Was ist Farbskala?

Die Entwicklung von LCD-Bildschirmen hat mehrere Phasen durchlaufen, darunter die Aufrüstung der Hintergrundbeleuchtung von CCFL auf LED-Lichtstreifen, die Umwandlung des Gehäuses von schwer zu dünn, die Erweiterung des Farbraums von normalem auf hohen Farbraum und die Weiterentwicklung zu Quantum Dot-Technologie, von nicht dimmbar bis regional dimmbar. Es wurde ständig verbessert, um bessere visuelle Effekte zu erzielen.

Für Benutzer wie Designer, die hohe Farbanforderungen haben, sind die Farbraumparameter des Displays von entscheidender Bedeutung. Daher sind die Farbraumparameter bei der Auswahl eines Displays ein sehr wichtiger Gesichtspunkt.

In diesem Artikel werden die Definition und Standards des Display-Farbraums systematisch vorgestellt, verschiedene gängige Methoden zur Verbesserung des hohen Farbraums durch Hintergrundbeleuchtungstechnologie untersucht und ein Ausblick auf die Zukunftsaussichten der Display-Technologie mit hohem Farbraum gegeben.

1. Definition des Farbraums

Farbskala ist Farbraum, Farbe bezieht sich auf Farbe und Farbskala bezieht sich auf den Bereich, der die Summe des gesamten sichtbaren Lichts ist. Es gibt zwei Möglichkeiten, es im zweidimensionalen Raum darzustellen: 1) Verwendung des x-, y-Koordinatensystems (CIE 1931 Non-Uniform Chromaticity Space); 2) unter Verwendung des u'-v'-Koordinatensystems (einheitlicher Farbraum CIE1976). Die farbig markierte Position im Farbraumdiagramm ist der Farbbereich des sichtbaren Lichts, der eine Hufeisenform hat.

Was ist also ein Farbskala-Chromatizitätsdiagramm? Wir alle wissen, dass Rot, Grün und Blau die drei Grundfarben sind und jede für uns erkennbare Farbe eine Kombination aus drei verschiedenen Farbspektren ist.

Im Jahr 1931 schlug die CIE International Illumination Association das CIE-XYZ-Farbraum-Chromatizitätsdiagramm vor, die in der Branche häufig verwendete Farbspezifikation.

Das CIE-XYZ-Farbraum-Chromatizitätsdiagramm zeigt den Bereich aller Farben, die das menschliche Auge wahrnehmen kann. Die horizontalen und vertikalen Koordinaten stellen den Reizwert dar und der Farbraum besteht aus einer geraden Linie und einer Kurve. Die auf der Kurve markierte Wellenlänge des Lichts ist in nm angegeben.

CIE-1931-Farbraum-Chromatizitätsdiagramm

In der Abbildung oben stellt der umgekehrte „U“-förmige Bereich, umgeben von gestrichelten Linien, den mit bloßem Auge sichtbaren Farbbereich dar. Die von den anderen drei Farblinien umgebenen Dreiecke stellen den Farbbereich dar, der durch jeden Standard wiederhergestellt werden kann.

Tatsächlich kann die fortschrittlichste Anzeigetechnologie immer noch nicht alle Farben von CIE-1931 vollständig realisieren. Daher haben verschiedene Branchen entsprechend der Anwendung in Fotografie, Videografie, Druck und anderen Bereichen entsprechende Farbstandards formuliert und bestimmte Bereiche ausgewählt im CIE-1931-Farbraum-Chromatizitätsdiagramm als Skalen zur Definition einer Vielzahl von Farbraumstandards.

2. 4 gängige Farbraumstandards

Derzeit gibt es im Allgemeinen die vier gängigsten Farbskalenstandards für Computermonitore auf dem Markt: sRGB, NTSC, Adobe RGB und DCI-P3. Der Unterschied besteht hauptsächlich in der Breite der abgedeckten Farbpalette.

