La evolución de las pantallas LED y el futuro de la tecnología de visualización

La tecnología de visualización LED se encuentra actualmente en una etapa fascinante. Aquí se ilustra la evolución de la tecnología de visualización a partir del tubo de rayos catódicos. Claramente, la tecnología de visualización más moderna es OLED, aunque las pantallas LED aún tienen una cuota de mercado de alrededor del 40 por ciento.

Los científicos continúan avanzando en la mejora de la tecnología LED y pronto podría volver a convertirse en el rey en los próximos años. Sumérgete en el contenido para comprender cómo funciona esta tecnología de visualización y qué nos depara el futuro.

Pixel Technology

 

Comencemos con un pequeño experimento. He creado un píxel aquí, obviamente un píxel muy grande con tres LED: R, G y B. Lo genial de la tecnología de píxeles es que puedes lograr cualquier color de salida que desees simplemente controlando la intensidad de los colores de entrada. Por ejemplo, ahora estás viendo un color lila claro. Si controlo un LED, se vuelve blanco. Si controlo otro LED, el color se convierte en algo diferente. De esta manera, puedes lograr cualquier color que desees utilizando la tecnología de píxeles.

Ahora, si reducimos el tamaño de este píxel y replicamos muchos píxeles de este tipo, tenemos la tecnología LED. La calidad de la imagen mejorará si reducimos el tamaño de cada uno de los LED. Sin embargo, esto presenta un problema: no podemos reducir el tamaño de los LED después de cierto límite debido a la dificultad de fabricación.

Para obtener una imagen de calidad 4K, se requiere un tamaño de LED aproximado de un tercio de milímetro, lo cual es difícil de lograr. Entonces, ¿cómo podemos superar este problema? En lugar de fabricar LED RGB extremadamente pequeños, podemos usar filtros de color en miniatura para la visualización y utilizar LED blancos de tamaño normal como luz de fondo. Sin embargo, este arreglo solo produce un color blanco cuando se enciende la luz de fondo o un color negro cuando se apaga. Para producir diferentes colores, debemos poder controlar la intensidad de la luz para cada filtro de color de manera independiente.

Physics of Light

 

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Esto se puede lograr mediante un arreglo inteligente de dos láminas polarizadoras y un material que puede cambiar el ángulo óptico. Pero antes de adentrarnos en esta nueva configuración, primero debemos comprender algo básico de la física de la luz. La luz tiene campos eléctricos y magnéticos perpendiculares entre sí, y son perpendiculares a la dirección en la que viaja la luz. Sin embargo, los campos eléctricos y magnéticos están presentes en todas las direcciones. Aquí mostramos solo el campo eléctrico por simplicidad. A este tipo de luz se le conoce como luz no polarizada.

Cuando pasamos esta luz a través de la lámina polarizada verticalmente, la polarizadora permite que solo los componentes verticales de los campos eléctricos pasen y bloquea todos los demás. Ahora, centrémonos en el mecanismo de control de intensidad de luz. Cuando la luz de fondo incide en una polarizadora vertical, solo permitirá que el componente vertical de la luz pase, bloqueando todos los demás componentes. Ahora entra en juego la lámina de rotación de ángulo, que tiene el tamaño de un subpíxel. Al dar una señal de rotación a esta lámina, girará la luz polarizada verticalmente al ángulo deseado.

Si este ángulo de rotación es de 90 grados, la siguiente lámina polarizadora, la polarizadora horizontal, permitirá que la luz pase por completo. Si rotamos la luz menos de 90 grados, la polarizadora horizontal bloqueará parte de la luz y la intensidad del subpíxel se reducirá. Si el ángulo de rotación es cero grados, obviamente se bloqueará toda la luz.

Así es como controlamos la intensidad de luz de cada subpíxel. Utilizando tres de estas unidades, podemos construir un píxel. Ahora podemos obtener cualquier color de píxel simplemente variando el ángulo de rotación de la luz. Por ejemplo, para obtener un color cian, simplemente necesitamos bloquear la luz del filtro rojo. Del mismo modo, para obtener un color amarillo, necesitamos bloquear la luz del filtro azul.

