针对多基色显示系统的颜色转换问题,提出一种基于亮度因数分级BP神经网络的色度转换方法,并建立CIE标准(X,Y,Z)空间到多基色(K1,K2,…,Kn)空间的转换模型; 将整个(X,Y,Z)颜色空间按训练样本的亮度因数Y分解成多个二维子空间,并形成亮度因数分级子空间BP网序列,从而减少了从低维度空间向高维度空间进行颜色转换时出现的同色异谱问题。以五基色LED显示系统为例,对亮度因数分级BP网的有效性开展验证实验。首先根据五基色LED显示系统的实际色度参数,建立了五基色显示系统(K1,K2,K3,K4,K5)空间到CIE标准(X,Y,Z)空间的线性转换模型; 在此基础上采用最小色差匹配法,生成了典型亮度因数分级训练样本集和测试样本集,并完成了BP神经网络的训练和测试。结果表明,训练样本集的CIE1976L*a*b*平均色差达到6.37以下,并且还有进一步的改进空间,为多基色显示系统的颜色转换工作提供了一种有效的技术途径。

提出了一种基于反射式微棱镜阵列结构的车载波导抬头显示系统，分析了反射式微棱镜阵列结构的倾斜角度、区域数量、排列周期以及入射光宽度等参数对杂散光、出瞳扩展连续性、照度均匀度的影响，给出了最佳参数的设计方法。针对10°×5°视场角，130 mm×50 mm眼动范围的车载要求，进行了具体的波导设计与仿真。结果显示提出系统各视场照度均匀度大于64%，可实现全彩显示，整体体积小于6.5 L。提出的结构与方法有望应用于车载抬头显示领域，降低系统体积。

为实现多基色显示设备多通道亮度均衡程度最优的颜色转换, 提出了一种基于凸包算法的多基色显示设备色域的界定方法, 并提出了一种通过对亮度均衡程度评价函数进行非线性优化以求解出最优亮度均衡驱动值的颜色转换算法。在XYZ颜色空间均匀取样颜色坐标, 通过凸包算法判断得到位于设备色域内的颜色坐标;计算出设备色域内颜色坐标对应的亮度均衡程度最优的多基色驱动值, 从而建立XYZ颜色空间到多基色设备颜色空间的映射关系;以小间距点阵LED六基色显示器为实验平台, 结合该显示器子像素的发光参数, 实现了色域界定与亮度均衡颜色转换。结果表明提出的方法可实现平均亮度离散系数为0.1685的颜色转换。

量子点具有色纯度高、发光颜色可调和荧光量子产率高等诸多优良的光电特性, 已成为一类非常重要的发光材料, 在显示及照明领域都受到了广泛的关注。目前, 量子点材料的显示应用主要是基于其光致发光特性, 或者说色转换特性, 用于提升液晶面板的显示色域、或者与蓝光主动发光器件搭配实现全彩显示。本文首先综述常规量子点（CdSe、InP）在液晶显示方面的应用研究进展, 详细阐述了量子点集成到液晶显示器面板中所需要考量的面板架构、光学特性、可靠性、制程工艺等一些关键问题; 然后, 进一步对量子点色转换主动发光显示应用进行了分析, 就如何获得高效色转换、量子点材料图案化以及搭配蓝光发光器件的光学集成问题进行重点关注; 最后, 针对当前受到广泛关注的钙钛矿材料, 就其色转换全彩显示应用研究进展进行了分析。

现代社会已经进入信息化并向智能化方向发展，显示是实现信息交换和智能化的关键环节。在目前众多显示技术中，MicroLED显示技术被认为是具有颠覆性的次世代显示技术，得到学术界与产业界的广泛关注。MicroLED显示技术是一种新自发光显示技术，具有对比度高、响应快、色域宽、功耗低及寿命长等优点，可以满足高级显示应用的个性化需求。然而目前在MicroLED显示商业化进程中，依然存在一些技术瓶颈尚未解决。应用于MicroLED晶圆的外延技术需考虑衬底选择、波长均匀性及缺陷控制等方面因素；MicroLED器件的效率衰减问题目前依然没有有效的解决途径；此外利用颜色转换媒介实现单片MicroLED全彩显示技术尚未成熟。本文从以上3个问题点出发，分别综述了MicroLED显示目前存在的技术问题及研究现状。

提出了采用环境友好型InP/ZnS核壳结构量子点材料制备匹配蓝光Micro-LED阵列的量子点色转换层以实现Micro-LED阵列器件全彩化的技术方案。通过采用倒置式量子点色转换层方案, 实现了InP/ZnS量子点材料和Micro-LED阵列的非直接接触, 从而可以缓解LED中热量聚集导致的量子点材料发光主波长偏移、半峰宽展宽以及发光效率衰减等问题。量子点色转换层中内嵌PDMS聚合物柔性膜层, 可以消除咖啡环效应, 同时, 色转换层中内嵌飞秒激光图案化处理的500 nm长波通滤光膜层, 可以抑制蓝光从非蓝色像素单元出射。最后, 实验制备了像素单元中心间距90 μm的16×16 InP/ZnS量子点色转换层。该设计可以实现基于蓝光Micro-LED阵列的全彩色Micro-LED显示器件的制备, 并且该制备方法可以降低全彩色Micro-LED阵列显示器件的制备成本。

彩色全息波导显示通常采用复杂的多层光栅耦合或多层波导组合的结构, 导致系统的重量和体积较大。针对该问题, 提出了一种单片式、单层光栅双色全息波导显示构型, 该构型采用三组光栅实现光线的输入、输出及出瞳的二维扩展, 并通过严格耦合波理论(RCWA）对光栅槽型和光栅膜系进行了优化设计, 使该构型在较大视场范围内实现对红、绿两种色光较好的均匀显示。

时序彩色显示相比于传统空间子像素显示而言, 具有高分辨率低功耗等优点, 但其深受色彩分裂现象的困扰, 解决此问题对时序显示的发展显得至关重要。本文基于240 Hz液晶显示屏, 提出一种四场局域基色去饱和算法。该算法选取重心点为第4场背光基色, 将亮度信息和图像强度更多分配在第4子场。通过程序仿真四场和三场局域基色去饱和算法的显示效果, 设计了主观评分的感知实验来对比两种算法对时序显示图像色彩分裂现象的抑制效果。不同算法和不同分区数都对评分产生了显著影响, 评分随着背光分区数增加而降低, 两种算法都对色彩分裂现象的抑制效果有显著影响, 且四场算法的抑制效果优于三场算法。结果表明, 四场和三场局域基色去饱和算法都可以通过增加背光分区数来抑制图像的色彩分裂现象。四场局域基色去饱和算法对时序显示色彩分裂的抑制效果优于原有的三场局域基色去饱和算法。

纳米结构色是一种可见光与纳米结构相互作用产生的颜色。为了分析不同纳米共振单元阵列对可见光的调控特性, 本文总结了纳米光栅、金属-绝缘体-金属(MIM)、亚波长孔洞阵列、纳米棒阵列和纳米盘-孔洞阵列这几种等离激元结构的显色机理和滤波效果, 同时介绍了纯硅及非纯硅两大类Mie共振纳米结构色。除此以外, 文章还讨论了动态调控结构色的方法和大面积制备纳米结构的方法, 使基于等离激元和Mie共振的结构色能应用于实际。纳米结构有优良的显色效果并能整合到光电器件中, 使其在超高分辨显示、图像信息存储、图像信息加密等领域具备巨大应用潜力。