Haben Sie sich jemals gefragt, wie man die Farben eines TFT-Bildschirms lebendiger machen kann? Gibt es eine technische Lösung, die die Farben des Displays bereichern und ein beeindruckendes visuelles Erlebnis bieten kann? Quantenpunkte (QD) sind eine hochmoderne Technologie, die die Bildqualität erheblich verbessert und außergewöhnliche Farbgenauigkeit bietet.

Quantenpunkte sind wie winzige bunte Glühbirnen. Durch das Emittieren von Licht in verschiedenen Farben, das ein breiteres Farbspektrum ermöglicht, präsentieren sie lebendigere und realistischere Farben und bieten insgesamt ein erstaunliches Seherlebnis und eine verbesserte Anzeigequalität.

Was sind Quantenpunkte?

Quantenpunkte (QDs) sind Halbleitermaterialien in Nanometergröße. Die emittierte Wellenlänge (Farbe) kann durch präzise Steuerung der Partikelgröße verschiedener Materialien fein eingestellt werden. Wie in Abbildung 1 dargestellt, wenn Quantenpunkte durch blaue Leuchtdioden (ca. 450 nm) angeregt werden, emittieren sie reine Einzel-Farben, nämlich lebendiges Rot, Grün und Blau. Diese Steigerung der Farbpuren ermöglicht es unseren Augen, lebendigere Farben auf dem Display wahrzunehmen.

Abbildung 1

Die Größe und Zusammensetzung eines Quantenpunkts beeinflussen direkt die Wellenlänge des emittierten Lichts. Größere Quantenpunktgrößen emittieren rotes Licht mit längerer Wellenlänge, während kleinere Quantenpunkte blaues Licht mit kürzerer Wellenlänge emittieren. Zum Beispiel emittieren CdSe-Quantenpunkte mit einer Partikelgröße von 10 nm rotes Licht, mit 5 nm grünes Licht und mit 2 nm blaues Licht. Abbildung 2: Schematische Darstellung der Beziehung zwischen der Quantenpunktgröße und der Emissionswellenlänge.

Diese Quantenpunkte können durch (blaues) Licht angeregt werden. Wenn diese Technologie auf Displays angewendet wird, hebt sie die Anzeigeausgabe auf ein luxuriöseres Niveau.

Abbildung 2: Quantenpunkt-Partikel-Durchmesser

Was ist der Farbraum?

Der Begriff „Farbraum“ bezeichnet die gesamte Palette an Farben und Tönen, die das menschliche Auge wahrnehmen kann und die von einem Ausgabegerät reproduziert werden können. Ein größerer Farbraum ermöglicht ein reichhaltigeres visuelles Erlebnis, indem er die Anzeige lebendigere und vielfältigere Farben ermöglicht.

Im Bereich der Farbwissenschaft wird die Größe des Farbraums häufig als Dreieck in einem Chromatizitätsdiagramm dargestellt. Der CIE 1931-Farbraum, der 1931 von der Internationalen Beleuchtungskommission (CIE) etabliert wurde, dient als grundlegendes Modell für das Verständnis der Farbwahrnehmung mit einer mathematischen Methode. Dieses Modell schafft einen „Standardbeobachter“, der versucht, die Art und Weise nachzubilden, wie Menschen verschiedene Farben wahrnehmen. Jede Farbe kann genau auf dem CIE 1931 xy-Chromatizitätsdiagramm lokalisiert werden, das eine visuelle Darstellung der Farbbeziehungen bietet.

Um den Bereich der RGB-Farben technisch darzustellen, wird der Farbraum als Dreieck auf einer XYZ-Achse dargestellt. Die Ecken dieses Dreiecks entsprechen spezifischen Farben, und der Bereich, der von diesen 3 Punkten eingeschlossen wird, repräsentiert perfekt die Fähigkeiten des Farbraums (Abbildung 5). In der analogen Fernsehindustrie wird der NTSC (National Television System Committee) Standard häufig verwendet, um die Farbwiedergabefähigkeiten zu definieren und darzustellen.

TFT-Display vs. Quantum-Dot-Display

TFT-Display：

Im TFT-Display umfasst die Struktur eine Hintergrundbeleuchtungseinheit (BLU), die eine weiße LED verwendet, welche aus einem blauen LED-Chip mit YAG-Phosphoren besteht. Diese Anordnung ist darauf ausgelegt, weißes Licht zu erzeugen, das durch Farbfilter gefiltert wird, um die gewünschten roten, grünen und blauen Ausgaben zu erzeugen. Wie in Abbildung 3.1 gezeigt, wird das weiße Licht, wenn es durch einen roten Filter geht, in rotes Licht umgewandelt; ähnlich arbeiten auch die grünen und blauen Filter auf dieselbe Weise. Ein wesentlicher Nachteil dieser herkömmlichen Beleuchtungslösung ist jedoch, dass die resultierenden Farben an Reinheit und Lebendigkeit mangeln können. Wie in Abbildung 3.2 gezeigt, wird das Licht von weißen LEDs mit einer sehr breiten Emission ausgestrahlt, was dazu führt, dass sich die Farben gegenseitig beeinträchtigen.

