LCD con retroiluminación LED - LED-backlit LCD
Una pantalla LCD con retroiluminación LED es una pantalla de cristal líquido que utiliza LED para la retroiluminación en lugar de la retroiluminación tradicional fluorescente de cátodo frío (CCFL). Las pantallas con retroiluminación LED utilizan las mismas tecnologías TFT LCD ( pantalla de cristal líquido de transistor de película delgada ) que las LCD con retroiluminación CCFL, pero ofrecen una variedad de ventajas sobre ellas.
Si bien no es una pantalla LED , algunos fabricantes y proveedores anuncian un televisor que utiliza una combinación de retroiluminación LED con un panel LCD como un televisor LED .
Ventajas
En comparación con la retroiluminación CCFL anterior, el uso de LED para retroiluminación ofrece:
- Gama de colores más amplia (con RGB-LED o QDEF) y rango de atenuación
- Mayor relación de contraste
- Muy delgado (algunas pantallas tienen menos de 0,5 pulgadas (13 mm) de grosor en paneles con borde iluminado)
- Significativamente más liviano y fresco, hasta la mitad del peso total del chasis y del sistema de un CCFL comparable
- Normalmente, entre un 20% y un 30% menos de consumo de energía y una vida útil más prolongada
- Más confiable
Arreglos LED
Las luces de fondo LED reemplazan las lámparas CCFL (fluorescentes) con unos pocos cientos de LED blancos, RGB o azules. Se pueden utilizar cuatro tipos de disposición de LED:
- iluminado desde el borde (ELED)
- Los LED forman una línea alrededor del borde de la pantalla
- iluminación directa (DLED)
- Los LED forman una matriz directamente detrás de la pantalla a intervalos igualmente espaciados
- Atenuación local
- Los grupos de LED de iluminación directa (rectángulos, filas o columnas) se controlan individualmente
- atenuación local de matriz completa (FALD)
- Los LED de iluminación directa se controlan individualmente
Además, a menudo se utiliza un panel de difusión especial (placa de guía de luz, LGP) para distribuir la luz uniformemente detrás de la pantalla.
El método de atenuación local de la retroiluminación permite controlar dinámicamente el nivel de intensidad de la luz de áreas específicas de oscuridad en la pantalla, lo que resulta en relaciones de contraste dinámico mucho más altas, aunque a costa de menos detalles en objetos pequeños y brillantes sobre un fondo oscuro. como campos de estrellas o detalles de sombras.
Un estudio de la Universidad de California (Berkeley) de enero de 2016 sugiere que la mejora visual percibida subjetivamente con material de fuente de contraste común se nivela en aproximadamente 60 zonas de atenuación local de LCD.
Tecnología
Las pantallas LCD con retroiluminación LED no se iluminan automáticamente (a diferencia de los sistemas LED puros). Hay varios métodos de retroiluminación de un panel LCD utilizando LED, incluido el uso de matrices de LED blancos o RGB (rojo, verde y azul) detrás del panel e iluminación LED de borde (que utiliza LED blancos alrededor del marco interior del televisor y un panel de difusión de luz para distribuir la luz uniformemente detrás del panel LCD). Las variaciones en la retroiluminación LED ofrecen diferentes beneficios. El primer televisor LCD comercial de matriz completa con retroiluminación LED fue el Sony Qualia 005 (presentado en 2004), que utilizaba matrices LED RGB para producir una gama de colores aproximadamente el doble de la de un televisor LCD CCFL convencional. Esto fue posible porque los LED rojo, verde y azul tienen picos espectrales nítidos que (combinados con los filtros del panel LCD) dan como resultado un sangrado significativamente menor a los canales de color adyacentes. Los canales de sangrado no deseados no "blanquean" tanto el color deseado, lo que da como resultado una gama más amplia. La tecnología LED RGB continúa utilizándose en los modelos LCD Sony BRAVIA . La retroiluminación LED que utiliza LED blancos produce una fuente de espectro más amplio que alimenta los filtros del panel LCD individuales (similar a las fuentes CCFL), lo que da como resultado una gama de visualización más limitada que los LED RGB a un costo menor.
Los denominados comercialmente "televisores LED" son televisores con LCD en los que los LED se controlan dinámicamente mediante la información de vídeo (control dinámico de la retroiluminación o retroiluminación LED dinámica de "atenuación local", también comercializada como HDR, televisión de alto rango dinámico, inventada por investigadores de Philips Douglas Stanton, Martinus Stroomer y Adrianus de Vaan).
La evolución de los estándares energéticos y las crecientes expectativas del público con respecto al consumo de energía han hecho necesario que los sistemas de retroiluminación administren su energía. En cuanto a otros productos electrónicos de consumo (por ejemplo, frigoríficos o bombillas), las categorías de consumo de energía se aplican a los televisores. Se han introducido normas para clasificaciones de potencia para televisores, por ejemplo, en los EE. UU., La UE y Australia, así como en China. Además, un estudio de 2008 mostró que entre los países europeos, el consumo de energía es uno de los criterios más importantes para los consumidores cuando eligen un televisor, tan importante como el tamaño de la pantalla.
Usando PWM (modulación de ancho de pulso), una tecnología donde la intensidad de los LED se mantiene constante pero el ajuste de brillo se logra variando un intervalo de tiempo de parpadeo de estas fuentes de luz de intensidad de luz constante, la luz de fondo se atenúa al color más brillante que aparece en la pantalla al mismo tiempo que aumenta el contraste de la pantalla LCD a los niveles máximos alcanzables, aumenta drásticamente la relación de contraste percibida, aumenta el rango dinámico, mejora la dependencia del ángulo de visión de la pantalla LCD y reduce drásticamente el consumo de energía.
