طیف رنگ چیست؟

توسعه صفحه نمایش های LCD چندین مرحله را طی کرده است، از جمله ارتقاء نور پس زمینه از CCFL به نوارهای نور LED، تبدیل بدنه از سنگین به نازک، گسترش دامنه رنگ از طیف رنگی معمولی به رنگ بالا و توسعه بیشتر به کوانتومی. فناوری نقطه‌ای، از کم‌نور غیرقابل تغییر تا نوردهی منطقه‌ای. برای ارائه جلوه های بصری بهتر به طور مداوم در حال بهبود بوده است.

برای کاربرانی مانند طراحانی که نیازهای بالایی به رنگ دارند، پارامترهای طیف رنگ نمایشگر بسیار مهم است. بنابراین، هنگام انتخاب یک نمایشگر، پارامترهای طیف رنگی بسیار مهم هستند.

این مقاله به طور سیستماتیک تعریف و استانداردهای طیف رنگی نمایشگر را معرفی می‌کند، روش‌های اصلی مختلف را برای بهبود وسعت رنگ بالا از طریق فناوری نور پس‌زمینه بررسی می‌کند و مشتاقانه منتظر چشم‌اندازهای آینده فناوری نمایشگر وسعت رنگ بالا است.

1. تعریف طیف رنگ

گستره رنگی فضای رنگی است، رنگ به رنگ اشاره دارد و وسعت به محدوده اشاره دارد که مجموع تمام نورهای مرئی است. دو راه برای نمایش آن در فضای دو بعدی وجود دارد: 1) با استفاده از سیستم مختصات x، y (فضای رنگی غیر یکنواخت CIE 1931). 2) با استفاده از سیستم مختصات u', v' (فضای رنگی یکنواخت CIE1976). موقعیت مشخص شده با رنگ در نمودار فضای رنگی، ناحیه رنگ نور مرئی است که به شکل نعل اسب است.

بنابراین نمودار رنگی وسعت رنگ چیست؟ همه ما می دانیم که قرمز، سبز و آبی سه رنگ اصلی هستند و هر رنگی که توسط ما قابل تشخیص باشد ترکیبی از سه طیف رنگی مختلف است.

در سال 1931، انجمن بین المللی روشنایی CIE، نمودار رنگی طیف رنگی CIE-XYZ را پیشنهاد کرد، که مشخصات رنگی است که معمولاً در صنعت استفاده می شود.

نمودار رنگی وسعت رنگ CIE-XYZ طیف رنگ هایی را که چشم انسان می تواند درک کند را نشان می دهد. مختصات افقی و عمودی مقدار محرک را نشان می دهد و طیف رنگ از یک خط مستقیم و یک منحنی تشکیل شده است. طول موج نور مشخص شده روی منحنی بر حسب نانومتر است.

نمودار رنگی وسعت رنگ CIE-1931

در شکل بالا، ناحیه معکوس "U" شکل که با خطوط نقطه چین احاطه شده است، محدوده رنگ قابل مشاهده با چشم غیر مسلح را نشان می دهد. مثلث هایی که توسط سه خط رنگی دیگر احاطه شده اند، محدوده رنگی را نشان می دهند که با هر استاندارد می توان آن را بازیابی کرد.

در واقع، پیشرفته‌ترین فناوری نمایشگر هنوز نمی‌تواند تمام رنگ‌های CIE{0}} را به‌طور کامل شناسایی کند، بنابراین با توجه به کاربرد در عکاسی، فیلم‌برداری، چاپ و سایر زمینه‌ها، صنایع مختلف استانداردهای رنگی متناظر را فرموله کرده و مناطق خاصی را انتخاب کرده‌اند. در نمودار رنگی وسعت رنگ CIE-1931 به عنوان مقیاس هایی برای تعریف انواع استانداردهای طیف رنگی.

2. 4 استاندارد طیف رنگ رایج

در حال حاضر، به طور کلی چهار استاندارد متداول وسعت رنگ صفحه نمایش مانیتور کامپیوتر در بازار وجود دارد، یعنی sRGB، NTSC، Adobe RGB و DCI-P3. تفاوت عمدتاً در وسعت طیف رنگ های تحت پوشش است.

