Retroiluminación LED Vea también: LCD retroiluminado por LED
Jun 13, 2018
Retroiluminación LED
Ver también: LCD retroiluminado por LED
LCD con retroiluminación LED de matriz
La retroiluminación LED en pantallas a color viene en dos variedades: retroiluminación LED blanca y retroiluminación LED RGB. [3] Los LED blancos se utilizan con mayor frecuencia en computadoras portátiles y pantallas de escritorio, y constituyen prácticamente todas las pantallas LCD móviles. Un LED blanco es típicamente un LED azul con fósforo amarillo de amplio espectro que da como resultado la emisión de luz blanca. Sin embargo, debido a que la curva espectral tiene un pico en amarillo, es una combinación pobre con los picos de transmisión de los filtros de color rojo y verde de la pantalla LCD. Esto hace que los primarios rojo y verde cambien a amarillo, reduciendo la gama de colores de la pantalla [4] . Los LED RGB constan de un LED rojo, azul y verde, y se pueden controlar para producir diferentes temperaturas de color de blanco. Los LED RGB para retroiluminación se encuentran en pantallas de pruebas de color de gama alta como el monitor HP DreamColor LP2480zx o portátiles HP EliteBook seleccionados, así como pantallas más recientes para consumidores como las laptops Dell de la serie Studio que tienen una pantalla LED RGB opcional.
Los LED RGB pueden ofrecer una enorme gama de colores para pantallas [5] . Al utilizar tres LED separados ( color aditivo ), la luz de fondo puede producir un espectro de color que coincide con los filtros de color en los píxeles de la LCD. De esta forma, la banda de paso del filtro puede reducirse de modo que cada componente de color deje solo una banda de espectro muy estrecha a través de la pantalla LCD. Esto mejora la eficiencia de la pantalla ya que se bloquea menos luz cuando se muestra el blanco. Además, los puntos rojos, verdes y azules reales se pueden mover más lejos para que la pantalla pueda reproducir colores más vivos.
Un nuevo método para mejorar aún más la gama de colores de los paneles LCD con retroiluminación LED se basa en LED azules (como GaN) que iluminan una capa de fósforos nanocristales, los denominados puntos cuánticos (QD) , [6] que convierten las longitudes de onda azules en las longitudes de onda más largas deseadas como el ancho de banda angosto de los colores verde y rojo para una iluminación óptima de la pantalla LCD desde atrás. El fabricante, Nanosys , afirma que la salida de color de los puntos se puede ajustar con precisión controlando el tamaño de los nanocástalos. Otras compañías que siguen este método son Nanoco Group PLC (Reino Unido), QD Vision y 3M , licenciatario de Nanosys. [7] Sony ha adaptado la tecnología Quantum Dot de la compañía estadounidense QD Vision [8] para introducir televisores LCD con una retroiluminación LED mejorada con borde iluminado comercializada bajo el término Triluminos en 2013. Con un LED azul y nanocristales optimizados para colores verde y rojo frente a él, la luz blanca combinada resultante permite una gama de colores equivalente o superior a la emitida por un conjunto más caro de tres LED RGB. En Consumer Electronics Show 2015, Samsung Electronics , LG Electronics , China TCL Corporation y Sony mostraron retroiluminación LED mejorada con QD de televisores LCD. [9] [10]
La retroiluminación CCFL también ha mejorado a este respecto. Muchos modelos LCD, desde pantallas TN baratas hasta paneles S-IPS o S-PVA a prueba de color, tienen CCFL de amplia gama que representan más del 95% de las especificaciones de color NTSC .
Hay varios desafíos con las luces de fondo LED. La uniformidad es difícil de lograr, especialmente a medida que los LED envejecen, con cada LED envejeciendo a un ritmo diferente. Además, el uso de tres fuentes de luz separadas para rojo, verde y azul significa que el punto blanco de la pantalla puede moverse a medida que los LED envejecen a diferentes velocidades; los LED blancos también se ven afectados por este fenómeno, y se registran cambios de varios cientos de kelvins . Los LED blancos también sufren cambios azules a temperaturas más altas que varían de 3141 K a 3222 K para 10 ° C a 80 ° C, respectivamente. [11] La eficiencia energética también puede ser un desafío; las implementaciones de primera generación podrían potencialmente usar más energía que sus contrapartes CCFL, aunque es posible que una pantalla LED sea más eficiente en términos de energía. [ citación necesitada ] En 2010, las pantallas LED de generación actual pueden tener importantes ventajas de consumo de energía. Por ejemplo, la versión sin LED de la pantalla de 24 "BenQ G2420HD tiene un consumo de 49W en comparación con los 24W de la versión LED de la misma pantalla (G2420HDBL).
