Клиенты часто спрашивают меня, похожи ли ЖК-дисплеи и светодиодные дисплеи, или это одно и то же? Как старший инженер, долгое время занимающийся исследованиями и разработками светодиодных дисплеев, я проанализирую различия между светодиодами и ЖК-дисплеями, от простых до детальных, основываясь на имеющейся у меня информации.
Для начала давайте рассмотрим определения этих двух понятий:
Определение LED и LCD
Определение светодиода
Полная форма светодиода — это светоизлучающий диод, поэтому светоизлучающий диод — это аббревиатура от LED. Светодиод — это диод с PN-переходом, который излучает свет, когда ток течет вперед. Светодиоды изготавливаются путем легирования материалов p-типа и n-типа. Когда на светодиод подается питание, заряды материалов P-типа и N-типа вступают в химическую реакцию, заряды рекомбинируют и выделяют энергию в виде тепла и света.
Материал полупроводников полупрозрачен (пропускает свет) и излучает свет через свои соединения. В полупроводниковом материале используются соединения цинка и мышьяка, которые могут давать красный или желтый свет. Он также доступен в зеленом, красном и янтарном цветах.
При объединении нескольких светодиодных дисплеев измеряется расстояние от одного из них до другого. Это расстояние обычно обозначается заглавной буквой «P». Например, Светодиодный дисплей P2 светодиодный свет к другому светодиодному свету. Расстояние 2 мм.
Определение ЖК-дисплея
ЖК-дисплеи используются для отображения текста и изображений в виде точек или линейных сегментов. ЖК-дисплеи имеют жидкокристаллические нити, которые заполнены между прозрачными электродами. Когда ток проходит между электродами, нить возбуждается и излучает видимый свет.
Жидкие кристаллы, используемые в дисплеях, обладают как твердыми, так и жидкими свойствами. Когда к жидкому кристаллу не прикладывается потенциал, он становится прозрачным, но при активации кристалл рассеивает свет во всех направлениях и кажется ярким.
Потребление энергии ЖК-дисплеем очень низкое, и он также имеет семисегментный дисплей. Но он эквивалентен светодиоду, который является более медленным устройством и требует больше времени для переключения. Постоянный ток сокращает их срок службы, поэтому они в основном используются с переменным током на частотах ниже 500 Гц.
Краткое резюме
Не знаю, заметили ли вы, что LED — это источник света, а LCD — это устройство отображения. Очевидно, что это разные вещи.
Одно из главных различий между светодиодами и ЖК-дисплеями заключается в том, что светодиоды используют диоды с pn-переходом, которые излучают свет при прохождении через них тока, тогда как ЖК-дисплеи используют жидкие кристаллы или плазму для излучения видимого света. Жидкий кристалл заполняется между стеклянными электродами, и когда на него подается питание, жидкий кристалл возбуждается и излучает свет.
ЖК-дисплей против светодиодного дисплея: сравнение технологий
pn-узел
При соединении полупроводника p-типа с полупроводником n-типа контакт, образованный таким образом, называется pn-переходом. Все полупроводниковые приборы содержат один или несколько PN-переходов. Pn-переход фактически является управляющим элементом полупроводникового прибора.
Формирование p-n перехода
В практических приложениях PN-переход не формируется просто путем размещения полупроводникового блока p-типа рядом с полупроводниковым блоком n-типа. Фактически, pn-переходы изготавливаются с помощью специальных технологий, а именно методов роста, легирования и диффузии.
Самый распространенный метод изготовления pn-переходов называется легированием. Сплавные переходы изготавливаются из n-типа полупроводников, изготовленных из германия или кремния, путем плавления трехвалентных частиц индия, размещенных с обеих сторон. Вся конструкция или система нагревается примерно до 500 градусов Цельсия. Индий поглощается германием или кремнием, создавая p-область, таким образом образуя pn-переход.
Другой метод формирования p-n-перехода называется диффузией. При этом полупроводниковая пластина p- или n-типа с одной проводимостью помещается в контейнер с добавляемым оксидом примеси. Смесь медленно проходит через печь, температура которой поддерживается в диапазоне от 800 до 1200 °C, в зависимости от типа перехода.
При столь высоких температурах газ примесных атомов диффундирует в полупроводниковый материал, образуя тонкий слой противоположной проводимости. Таким образом, образуется p-n-переход.
