Dalla News Winstar di Ottobre '24

Soluzioni di miglioramento del colore per display TFT LCD utilizzando pellicole Quantum Dots

Ti sei mai chiesto come rendere i colori di uno schermo TFT più vivaci? Esiste una tecnologia in grado di arricchire i colori del display e offrire un'esperienza visiva straordinaria? I quantum dots (QD) sono una tecnologia all'avanguardia che migliora significativamente la qualità dell'immagine con una straordinaria precisione cromatica.

I quantum dots agiscono come minuscole lampadine colorate, emettendo colori specifici per ampliare la gamma cromatica e produrre tonalità più vivide e realistiche, offrendo un'esperienza visiva eccezionale e migliorando la qualità del display.

Cosa sono i Quantum Dots?

I quantum dots (QD) sono materiali semiconduttori a livello nanometrico. La lunghezza d'onda emessa (colore) può essere finemente regolata controllando la dimensione delle particelle. Come mostrato in Figura 1, quando i quantum dots sono eccitati da una luce blu (circa 450 nm), emettono colori puri: rosso, verde e blu. Questo aumento della purezza cromatica consente di percepire colori più vivaci sul display.

Figura 1

La dimensione e la composizione di un quantum dot influiscono direttamente sulla lunghezza d'onda della luce emessa. I quantum dots più grandi emettono luce rossa, mentre quelli più piccoli emettono luce blu. Ad esempio, i quantum dots CdSe di 10 nm emettono luce rossa, quelli di 5 nm emettono luce verde e quelli di 2 nm emettono luce blu. La Figura 2 illustra la relazione tra la dimensione delle particelle dei quantum dots e la lunghezza d'onda di emissione.

Quando applicata ai display, la tecnologia quantum dot eleva la qualità cromatica a un livello superiore.

Figura 2：Diametro della particella Quantum Dot

Cos'è Color Gamut?

Con il termine “Color Gamut” ci si riferisce all'intera gamma 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 di visualizzare colori più vivaci e diversificati.

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

Per rappresentare tecnicamente la gamma dei colori RGB, la gamma cromatica viene 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 televisiva 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 Dots

TFT Display

Nel display TFT, la struttura include un'unità retroilluminante (BLU) che utilizza un LED bianco, costituito da un chip LED blu con fosfori YAG. Questo setup è progettato per produrre luce bianca, che viene filtrata attraverso filtri colore per creare i colori desiderati: rosso, verde e blu. Come mostrato in Figura 3.1, quando la luce bianca passa attraverso un filtro rosso, si trasforma in luce rossa; allo stesso modo, i filtri verde e blu funzionano in maniera analoga. Tuttavia, un significativo svantaggio di questa soluzione di illuminazione convenzionale è che i colori risultanti possono mancare di purezza e vivacità. Come mostrato in Figura 3.2, poiché i LED bianchi emettono luce con uno spettro molto ampio, i colori interferiscono tra loro.

Quantum Dots Display

La tecnologia quantum dot ha rivoluzionato l'industria dei display, in particolare con l'uso della pellicola Quantum Dot (QD Film). Come mostrato in Figura 4.1, quando applicata alla struttura originale dei TFT LCD, la tecnologia QD Film viene integrata nel modulo TFT. Questa pellicola QD viene eccitata da un LED blu, generando luce rossa e verde altamente saturata, che si combina con la retroilluminazione blu per creare luce bianca. Attraverso lo strato di cristalli liquidi e il filtro colore, si ottiene un display a colori completo, noto come display Quantum Dot.

Vantaggi dei display Quantum dot

Miglioramento della resa cromatica: Uno dei principali vantaggi dei display Quantum Dot è la loro capacità di migliorare le prestazioni cromatiche. Poiché i quantum dots emettono luce con lunghezze d'onda specifiche, la Full Width at Half Maximum (FWHM) della loro emissione è stretta, intorno ai 20~35 nm (Figura 4.2). Ciò riduce l'interferenza tra i colori, migliorando la precisione e la purezza cromatica del display. Questo offre agli spettatori un'esperienza visiva più vivida e realistica.

Gamma cromatica più ampia: L'incorporazione dei quantum dots espande lo spazio colore del display, consentendo la riproduzione di una gamma più ampia di colori. Questa capacità permette ai produttori di offrire colori più realistici, simili a quelli presenti in natura.

In sintesi, l'applicazione della tecnologia quantum dot nella struttura TFT LCD migliora significativamente la riproduzione del colore, risultando in display più ricchi e vibranti. I quantum dots forniscono alta purezza e saturazione dei colori, espandendo lo spazio cromatico e consentendo ai display TFT di offrire un'esperienza visiva più realistica e accurata per gli spettatori.

Soluzione

Prendiamo il modello WINSTAR WF101-19201200NL#0P0B-FC come caso di studio per esplorare l'impatto della tecnologia quantum dot sulla resa cromatica del display, incorporando una pellicola quantum dot.

Secondo il diagramma di cromaticità CIE 1931 riportato in Figura 5 e la tabella dei dati 1, i risultati indicano che la gamma cromatica del WF101-19201200NL#0P0B-FC con la pellicola QD (rappresentata dalla linea grigia) supera quella dei TFT LCD standard e lo standard colore NTSC. In particolare, utilizzando il 100% NTSC (linea nera) come riferimento, il valore NTSC del WF101-19201200NL#0P0B-FC senza la pellicola QD è del 74%, mentre con la pellicola QD sale al 111% (linea grigia). Questo risultato dimostra chiaramente che la tecnologia quantum dot migliora l'estensione della gamma cromatica, consentendo una riproduzione più ricca e vibrante.

Figura 5. CIE1931

Il confronto visivo è il seguente: a sinistra c'è il display TFT LCD standard, mentre a destra il display TFT LCD migliorato con pellicola QD. È evidente che il display dotato di pellicola QD offre tonalità più audaci, più intense e con una saturazione maggiore, offrendo 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, espandendo al contempo la copertura della gamma cromatica NTSC. Questo porta a una maggiore precisione cromatica e a una visualizzazione più realistica sullo schermo. I display Quantum Dot non solo offrono colori vivaci e realistici, ma stabiliscono anche un nuovo standard per l'esperienza visiva, rendendoli più attraenti e coinvolgenti.