עקרונות עבודה והשוואה בין יתרונות/חסרונות של LCD ו-OLED

01. עקרונות עבודה של LCD ו-OLED

1.1. עקרון הפעולה של מסך ה-LCD

דיאגרמת החתך של LCD היא כדלקמן, המורכבת בעיקר מ -7 שכבות מלמטה למעלה: שכבת תאורה אחורית, מקטב אנכי, מעגל אלקטרודה חיובית, שכבת גביש נוזלי, מעגל אלקטרודה שלילית, מקטב אופקי ומסנן צבע.

• שכבת התאורה האחורית התחתונה ביותר פולטת אור לבן, שעובר דרך מסנן הצבעים הצבעוני והופך לאור בצבע המתאים. הערה: התאורה האחורית אינה מנורת LED עצמאית מתחת לכל פיקסל; במקום זאת, המסך כולו חולק שכבת תאורה אחורית גדולה אחת.

• כאשר מופעל מתח על מעגל האלקטרודה החיובית , הוא חודר לשכבת הגביש הנוזלי , מתחבר למעגל האלקטרודה השלילית ויוצר לולאה. מתח זה גורם למולקולות הגביש הנוזלי להתפתל. בנקודה זו, שכבת הגביש הנוזלי, כמו תריס, חוסמת חלק מהאור. על ידי שליטה על גודל המתח, אנו יכולים לשלוט בזווית הפיתול של מולקולות הגביש הנוזלי, ובכך לשלוט בבהירות של תת-הפיקסלים האדומים, הירוקים והכחולים. שינוי יחס הבהירות מאפשר ערבוב של כל צבע רצוי.

1.2. עקרון העבודה של מסך ה-OLED

OLED הוא ראשי תיבות של דיודה פולטת אור אורגנית . בדומה למסכי LED, גם למסך זה יש שלושה תת-פיקסלים. ההבדל הוא שאין לו שכבת גביש נוזלי ושכבת תאורה אחורית; הוא עצמו דיודה פולטת-עצמית שתוכננה במיוחד. על ידי שליטה במתח, וכך בזרם הזורם דרך הדיודה כדי לשנות את בהירותה, ניתן לשלוט ביחס הצבעים של כל תת-פיקסל, ובסופו של דבר לערבב את הצבע הרצוי.

• ל-OLED אין שכבת תאורה אחורית. ניתן לשלוט באופן עצמאי בכל פיקסל להפעלה וכיבוי. לכן, בניגוד למסכי LCD שחייבים להאיר את כל שכבת התאורה האחורית כאשר הם מופעלים, במסך OLED ניתן להבין כל פיקסל כמנורה הנשלטת באופן עצמאי. זה מאפשר תכונות כמו תצוגה תמידית (AOD) , שבה חלק מהפיקסלים יכולים להיות מוארים בבהירות וקצב רענון נמוכים כדי להציג זמן, התראות ומידע חשוב אחר כאשר הטלפון נעול.

02. השוואה בין יתרונות וחסרונות של LCD ו-OLED

2.1. צריכת חשמל נמוכה יותר של OLED

• מסך LCD, לאחר הדלקה, מאיר את כל התאורה האחורית וצורך חשמל ברציפות.

• מסך OLED צורך יותר חשמל מ-LCD רק כאשר הוא מציג תמונה לבנה טהורה. עם זאת, ניתן לשלוט באופן עצמאי על בהירות ומצב ההפעלה/כיבוי של כל פיקסל OLED, מה שמאפשר הפחתת בהירות דיפרנציאלית או אפילו כיבוי פיקסלים. לכן, אלא אם כן אתם נשארים על מסך לבן למשך זמן רב, OLED מציע בדרך כלל חיי סוללה ארוכים יותר.

2.2. יחס ניגודיות גבוה יותר ל-OLED

• יחס ניגודיות מתייחס ליחס הבהירות בין הלבן הבהיר ביותר לשחור הכהה ביותר. יחס גבוה יותר פירושו צבעים עזים ורוויים יותר.

