LCD ve OLED'in Çalışma Prensipleri ve Avantaj/Dezavantaj Karşılaştırması

01. LCD ve OLED'in Çalışma Prensipleri

1.1. LCD Çalışma Prensibi

LCD'nin kesit diyagramı, alttan üste doğru esas olarak 7 katmandan oluşmaktadır: Arka Aydınlatma Katmanı, Dikey Polarizör, Pozitif Elektrot Devresi, Sıvı Kristal Katmanı, Negatif Elektrot Devresi, Yatay Polarizör ve Renk Filtresi.

• En alttaki Arka Aydınlatma Katmanı beyaz ışık yayar ve bu ışık, renkli Renk Filtresinden geçerek ilgili renkteki ışığa dönüşür. Not: Arka aydınlatma, her pikselin altında bağımsız bir LED lamba değildir; bunun yerine, tüm ekran tek bir büyük arka aydınlatma katmanını paylaşır.

• Pozitif elektrot devresine voltaj uygulandığında, bu voltaj sıvı kristal tabakasına nüfuz eder ve negatif elektrot devresine bağlanarak bir döngü oluşturur. Bu voltaj, sıvı kristal moleküllerinin bükülmesine neden olur. Bu noktada, sıvı kristal tabakası, bir perde gibi, ışığın bir kısmını engeller. Voltaj büyüklüğünü kontrol ederek, sıvı kristal moleküllerinin bükülme açısını kontrol edebilir ve böylece kırmızı, yeşil ve mavi alt piksellerin parlaklığını kontrol edebiliriz. Parlaklık oranını değiştirerek, istenen herhangi bir rengi karıştırabiliriz.

1.2. OLED Çalışma Prensibi

OLED, Organik Işık Yayan Diyot anlamına gelir. LED ekranlar gibi, üç alt piksele sahiptir. Farkı, sıvı kristal katmanı ve arka ışık katmanının olmamasıdır; kendisi özel olarak tasarlanmış, kendiliğinden ışık yayan bir diyottur. Voltajı ve dolayısıyla diyottan geçen akımı kontrol ederek parlaklığı değiştirmek suretiyle, her bir alt pikselin renk oranı kontrol edilebilir ve sonuç olarak istenen renk elde edilebilir.

• OLED ekranlarda arka ışık katmanı bulunmaz. Her piksel bağımsız olarak açılıp kapatılabilir. Bu nedenle, açıldığında tüm arka ışık katmanını yakmak zorunda olan LCD ekranların aksine, bir OLED ekranda her piksel bağımsız olarak kontrol edilen bir lamba olarak düşünülebilir. Bu, telefon kilitliyken zamanı, bildirimleri ve diğer önemli bilgileri göstermek için piksellerin bir kısmının düşük parlaklık ve yenileme hızında aydınlatılabildiği Sürekli Açık Ekran (AOD) gibi özellikleri mümkün kılar.

02. LCD ve OLED'in Avantaj ve Dezavantajlarının Karşılaştırılması

2.1. OLED Daha Düşük Güç Tüketimine Sahiptir

• LCD ekran açıldığında tüm arka ışığı yakar ve sürekli olarak güç tüketir.

• OLED ekranlar, yalnızca tamamen beyaz bir görüntü gösterirken LCD'lerden daha fazla güç tüketir. Bununla birlikte, her OLED pikselinin parlaklığı ve açık/kapalı durumu bağımsız olarak kontrol edilebilir; bu da farklı parlaklık azaltma veya hatta pikselleri kapatma olanağı sağlar. Bu nedenle, uzun süre beyaz bir ekranda kalmadığınız sürece, OLED genellikle daha uzun pil ömrü sunar.

2.2. OLED Daha Yüksek Kontrast Oranına Sahiptir

• Kontrast oranı, en parlak beyaz ile en koyu siyah arasındaki parlaklık oranını ifade eder. Oran ne kadar yüksekse, renkler o kadar canlı ve doygun olur.

