Vi siete mai chiesti come rendere il colore di uno schermo TFT più vibrante? Esiste una soluzione tecnica che possa arricchire i colori del display e offrire un'esperienza visiva straordinaria? I quantum dot (QD) sono una tecnologia all'avanguardia che migliora notevolmente la qualità dell'immagine con una precisione cromatica eccezionale.

I quantum dot sono come piccole lampadine colorate. Emittendo luce di diverse lunghezze d'onda, aumentano la gamma di colori, presentando colori più vividi e realistici, offrendo un'esperienza visiva complessiva straordinaria e una qualità di visualizzazione superiore.

Cosa sono i Quantum Dot?

I quantum dot (QD) sono materiali semiconduttori di dimensioni nanometriche. La lunghezza d'onda emessa (colore) può essere regolata con precisione controllando la dimensione delle particelle di materiali diversi. Come mostrato nella Figura 1, quando i quantum dot vengono eccitati da diodi a emissione di luce blu (circa 450 nm), emettono colori puri e singoli, che sono un rosso, verde e blu vividi. Questo aumento della purezza del colore consente ai nostri occhi di percepire colori più vibranti sul display.

Figura 1

La dimensione e la composizione di un quantum dot influenzano direttamente la lunghezza d'onda della luce emessa. I quantum dot di dimensioni maggiori emettono luce rossa con lunghezze d'onda più lunghe, mentre quelli più piccoli emettono luce blu con lunghezze d'onda più corte. Ad esempio, utilizzando quantum dot di CdSe, una particella di 10 nm emette luce rossa, una di 5 nm emette luce verde e una di 2 nm emette luce blu. Figura 2: Diagramma schematico tra la dimensione delle particelle dei quantum dot e la lunghezza d'onda di emissione.

Questi quantum dot possono emettere luce (blu). Questa tecnologia, quando applicata ai display, eleva l'uscita del display a un livello più sofisticato.

Figura 2: Diametro delle particelle dei Quantum Dot

Che cos'è la gamma cromatica?

Il termine "gamma cromatica" si riferisce all'intero spettro di colori e tonalità che l'occhio umano può percepire e che possono essere riprodotti su un dispositivo di output. Una gamma cromatica più ampia consente un'esperienza visiva più ricca, permettendo la visualizzazione di colori più vividi e diversificati.

Nel campo della scienza del colore, la dimensione della gamma cromatica viene spesso rappresentata come un triangolo su un diagramma di cromaticità. Lo spazio colore CIE 1931, stabilito dalla Commissione Internazionale della Illuminazione nel 1931, serve come modello fondamentale per comprendere la percezione del colore con un metodo matematico. Questo modello crea un "osservatore standard" che cerca di imitare il modo in cui gli esseri umani percepiscono i diversi colori. Qualsiasi colore può essere localizzato con precisione nel diagramma di cromaticità CIE 1931 xy, che fornisce una rappresentazione visiva delle relazioni tra i colori.

Per rappresentare tecnicamente l'intervallo dei colori RGB, la gamma cromatica è raffigurata come un triangolo su un asse XYZ. I vertici di questo triangolo corrispondono a colori specifici, e l'area racchiusa da questi 3 punti rappresenta perfettamente le capacità della gamma cromatica (Figura 5). Nell'industria della televisione analogica, lo standard NTSC (National Television System Committee) è comunemente utilizzato per definire e rappresentare le capacità di riproduzione del colore.

Display TFT vs. Display Quantum Dot

Display TFT：

Nel display TFT, la struttura include l'unità di retroilluminazione (BLU) che utilizza un LED bianco composto da un chip LED blu con fosfori YAG. Questa configurazione è progettata per produrre luce bianca, che viene filtrata attraverso filtri cromatici per creare le uscite desiderate di rosso, verde e blu. Come mostrato nella Figura 3.1, quando la luce bianca passa attraverso un filtro rosso, viene trasformata in luce rossa; allo stesso modo, i filtri verde e blu funzionano nello stesso modo. Tuttavia, un importante svantaggio di questa soluzione di illuminazione convenzionale è che i colori risultanti potrebbero mancare di purezza e vivacità. Come mostrato nella Figura 3.2, poiché i LED bianchi emettono luce con una gamma molto ampia, i colori si interferiranno tra loro.

