¿Alguna vez te has preguntado cómo hacer que el color de una pantalla TFT sea más vibrante? ¿Existe alguna solución técnica que pueda enriquecer el color de la pantalla y proporcionar una experiencia visual impresionante? Los puntos cuánticos (QD) son una tecnología de vanguardia que mejora significativamente la calidad de la imagen con una precisión de color excepcional.

Los puntos cuánticos son como pequeñas bombillas coloridas. Al emitir luz de diferentes colores, pueden ampliar el gamut de colores, presentando colores más vivos y realistas, y ofreciendo una experiencia visual general increíble y una calidad de pantalla superior.

¿Qué son los Puntos Cuánticos?

Los puntos cuánticos (QDs) son materiales semiconductores de tamaño nanométrico. La longitud de onda emitida (color) se puede ajustar finamente al controlar con precisión el tamaño de las partículas de diferentes materiales. Como se muestra en la Figura 1, cuando los puntos cuánticos son excitados por diodos emisores de luz azul (alrededor de 450 nm), emiten colores puros y específicos, como rojo, verde y azul brillantes. Este aumento en la pureza del color permite que nuestros ojos perciban colores más vibrantes en la pantalla.

Figura 1

El tamaño y la composición de un punto cuántico influirán directamente en la longitud de onda de la luz emitida. Los puntos cuánticos más grandes emitirán luz roja con longitudes de onda más largas, mientras que los más pequeños emitirán luz azul con longitudes de onda más cortas. Usando puntos cuánticos de CdSe, por ejemplo, las partículas de 10 nm emiten luz roja, las de 5 nm emiten luz verde, y las de 2 nm emiten luz azul. (Figura 2: Diagrama esquemático entre el tamaño de la partícula del punto cuántico y la longitud de onda de emisión.)

Estos puntos cuánticos pueden emitir luz mediante luz (azul). Esta tecnología, cuando se aplica a pantallas, eleva la salida de la pantalla a un nivel más lujoso.

Figura 2: Diámetro de la Partícula del Punto Cuántico

¿Qué es el Gama de Colores?

El término "Gama de Colores" se refiere a todo el rango de colores y tonos que el ojo humano puede percibir y que pueden ser reproducidos en un dispositivo de salida. Una gama de colores más amplia permite una experiencia visual más rica, permitiendo mostrar colores más vibrantes y diversos.

En el campo de la ciencia del color, el tamaño de la gama de colores generalmente se representa como un triángulo en un diagrama de cromaticidad. El espacio de color CIE 1931, establecido por la Comisión Internacional de Iluminación en 1931, sirve como un modelo fundamental para entender la percepción del color mediante un método matemático. Este modelo crea un "observador estándar" que intenta imitar cómo los humanos perciben los diferentes colores. Cualquier color puede ubicarse con precisión en el diagrama de cromaticidad CIE 1931 xy, el cual proporciona una representación visual de las relaciones de color.

Para representar técnicamente el rango de los colores RGB, la gama de colores se representa como un triángulo sobre un eje XYZ. Los vértices de este triángulo corresponden a colores específicos, y el área delimitada por estos tres puntos representa perfectamente las capacidades de la gama de colores (Figura 5). En la industria de la televisión analógica, el estándar NTSC (Comité Nacional de Sistemas de Televisión) es comúnmente utilizado para definir y representar las capacidades de reproducción del color.

Pantalla TFT vs. Pantalla con Puntos Cuánticos

Pantalla TFT：

En una pantalla TFT, la estructura incluye una Unidad de Retroiluminación (BLU) que utiliza un LED blanco compuesto por un chip LED azul con fósforos de YAG. Este sistema está diseñado para producir luz blanca, la cual pasa a través de filtros de color para crear los resultados deseados en rojo, verde y azul. Como se muestra en la Figura 3.1, cuando la luz blanca pasa a través de un filtro rojo, se transforma en luz roja; de manera similar, los filtros verde y azul operan de la misma forma. Sin embargo, una desventaja significativa de esta solución de retroiluminación convencional es que los colores resultantes pueden carecer de pureza y vibrancia. Como se muestra en la Figura 3.2, debido a que los LEDs blancos emiten luz con una amplia gama de longitudes de onda, los colores pueden interferir entre sí.

