Werkingsprincipes en voor- en nadelenvergelijking van LCD en OLED

01. Werkingsprincipes van LCD en OLED

1.1. Werkingsprincipe van een LCD-scherm

De dwarsdoorsnede van een lcd-scherm ziet er als volgt uit en bestaat hoofdzakelijk uit 7 lagen van onder naar boven: achtergrondverlichtingslaag, verticale polarisator, positieve elektrodecircuit, vloeibare kristallaag, negatieve elektrodecircuit, horizontale polarisator en kleurenfilter.

• De onderste achtergrondverlichtingslaag zendt wit licht uit, dat door het gekleurde kleurenfilter gaat en wordt omgezet in licht van de corresponderende kleur. Let op: de achtergrondverlichting bestaat niet uit een onafhankelijke ledlamp onder elke pixel; het hele scherm deelt één grote achtergrondverlichtingslaag.

• Wanneer er spanning wordt aangelegd op het circuit met de positieve elektrode , dringt deze door de vloeibare kristallaag heen en verbindt zich met het circuit met de negatieve elektrode, waardoor een lus ontstaat. Deze spanning zorgt ervoor dat de vloeibare kristalmoleculen gaan draaien. Op dat moment blokkeert de vloeibare kristallaag, als een soort sluiter, een deel van het licht. Door de spanning te regelen, kunnen we de draaihoek van de vloeibare kristalmoleculen beïnvloeden en daarmee de helderheid van de rode, groene en blauwe subpixels regelen. Door de helderheidsverhouding aan te passen, kunnen we elke gewenste kleur mengen.

1.2. Werkingsprincipe van OLED

OLED staat voor Organic Light-Emitting Diode (organische lichtemitterende diode) . Net als LED-schermen heeft het ook drie subpixels. Het verschil is dat het geen vloeibare kristallaag en geen achtergrondverlichtingslaag heeft; het is een speciaal ontworpen zelfemitterende diode. Door de spanning en daarmee de stroom door de diode te regelen om de helderheid te veranderen, kan de kleurverhouding van elke subpixel worden aangepast, waardoor uiteindelijk de gewenste kleurmenging mogelijk is.

• OLED-schermen hebben geen achtergrondverlichting. Elke pixel kan onafhankelijk van elkaar aan- of uitgeschakeld worden. In tegenstelling tot lcd-schermen, waarbij de hele achtergrondverlichting moet oplichten, kan bij een oled-scherm elke pixel worden beschouwd als een onafhankelijk aanstuurbare lamp. Dit maakt functies mogelijk zoals Always-On Display (AOD) , waarbij een deel van de pixels met een lage helderheid en verversingsfrequentie kan oplichten om de tijd, meldingen en andere belangrijke informatie weer te geven wanneer de telefoon vergrendeld is.

02. Vergelijking van de voor- en nadelen van LCD en OLED

2.1. OLED heeft een lager energieverbruik.

• Een lcd-scherm licht, zodra het is ingeschakeld, de volledige achtergrondverlichting op en verbruikt continu stroom.

• Een OLED-scherm verbruikt alleen meer stroom dan een LCD-scherm bij het weergeven van een puur wit beeld. De helderheid en aan/uit-status van elke OLED-pixel kunnen echter onafhankelijk worden geregeld, waardoor de helderheid differentieel kan worden verminderd of pixels zelfs volledig kunnen worden uitgeschakeld. Tenzij je dus langdurig naar een wit scherm kijkt, biedt een OLED-scherm over het algemeen een langere batterijduur.

2.2. OLED heeft een hogere contrastverhouding

• De contrastverhouding verwijst naar de verhouding tussen de helderheid van het helderste wit en het donkerste zwart. Een hogere verhouding betekent levendigere en meer verzadigde kleuren.

