Você já se perguntou como tornar a cor de uma tela TFT mais vibrante? Existe alguma solução técnica que possa enriquecer a cor da tela e proporcionar uma experiência visual impressionante? Os pontos quânticos (QD) são uma tecnologia de ponta que melhora significativamente a qualidade da imagem, oferecendo uma precisão de cor excepcional.

Os pontos quânticos são como pequenas lâmpadas coloridas. Ao emitir luz de diferentes cores, eles podem aumentar o gamut de cores, apresentando cores mais vívidas e realistas, proporcionando uma experiência visual incrível e uma qualidade de exibição superior.

O que são os Pontos Quânticos?

Os pontos quânticos (QDs) são materiais semicondutores de tamanho nanométrico. A wavelength (cor) emitida pode ser ajustada com precisão ao controlar o tamanho das partículas de diferentes materiais. Como mostrado na Figura 1, quando os pontos quânticos são excitados por diodos emissores de luz azul (cerca de 450 nm), eles emitem cores puras e únicas, como vermelho, verde e azul vívidos. Esse aumento na pureza da cor permite que nossos olhos percebam cores mais vibrantes na tela.

Figura 1

O tamanho e a composição de um ponto quântico influenciam diretamente o comprimento de onda da luz emitida. Pontos quânticos maiores emitem luz vermelha com comprimento de onda mais longo, enquanto pontos menores emitem luz azul com comprimento de onda mais curto. Usando pontos quânticos de CdSe, por exemplo, partículas de 10 nm emitem luz vermelha, partículas de 5 nm emitem luz verde, e partículas de 2 nm emitem luz azul. Figura 2. Diagrama esquemático entre o tamanho da partícula do ponto quântico e o comprimento de onda da emissão.

Esses pontos quânticos podem emitir luz por meio de luz (azul). Essa tecnologia, quando aplicada a displays, eleva a saída do display para um nível mais luxuoso.

Figura 2: Diâmetro da Partícula do Ponto Quântico

O que é Gama de Cores?

O termo "Gama de Cores" refere-se a toda a gama de cores e tons que o olho humano pode perceber e que podem ser reproduzidos em um dispositivo de saída. Uma gama de cores mais ampla proporciona uma experiência visual mais rica, permitindo a exibição de cores mais vibrantes e diversas.

No campo da ciência das cores, o tamanho da gama de cores é frequentemente representado como um triângulo com um diagrama de cromaticidade. O espaço de cores CIE 1931, estabelecido pela Comissão Internacional de Iluminação (CIE) em 1931, serve como um modelo fundamental para entender a percepção das cores de forma matemática. Esse modelo cria um "observador padrão", que tenta imitar como os humanos percebem as cores. Qualquer cor pode ser localizada com precisão no diagrama de cromaticidade xy do CIE 1931, que fornece uma representação visual das relações entre as cores.

Para representar tecnicamente a gama de cores RGB, a gama de cores é ilustrada como um triângulo em um eixo XYZ. Os vértices deste triângulo correspondem a cores específicas, e a área delimitada por esses três pontos representa perfeitamente as capacidades da gama de cores (Figura 5). Na indústria de televisão analógica, o padrão NTSC (National Television System Committee) é comumente usado para definir e ilustrar as capacidades de reprodução de cores.

Display TFT vs. Display com Pontos Quânticos

Display TFT：

No display TFT, a estrutura inclui a Unidade de Retroiluminação (BLU) que utiliza um LED branco, composto por um chip de LED azul com fósforos de YAG. Este sistema é projetado para produzir luz branca, que é filtrada através de filtros de cores para criar as saídas desejadas de vermelho, verde e azul. Como mostrado na Figura 3.1, quando a luz branca passa por um filtro vermelho, ela é transformada em luz vermelha; de forma similar, os filtros verde e azul operam da mesma maneira. No entanto, uma desvantagem significativa dessa solução convencional de iluminação é que as cores resultantes podem carecer de pureza e vivacidade. Como mostrado na Figura 3.2, devido à emissão de luz bastante ampla dos LEDs brancos, as cores interferem umas com as outras.