طیف رنگی NTSC توسط کمیته استانداردهای تلویزیون ملی ایالات متحده در سال 1953 سفارشی شد. هدف سفارشی سازی مجموعه ای از استانداردهای رنگی برای تلویزیون رنگی CRT بود که به تازگی در آن زمان ظاهر شده بود. استاندارد تلویزیون NTSC که آنها راه اندازی کردند مجموعه ای از پروتکل های انتقال رادیو و تلویزیون است که در سیستم های رادیویی و تلویزیونی ایالات متحده، ژاپن و سایر کشورها استفاده می شود. البته این بدان معناست که فضای رنگی NTSC بیشتر در صنعت تلویزیون استفاده می شود.

فضای رنگی sRGB یک فضای رنگی است که به طور مشترک توسط مایکروسافت و اچ پی در سال 1996 ایجاد شد. با توجه به پایگاه کاربری قوی ویندوز، تقریباً تمام دستگاه های اصلی، از رایانه های شخصی و مک گرفته تا دوربین ها، اسکنرها، چاپگرها، پروژکتورها و غیره از sRGB پشتیبانی می کنند. فضای رنگی اکثر مطالب در اینترنت، از جمله متن، عکس و ویدئو نیز بر اساس sRGB است.

Adobe RGB یک فضای رنگی است که توسط سازنده نرم‌افزار حرفه‌ای Adobe در سال 1998 راه‌اندازی شد. هدف اصلی این بود که هم sRGB (یک فضای رنگی که معمولاً در رایانه‌ها استفاده می‌شود) و هم CMYK (فضای رنگی که معمولاً در چاپ استفاده می‌شود) را شامل شود تا عکس‌های دیجیتال گرفته شده بتوانند نه تنها به طور معمول در رایانه نمایش داده و ویرایش می شود، بلکه با رنگ های بدون افت و درست چاپ می شود. Adobe RGB طیف وسیع تری از رنگ ها را نسبت به sRGB پوشش می دهد و مورد علاقه طراحان است، بنابراین به طور گسترده ای در زمینه های عکاسی حرفه ای و پس از تولید استفاده می شود.

DCI-P3 یک فضای رنگی است که در سینماهای دیجیتال استفاده می شود، بنابراین اغلب به عنوان "فضای رنگ فیلم" تبلیغ می شود. این یک استاندارد طیف رنگی است که تحت تسلط تجربه بصری انسان است، که با طیف رنگی کاملی که می تواند در صحنه های فیلم تا حد امکان نمایش داده شود مطابقت دارد و دارای طیف وسیع تری از سیستم های قرمز/سبز است. در حال حاضر به طور گسترده در محصولات اپل استفاده می شود، بنابراین اگر از MAC استفاده می کنید، سعی کنید مانیتوری با پوشش رنگی بالا DCI-P3 انتخاب کنید تا به نتایج خوبی برسید.

ضبط 2020 یک استاندارد طیف رنگی گسترده است که برای تلویزیون های HD و تلویزیون های 4K آینده مناسب است.

3. چگونه یک صفحه نمایش را بر اساس طیف رنگ انتخاب کنیم؟

Adobe RGB یک استاندارد طیف رنگی است که توسط Adobe راه اندازی شده است. برای کاربرانی که در صنایع ویرایش عکس، درجه بندی رنگ، ویرایش ویدئو، چاپ و انتشارات و کاربرانی که نیاز به رنگ بالایی دارند، می توانید به نمایش وسعت رنگ مقادیر Adobe RGB توجه بیشتری داشته باشید.

استاندارد گستره رنگ sRGB تعریفی است که برای دستگاه های خارجی کامپیوتر پیشنهاد شده است. برای وبگردی معمولی و اداری، فقط دستگاه های طیف رنگ sRGB را خریداری کنید.

NTSC، به عنوان یک استاندارد تلویزیون، همچنین دارای گسترده ترین طیف رنگ در بین این سه است. بنابراین، دست اندرکاران صنعت رادیو، تلویزیون و فیلم و تلویزیون در میان کاربران مانیتور عمدتاً می توانند به ارزش های آن اشاره کنند. در صنعت نمایشگر کریستال مایع LCD، معمولاً با استاندارد طیف رنگ NTSC محک زده می شود.

طیف رنگی DCI-P3 برای اهل سینما و تلویزیون مناسب است.

