Cos'è la gamma di colori?

Lo sviluppo degli schermi LCD è passato attraverso diverse fasi, tra cui l'aggiornamento della retroilluminazione da CCFL a strisce luminose a LED, la trasformazione del corpo da pesante a sottile, l'espansione della gamma di colori da ordinaria a elevata e l'ulteriore sviluppo fino a quello quantistico. tecnologia dot, da non dimmerabile a dimmerabile regionale. È stato costantemente migliorato per fornire effetti visivi migliori.

Per utenti come i designer che hanno elevate esigenze in termini di colore, i parametri della gamma cromatica del display sono cruciali. Pertanto, quando si seleziona un display, i parametri della gamma cromatica sono una considerazione molto importante.

Questo articolo introdurrà sistematicamente la definizione e gli standard della gamma di colori del display, esplorerà vari metodi tradizionali per migliorare l'elevata gamma di colori attraverso la tecnologia di retroilluminazione e aspetterà le prospettive future della tecnologia di visualizzazione con una gamma di colori elevata.

1. Definizione di gamma cromatica

La gamma di colori è lo spazio colore, il colore si riferisce al colore e la gamma si riferisce alla gamma, che è la somma di tutta la luce visibile. Esistono due modi per rappresentarlo nello spazio bidimensionale: 1) utilizzando il sistema di coordinate x, y (spazio di cromaticità non uniforme CIE 1931); 2) utilizzando il sistema di coordinate u', v' (spazio di cromaticità uniforme CIE1976). La posizione contrassegnata con il colore sul diagramma dello spazio cromatico è l'area del colore della luce visibile, che è a forma di ferro di cavallo.

Allora, cos'è un diagramma di cromaticità della gamma di colori? Sappiamo tutti che il rosso, il verde e il blu sono i tre colori primari e che qualsiasi colore che possiamo riconoscere è una combinazione di tre diversi spettri cromatici.

Nel 1931, la CIE International Illumination Association ha proposto il diagramma cromatico della gamma cromatica CIE-XYZ, che è la specifica del colore comunemente utilizzata nel settore.

Il diagramma cromatico della gamma cromatica CIE-XYZ mostra la gamma di tutti i colori che l'occhio umano può percepire. Le coordinate orizzontali e verticali rappresentano il valore dello stimolo e la gamma di colori è costituita da una linea retta e una curva. La lunghezza d'onda della luce segnata sulla curva è in nm.

Diagramma di cromaticità della gamma di colori CIE-1931

Nella figura sopra, l'area a forma di "U" rovesciata circondata da linee tratteggiate rappresenta la gamma di colori visibile ad occhio nudo. I triangoli circondati dalle altre tre linee di colore rappresentano la gamma di colori che può essere ripristinata da ciascuno standard.

In effetti, la tecnologia di visualizzazione più avanzata non è ancora in grado di realizzare completamente tutti i colori CIE-1931, quindi, a seconda dell'applicazione in fotografia, videografia, stampa e altri campi, vari settori hanno formulato standard di colore corrispondenti e selezionato aree specifiche nel diagramma di cromaticità della gamma di colori CIE-1931 come scale per definire una varietà di standard di gamma di colori.

2. 4 standard comuni per la gamma di colori

Al momento, sul mercato sono generalmente presenti i quattro standard di gamma cromatica più comuni per gli schermi dei monitor dei computer, vale a dire sRGB, NTSC, Adobe RGB e DCI-P3. La differenza sta principalmente nell’ampiezza della gamma di colori coperta.

La gamma di colori NTSC è stata personalizzata dal National Television Standards Committee degli Stati Uniti nel 1953. Lo scopo era quello di personalizzare una serie di standard di colore per la TV a colori CRT che era appena apparsa in quel momento. Lo standard televisivo NTSC lanciato da loro è un insieme di protocolli di trasmissione radiotelevisiva utilizzati nei sistemi radiotelevisivi degli Stati Uniti, del Giappone e di altri paesi. Ciò significa ovviamente anche che lo spazio colore NTSC è più utilizzato nell'industria televisiva.

Lo spazio colore sRGB è uno spazio colore sviluppato congiuntamente da Microsoft e HP nel 1996. Grazie alla forte base di utenti di Windows, quasi tutti i dispositivi tradizionali, da PC e Mac a fotocamere, scanner, stampanti, proiettori, ecc., supportano sRGB. Anche lo spazio colore della maggior parte dei contenuti su Internet, inclusi testo, immagini e video, è basato su sRGB.

Adobe RGB è uno spazio colore lanciato dal produttore di software professionale Adobe nel 1998. L'intenzione originale era quella di includere sia sRGB (uno spazio colore comunemente usato nei computer) che CMYK (uno spazio colore comunemente usato nella stampa), in modo che le foto digitali scattate possano non solo possono essere visualizzati e modificati normalmente sui computer, ma possono anche essere stampati con colori corretti e senza perdite. Adobe RGB copre una gamma di colori più ampia rispetto a sRGB ed è preferito dai designer, quindi è ampiamente utilizzato nei campi della fotografia professionale e della post-produzione.

