色彩是通過眼、腦和我們的生活經驗所產生的一種對光的視覺效應。
在人類物質生活和精神生活發展的過程中,色彩始終煥發著神奇的魅力。生命的長河中,人們永不滿足于長時間的色彩單一,不僅發現、觀察、創造、欣賞著絢麗繽紛的色彩世界,還通過日久天長的時代變遷不斷深化著對色彩的認識和運用,發現新奇的色彩激勵。
舊石器時代,人類在巖壁上用單純的色彩畫出當時的狩獵生活,原始色彩反映了人類生命自發的色彩。當陶器和木結構建筑的出現后,世界上不同種族的具有創造力的藝術家們開始將繽紛的色彩和豐富的紋樣描繪于其上,從此色彩具有更廣泛的社會性功能;自從1976年牛頓用三棱鏡折射出陽光中紅橙黃綠青藍紫七色光譜后,近現代色彩畫家的色彩感知突飛猛進,這時候的色彩展現了畫家們對色彩的敏銳觀察力和獨到的色彩個性;而靜態和動態相結合的光色造型藝術的出現則反映了當代人們全面審美的色彩個性對人類發展至今的色彩本質的全部占有。
這一切的一切都是為了展現世界的美好。而科技對這種美好的呈現也從未停息。
1925年英國人約翰.洛奇.貝爾德成功發明了世界上第一臺電視機,雖然只是簡單的黑白顯示,但人類已充分體會到了科技帶來的視野的開闊及對世界的初步認識。隨著彩色電視的研制,大自然的美好首次被屏幕還原,為人類展現了絢麗的色彩視界,人們仿佛這才真正地認識了這個世界。
那電視的色彩,可以被量化嗎,怎樣才能更好地顯示真實的大自然色彩呢?當然可以。色域就是指某種設備所能表達的顏色數量所構成的范圍區域,即各種屏幕顯示設備、打印機或印刷設備所能表現的顏色范圍。在不同的設備領域,還有一些不同的色域標準,而在廣播電視領域,最常用到的則是NTSC色域標準,是電視機色域表現能力的標尺。
讓我們將時光倒回到1953年,當時美國國家電視標準委員會(NTSC)基于CIE 1931色度圖,根據當時CRT的熒光粉技術定義了RGB三原色的x、y值,即為NTSC色域標準,該標準采用C光源(對應白為CIII,色溫6766K)。1966年的時候, 由于NTSC制定的RGB坐標所用的RGB熒光粉發光效率不好,由歐洲廣播聯盟(European Broadcasting Union, EBU) 根據當時現實的需求重新定義了RGB以及白點的坐標規范。新定義出來的色坐標三角形面積剛好涵蓋原本NTSC標準的72%, 因此后來的的彩色電視系統都遵循著 NTSC 72%的規則。 而近代液晶屏幕出現之時為了取代傳統CRT市場, 在色域規格上也先按照原本的NTSC 72%, 久而久之成了色彩科技從未突破的桎梏。
其實色域和電視機的很多指標有關,其中很重要的就是背光源,而背光因素主要取決于紅,綠,藍三種光波的純度,在光譜圖上三種顏色的光譜越窄越尖銳,表示3種顏色的光越純,混合得到的白光亮度也就越高,因而所表現的色域也就越廣。由于普通LED電視采用的是藍色LED芯片+黃色熒光粉產生混合白光,從而導致背光純度不足,自然界大部分的藍色綠色及一部分紅色還是無法被準確顯示出來,所以在播放視頻電影時,畫面顯示色彩的表現多少會有偏差,也因此,受到了消費者的詬病。
為了突破色彩桎梏,人們不斷探索如何改進LED背光源方案。隨著技術的發展,研究人員發現了使用RG粉(紅綠熒光粉)代替黃色的熒光粉并添加彩色濾光片輔助增強型技術方案。通過這種技術增強方案, LED電視的色域值可達到82%左右,相對于普通的LED電視色域度提高了10%,背光色純度提升至70--85%,因此被稱為第一代高色域電視。然而采用這種方案的電視在綠色和紅色的表現力上仍然不足,最終導致色域飽和度不佳,圖像的灰度和色彩過度不好,所以在使用這類高色域電視時,畫面感還是顯灰蒙。為此行業提出全新背光熒光粉方案即新RG粉方案,通過這個方案,LED電視的色域值理論可達到96%以上,亮度可提升10%以上,并且在同等亮度下節能15%以上,因此被稱為第二代高色域電視。
其實介紹這么多了,大家應該都認識到了這些提升色域值的方法都是熒光粉方案,然而熒光粉即使再如何改進,其為LED電視提升色域值的能力已經達到了極限。那有沒有更高效的色彩解決方案呢?
