色彩是通過眼、腦和我們的生活經(jīng)驗所產(chǎn)生的一種對光的視覺效應。
在人類物質(zhì)生活和精神生活發(fā)展的過程中,色彩始終煥發(fā)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(fā)現(xiàn)、觀察、創(chuàng)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(fā)現(xiàn)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(fā)的色彩。當陶器和木結(jié)構(gòu)建筑的出現(xiàn)后,世界上不同種族的具有創(chuàng)造力的藝術(shù)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(xiàn)代色彩畫家的色彩感知突飛猛進,這時候的色彩展現(xiàn)了畫家們對色彩的敏銳觀察力和獨到的色彩個性;而靜態(tài)和動態(tài)相結(jié)合的光色造型藝術(shù)的出現(xiàn)則反映了當代人們?nèi)鎸徝赖纳蕚性對人類發(fā)展至今的色彩本質(zhì)的全部占有。
這一切的一切都是為了展現(xiàn)世界的美好。而科技對這種美好的呈現(xiàn)也從未停息。
1925年英國人約翰.洛奇.貝爾德成功發(fā)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(xiàn)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(shè)備所能表達的顏色數(shù)量所構(gòu)成的范圍區(qū)域,即各種屏幕顯示設(shè)備、打印機或印刷設(shè)備所能表現(xiàn)的顏色范圍。在不同的設(shè)備領(lǐng)域,還有一些不同的色域標準,而在廣播電視領(lǐng)域,最常用到的則是NTSC色域標準,是電視機色域表現(xiàn)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(jù)當時CRT的熒光粉技術(shù)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(fā)光效率不好,由歐洲廣播聯(lián)盟(European Broadcasting Union, EBU) 根據(jù)當時現(xiàn)實的需求重新定義了RGB以及白點的坐標規(guī)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(tǒng)都遵循著 NTSC 72%的規(guī)則。 而近代液晶屏幕出現(xiàn)之時為了取代傳統(tǒng)CRT市場, 在色域規(guī)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(guān),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(xiàn)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(chǎn)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(xiàn)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(shù)的發(fā)展,研究人員發(fā)現(xiàn)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(shù)方案。通過這種技術(shù)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(xiàn)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(yè)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(jié)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(jīng)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(fā)現(xiàn)了有機發(fā)光二極體,也就是OLED,由此OLED開始吸引了行業(yè)專家的競相研究。OLED顯示技術(shù)具有自發(fā)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(fā)產(chǎn)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(yè)認為是下一代顯示技術(shù)。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(shù)限制,各種已有OLED電視的實測色域也只有89%左右。
當行業(yè)其他企業(yè)都在糾結(jié)OLED量產(chǎn)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(shù)打造的量子點電視 H9700,引領(lǐng)全球彩電業(yè)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(shù)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(yè)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(fā)下一代領(lǐng)先全球的顯示技術(shù)。正是這個研究院發(fā)現(xiàn)了量子點技術(shù)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(xiàn)更多大自然色彩的契機。
研究人們發(fā)現(xiàn)量子點的光電特性很獨特,它受到電或光的刺激,會根據(jù)量子點的直徑大小,發(fā)出各種不同顏色的非常純正的高質(zhì)量單色光,于是便產(chǎn)生了將量子點顯示技術(shù)應用到電視上的構(gòu)思。經(jīng)過不斷的開發(fā),TCL研發(fā)團隊最終實現(xiàn)了通過純藍光源,激發(fā)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(tǒng)上面,這樣就可以借助量子點發(fā)出能譜集中、非常純正的高質(zhì)量紅/綠單色光,完全超越傳統(tǒng)LED背光的熒光粉發(fā)光特性,實現(xiàn)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(fā)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(gòu)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(guān)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(yè)最高110%NTSC,是目前色域覆蓋率最廣的技術(shù)。
其次,色彩控制更精確。目前業(yè)界在顯示技術(shù)上普遍采用的是光致發(fā)光(PL)原理,傳統(tǒng)的熒光粉是多級能級結(jié)構(gòu),當藍光激發(fā)熒光粉時,熒光粉發(fā)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(jié)構(gòu),每個固定大小的量子點受激發(fā)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(diào)節(jié)量子點晶粒尺寸,就可以方便、精確地調(diào)節(jié)其產(chǎn)生的光波波長,產(chǎn)生不同顏色的發(fā)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(lián)盟(ITU)于2012年8月發(fā)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(shù),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(xiàn)除了受屏體、驅(qū)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(xiàn)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(shù)的基礎(chǔ)上,TCL研發(fā)團隊還為量子點技術(shù)在電視上的應用落地也集中研發(fā)了真彩顯示技術(shù)。這是TCL核心畫質(zhì)提升技術(shù)之一,包括混合調(diào)光技術(shù)、精準色域匹配技術(shù)、自然光技術(shù),實現(xiàn)色域值、對比度、能效、亮度等畫質(zhì)參數(shù)的綜合提升,進而提升顯示畫質(zhì)。
首先,混合調(diào)光技術(shù)是TCL的獨家專利技術(shù)。混合調(diào)光是指在100%-30%最大亮度區(qū)間調(diào)整LED電流,此時色溫一致性好,光電效率升高,節(jié)能不閃爍;在調(diào)光后半段電流峰值不變,調(diào)LED電流PWM占空比,色溫保持不變。混合調(diào)光技術(shù)具有健康、綠色節(jié)能兩大特點:可以實現(xiàn)家庭觀看(小于最大亮度)情形下背光連續(xù)發(fā)光,不閃爍;家庭觀看亮度下,背光功耗相對PWM調(diào)光減少20%(折算整機功耗降低5-10%)。
其次是自然光技術(shù)。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(jié)(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(jié),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(shù)的應用,在暗畫面時背光設(shè)置為最大,內(nèi)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(diào)節(jié)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(shù)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(fā)揮量子點廣色域的優(yōu)勢。
綜上所述,由于量子點顯示技術(shù)和真彩顯示技術(shù)的應用,TCL TV+量子點電視突破了傳統(tǒng)LED顯示技術(shù)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(shù)字,也是人類在探索顯示技術(shù)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(fā)了行業(yè)色彩科技革命,更是打破了量子點技術(shù)落地的世界難題,一舉帶領(lǐng)中國彩電企業(yè)首次在顯示技術(shù)領(lǐng)域真正領(lǐng)先全球,引領(lǐng)全球彩電業(yè)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(xiàn),讓全球彩電業(yè)的顯示技術(shù)向前邁進了一大步。