Prinsip Kerja dan Perbandingan Kelebihan/Kekurangan LCD dan OLED

01. Prinsip Kerja LCD dan OLED

1.1. Prinsip Kerja LCD

Diagram penampang LCD adalah sebagai berikut, yang terutama terdiri dari 7 lapisan dari bawah ke atas: Lapisan Lampu Latar, Polarisator Vertikal, Sirkuit Elektroda Positif, Lapisan Kristal Cair, Sirkuit Elektroda Negatif, Polarisator Horizontal, dan Filter Warna.

• Lapisan Lampu Latar paling bawah memancarkan cahaya putih, yang melewati Filter Warna berwarna untuk menjadi cahaya dengan warna yang sesuai. Catatan: lampu latar bukanlah lampu LED independen di bawah setiap piksel; melainkan, seluruh layar menggunakan satu lapisan lampu latar besar.

• Ketika tegangan diterapkan pada Sirkuit Elektroda Positif , tegangan tersebut menembus Lapisan Kristal Cair , terhubung ke Sirkuit Elektroda Negatif untuk membentuk sebuah lingkaran. Tegangan ini mendorong molekul kristal cair untuk berputar. Pada titik ini, lapisan kristal cair, seperti rana, menghalangi sebagian cahaya. Dengan mengontrol besarnya tegangan, kita dapat mengontrol sudut putaran molekul kristal cair, sehingga mengontrol kecerahan sub-piksel merah, hijau, dan biru. Mengubah rasio kecerahan memungkinkan pencampuran warna apa pun yang diinginkan.

1.2. Prinsip Kerja OLED

OLED adalah singkatan dari Organic Light-Emitting Diode (Dioda Pemancar Cahaya Organik ). Seperti layar LED, OLED juga memiliki tiga sub-piksel. Perbedaannya adalah OLED tidak memiliki lapisan kristal cair dan lapisan lampu latar; OLED sendiri merupakan dioda pemancar cahaya yang dirancang khusus. Dengan mengontrol tegangan, dan dengan demikian arus yang mengalir melalui dioda untuk mengubah kecerahannya, rasio warna setiap sub-piksel dapat dikontrol, sehingga menghasilkan pencampuran warna yang diinginkan.

• OLED tidak memiliki lapisan lampu latar. Setiap piksel dapat dikontrol secara independen untuk menyala/mati. Oleh karena itu, tidak seperti layar LCD yang harus menyalakan seluruh lapisan lampu latar saat dihidupkan, pada layar OLED, setiap piksel dapat dipahami sebagai lampu yang dikontrol secara independen. Hal ini memungkinkan fitur seperti Always-On Display (AOD) , di mana sebagian piksel dapat menyala dengan kecerahan dan kecepatan refresh rendah untuk menampilkan waktu, notifikasi, dan informasi penting lainnya saat ponsel terkunci.

02. Perbandingan Kelebihan dan Kekurangan LCD dan OLED

2.1. OLED Memiliki Konsumsi Daya yang Lebih Rendah

• Layar LCD, setelah dinyalakan, akan menyalakan seluruh lampu latar dan mengonsumsi daya secara terus menerus.

• Layar OLED hanya mengonsumsi daya lebih banyak daripada LCD saat menampilkan gambar putih murni. Namun, kecerahan dan status hidup/mati setiap piksel OLED dapat dikontrol secara independen, memungkinkan pengurangan kecerahan yang berbeda atau bahkan mematikan piksel. Oleh karena itu, kecuali Anda tetap berada di layar putih untuk waktu yang lama, OLED umumnya menawarkan masa pakai baterai yang lebih lama.

2.2. OLED Memiliki Rasio Kontras Lebih Tinggi

• Rasio kontras mengacu pada perbandingan kecerahan antara warna putih paling terang dan warna hitam paling gelap. Rasio yang lebih tinggi berarti warna yang lebih hidup dan jenuh.