1979年美籍華裔教授鄧青云在實驗室中發現了有機發光二極體,也就是OLED,由此OLED開始吸引了行業專家的競相研究。OLED顯示技術具有自發光的特性,采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板,當有電流通過時,這些有機材料就會發產生所需要的彩色光,由于不需要背光源,OLED具有輕、薄、色域廣并且可彎曲等特點,按顯示原理色域值可達到100%,因此一度被行業認為是下一代顯示技術。然而目前OLED良品率極低;有機材料及金屬對氧氣及水氣相當敏感,易氧化,使用壽命短;精準色彩控制能力不足,存在色彩純度不夠的問題;而受技術限制,各種已有OLED電視的實測色域也只有89%左右。
當行業其他企業都在糾結OLED量產化的時候,TCL率先打破迷思,于2014年12月15日正式推出中國首款采用量子點顯示技術打造的量子點電視 H9700,引領全球彩電業進入了全新的量子點時代。
那問題來了,什么是量子點電視?它比OLED更能代表下一代顯示技術嗎?
為了回答這一問題,首先讓我們認識一群人。早在2011年,TCL就攜手在全球享有盛名的斯坦福研究院,在硅谷成立了TCL硅谷研究院。而這個在中國業界不太為人知的研究院,其實有一項秘密使命,就是尋找和研發下一代領先全球的顯示技術。正是這個研究院發現了量子點技術應用在電視上的無限潛力。
量子點,英文名Quantum Dot,一種非常前沿科技的納米材料,其晶粒直徑在2-10納米之間。而正是這些肉眼看不到的微小晶體給予電視呈現更多大自然色彩的契機。
研究人們發現量子點的光電特性很獨特,它受到電或光的刺激,會根據量子點的直徑大小,發出各種不同顏色的非常純正的高質量單色光,于是便產生了將量子點顯示技術應用到電視上的構思。經過不斷的開發,TCL研發團隊最終實現了通過純藍光源,激發量子點光管中不同尺寸的量子點晶體,從而釋放純紅光子和純綠光子,并與剩余的純藍光投射到呈像系統上面,這樣就可以借助量子點發出能譜集中、非常純正的高質量紅/綠單色光,完全超越傳統LED背光的熒光粉發光特性,實現更佳的成像色彩。
為什么TCL TV+量子點電視能超越普通的LED甚至是OLED,引發色彩科技革命呢?