Con este arreglo inteligente, podemos construir un sistema completo de visualización. ¡Este es el diseño básico detrás de un televisor LED!

Practical Implementation

 

La única pregunta que queda es con respecto a esta misteriosa lámina. ¿Cuál es una forma práctica de lograr diferentes ángulos de rotación para la luz polarizada? Esto se logra mediante cristales líquidos. Normalmente, los cristales líquidos se encuentran en un estado retorcido y giran la luz entrante en 90 grados. Cuando aplicamos un campo eléctrico, las moléculas de los cristales líquidos se desenrollan y giran la luz en consecuencia.

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Pero, ¿qué hace que la luz se rote en el cristal? Para entender esto, consideremos que la luz polarizada linealmente es equivalente a dos luces polarizadas circularmente. Llamémoslas luz en el sentido de las agujas del reloj y luz en sentido contrario a las agujas del reloj según su rotación. Cuando pasan por cristales líquidos retorcidos, viajan a diferentes velocidades entre sí.

Una onda se ralentiza a medida que pasa por las moléculas retorcidas. Esta velocidad diferencial causa un desplazamiento de fase en las luces. Debido a este desplazamiento de fase, el ángulo resultante de la luz de salida cambia. Este desplazamiento de fase de la luz está determinado por el grado de retorcimiento de las moléculas cristalinas. En un estado no retorcido, no hay desplazamiento de fase porque ambas ondas de luz viajan a la misma velocidad dentro del cristal líquido. Esta es la física básica detrás de una pantalla LED.

Entonces, ¿te gustaría ver los píxeles de tu monitor con la ayuda de un experimento interesante? Solo compra una lente macro simple, colócala en tu teléfono y acércala al monitor. El teléfono está teniendo dificultades para enfocar. ¡Voilà! Ahora puedes ver muchos cuadros de colores. Son los subpíxeles de la pantalla.

También puedes ver la transición entre los dos colores. Aquí está claro cómo funciona la magia de los subpíxeles. La intensidad del color de los subpíxeles necesaria para el amarillo es diferente al color gris. Volvamos a nuestro diseño de pantalla LED, que aún no está completo. Algunos píxeles son más brillantes que otros debido a que las matrices de LED de retroiluminación proporcionan luz desigual.

Con la ayuda de láminas difusoras, podemos distribuir uniformemente la luz. Sin embargo, las láminas difusoras dispersan la luz en todas las direcciones, lo que reduce el brillo en la dirección deseada. Para resolver este problema, agreguemos una lámina prismática frente a la lámina difusora.

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La lámina prismática concentra la luz en una dirección hacia adelante. Esta es la construcción real de una pantalla LED. ¡El televisor LED que hemos desarrollado puede reproducir la imagen casi a la perfección! Esta obra de arte que se muestra es un buen ejemplo.

Inconvenientes y futuro

 

A pesar de que la tecnología LED tiene algunas desventajas, como el alto consumo de energía y una reproducción de color no tan precisa debido a la luz de fondo continua, los científicos están trabajando para superar estos problemas mediante el desarrollo de nuevos métodos de fabricación.

Cuando la pantalla LED se fabrica con LEDs diminutos, se conoce como micro LED. La tecnología de visualización de micro LED será superior a la tecnología OLED. En las pantallas OLED, la capa orgánica se degrada con el tiempo, lo que provoca problemas de quemado de píxeles. Las pantallas de micro LED son, obviamente, más duraderas.

Los fabricantes están utilizando un enfoque de diseño modular para lograr mejores capacidades de fabricación. Dado que los micro LED son inorgánicos, tienen un brillo superior a la tecnología orgánica. Actualmente, Samsung es el principal fabricante de pantallas micro LED.

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Autor

  • Manuel Mascus

    Soy un ingeniero y periodista con una amplia experiencia en ambos campos, y aquí, en mi sitio web, encontrarás una variedad de artículos y análisis rigurosos que buscan fomentar la comprensión y el entusiasmo por estas disciplinas.

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