二光中的对应颜色光来获得图像光。所述光调制装置630产生的所述图像光可以经由图像合成装置640及/或镜头即可显示该幅图像。可以理解，所述空间光调制器631可以为DMD空间光调制器、Lcos空间光调制器及LCD空间光调制器等。

在一种实施例中，所述m可以为3，所述n可以为2，所述第一光包括第一颜色光、第二颜色光及第三颜色光，所述第二光包括第一颜色光及第二颜色光，如前所述，所述校正控制信号值包括对应所述第一光的第一颜色光的校正控制信号值r、对应所述第一光的第二颜色光的校正控制信号值g、对应所述第一光的第三颜色光的控制信号值b、对应所述第二光的第一颜色光的校正控制信号值rl、及对应所述第二光的第二颜色光的校正控制信号值gl。所述第一空间光调制器631用于依次依据所述对应所述第一光的第一颜色光的校正控制信号值r调制所述第一光的第一颜色光、依据所述对应所述第一光的第二颜色光的校正控制信号值g调制所述第一光的第二颜色光、依据所述第一光的第三颜色光对应的校正控制信号值b调制所述第一光的第三颜色光、依据对应所述第二光的第一颜色光的校正控制信号值rl调制所述第二光的第一颜色光、依据依据所述对应所述第二光的第二颜色光的校正控制信号值gl调制所述第二光的第二颜色光。其中，所述第一颜色光、第二颜色光、第三颜色光、可以依次为红色光、绿色光及蓝色光，所述第一光的第一颜色光、第二颜色光、第三颜色光分别为红色荧光、绿色荧光及蓝激光。所述第二光的第一颜色光、第二颜色光分别为红激光及绿激光。

请参阅图8，图8是图6所述显示设备的空间光调制器的调制时序图。该幅待显示图像的调制时间T1划分为划分为互不交叠的第一时间段t1、第二时间段t2、第三时间段t3、第四时间段t4及第五时间段t5，所述空间光调制器用于在所述第一时间段t1依据所述对应所述第一光的第一颜色光的校正控制信号值r调制所述第一光的第一颜色光、在所述第二时间段t2依据所述对应所述第一光的第二颜色光的校正控制信号值g调制所述第一光的第二颜色光、在所述第三时间段t3依据所述第一光的第三颜色光对应的校正控制信号值b调制所述第一光的第三颜色光以产生所述图像光、在所述第四时间段t4依据对应所述第二光的第一颜色光的校正控制信号值rl调制所述第二光的第一颜色光、在所述第五时间段t5依据所述对应所述第二光的第二颜色光的校正控制信号值gl调制所述第二光的第二颜色光。其中，本实施方式中，所述第一时间段t1、所述第二时间段t2及所述第三时间段t3均大于所述第四时间段t4及所述第五时间段t5。具体地，所述第四时间段t4及所述第五时间段t5相等，所述第一时间段t1、所述第二时间段t2及所述第三时间段t3相等，且所述第一时间段t1为所述第四时间段t4的两倍。

请参阅图9，图9是图6所示显示设备600第一种实施例的具体结构示意图。具体地，所述光源装置610包括第一光源611及第二光源612，所述第一光源611用于发出所述第一光，所述第二光源612用于发出所述第二光，所述第一光源611包括激发光源613及波长转换装置614，所述激发光源613发出激发光，所述波长转换装置614具有荧光材料且用于接收所述激发光并发出所述第一光，所述第一光包括荧光，所述第二光源612包括激光光源，所述第二光包括激光。本实施方式中，所述激发光源613为激光光源，所述激发光为蓝激光，所述波长转换装置614用于接收所述激发光并将所述激发光中的一部分转换为所述荧光、以及将所述激发光中的另一部分及所述荧光作为所述第一光，所述激发光中的另一部分为所述第一光的第三颜色光，所述荧光包括红色荧光及绿色荧光，所述红色荧光为所述第一光的第一颜色光，所述绿色荧光为所述第一光的第二颜色光；所述第二光源612包括发出红激光的红激光光源615及发出绿激光的绿激光光源616，所述第二光包括红激光及绿激光，所述红激光为所述第二光的第一颜色光，所述绿激光为所述第二光的第二颜色光。