• Om puur zwart weer te geven, zouden de vloeibare kristalmoleculen idealiter volledig moeten sluiten om al het uitgestraalde achtergrondlicht te blokkeren. Volledige sluiting is echter niet mogelijk. Bij het weergeven van zwart lekt er een kleine hoeveelheid wit licht doorheen, waardoor er geen puur zwart, maar een aanzienlijk gedempt grijs te zien is. Deze eigenschap verhindert dat lcd-schermen echt puur zwart kunnen weergeven.

• OLED-schermen hebben geen achtergrondverlichting en elke pixel wordt onafhankelijk aangestuurd. Om zwart weer te geven, kan de stroomtoevoer naar die pixels volledig worden afgesneden, waardoor er geen licht meer wordt uitgestraald en er echt, puur zwart ontstaat. Hierdoor hebben OLED-schermen een hogere contrastverhouding.

2.3. OLED heeft een snellere reactietijd, wat voordelig is voor dynamische weergave.

• Bij het weergeven van dynamische content moet elke pixel snel van kleur veranderen. De tijd die hiervoor nodig is, is de reactietijd van het scherm. Als de reactietijd te lang is, kunnen pixels niet op tijd van kleur veranderen, waardoor er nabeelden ontstaan ​​omdat het vorige frame nog niet volledig verdwenen is voordat het volgende verschijnt.

• LCD-schermen veranderen van kleur door de draaiing van vloeibare kristalmoleculen te regelen. De snelheid van deze draaiing bepaalt direct de grijs-naar-grijs (GtG) responstijd van het LCD-scherm. Deze draaisnelheid is temperatuurafhankelijk en neemt af bij lagere temperaturen, wat kan leiden tot zichtbare ghosting op LCD-schermen in koude omgevingen.

• OLED-schermen hebben geen vloeibare kristallaag en worden daardoor niet beperkt. Hoewel OLED's wel een reactietijd hebben, is deze zeer kort voor kleurovergangen, waardoor er vrijwel geen ghosting optreedt. De overgang tussen puur zwart en puur wit duurt iets langer, maar is over het algemeen nog steeds korter dan bij de meeste LCD's. Daarom heeft OLED een inherent voordeel bij het weergeven van dynamische content.

2.4. OLED kan dunner en opvouwbaar zijn.

• OLED-schermen, die geen achtergrondverlichting en vloeibare kristallagen bevatten, zijn veel gemakkelijker dun te maken en kunnen, net als papier, aanzienlijk worden gebogen. Deze buigzaamheid maakt de implementatie van gebogen schermen eenvoudig, wat de waargenomen kwaliteit van apparaten aanzienlijk verbetert.

• LCD-schermen bevatten, naast de achtergrondverlichting en de vloeibare kristallagen, ook polarisatoren, waardoor ze veel dikker zijn. De achtergrondverlichting en de vloeibare kristallagen maken gebruik van stijve substraten, waardoor slechts een zeer geringe buiging mogelijk is, wat doorgaans alleen voorkomt bij grote schermen zoals desktopmonitoren.

2.5. OLED heeft een kortere levensduur

• Bij lcd-schermen zendt de achtergrondverlichtingslaag licht uit. De vloeibare kristallaag regelt alleen de lichtblokkering en het filter verandert alleen de lichtkleur; geen van beide zendt licht uit. Er wordt spanning aangelegd op de niet-lichtgevende vloeibare kristallaag.

• Bij OLED's wordt spanning rechtstreeks aangelegd op de zelfemitterende diodes, waardoor er frequent elektronen migreren binnen de emissielaag van de OLED. In combinatie met het feit dat de emissielaag zelf is gemaakt van organische materialen (die sneller verouderen dan anorganische materialen) en de zelfemitterende eigenschap, leidt dit direct tot een aanzienlijk kortere levensduur van OLED-schermen in vergelijking met LCD's.