Der NTSC-Farbraum wurde 1953 vom National Television Standards Committee der Vereinigten Staaten angepasst. Der Zweck bestand darin, eine Reihe von Farbstandards für das damals gerade erschienene CRT-Farbfernsehgerät anzupassen. Der von ihnen eingeführte NTSC-TV-Standard ist eine Reihe von Radio- und Fernsehübertragungsprotokollen, die in den Radio- und Fernsehsystemen der Vereinigten Staaten, Japans und anderer Länder verwendet werden. Dies bedeutet natürlich auch, dass der NTSC-Farbraum in der Fernsehbranche stärker genutzt wird.

Der sRGB-Farbraum ist ein 1996 von Microsoft und HP gemeinsam entwickelter Farbraum. Aufgrund der starken Benutzerbasis von Windows unterstützen fast alle Mainstream-Geräte, von PCs und Macs bis hin zu Kameras, Scannern, Druckern, Projektoren usw., sRGB. Der Farbraum der meisten Inhalte im Internet, darunter Texte, Bilder und Videos, basiert ebenfalls auf sRGB.

Adobe RGB ist ein Farbraum, der 1998 vom professionellen Softwarehersteller Adobe eingeführt wurde. Die ursprüngliche Absicht bestand darin, sowohl sRGB (einen Farbraum, der häufig in Computern verwendet wird) als auch CMYK (einen Farbraum, der häufig beim Drucken verwendet wird) einzubeziehen, damit digitale Fotos aufgenommen werden können nicht nur normal am Computer angezeigt und bearbeitet, sondern auch verlustfrei und farbrichtig gedruckt werden. Adobe RGB deckt einen größeren Farbbereich ab als sRGB und wird von Designern bevorzugt, weshalb es in der professionellen Fotografie und in der Postproduktion weit verbreitet ist.

DCI-P3 ist ein Farbraum, der in digitalen Kinos verwendet wird und daher oft als „Filmfarbraum“ beworben wird. Dabei handelt es sich um einen Farbraumstandard, der von der visuellen Erfahrung des Menschen dominiert wird, der dem gesamten Farbraum, der in Filmszenen dargestellt werden kann, so weit wie möglich entspricht und über ein breiteres Spektrum an Rot/Grün-Systemen verfügt. Es wird derzeit häufig in Apple-Produkten verwendet. Wenn Sie also MAC verwenden, versuchen Sie, einen Monitor mit hoher DCI-P3-Farbabdeckung zu wählen, um gute Ergebnisse zu erzielen.

Empf. 2020 ist ein Standard mit großem Farbraum, der für HDTVs und zukünftige 4K-TVs geeignet ist.

3. Wie wähle ich einen Bildschirm nach Farbskala aus?

Adobe RGB ist ein von Adobe eingeführter Farbraumstandard. Benutzer in der Fotobearbeitungs-, Farbkorrektur-, Videobearbeitungs-, Druck- und Verlagsbranche sowie Benutzer mit hohen Farbanforderungen können der Farbraumanzeige von Adobe RGB-Werten mehr Aufmerksamkeit schenken.

Der sRGB-Farbraumstandard ist eine Definition, die für externe Computergeräte vorgeschlagen wird. Für das normale Surfen im Büro und im Internet kaufen Sie einfach Geräte mit sRGB-Farbraum.

NTSC verfügt als TV-Standard auch über den umfangreichsten Farbraum unter den dreien. So können sich die Praktiker der Radio-, Fernseh- und Film- und Fernsehbranche unter den Monitornutzern vor allem auf dessen Werte berufen. In der Branche der LCD-Flüssigkristallanzeigen wird normalerweise der NTSC-Farbraumstandard als Benchmark herangezogen.

Der DCI-P3-Farbraum ist für Film- und Fernsehanwender geeignet.

Viertens Faktoren, die die Größe des Farbraums beeinflussen

Zwei direkte Faktoren beeinflussen die Größe des Farbraums: der auf dem LCD-Glas verwendete Farbfilter (CF); Hintergrundbeleuchtungsdesign.

Nach der Durchlässigkeits-CF wird es durch R/G/B neu gemischt. Verschiedene OC-Modelle verwenden unterschiedliche Farbfilter, was erfordert, dass wir unterschiedliche LED-Weißlicht-Farbbereiche verwenden, um die Weißpunkt-Farbkoordinaten des LCD-Displays anzupassen.