请参阅图10，所述波长转换装置614包括具有第一荧光材料(如红色荧光材料)且用于发出所述第一光的第一颜色光的第一荧光区域614a、具有第二荧光材料(如绿色荧光材料)且用于发出所述第一光的第二颜色光的第二荧光区域614b、对应所述第一光的第三颜色光的散射区域614c、接收所述第二光源612发出的所述第二光的第一颜色光并发出所述第二光的第一颜色光的第一激光区域614d、及接收所述第二光源612发出的所述第二光的第二颜色光并发出所述第二光的第二颜色光的的第二激光区域614e，所述第一荧光区域614a、所述第二荧光区域614b、所述散射区域614c、所述第一激光区域614d及所述第二激光区域614e沿圆周方向排列，所述波长转换装置614工作时沿所述圆周方向转动从而在该幅待显示图像的调制时间内T1分时发出所述第一光的第一颜色光、所述第一光的第二颜色光、所述第一光的第三颜色光、所述第二光的第一颜色光、所述第二光的第二颜色光。

所述显示设备600还包括控制芯片650，所述控制芯片650控制所述激发光源613的发光时序、所述第二光源612的发光时序、所述波长转换装置614的转动速度及转动位置、所述空间光调制器631的调制时序使得所述激发光源613的发光时序、所述第二光源612的发光时序、所述波长转换装置614的转动速度及转动位置、所述空间光调制器631的调制时序相匹配。

在图9所示的实施例中，所述波长转换装置614为半透半反射式波长转换装置，所述第一激光区域614d及所述第二激光区域614e均为透射区域，所述第一荧光区域614a、所述第二荧光区域614b及所述散射区域614c均为反射区域，所述激发光源613位于所述波长转换装置614的第一侧，所述激发光源613发出的所述激发光被依次提供至所述第一荧光区域614a、所述第二荧光区域614b及所述散射区域614c。所述第一荧光区域614a产生所述第一光的第一颜色光并将所述第一光的第一颜色光反射，所述第二荧光区域614b产生所述第一光的第二颜色光并将所述第一光的第二颜色光反射，所述散射区域614c将所述激发光作为所述第一光的第三颜色光进行散射及反射。

所述第二光源612位于所述波长转换装置614的与所述第一侧相背的第二侧，所述第一激光区域614d接收所述第二光源612发出的所述第二光的第一颜色光并将所述第二光的第一颜色光透射，所述第二激光区域614e接收所述第二光源发出的所述第二光的第二颜色光并将所述第二光的第二颜色光透射。

所述光源装置610还包括第一分光合光元件617a、第二分光合光元件617b、引导元件618、滤光装置661。请参阅图11，图11是所述第一分光合光元件617a的平面结构示意图。所述第一分光合光元件617a位于所述波长转换装置614的第一侧，所述激发光源613发出的所述激发光经由所述第一分光合光元件617a的第一区域617d被引导至所述波长转换装置614，所述波长转换装置614发出的所述第一光的第一、第二颜色光、所述第二光的第一、第二颜色光被引导至所述第一分光合光元件617，所述第一分光合光元件617还用于将所述第一光的第一、第二颜色光、所述第二光的第一、第二颜色光经由引导元件618等引导至所述空间光调制器631，所述第一分光合光元件617的第二区域还用于将所述波长转换装置614(如散射区域614c)反射的所述第一光的第三颜色光经由所述引导元件618等引导至所述空间光调制器631。所述引导元件618可以为反射镜。

所述第二分光合光元件617b用于接收所述红激光光源615发出的第二光的第一颜色光及所述绿激光光源616发出的第二光的第二颜色光并将所述第二光的第一、第二颜色光分别引导至所述波长转换装置614。

所述滤光装置661可以设置于所述波长转换装置614外围且随所述波长转换装置614的转动而转动，所述引导元件618将所述第一光及所述第二光引导至所述滤光装置661，所述滤光装置661对所述第一光及所述第二光进行滤光并用于将滤光后的所述第一光及所述第二光经由匀光装置663提供至所述空间光调制器631。进一步地，可以理解，所述波长转换装置614与所述第一分光合光元件617a之间、所述引导元件618与所述滤光装置661之间、所述第二分光合光元件617b与所述波长转换装置614之间可以设置有中继透镜662，用于对光线进行调整。所述匀光装置663可以为匀光方棒，用于提供均匀的第一光及第二光至所述空间光调制器631。进一步地，所述匀光装置663发出的所述第一光及所述第二光经由所述图像合成装置640被提供至所述空间光调制器631，所述空间光调制器631进行图像调制发出所述图像光至所述图像合成装置6410，进一步被所述图像合成装置640引导至镜头664进行投影显示。

