Светодиодная подсветка:
Светодиоды становятся все более распространенными элементами подсветки. Они уже являются стандартом в промышленных панелях размером до 10,4 дюймов и предлагаются в качестве опции для панелей размером более 15 дюймов. Преимущества значительны. Светодиоды используют постоянный ток, что упрощает их управление; у них нет инвертора, что повышает эффективность; а их энергопотребление изменяется почти линейно с яркостью, что упрощает управление питанием. В результате большинство небольших и средних дисплеев оснащены ими. Компания iSuppli Corporation прогнозирует, что эта тенденция будет продолжать расти и распространится на более крупные дисплеи. Например, по их оценкам, в 2013 году 39% ЖК-телевизоров будут иметь светодиодную подсветку по сравнению с 3% в 2009 году. Аналитик отмечает, что эта тенденция ускорилась из-за снижения цены светодиодов по сравнению с люминесцентными лампами с холодным катодом благодаря более высокому индексу производительности светодиодов, а также из-за переизбытка предложения на рынке светодиодов.

Несмотря на свои преимущества и растущую популярность, светодиодная подсветка также имеет некоторые недостатки. Белый светодиод на самом деле не белый. Это синий светодиод со встроенным желтым люминофором, создающим впечатление белого света, а его спектральная кривая имеет пробелы в красной и зеленой частях спектра. Для достижения наилучшего цветового баланса высококачественные ЖК-дисплеи оснащаются RGB-подсветкой.
Большинству дисплеев любого размера потребуется более одного светодиода для достижения приемлемого уровня яркости, а добиться приемлемой равномерности сложно, особенно по мере старения светодиодов. Кроме того, энергоэффективность может быть проблемой. Хотя светодиодные дисплеи более энергоэффективны, чем люминесцентные лампы с холодным катодом (CCFL), это не всегда так, поскольку некоторые реализации потребляют столько же или даже больше энергии, чем их аналоги CCFL. Светодиоды постоянно совершенствуются с точки зрения светоотдачи, эффективности и срока службы. Яркость светодиодов увеличилась до такой степени, что потенциально требуется меньше светодиодов на один дисплей. Производители обратились к микроэлектромеханическим системам (MEMS) и другим технологиям световодов для равномерного распределения освещения по большой площади, обеспечивая максимальную яркость и однородность.
Другие сложные технологии включают полнокадровую светодиодную подсветку, при которой ЖК-панель разделена на 240 сегментов, а яркость светодиодной подсветки может локально изменяться для получения более глубоких черных оттенков в темных областях экрана при одновременном снижении энергопотребления. Ультратонкие дисплеи могут быть созданы с использованием краевой подсветки.

Как максимально эффективно использовать светодиодную подсветку:
характеристики ЖК-дисплеев сильно варьируются, и некоторые дисплеи могут достичь необходимого уровня читаемости с большей помощью подсветки, чем другие. Ключевые параметры для анализа — яркость, контрастность и угол обзора. Яркость — относительно стандартизированный параметр, измеряемый в канделах на квадратный метр в затемненной комнате со всеми белыми пикселями и максимальной яркостью подсветки. Коэффициент контрастности сравнивать сложнее, поскольку существует несколько способов интерпретации этого измерения, но, как правило, это индекс яркости от самого яркого цвета (белого) до самого темного (черного), который способна воспроизвести система. Угол обзора еще более субъективен.
На яркость дисплея влияет индекс пропускания TFT-дисплея. Небольшая часть каждого пикселя затемняется тонкопленочным транзистором, который им управляет. Такие технологии, как поликристаллический кремний или низкотемпературный поликристаллический кремний (LTPS), уменьшают размер этого транзистора.
Хотя показатели производительности могут помочь в составлении списка потенциальных вариантов дисплея, наилучший подход для приложений, требующих хорошей видимости в суровых условиях, где также важен вопрос энергопотребления, — это моделирование приложения с несколькими альтернативными дисплеями и измерение мощности подсветки в каждом случае. Следует учитывать такие факторы, как уровень окружающего освещения в помещении, где будет использоваться дисплей, и предполагаемый угол обзора. Иногда изменения цвета ключевой информации могут влиять на производительность дисплея.