Display com Pontos Quânticos：

A tecnologia dos pontos quânticos revolucionou a indústria de displays, especialmente com o uso do Filme de Pontos Quânticos (QD Film). Como mostrado na Figura 4.1, quando aplicada à estrutura original dos displays TFT LCD, a tecnologia do QD Film é integrada no módulo TFT. Este filme de QD é emitido por um LED azul, resultando na emissão de luz vermelha e verde altamente saturada, que se mistura com a luz azul da unidade de retroiluminação para formar a luz branca. Em seguida, através da camada de cristal líquido e do filtro de cores, é alcançado um display em cores completas, o que é chamado de Display com Pontos Quânticos.

Vantagens dos Displays com Pontos Quânticos:

Melhora nos Resultados de Cor:
Uma das principais vantagens dos displays com pontos quânticos é a sua capacidade de aprimorar o desempenho das cores. Como os pontos quânticos emitem luz em comprimentos de onda específicos, a largura da emissão em metade da altura máxima (FWHM) é estreita, variando entre 20~35 nm (Figura 4.2). Isso reduz a interferência entre as cores, resultando em maior precisão e pureza das cores no display. Isso proporciona aos espectadores uma experiência visual mais vívida e realista.

Gama de Cores Mais Ampla：
A incorporação de pontos quânticos expande o espaço de cores do display, permitindo a reprodução de uma gama mais ampla de cores. Essa capacidade permite que os fabricantes ofereçam cores mais realistas, correspondendo aos tons encontrados na natureza.

Em Resumo: A aplicação da tecnologia de pontos quânticos na estrutura de displays TFT LCD melhora significativamente a reprodução das cores, resultando em displays mais ricos e vibrantes. Os pontos quânticos proporcionam alta pureza e saturação de cores, enquanto expandem o espaço de cores, permitindo que os displays TFT entreguem uma experiência de cor mais realista e precisa para os espectadores.

Solução

Tomando o modelo WINSTAR WF101N como um estudo de caso, podemos explorar o impacto da tecnologia de pontos quânticos na saída de cor do display ao incorporar um filme de pontos quânticos.

De acordo com o diagrama de cromaticidade CIE 1931, como mostrado na Figura 5 e na Tabela de Dados 1, os resultados indicam que a gama de cores do WF101N com o Filme de Pontos Quânticos (representado pela linha cinza) excede a do TFT LCD padrão e o padrão de cores NTSC. Especificamente, ao usar o NTSC 100% (linha preta) como referência, o valor NTSC para o WF101N sem o filme de pontos quânticos é 74%, enquanto o valor com o filme de pontos quânticos sobe para 111% (linha cinza). Este resultado demonstra claramente que a tecnologia de pontos quânticos amplia a gama de cores, permitindo uma reprodução mais rica e vibrante.

Figura 5. CIE1931

A comparação visual é a seguinte: à esquerda, temos o TFT LCD padrão, enquanto à direita está o TFT LCD aprimorado com um filme de QD. É evidente que o display equipado com o filme de QD oferece tonalidades mais ousadas e marcantes, com maior saturação, resultando em uma experiência visual mais realista.

Figura 6

A aplicação da tecnologia de pontos quânticos (QD) melhorou significativamente a representação de cores no display TFT LCD da WINSTAR. Essa tecnologia inovadora permite que o display produza cores com maior pureza e saturação, ao mesmo tempo em que expande a cobertura do gamut de cores NTSC. Isso resulta em uma maior precisão de cores e uma exibição mais realista na tela. Os displays com pontos quânticos não apenas oferecem cores vibrantes e realistas, mas também estabelecem um novo padrão para a experiência visual, tornando-os mais atraentes e envolventes.