Para superar los desafíos antes mencionados con retroiluminación LED RGB y blanca, NDF Special Light Products desarrolló una tecnología de LED 'avanzada fósforo remoto' [12] , específicamente para aplicaciones LCD de alta calidad y larga duración, como pantallas de cabina , [13] Pantallas de control de tráfico aéreo y pantallas médicas. Esta tecnología utiliza LED de bomba azul en combinación con una lámina sobre la que se imprimen materiales luminiscentes de fósforo para la conversión de color. El principio es similar a Quantum Dots, pero los fósforos aplicados son mucho más robustos que las nanopartículas de punto cuántico para aplicaciones que requieren una larga vida útil en condiciones operativas más exigentes. Debido a que la lámina de fósforo se encuentra a una distancia (remota) del LED, experimenta mucho menos estrés de temperatura que los fósforos en los LED blancos. Como resultado, el punto blanco es menos dependiente de los LED individuales, y la degradación de los LED individuales a lo largo de la vida, lo que lleva a una luz de fondo más homogénea con una consistencia del color mejorada y una menor depreciación de la luz.
El uso de retroiluminación LED en computadoras portátiles ha estado creciendo. Sony ha utilizado retroiluminación LED en algunos de sus portátiles VAIO de gama alta desde 2005, y Fujitsu introdujo notebooks con retroiluminación LED en 2006. En 2007, Asus , Dell y Apple introdujeron retroiluminación LED en algunos de sus modelos de notebook. A partir de 2008, Lenovo también ha anunciado portátiles con retroiluminación LED. En octubre de 2008, Apple anunció que usaría retroiluminación LED para todos sus portátiles y su nuevo Apple Cinema Display de 24 pulgadas, y un año después presentó un nuevo iMac LED, lo que significa que todas las pantallas de computadoras nuevas de Apple ahora son LED. Casi todas las computadoras portátiles con pantalla 16: 9 que se introdujeron desde septiembre de 2009 utilizan paneles retroiluminados por LED. Este es también el caso de la mayoría de los televisores LCD, que se comercializan en algunos países bajo el nombre engañoso de TV LED , aunque la imagen todavía se genera mediante un panel LCD.
La mayoría de las retroiluminaciones LED para pantallas LCD están iluminadas por los bordes, es decir, varios LED se colocan en los bordes de una guía de luz, que distribuye la luz detrás del panel LC. Las ventajas de esta técnica son la construcción de panel plano muy delgada y de bajo costo. Una versión más cara se llama LED de matriz completa o directa y consta de muchos LED colocados detrás del panel LC (una serie de LED), de manera que los paneles grandes se pueden iluminar uniformemente. Esta disposición permite el oscurecimiento local para obtener píxeles negros más oscuros dependiendo de la imagen mostrada.
Oscurecimiento de la luz de fondo
La retroiluminación LED a menudo se controla dinámicamente con la información de video [14] (control de retroiluminación dinámica o retroiluminación LED de atenuación local dinámica, también comercializada como HDR, televisión de alto rango dinámico, inventada por los investigadores de Douglas Douglas Stanton, Martinus Stroomer y Adrianus de Vaan [ 15] [16] [17] ).
Usando PWM (modulación de ancho de pulso, una tecnología donde la intensidad de los LEDs se mantiene constante, pero el ajuste de brillo se logra variando un intervalo de tiempo de parpadear estas fuentes de luz de intensidad de luz constante [18] ), la luz de fondo se atenúa al el color más brillante que aparece en la pantalla al mismo tiempo que aumenta el contraste de la pantalla LCD a los niveles máximos alcanzables
Si la frecuencia de la modulación de ancho de pulso es demasiado baja o el usuario es muy sensible al parpadeo, esto puede causar incomodidad y fatiga ocular, similar al parpadeo de las pantallas CRT . [19] [20] Esto puede ser probado por un usuario simplemente agitando una mano u objeto frente a la pantalla. Si el objeto parece tener bordes bien definidos a medida que se mueve, la luz de fondo se enciende y apaga intermitentemente a una frecuencia bastante baja. Si el objeto aparece borroso, la pantalla tiene una luz de fondo continuamente iluminada o está funcionando la luz de fondo a una frecuencia más alta de lo que el cerebro puede percibir. El parpadeo se puede reducir o eliminar ajustando la pantalla al brillo total, aunque esto puede tener un impacto negativo en la calidad de la imagen y la duración de la batería debido al mayor consumo de energía.