• Bir LCD ekranın tamamen siyah görüntüleyebilmesi için, ideal olarak sıvı kristal moleküllerinin yayılan tüm arka ışığı engellemek üzere tamamen kapanması gerekir. Ancak, tam kapanma sağlanamaz. Siyah görüntülendiğinde, az miktarda beyaz ışık sızar, bu nedenle görülen şey tamamen siyah değil, önemli ölçüde soluk bir gri olur. Bu özellik, LCD'lerin gerçek, saf siyahı görüntülemesini engeller.

• OLED'lerde arka ışık bulunmaz ve her piksel bağımsız olarak kontrol edilir. Siyahı görüntülemek için, bu piksellere giden güç tamamen kesilebilir, bu da ışık yayılımının olmamasına ve gerçek, saf siyahın elde edilmesine yol açar. Bu nedenle, OLED ekranlar daha yüksek kontrast oranına sahiptir.

2.3. OLED Daha Hızlı Tepki Süresine Sahiptir, Dinamik Ekranlar İçin Avantajlıdır

• Dinamik içerik görüntülenirken, her pikselin hızla renk değiştirmesi gerekir. Bu geçiş için gereken süre, ekranın tepki süresidir. Tepki süresi çok uzun olursa, pikseller zamanında renk değiştiremez ve bu da bir önceki kare tamamen kaybolmadan bir sonraki kare göründüğü için ardıl görüntülere neden olur.

• LCD'ler, sıvı kristal moleküllerinin bükülmesini kontrol ederek renk değiştirir. Bu bükülme hızı, LCD'nin gri-gri (GtG) tepki süresini doğrudan belirler. Bu bükülme hızı sıcaklığa bağlıdır ve düşük sıcaklıklarda yavaşlar; bu da soğuk ortamlarda LCD ekranlarda fark edilebilir hayalet görüntülere yol açar.

• OLED ekranlarda sıvı kristal katman bulunmadığından, bu katmanla sınırlı değildirler. OLED'lerin tepki süresi olsa da, renkler arası geçişlerde çok kısadır ve neredeyse hiç hayalet görüntü oluşmaz. Saf siyah ve saf beyaz arasındaki geçiş biraz daha uzun sürer, ancak yine de çoğu LCD'den daha kısadır. Bu nedenle, OLED dinamik içerik görüntülemede doğal bir avantaja sahiptir.

2.4. OLED Daha İnce Olabilir ve Katlanabilir

• Arka ışık ve sıvı kristal katmanlarından yoksun olan OLED ekranlar, çok daha kolay ince üretilebilir ve kağıt gibi önemli ölçüde bükülebilir. Bu bükülebilirlik, kavisli ekranların kolayca uygulanmasına olanak tanıyarak cihazların algılanan kalitesini önemli ölçüde artırır.

• LCD ekranlar, arka ışık ve sıvı kristal katmanlarına ek olarak polarizörler de içerir ve bu da onları çok daha kalın hale getirir. Arka ışık ve sıvı kristal katmanları sert alt tabakalar kullanır ve bu da yalnızca masaüstü monitörler gibi büyük panellerde görülen çok hafif bükülmelere izin verir.

2.5. OLED'lerin Ömrü Daha Kısadır

• LCD'lerde arka ışık katmanı ışık yayar. Sıvı kristal katman yalnızca ışığı engellemeyi kontrol eder ve filtre yalnızca ışığın rengini değiştirir; ikisi de ışık yaymaz. Gerilim, ışık yaymayan sıvı kristal katmana uygulanır.

• OLED'lerde voltaj, kendiliğinden ışık yayan diyotlara doğrudan uygulanır ve bu da OLED'in ışık yayan katmanında sık elektron göçüne neden olur. Işık yayan katmanın kendisinin organik malzemelerden (inorganik malzemelere göre daha kolay yaşlanan) yapılmış olması ve kendiliğinden ışık yayma özelliğiyle birleştiğinde, bu durum OLED'lerin LCD'lere kıyasla önemli ölçüde daha kısa ekran ömrüne sahip olmasına doğrudan yol açar.

