Vous êtes-vous déjà demandé comment rendre la couleur d'un écran TFT plus vive ? Existe-t-il une solution technique permettant d'enrichir la couleur de l'écran et d'offrir une expérience visuelle époustouflante ? Les points quantiques (QD) sont une technologie de pointe qui améliore considérablement la qualité de l'image avec une précision des couleurs exceptionnelle.

Les points quantiques sont comme de petites ampoules colorées. En émettant différentes couleurs de lumière, ils permettent d'élargir le gamut de couleurs, offrant ainsi des couleurs plus vives et réalistes, pour une expérience visuelle et une qualité d'affichage globalement impressionnantes.

Qu'est-ce que les points quantiques ?

Les points quantiques (QDs) sont des matériaux semi-conducteurs de taille nanométrique. La longueur d'onde émise (la couleur) peut être ajustée avec précision en contrôlant la taille des particules de différents matériaux. Comme le montre la Figure 1 ci-dessous, lorsque les points quantiques sont excités par des diodes électroluminescentes bleues (environ 450 nm), ils émettent des couleurs pures et uniques : rouge, vert et bleu, qui sont très vives. Cette augmentation de la pureté des couleurs permet à nos yeux de percevoir des couleurs plus vibrantes sur l'écran.

Figure 1

La taille et la composition d'un point quantique influencent directement la longueur d'onde de la lumière émise. Les points quantiques de plus grande taille émettent une lumière rouge avec une longueur d'onde plus longue, tandis que les plus petits émettent une lumière bleue avec une longueur d'onde plus courte. Par exemple, les points quantiques de CdSe de taille 10 nm émettent de la lumière rouge, ceux de 5 nm émettent de la lumière verte, et ceux de 2 nm émettent de la lumière bleue. Figure 2. Diagramme schématique entre la taille des particules de points quantiques et la longueur d'onde de l'émission.

Ces points quantiques peuvent être excités par la lumière (bleue). Cette technologie, lorsqu'elle est appliquée aux écrans, élève la qualité d'affichage à un niveau plus luxueux.

Figure 2 : Diamètre des particules de points quantiques

Qu'est-ce que l'espace colorimétrique ?

Le terme "espace colorimétrique" fait référence à l'ensemble des couleurs et des teintes que l'œil humain peut percevoir et qui peuvent être reproduites sur un dispositif de sortie. Un espace colorimétrique plus large permet une expérience visuelle plus riche, en permettant l'affichage de couleurs plus vibrantes et diversifiées.

Dans le domaine de la science des couleurs, la taille de l'espace colorimétrique est souvent représentée sous forme de triangle dans un diagramme de chromaticité. L'espace colorimétrique CIE 1931, établi par la Commission internationale de l'éclairage (CIE) en 1931, sert de modèle fondamental pour comprendre la perception des couleurs à l'aide d'une méthode mathématique. Ce modèle crée un "observateur standard" qui tente de simuler la façon dont les humains perçoivent différentes couleurs. Toute couleur peut être localisée avec précision sur le diagramme de chromaticité CIE 1931 xy, qui offre une représentation visuelle des relations entre les couleurs.

Pour représenter techniquement la gamme des couleurs RVB (Rouge, Vert, Bleu), l'espace colorimétrique est illustré sous forme de triangle sur un axe XYZ. Les sommets de ce triangle correspondent à des couleurs spécifiques, et la surface délimitée par ces trois points représente parfaitement les capacités de l'espace colorimétrique (Figure 5). Dans l'industrie de la télévision analogique, la norme NTSC (National Television System Committee) est couramment utilisée pour définir et décrire les capacités de reproduction des couleurs.

Écran TFT vs. Écran à points quantiques

Écran TFT：

Dans l'écran TFT, la structure inclut une unité de rétroéclairage (BLU) utilisant une LED blanche composée d'une puce LED bleue avec des phosphores YAG. Cette configuration est conçue pour produire de la lumière blanche, qui est filtrée à travers des filtres de couleur pour créer les sorties rouges, vertes et bleues souhaitées. Comme montré dans la Figure 3.1, lorsque la lumière blanche passe à travers un filtre rouge, elle est transformée en lumière rouge ; de même, les filtres vert et bleu fonctionnent de la même manière. Cependant, un inconvénient majeur de cette solution d'éclairage conventionnelle est que les couleurs résultantes peuvent manquer de pureté et de vivacité. Comme montré dans la Figure 3.2, les LEDs blanches émettant de la lumière dans une large gamme d'émission, les couleurs peuvent interférer les unes avec les autres.