• כדי ש-LCD יציג שחור טהור, באופן אידיאלי, מולקולות הגביש הנוזלי ייסגרו לחלוטין כדי לחסום את כל התאורה האחורית הנפלטת. עם זאת, הן אינן יכולות להשיג סגירה מלאה. בעת הצגת שחור, כמות קטנה של אור לבן דולפת דרכה, כך שמה שנראה אינו שחור טהור אלא אפור עמום משמעותית. מאפיין זה מונע מ-LCD להציג שחור אמיתי וטהור.

• ל-OLED אין תאורה אחורית, וכל פיקסל נשלט באופן עצמאי. כדי להציג שחור, ניתן לנתק לחלוטין את החשמל לפיקסלים הללו, וכתוצאה מכך לא תהיה פליטת אור ומהשגת שחור אמיתי וטהור. לפיכך, למסכי OLED יש יחס ניגודיות גבוה יותר.

2.3. ל-OLED זמן תגובה מהיר יותר, יתרון לתצוגה דינמית

• בעת הצגת תוכן דינמי, כל פיקסל צריך להחליף צבעים במהירות. הזמן הנדרש להחלפה זו הוא זמן התגובה של המסך. אם זמן התגובה ארוך מדי, פיקסלים לא יוכלו לשנות צבע בזמן, מה שיגרום לתמונות לוואי מכיוון שהפריים הקודם לא נעלם לחלוטין לפני שהפריים הבא מופיע.

• מסכי LCD מחליפים צבעים על ידי שליטה בפיתול של מולקולות גביש נוזלי. מהירות הפיתול קובעת ישירות את זמן התגובה מאפור-לאפור (GtG) של המסך. מהירות פיתול זו תלויה בטמפרטורה, מאטה בטמפרטורות נמוכות יותר, מה שמוביל ל"גוסטינג" מורגש במסכי LCD בסביבות קרות.

• למסכי OLED חסרה שכבת גביש נוזלי ולכן אינה מוגבלת על ידה. בעוד של-OLED יש זמן תגובה, הוא קצר מאוד למעברים בין צבעים, וכמעט ואינו מציג גוסטינג. המעבר בין שחור טהור ללבן טהור לוקח מעט יותר זמן אך עדיין בדרך כלל קצר יותר מרוב מסכי ה-LCD. לכן, ל-OLED יש יתרון מובנה בהצגת תוכן דינמי.

2.4. OLED יכול להיות דק יותר והוא מתקפל

• מסכי OLED, ללא שכבות תאורה אחורית וגביש נוזלי, קלים הרבה יותר לדקים וניתנים לכיפוף משמעותית, כמו נייר. כיפוף זה מאפשר יישום קל של מסכים מעוקלים, מה שמשפר משמעותית את האיכות הנתפסת של המכשירים.

• מסכי LCD, מלבד שכבות התאורה האחורית והגביש הנוזלי, מכילים גם מקטבים, מה שהופך אותם לעבים הרבה יותר. שכבות התאורה האחורית והגביש הנוזלי משתמשות במצעים קשיחים, המאפשרים כיפוף קל מאוד, שנראה בדרך כלל רק בפאנלים גדולים כמו צגים שולחניים.

2.5. ל-OLED אורך חיים קצר יותר

• במסכי LCD, שכבת התאורה האחורית פולטת אור. שכבת הגביש הנוזלי שולטת רק בחסימת האור, והמסנן משנה רק את צבע האור; אף אחד מהם לא פולט אור. מתח מופעל על שכבת הגביש הנוזלי שאינה פולטת אור.

• ב-OLEDs, מתח מופעל ישירות על דיודות הפולטות העצמית, מה שגורם לנדידת אלקטרונים תכופה בתוך שכבת הפליטה של ​​ה-OLED. בשילוב עם העובדה ששכבת הפליטה עצמה עשויה מחומרים אורגניים (המתיישנים בקלות רבה יותר מחומרים אנאורגניים), ותכונת הפליטה העצמית, הדבר מוביל ישירות לחיי מסך קצרים משמעותית עבור OLEDs בהשוואה למסכי LCD.