Для отображения изображений и текста можно использовать как светодиоды, так и ЖК-дисплеи. Но химия не та же самая. Светодиоды используют арсенид галлия и фосфид галлия — два соединения, которые при нагревании излучают видимый свет.
Когда отображается монохромный свет, он обычно используется для отображения базовых элементов, таких как цифры и буквы или некоторые определенные символы. Когда есть только монохромный свет, он все еще не может нормально отображать изображение или более сложные узоры и другие элементы.
ЖК-дисплей, в свою очередь, представляет собой тонкий слой жидкокристаллических нитей между стеклянными электродами. При подаче напряжения на электроды они начинают излучать световую энергию в виде фотонов. Поэтому ЖК-дисплей может отображать текст или изображения непосредственно в виде точечных матриц и линейных сегментов.
Использованные материалы
Светодиод — это нить накаливания, изготовленная из различных соединений (например, арсенида галлия алюминия, нитрида галлия индия и т. д.), которая при подаче напряжения может излучать свет разных цветов.
Что касается жидкокристаллических материалов, используемых в ЖК-дисплеях, это зависит от высокоуровневых предметов, которые мы изучали ранее. Вся материя с равномерным движением в мире относится к фазовому состоянию. Помимо привычных твердого и жидкого состояний, существуют также незнакомые жидкокристаллические состояния и плазменные состояния.
LCD использует жидкокристаллическое состояние, с которым мы не знакомы. Этот материал обладает особыми оптическими свойствами и чувствителен к электромагнитным полям, что делает его очень ценным для исследований.
Сравнивая формы этих двух устройств, можно сказать, что, хотя они оба принадлежат к фазовому состоянию, светодиод использует твердые соединения, а ЖК-дисплей — жидкокристаллические соединения, и эти два устройства также различаются.
Световой принцип
Светодиоды излучают свет автономно, и когда через них проходит ток, материалы этих полупроводников равномерно перемещаются, создавая источник света. Эти полупроводниковые материалы могут излучать только один цвет света за раз.
Для отображения полноцветных цветов необходимо соединить и активировать три различных соединения, чтобы получить полноцветные цвета.
Сам по себе ЖК-дисплей не может излучать свет и для этого ему нужна подсветка, поэтому весь процесс довольно сложен.
В зависимости от жидкокристаллического материала различают нематические жидкие кристаллы и смектические жидкие кристаллы. Самое большое различие между ними заключается в том, что нематические жидкие кристаллы имеют меньшую вязкость и большую текучесть. Поэтому они более широко используются.
Учитывая характеристики нематического жидкого кристалла, для изменения движения молекул жидкого кристалла таким образом, чтобы оптическая ось жидкого кристалла совпадала с его молекулярной осью, тем самым создавая оптические эффекты, требуется лишь очень небольшая сила.
После того, как электрическое поле жидкого кристалла снимается, молекулы жидкого кристалла используют свою упругость и вязкость, чтобы вернуться в свое предыдущее состояние, то есть в то состояние, в котором они были до того, как испустили свет.
В настоящее время ЖК-дисплеи имеют три источника подсветки: EL (электролюминесценция), CCFL (флуоресцентная лампа с холодным катодом) и LED (светоизлучающий диод).
Поскольку первые два типа имели определенные дефекты, их постепенно заменили Светодиодная подсветка. Возникает даже интересный вопрос: ЖК-дисплей, использующий светодиодную подсветку, — это ЖК-дисплей или светодиод? Те, кому интересно, могут подумать об этом.
Структура
Светодиоды в настоящее время выпускаются в двух распространенных формах: вставная и поверхностная. Хотя они выглядят по-разному, структура и принцип одинаковы. Все они достигаются путем герметизации люминесцентного материала в контейнере. После включения питания будет создан источник света.
LCD немного сложнее. Нужно поместить жидкокристаллический материал в ламинированное стекло, а затем, чтобы он засиял, сзади нужно разместить рефлектор с источником света, чтобы обеспечить подсветку жидкого кристалла.
Краткое содержание первого абзаца
Мы проанализировали различия между LED и LCD по трем аспектам: материал, принцип излучения света и структура. Наконец, мы были удивлены, обнаружив, что LCD теперь включает в себя некоторые светодиоды, и эти два стали неразделимы.