Display Quantum Dot：

La tecnologia dei Quantum Dot ha rivoluzionato l'industria dei display, in particolare attraverso l'uso del Quantum Dot Film (Film QD). Come mostrato nella Figura 4.1, quando applicata alla struttura originale dei display TFT LCD, la tecnologia del film QD è integrata nel modulo TFT. Questo film QD è emesso da un LED blu, risultando nell'emissione di luce rossa e verde altamente saturata che si mescola con la retroilluminazione a luce blu per formare la luce bianca. Successivamente, attraverso lo strato di cristalli liquidi e il filtro cromatico, si ottiene un display a colori completo, noto come display Quantum Dot.

Vantaggi dei Display Quantum Dot:

Miglioramento dei Risultati Cromatici：
Uno dei principali vantaggi dei display Quantum Dot è la loro capacità di migliorare le prestazioni cromatiche. Poiché i quantum dot emettono luce a lunghezze d'onda specifiche, la larghezza alla metà dell'intensità (Full Width at Half Maximum, FWHM) della loro emissione è ristretta, intorno ai 20~35 nm (Figura 4.2). Questo riduce l'interferenza tra i colori, migliorando la precisione e la purezza dei colori sul display. Ciò offre agli spettatori un'esperienza visiva più vivida e realistica nella vita quotidiana.

Gamma Cromatica Più Ampia：
L'integrazione dei quantum dot espande lo spazio cromatico del display, consentendo la riproduzione di una gamma più ampia di colori. Questa capacità permette ai produttori di offrire colori più realistici, che si avvicinano alle sfumature presenti in natura.

In Sintesi: L'applicazione della tecnologia Quantum Dot nella struttura dei display TFT LCD migliora significativamente la riproduzione del colore, producendo display più ricchi e vibranti. I quantum dot forniscono alta purezza e saturazione del colore, ampliando lo spazio cromatico e permettendo ai display TFT di offrire un'esperienza visiva più realistica e precisa per gli spettatori.

Soluzione

Prendendo come caso di studio il modello WINSTAR WF101N, possiamo esplorare l'impatto della tecnologia dei quantum dot sulla resa cromatica del display, incorporando un film di quantum dot.

Secondo il diagramma di cromaticità CIE 1931 xy riportato nella Figura 5 e nella Tabella 1, i risultati indicano che la gamma cromatica del WF101N con il film QD (rappresentata dalla linea grigia) supera quella del TFT LCD standard e dello standard cromatico NTSC. In particolare, utilizzando il 100% NTSC (linea nera) come riferimento, il valore NTSC per il WF101N senza il film QD è del 74%, mentre con il film QD il valore sale al 111% (linea grigia). Questo risultato dimostra chiaramente che la tecnologia dei quantum dot amplia la gamma cromatica, consentendo una riproduzione dei colori più ricca e vibrante.

Figura 5. CIE 1931

A sinistra è mostrato il display TFT LCD standard, mentre a destra è il display TFT LCD migliorato con un film QD. È evidente che il display equipaggiato con il film QD offre tonalità più audaci e sorprendenti, con una saturazione maggiore, risultando in un'esperienza visiva più realistica.

Figura 6

L'applicazione della tecnologia quantum dot (QD) ha migliorato significativamente la rappresentazione cromatica del display TFT LCD di WINSTAR. Questa tecnologia innovativa consente al display di produrre colori con maggiore purezza e saturazione, ampliando al contempo la copertura della gamma cromatica NTSC. Questo porta a una maggiore precisione dei colori e a una visualizzazione più realistica sullo schermo. I display Quantum Dot non solo offrono colori sorprendenti e realistici, ma stabiliscono anche un nuovo standard per l'esperienza visiva, rendendoli più attraenti e coinvolgenti.