请参阅图12，图12是图6所示显示设备600第二种实施例的具体结构示意图。所述第二种实施例与第一种实施例基本相同，二者的主要区别为：波长转换装置614的结构、第二光源612的位置、以及所述光源装置的光路与图9所示实施例有所不同。具体地，所述第二种实施例中，所述波长转换装置614为反射式波长转换装置，所述第一荧光区域614a、所述第二荧光区域614b、所述散射区域614c、所述第一激光区域614e及所述第二激光区域614f均为反射区域，所述激发光源613及所述第二光源612均位于所述波长转换装置614的第一侧，所述激发光源613发出的所述激发光被依次提供至所述第一荧光区域614a、所述第二荧光区域614b及所述散射区域614c，所述第一荧光区域614a产生所述第一光的第一颜色光并将所述第一光的第一颜色光反射，所述第二荧光区域614b产生所述第一光的第二颜色光并将所述第一光的第二颜色光反射，所述散射区域614c将所述激发光作为所述第一光的第三颜色光进行散射及反射，所述第一激光区域614d接收所述第二光源612发出的所述第二光的第一颜色光并将所述第二光的第一颜色光反射，所述第二激光区域614e接收所述第二光源612发出的所述第二光的第二颜色光并将所述第二光的第二颜色光反射。

所述第二中实施例中，所述光源装置610还包括第一分光合光元件617a、第二分光合光元件617b、第三分光合光元件617c。所述第一分光合光元件617a的结构如图11所示。

所述激发光源613发出的所述激发光依序经由所述第二分光合光元件617b、第一分光合光元件617a的第一区域被引导至所述波长转换装置614。所述第三分光合光元件617c用于接收所述红激光光源615发出的第二光的第一颜色光及所述绿激光光源616发出的第二光的第二颜色光并将所述第二光的第一、第二颜色光引导至所述第二分光合光元件617b。所述第二分光合光元件617b还接收所述第二光源612发出的所述第二光并将所述第二光经由所述第一分光合光元件617a的第一区域617d引导至所述波长转换装置614。所述波长转换装置614发出的所述第一光的第一、第二颜色光、所述第二光的第一、第二颜色光被引导至所述第一分光合光元件617a，所述第一分光合光元件617a还用于将所述第一光的第一、第二颜色光、所述第二光的第一、第二颜色光引导经由所述引导元件618、滤光装置661、匀光装置663等至所述空间光调制器631，所述第一分光合光元件617a的第二区域617e还用于将所述散射区域614c反射的所述第一光的第三颜色光经由引导元件618、滤光装置661、匀光装置663等引导至所述空间光调制器631。

请参阅图8及图13，以下对图9及图10所示显示设备600的控制及显示原理进行介绍。

在第一时间段t1，所述波长转换装置614的第一荧光区域614a位于所述激发光源613发出的激发光的光路上，所述激发光源613开启，所述第二光源612的红激光光源615及绿激光光源均关闭，所述第一荧光区域614a发出红色荧光，所述红色荧光被引导至所述空间光调制器631，所述空间光调制器631依据校正控制信号值r调制所述红色荧光获得红色画面。

在第二时间段t2，所述波长转换装置614的第二荧光区域614b位于所述激发光源613发出的激发光的光路上，所述激发光源613开启，所述第二光源612的红激光光源615及绿激光光源均关闭，所述第二荧光区域614b发出绿色荧光，所述绿色荧光被引导至所述空间光调制器631，所述空间光调制器631依据校正控制信号值g调制所述绿色荧光获得绿色画面。

在第三时间段t3，所述波长转换装置614的散射区域614c位于所述激发光源613发出的激发光的光路上，所述激发光源613开启，所述第二光源612的红激光光源615及绿激光光源均关闭，所述散射区域614c发出激发光(即蓝激光)，所述蓝激光被引导至所述空间光调制器631，所述空间光调制器631依据校正控制信号值b调制所述蓝色激光获得蓝色画面。

在第四时间段t4，所述波长转换装置614的第一激光区域614d位于所述红激光的光路上，所述激发光源613关闭，所述红激光光源615开启，所述绿激光光源616关闭，所述第一激光区域614d发出红激光，所述红激光被引导至所述空间光调制器631，所述空间光调制器631依据校正控制信号值rl调制所述红激光获得绿色画面。

