Qu’est-ce que la gamme de couleurs ?

Le développement des écrans LCD a traversé plusieurs étapes, notamment la mise à niveau du rétroéclairage du CCFL vers les bandes lumineuses LED, la transformation du corps de lourd à mince, l'expansion de la gamme de couleurs d'une gamme de couleurs ordinaire à une gamme de couleurs élevée et un développement ultérieur vers le quantique. technologie dot, de la gradation non dimmable à la gradation régionale. Il a été constamment amélioré pour offrir de meilleurs effets visuels.

Pour les utilisateurs tels que les concepteurs qui ont des exigences élevées en matière de couleur, les paramètres de gamme de couleurs de l'écran sont cruciaux. Par conséquent, lors de la sélection d’un écran, les paramètres de gamme de couleurs sont une considération très importante.

Cet article présentera systématiquement la définition et les normes de la gamme de couleurs d'affichage, explorera diverses méthodes traditionnelles pour améliorer la gamme de couleurs élevée grâce à la technologie de rétroéclairage et attendra avec impatience les perspectives d'avenir de la technologie d'affichage à gamme de couleurs élevée.

1. Définition de la gamme de couleurs

La gamme de couleurs est l'espace colorimétrique, la couleur fait référence à la couleur et la gamme fait référence à la plage, qui est la somme de toute la lumière visible. Il existe deux manières de le représenter dans un espace bidimensionnel : 1) en utilisant le système de coordonnées x, y (espace de chromaticité non uniforme CIE 1931) ; 2) en utilisant le système de coordonnées u', v' (espace de chromaticité uniforme CIE1976). La position marquée en couleur sur le diagramme d’espace chromaticité est la zone de couleur de la lumière visible, qui est en forme de fer à cheval.

Alors, qu’est-ce qu’un diagramme de chromaticité de gamme de couleurs ? Nous savons tous que le rouge, le vert et le bleu sont les trois couleurs primaires et que toute couleur que nous pouvons reconnaître est une combinaison de trois spectres de couleurs différents.

En 1931, la CIE International Illumination Association a proposé le diagramme de chromaticité de la gamme de couleurs CIE-XYZ, qui est la spécification de couleur couramment utilisée dans l'industrie.

Le diagramme de chromaticité de la gamme de couleurs CIE-XYZ montre la gamme de toutes les couleurs que l'œil humain peut percevoir. Les coordonnées horizontales et verticales représentent la valeur du stimulus et la gamme de couleurs se compose d'une ligne droite et d'une courbe. La longueur d'onde de la lumière indiquée sur la courbe est en nm.

Diagramme de chromaticité de la gamme de couleurs CIE-1931

Dans la figure ci-dessus, la zone en forme de « U » inversé entourée de lignes pointillées représente la gamme de couleurs visible à l’œil nu. Les triangles entourés des trois autres lignes de couleurs représentent la gamme de couleurs pouvant être restituée par chaque norme.

En fait, la technologie d'affichage la plus avancée ne peut toujours pas pleinement réaliser toutes les couleurs de CIE-1931. Ainsi, en fonction de l'application dans la photographie, la vidéographie, l'impression et d'autres domaines, diverses industries ont formulé des normes de couleur correspondantes et sélectionné des domaines spécifiques. dans le diagramme de chromaticité de la gamme de couleurs CIE-1931 comme échelles pour définir une variété de normes de gamme de couleurs.

2. 4 normes de gamme de couleurs courantes

À l'heure actuelle, il existe généralement quatre normes de gamme de couleurs pour écrans d'ordinateur les plus courantes sur le marché, à savoir sRGB, NTSC, Adobe RGB et DCI-P3. La différence réside principalement dans l’étendue de la gamme de couleurs couverte.

La gamme de couleurs NTSC a été personnalisée par le Comité national des normes de télévision des États-Unis en 1953. L'objectif était de personnaliser un ensemble de normes de couleurs pour le téléviseur couleur CRT qui venait d'apparaître à cette époque. La norme NTSC TV qu'ils ont lancée est un ensemble de protocoles de transmission radio et télévision utilisés dans les systèmes de radio et de télévision des États-Unis, du Japon et d'autres pays. Bien entendu, cela signifie également que l’espace colorimétrique NTSC est davantage utilisé dans l’industrie de la télévision.

L'espace colorimétrique sRGB est un espace colorimétrique développé conjointement par Microsoft et HP en 1996. En raison de la forte base d'utilisateurs de Windows, presque tous les appareils grand public, des PC et Mac aux appareils photo, scanners, imprimantes, projecteurs, etc., prennent en charge sRGB. L'espace colorimétrique de la plupart des contenus sur Internet, notamment le texte, les images et les vidéos, est également basé sur sRGB.