DCI-P3 è uno spazio colore utilizzato nei cinema digitali, quindi viene spesso promosso come "spazio colore cinematografico". Si tratta di uno standard di gamma di colori dominato dall'esperienza visiva umana, che corrisponde il più possibile alla gamma di colori completa che può essere visualizzata nelle scene dei film e dispone di una gamma più ampia di sistemi rosso/verde. Attualmente è ampiamente utilizzato nei prodotti Apple, quindi se utilizzi MAC, prova a scegliere un monitor con un'elevata copertura colore DCI-P3 per ottenere buoni risultati.

Ric. 2020 è uno standard con un'ampia gamma di colori adatto per televisori HD e futuri televisori 4K.

3. Come scegliere uno schermo in base alla gamma di colori?

Adobe RGB è uno standard di gamma di colori lanciato da Adobe. Per gli utenti dei settori del fotoritocco, della gradazione del colore, dell'editing video, della stampa e dell'editoria e per gli utenti con requisiti di colore elevati, è possibile prestare maggiore attenzione alla visualizzazione della gamma di colori dei valori Adobe RGB.

Lo standard della gamma di colori sRGB è una definizione proposta per i dispositivi esterni dei computer. Per la normale navigazione in ufficio e sul Web, è sufficiente acquistare dispositivi con gamma di colori sRGB.

NTSC, come standard televisivo, ha anche la gamma di colori più ampia tra i tre. Quindi i professionisti dell'industria radiofonica, televisiva e cinematografica tra gli utenti del monitor possono fare riferimento principalmente ai suoi valori. Nel settore dei display a cristalli liquidi LCD, viene solitamente confrontato con lo standard della gamma di colori NTSC.

La gamma di colori DCI-P3 è adatta ai professionisti del cinema e della televisione.

In quarto luogo, i fattori che influenzano la dimensione della gamma cromatica

Due fattori diretti che influenzano la dimensione della gamma cromatica: il filtro colore (CF) utilizzato sul vetro LCD; progettazione della retroilluminazione.

Viene remixato da R/G/B dopo la trasmittanza CF. Diversi modelli di OC utilizzano filtri colorati diversi, il che richiede l'utilizzo di diverse aree di colore della luce bianca LED per regolare le coordinate cromatiche del punto bianco del display LCD.

Il design della retroilluminazione richiede che il picco dello spettro della luce bianca LED RGB sia vicino al picco del filtro RGB di CF e, allo stesso tempo, la larghezza della semionda dei tre colori RGB sia la più stretta possibile per ridurre l'effetto incrociato di RGB, in modo da ottenere un valore di gamma cromatica più elevato.

Cinque metodi comuni per migliorare la gamma di colori

Dopo aver confermato il vetro LCD, anche il CF viene riparato. Il fattore chiave per migliorare la gamma cromatica del display LCD è la retroilluminazione. Nella progettazione della retroilluminazione, esistono due modi per migliorare la gamma di colori:

Il cristallo liquido LCD in sé non visualizza le immagini. Il motivo per cui è possibile vedere le immagini è che i segnali elettrici devono essere aggiunti ai cristalli liquidi ed è necessaria una retroilluminazione. Nella struttura del vetro a cristalli liquidi, la gamma cromatica è influenzata dal filtro colorato (Color Filter, abbreviato in CF), che consiste di tre filtri: rosso, verde e blu. Solo le sorgenti luminose con uno spettro vicino al filtro possono passare attraverso il filtro. Dopo che la luce bianca del LED passa attraverso il CF, si ottiene una nuova luce bianca mista.

1. Utilizzare LED con gamma di colori elevata per migliorare la gamma di colori

Il LED a luce bianca con gamma di colori ordinaria è composto da chip di luce blu + polvere Yag e la gamma di colori NTSC è di circa il 72%. Esistono molti modi per realizzare LED con un'elevata gamma di colori. Di seguito è riportato un confronto tra le rispettive soluzioni, vedere la figura seguente.

Chip + polvere verde + nuova soluzione polvere rossa, la chiave per realizzare LED ad alta gamma cromatica risiede nella selezione di parametri come il valore di picco e la larghezza della semionda della polvere colorata. Lo spettro della polvere colorata è selezionato per corrispondere allo spettro del filtro colorato e la larghezza della semionda dello spettro di emissione è stretta, in modo da migliorare efficacemente la gamma di colori del LED.

