Retroilluminazione a LED Vedi anche: LCD retroilluminato a LED
Jun 13, 2018
Retroilluminazione a LED
Vedi anche: LCD retroilluminato a LED
LCD con retroilluminazione a matrice LED
La retroilluminazione a LED negli schermi a colori è disponibile in due varianti: retroilluminazione a LED bianca e retroilluminazione a LED RGB. [3] I LED bianchi sono utilizzati più spesso nei notebook e negli schermi desktop e costituiscono praticamente tutti gli schermi LCD mobili. Un LED bianco è in genere un LED blu con fosforo giallo ad ampio spettro che produce l'emissione di luce bianca. Tuttavia, poiché la curva spettrale si colora di giallo, è una scarsa corrispondenza con i picchi di trasmissione dei filtri di colore rosso e verde dell'LCD. Ciò fa sì che le primarie rosse e verdi si spostino verso il giallo, riducendo la gamma cromatica del display [4] . I LED RGB sono costituiti da un LED rosso, blu e verde e possono essere controllati per produrre diverse temperature di colore del bianco. I LED RGB per la retroilluminazione si trovano in schermi di alta qualità a prova di colore come il monitor HP DreamColor LP2480zx o alcuni notebook HP EliteBook selezionati, oltre a display più recenti di fascia consumer come i portatili della serie Studio di Dell dotati di un display LED RGB opzionale.
I LED RGB possono offrire un'enorme gamma di colori agli schermi [5] . Quando si usano tre LED separati ( colore aggiuntivo ), la retroilluminazione può produrre uno spettro di colori che corrisponde strettamente ai filtri di colore nei pixel LCD stessi. In questo modo, il filtro passabanda può essere ristretto in modo tale che ogni componente del colore consenta solo una banda molto stretta di spettro attraverso il display LCD. Ciò migliora l'efficienza del display in quanto meno luce viene bloccata quando viene visualizzato il bianco. Inoltre, i punti rossi, verdi e blu attuali possono essere spostati più lontano in modo che il display sia in grado di riprodurre colori più vividi.
Un nuovo metodo per migliorare ulteriormente la gamma cromatica dei pannelli LCD retroilluminati a LED si basa su LED blu (come GaN) che illuminano uno strato di fosfori nanocristalli, i cosiddetti Quantum Dots (QD) , [6] che convertono le lunghezze d'onda blu in le lunghezze d'onda desiderate più lunghe come colori verdi e rossi a larghezza di banda stretta per un'illuminazione ottimale dell'LCD da dietro. Il produttore, Nanosys , sostiene che l'output di colore dei punti può essere regolato precisamente controllando la dimensione dei nanocystals. Altre società che perseguono questo metodo sono Nanoco Group PLC (Regno Unito), QD Vision e 3M , un licenziatario di Nanosys. [7] Sony ha adattato la tecnologia Quantum Dot della società statunitense QD Vision [8] per introdurre TV LCD con una retroilluminazione a LED edge-lit migliorata commercializzata con il termine Triluminos nel 2013. Con un LED blu e nanocristalli ottimizzati per i colori verde e rosso di fronte ad essa, la risultante luce bianca combinata consente una gamma di colori equivalente o migliore rispetto a quella emessa da un più costoso set di tre LED RGB. Al Consumer Electronics Show 2015, Samsung Electronics , LG Electronics , la cinese TCL Corporation e Sony hanno mostrato la retroilluminazione a LED QD dei TV LCD. [9] [10]
Anche la retroilluminazione CCFL è migliorata in questo senso. Molti modelli di LCD, dai più economici display TN ai pannelli S-IPS o S-PVA a prova di colore, hanno un'ampia gamma di CCFL che rappresentano oltre il 95% delle specifiche dei colori NTSC .
Ci sono diverse sfide con retroilluminazione a LED. L'uniformità è difficile da ottenere, specialmente con l'invecchiamento dei LED, con l'invecchiamento dei LED a una velocità diversa. Inoltre, l'uso di tre fonti di luce separate per rosso, verde e blu significa che il punto di bianco del display può muoversi quando i LED invecchiano a velocità diverse; anche i LED bianchi sono interessati da questo fenomeno, con la registrazione di alcune centinaia di kelvin . I LED bianchi soffrono anche di turni blu a temperature più alte che variano da 3141K a 3222K per 10 ° C a 80 ° C rispettivamente. [11] L' efficienza energetica può anche essere una sfida; le implementazioni di prima generazione potrebbero potenzialmente utilizzare più energia delle loro controparti CCFL, anche se è possibile che un display a LED sia più efficiente. [ citazione necessaria ] Nel 2010, i display LED della generazione attuale possono avere vantaggi significativi in termini di consumo energetico. Ad esempio, la versione non LED del display per 24 " Benq G2420HDconsumer ha un consumo di 49 W rispetto ai 24 W della versione a LED dello stesso display (G2420HDBL).
