色域とは何ですか?

LCD スクリーンの開発は、バックライトの CCFL から LED ライトストリップへのアップグレード、本体の重量から薄型への変換、色域の普通から高色域への拡大、そして量子へのさらなる開発など、いくつかの段階を経てきました。非調光から地域調光までのドット技術。より良い視覚効果を提供するために絶えず改良されています。

色に対して高い要求を持つデザイナーなどのユーザーにとって、ディスプレイの色域パラメータは非常に重要です。したがって、ディスプレイを選択する際には、色域パラメータが非常に重要な考慮事項となります。

この記事では、ディスプレイの色域の定義と標準を体系的に紹介し、バックライト技術を通じて高色域を改善するためのさまざまな主流の方法を検討し、高色域ディスプレイ技術の将来の展望を展望します。

1. 色域の定義

色域は色空間であり、色は色を指し、色域はすべての可視光の合計である範囲を指します。 2 次元空間で表現するには 2 つの方法があります。1) x、y 座標系 (CIE 1931 不均一色度空間) を使用します。 2) u'、v' 座標系 (CIE1976 均一色度空間) を使用します。色度空間図上で色を付けた位置が可視光色領域であり、馬蹄形になっています。

では、色域色度図とは何でしょうか?赤、緑、青が三原色であることは誰もが知っており、私たちが認識できる色はすべて 3 つの異なる色のスペクトルの組み合わせです。

1931 年に、CIE 国際照明協会は、業界で一般的に使用される色仕様である CIE-XYZ 色域色度図を提案しました。

CIE-XYZ 色域色度図は、人間の目が認識できるすべての色の範囲を示します。水平座標と垂直座標は刺激値を表し、色域は直線と曲線で構成されます。曲線上にマークされた光の波長は nm 単位です。

CIE-1931 色域色度図

上の図では、点線で囲まれた逆「U」字型の領域が肉眼で見える色の範囲を表しています。他の 3 つの色の線で囲まれた三角形は、各規格で復元できる色の範囲を表します。

実際、最先端のディスプレイ技術でも CIE-1931 のすべての色を完全には実現できていないため、写真、ビデオ撮影、印刷、その他の分野での用途に応じて、さまざまな業界が対応する色標準を策定し、特定の領域を選択しています。 CIE-1931 色域色度図では、さまざまな色域標準を定義するスケールとして使用されます。

2. 4つの一般的な色域規格

現在、市場には一般に、sRGB、NTSC、Adobe RGB、および DCI-P3 という 4 つの最も一般的なコンピュータ モニタ画面の色域標準があります。違いは主に、カバーされる色の範囲の広さです。

NTSC 色域は、1953 年に米国国家テレビ標準委員会によってカスタマイズされました。その目的は、当時登場したばかりの CRT カラー テレビ用の一連の色標準をカスタマイズすることでした。彼らが立ち上げた NTSC TV 規格は、ラジオおよびテレビの伝送プロトコルのセットであり、米国、日本およびその他の国のラジオおよびテレビ システムで使用されています。もちろん、これは、NTSC 色空間がテレビ業界でより多く使用されていることも意味します。

sRGB 色空間は、1996 年に Microsoft と HP によって共同開発された色空間です。Windows の強力なユーザー ベースにより、PC や Mac からカメラ、スキャナ、プリンタ、プロジェクターなど、ほとんどすべての主流デバイスが sRGB をサポートしています。テキスト、写真、ビデオなど、インターネット上のほとんどのコンテンツの色空間も sRGB に基づいています。

Adobe RGB は、プロフェッショナル ソフトウェア メーカー Adob​​e が 1998 年に発表した色空間です。当初の目的は、sRGB (コンピュータで一般的に使用される色空間) と CMYK (印刷で一般的に使用される色空間) の両方を含めることでした。コンピュータ上で通常どおりに表示および編集できるだけでなく、損失のない正しい色で印刷することもできます。 Adobe RGB は、sRGB よりも幅広い色をカバーしており、デザイナーに好まれているため、プロの写真撮影やポストプロダクションの分野で広く使用されています。

DCI-P3 はデジタル シネマで使用される色空間であるため、「映画の色空間」として宣伝されることがよくあります。映画のシーンで表示できるフルカラーの色域に可能な限り一致する、人間の視覚経験に支配された色域規格であり、より広い範囲の赤/緑系を備えています。現在 Apple 製品で広く使用されているため、MAC を使用している場合は、良好な結果を得るために DCI-P3 カラーカバレッジの高いモニターを選択するようにしてください。

記録2020 は、HDTV や将来の 4K TV に適した広色域規格です。

3. 色域ごとに画面を選択するにはどうすればよいですか?

Adobe RGB は、Adobe が発表した色域標準です。写真編集、カラー グレーディング、ビデオ編集、印刷および出版業界のユーザー、および色の要求が高いユーザーは、Adobe RGB 値の色域表示にさらに注意を払うことができます。

sRGB 色域規格は、コンピューターの外部デバイス用に提案された定義です。通常のオフィスや Web ブラウジングの場合は、sRGB 色域デバイスを購入するだけです。

テレビ規格としての NTSC も、3 つの中で最も広い色域を持っています。したがって、モニター ユーザーのうちラジオ、テレビ、映画およびテレビ業界の専門家は主にその値を参照できます。 LCD 液晶ディスプレイ業界では、通常、NTSC 色域標準に対してベンチマークが行われます。

DCI-P3 色域は、映画やテレビの専門家に適しています。

第四に、色域のサイズに影響を与える要因

色域のサイズに影響を与える 2 つの直接要因は、LCD ガラスに使用されるカラー フィルター (CF) です。バックライトのデザイン。

透過CFの後、R/G/Bでリミックスされます。 OC の異なるモデルは異なるカラー フィルターを使用するため、LCD ディスプレイの白色点の色座標を調整するには、異なる LED 白色光の色領域を使用する必要があります。

