Hvordan fungerer LED-, LCD-, OLED- og Mini-LED-teknologi?

Med utviklingen av skjermteknologi finnes det ulike typer, som LED, LCD, OLED og Mini-LED-teknologi. Kjenner du prinsippene deres? I dag vil Doitvision introdusere deg for disse detaljene.

Hva er LED?

LED er en elektronisk halvlederkomponent. Den kan konvertere elektrisk energi til lysenergi. LED-er er mye brukt i det moderne samfunnet og kan grovt sett deles inn i tre typer:

• belysning: LED-lamper erstatter tradisjonelle glødepærer, som for eksempel husholdningslamper og billamper.
• Skjerm: Brukes i skjermer på elektroniske terminaler, for eksempel smarttelefoner, nettbrett, datamaskiner, TV-er og skjermer.
• Kommunikasjon: Fungerer primært som lyskilder for fiberoptiske kommunikasjonssystemer med lav til middels datahastighet (<1 Gb/s) og korte til mellomlange avstander (<10 km), med infrarøde LED-er som den vanligste bruken.

Siden Mini-LED-teknologi primært brukes i skjermapplikasjoner, fokuserer vi på skjermteknologi.

Skjermvisningsmekanisme:

LED-skjermer fungerer ved å kombinere lysutslipp fra LED-perler med fargefiltre. Kjernekomponenten i LED-lysutslipp er LED-brikken. En LED-perle har to elektroder, inkludert anode og katode. Høyere strøm gjennom elektrodene resulterer i høyere lysstyrke. Ved å kontrollere lysstyrken og av/på-tilstanden til perlene kan den produsere forskjellige mønstre og tekst.

En enkelt LED-perle kan imidlertid bare avgi én farge. For å oppnå fullfargevisning trenger den ekstra grønne og blå LED-perler for hvert pikselpunkt. Flere RGB-perler (rød, grønn, blå) danner sammen en skjerm som kan vise farger.

Konsepter relatert til Mini-LED

Det finnes for øyeblikket ingen offisiell standardisert definisjon for Mini-LED. De varierer noe mellom produsenter, men er hovedsakelig basert på brikkestørrelse. I henhold til de generelle tekniske spesifikasjonene for kommersielle Mini-LED-skjermer refererer Mini-LED til LED-er med en brikkestørrelse fra omtrent 50 til 200 mikrometer (μm).

De er plassert mellom fine-pitch LED-er og micro-LED-er når det gjelder brikkestørrelse og pikselavstand. Det regnes også som en utvidelse av fine-pitch LED-teknologi og et overgangssteg mot micro-LED.

Når det gjelder skjermytelse, representerer Mini-LED et nytt skjermteknologiprodukt. De kan tilby bedre visuell kvalitet enn LCD, lavere kostnader og lengre levetid enn OLED, og er en oppgradert versjon av tradisjonell LCD-skjermteknologi.

Mini-LED-teknologi

Nåværende vanlige skjermteknologier er grovt klassifisert som LCD og OLED. Mini-LED-teknologien i seg selv forgrener seg i to retninger:

• Forbedring av LCD-bakgrunnsbelysning

• Direkte visning

Derfor vil vi introdusere LCD- og OLED-teknologier først.

Mini-LED- og LCD-teknologi

1) LCD-teknologiprinsipp

En skjerm består av en rekke piksler, som hver inneholder en LCD-struktur. Pikselstrukturen til en LCD kan deles inn i følgende lag/moduler:

• Bakgrunnsbelysningslag: LCD-paneler sender ikke ut lys selv og krever en ekstern lyskilde, «bakgrunnsbelysningsenheten» (BLU). Bakgrunnsbelysning, som opprinnelig ble brukt med kaldkatodelysrør (CCFL), gikk over til LED-baserte baklys etter 2008.
• Polariseringslag: Lys som passerer gjennom et vertikalt polarisasjonsfilter slipper bare gjennom vertikalt orienterte lysbølger. Når dette lyset møter et horisontalt polarisasjonsfilter, passerer ikke noe lys gjennom fordi det ikke finnes noen horisontalt orienterte komponenter. Dermed blokkerer to vinkelrette polarisatorer lyset fullstendig.
• Flytende krystalllag (LC): Dette laget sitter mellom elektroder koblet til positive og negative kretser.
• Uten spenning: Lys som passerer gjennom den første polarisatoren roteres 90 grader av LC-molekylene. Det justeres horisontalt og passerer gjennom den andre polarisatoren.
• Med spenning: LC-molekylene justerer seg basert på den påførte spenningsstyrken, og kontrollerer mengden lysrotasjon. Den varierer mengden lys som passerer gjennom den andre polarisatoren, og kontrollerer dermed pikselets lysstyrke.
• Fargefilterlag: Lyset som kommer ut fra LC-laget er monokromt (grånyanser). En fargefiltermatrise (CFA) er lagt til, bestående av røde (R), grønne (G) og blå (B) delpikselfiltre. Ved å kontrollere lysstyrken på lyset som passerer gjennom hver R-, G- og B-delpiksel, kan den blande forskjellige farger.