Per superare le suddette sfide con retroilluminazione a LED RGB e bianco, la tecnologia LED "avanzata a fosfori remoti" [12] è stata sviluppata da NDF Special Light Products, specificamente per le applicazioni LCD di fascia alta e di lunga durata come i display del cockpit [13]. Display per il controllo del traffico aereo e display medici. Questa tecnologia utilizza LED a pompa blu in combinazione con un foglio su cui vengono stampati materiali luminescenti al fosforo per la conversione del colore. Il principio è simile a Quantum Dots, ma i fosfori applicati sono molto più robusti delle nanoparticelle quantistiche per applicazioni che richiedono una lunga durata in condizioni operative più impegnative. Poiché il foglio di fosforo è posto a una distanza (a distanza) dal LED, presenta uno stress termico molto inferiore rispetto ai fosfori nei LED bianchi. Di conseguenza, il punto di bianco è meno dipendente dai singoli LED e il degrado dei singoli LED nel corso della durata, determinando una retroilluminazione più omogenea con una maggiore uniformità del colore e un minore deprezzamento del flusso luminoso.
L'uso della retroilluminazione a LED nei computer portatili è in crescita. Sony ha utilizzato retroilluminazione a LED in alcuni dei suoi notebook VAIO slim di fascia alta dal 2005 e Fujitsu ha introdotto notebook con retroilluminazione a LED nel 2006. Nel 2007, Asus , Dell e Apple hanno introdotto la retroilluminazione a LED in alcuni dei loro modelli di notebook. A partire dal 2008, Lenovo ha anche annunciato i notebook retroilluminati a LED. Nell'ottobre 2008, Apple ha annunciato che avrebbe utilizzato la retroilluminazione a LED per tutti i suoi notebook e il nuovo Apple Cinema Display da 24 pollici, e un anno dopo ha introdotto un nuovo iMac LED, il che significa che tutti i nuovi schermi di computer di Apple sono ora a LED. Quasi tutti i laptop con display 16: 9 introdotti da settembre 2009 utilizzano pannelli retroilluminati a LED. Questo è anche il caso della maggior parte dei televisori LCD, commercializzati in alcuni paesi sotto il nome fuorviante LED TV , sebbene l'immagine sia ancora generata da un pannello LCD.
La maggior parte delle retroilluminazioni a LED per LCD sono illuminate dai bordi , ovvero diversi LED sono posti ai bordi di una guida di luce, che distribuisce la luce dietro il pannello LC. I vantaggi di questa tecnica sono la struttura a pannello piatto molto sottile e il basso costo. Una versione più costosa è chiamata LED full-array o direct e consiste di molti LED posizionati dietro il pannello LC (una serie di LED), in modo che i pannelli di grandi dimensioni possano essere illuminati in modo uniforme. Questa disposizione consente all'attenuazione locale di ottenere pixel neri più scuri a seconda dell'immagine visualizzata.
Retroilluminazione
La retroilluminazione a LED viene spesso controllata dinamicamente utilizzando le informazioni video [14] (controllo retroilluminazione dinamico o retroilluminazione LED "local dimming" dinamica, commercializzato anche come HDR, televisione ad alta gamma dinamica, inventato dai ricercatori Philips Douglas Stanton, Martinus Stroomer e Adrianus de Vaan [ 15] [16] [17] ).
Usando PWM (modulazione della larghezza dell'impulso, una tecnologia in cui l'intensità dei LED è mantenuta costante, ma la regolazione della luminosità si ottiene variando un intervallo di tempo per il lampeggiare di queste sorgenti di luce ad intensità luminosa costante [18] ), la retroilluminazione viene attenuata il colore più luminoso che appare sullo schermo e contemporaneamente aumenta il contrasto dell'LCD ai massimi livelli raggiungibili
Se la frequenza della modulazione dell'ampiezza dell'impulso è troppo bassa o l'utente è molto sensibile allo sfarfallio, ciò può causare disagio e affaticamento della vista, simile allo sfarfallio dei display CRT . [19] [20] Questo può essere verificato da un utente semplicemente agitando una mano o un oggetto davanti allo schermo. Se l'oggetto sembra avere bordi ben definiti mentre si muove, la retroilluminazione si accende e si spegne a una frequenza piuttosto bassa. Se l'oggetto appare sfocato, il display ha una retroilluminazione continuamente accesa o sta operando la retroilluminazione con una frequenza superiore a quella percepita dal cervello. Lo sfarfallio può essere ridotto o eliminato impostando il display a piena luminosità, sebbene ciò possa avere un impatto negativo sulla qualità dell'immagine e sulla durata della batteria a causa del maggiore consumo energetico.