2.6. LCD-schermen hebben last van lichtlekkage.

• Door de aanwezigheid van een achtergrondverlichtingslaag in lcd-schermen en het feit dat het schermpaneel in een apparaat moet worden gemonteerd, kan licht van de achtergrondverlichting gemakkelijk doorlekken bij de naden tussen het scherm en de behuizing van het apparaat. Bij het weergeven van een puur zwart beeld kunnen grote lichtkringen aan de randen verschijnen, wat bekend staat als "lichtlekkage".

2.7. OLED is gevoelig voor inbranden.

• Bij lcd-schermen is de achtergrondverlichting één geheel en verouderen alle pixels gelijkmatig.

Bij OLED-schermen zendt elke pixel onafhankelijk licht uit, wat betekent dat verschillende delen van het scherm in verschillende tempo's verouderen, afhankelijk van het gebruik. Als bijvoorbeeld gebied A constant blauw weergeeft, zullen de blauwe subpixels daar sneller degraderen. Later, wanneer een uniforme kleur wordt weergegeven, zal het blauw in dat gebied iets minder fel zijn, waardoor een blijvend nabeeld ontstaat, alsof het beeld in het scherm is "gebrand". Dit fenomeen wordt "inbranden" genoemd (geen fysieke verbranding, maar ongelijkmatige pixelveroudering die leidt tot kleurverschillen).

2.8. Zowel LCD- als OLED-schermen kunnen oogvermoeidheid veroorzaken, maar op verschillende manieren.

• De schermhelderheid moet regelbaar zijn en afgestemd op het omgevingslicht. Hiervoor worden voornamelijk twee methoden gebruikt: PWM (pulsbreedtemodulatie) en DC (gelijkstroom) dimmen .

• DC-dimmen is eenvoudig: het regelt direct de spanning om de helderheid aan te passen. Een hogere spanning betekent een helderder licht. Omdat de lichtbron continu aan blijft, veroorzaakt het geen oogvermoeidheid door flikkering.

• PWM-dimmen regelt de helderheid door de duty cycle (verhouding tussen aan- en uitschakeltijd) van de lamp te variëren. Een langere duty cycle betekent een helderder licht. Het regelt de helderheid door de lamp aan en uit te schakelen, wat flikkering veroorzaakt. Een nadeel is mogelijke oogvermoeidheid; hogere flikkerfrequenties zijn minder merkbaar.

• Vanwege de inherente eigenschappen van een OLED-scherm, veroorzaakt de te lage spanning bij zeer lage helderheidsniveaus een ongelijkmatig, "troebel" schermeffect, wat de beeldkwaliteit aanzienlijk beïnvloedt. Daarom kunnen OLED-schermen geen effectief gebruik maken van DC-dimming en zijn ze voornamelijk afhankelijk vanPWM .

• Bovendien kunnen OLED's, omdat de organische materialen ervan verouderingsgevoelig zijn, geen gebruik maken van hoogfrequente PWM (wat minder merkbaar is) en zijn ze vaak beperkt tot laagfrequente PWM-dimming (doorgaans tot ongeveer 250 Hz). Sommige mensen met een verminderd gezichtsvermogen kunnen deze flikkering waarnemen, waardoor de kans op vermoeidheid van de ogen groter wordt.

• Het deel van het door schermen uitgestraalde licht dat het meest schadelijk is voor de ogen, is hoogenergetisch blauw licht met een golflengte van 420-440 nm , dat onherstelbare schade aan het netvlies kan veroorzaken. Traditionele LCD-schermen gebruiken meerdere heldere LED-lampen met lichtgeleidingsplaten als achtergrondverlichting. Een aanzienlijk deel van het hoogenergetische blauwe licht dat door deze LED's wordt uitgestraald, valt binnen dit bereik.

• Samenvattend: LCD-schermen hebben een sterke blauwe lichtbundel die schadelijk is, en OLED-schermen gebruiken PWM-dimming, wat ook schadelijk is. Sommige goedkopere schermen gebruiken zelfs PWM-dimming op LCD-schermen om kosten te besparen. Welke van de twee schadelijker is, is niet met zekerheid vast te stellen.