چهارم، عوامل موثر بر اندازه طیف رنگ

دو عامل مستقیم که بر اندازه طیف رنگ تأثیر می‌گذارند: فیلتر رنگ (CF) مورد استفاده در شیشه LCD. طراحی نور پس زمینه

پس از انتقال CF توسط R/G/B دوباره میکس می شود. مدل‌های مختلف OC از فیلترهای رنگی متفاوتی استفاده می‌کنند، که ما را ملزم می‌کند از نواحی مختلف رنگ نور سفید LED برای تنظیم مختصات رنگ نقطه سفید صفحه نمایش LCD استفاده کنیم.

طراحی نور پس زمینه مستلزم آن است که پیک طیف نور سفید LED RGB نزدیک به پیک فیلتر RGB CF باشد و در عین حال، عرض نیم موج سه رنگ RGB تا حد امکان باریک باشد تا اثر متقاطع کاهش یابد. RGB، به طوری که مقدار وسعت رنگ بالاتری به دست آید.

پنج روش رایج برای بهبود طیف رنگ

پس از تایید شیشه LCD، CF نیز ثابت می شود. عامل کلیدی برای بهبود وسعت رنگ صفحه نمایش LCD نور پس زمینه است. در طراحی نور پس زمینه، دو راه برای بهبود وسعت رنگ وجود دارد:

خود کریستال مایع LCD تصاویر را نمایش نمی دهد. دلیل اینکه تصاویر را می توان دید این است که سیگنال های الکتریکی باید به کریستال مایع اضافه شود و نور پس زمینه لازم است. در ساختار شیشه کریستال مایع، طیف رنگی تحت تاثیر فیلتر رنگ (Color Filter به اختصار CF) قرار می گیرد که از سه فیلتر قرمز، سبز و آبی تشکیل شده است. فقط منابع نور با طیف نزدیک به فیلتر می توانند از فیلتر عبور کنند. پس از عبور نور سفید LED از CF، یک نور سفید مخلوط جدید به دست می آید.

1. برای بهبود وسعت رنگ از LED gamut رنگ بالا استفاده کنید

LED نور سفید با طیف رنگی معمولی از تراشه نور آبی + پودر Yag تشکیل شده است و وسعت رنگ NTSC حدود 72٪ است. راه های زیادی برای تحقق بخشیدن به ال ای دی با طیف رنگی بالا وجود دارد. در زیر مقایسه ای از راه حل های مربوطه است، شکل زیر را ببینید.

تراشه + پودر سبز + محلول پودر قرمز جدید، کلید تحقق LED با طیف رنگی بالا در انتخاب پارامترهایی مانند مقدار پیک و عرض نیم موج پودر رنگ نهفته است. طیف پودر رنگ برای مطابقت با طیف فیلتر رنگ انتخاب شده است و عرض نیمه موج طیف انتشار باریک است تا به طور موثر طیف رنگ LED را بهبود بخشد.

در اینجا ما بر روی پودر قرمز جدید KSF تمرکز می کنیم. KSF، KGF و KTF همگی فسفرهای فلوراید هستند که KSF یک کریستال مکعبی است و KGF و KTF بلورهای شش ضلعی هستند. پودر قرمز جدید (KSF) فلوئوروسیلیکات پتاسیم است که توسط منگنز چهار ظرفیتی برانگیخته می شود که به طور گسترده در LED با طیف رنگی بالا استفاده می شود. فسفرهای KSF رطوبت سنجی هستند و به راحتی اکسید می شوند.

در دماهای بالا به راحتی تحت واکنش های شیمیایی برگشت پذیر با آب قرار می گیرند و رنگ شکاف از نارنجی به قهوه ای تغییر می کند. درخشندگی فسفرهای فلوراید در شرایط دمای بالا به شدت کاهش می یابد و پس از بازگشت به دمای عادی می تواند به حالت عادی بازگردد. با توجه به ویژگی های فسفرهای فلوراید، شرایط نگهداری آنها بسیار سخت است و لازم است از آسیب به پودر در اثر دما و رطوبت جلوگیری شود. در طول فرآیند کاربرد، موادی با هوابندی خوب و اتلاف حرارت مورد نیاز است، بنابراین براکت و چسب LED باید به صورت هدفمند انتخاب شوند.