Écran à points quantiques：

La technologie des points quantiques a révolutionné l'industrie des écrans, en particulier grâce à l'utilisation de films à points quantiques (QD Film). Comme montré dans la Figure 4.1, lorsqu'elle est appliquée à la structure d'origine des écrans TFT LCD, la technologie QD Film est intégrée dans le module TFT. Ce film QD émet par des LED bleues, ce qui entraîne l'émission de lumière rouge et verte hautement saturée qui se mélange à l'unité de rétroéclairage à lumière bleue pour produire de la lumière blanche. Ensuite, à travers la couche de cristaux liquides et le filtre de couleur, un affichage en couleur complète est obtenu, ce qui est appelé un écran à points quantiques.

Avantages des écrans à points quantiques:

Amélioration des résultats de couleur：
L'un des principaux avantages des écrans à points quantiques est leur capacité à améliorer les performances de couleur. Comme les points quantiques émettent de la lumière à des longueurs d'onde spécifiques, la largeur à mi-hauteur (FWHM) de leur émission est étroite, autour de 20 à 35 nm (voir Figure 4.2). Cela permet de réduire les interférences entre les couleurs, ce qui améliore la précision et la pureté des couleurs sur l'écran. Cela offre aux spectateurs une expérience visuelle plus vive et fidèle à la réalité.

Gamme de couleurs plus large：
L'incorporation des points quantiques étend l'espace colorimétrique de l'écran, permettant une reproduction plus large des couleurs. Cette capacité permet aux fabricants de proposer des couleurs plus réalistes, correspondant aux teintes présentes dans la nature.

En résumé, l'application de la technologie des points quantiques dans la structure des écrans TFT LCD améliore de manière significative la reproduction des couleurs, entraînant des affichages plus riches et plus vibrants. Les points quantiques offrent une pureté et une saturation de couleur élevées tout en élargissant l'espace colorimétrique, permettant aux écrans TFT de fournir une expérience de couleur plus réaliste et précise pour les spectateurs.

Solution

Prenons le modèle WINSTAR WF101N comme étude de cas pour explorer l'impact de la technologie des points quantiques sur la sortie des couleurs de l'écran en intégrant un film à points quantiques.

Selon le diagramme de chromaticité CIE 1931 (voir Figure 5) et le tableau de données 1, les résultats montrent que la gamme de couleurs du WF101N avec le film QD (représentée par la ligne grise) dépasse celle des écrans TFT LCD standard et de la norme de couleurs NTSC. Plus précisément, en utilisant la valeur NTSC 100% (ligne noire) comme référence, la valeur NTSC pour le WF101N sans le film QD est de 74%, tandis que la valeur avec le film QD atteint 111% (ligne grise). Cette découverte démontre clairement que la technologie des points quantiques élargit la gamme de couleurs, permettant une reproduction plus riche et plus vibrante.

Figure 5. CIE1931

La comparaison visuelle est la suivante : À gauche se trouve l'écran TFT LCD standard, tandis qu'à droite se trouve l'écran TFT LCD amélioré avec un film QD. Il est évident que l'affichage équipé du film QD offre des teintes plus audacieuses et frappantes avec une saturation plus élevée, ce qui donne une expérience visuelle plus réaliste.

Figure 6

L'application de la technologie des points quantiques (QD) a considérablement amélioré la représentation des couleurs de l'écran TFT LCD de WINSTAR. Cette technologie innovante permet à l'écran de produire des couleurs avec une pureté et une saturation plus élevées tout en élargissant la couverture du gamut de couleurs NTSC. Cela conduit à une précision des couleurs accrue et à une représentation plus réaliste à l'écran. Les écrans à points quantiques ne se contentent pas de délivrer des couleurs saisissantes et fidèles à la réalité, mais établissent également une nouvelle norme pour l'expérience visuelle, les rendant plus attrayants et captivants.