ЖК-дисплей против светодиодного дисплея: сравнение преимуществ
В предыдущей главе мы представили, что жидкие кристаллы сами по себе не обладают свойствами излучать свет, поэтому мы выбрали готовые продукты, чтобы сравнить преимущества ЖК-дисплея и светодиодного дисплея.
Контраст
Контрастность — это яркость в самый светлый момент/яркость в самый темный момент. Судя по данным испытаний, светодиод работает лучше, чем ЖК. Даже если ЖК-дисплей использует светодиодную подсветку, согласно закону сохранения энергии, всегда будут большие или меньшие потери при отражении источника света, поэтому светодиод лучше ЖК-дисплея.
Разрешение
LCD необходимо настроить перед отправкой с завода, и его нельзя менять после настройки. Светодиоды можно соединять в соответствии с реальными потребностями, и их трудно отличить. С точки зрения гибкости лучше LED, а с точки зрения простоты лучше LCD.
Ширина цветовой гаммы
Широкий цветовой охват (WQG) — это технология цветной подсветки. Международный стандарт утверждает, что цветовой охват достигает NTSC 92%. У большинства ЖК-дисплеев, представленных на рынке, цветовой охват расширенного цветового охвата составляет от 92% до 109%, в то время как у светодиодных дисплеев — 110%. У светодиодных дисплеев цветовой охват расширенного цветового охвата несколько выше.
Толщина экрана
Этот ЖК-дисплей полностью превосходит светодиод. ЖК-дисплей, включая рамку, может иметь толщину 8-10 мм, в то время как соединительные модули в большинстве светодиодных дисплеев имеют толщину 5 см и требуют дополнительных шкафов для правильной работы. После установки средняя толщина достигала 20 см.
Хотя несколько типов светодиодных дисплеев (таких как прозрачный светодиодный дисплей,COB-светодиодный дисплей и т. д.) не имеют толщины модулей, у них все равно толщина корпуса, так что определенный разрыв по сравнению с ЖК-дисплеями все равно имеется.
Экономия энергии
Экономия энергии — сильная сторона светодиодов, и именно по этой причине среди трех наиболее часто используемых источников подсветки ЖК-дисплеев остается только светодиодная подсветка.
Срок службы
Средний срок службы светодиодов составляет около 11 лет, а срок службы ЖК-дисплеев — всего 7–9 лет.
Расходы
Это одно из немногих преимуществ ЖК-дисплея. Для того же 100-дюймового экрана, если светодиодный дисплей хочет достичь четкости ЖК-дисплея, стоимость будет в 3–5 раз выше.
Другими словами, если 100-дюймовый ЖК-экран стоит 1000 долларов США, то светодиодный экран будет стоить не менее 3000–50000 долларов США.
Зрелость технологий
На данный момент оба они имеют более чем 10-летний опыт разработки, их техническая зрелость очень высока, и они позволяют достигать различных индивидуальных эффектов.
Краткое содержание второго абзаца
Мы проанализировали преимущества светодиодов и ЖК-дисплеев по ряду показателей, таких как контрастность, разрешение, широкая цветовая гамма, цена и т. д. Мы обнаружили, что, хотя светодиоды почти полностью превосходят ЖК-дисплеи, в области небольших устройств отображения все еще существует непреодолимый разрыв.
ЖК-дисплей против светодиодного дисплея: область применения
Применение внутри помещений
Комната мониторинга
Поскольку светодиодные дисплеи обладают лучшими визуальными эффектами, более гибкой производительностью и высокой степенью интеграции, во многих помещениях для мониторинга ЖК-дисплеи были заменены светодиодными.
Конференц-зал
По сравнению с комнатой мониторинга, конференц-зал не предъявляет высоких требований к экранам. В целях экономии средств в конференц-зале по-прежнему в основном используется ЖК-оборудование.
ТВ
Хотя Светодиодные экраны могут использоваться в качестве телевизоров с обратной проекцией, а светодиодные материалы также могут использоваться для персонализации телевизоров, они намного дороже ЖК-телевизоров, поэтому ЖК-телевизоры по-прежнему остаются основным направлением.