バックライトの設計では、LED白色光RGBのスペクトルピークがCFのRGBフィルタピークに近く、同時にRGB 3色の半波長幅を可能な限り狭くしてクロスエフェクトを低減する必要があります。より高い色域値を取得するために、RGB の値を調整します。

色域を改善するための 5 つの一般的な方法

液晶ガラスを確認したらCFも固定します。 LCD ディスプレイの色域を改善するための重要な要素はバックライトです。バックライトの設計では、色域を改善する 2 つの方法があります。

LCD 液晶自体には画像が表示されません。なぜ映像が見えるかというと、液晶に電気信号を加える必要があり、バックライトが必要になるのです。液晶ガラスの構造上、色域は赤、緑、青の3つのフィルターからなるカラーフィルター(カラーフィルター、略称CF)の影響を受けます。フィルターに近いスペクトルを持つ光源のみがフィルターを通過できます。 LED白色光がCFを通過した後、新たな混合白色光が得られます。

1.高色域LEDを使用して色域を向上

通常の色域を持つ白色光 LED は青色光チップ + Yag パウダーで構成されており、NTSC 色域は約 72% です。高色域 LED を実現するにはさまざまな方法があります。以下はそれぞれのソリューションの比較です。下の図を参照してください。

チップ+緑色パウダー+新赤色パウダーソリューション、高色域LEDを実現する鍵はカラーパウダーのピーク値や半波長幅などのパラメータの選択にあります。カラーパウダーのスペクトルはカラーフィルターのスペクトルに一致するように選択され、発光スペクトルの半波長幅が狭いため、LEDの色域が効果的に改善されます。

ここでは、新しい赤色粉末 KSF に焦点を当てます。 ＫＳＦ、ＫＧＦ、ＫＴＦはいずれもフッ化物蛍光体であり、ＫＳＦは立方晶、ＫＧＦとＫＴＦは六方晶である。新しい赤色粉末 (KSF) は、4 価のマンガンによって励起されたケイフッ化カリウムであり、高色域 LED に広く使用されています。 KSF 蛍光体は吸湿性があり、酸化しやすいです。

高温では水と可逆的な化学反応を起こしやすく、割れた部分の色がオレンジ色から茶色に変化します。フッ化物蛍光体の輝度は高温条件下では大きく低下しますが、常温に戻すと輝度が回復します。フッ化物蛍光体の特性上、保管条件は非常に厳しく、温度や湿度による粉末の損傷を避ける必要があります。施工の際には気密性や放熱性の良い材料が求められるため、LEDブラケットや接着剤などを適切に選択する必要があります。

2. 量子ドットを使用して色域を改善する

量子ドットは半導体ナノ結晶であり、その主成分は亜鉛、カドミウム、セレン、硫黄原子です。量子は電子と正孔の領域を制限し、量子ドットに離散的なエネルギー準位構造を与えます。量子ドットは、光または電気によって刺激されると色付きの光を放出します。量子ドットのサイズが異なると、量子ドットのスペクトルが励起されて異なる帯域になります。量子ドットのサイズやさまざまな成分は、必要に応じて調整できるため、量子ドットは単一の対称スペクトルを放射します。

量子ドットの主な特徴は次のとおりです。粒径 1 ～ 10 nm のナノ結晶。水と酸素との化学反応は故障の原因となります。無機発光材料は、電気または光の作用により特定の周波数の光を発することができ、有機発光材料よりも安定であり、発光効率が高い。発光色は単一で純粋であり、半波長幅は非常に狭い（35 nm以下）。実用化は操作性が高く、量子ドットの大きさを変えるだけでさまざまな色の光を発することができます。

環境の観点から、量子ドットはカドミウム量子ドットとカドミウムフリー量子ドットの 2 種類に分類されます。現時点では、カドミウム量子ドットは色域と光効率の点でカドミウム非含有量子ドットより優れており、高色域のバックライト設計コストの中でカドミウム含有量子ドットのコストは比較的低い。量子ドットのコンポーネントに含まれるカドミウムの含有量は比較的低く、環境保護規制の範囲内であるため、カドミウム含有量子ドットは業界で広く使用されています。カドミウムフリーの量子ドットは無害で環境に優しく、そのブレークスルーは量子ドットの次の発展方向となるでしょう。

ディスプレイ技術の分野では、量子ドットの主な応用には 2 つの側面が含まれます。1 つは量子ドットのエレクトロルミネセンス特性に基づいて、量子ドット発光ダイオード ディスプレイ技術、つまり QLED を開発することです。量子ドットのフォトルミネセンス特性に基づいて、量子ドットを量子フィルムまたは量子ドット拡散板にし、高色域バックライト技術に応用します。量子ドットを LED パッケージに使用する場合、熱放散、水と酸素のバリアの問題を解決するのは困難です。膜や拡散板に適用すると、表示効果がより良くなり、信頼性がより強くなります。

第六に、高色域バックライト技術の展望

解像度と色域は、ディスプレイ デバイスについてユーザーが最も直感的に感じるものです。現時点では、4K/8Kは鮮明さに対するユーザーのニーズをある程度満たしており、次にユーザーが追求するのは色域である。

色域の向上により、デバイスのカラー表示機能をより直観的に理解できるようになり、ユーザーの感覚体験が大幅に向上します。社会の発展と物質レベルの向上に伴い、ユーザーの電子製品に対する追求も常に向上しています。今後数年は高色域の割合がさらに増え、高色域ディスプレイの時代が到来する可能性があります。

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