Retroilluminazione a LED:
i LED stanno diventando sempre più comuni come elementi di retroilluminazione. Sono già lo standard nei pannelli industriali fino a 10,4 pollici e rappresentano un'opzione per i pannelli di dimensioni superiori a 15 pollici. I vantaggi sono considerevoli. I LED utilizzano corrente continua, il che li rende più facili da gestire; non necessitano di inverter, migliorando così l'efficienza; e il loro consumo energetico varia quasi linearmente con la luminosità, semplificando il controllo dell'alimentazione. Di conseguenza, la maggior parte dei display di piccole e medie dimensioni ne è dotata. iSuppli Corporation prevede che questa tendenza continuerà a crescere e ad estendersi ai display di dimensioni maggiori. Ad esempio, stima che il 39% dei televisori LCD avrà la retroilluminazione a LED nel 2013, rispetto al 3% del 2009. L'analista sottolinea che questa tendenza è stata accelerata dalla diminuzione del prezzo dei LED rispetto alle lampade fluorescenti a catodo freddo, grazie al maggiore indice di prestazione dei LED, nonché da un eccesso di offerta sul mercato dei LED.

Nonostante i suoi vantaggi e la crescente popolarità, la retroilluminazione a LED presenta anche alcuni svantaggi. Un LED bianco non è veramente bianco. Si tratta in realtà di un LED blu con un fosforo giallo incorporato per dare l'impressione di luce bianca, e la sua curva spettrale presenta delle lacune nelle parti rossa e verde dello spettro. Per ottenere il miglior bilanciamento del colore, i display LCD di alta qualità sono dotati di retroilluminazione RGB.
La maggior parte dei display, indipendentemente dalle dimensioni, richiede più di un LED per raggiungere un livello di luminosità accettabile, e ottenere un'uniformità accettabile è difficile, soprattutto con l'invecchiamento dei LED. Inoltre, l'efficienza energetica può rappresentare una sfida. Sebbene i display a LED siano più efficienti dal punto di vista energetico rispetto alle lampade fluorescenti a catodo freddo (CCFL), non è sempre così, poiché alcune implementazioni utilizzano la stessa potenza o addirittura di più rispetto alle loro controparti CCFL. I LED sono in continuo miglioramento in termini di emissione luminosa, efficienza e durata. La luminosità dei LED è aumentata al punto che potenzialmente sono necessari meno LED per display. I produttori si sono rivolti ai sistemi microelettromeccanici (MEMS) e ad altre tecnologie di guida della luce per diffondere l'illuminazione in modo uniforme su un'ampia area, garantendo la massima luminosità e uniformità.
Altre tecniche sofisticate includono la retroilluminazione a LED full-frame, in cui un pannello LCD è diviso in un massimo di 240 segmenti e la luminosità della retroilluminazione a LED può essere variata localmente per produrre neri più profondi nelle aree scure dello schermo, riducendo al contempo il consumo energetico. È possibile creare display ultrasottili utilizzando la retroilluminazione edge-frame.

Come ottenere il massimo dalla retroilluminazione a LED:
i display LCD hanno prestazioni molto variabili e alcuni display possono raggiungere il livello di leggibilità necessario con un maggiore supporto della retroilluminazione rispetto ad altri. I parametri chiave da analizzare sono luminosità, contrasto e angolo di visione. La luminosità è un parametro relativamente standardizzato ed è indicata in candele per metro quadrato in una stanza buia con tutti i pixel bianchi e la retroilluminazione alla massima luminosità. Il rapporto di contrasto non è altrettanto facile da confrontare perché esistono diversi modi di interpretare questa misurazione, ma in generale, è l'indice di luminanza dal colore più luminoso (bianco) al più scuro (nero) che il sistema è in grado di riprodurre. L'angolo di visione è ancora più soggettivo.
La luminosità del display è influenzata dall'indice di trasmissione di un display TFT. Una piccola parte di ciascun pixel viene oscurata dal transistor a film sottile che lo controlla. Tecnologie come il polisilicio o il silicio policristallino a bassa temperatura (LTPS) riducono le dimensioni di questo transistor.
Sebbene i dati sulle prestazioni possano essere utili per delineare un elenco di potenziali opzioni di visualizzazione, l'approccio migliore per le applicazioni che richiedono una buona visibilità in ambienti difficili, dove anche il consumo energetico è un fattore critico, consiste nel simulare l'applicazione con diverse alternative di visualizzazione e misurare la potenza della retroilluminazione in ciascun caso. Tra i fattori da considerare vi sono i livelli di luce ambientale nell'ambiente in cui verrà utilizzato il display e il probabile angolo di visualizzazione. Talvolta, le variazioni di colore delle informazioni chiave possono influire sulle prestazioni del display.