Adobe RVB est un espace colorimétrique lancé par le fabricant de logiciels professionnels Adobe en 1998. L'intention initiale était d'inclure à la fois sRVB (un espace colorimétrique couramment utilisé dans les ordinateurs) et CMJN (un espace colorimétrique couramment utilisé dans l'impression), afin que les photos numériques prises puissent non seulement être affiché et édité normalement sur les ordinateurs, mais également être imprimé avec des couleurs correctes et sans perte. Adobe RVB couvre une gamme de couleurs plus large que sRVB et est privilégié par les concepteurs. Il est donc largement utilisé dans les domaines de la photographie professionnelle et de la post-production.

DCI-P3 est un espace colorimétrique utilisé dans les cinémas numériques, il est donc souvent présenté comme un « espace colorimétrique de film ». Il s'agit d'une norme de gamme de couleurs dominée par l'expérience visuelle humaine, qui correspond autant que possible à la gamme complète de couleurs pouvant être affichée dans les scènes de film, et propose une gamme plus large de systèmes rouge/vert. Il est actuellement largement utilisé dans les produits Apple, donc si vous utilisez MAC, essayez de choisir un moniteur avec une couverture couleur DCI-P3 élevée pour obtenir de bons résultats.

Rec. 2020 est une norme à large gamme de couleurs adaptée aux téléviseurs HD et aux futurs téléviseurs 4K.

3. Comment choisir un écran par gamme de couleurs ?

Adobe RVB est une norme de gamme de couleurs lancée par Adobe. Pour les utilisateurs des secteurs de la retouche photo, de l'étalonnage des couleurs, du montage vidéo, de l'impression et de l'édition, ainsi que pour les utilisateurs ayant des exigences élevées en matière de couleurs, vous pouvez accorder plus d'attention à l'affichage de la gamme de couleurs des valeurs Adobe RVB.

La norme de gamme de couleurs sRGB est une définition proposée pour les périphériques externes des ordinateurs. Pour une navigation bureautique et Web ordinaire, achetez simplement des appareils à gamme de couleurs sRGB.

NTSC, en tant que norme TV, possède également la gamme de couleurs la plus large parmi les trois. Ainsi, les praticiens de l'industrie de la radio, de la télévision et du cinéma parmi les utilisateurs du moniteur peuvent principalement se référer à ses valeurs. Dans l’industrie des écrans LCD à cristaux liquides, il est généralement comparé à la norme de gamme de couleurs NTSC.

La gamme de couleurs DCI-P3 convient aux professionnels du cinéma et de la télévision.

Quatrièmement, les facteurs affectant la taille de la gamme de couleurs

Deux facteurs directs affectant la taille de la gamme de couleurs : le filtre couleur (CF) utilisé sur la vitre LCD ; conception de rétroéclairage.

Il est remixé en R/G/B après la transmission CF. Différents modèles d'OC utilisent différents filtres de couleur, ce qui nous oblige à utiliser différentes zones de couleur de lumière blanche LED pour ajuster les coordonnées de couleur du point blanc de l'écran LCD.

La conception du rétroéclairage nécessite que le pic du spectre de la lumière blanche LED RVB soit proche du pic du filtre RVB du CF, et en même temps, la largeur de demi-onde des trois couleurs RVB soit aussi étroite que possible pour réduire l'effet croisé. de RVB, afin d'obtenir une valeur de gamme de couleurs plus élevée.

Cinq méthodes courantes pour améliorer la gamme de couleurs

Une fois la vitre LCD confirmée, le CF est également réparé. Le facteur clé pour améliorer la gamme de couleurs de l’écran LCD est le rétroéclairage. Dans la conception du rétroéclairage, il existe deux manières d'améliorer la gamme de couleurs :

Les cristaux liquides LCD eux-mêmes n'affichent pas d'images. La raison pour laquelle les images peuvent être vues est que des signaux électriques doivent être ajoutés aux cristaux liquides et qu'un rétroéclairage est nécessaire. Dans la structure du verre à cristaux liquides, la gamme de couleurs est affectée par le filtre couleur (Color Filter, en abrégé CF), qui se compose de trois filtres : rouge, vert et bleu. Seules les sources lumineuses ayant un spectre proche du filtre peuvent traverser le filtre. Une fois que la lumière blanche de la LED traverse le CF, une nouvelle lumière blanche mixte est obtenue.

1. Utilisez des LED à gamme de couleurs élevée pour améliorer la gamme de couleurs

Les LED à lumière blanche avec une gamme de couleurs ordinaire sont composées d'une puce de lumière bleue + de poudre Yag, et la gamme de couleurs NTSC est d'environ 72 %. Il existe de nombreuses façons de réaliser des LED à gamme de couleurs élevée. Ce qui suit est une comparaison des solutions respectives, voir la figure ci-dessous.

Puce + poudre verte + nouvelle solution de poudre rouge, la clé pour réaliser une LED à gamme de couleurs élevée réside dans la sélection de paramètres tels que la valeur maximale et la largeur de demi-onde de la poudre de couleur. Le spectre de poudre de couleur est sélectionné pour correspondre au spectre du filtre de couleur, et la largeur demi-onde du spectre d'émission est étroite, de manière à améliorer efficacement la gamme de couleurs des LED.

