Bagaimana Teknologi LED, LCD, OLED, dan Mini-LED Bekerja?

Seiring perkembangan teknologi layar, terdapat berbagai jenis layar, seperti LED, LCD, OLED, dan teknologi Mini-LED. Tahukah Anda prinsip-prinsipnya? Hari ini, Doitvision akan memperkenalkan Anda pada detail-detail tersebut.

Apa itu LED?

LED adalah komponen elektronik semikonduktor yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi cahaya. LED banyak digunakan di masyarakat modern dan secara umum dapat dikategorikan menjadi tiga jenis:

• Lighting: Lampu LED menggantikan bohlam pijar tradisional, seperti lampu rumah tangga, lampu otomotif.
• display: Digunakan pada layar perangkat elektronik terminal, seperti telepon pintar, tablet, komputer, TV, monitor.
• Communication: Terutama berfungsi sebagai sumber cahaya untuk laju data rendah hingga menengah (<1 Gb/s), sistem komunikasi serat optik jarak pendek hingga menengah (<10 km), dengan LED inframerah menjadi aplikasi yang paling umum.

Karena teknologi Mini-LED terutama digunakan dalam aplikasi tampilan, kami fokus pada teknologi tampilan.

Mekanisme Tampilan Layar:

Layar LED beroperasi dengan menggabungkan emisi cahaya dari manik-manik LED dengan filter warna. Komponen inti emisi cahaya LED adalah chip LED. Manik-manik LED memiliki dua elektroda, termasuk anoda dan katoda. Aliran arus yang lebih tinggi melalui elektroda menghasilkan kecerahan yang lebih tinggi. Dengan mengendalikan kecerahan dan status nyala/mati manik-manik, ia dapat menghasilkan berbagai pola dan teks.

Namun, satu manik LED hanya dapat memancarkan satu warna. Untuk mencapai tampilan penuh warna, dibutuhkan manik LED hijau dan biru tambahan untuk setiap titik piksel. Beberapa manik RGB (Merah, Hijau, Biru) bersama-sama membentuk tampilan yang mampu menampilkan warna.

Konsep Terkait Mini-LED

Saat ini belum ada definisi standar resmi untuk Mini-LED. Mini-LED sedikit bervariasi antar produsen, tetapi utamanya didasarkan pada ukuran chip. Menurut spesifikasi teknis umum untuk layar Mini-LED komersial, Mini-LED mengacu pada LED dengan ukuran chip berkisar antara 50 hingga 200 mikrometer (μm).

Mereka diposisikan di antara LED bernada halus dan Mikro-LED dalam hal ukuran chip dan pitch piksel. Ini juga dianggap sebagai pengembangan teknologi LED bernada halus dan langkah transisi menuju Mikro-LED.

Dalam hal performa layar, Mini-LED merupakan produk teknologi layar baru. Mini-LED menawarkan kualitas visual yang lebih baik daripada LCD, biaya lebih rendah, dan masa pakai lebih lama daripada OLED, serta versi yang ditingkatkan dari teknologi layar LCD tradisional.

Teknologi Mini-LED

Teknologi tampilan arus utama saat ini secara umum diklasifikasikan menjadi LCD dan OLED. Teknologi Mini-LED sendiri terbagi menjadi dua arah:

• Peningkatan Lampu Latar LCD

• Tampilan Langsung

Oleh karena itu, kami akan memperkenalkan teknologi LCD dan OLED terlebih dahulu.