Das Design der Hintergrundbeleuchtung erfordert, dass der Spektrumspeak des LED-Weißlicht-RGB nahe am RGB-Filterpeak von CF liegt und gleichzeitig die Halbwellenbreite der drei RGB-Farben so schmal wie möglich ist, um den Kreuzeffekt zu reduzieren von RGB, um einen höheren Farbraumwert zu erhalten.

Fünf gängige Methoden zur Verbesserung des Farbraums

Nachdem das LCD-Glas bestätigt wurde, ist auch die CF fixiert. Der Schlüsselfaktor zur Verbesserung des Farbumfangs des LCD-Displays ist die Hintergrundbeleuchtung. Beim Design der Hintergrundbeleuchtung gibt es zwei Möglichkeiten, den Farbraum zu verbessern:

Der LCD-Flüssigkristall selbst zeigt keine Bilder an. Der Grund dafür, dass Bilder gesehen werden können, liegt darin, dass dem Flüssigkristall elektrische Signale hinzugefügt werden müssen und eine Hintergrundbeleuchtung erforderlich ist. In der Struktur des Flüssigkristallglases wird der Farbumfang durch den Farbfilter (Color Filter, abgekürzt CF) beeinflusst, der aus drei Filtern besteht: Rot, Grün und Blau. Nur Lichtquellen mit einem Spektrum nahe am Filter können den Filter passieren. Nachdem das weiße LED-Licht den CF passiert hat, wird ein neues gemischtes weißes Licht erhalten.

1. Verwenden Sie LEDs mit hohem Farbumfang, um den Farbumfang zu verbessern

Weißlicht-LEDs mit normalem Farbumfang bestehen aus blauem Lichtchip + Yag-Pulver, und der NTSC-Farbumfang beträgt etwa 72 %. Es gibt viele Möglichkeiten, LEDs mit hohem Farbumfang zu realisieren. Im Folgenden finden Sie einen Vergleich der jeweiligen Lösungen, siehe Abbildung unten.

Chip + grünes Pulver + neue rote Pulverlösung: Der Schlüssel zur Realisierung einer LED mit hohem Farbumfang liegt in der Auswahl von Parametern wie dem Spitzenwert und der Halbwellenbreite des Farbpulvers. Das Farbpulverspektrum ist passend zum Farbfilterspektrum ausgewählt und die Halbwellenbreite des Emissionsspektrums ist schmal, um den LED-Farbraum effektiv zu verbessern.

Hier konzentrieren wir uns auf das neue rote Pulver KSF. KSF, KGF und KTF sind alle Fluoridleuchtstoffe, wobei KSF ein kubischer Kristall und KGF und KTF hexagonale Kristalle sind. Neues rotes Pulver (KSF) ist Kaliumfluorsilikat, das durch vierwertiges Mangan angeregt wird und häufig in LEDs mit hohem Farbumfang verwendet wird. KSF-Leuchtstoffe sind hygroskopisch und oxidieren leicht.

Bei hohen Temperaturen gehen sie leicht reversible chemische Reaktionen mit Wasser ein und die Farbe der Spaltung ändert sich von Orange nach Braun. Die Helligkeit von Fluoridleuchtstoffen nimmt unter Hochtemperaturbedingungen stark ab und kann sich nach Rückkehr zur Normaltemperatur wieder normalisieren. Aufgrund der Eigenschaften von Fluoridleuchtstoffen sind ihre Lagerbedingungen sehr streng und es ist notwendig, Schäden am Pulver durch Temperatur und Feuchtigkeit zu vermeiden; Beim Auftragen sind Materialien mit guter Luftdichtheit und Wärmeableitung erforderlich, daher müssen LED-Halterung und Kleber gezielt ausgewählt werden.