Наружное применение
Большинство из наружная реклама рынок охвачен светодиодными дисплеями, оставляя только некоторые платформы и магазины, использующие ЖК-дисплеи. С одной стороны, эти сцены не имеют высоких требований к отображению, а с другой стороны, площадь сцены невелика. , использование светодиодных дисплеев является излишеством.
Преимущества светодиодного дисплея при наружном применении
- Гибкое соединение: Светодиодные дисплеи очень гибкие в сращивании, и в теории, пока у вас достаточно денег, вы можете даже иметь неограниченное сращивание. Этот вид гибкого сращивания может хорошо соответствовать различным наружным зонам.
- Низкие затраты на обслуживание: При возникновении проблем с ЖК-дисплеем зачастую требуется замена всего экрана, но светодиодный дисплей обычно имеет неисправность только одного светодиодного модуля. В этом случае достаточно заменить его на новый. Светодиодный дисплейный модуль той же модели для нормального отображения. Стоимость обслуживания будет намного ниже, чем у ЖК-дисплея.
- Высокая яркость: Из-за сильного солнечного света на открытом воздухе яркость обычных устройств отображения недостаточно высока, что приведет к размытию экрана. Однако светодиодный дисплей может достигать яркости 7000 или даже 8000, поэтому это не влияет на качество просмотра на солнце.
- Водонепроницаемый: Если ЖК-дисплей предназначен для использования на открытом воздухе, его необходимо полностью закрыть стеклянными или акриловыми пластинами, иначе он будет легко поврежден попаданием воды. Светодиодный дисплей специально разработан для использования на открытом воздухе. От светодиодного модуля до... светодиодный шкаф, он водонепроницаем и гидрофобен, что позволяет эффективно предотвращать проникновение дождевой воды и повреждение экрана.
Подведем итоги: основное различие между светодиодами и ЖК-дисплеями
- Светодиод — это диод с p-n-переходом, который излучает видимый свет при подаче на него прямого смещения. ЖК-дисплеи используют жидкие нити, которые заполняются между стеклянными электродами для излучения света.
- LED означает светоизлучающий диод, а LCD означает жидкокристаллический дисплей.
- ЖК-дисплеи используют люминесцентные лампы с холодным катодом для подсветки экрана, а светодиоды используют диоды с PN-переходом для отображения света. Подсветка означает включение и выключение дисплея для лучшего просмотра.
- Масштабируемость светодиодов очень высокая, поэтому разрешение намного лучше, чем у ЖК-дисплеев, и их легко реализовать, поэтому многие 4К Дисплеи 8K переходят с ЖК-дисплеев на светодиодные. Разрешение — это количество пикселей на экране.
- Из-за плазмы светодиоды потребляют больше энергии по сравнению с ЖК-дисплеями. Нити, используемые в ЖК-дисплеях, состоят из плазмы, которая требует меньше энергии для активации.
- Светодиоды имеют меньшую площадь отображения по сравнению с ЖК-дисплеями, поскольку светодиоды используют диоды с PN-переходом, которые отображают свет только в одном направлении, в то время как ЖК-дисплеи светятся во всех направлениях. Однако после того, как светодиод сделан в виде светодиодного дисплея, его можно сращивать в бесконечной области, в то время как ЖК-дисплей можно изготавливать только в соответствии с указанным размером и нельзя сращивать в бесконечной области.
- По сравнению с ЖК-дисплеями, для достижения того же эффекта изображения стоимость светодиодов выше.
- В светодиодах используется арсенид галлия, который излучает свет при нагревании, в то время как в ЖК-дисплеях используются жидкие кристаллы, которые заряжаются и излучают свет.
- Светодиоды имеют более короткое время переключения по сравнению с ЖК-дисплеями. Время переключения — это отображаемое время включения и выключения.
- Постоянный ток сократит срок службы ЖК-дисплеев, тогда как светодиоды не оказывают на них никакого влияния.
- По сравнению с LCD, LED имеет более низкий коэффициент контрастности. Коэффициент контрастности — это отношение яркости видимого света к более темному свету на экране.
- ЖК-дисплеи используют ртуть, которая загрязняет окружающую среду, в то время как светодиоды этого не делают.
И LED, и LCD — современные технологии. Ни одна из них не самая мощная, а только та, которая более подходит.
Выше приведено подробное введение в LED и LCD. Мы провели подробный анализ с разных сторон. Я считаю, что статья выше поможет вам увидеть разницу между ними.