Teknologi Mini-LED & LCD

1) Prinsip Teknologi LCD

Layar tampilan terdiri dari banyak piksel, yang masing-masing berisi struktur LCD. Struktur piksel LCD dapat dipecah menjadi lapisan/modul berikut:

• Lapisan Lampu Latar: Panel LCD sendiri tidak memancarkan cahaya dan membutuhkan sumber cahaya eksternal, yaitu "unit lampu latar" (BLU). Awalnya menggunakan Lampu Fluoresen Katoda Dingin (CCFL), lampu latar beralih ke lampu latar berbasis LED setelah tahun 2008.
• Lapisan Polarizer: Cahaya yang melewati filter polarisasi vertikal hanya memungkinkan gelombang cahaya yang berorientasi vertikal untuk lewat. Ketika cahaya ini bertemu dengan filter polarisasi horizontal, tidak ada cahaya yang melewatinya karena tidak ada komponen yang berorientasi horizontal. Dengan demikian, dua polarisator tegak lurus sepenuhnya menghalangi cahaya.
• Lapisan Kristal Cair (LC): Lapisan ini terletak di antara elektroda yang terhubung ke sirkuit positif dan negatif.
• Tanpa Tegangan: Cahaya yang melewati polarisator pertama diputar 90 derajat oleh molekul LC. Cahaya tersebut sejajar secara horizontal dan melewati polarisator kedua.
• Dengan Tegangan: Molekul LC menyelaraskan diri berdasarkan kekuatan tegangan yang diberikan, mengendalikan jumlah rotasi cahaya. Ini memvariasikan jumlah cahaya yang melewati polarisator kedua, sehingga mengendalikan kecerahan piksel.
• Lapisan Filter Warna: Cahaya yang muncul dari lapisan LC bersifat monokrom (bernuansa abu-abu). Sebuah array filter warna (CFA) ditambahkan, yang terdiri dari filter subpiksel merah (R), hijau (G), dan biru (B). Dengan mengendalikan kecerahan cahaya yang melewati setiap subpiksel R, G, dan B, array filter warna dapat mencampur berbagai warna.

Mini-LED dalam Lampu Latar LCD Aplikasi

Mini-LED dalam aplikasi lampu latar LCD melibatkan penggantian LED tradisional dengan pencahayaan tepi atau LED berukuran besar yang diterangi langsung dengan susunan manik-manik Mini-LED yang padat. Karena manik-manik Mini-LED secara signifikan lebih kecil, misalnya diameter ~50μm-200μm, lebih banyak manik-manik yang dapat ditanamkan ke dalam lapisan lampu latar LCD.

• Kecerahan layar keseluruhan yang lebih tinggi.
• Distribusi kecerahan yang lebih seragam.

Kemampuan untuk membagi cahaya latar menjadi lebih banyak Zona Peredupan Lokal (LDZ) yang dapat dikontrol secara independen.

Saat menampilkan segmen gambar hitam, zona Mini-LED yang sesuai dapat dimatikan sepenuhnya. Hal ini memungkinkan LCD mencapai tingkat hitam yang jauh lebih pekat dan rasio kontras yang jauh lebih tinggi. Peningkatan jumlah dan presisi LDZ sangat meningkatkan kontras lokal dan rentang dinamis. Oleh karena itu, LCD mencapai kualitas tampilan yang mendekati OLED.

Dalam evolusi LCD, kemajuan seperti campuran LC dengan viskositas ultra-rendah dan material LC fase-biru telah diterapkan untuk meningkatkan waktu respons. Mini-LED melengkapi hal ini dengan menyempurnakan struktur lampu latar untuk meningkatkan kontras secara dramatis.

Teknologi Mini-LED & OLED

Karena lampu LED awal berukuran besar, jumlah lampu yang dapat dipasang per satuan luas sebagai material tampilan layar terbatas, sehingga menghasilkan kejernihan yang buruk. Oleh karena itu, para produsen mulai meneliti mikro-LED, dengan fokus penelitian pertama adalah OLED.

2) Prinsip Teknologi OLED

OLED adalah teknologi layar self-emissive. Strukturnya berbeda secara signifikan dari LCD karena tidak memiliki lapisan LCD, lapisan filter warna pada beberapa jenis, dan lapisan lampu latar terpisah. Sebagai gantinya, material organik pemancar cahaya diapit di antara katode dan anoda.