Nous nous concentrons ici sur la nouvelle poudre rouge KSF. KSF, KGF et KTF sont tous des phosphores fluorés, dont KSF est un cristal cubique, et KGF et KTF sont des cristaux hexagonaux. La nouvelle poudre rouge (KSF) est un fluorosilicate de potassium excité par du manganèse tétravalent, largement utilisé dans les LED à gamme de couleurs étendue. Les phosphores KSF sont hygroscopiques et facilement oxydés.

À haute température, ils subissent facilement des réactions chimiques réversibles avec l'eau et la couleur de la fente passe de l'orange au brun. La luminosité des luminophores fluorés diminuera considérablement dans des conditions de température élevée et peut revenir à la normale après le retour à la température normale. En raison des caractéristiques des luminophores fluorés, leurs conditions de stockage sont très strictes et il est nécessaire d'éviter d'endommager la poudre par la température et l'humidité ; pendant le processus d'application, des matériaux présentant une bonne étanchéité à l'air et une bonne dissipation de la chaleur sont nécessaires, de sorte que le support LED et la colle doivent être sélectionnés de manière ciblée.

2. Utilisez des points quantiques pour améliorer la gamme de couleurs

Les points quantiques sont des nanocristaux semi-conducteurs et leurs principaux composants sont les atomes de zinc, de cadmium, de sélénium et de soufre. Le quantique limite la surface des électrons et des trous, donnant aux points quantiques une structure de niveau d'énergie discrète. Les points quantiques émettent une lumière colorée lorsqu'ils sont stimulés par la lumière ou l'électricité. Différentes tailles de points quantiques entraîneront l’excitation du spectre des points quantiques dans des bandes différentes. La taille ou les différents composants des points quantiques peuvent être ajustés en fonction des besoins, de sorte que les points quantiques émettent un spectre unique et symétrique.

Les principales caractéristiques des points quantiques sont les suivantes : des nanocristaux d'une taille de particule de 1 à 10 nm ; les réactions chimiques avec l’eau et l’oxygène entraîneront une défaillance ; ils peuvent émettre de la lumière d'une fréquence spécifique sous l'action de l'électricité ou de la lumière, et les matériaux luminescents inorganiques sont plus stables que les matériaux luminescents organiques et ont une efficacité lumineuse supérieure ; la couleur luminescente est unique et pure, et la largeur demi-onde est ultra-étroite (inférieure ou égale à 35 nm) ; l'application pratique est hautement exploitable et différentes couleurs de lumière peuvent être émises en modifiant simplement la taille des points quantiques.

D’un point de vue environnemental, les points quantiques sont divisés en deux types : les points quantiques avec cadmium et les points quantiques sans cadmium. À l'heure actuelle, les points quantiques au cadmium sont supérieurs aux points quantiques sans cadmium en termes de gamme de couleurs et d'efficacité lumineuse, et le coût des points quantiques contenant du cadmium est relativement faible en termes de coûts de conception de rétroéclairage à gamme de couleurs élevée. La teneur en cadmium des composants des points quantiques est relativement faible et relève des réglementations en matière de protection de l'environnement, de sorte que les points quantiques contenant du cadmium sont largement utilisés dans l'industrie ; Les points quantiques sans cadmium sont inoffensifs et respectueux de l'environnement, et leur percée constituera la prochaine direction de développement des points quantiques.

Dans le domaine de la technologie d'affichage, les principales applications des points quantiques comprennent deux aspects : sur la base des propriétés électroluminescentes des points quantiques, développer la technologie d'affichage à diodes électroluminescentes à points quantiques, à savoir QLED ; sur la base des propriétés photoluminescentes des points quantiques, transformez les points quantiques en films quantiques ou en plaques de diffusion de points quantiques et appliquez-les à la technologie de rétroéclairage à gamme de couleurs étendue. Lorsque des points quantiques sont utilisés dans les emballages LED, les problèmes de dissipation thermique et de barrière à l’eau et à l’oxygène sont difficiles à résoudre. Lorsqu'il est appliqué sur des membranes et des plaques de diffusion, l'effet d'affichage est meilleur et la fiabilité est plus forte.

Sixièmement, les perspectives de la technologie de rétroéclairage à gamme de couleurs élevée

La résolution et la gamme de couleurs sont les sentiments les plus intuitifs des utilisateurs à propos d'un périphérique d'affichage. À l'heure actuelle, le 4K/8K répond dans une certaine mesure aux besoins de clarté des utilisateurs, et la gamme de couleurs sera le point chaud que les utilisateurs poursuivront ensuite.

L'amélioration de la gamme de couleurs permet aux utilisateurs de comprendre les capacités d'affichage couleur de l'appareil de manière plus intuitive, ce qui améliore considérablement l'expérience sensorielle de l'utilisateur. Avec le développement de la société et l’amélioration du niveau matériel, la recherche de produits électroniques par les utilisateurs s’améliore également constamment. Au cours des prochaines années, la proportion de gammes de couleurs élevées continuera d'augmenter et l'ère de l'affichage à gamme de couleurs étendue pourrait être inaugurée.

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