Czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, jak sprawić, aby kolor ekranu TFT był bardziej nasycony? Czy istnieje jakaś techniczna metoda, która może wzbogacić kolor wyświetlacza i zapewnić oszałamiające wrażenia wizualne?

Kropki kwantowe (QD) to nowoczesna technologia, która znacząco poprawia jakość obrazu, oferując wyjątkową dokładność kolorów.

Kropki kwantowe są jak maleńkie kolorowe żarówki. Emitując światło o różnych kolorach, mogą zwiększyć szerszy zakres kolorów, prezentować bardziej żywe i realistyczne barwy, co zapewnia ogólnie niesamowite wrażenia wizualne i jakość wyświetlacza.

Czym są Kropki Kwantowe?

Kropki kwantowe (QD) to materiały półprzewodnikowe o rozmiarze nanometrów. Długość fali emitowanego światła (kolor) może być precyzyjnie dostosowywana przez kontrolowanie rozmiaru cząsteczek różnych materiałów. Jak pokazano na Rysunku 1, gdy kropki kwantowe są ekscytowane przez diody emitujące niebieskie światło (około 450 nm), emitują czyste pojedyncze kolory: żywą czerwień, zieleń i niebieskie światło. Ta zwiększona czystość kolorów pozwala naszym oczom dostrzegać bardziej intensywne kolory na wyświetlaczu.

Rysunek 1

Rozmiar i skład kropki kwantowej mają bezpośredni wpływ na długość fali emitowanego światła. Większe kropki kwantowe emitują światło czerwone o dłuższej długości fali, podczas gdy mniejsze emitują niebieskie światło o krótszej długości fali. Na przykład, używając kropek kwantowych CdSe, cząsteczki o rozmiarze 10 nm emitują światło czerwone, 5 nm emitują światło zielone, a 2 nm emitują światło niebieskie. Rysunek 2. Schemat diagramu rozmiaru cząsteczki kropki kwantowej i długości fali emisji.

Te kropki kwantowe mogą emitować światło za pomocą (niebieskiego) światła. Ta technologia, stosowana w wyświetlaczach, podnosi jakość wyjściową wyświetlacza na wyższy, bardziej luksusowy poziom.

Rysunek 2: Średnica Cząsteczek Kropek Kwantowych

Co to jest zakres kolorów (Color Gamut)?

Termin "zakres kolorów" odnosi się do całego zakresu kolorów i tonów, które ludzkie oko jest w stanie dostrzec oraz które mogą być odwzorowane na urządzeniu wyjściowym. Szeroki zakres kolorów umożliwia bogatsze wrażenia wizualne, umożliwiając wyświetlanie bardziej żywych i różnorodnych kolorów.

W dziedzinie nauki o kolorach, rozmiar zakresu kolorów często przedstawia się jako trójkąt na diagramie chromatyczności. Przestrzeń kolorów CIE 1931, ustanowiona przez Międzynarodową Komisję Oświetleniową w 1931 roku, stanowi podstawowy model do zrozumienia percepcji kolorów przy użyciu metody matematycznej. Model ten tworzy "standardowego obserwatora", który stara się odwzorować, jak ludzie postrzegają różne kolory. Każdy kolor można dokładnie zlokalizować na diagramie chromatyczności CIE 1931 xy, który zapewnia wizualną reprezentację relacji między kolorami.

Aby technicznie przedstawić zakres kolorów RGB, zakres kolorów jest przedstawiany jako trójkąt na osi XYZ. Wierzchołki tego trójkąta odpowiadają określonym kolorom, a obszar zamknięty przez te trzy punkty doskonale reprezentuje możliwości zakresu kolorów (Rysunek 5). W przemyśle telewizyjnym analogowym, standard NTSC (National Television System Committee) jest powszechnie używany do określania i przedstawiania możliwości reprodukcji kolorów.

TFT Display vs. Quantum Dots Display

TFT Display：

W wyświetlaczu TFT, struktura obejmuje jednostkę podświetlenia (BLU) używającą białej diody LED, która składa się z niebieskiego chipu LED z fosforami YAG. Ta konfiguracja jest zaprojektowana w celu wytworzenia białego światła, które jest filtrowane przez filtry kolorów, aby uzyskać pożądane kolory czerwony, zielony i niebieski. Jak pokazano na rysunku 3.1, kiedy białe światło przechodzi przez czerwony filtr, zostaje przekształcone w światło czerwone; podobnie działają filtry zielony i niebieski. Jednym z głównych wad tej konwencjonalnej technologii oświetlenia jest to, że uzyskane kolory mogą brakować czystości i nasycenia. Jak pokazano na rysunku 3.2, ponieważ białe diody LED emitują światło w bardzo szerokim zakresie emisji, kolory mogą wzajemnie interferować.