Prinsip Tampilan: 

Ketika tegangan diberikan, elektron dari katode dan "hole" (pembawa muatan positif) dari anoda disuntikkan ke dalam lapisan organik. Elektron dan hole ini bertemu di dalam lapisan emisif, berekombinasi, dan melepaskan energi dalam bentuk foton. Berbagai material organik memancarkan warna tertentu (R, G, B).

Karena setiap piksel OLED memancarkan cahayanya sendiri, tidak diperlukan lampu latar terpisah. Setiap piksel dapat dimatikan sepenuhnya untuk menampilkan warna hitam sempurna, secara teoritis memberikan rasio kontras statis OLED yang tak terbatas. Kecerahan dan warna setiap piksel dapat dikontrol secara independen.

Kekurangan : 

Material organik memiliki masa pakai yang terbatas dan rentan terhadap degradasi (penuaan). Material R, G, dan B mengalami degradasi pada tingkat yang berbeda. Jika sebuah piksel menampilkan gambar terang statis dalam waktu lama, material subpiksel tersebut akan terdegradasi lebih cepat, yang menyebabkan hilangnya kecerahan secara permanen di area tersebut. Hal ini bermanifestasi sebagai retensi gambar yang terlihat atau warna yang tidak merata, yang umumnya dikenal sebagai "burn-in".

3) Prinsip Tampilan Langsung Mini-LED

Untuk mengurangi burn-in OLED, produsen LED mengembangkan teknologi seperti W-OLED yang menggunakan OLED putih + filter warna dan QD-OLED yang menggunakan OLED biru + konverter titik kuantum. Namun, teknologi ini pada dasarnya masih bergantung pada material organik dan menghadapi keterbatasan penuaan dan masa pakai yang melekat.

Solusi terbaik memerlukan peralihan ke bahan anorganik, yang mengarah ke teknologi tampilan LED generasi berikutnya: Mini-LED & Micro-LED Direct Emission.

Ini melibatkan pembuatan dioda LED anorganik yang sangat kecil dan kemudian mentransfer dan mengikatnya ke substrat tampilan.

Teknologi ini mewarisi semua keunggulan OLED, seperti:

• memancarkan sendiri
•  hitam sempurna
• kontras tinggi
•  sudut pandang lebar
• respon yang cepat

sekaligus menghilangkan burn-in dan menawarkan potensi masa pakai yang lebih panjang serta tingkat kecerahan yang lebih tinggi. Meskipun LED dapat diproduksi dalam skala mikro (Mikro-LED <50μm), tantangannya terletak pada transfer dan interkoneksi jutaan atau miliaran LED mikroskopis ini secara presisi ke sirkuit kontrol. Proses ini dikenal sebagai Teknologi Transfer Massa. Tingginya biaya dan kompleksitas transfer massa saat ini menghalangi komersialisasi Mikro-LED dalam skala besar.

Layar langsung Mini-LED menghadapi tantangan karena ukuran chipnya yang lebih besar (50-200μm) dan keterbatasan kemasan. Jarak piksel terkecil yang dapat dicapai saat ini sekitar 0.5 mm. Jika Anda membuat layar beresolusi 4K dengan jarak ini, dibutuhkan ukuran layar >85 inci. Selain itu, jumlah LED yang sangat banyak membutuhkan sekitar 24 juta untuk mencapai 4K.

Ringkasan Status Aplikasi Teknologi Mini-LED

Mikro-LED mewakili puncak potensi teknologi layar, tetapi hambatan transfer massa menghalangi produksi massal komersial. Mini-LED merupakan teknologi transisi yang praktis.

Untuk aplikasi tampilan langsung, Mini-LED memiliki batasan jarak minimum 0.5 mm. Oleh karena itu, Mini-LED tidak cocok untuk layar elektronik konsumen seperti ponsel, laptop, dan TV. Meskipun berpotensi cocok untuk tampilan komersial luar ruangan yang besar, biaya produksinya yang tinggi juga menghambat adopsi yang luas.