Pantalla con Puntos Cuánticos：

La tecnología de puntos cuánticos ha revolucionado la industria de las pantallas, especialmente a través del uso de una película de puntos cuánticos (QD Film). Como se muestra en la Figura 4.1, cuando se aplica esta tecnología a la estructura original de las pantallas TFT LCD, se integra la película de puntos cuánticos en el módulo TFT. Esta película de puntos cuánticos es excitada por un LED azul, lo que resulta en la emisión de luz roja y verde altamente saturada, que se mezcla con la luz azul de la unidad de retroiluminación para generar luz blanca. Luego, a través de la capa de cristales líquidos y el filtro de color, se logra una pantalla a todo color, lo que se conoce como Pantalla de Puntos Cuánticos.

Ventajas de las pantallas con puntos cuánticos:

Mejora en los resultados de color：
Una de las principales ventajas de las pantallas con puntos cuánticos es su capacidad para mejorar el rendimiento del color. Dado que los puntos cuánticos emiten luz en longitudes de onda específicas, el Ancho Completo a la Mitad del Máximo (FWHM) de su emisión es estrecho, alrededor de 20~35 nm (Figura 4.2). Esto reduce la interferencia entre los colores, lo que resulta en una mayor precisión y pureza del color en la pantalla. Esto ofrece a los espectadores una experiencia visual más vívida y fiel a la realidad.

Mayor gama de colores：
La incorporación de puntos cuánticos expande el espacio de color de la pantalla, lo que permite reproducir una gama más amplia de colores. Esta capacidad permite a los fabricantes ofrecer colores más realistas, que coinciden con los tonos presentes en la naturaleza.

Resumen:La aplicación de la tecnología de puntos cuánticos en la estructura TFT LCD mejora significativamente la reproducción del color, resultando en pantallas más ricas y vibrantes. Los puntos cuánticos ofrecen una alta pureza y saturación de color mientras amplían el espacio de color, lo que permite que las pantallas TFT ofrezcan una experiencia de color más realista y precisa para los espectadores.

Solución

Tomando el modelo WINSTAR WF101N como un caso de estudio, podemos explorar el impacto de la tecnología de puntos cuánticos en la salida de color de la pantalla mediante la incorporación de una película de puntos cuánticos.

De acuerdo con el diagrama de cromaticidad CIE 1931 xy mostrado a continuación en la Figura 5 y la tabla de datos 1, los resultados indican que la gama de colores del WF101N con la película de puntos cuánticos (representada por la línea gris) supera la de la pantalla TFT estándar y el estándar de color NTSC. Específicamente, al utilizar el 100% de NTSC (línea negra) como referencia, el valor de NTSC para el WF101N sin la película de puntos cuánticos es del 74%, mientras que con la película de puntos cuánticos, el valor aumenta al 111% (línea gris). Este hallazgo demuestra claramente que la tecnología de puntos cuánticos amplía el rango de la gama de colores, permitiendo una reproducción más rica y vibrante.

Figura 5. CIE1931

La comparación visual es la siguiente: A la izquierda se muestra el TFT LCD estándar, mientras que a la derecha está el TFT LCD mejorado con una película QD. Es evidente que la pantalla equipada con la película QD ofrece tonos más intensos y llamativos, con una mayor saturación, lo que resulta en una experiencia visual más realista.

Figura 6

La aplicación de la tecnología de puntos cuánticos (QD) ha mejorado significativamente la representación del color en la pantalla TFT LCD de WINSTAR. Esta tecnología innovadora permite que la pantalla produzca colores con mayor pureza y saturación, ampliando la cobertura del gamut de colores NTSC. Esto lleva a una mayor precisión en el color y a una visualización más realista en la pantalla. Las pantallas con puntos cuánticos no solo ofrecen colores llamativos y fieles a la realidad, sino que también establecen un nuevo estándar para la experiencia visual, haciéndolas más atractivas y envolventes.