Quantum Dots Display：

Technologia kropek kwantowych zrewolucjonizowała przemysł wyświetlaczy, szczególnie dzięki zastosowaniu filmu z kropkami kwantowymi (QD Film). Jak pokazano na rysunku 4.1, kiedy technologia QD Film jest zastosowana do oryginalnej struktury wyświetlaczy TFT LCD, film QD jest zintegrowany z modułem TFT. Ten film QD jest emitowany przez niebieską diodę LED, co skutkuje emisją silnie nasyconego czerwonego i zielonego światła, które miesza się z niebieskim światłem z jednostki podświetlenia do białego światła. Następnie, poprzez warstwę ciekłokrystaliczną i filtr kolorów, osiągany jest pełnokolorowy wyświetlacz, który nazywany jest wyświetlaczem z kropkami kwantowymi.

Zalety wyświetlaczy z kropkami kwantowymi:

Poprawa wyników kolorów:
Jedną z kluczowych zalet wyświetlaczy z kropkami kwantowymi jest ich zdolność do poprawy jakości kolorów. Ponieważ kropki kwantowe emitują światło o określonej długości fali, pełna szerokość na połowie maksimum (FWHM) ich emisji jest wąska, wynosząca około 20-35 nm (rysunek 4.2). Dzięki temu zmniejsza się interferencja między kolorami, co skutkuje poprawą dokładności i czystości kolorów na wyświetlaczu. Przynosi to widzom bardziej żywe i realistyczne wrażenia wizualne.

Szersza przestrzeń kolorów：
Wprowadzenie kropek kwantowych rozszerza przestrzeń kolorów wyświetlacza, pozwalając na reprodukcję szerszego zakresu kolorów. Ta zdolność umożliwia producentom dostarczanie bardziej naturalnych kolorów, które lepiej odwzorowują odcienie występujące w naturze.

Podsumowanie: Zastosowanie technologii kropek kwantowych w strukturze wyświetlaczy TFT LCD znacznie poprawia reprodukcję kolorów, prowadząc do bogatszych i bardziej żywych wyświetlaczy. Kropki kwantowe zapewniają wysoką czystość i nasycenie kolorów, rozszerzając jednocześnie przestrzeń kolorów, co pozwala wyświetlaczom TFT na dostarczenie bardziej realistycznych i dokładniejszych doświadczeń kolorystycznych dla widzów.

Rozwiązanie

Weźmy model WINSTAR WF101N jako przykład, aby zbadać wpływ technologii kropek kwantowych na wyjście kolorów wyświetlacza poprzez zastosowanie filmu z kropek kwantowych.

Zgodnie z diagramem chromatyczności CIE 1931, jak pokazano na poniższym rysunku 5 oraz tabeli danych 1, wyniki wskazują, że zakres kolorów WF101N z filmem QD (reprezentowany przez szarą linię) przewyższa standardowy wyświetlacz TFT LCD oraz standard kolorów NTSC. Dokładniej mówiąc, przy użyciu NTSC 100% (czarna linia) jako odniesienia, wartość NTSC dla WF101N bez filmu QD wynosi 74%, podczas gdy wartość z filmem QD wzrasta do 111% (szara linia). To odkrycie wyraźnie pokazuje, że technologia kropek kwantowych zwiększa zakres gamy kolorów, umożliwiając bogatszą i bardziej żywą reprodukcję kolorów.

Rysunek 5. CIE 1931

Porównanie wizualne przedstawia się następująco: Po lewej stronie znajduje się standardowy wyświetlacz TFT LCD, podczas gdy po prawej stronie widoczny jest wyświetlacz TFT LCD wzbogacony o film QD. Widać wyraźnie, że wyświetlacz z filmem QD oferuje odważniejsze, bardziej wyraziste odcienie o wyższej nasyceniu, co skutkuje bardziej realistycznym doświadczeniem wizualnym.

Rysunek 6

Zastosowanie technologii kropek kwantowych (QD) znacząco poprawiło odwzorowanie kolorów w wyświetlaczu TFT LCD WINSTAR. Ta innowacyjna technologia umożliwia wyświetlaczowi uzyskiwanie kolorów o wyższej czystości i nasyceniu, jednocześnie rozszerzając pokrycie gamy kolorów NTSC. Skutkuje to zwiększoną dokładnością kolorów oraz bardziej realistycznym wyświetlaniem na ekranie. Wyświetlacze oparte na kropek kwantowych nie tylko oferują przyciągające wzrok i wierne kolory, ale również ustanawiają nowy standard doświadczenia wizualnego, sprawiając, że stają się one bardziej atrakcyjne i angażujące.