在第五时间段t5，所述波长转换装置614的第二激光区域614e位于所述绿激光的光路上，所述激发光源613关闭，所述红激光光源615关闭，所述绿激光光源616开启，所述第二激光区域614e发出绿激光，所述绿激光被引导至所述空间光调制器631，所述空间光调制器631依据校正控制信号值gl调制所述绿激光获得绿色画面。

与现有技术相比较，本发明显示设备600中，由于增加所述第二光，并且还将该幅待显示图像的原始图像数据转换为分别对应所述第一光及第二光的m+n个校正控制信号值，进而依据所述m+n个第二校正控制信号值分别调制所述第一光与所述第二光可以获得第一图像光及第二图像光，可以实现宽色域的图像数据的显示，而且可以保证显示图像的准确还原，所述显示设备600的色域较宽、显示效果较好。

进一步地，在计算所述校正控制信号值r、g、b、rl、gl时，通过使得所述取rl²+gl²最小时的r、g、b、rl、gl各数据值，可以使得对所述rl、gl对应的红激光与绿激光的使用较少，进而降低光源成本。更进一步地，对于采用本发明所述的显示设备600，能够通过加入少量红、绿激光以达到REC 2020的色域范围。请参阅图14，图14是图6所示显示设备的技术色域和色彩体积扩展示意图。如图14所示，通过加入5％亮度的绿激光和红激光，能够将色域扩展到Rec.2020的范围，其中，图14所示的外围阴影区域为扩展的色域范围，因此所述显示设备600及采用所述显示方法的显示设备的显示效果较好。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (19)

1.一种显示设备，其特征在于，所述显示设备包括：

光源装置，用于发出第一光及第二光，所述第一光用于调制第一色域范围的图像，所述第二光用于配合所述第一光共同调制所述第一色域范围以外的图像，所述第一光包括m种颜色光，所述第二光包括m种颜色光中的n种颜色光，其中m大于等于n，n为大于等于1的自然数，m为大于等于2的自然数；

图像数据处理模块，用于接收一幅待显示图像的原始图像数据，该幅待显示图像的原始图像数据是基于第二色域范围的图像数据且包括各像素m种颜色的原始控制信号值，所述第二色域范围覆盖所述第一色域范围且具有超出所述第一色域范围的部分，所述图像数据处理模块还用于将该幅待显示图像的原始图像数据的各像素的m种颜色的原始控制信号值映射为m+n种颜色的校正控制信号值从而获得该幅待显示图像的校正图像数据，所述校正图像数据中，各像素的m+n种颜色的校正控制信号值包括分别对应所述第一光的m种颜色光以及对应所述第二光的n种颜色光的m+n个校正控制信号值；

空间光调制器，用于在该幅待显示图像的调制时间内分时依据所述各像素的m+n种颜色的校正控制信号值调制所述第一光及所述第二光中的对应颜色光来获得图像光。

2.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于：设m为3，n为2，每个像素的m种颜色的原始控制信号值为R、G、B，对应所述第一光的m种颜色光的校正控制信号值为r、g、b，对应所述第二光的n种颜色光的校正控制信号值为rl、gl，依据所述像素的原始控制信号值R、G、B计算获得的所述像素的三刺激值与依据所述像素的第一校正控制信号值r、g、b及第二校正控制信号值rl、gl计算获得的所述像素的三刺激值相等。

3.如权利要求2所述的显示设备，其特征在于：所述图像数据处理模块依据每个像素的原始控制信号值R、G、B计算所述校正控制信号值为r、g、b、rl、gl时，取rl²+gl²最小时的r、g、b、rl、gl各数据值。

4.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于：所述第一光包括第一颜色光、第二颜色光及第三颜色光，所述第二光包括第一颜色光及第二颜色光，所述校正控制信号值包括对应所述第一光的第一颜色光的校正控制信号值、对应所述第一光的第二颜色光的校正控制信号值、对应所述第一光的第三颜色光的控制信号值、对应所述第二光的第一颜色光的校正控制信号值、及对应所述第二光的第二颜色光的校正控制信号值，该幅待显示图像的调制时间T1划分为互不交叠的第一时间段t1、第二时间段t2、第三时间段t3、第四时间段t4及第五时间段t5，所述空间光调制器用于在所述第一时间段t1依据所述对应所述第一光的第一颜色光的校正控制信号值调制所述第一光的第一颜色光、在所述第二时间段t2依据所述对应所述第一光的第二颜色光的校正控制信号值调制所述第一光的第二颜色光、在所述第三时间段t3依据所述第一光的第三颜色光对应的校正控制信号值调制所述第一光的第三颜色光以产生所述图像光、在所述第四时间段t4依据对应所述第二光的第一颜色光的校正控制信号值调制所述第二光的第一颜色光、在所述第五时间段t5依据所述对应所述第二光的第二颜色光的校正控制信号值调制所述第二光的第二颜色光。