2.6. LCD Ekranlarda Işık Sızıntısı Sorunu

• LCD ekranlarda arka ışık katmanının bulunması ve ekran panelinin bir cihaza monte edilmesi gerektiği gerçeği nedeniyle, arka ışıktan gelen ışık, ekran ile cihazın çerçevesi arasındaki birleşim yerlerinden kolayca sızabilir. Tamamen siyah bir görüntü gösterilirken, kenarlarda "ışık sızıntısı" olarak bilinen büyük ışık halkaları oluşabilir.

2.7. OLED Ekranlarda "Yanma" Oluşumu Riski Yüksektir

• LCD ekranlarda arka ışık tek bir ünitedir ve tüm pikseller eşit şekilde yaşlanır.

OLED ekranlarda her piksel bağımsız olarak ışık yayar; bu da ekranın farklı bölgelerinin kullanım sıklığına bağlı olarak farklı oranlarda eskidiği anlamına gelir. Örneğin, A bölgesi sürekli olarak mavi gösteriyorsa, oradaki mavi alt pikseller daha hızlı bozulacaktır. Daha sonra, tekdüze bir renk gösterdiğinde, o bölgenin mavisi biraz daha soluklaşacak ve görüntünün ekrana "yanmış" gibi kalıcı bir art görüntü oluşmasına neden olacaktır. Bu olaya "yanma" (fiziksel yanma değil, renk farklılığına yol açan düzensiz piksel eskimesi) denir.

2.8. Hem LCD hem de OLED ekranlar göz yorgunluğuna neden olabilir, ancak farklı şekillerde.

• Ekran parlaklığının ortam ışığına uyacak şekilde kontrol edilebilir olması gerekir. Bunun için iki temel yöntem kullanılır: PWM (Darbe Genişliği Modülasyonu) ve DC (Doğru Akım) Karartma .

• DC karartma oldukça basittir: parlaklığı değiştirmek için doğrudan voltajı kontrol eder. Daha yüksek voltaj daha parlak ışık anlamına gelir. Işık kaynağı sürekli açık kaldığı için, titreşimden kaynaklanan göz yorgunluğuna neden olmaz.

• PWM karartma, ışığın çalışma döngüsünü (açma/kapama zaman oranı) değiştirerek parlaklığı ayarlar. Daha yüksek bir çalışma döngüsü daha parlak ışık anlamına gelir. Işığı açıp kapatarak parlaklığı kontrol eder, bu da titreşim oluşturur. Bir dezavantajı potansiyel göz yorgunluğudur; daha yüksek titreşim frekansları daha az fark edilir.

• OLED ekranlar, doğasında var olan özellikler nedeniyle, çok düşük parlaklık seviyelerinde DC karartma kullandıklarında, aşırı düşük voltaj düzensiz, "bulanık" bir ekran efekti oluşturarak görüntü kalitesini önemli ölçüde etkiler. Bu nedenle, OLED ekranlar DC karartmayı etkili bir şekilde kullanamaz ve öncelikle şu yöntemlere güvenir:PWM .

• Ayrıca, OLED'lerin organik malzemeleri yaşlanmaya yatkın olduğundan, yüksek frekanslı PWM (daha az algılanabilir) kullanamazlar ve genellikle düşük frekanslı PWM karartma ile sınırlıdırlar (tipik olarak yaklaşık 250 Hz'e kadar). Bazı görme hassasiyeti olan kişiler bu titreşimi algılayabilir ve bu da görsel yorgunluğa neden olma olasılığını artırır.

• Ekrandan yayılan ışığın gözler için en zararlı kısmı, retinaya geri dönüşü olmayan hasar verebilen 420-440 nm dalga boyu aralığındaki yüksek enerjili mavi ışıktır. Geleneksel LCD ekran arka aydınlatmaları, ışık kılavuz plakalarıyla birlikte birkaç parlak LED lamba kullanır. Bu LED'ler tarafından yayılan yüksek enerjili mavi ışığın önemli bir kısmı bu aralıkta yer alır.

• Özetle: LCD'ler zararlı olan güçlü mavi ışık yayar ve OLED'ler de zararlı olan PWM karartma teknolojisini kullanır . Hatta bazı düşük kaliteli ekranlar maliyetleri düşürmek için LCD'lerde PWM karartma kullanmaktadır. Hangisinin daha zararlı olduğu kesin olarak belli değildir.