Quantum-Dot-Display：

Die Quantum-Dot-Technologie hat die Display-Industrie heute revolutioniert, insbesondere durch den Einsatz von Quantum-Dot-Filmen (QD-Film). Wie in Abbildung 4.1 gezeigt, wird diese QD-Film-Technologie in die ursprüngliche Struktur von TFT-LCDs integriert. Der QD-Film wird durch eine blaue LED angeregt, wodurch hochgesättigtes rotes und grünes Licht erzeugt wird, das mit dem blauen Licht der Hintergrundbeleuchtungseinheit zu weißem Licht gemischt wird. Danach wird durch die Flüssigkristallschicht und den Farbfilter eine Vollfarb-Display erreicht, das als Quantum-Dot-Display bezeichnet wird.

Vorteile von Quantum-Dot-Displays:

Verbesserte Farbergebnisse：
Ein wesentlicher Vorteil von Quantum-Dot-Displays ist ihre Fähigkeit, die Farbleistung zu verbessern. Da Quantum-Dots Licht bei spezifischen Wellenlängen emittieren, ist die Full Width at Half Maximum (FWHM) ihrer Emission eng und liegt im Bereich von etwa 20–35 nm (Abbildung 4.2). Dadurch wird die Interferenz zwischen den Farben reduziert, was zu einer verbesserten Farbausgabe und Reinheit auf dem Display führt. Dies sorgt für ein lebendigeres und realistischeres visuelles Erlebnis für die Betrachter.

Erweiterter Farbraum：
Die Integration von Quantum-Dots erweitert den Farbraum des Displays und ermöglicht die Darstellung eines breiteren Farbspektrums. Diese Fähigkeit ermöglicht es den Herstellern, lebendigere Farben zu liefern, die den Farben in der Natur entsprechen.

Zusammenfassung: Die Anwendung der Quantum-Dot-Technologie in der TFT-LCD-Struktur verbessert die Farbwiedergabe erheblich, was zu reichhaltigeren, lebendigeren Displays führt. Quantum-Dots bieten eine hohe Reinheit und Sättigung der Farben, während sie den Farbraum erweitern, sodass TFT-Displays eine realistischere und genauere Farberfahrung für die Zuschauer bieten.

Lösung

Nehmen wir das WINSTAR WF101N Modell als Fallbeispiel, um den Einfluss der Quantum-Dot-Technologie auf die Farbdarstellung von Displays durch die Integration eines Quantum-Dot-Films zu untersuchen.

Laut dem CIE 1931 xy-Chromatizitätsdiagramm (siehe Abbildung 5) und der Datentabelle 1 zeigen die Ergebnisse, dass der Farbraum des WF101N mit dem QD-Film (dargestellt durch die graue Linie) den des Standard-TFT-LCDs und den NTSC-Farbraum übertrifft. Insbesondere ergibt sich, dass der NTSC-Wert des WF101N ohne den QD-Film bei 74 % liegt, während der Wert mit dem QD-Film auf 111 % (graue Linie) ansteigt. Diese Erkenntnis zeigt eindeutig, dass die Quantum-Dot-Technologie den Farbraum erweitert und eine reichhaltigere und lebendigere Farbwiedergabe ermöglicht.

Abbildung 5. CIE1931

Die visuelle Darstellung ist wie folgt: Auf der linken Seite ist das Standard-TFT-LCD zu sehen, während auf der rechten Seite das TFT-LCD mit einem QD-Film verbessert wurde. Es ist deutlich zu erkennen, dass das Display mit dem QD-Film kräftigere, auffälligere Farbtöne mit höherer Sättigung bietet, was zu einem lebendigeren und realistischeren Seherlebnis führt.

Abbildung 6

Die Anwendung der Quantum-Dot-(QD)-Technologie hat die Farbdarstellung des TFT-LCD-Displays von WINSTAR erheblich verbessert. Diese innovative Technologie ermöglicht es dem Display, Farben mit höherer Reinheit und Sättigung zu erzeugen, während gleichzeitig der NTSC-Farbraum erweitert wird. Dies führt zu einer höheren Farbgenauigkeit und einer realistischeren Anzeige auf dem Bildschirm. Die Quantum-Dot-Displays bieten nicht nur auffällige und naturgetreue Farben, sondern setzen auch einen neuen Standard für visuelle Erlebnisse, wodurch sie ansprechender und fesselnder wirken.