OLED: l'alternativa senza retroilluminazione
. Gli LCD consumano pochissima energia. Infatti, il consumo energetico dei sistemi di visualizzazione è quasi interamente limitato alla retroilluminazione, che illumina l'intero schermo a meno che non venga disattivata.
Al contrario, la tecnologia OLED è emissiva. Ogni pixel emette la propria luce, quindi quando è spento non produce luce e consuma pochissima energia. A differenza dei display LCD retroilluminati, gli OLED producono neri assoluti, con un rapporto di contrasto molto più elevato, tipicamente 10.000:1 rispetto al rapporto 400:1 dei display TFT convenzionali. Sono anche molto più luminosi, in parte perché non necessitano di una coppia di polarizzatori per filtrare metà della luce emessa da un display LCD retroilluminato.
Dal punto di vista estetico, la tecnologia OLED supera gli LCD, offrendo livelli di luminosità e contrasto migliorati. Il tempo di risposta di un display OLED è tipicamente di 50 ms rispetto ai 25 ms degli LCD, il che significa che i video a pieno movimento sono più veloci e la rappresentazione della scala di grigi è di gran lunga superiore.
Nonostante il costo più elevato e la durata inferiore, la tecnologia OLED viene utilizzata sempre più frequentemente nei prodotti di consumo, tra cui la serie Walkman X di Sony, il Nokia N85 e il Microsoft Zune HD. La tecnologia è disponibile anche nel mercato industriale e sono già disponibili display OLED con dimensioni che vanno da 0,79 a 7,0 pollici e risoluzioni da 64 x 48 a 480 x 272, supportati da kit di sviluppo e valutazione.

Controllo della potenza degli OLED:
il consumo energetico di un display OLED non è un valore fisso, ma varia a seconda dell'immagine visualizzata. Nelle applicazioni di visualizzazione di immagini e video, può essere pari ad appena il 25% della potenza teorica massima che verrebbe consumata se tutti i pixel fossero illuminati simultaneamente. Per le applicazioni in cui il consumo energetico è un fattore critico, la progettazione dell'immagine può contribuire a ridurlo. Ad esempio, visualizzare un'immagine in modalità negativa (testo bianco su sfondo nero) può essere molto più efficiente rispetto alla modalità positiva (testo nero su sfondo bianco), poiché richiede l'illuminazione di solo un decimo dei pixel. 

Anche la luminosità dei pixel ha un impatto significativo sul consumo energetico. La relazione non è sempre lineare, ma rappresenta certamente una buona prima approssimazione. È possibile risparmiare energia non solo riducendo la luminosità di tutti i pixel quando le condizioni di luce ambientale lo consentono, ma anche attraverso un controllo della luminosità contestuale, ad esempio attenuando le aree del menu non disponibili. Ridurre la luminosità contribuisce anche a prolungare la durata del display. Sebbene il consumo energetico rappresenti la sfida maggiore, è opportuno considerare la modifica dei colori delle voci di menu visualizzate più frequentemente, poiché i pixel rossi e verdi sono più efficienti dal punto di vista energetico rispetto a quelli blu. Un team di ricerca dell'Università della British Columbia ha progettato una configurazione di colori "a basso consumo energetico" che consente un risparmio fino al 40% rispetto alla tavolozza di colori standard.

Anche la frequenza di aggiornamento del display influisce sul consumo energetico a causa della natura capacitiva dei pixel OLED. Una frequenza di aggiornamento molto elevata aumenta il consumo energetico perché richiede un maggior numero di cicli di carica. Può anche causare un'attenuazione della luminosità del display, poiché i pixel non hanno tempo sufficiente per caricarsi completamente ad ogni ciclo di aggiornamento. Sebbene sia possibile aumentare il contrasto per compensare, ciò incide ulteriormente sul consumo energetico. La frequenza di aggiornamento dovrebbe essere la più bassa possibile senza causare sfarfallio nell'immagine visibile. Un valore nominale adeguato è 75 Hz, anche se a volte è possibile scendere fino a 60 Hz.
Poiché gli OLED sono una tecnologia emissiva, l'uso continuo comporta un lento degrado dei pixel. Oltre a utilizzare le modalità di sospensione e spegnimento per prevenire l'invecchiamento, può essere utile investire in uno screensaver. Il numero di pixel utilizzati e la luminosità dello screensaver devono essere controllati come spiegato in precedenza.

Conclusione:
In un mondo sempre più orientato alla portabilità, le esigenze di riduzione del consumo energetico, del peso e dei costi, unitamente alla necessità di integrare funzioni multimediali e aggiungere elementi estetici accattivanti, si applicano anche ai sistemi di test e misurazione più comuni. Il mercato della telefonia mobile sta aprendo la strada a nuove tecnologie in grado di conciliare queste esigenze contrastanti. La retroilluminazione a LED è stata introdotta per la prima volta nei telefoni cellulari ed è ora quasi universale nei display di piccole e medie dimensioni in ambito industriale. La tecnologia OLED sta seguendo praticamente la stessa evoluzione.

Autore: Mike Caddy, Product Manager (Display), RS

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