首先,色域覆蓋更寬廣。在CIE 1931色度圖上,TCL量子點電視H9700在紅色上的x.y坐標達到了0.6901與0.2979,綠色的x.y坐標是0.2091與0.7415,藍色的x.y坐標是達到0.1468及0.0708,最終就構成了H9700高達110%的NTSC色域值。目前普通LED背光色域為72%NTSC色域,備受關注的OLED色域原理上可達到100%NTSC色域左右,而TCL TV+量子點電視的色域達到了行業最高110%NTSC,是目前色域覆蓋率最廣的技術。
其次,色彩控制更精確。目前業界在顯示技術上普遍采用的是光致發光(PL)原理,傳統的熒光粉是多級能級結構,當藍光激發熒光粉時,熒光粉發出的光的頻譜不是單一的,除了顯像需要的紅/綠/藍光外,還有其它雜色光,這些雜色光嚴重影響了色彩還原的純凈度與精確度;而量子點是單能級結構,每個固定大小的量子點受激發出的光的頻譜是唯一的,也就是說色彩是唯一的,是純色的。因此,通過調節量子點晶粒尺寸,就可以方便、精確地調節其產生的光波波長,產生不同顏色的發光,從而可以更精準地控制色彩,達到精確的色彩還原顯示效果。針對4K*2K/8K*4K特高分辨率電視,國際電信聯盟(ITU)于2012年8月發布了BT2020標準,BT2020定義的色域覆蓋范圍高達133% NTSC色域,而量子點電視H9700的110%色域值是目前最接近該標準的技術,此外其紅/綠/藍頂點坐標做到了與BT2020色域頂點坐標方向一致,也是目前唯一可以符合BT2020色域標準的顯示方案。
最后,紅、綠、藍色彩更純凈。電視機色域的表現除了受屏體、驅動等因素影響外,還取決于背光源的純度,而背光因素主要取決于紅,綠,藍三種光波的純度,在光譜圖上三種顏色的光譜越窄越尖銳,表示這三種顏色的光越純,混合得到的白光亮度也就越高,因而所表現的色域也就越廣。TCL量子點電視H9700的紅綠藍三基色對應的光譜峰清晰明了,彼此無重疊,并且能量集中,波峰窄,因此H9700所顯示的紅、綠、藍色更純凈。
除此之外,在量子點顯示技術的基礎上,TCL研發團隊還為量子點技術在電視上的應用落地也集中研發了真彩顯示技術。這是TCL核心畫質提升技術之一,包括混合調光技術、精準色域匹配技術、自然光技術,實現色域值、對比度、能效、亮度等畫質參數的綜合提升,進而提升顯示畫質。
首先,混合調光技術是TCL的獨家專利技術。混合調光是指在100%-30%最大亮度區間調整LED電流,此時色溫一致性好,光電效率升高,節能不閃爍;在調光后半段電流峰值不變,調LED電流PWM占空比,色溫保持不變。混合調光技術具有健康、綠色節能兩大特點:可以實現家庭觀看(小于最大亮度)情形下背光連續發光,不閃爍;家庭觀看亮度下,背光功耗相對PWM調光減少20%(折算整機功耗降低5-10%)。
其次是自然光技術。大家都知道在低光亮和高光亮條件下我們的眼睛使用不同的部位。眼睛包括圓錐和桿型細胞分別在相反的狀況下運行。圓錐細胞識別光亮條件下的顏色和細節(適光的)而干細胞承擔昏暗下的責任(暗視的)。在光亮處,我們的瞳孔縮小以便感覺更多的細節,同時景深和感覺光亮也增加。在弱光下,瞳孔放大以使更多的光進入。因此通過自然光技術的應用,在暗畫面時背光設置為最大,內容清晰、而在亮畫面時,適度降低背光,不刺眼,使得人們在觀看H9700時,減少瞳孔調節變化量,從而提高收看的舒適、自然度。
最后通過精準色域匹配技術的應用,使得普通片源顯示時,景物更為艷麗,人物更真實自然,可以說是讓普通畫面也能發揮量子點廣色域的優勢。
綜上所述,由于量子點顯示技術和真彩顯示技術的應用,TCL TV+量子點電視突破了傳統LED顯示技術在色域顯示上的限制,達到了110%NTSC色域。110%,這也許是當初制定NTSC制式時不曾想象的數字,也是人類在探索顯示技術所達到的一個巔峰,更表達了人類對于色彩的不懈追求。而TCL TV+量子點電視的誕生不僅引發了行業色彩科技革命,更是打破了量子點技術落地的世界難題,一舉帶領中國彩電企業首次在顯示技術領域真正領先全球,引領全球彩電業正式進入“量子點”顯示時代。
從72%到110%,TCL TV+量子點電視的出現,讓全球彩電業的顯示技術向前邁進了一大步。