La combinación del control de retroiluminación dinámica LED en combinación con polarizadores reflectantes y películas prismáticas (inventado por los investigadores de Philips Adrianus de Vaan y Paulus Schaareman hace que estos televisores "LED" (LCD) sean mucho más eficientes que los anteriores equipos basados en CRT, lo que genera una energía mundial ahorro de 600 TWh (2017), equivalente al 10% del consumo de electricidad de todos los hogares del mundo o al doble de la producción de energía de todas las células solares del mundo.
Las películas de polarización prismática y reflectante se logran generalmente utilizando las llamadas películas DBEF fabricadas y suministradas por 3M. Estas películas de polarización reflectante que utilizan cristales líquidos polimerizados orientados uniaxialmente (polímeros birrefringentes o pegamento birrefringente) fueron inventados en 1989 por los investigadores de Philips Dirk Broer, Adrianus de Vaan y Joerg Brambring.
BrightSide Technologies demostró públicamente una primera retroiluminación LED dinámica de "atenuación local" en 2003, y más tarde se introdujo comercialmente para los mercados profesionales (como la postproducción de video). La iluminación Edge LED fue introducida por primera vez por Sony en septiembre de 2008 en el BRAVIA KLV-40ZX1M de 40 pulgadas (1000 mm) (conocido como ZX1 en Europa). La iluminación Edge-LED para LCD permite una carcasa más delgada; el Sony BRAVIA KLV-40ZX1M tiene 1 cm de grosor y otros también son extremadamente delgados.
Los LCD con retroiluminación LED tienen una vida útil más larga y una mejor eficiencia energética que los televisores LCD de plasma y CCFL . A diferencia de las luces de fondo CCFL, los LED no utilizan mercurio (un contaminante ambiental) en su fabricación. Sin embargo, otros elementos (como galio y arsénico ) se utilizan en la fabricación de los emisores LED; Existe un debate sobre si son una mejor solución a largo plazo al problema de la eliminación de pantallas.
Debido a que los LED se pueden encender y apagar más rápidamente que los CCFL y pueden ofrecer una salida de luz más alta, teóricamente es posible ofrecer relaciones de contraste muy altas. Pueden producir negros profundos (LED apagados) y alto brillo (LED encendidos). Sin embargo, las mediciones realizadas a partir de salidas de blanco puro y negro puro se complican por el hecho de que la iluminación LED de borde no permite que estas salidas se reproduzcan simultáneamente en la pantalla.
Se están investigando luces de fondo mini-LED de matriz completa, que constan de varios miles de WLED, para televisores y dispositivos móviles.
Los LED blancos en las luces de fondo LED pueden usar fósforos de silicato especiales, ya que son más brillantes pero se degradan más rápido. El tamaño de los LED es uno de los factores que determina el tamaño del marco de las pantallas LCD con retroiluminación LED.
Película de mejora de puntos cuánticos (QDEF)
Los puntos cuánticos son fotoluminiscentes ; son útiles en pantallas porque emiten luz en distribuciones normales específicas y estrechas de longitudes de onda . Para generar la luz blanca más adecuada como retroiluminación de LCD, partes de la luz de un LED emisor de azul se transforman mediante puntos cuánticos en luz verde y roja de pequeño ancho de banda, de modo que la luz blanca combinada permite una gama de colores casi ideal generada por el Filtros de color RGB del panel LCD. Además, se mejora la eficiencia, ya que los colores intermedios ya no están presentes y no tienen que ser filtrados por los filtros de color de la pantalla LCD . Esto puede dar como resultado una pantalla que muestre los colores con mayor precisión en el espectro visible . Otras empresas también están desarrollando soluciones de puntos cuánticos para pantallas: Nanosys , 3M como licenciatario de Nanosys, QD Vision de Lexington , Massachusetts y Avantama de Suiza . Este tipo de retroiluminación fue demostrado por varios fabricantes de televisores en el Consumer Electronics Show 2015. Samsung presentó sus primeras pantallas de puntos cuánticos 'QLED' en CES 2017 y luego formó la 'QLED Alliance' con Hisense y TCL para comercializar la tecnología.
Mini LED
Las pantallas Mini LED son LCD con retroiluminación LED con retroiluminación basada en Mini LED que admiten más de mil zonas de atenuación local de matriz completa (FALD). Esto permite negros más profundos y una mayor relación de contraste. No confundir con microLED .
Parpadeo de atenuación de la luz de fondo
Las luces de fondo LED a menudo se atenúan aplicando modulación de ancho de pulso a la corriente de suministro, apagando y encendiendo la luz de fondo más rápidamente de lo que el ojo puede percibir. Si la frecuencia del pulso de atenuación es demasiado baja o el usuario es sensible al parpadeo, esto puede causar incomodidad y fatiga visual (similar al parpadeo de las pantallas CRT a frecuencias de actualización más bajas ). Esto puede ser probado por un usuario simplemente moviendo su mano frente a la pantalla; si parece tener bordes bien definidos a medida que se mueve, la luz de fondo está pulsando a una frecuencia bastante baja. Si la mano aparece borrosa, la pantalla tiene una luz de fondo iluminada continuamente o está funcionando a una frecuencia demasiado alta para percibirla. El parpadeo se puede reducir (o eliminar) configurando la pantalla al brillo total, aunque esto degrada la calidad de la imagen y aumenta el consumo de energía.
Referencias
enlaces externos
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Medios relacionados con pantallas de cristal líquido con retroiluminación LED en Wikimedia Commons
