Pantalla LCD retroiluminada por LED

Una pantalla LCD retroiluminada por LED es una pantalla de cristal líquido que utiliza LED para la retroiluminación en lugar de la retroiluminación fluorescente de cátodo frío (CCFL) tradicional. ^{[ 1 ]} Las pantallas retroiluminadas por LED utilizan las mismas tecnologías TFT LCD ( pantalla de cristal líquido de transistor de película delgada ) que las pantallas LCD retroiluminadas por CCFL, pero ofrecen diversas 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 puros en los píxeles, a diferencia de las pantallas OLED y microLED . Esto se debe a que, incluso en estado apagado, los píxeles negros permiten el paso de algo de luz de la retroiluminación. Algunas pantallas LCD retroiluminadas por LED utilizan zonas de atenuación local para aumentar el contraste entre las áreas brillantes y oscuras de la pantalla, pero esto puede provocar un efecto de halo o "floración" en los píxeles oscuros dentro o cerca de una zona iluminada. ^{[ 3 ]}

Las retroiluminaciones LED reemplazan 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 lateral o directa: ^{[ 9 ]}

• Iluminación de borde (ELED): Los LED forman una línea alrededor del borde de la pantalla. También puede ser compatible con:
  • Atenuación de marco: ajusta el brillo de toda la retroiluminación en función del contenido mostrado, como si se admitiera la atenuación local, pero solo con una única zona.
  • Atenuación local: se controlan individualmente varias zonas verticales u horizontales.
• Iluminación directa (DLED) o matriz completa: Los LED forman una matriz directamente detrás de la pantalla a intervalos igualmente espaciados. Además, puede admitir:
  • Atenuación de marco: ajusta el brillo de toda la retroiluminación en función del contenido mostrado, como si se admitiera la atenuación local, pero solo con una única zona.
  • Atenuación local: varios grupos de LED de iluminación directa (rectángulos) se controlan individualmente. Se conoce comúnmente como atenuación local de matriz completa (FALD, por sus siglas en inglés).

Además, a menudo se utiliza un panel difusor especial (placa guía de luz, LGP) para distribuir la luz de manera uniforme detrás de la pantalla.

El método de atenuación local de la retroiluminación permite controlar dinámicamente el nivel de intensidad de luz de áreas oscuras específicas en la pantalla, lo que resulta en índices de contraste dinámico mucho más altos, aunque a costa de una menor definición de los objetos pequeños y brillantes sobre un fondo oscuro, como campos estelares 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 de origen de contraste común se estabiliza en aproximadamente 60 zonas de atenuación local de LCD. ^{[ 11 ]}

En 2025, RTINGS.com descubrió en pruebas de longevidad aceleradas que los televisores con retroiluminación lateral eran más propensos a fallar más rápidamente que los paneles de retroiluminación directa (especialmente durante el uso continuo) debido a que el calor de los LED era más concentrado e intenso que en los paneles de retroiluminación directa, lo que los hacía más propensos a agrietarse y deformarse, y por lo tanto, a quemarse y fallar los LED. ^{[ 12 ]}

Las pantallas LCD con retroiluminación LED no son autoiluminadas (a diferencia de los sistemas LED puros). Existen varios métodos para retroiluminar un panel LCD mediante LED, incluyendo el uso de matrices de LED blancas 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 difusor de luz para distribuir la luz uniformemente detrás del panel LCD). Las variaciones en la retroiluminación LED ofrecen diferentes ventajas. El primer televisor LCD comercial con retroiluminación LED de matriz completa fue el Sony Qualia 005 (presentado en 2004), ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] 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 pronunciados que (combinados con los filtros del panel LCD) dan como resultado una fuga de luz significativamente menor a los canales de color adyacentes. Los canales de fuga no deseados no "blanquean" el color deseado tanto como se espera, lo que resulta en una gama de colores más amplia. La tecnología LED RGB se sigue utilizando en los modelos LCD BRAVIA de Sony . La retroiluminación LED con LED blancos produce una fuente de espectro más amplio que alimenta los filtros individuales del panel LCD (similar a las fuentes CCFL), lo que resulta en una gama de colores más limitada que la de los LED RGB a un menor costo.

Los televisores descritos como "LED TV" se basan en LCD, con los LED controlados dinámicamente utilizando la información de video ^{[ 18 ]} (control dinámico de retroiluminación o atenuación local dinámica de retroiluminación LED, también comercializada como HDR, televisión de alto rango dinámico, inventada por los investigadores de Philips Douglas Stanton, Martinus Stroomer y Adrianus de Vaan ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}

La evolución de los estándares energéticos y las crecientes expectativas del público respecto al consumo de energía hicieron necesario que los sistemas de retroiluminación gestionaran su consumo. Al igual que con otros productos electrónicos de consumo (por ejemplo, refrigeradores o bombillas), se aplican categorías de consumo de energía para los televisores. ^{[ 22 ]} Se han introducido estándares para la clasificación de potencia de los televisores, por ejemplo, en EE. UU., la UE, Australia, ^{[ 23 ]} y China. ^{[ 24 ]} Un estudio de 2008 ^{[ 25 ]} mostró que, entre los países europeos, el consumo de energía es uno de los criterios más importantes para los consumidores al elegir un televisor, tan importante como el tamaño de la pantalla. ^{[ 26 ]}

