Una pantalla LCD con retroiluminación LED es una pantalla de cristal líquido que utiliza LED para retroiluminación en lugar de la tradicional retroiluminación fluorescente de cátodo frío (CCFL). [1] Las pantallas con retroiluminación LED utilizan las mismas tecnologías TFT LCD ( pantalla de cristal líquido con transistor de película delgada ) que las pantallas LCD con retroiluminación CCFL, pero ofrecen una variedad de ventajas sobre ellas.
Los televisores que utilizan una combinación de retroiluminación LED con un panel LCD a veces se anuncian como televisores LED , aunque en realidad no son pantallas LED . [1] [2]
Las pantallas LCD retroiluminadas no pueden lograr negros reales para los píxeles, a diferencia de las pantallas OLED y microLED . Esto se debe a que incluso en el estado "apagado", los píxeles negros aún dejan pasar algo de luz de la luz de fondo. Algunas pantallas LCD con retroiluminación LED utilizan zonas de atenuación local para aumentar el contraste entre las áreas brillantes y oscuras de la pantalla, pero esto puede dar como resultado un efecto de "floración" o "halo" en los píxeles oscuros dentro o adyacentes a una zona iluminada. [3]
En comparación con las retroiluminación CCFL anteriores, el uso de LED para la retroiluminación ofrece:
La retroiluminación LED reemplaza las lámparas CCFL (fluorescentes) con unos pocos o varios cientos de LED blancos, RGB o azules. Una pantalla LCD con retroiluminación LED puede tener iluminación de borde o directa: [9]
Además, a menudo se utiliza un panel de difusión especial (placa 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 da como resultado 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. [10]
Un estudio de 2016 realizado por la Universidad de California (Berkeley) sugiere que la mejora visual percibida subjetivamente con material fuente de contraste común se nivela en aproximadamente 60 zonas de atenuación local de LCD. [11]
Las pantallas LCD con retroiluminación LED no se iluminan automáticamente (a diferencia de los sistemas LED puros). Existen varios métodos para iluminar un panel LCD mediante LED, incluido el uso de conjuntos de LED blancos o RGB (rojo, verde y azul) detrás del panel y la 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 con retroiluminación LED de matriz completa fue el Sony Qualia 005 (introducido en 2004), que utilizaba matrices de LED RGB para producir una gama de colores aproximadamente el doble que la de un televisor LCD CCFL convencional. Esto fue posible porque los LED rojos, verdes y azules tienen picos espectrales nítidos que (combinados con los filtros del panel LCD) dan como resultado una transferencia 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 se sigue utilizando en los modelos LCD Sony BRAVIA . La retroiluminación LED que utiliza LED blancos produce una fuente de espectro más amplio que alimenta los filtros individuales del panel LCD (similar a las fuentes CCFL), lo que da como resultado una gama de visualización más limitada que los LED RGB a un costo menor. [ cita necesaria ]
Los televisores descritos como "televisores LED" están basados en LCD, con los LED controlados dinámicamente utilizando la información de vídeo [12] (control dinámico de retroiluminación o retroiluminación LED dinámica de "atenuación local", también comercializado como HDR, televisor de alto rango dinámico, inventado por Los investigadores de Philips Douglas Stanton, Martinus Stroomer y Adrianus de Vaan [13] [14] [15]
La evolución de los estándares energéticos y las crecientes expectativas del público con respecto al consumo de energía hicieron necesario que los sistemas de retroiluminación gestionaran su energía. En cuanto a otros productos electrónicos de consumo (por ejemplo, frigoríficos o bombillas), se aplican categorías de consumo de energía a los televisores. [16] Se han introducido normas para las clasificaciones de potencia de los televisores, por ejemplo, en los EE.UU., la UE, Australia [17] y China. [18] Un estudio de 2008 [19] demostró que entre los países europeos el consumo de energía es uno de los criterios más importantes para los consumidores a la hora de elegir un televisor, tan importante como el tamaño de la pantalla. [20]
Utilizando PWM (modulación de ancho de pulso), una tecnología en la que la intensidad de los LED se mantiene constante pero el ajuste de brillo se logra variando el intervalo de tiempo de parpadeo de estas fuentes de luz de intensidad de luz constante, [21] la luz de fondo se atenúa al máximo color que aparece en la pantalla y al mismo tiempo aumenta el contraste de la pantalla LCD a los niveles máximos alcanzables, aumentando drásticamente la relación de contraste percibido, aumentando el rango dinámico, mejorando la dependencia del ángulo de visión de la pantalla LCD y reduciendo drásticamente el consumo de energía. [ se necesita aclaración ]
La combinación del control dinámico de retroiluminación LED [13] junto con polarizadores reflectantes y películas prismáticas (inventadas por los investigadores de Philips Adrianus de Vaan y Paulus Schaareman [22] hacen que estos televisores "LED" (LCD) sean mucho más eficientes que los anteriores basados en CRT. conjuntos, lo que llevó a un ahorro de energía mundial de 600 TWh en 2017, equivalente al 10% del consumo de electricidad de todos los hogares en todo el mundo, o el doble de la producción de energía de todas las células solares del mundo [ 23] [24] .