5.如权利要求4所述的显示设备，其特征在于：所述第一时间段t1、所述第二时间段t2及所述第三时间段t3均大于所述第四时间段t4及所述第五时间段t5。

6.如权利要求4所述的显示设备，其特征在于：所述第四时间段t4及所述第五时间段t5相等，所述第一时间段t1、所述第二时间段t2及所述第三时间段t3相等，且所述第一时间段t1为所述第四时间段t4的两倍。

7.如权利要求4所述的显示设备，其特征在于：所述光源装置包括第一光源及第二光源，所述第一光源用于发出所述第一光，所述第二光源用于发出所述第二光，所述第一光源包括激发光源及波长转换装置，所述激发光源发出激发光，所述波长转换装置具有荧光材料且用于接收所述激发光并发出所述第一光，所述第一光包括荧光，所述第二光源包括激光光源，所述第二光包括激光。

8.如权利要求7所述的显示设备，其特征在于：所述激发光源为激光光源，所述激发光为蓝激光，所述波长转换装置用于接收所述激发光并将所述激发光中的一部分转换为所述荧光、以及将所述激发光中的另一部分及所述荧光作为所述第一光，所述激发光中的另一部分为所述第一光的第三颜色光，所述荧光包括红色光及绿色光，所述荧光的红色光为所述第一光的第一颜色光，所述荧光的绿色光为所述第一光的第二颜色光；所述第二光源包括红激光光源及绿激光光源，所述第二光包括红激光及绿激光，所述红激光为所述第二光的第一颜色光，所述绿激光为所述第二光的第二颜色光。

9.如权利要求8所述的显示设备，其特征在于：所述波长转换装置包括具有第一荧光材料且用于发出所述第一光的第一颜色光的第一荧光区域、具有第二荧光材料且用于发出所述第一光的第二颜色光的第二荧光区域、对应所述第一光的第三颜色光的散射区域、接收所述第二光源发出的所述第二光的第一颜色光并发出所述第二光的第一颜色光的第一激光区域、及接收所述第二光源发出的所述第二光的第二颜色光并发出所述第二光的第二颜色光的的第二激光区域，所述第一荧光区域、所述第二荧光区域、所述散射区域、所述第一激光区域及所述第二激光区域沿圆周方向排列，所述波长转换装置工作时沿所述圆周方向转动从而在该幅待显示图像的调制时间内分时发出所述第一光的第一颜色光、所述第一光的第二颜色光、所述第一光的第三颜色光、所述第二光的第一颜色光、所述第二光的第二颜色光。

10.如权利要求9所述的显示设备，其特征在于：所述显示设备还包括控制芯片，所述控制芯片控制所述激发光源的发光时序、所述激光光源的发光时序、所述波长转换装置的转动速度、所述空间光调制器的调制时序使得所述激发光源的发光时序、所述第二光源的发光时序、所述波长转换装置的转动速度、所述空间光调制器的调制时序相匹配。

11.如权利要求9所述的显示设备，其特征在于：所述波长转换装置为半透半反射式波长转换装置，所述第一激光区域及所述第二激光区域均为透射区域，所述第一荧光区域、所述第二荧光区域及所述散射区域均为反射区域，所述激发光源位于所述波长转换装置的第一侧，所述激发光源发出的所述激发光被依次提供至所述第一荧光区域、所述第二荧光区域及所述散射区域，所述第一荧光区域产生所述第一光的第一颜色光并将所述第一光的第一颜色光反射，所述第二荧光区域产生所述第一光的第二颜色光并将所述第一光的第二颜色光反射，所述散射区域将所述激发光作为所述第一光的第三颜色光进行散射及反射，所述第二光源位于所述波长转换装置的与所述第一侧相背的第二侧，所述第一激光区域接收所述第二光源发出的所述第二光的第一颜色光并将所述第二光的第一颜色光透射，所述第二激光区域接收所述第二光源发出的所述第二光的第二颜色光并将所述第二光的第二颜色光透射。