Mini-LED i LCD-bakgrunnsbelysning Søknad

Mini-LED i LCD-bakgrunnsbelysning innebærer å erstatte tradisjonelle kantbelyste eller større direktebelyste LED-er med tette matriser av Mini-LED-perler. Siden Mini-LED-perler er betydelig mindre, for eksempel med en diameter på ~50 μm–200 μm, kan mange flere bygges inn i LCD-skjermens bakgrunnsbelysningslag.

• Høyere generell lysstyrke på skjermen.
• Mer jevn lysstyrkefordeling.

Muligheten til å dele bakgrunnsbelysningen inn i mange flere uavhengig kontrollerbare lokale dimmingssoner (LDZ-er).

Når et svart bildesegment vises, kan den tilsvarende Mini-LED-sonen slås av helt. Dette gjør at LCD-skjermer kan oppnå mye dypere svartfarger og betydelig høyere kontrastforhold. Det økte antallet og presisjonen til LDZ-er forbedrer lokal kontrast og dynamisk område betraktelig. Derfor oppnår LCD-skjermer en skjermkvalitet som nærmer seg OLED-kvaliteten.

Under utviklingen av LCD-skjermer har fremskritt som LC-blandinger med ultralav viskositet og LC-materialer med blå fase blitt innlemmet for å forbedre responstidene. Mini-LED kompletterer dette ved å forbedre bakgrunnsbelysningsstrukturen for å forbedre kontrasten dramatisk.

Mini-LED- og OLED-teknologi

Fordi tidlige LED-lamper var store i størrelse, var antallet lamper som kunne installeres per arealenhet som skjermmaterialer lite, noe som resulterte i dårlig klarhet. Derfor begynte produsenter å forske på mikro-LED-er, med OLED som den første forskningsretningen.

2) Prinsipp for OLED-teknologi

OLED er en selvemitterende skjermteknologi. Strukturen skiller seg betydelig fra LCD ved å eliminere LC-laget, fargefilterlaget i noen typer og det separate bakgrunnsbelysningslaget. I stedet er organiske lysemitterende materialer klemt mellom en katode og anode.

Skjermprinsipp: 

Når spenning påføres, injiseres elektroner fra katoden og «hull» (positive ladningsbærere) fra anoden inn i de organiske lagene. Disse elektronene og hullene møtes i det emissive laget, rekombineres og frigjør energi i form av fotoner. Ulike organiske materialer avgir spesifikke farger (R, G, B).

Fordi hver OLED-piksel sender ut sitt eget lys, er det ikke behov for separat bakgrunnsbelysning. Individuelle piksler kan slås helt av for å vise perfekt svart, noe som teoretisk sett gir OLED uendelig statisk kontrastforhold. Hver piksels lysstyrke og farge kan kontrolleres uavhengig.

Ulemper: 

De organiske materialene har begrenset levetid og er utsatt for nedbrytning (aldring). R-, G- og B-materialene brytes ned med ulik hastighet. Hvis en piksel viser et statisk, lyst bilde over lengre tid, brytes det spesifikke underpikselmaterialet raskere ned, noe som fører til permanent lysstyrketap i det området. Dette manifesterer seg som synlig bildeinnbrenning eller ujevn farge, ofte kjent som «innbrenning».

3) Prinsipp for direkte visning av mini-LED

For å redusere OLED-innbrenning utviklet LED-produsenter teknologier som W-OLED med hvite OLED + fargefiltre og QD-OLED med blå OLED + kvantepunktkonvertere. Disse er imidlertid fortsatt fundamentalt avhengige av organiske materialer og har iboende aldrings- og levetidsbegrensninger.

Den ultimate løsningen krever bytte til uorganiske materialer, noe som fører til neste generasjons LED-skjermteknologier: Mini-LED og Micro-LED Direct Emission.

Dette innebærer å lage uorganiske LED-dioder ekstremt små og deretter overføre og lime dem på et skjermsubstrat.

Denne teknologien arver alle fordelene med OLED, som for eksempel:

• selvutstrålende
•  perfekte svarte
• høy kontrast
•  brede synsvinkler
• rask respons

samtidig som det eliminerer innbrenning og tilbyr potensielt lengre levetid og høyere lysstyrke. Selv om LED-er kan produseres i mikroskala (Micro-LED <50μm), ligger utfordringen i å overføre og sammenkoble millioner eller milliarder av disse mikroskopiske LED-ene presist til kontrollkretsene. Det er en prosess kjent som masseoverføringsteknologi. De høye kostnadene og kompleksiteten ved masseoverføring hindrer for tiden Micro-LED fra storskala kommersialisering.