2.6. מסך ה-LCD סובל מדמם אור

• בשל נוכחות שכבת התאורה האחורית במסכי LCD, והעובדה שפאנל המסך חייב להיות מורכב למכשיר, אור מהתאורה האחורית יכול לדלוף בקלות החוצה מהתפרים שבין המסך למסגרת המכשיר. בעת הצגת תמונה שחורה טהורה, הילות גדולות של אור יכולות להופיע בגבולות, המכונות "דימום אור".

2.7. OLED נוטה ל"צריבה"

• במסכי LCD, התאורה האחורית היא יחידה אחת, וכל הפיקסלים מזדקנים באופן אחיד.

במסכי OLED, כל פיקסל פולט אור באופן עצמאי, כלומר אזורים שונים במסך מזדקנים בקצב שונה בהתאם לשימוש. לדוגמה, אם אזור A מציג כחול באופן עקבי, תת-הפיקסלים הכחולים שם יתכלו מהר יותר. מאוחר יותר, כאשר מוצג צבע אחיד, הכחול של אזור זה יהיה מעט עמום יותר, מה שיגרום לתמונה נלווית מתמשכת, כאילו התמונה "נצרבה" במסך. תופעה זו נקראת "burn-in" (לא צריבה פיזית, אלא הזדקנות פיקסלים לא אחידה המובילה להבדלי צבע).

2.8. גם LCD וגם OLED יכולים לגרום למאמץ בעיניים, אבל בצורה שונה

• יש לשלוט על בהירות המסך כך שתתאים לתאורת הסביבה. נעשה שימוש בשתי שיטות עיקריות: PWM (אפנון רוחב פולס) ועמעום DC (זרם ישר) .

• עמעום זרם ישר הוא פשוט: הוא שולט ישירות במתח כדי לשנות את הבהירות. מתח גבוה יותר שווה לאור בהיר יותר. מכיוון שמקור האור נשאר דולק ברציפות, הוא אינו גורם למאמץ עיניים הקשור להבהוב.

• עמעום PWM מתאים את הבהירות על ידי שינוי מחזור העבודה (יחס זמן הדלקה/כיבוי) של האור. מחזור עבודה גדול יותר פירושו אור בהיר יותר. הוא שולט בבהירות על ידי הדלקה וכיבוי של האור, מה שיוצר ריצוד. חיסרון הוא מאמץ אפשרי בעיניים; תדרי ריצוד גבוהים יותר פחות מורגשים.

• בשל מאפייניו הטבועים, אם מסך OLED משתמש בעמעום DC ברמות בהירות נמוכות מאוד, המתח הנמוך מדי גורם לאפקט מסך "בוצי" לא אחיד, המשפיע באופן משמעותי על איכות התמונה. לכן, מסכי OLED אינם יכולים להשתמש ביעילות בעמעום DC ומסתמכים בעיקר על...PWM .

• יתר על כן, מכיוון שהחומרים האורגניים של OLED נוטים להזדקן, הם אינם יכולים להשתמש בעמעום PWM בתדר גבוה (שהוא פחות מורגש) ולעתים קרובות מוגבלים לעמעום PWM בתדר נמוך (בדרך כלל עד כ-250 הרץ). אנשים רגישים לראייה מסוימים יכולים לתפוס את הריצוד הזה, מה שהופך אותו לסביר יותר לגרום לעייפות ראייה.

• החלק של האור הנפלט מהמסך המזיק ביותר לעיניים הוא אור כחול בעל אנרגיה גבוהה בטווח אורכי גל של 420-440 ננומטר , אשר עלול לגרום נזק בלתי הפיך לרשתית. תאורת רקע מסורתית של מסכי LCD משתמשת במספר מנורות LED בהירות עם לוחות הנחיית אור. חלק משמעותי מהאור הכחול בעל האנרגיה הגבוהה הנפלט מנוריות LED אלו נופל בטווח זה.

• לסיכום: למסכי LCD יש אור כחול חזק שהוא מזיק, ולמסכי OLED יש עמעום PWM , שהוא גם מזיק. חלק מהמסכים הנמוכים אף משתמשים בעמעום PWM במסכי LCD כדי לחסוך בעלויות. לא ברור לחלוטין מה מזיק יותר.