Utilizando PWM (modulación por ancho de pulso), una tecnología en la que la intensidad de los LED se mantiene constante pero el ajuste del brillo se logra variando un intervalo de tiempo de parpadeo de estas fuentes de luz de intensidad constante, ^{[ 27 ]} la retroiluminación se atenúa al color más brillante que aparece en la pantalla mientras que simultáneamente aumenta el contraste de la LCD a los niveles máximos alcanzables, aumentando drásticamente la relación de contraste percibida, aumentando el rango dinámico, mejorando la dependencia del ángulo de visión de la LCD y reduciendo drásticamente el consumo de energía.

La combinación del control dinámico de la retroiluminación LED ^{[ 19 ]} junto con polarizadores reflectantes y películas prismáticas (inventadas por los investigadores de Philips Adrianus de Vaan y Paulus Schaareman ^{[ 28 ])} hacen que estos televisores "LED" (LCD) sean mucho más eficientes que los anteriores televisores basados ​​en CRT, lo que conlleva un ahorro energético mundial de 600 TWh en 2017, equivalente al 10% del consumo eléctrico de todos los hogares del mundo, o el doble de la producción energética de todas las células solares del mundo. ^{[ 29 ] [ 30 ]}

Las películas de polarización prismáticas y reflectantes generalmente se obtienen utilizando las llamadas películas DBEF fabricadas y suministradas por 3M. ^{[ 31 ] [ 32 ]} 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. ^{[ 33 ]}

La primera retroiluminación LED dinámica de "atenuación local" fue demostrada públicamente por BrightSide Technologies en 2003, ^{[ 34 ]} y posteriormente introducida comercialmente para mercados profesionales (como la postproducción de vídeo). ^{[ 35 ]} 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 pantallas LCD permite carcasas más delgadas; el Sony BRAVIA KLV-40ZX1M tiene 1 cm de grosor, y otros también son extremadamente delgados.  

Las pantallas LCD con retroiluminación LED tienen una vida útil más larga y una mayor eficiencia energética que los televisores LCD de plasma y CCFL . ^{[ 36 ]} A diferencia de las retroiluminaciones 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 galio y arsénico ); existe un debate sobre si representan una mejor solución a largo plazo para el problema de la eliminación de pantallas.

Dado que los LED se pueden encender y apagar más rápidamente que las lámparas CCFL y ofrecen una mayor luminosidad, teóricamente es posible lograr relaciones de contraste muy altas. Pueden producir negros profundos (LED apagados) y un alto brillo (LED encendidos). Sin embargo, las mediciones realizadas a partir de negros puros y blancos puros se complican debido a que la iluminación LED perimetral impide que estos colores se reproduzcan simultáneamente en la pantalla.

En 2017 se estaban investigando retroiluminación mini-LED de matriz completa, compuesta por varios miles de WLED, para televisores y dispositivos móviles. ^{[ 37 ]}

Los LED blancos en las retroiluminaciones LED pueden usar fósforos de silicato especiales, que son más brillantes pero se degradan más rápido. ^{[ 38 ]} El tamaño de los LED es uno de los factores que determina el tamaño del bisel de las pantallas LCD retroiluminadas por LED. ^{[ 39 ]}

Las retroiluminaciones LED suelen atenuarse aplicando modulación por ancho de pulso a la corriente de alimentación, encendiendo y apagando la retroiluminación más rápidamente de lo que el ojo puede percibir. Si la frecuencia de los pulsos de atenuación es demasiado baja o el usuario es sensible al parpadeo, esto puede causar molestias y fatiga visual similares al parpadeo de las pantallas CRT con frecuencias de actualización bajas . ^{[ 53 ]} Esto se puede comprobar simplemente moviendo la mano delante de la pantalla; si parece tener bordes nítidos al moverse, la retroiluminación está pulsando a una frecuencia bastante baja. Si la mano aparece borrosa, la pantalla tiene una retroiluminación continua o está funcionando a una frecuencia demasiado alta para ser percibida. El parpadeo se puede reducir (o eliminar) ajustando el brillo de la pantalla al máximo, aunque esto puede degradar la calidad de la imagen y aumentar el consumo de energía.

A partir de 2025, la mayoría de las pantallas LCD retroiluminadas por LED de fabricación reciente utilizan regulación de corriente continua en lugar de modulación por ancho de pulso para reducir el nivel de brillo, lo que evita el parpadeo al disminuir el ajuste de brillo; a menudo, los fabricantes las comercializan como "sin parpadeo". ^{[ 54 ] [ 55 ]}

• Cinta de uniformidad

• Contenido multimedia relacionado con pantallas de cristal líquido retroiluminadas por LED en Wikimedia Commons.