OLED: альтернатива без подсветки
. Сами ЖК-дисплеи потребляют очень мало энергии. Фактически, энергопотребление дисплейных систем почти полностью ограничивается подсветкой, которая освещает весь дисплей, если ее нельзя выключить.
В отличие от них, технология OLED является излучающей. Каждый пиксель излучает свой собственный свет, поэтому, когда он выключен, он не излучает свет и потребляет почти нулевую энергию. В отличие от ЖК-дисплеев с подсветкой, OLED-дисплеи обеспечивают истинно черный цвет, что приводит к гораздо более высокому коэффициенту контрастности, обычно 10 000:1 по сравнению с 400:1 у обычных TFT-дисплеев. Они также намного ярче, отчасти потому, что им не нужна пара поляризаторов для фильтрации половины света, излучаемого ЖК-дисплеем с подсветкой.
С эстетической точки зрения технология OLED превосходит ЖК-дисплеи, предлагая улучшенные уровни яркости и контрастности. Время отклика OLED-дисплея обычно составляет 50 мс по сравнению с 25 мс у ЖК-дисплеев, что означает, что воспроизведение видео в полном объеме происходит быстрее, а отображение оттенков серого намного лучше.
Несмотря на более высокую стоимость и меньший срок службы, технология OLED все чаще используется в потребительских товарах, включая серию Walkman X от Sony, Nokia N85 и Microsoft Zune HD. Технология также доступна на промышленном рынке, и уже сейчас предлагаются варианты OLED-дисплеев размером от 0,79 до 7,0 дюймов и разрешением от 64 x 48 до 480 x 272, поддерживаемые комплектами для разработки и оценки.

Управление энергопотреблением OLED-дисплея:
Потребляемая мощность OLED-дисплея не является фиксированной величиной, а варьируется в зависимости от отображаемого изображения. В приложениях для отображения изображений и видео она может составлять всего 25% от максимальной теоретической мощности, которая потреблялась бы при одновременном освещении всех пикселей. Для приложений, где энергопотребление является важным фактором, дизайн изображения может помочь снизить потребление. Например, отображение изображения в негативном режиме (белый текст на черном фоне) может быть гораздо эффективнее, чем в позитивном режиме (черный текст на белом фоне), поскольку требуется осветить лишь одну десятую часть пикселей. 

Яркость пикселей также оказывает существенное влияние на энергопотребление. Зависимость не всегда линейная, но это, безусловно, хорошее первое приближение. Экономить энергию можно не только за счет снижения яркости всех пикселей, когда позволяет уровень окружающего освещения, но и за счет контекстно-зависимого управления яркостью, например, путем затемнения недоступных областей меню. Снижение яркости также помогает продлить срок службы дисплея. Хотя энергопотребление является самой большой проблемой, стоит также рассмотреть возможность изменения цветов часто отображаемых пунктов меню, поскольку красные и зеленые пиксели более энергоэффективны, чем синие. Исследовательская группа из Университета Британской Колумбии разработала «энергосберегающую» цветовую конфигурацию, которая позволяет сэкономить до 40% по сравнению со стандартной цветовой палитрой.

Частота обновления дисплея также влияет на энергопотребление из-за емкостной природы OLED-пикселей. Очень высокая частота обновления увеличивает энергопотребление, поскольку требует больше циклов зарядки. Это также может привести к снижению яркости дисплея, так как пикселям не хватает времени для полной зарядки при каждом цикле обновления. Хотя для компенсации можно увеличить контрастность, это еще больше влияет на энергопотребление. Частота обновления должна быть как можно ниже, чтобы не вызывать мерцания в видимом изображении. Подходящее номинальное значение составляет 75 Гц, хотя иногда можно опуститься даже до 60 Гц.
Поскольку OLED-дисплеи являются излучающей технологией, непрерывное использование приводит к очень медленной деградации пикселей. В дополнение к использованию спящего режима и режима выключения для предотвращения старения, стоит приобрести заставку. Количество используемых пикселей и яркость заставки следует контролировать, как объяснялось ранее.

Заключение:
В мире, где все большее значение приобретает мобильность, требования к снижению энергопотребления, веса и стоимости, а также необходимость внедрения мультимедийных функций и добавления привлекательных эстетических элементов, актуальны даже для самых распространенных систем тестирования и измерений. Рынок мобильных телефонов прокладывает путь для новых технологий, способных согласовать эти противоречивые потребности. Светодиодная подсветка впервые была внедрена в мобильные телефоны и сейчас практически повсеместно используется в небольших и средних дисплеях в промышленных условиях. Технология OLED проходит практически ту же эволюцию.

Автор: Майк Кэдди, менеджер по продукции (дисплеи), RS

Более подробная информация или запрос цены