• Agar LCD dapat menampilkan warna hitam murni, idealnya, molekul kristal cair akan menutup sepenuhnya untuk menghalangi semua cahaya latar yang dipancarkan. Namun, penutupan sempurna tidak dapat tercapai. Saat menampilkan warna hitam, sejumlah kecil cahaya putih bocor, sehingga yang terlihat bukanlah hitam murni tetapi abu-abu yang jauh lebih redup. Karakteristik ini mencegah LCD menampilkan warna hitam murni yang sebenarnya.

• OLED tidak memiliki lampu latar, dan setiap piksel dikontrol secara independen. Untuk menampilkan warna hitam, daya ke piksel tersebut dapat dimatikan sepenuhnya, sehingga tidak ada emisi cahaya dan menghasilkan warna hitam murni yang sebenarnya. Dengan demikian, layar OLED memiliki rasio kontras yang lebih tinggi.

2.3. OLED Memiliki Waktu Respons Lebih Cepat, Menguntungkan untuk Tampilan Dinamis

• Saat menampilkan konten dinamis, setiap piksel perlu berganti warna dengan cepat. Waktu yang dibutuhkan untuk pergantian ini adalah waktu respons layar. Jika waktu respons terlalu lama, piksel tidak dapat mengubah warna tepat waktu, menyebabkan bayangan karena bingkai sebelumnya belum sepenuhnya hilang sebelum bingkai berikutnya muncul.

• LCD mengganti warna dengan mengontrol putaran molekul kristal cair. Kecepatan putaran ini secara langsung menentukan waktu respons abu-abu ke abu-abu (GtG) LCD. Kecepatan putaran ini bergantung pada suhu, melambat pada suhu rendah, yang menyebabkan munculnya efek bayangan (ghosting) yang terlihat pada layar LCD di lingkungan dingin.

• Layar OLED tidak memiliki lapisan kristal cair dan karenanya tidak dibatasi olehnya. Meskipun OLED memiliki waktu respons, waktu responsnya sangat singkat untuk transisi warna ke warna, hampir tidak menunjukkan efek bayangan (ghosting). Peralihan antara hitam murni dan putih murni membutuhkan waktu sedikit lebih lama tetapi umumnya masih lebih singkat daripada kebanyakan LCD. Oleh karena itu, OLED memiliki keunggulan inheren dalam menampilkan konten dinamis.

2.4. OLED Bisa Lebih Tipis dan Dapat Dilipat

• Layar OLED, yang tidak memiliki lapisan lampu latar dan kristal cair, jauh lebih mudah dibuat tipis dan dapat ditekuk secara signifikan, seperti kertas. Kemampuan ditekuk ini memungkinkan implementasi layar lengkung dengan mudah, yang secara signifikan meningkatkan kualitas perangkat yang dirasakan.

• Layar LCD, selain memiliki lapisan lampu latar dan kristal cair, juga mengandung polarisator, sehingga membuatnya jauh lebih tebal. Lapisan lampu latar dan kristal cair menggunakan substrat kaku, yang hanya memungkinkan sedikit pembengkokan, yang biasanya hanya terlihat pada panel besar seperti monitor desktop.

2.5. OLED Memiliki Masa Pakai Lebih Pendek

• Pada LCD, lapisan lampu latar memancarkan cahaya. Lapisan kristal cair hanya mengontrol pemblokiran cahaya, dan filter hanya mengubah warna cahaya; keduanya tidak memancarkan cahaya. Tegangan diterapkan pada lapisan kristal cair yang tidak memancarkan cahaya.

• Pada OLED, tegangan diterapkan langsung ke dioda pemancar cahaya sendiri, menyebabkan migrasi elektron yang sering terjadi di dalam lapisan pemancar cahaya OLED. Dikombinasikan dengan fakta bahwa lapisan pemancar cahaya itu sendiri terbuat dari bahan organik (yang lebih mudah menua daripada bahan anorganik), dan sifat pemancar cahaya sendiri, hal ini secara langsung menyebabkan masa pakai layar OLED jauh lebih pendek dibandingkan dengan LCD.