2. Verwenden Sie Quantenpunkte, um den Farbraum zu verbessern

Quantenpunkte sind Halbleiter-Nanokristalle und ihre Hauptbestandteile sind: Zink-, Cadmium-, Selen- und Schwefelatome. Quanten begrenzen die Fläche von Elektronen und Löchern und verleihen Quantenpunkten eine diskrete Energieniveaustruktur. Quantenpunkte emittieren farbiges Licht, wenn sie durch Licht oder Elektrizität angeregt werden. Unterschiedliche Größen von Quantenpunkten führen dazu, dass das angeregte Spektrum der Quantenpunkte in unterschiedlichen Bändern liegt. Die Größe oder die verschiedenen Komponenten von Quantenpunkten können je nach Bedarf angepasst werden, sodass Quantenpunkte ein einziges und symmetrisches Spektrum abstrahlen.

Die Hauptmerkmale von Quantenpunkten sind folgende: Nanokristalle mit einer Partikelgröße von 1 bis 10 nm; chemische Reaktionen mit Wasser und Sauerstoff führen zum Ausfall; Sie können unter Einwirkung von Elektrizität oder Licht Licht einer bestimmten Frequenz emittieren. Anorganische Leuchtstoffe sind stabiler als organische Leuchtstoffe und weisen eine höhere Lichtausbeute auf. die lumineszierende Farbe ist einfarbig und rein und die Halbwellenbreite ist ultraschmal (weniger als oder gleich 35 nm); Die praktische Anwendung ist sehr praktisch und durch einfaches Ändern der Größe der Quantenpunkte können verschiedene Lichtfarben emittiert werden.

Aus ökologischer Sicht werden Quantenpunkte in zwei Typen unterteilt: Cadmium-Quantenpunkte und cadmiumfreie Quantenpunkte. Derzeit sind Cadmium-Quantenpunkte den cadmiumfreien Quantenpunkten hinsichtlich Farbumfang und Lichteffizienz überlegen, und die Kosten für cadmiumhaltige Quantenpunkte sind bei den Designkosten für die Hintergrundbeleuchtung mit hohem Farbumfang relativ niedrig. Der Cadmiumgehalt in Quantenpunktkomponenten ist relativ gering und liegt im Rahmen der Umweltschutzbestimmungen, sodass cadmiumhaltige Quantenpunkte in der Industrie weit verbreitet sind; Cadmiumfreie Quantenpunkte sind harmlos und umweltfreundlich, und ihr Durchbruch wird die nächste Entwicklungsrichtung von Quantenpunkten sein.

Im Bereich der Anzeigetechnologie umfassen die Hauptanwendungen von Quantenpunkten zwei Aspekte: Basierend auf den elektrolumineszierenden Eigenschaften von Quantenpunkten werden Quantenpunkt-Leuchtdioden-Anzeigetechnologien entwickelt, nämlich QLED; Basierend auf den photolumineszierenden Eigenschaften von Quantenpunkten werden Quantenpunkte zu Quantenfilmen oder Quantenpunktdiffusionsplatten verarbeitet und auf die Hintergrundbeleuchtungstechnologie mit hohem Farbumfang angewendet. Beim Einsatz von Quantenpunkten in LED-Verpackungen sind die Probleme der Wärmeableitung sowie der Wasser- und Sauerstoffbarriere schwer zu lösen. Bei der Anwendung auf Membranen und Diffusionsplatten ist der Anzeigeeffekt besser und die Zuverlässigkeit höher.

Sechstens die Aussichten der Hintergrundbeleuchtungstechnologie mit hohem Farbumfang

Auflösung und Farbraum sind die intuitivsten Gefühle der Benutzer gegenüber einem Anzeigegerät. Derzeit hat 4K/8K die Bedürfnisse der Benutzer nach Klarheit bis zu einem gewissen Grad erfüllt, und der Farbraum wird der Hotspot sein, den Benutzer als nächstes verfolgen werden.

Durch die Verbesserung des Farbraums können Benutzer die Farbanzeigefunktionen des Geräts intuitiver verstehen, was das sensorische Erlebnis des Benutzers erheblich verbessert. Mit der Entwicklung der Gesellschaft und der Verbesserung des Materialniveaus nimmt auch das Streben der Benutzer nach elektronischen Produkten ständig zu. In den nächsten Jahren wird der Anteil der hohen Farbskala weiter zunehmen, und die Ära der Anzeige mit hoher Farbskala könnte eingeläutet werden.

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