Las películas de polarización prismática y reflectante generalmente se logran utilizando las denominadas películas DBEF fabricadas y suministradas por 3M. [25] [26] Estas películas de polarización reflectantes que utilizan cristales líquidos polimerizados orientados uniaxialmente (polímeros birrefringentes o pegamento birrefringente) fueron inventadas en 1989 por los investigadores de Philips Dirk Broer, Adrianus de Vaan y Joerg Brambring. [27]
BrightSide Technologies demostró públicamente una primera retroiluminación LED dinámica de "atenuación local" en 2003, [28] y luego la introdujo comercialmente para los mercados profesionales (como la postproducción de video). [29] Sony introdujo por primera vez la iluminación LED Edge en septiembre de 2008 en el modelo BRAVIA KLV-40ZX1M de 40 pulgadas (1000 mm) (conocido como ZX1 en Europa). La iluminación Edge-LED para pantallas LCD permite una carcasa más delgada; El Sony BRAVIA KLV-40ZX1M tiene 1 cm de grosor y los demás también son extremadamente finos. [ cita necesaria ]
Los LCD con retroiluminación LED tienen una vida útil más larga y una mejor eficiencia energética que los televisores LCD de plasma y CCFL . [30] A diferencia de las luces de fondo CCFL, los LED no utilizan mercurio en su fabricación, que es un contaminante ambiental. Sin embargo, en la fabricación de los emisores LED se utilizan otros elementos (como el galio y el arsénico ); Existe un debate sobre si son una mejor solución a largo plazo al problema de la eliminación de pantallas. [ cita necesaria ]
Debido a que los LED se pueden encender y apagar más rápidamente que los CCFL y pueden ofrecer una mayor salida de luz, en teoría 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 porque la iluminación LED de borde no permite que estas salidas se reproduzcan simultáneamente en la pantalla. [ se necesita aclaración ]
En 2017 se estaban investigando retroiluminación mini-LED de matriz completa, que consta de varios miles de WLED, para televisores y dispositivos móviles. [31]
Los LED blancos en las retroiluminación LED pueden utilizar fósforos de silicato especiales, que son más brillantes pero se degradan más rápido. [32] El tamaño de los LED es uno de los factores que determina el tamaño del bisel de las pantallas LCD con retroiluminación LED. [33]
Los puntos cuánticos son fotoluminiscentes ; Son útiles en pantallas porque emiten luz en distribuciones normales estrechas y específicas de longitudes de onda . Para generar la luz blanca más adecuada como retroiluminación de LCD, partes de la luz de un LED que emite azul se transforman mediante puntos cuánticos en luz verde y roja de pequeño ancho de banda, de modo que la luz blanca combinada permite generar una gama de colores casi ideal. los filtros de color RGB del panel LCD. Los puntos cuánticos pueden estar en una capa separada como una película de mejora de puntos cuánticos, o reemplazar las resistencias verdes y rojas a base de pigmentos que normalmente se usan en los filtros de color 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 represente con mayor precisión los colores en el espectro visible . Las empresas que desarrollan soluciones de puntos cuánticos para pantallas incluyen Nanosys , 3M como licenciatario de Nanosys, QD Vision de Lexington , Massachusetts , EE. UU. y Avantama de Suiza. [34] [35] Varios fabricantes de televisores demostraron este tipo de retroiluminación en el Consumer Electronics Show 2015. [36] 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. [37] [38]
Las pantallas mini LED son pantallas LCD con retroiluminación LED con retroiluminación basada en mini-LED que admiten más de mil zonas de atenuación local de matriz completa (FALD), lo que proporciona negros más profundos y una mayor relación de contraste. [39] Un ejemplo de un producto que utiliza retroiluminación Mini LED es el iPad Pro de 12,9 pulgadas del año 2021 de Apple . [40]
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 con frecuencias de actualización más bajas . [41] Esto se puede probar simplemente agitando una mano frente a la pantalla; Si parece tener bordes bien definidos a medida que se mueve, la luz de fondo pulsa a una frecuencia bastante baja. Si la mano aparece borrosa, la pantalla tiene una luz de fondo continuamente iluminada o está funcionando a una frecuencia demasiado alta para percibirla. El parpadeo se puede reducir (o eliminar) configurando la pantalla al brillo máximo, aunque esto puede degradar la calidad de la imagen y aumentar el consumo de energía. [ cita necesaria ]
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ) Mantenimiento CS1: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
Medios relacionados con pantallas de cristal líquido con retroiluminación LED en Wikimedia Commons