Oleh karena itu, Mini-LED saat ini menemukan aplikasi utamanya dan paling sukses dalam peningkatan pencahayaan latar panel LCD. Hal ini memanfaatkan lini produksi LCD yang sudah mapan, menawarkan peningkatan kualitas gambar yang signifikan dengan biaya yang lebih rendah dibandingkan OLED atau Mini-LED langsung.

Untuk tampilan langsung, lampu ini terutama digunakan untuk layar iklan komersial luar ruangan berukuran besar. Menurut prediksi TrendForce, lampu latar Mini-LED merupakan tren aplikasi yang dominan saat ini, dengan ukuran pasarnya diperkirakan akan tumbuh pada CAGR sebesar 164% dari tahun 2020 hingga 2025.

Seiring makin matangnya teknologi LED, Doitvision telah mengembangkan serangkaian layar LED bernada halus, seperti layar LED COB kami, untuk aplikasi periklanan komersial.

Rekomendasi Dinding LED COB Doitvision

Layar LED COB Doitvision adalah pilihan tepat untuk video wall beresolusi tinggi. Kami menawarkan jarak antar piksel dari P0.7 hingga P1.8, mendukung resolusi 2K, 4K, dan 8K.

Kualitas Visual Unggul

Dari 0.62 mm hingga 1.87 mm, layar COB kami mencapai kerapatan piksel yang lebih tinggi. Hal ini memungkinkan penonton untuk berdiri lebih dekat ke layar tanpa memperhatikan piksel individual.

Skala Abu-abu dan Kontras yang Luar Biasa

Dengan rasio kontras warna yang luar biasa hingga 10,000:1, layar ini menghasilkan gambar yang hidup dan nyata. Penggunaan teknologi lapisan hitam menghasilkan permukaan non-reflektif dan keseragaman warna hitam yang sempurna, bahkan dalam kondisi minim cahaya.

Rasio Aspek 16:9 untuk Kompatibilitas Universal

Dengan rasio aspek 16:9, format ini menjadi standar untuk perangkat modern seperti TV, monitor komputer, perangkat seluler, dan kamera video digital. Format ini mendukung resolusi 1080p (2K), 2160p (4K), dan 4320p (8K).

Teknologi Flip Chip Hemat Energi

Dikombinasikan dengan desain sirkuit katoda umum, ia dapat meningkatkan kinerja tampilan sekaligus mengurangi konsumsi energi hingga 40%.

Kalibrasi Warna Presisi

Teknologi kalibrasi warna menghasilkan keluaran warna yang konsisten di seluruh modul LED. Teknologi ini dapat menghilangkan masalah seperti pola moiré dan mempertahankan suhu warna yang seragam serta rona putih yang seimbang.

Desain Pemasangan Langsung di Dinding dengan Perawatan Depan Penuh

Desainnya 100% dapat diperbaiki dari depan dengan modul LED magnetik. Rangka panel dapat dipasang langsung ke dinding atau kayu lapis menggunakan sekrup, dengan batang rangka yang disertakan untuk penempatan yang presisi dan kemudahan pemasangan.

Spesifikasi teknis

• Opsi Jarak Piksel: 0.62 mm, 0.78 mm, 0.93 mm, 1.25 mm, 1.5 mm, 1.87 mm
• Paket LED: COB untuk semua model
• Rasio Kontras: Hingga 10,000:1 untuk visual yang hidup
• Rasio Aspek: 16:9, kompatibel dengan resolusi 2K, 4K, dan 8K
• Perawatan: layanan depan 100% dengan modul magnetik
• Penghematan Energi: Hingga 40% dengan teknologi flip chip
• Pemasangan: Pemasangan langsung di dinding dengan batang rangka yang disertakan

Kesimpulan:

Kami telah memperkenalkan berbagai pengembangan dan prinsip tampilan. Sebagai produsen layar LED profesional, jika Anda membutuhkan layar LED HD untuk keperluan komersial, jangan ragu untuk menghubungi kami.