2. از نقاط کوانتومی برای بهبود وسعت رنگ استفاده کنید

نقاط کوانتومی نانوبلورهای نیمه هادی هستند و اجزای اصلی آنها عبارتند از: روی، کادمیوم، سلنیوم و اتم های گوگرد. کوانتوم مساحت الکترون ها و حفره ها را محدود می کند و به نقاط کوانتومی ساختار سطح انرژی گسسته ای می دهد. نقاط کوانتومی هنگامی که توسط نور یا الکتریسیته تحریک می شوند، نور رنگی ساطع می کنند. اندازه های مختلف نقاط کوانتومی باعث می شود که طیف نقاط کوانتومی در باندهای مختلف برانگیخته شود. اندازه یا اجزای مختلف نقاط کوانتومی را می توان بر اساس نیاز تنظیم کرد، به طوری که نقاط کوانتومی یک طیف منفرد و متقارن را منتشر می کنند.

مشخصات اصلی نقاط کوانتومی به شرح زیر است: نانوبلورهایی با اندازه ذرات 1 تا 10 نانومتر. واکنش های شیمیایی با آب و اکسیژن باعث شکست می شود. آنها می توانند نور با فرکانس خاصی را تحت تأثیر الکتریسیته یا نور ساطع کنند و مواد شب تاب غیر آلی پایدارتر از مواد شب تاب آلی هستند و بازده نوری بالاتری دارند. رنگ درخشنده تک و خالص است و عرض نیمه موج فوق العاده باریک (کمتر یا مساوی 35 نانومتر) است. کاربرد عملی آن بسیار قابل اجرا است و رنگ های مختلف نور را می توان با تغییر اندازه نقاط کوانتومی ساطع کرد.

از دیدگاه محیطی، نقاط کوانتومی به دو نوع تقسیم می شوند: نقاط کوانتومی کادمیوم و نقاط کوانتومی بدون کادمیوم. در حال حاضر، نقاط کوانتومی کادمیوم نسبت به نقاط کوانتومی بدون کادمیوم در طیف رنگی و کارایی نور برتری دارند، و هزینه نقاط کوانتومی حاوی کادمیوم در هزینه‌های طراحی وسعت رنگ بالا نسبتا پایین است. محتوای کادمیوم در اجزای نقاط کوانتومی نسبتا کم است و در محدوده مقررات حفاظت از محیط زیست است، بنابراین نقاط کوانتومی حاوی کادمیوم به طور گسترده در صنعت استفاده می شود. نقاط کوانتومی بدون کادمیوم بی ضرر و سازگار با محیط زیست هستند و پیشرفت آن مسیر بعدی توسعه نقاط کوانتومی خواهد بود.

در زمینه فناوری نمایش، کاربردهای اصلی نقاط کوانتومی شامل دو جنبه است: بر اساس خواص الکترولومینسانس نقاط کوانتومی، توسعه فناوری نمایش دیود ساطع نور کوانتومی، یعنی QLED. بر اساس ویژگی‌های نورتابی نقاط کوانتومی، نقاط کوانتومی را به فیلم‌های کوانتومی یا صفحات انتشار نقاط کوانتومی تبدیل کنید و آن‌ها را در فناوری نور پس‌زمینه با وسعت رنگ بالا اعمال کنید. هنگامی که از نقاط کوانتومی در بسته بندی LED استفاده می شود، مشکلات اتلاف گرما و سد آب و اکسیژن به سختی حل می شود. هنگامی که بر روی غشاها و صفحات انتشار اعمال می شود، اثر نمایش بهتر است و قابلیت اطمینان قوی تر است.

ششم، چشم انداز فناوری نور پس زمینه با طیف رنگی بالا

رزولوشن و طیف رنگ بصری ترین احساسات کاربران در مورد یک دستگاه نمایشگر است. در حال حاضر، 4K/8K نیاز کاربر به وضوح را تا حدودی برآورده کرده است و طیف رنگی نقطه داغی خواهد بود که کاربران در ادامه به دنبال آن خواهند بود.

بهبود وسعت رنگ به افراد اجازه می دهد تا قابلیت های نمایش رنگی دستگاه را به صورت شهودی درک کنند، که تجربه حسی کاربر را تا حد زیادی بهبود می بخشد. با توسعه جامعه و بهبود سطح مواد، پیگیری کاربران برای محصولات الکترونیکی نیز به طور مداوم در حال بهبود است. در چند سال آینده، نسبت طیف رنگی بالا همچنان افزایش می‌یابد و ممکن است عصر نمایش با وسعت رنگ بالا آغاز شود.

发送反馈