Qui ci concentriamo sulla nuova polvere rossa KSF. KSF, KGF e KTF sono tutti fosfori di fluoruro, di cui KSF è un cristallo cubico e KGF e KTF sono cristalli esagonali. La nuova polvere rossa (KSF) è un fluosilicato di potassio eccitato da manganese tetravalente, ampiamente utilizzato nei LED con gamma di colori elevata. I fosfori KSF sono igroscopici e facilmente ossidabili.

Ad alte temperature subiscono facilmente reazioni chimiche reversibili con l'acqua e il colore della spaccatura cambia dall'arancione al marrone. La luminosità dei fosfori di fluoruro decade notevolmente in condizioni di alta temperatura e può tornare alla normalità dopo essere tornata alla temperatura normale. A causa delle caratteristiche dei fosfori di fluoruro, le loro condizioni di conservazione sono molto rigide ed è necessario evitare danni alla polvere dovuti alla temperatura e all'umidità; durante il processo di applicazione sono necessari materiali con buona tenuta all'aria e dissipazione del calore, quindi il supporto LED e la colla devono essere selezionati in modo mirato.

2. Utilizza i punti quantici per migliorare la gamma di colori

I punti quantici sono nanocristalli semiconduttori e i loro componenti principali sono: atomi di zinco, cadmio, selenio e zolfo. La quantistica limita l'area degli elettroni e delle lacune, conferendo ai punti quantici una struttura a livello energetico discreto. I punti quantici emettono luce colorata quando stimolati dalla luce o dall'elettricità. Dimensioni diverse dei punti quantici faranno sì che lo spettro dei punti quantici venga eccitato in bande diverse. La dimensione o i diversi componenti dei punti quantici possono essere regolati in base alle esigenze, in modo che i punti quantici emettano uno spettro unico e simmetrico.

Le principali caratteristiche dei punti quantici sono le seguenti: nanocristalli con una dimensione delle particelle compresa tra 1 e 10 nm; le reazioni chimiche con acqua e ossigeno causeranno guasti; possono emettere luce di una frequenza specifica sotto l'azione dell'elettricità o della luce, e i materiali luminescenti inorganici sono più stabili dei materiali luminescenti organici e hanno una maggiore efficienza luminosa; il colore luminescente è singolo e puro e la larghezza della semionda è ultra stretta (inferiore o uguale a 35 nm); l'applicazione pratica è altamente funzionale e diversi colori di luce possono essere emessi semplicemente modificando la dimensione dei punti quantici.

Dal punto di vista ambientale, i punti quantici sono divisi in due tipi: punti quantici di cadmio e punti quantici senza cadmio. Allo stato attuale, i punti quantici di cadmio sono superiori ai punti quantici privi di cadmio in termini di gamma di colori ed efficienza luminosa, e il costo dei punti quantici contenenti cadmio è relativamente basso nei costi di progettazione della retroilluminazione con gamma di colori elevata. Il contenuto di cadmio nei componenti dei punti quantici è relativamente basso e rientra nell'ambito delle normative sulla protezione ambientale, quindi i punti quantici contenenti cadmio sono ampiamente utilizzati nel settore; I punti quantici privi di cadmio sono innocui e rispettosi dell'ambiente e la loro svolta rappresenterà la prossima direzione di sviluppo dei punti quantici.

Nel campo della tecnologia di visualizzazione, le principali applicazioni dei punti quantici includono due aspetti: sviluppare la tecnologia di visualizzazione con diodi emettitori di luce basata sulle proprietà elettroluminescenti dei punti quantici, vale a dire QLED; sulla base delle proprietà fotoluminescenti dei punti quantici, trasformare i punti quantici in pellicole quantistiche o piastre di diffusione dei punti quantici e applicarli alla tecnologia di retroilluminazione con gamma di colori elevata. Quando i punti quantici vengono utilizzati negli imballaggi LED, i problemi di dissipazione del calore e di barriera all’acqua e all’ossigeno sono difficili da risolvere. Se applicato a membrane e piastre di diffusione, l'effetto di visualizzazione è migliore e l'affidabilità è maggiore.

In sesto luogo, le prospettive della tecnologia di retroilluminazione ad alta gamma di colori

La risoluzione e la gamma di colori sono le sensazioni più intuitive degli utenti riguardo a un dispositivo di visualizzazione. Al momento, il 4K/8K ha soddisfatto in una certa misura le esigenze di chiarezza degli utenti e la gamma di colori sarà il punto caldo che gli utenti perseguiranno successivamente.

Il miglioramento della gamma cromatica consente alle persone di comprendere le capacità di visualizzazione dei colori del dispositivo in modo più intuitivo, migliorando notevolmente l'esperienza sensoriale dell'utente. Con lo sviluppo della società e il miglioramento del livello materiale, anche la ricerca di prodotti elettronici da parte degli utenti è in costante miglioramento. Nei prossimi anni, la percentuale di gamut di colori elevati continuerà ad aumentare e l’era dei display con gamut di colori elevati potrebbe essere inaugurata.

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