2.6. LCD Mengalami Kebocoran Cahaya

• Karena adanya lapisan lampu latar pada layar LCD, dan fakta bahwa panel layar harus dirakit menjadi sebuah perangkat, cahaya dari lampu latar dapat dengan mudah bocor keluar pada celah antara layar dan bingkai perangkat. Saat menampilkan gambar hitam pekat, lingkaran cahaya besar dapat muncul di bagian tepinya, yang dikenal sebagai "kebocoran cahaya" (light bleed).

2.7. OLED Rentan Terhadap "Burn-in"

• Pada LCD, lampu latar merupakan satu unit tunggal, dan semua piksel menua secara seragam.

Pada OLED, setiap piksel memancarkan cahaya secara independen, artinya area layar yang berbeda menua dengan kecepatan yang berbeda tergantung pada penggunaannya. Misalnya, jika area A secara konsisten menampilkan warna biru, sub-piksel biru di sana akan lebih cepat mengalami degradasi. Kemudian, ketika menampilkan warna seragam, warna biru di area tersebut akan sedikit lebih redup, menyebabkan bayangan yang terus-menerus muncul, seolah-olah gambar tersebut "terbakar" ke layar. Fenomena ini disebut "burn-in" (bukan pembakaran fisik, tetapi penuaan piksel yang tidak merata yang menyebabkan perbedaan warna).

2.8. Baik LCD maupun OLED Dapat Menyebabkan Kelelahan Mata, tetapi dengan Cara yang Berbeda

• Kecerahan layar perlu dikontrol agar sesuai dengan cahaya sekitar. Dua metode utama yang digunakan adalah: PWM (Pulse Width Modulation) dan DC (Direct Current) Dimming .

• Peredupan DC (DC Dimming) cukup sederhana: ia secara langsung mengontrol tegangan untuk mengubah kecerahan. Tegangan yang lebih tinggi menghasilkan cahaya yang lebih terang. Karena sumber cahaya tetap menyala terus-menerus, hal ini tidak menyebabkan ketegangan mata akibat kedipan.

• Peredupan PWM menyesuaikan kecerahan dengan memvariasikan siklus kerja (rasio waktu hidup/mati) lampu. Siklus kerja yang lebih besar berarti cahaya lebih terang. Ia mengontrol kecerahan dengan menghidupkan dan mematikan lampu, yang menciptakan kedipan. Kekurangannya adalah potensi kelelahan mata; frekuensi kedipan yang lebih tinggi kurang terlihat.

• Karena karakteristik bawaannya, jika layar OLED menggunakan peredupan DC pada tingkat kecerahan yang sangat rendah, tegangan yang terlalu rendah menyebabkan efek layar yang tidak merata dan "buram", yang secara signifikan memengaruhi kualitas gambar. Oleh karena itu, layar OLED tidak dapat menggunakan peredupan DC secara efektif dan terutama bergantung padaPWM .

• Selain itu, karena material organik OLED rentan terhadap penuaan, OLED tidak dapat menggunakan PWM frekuensi tinggi (yang kurang terlihat) dan seringkali terbatas pada peredupan PWM frekuensi rendah (biasanya hingga sekitar 250Hz). Beberapa individu yang sensitif secara visual dapat merasakan kedipan ini, sehingga lebih mungkin menyebabkan kelelahan visual.

• Bagian cahaya yang dipancarkan layar yang paling berbahaya bagi mata adalah cahaya biru berenergi tinggi dalam rentang panjang gelombang 420-440 nm , yang dapat menyebabkan kerusakan permanen pada retina. Lampu latar layar LCD tradisional menggunakan beberapa lampu LED terang dengan pelat pemandu cahaya. Sebagian besar cahaya biru berenergi tinggi yang dipancarkan oleh LED ini berada dalam rentang ini.

• Singkatnya: LCD memiliki cahaya biru yang kuat yang berbahaya, dan OLED menggunakan peredupan PWM yang juga berbahaya. Beberapa layar kelas bawah bahkan menggunakan peredupan PWM pada LCD untuk mengurangi biaya. Mana yang lebih berbahaya belum jelas secara pasti.