Mini-LED-direkteskjermer står overfor utfordringer på grunn av den større brikkestørrelsen (50–200 μm) og begrensninger i pakningen. Den minste oppnåelige pikselavstanden er for tiden rundt 0.5 mm. Hvis du lager en skjerm med 4K-oppløsning med denne avstanden, trenger den en skjermstørrelse på >85 tommer. Dessuten kreves det enorme antallet LED-er ~24 millioner for 4K.

Sammendrag av status for applikasjon av Mini-LED-teknologi

Mikro-LED representerer toppen av potensialet for skjermteknologi, men hindringer for masseoverføring hindrer kommersiell masseproduksjon. Mini-LED er en praktisk overgangsteknologi.

For direkte skjermapplikasjoner har Mini-LED en minimumsavstand på 0.5 mm. Derfor er den uegnet for forbrukerelektronikkskjermer som telefoner, bærbare datamaskiner og TV-er. Selv om den potensielt er egnet for store utendørs kommersielle skjermer, har den høye produksjonskostnaden også hindret utbredt bruk.

Følgelig finner Mini-LED for tiden sin primære og mest vellykkede anvendelse i forbedring av bakgrunnsbelysningen på LCD-paneler. Dette utnytter modne LCD-produksjonslinjer og tilbyr betydelige forbedringer av bildekvaliteten til en lavere kostnad sammenlignet med OLED eller direkte Mini-LED.

Innen direkte visning brukes den primært til store utendørs kommersielle reklameskjermer. I følge TrendForce-prognoser er Mini-LED-bakgrunnsbelysning den dominerende nåværende brukstrenden, med en markedsstørrelse som forventes å vokse med en CAGR på 164 % fra 2020 til 2025.

Etter hvert som LED-teknologien modnes, har Doitvision utviklet et voksende utvalg av finpitch LED-skjermer, som våre COB LED-skjermer, for kommersielle reklameapplikasjoner.

Anbefalinger for Doitvision COB LED-vegglamper

Doitvisions COB LED-skjermer er et utmerket valg for videovegger med høy oppløsning. Vi tilbyr pikselavstander fra P0.7 til P1.8, og støtter 2K, 4K og 8K.

Overlegen visuell kvalitet

Fra 0.62 mm til 1.87 mm oppnår COB-skjermen vår høyere pikseltetthet. Den lar seerne stå nærmere skjermen uten å legge merke til individuelle piksler.

Eksepsjonell gråtone og kontrast

Med et bemerkelsesverdig fargekontrastforhold på opptil 10,000 1:XNUMX leverer disse skjermene levende og naturtro bilder. Bruken av svart beleggteknologi gir en ikke-reflekterende overflate og enestående svartuniformitet selv under dårlige lysforhold.

16:9-sideforhold for universell kompatibilitet

Med et sideforhold på 16:9 er det standarden for moderne enheter som TV-er, dataskjermer, mobile enheter og digitale videokameraer. Dette formatet støtter oppløsninger på 1080p (2K), 2160p (4K) og 4320p (8K).

Energieffektiv Flip Chip-teknologi

Kombinert med en felles katodekretsdesign kan det forbedre skjermytelsen samtidig som det reduserer energiforbruket med opptil 40 %.

Presisjonsfargekalibrering

Fargekalibreringsteknologi gir konsistent fargegjengivelse på tvers av alle LED-moduler. Den kan eliminere problemer som moiré-mønstre og opprettholde ensartet fargetemperatur og balanserte hvittoner.

Direkte veggmontert design med fullt vedlikehold foran

Det er en 100 % frontmonterbar design med magnetiske LED-moduler. Panelrammen kan monteres direkte på vegger eller kryssfiner med skruer, med inkluderte rammestenger for presis plassering og enkel installasjon.

Tekniske spesifikasjoner

• Pikselavstandsalternativer: 0.62 mm, 0.78 mm, 0.93 mm, 1.25 mm, 1.5 mm, 1.87 mm
• LED-pakke: COB for alle modeller
• Kontrastforhold: Opptil 10,000 1:XNUMX for livlige bilder
• Sideforhold: 16:9, kompatibel med 2K-, 4K- og 8K-oppløsninger
• Vedlikehold: 100 % frontservice med magnetiske moduler
• Energibesparelser: Opptil 40 % med flip-chip-teknologi
• Installasjon: Direkte veggmontering med inkluderte rammeskinner

Konklusjon:

Vi har introdusert de ulike skjermutviklingsprinsippene og -prinsippene. Som en profesjonell produsent av LED-skjermer, er du velkommen til å kontakte oss hvis du trenger HD LED-skjermer til kommersiell bruk.