12.如权利要求11所述的显示设备，其特征在于：所述光源装置还包括第一分光合光元件，所述第一分光合光元件位于所述波长转换装置的第一侧，所述激发光源发出的所述激发光经由所述第一分光合光元件的第一区域被引导至所述波长转换装置，所述波长转换装置发出的所述第一光的第一、第二颜色光、所述第二光的第一、第二颜色光被引导至所述第一分光合光元件，所述第一分光合光元件还用于将所述第一光的第一、第二颜色光、所述第二光的第一、第二颜色光引导至所述空间光调制器，所述第一分光合光元件的第二区域还用于将所述散射区域反射的所述第一光的第三颜色光引导至所述空间光调制器。

13.如权利要求11所述的显示设备，其特征在于：所述光源装置还包括第二分光合光元件，所述第二分光合光元件用于接收所述红激光光源发出的第二光的第一颜色光及所述绿激光光源发出的第二光的第二颜色光并将所述第二光的第一、第二颜色光分别引导至所述波长转换装置。

14.如权利要求9所述的显示设备，其特征在于：所述波长转换装置为反射式波长转换装置，所述第一荧光区域、所述第二荧光区域、所述散射区域、所述第一激光区域及所述第二激光区域均为反射区域，所述激发光源及所述第二光源均位于所述波长转换装置的第一侧，所述激发光源发出的所述激发光被依次提供至所述第一荧光区域、所述第二荧光区域及所述散射区域，所述第一荧光区域产生所述第一光的第一颜色光并将所述第一光的第一颜色光反射，所述第二荧光区域产生所述第一光的第二颜色光并将所述第一光的第二颜色光反射，所述散射区域将所述激发光作为所述第一光的第三颜色光进行散射及反射，所述第一激光区域接收所述第二光源发出的所述第二光的第一颜色光并将所述第二光的第一颜色光反射，所述第二激光区域接收所述第二光源发出的所述第二光的第二颜色光并将所述第二光的第二颜色光反射。

15.如权利要求14所述的显示设备，其特征在于：所述光源装置还包括第一分光合光元件及第二分光合光元件，所述激发光源发出的所述激发光依序经由所述第二分光合光元件、第一分光合光元件的第一区域被引导至所述波长转换装置，所述第二分光合光元件还接收所述第二光源发出的所述第二光并将所述第二光经由所述第一分光合光元件的第一区域引导至所述波长转换装置，所述波长转换装置发出的所述第一光的第一、第二颜色光、所述第二光的第一、第二颜色光被引导至所述第一分光合光元件，所述第一分光合光元件还用于将所述第一光的第一、第二颜色光、所述第二光的第一、第二颜色光引导至所述空间光调制器，所述第一分光合光元件的第二区域还用于将所述散射区域反射的所述第一光的第三颜色光引导至所述空间光调制器。

16.如权利要求15所述的显示设备，其特征在于：所述光源装置还包括第三分光合光元件，所述第三分光合光元件用于接收所述红激光光源发出的第二光的第一颜色光及所述绿激光光源发出的第二光的第二颜色光并将所述第二光的第一、第二颜色光引导至所述第二分光合光元件。

17.如权利要求12或15所述的显示设备，其特征在于：所述光源装置还包括引导元件，所述引导元件用于接收所述第一分光合光元件发出的所述第一光及所述第二光并将所述第一光及所述第二光引导至所述空间光调制器。

18.如权利要求17所述的显示设备，其特征在于：所述光源装置还包括滤光装置，所述滤光装置设置于所述波长转换装置外围且随所述波长转换装置的转动而转动，所述引导元件将所述第一光及所述第二光引导至所述滤光装置，所述滤光装置对所述第一光及所述第二光进行滤光并用于将滤光后的所述第一光及所述第二光提供至所述空间光调制器。

19.如权利要求18所述的显示设备，其特征在于：所述显示设备还包括匀光装置、图像合成装置及镜头，所述滤光后的所述第一光及所述第二光经由所述匀光装置及图像合成装置被提供至所述空间光调制器，所述空间光调制器发出所述图像光进一步被所述图像合成装置引导至所述镜头进行投影显示。