什麼是LED顯示器?LED顯示器和MiniLED & MicroLED的差異是什麼?

在日常生活中,你幾乎哪裡都會看到LED顯示器,在路上,在車上,在家電上...等 。除了傳統LED顯示器以外,近年來有更先進的方式來製作LED 顯示器,像是MicroLED ,MiniLED and OLED, 這三個都有類似的結構。

▲ 常見的LED 顯示器型態

LED 顯示器的常見種類

LED 顯示器這詞中的『顯示器』,代表可以呈現文字,圖形等資訊,可以分別分類成以下四種:

  1. 純文字
  2. 一個特定的圖形
  3. 特定的文字和圖形
  4. 任一文字和圖形

LED 顯示器的特性

LED 顯示器的結構簡單,只要選用足夠亮度的LED就可以輕鬆達到戶外使用的亮度顏色要求。另外在組合過程使用的epoxy也可以使的LED 顯示器達到保證戶外使用的信賴度標準。

除了上述優點以外,LED 顯示器的產品售價不高,適合使用在交通燈,溫度計,倒數計時器,家電...等產品中

對於客製品LED 顯示器(客製發光顏色,電路複雜度...等)的一次性開發費用NRE (Non-recurring engineering Expense)原比LCD/Mini LED/Micro LED,還來的低,尤其是在不規則尺寸顯示器的開發。讀者可參考這篇文章,關於全客製LED顯示器的開發成本。

整體來說,一般大小的客製品LED 顯示器的開發費用約在US$3,000 – 6,000 左右,實際費用還是需要依照客製顯示器的複雜度來實際報價。


常見的LED 顯示器種類-七段顯示器(7 Segment display)

七段顯示器的主要結構是七個發光區和一個在右下角的發光區。因此,又因有七個發光區而稱『七段顯示器』,『8段顯示器』(因為全亮的時候是一個阿拉伯數字的八)獲又因為主要是拿來顯示數字而稱為『數字顯示器』 幾乎所有的七段顯示器都有一個在右下方的發光點,這個點一般稱為DP資料點(Datapoint),常用來顯示小數點。 展躍光電用最常見的定義方式來定義各個發光點,從最上面的發光點順時鐘方向定義A~G發光區域和DP資料點(Datapoint),可以參靠 OPS-S4010SE-GW 的規格圖形:

▲ OPS-S4010SE-GW : 內部電路架構
▲ OPS-S4010SE-GW : 七段顯示器外觀

共陰或是共陽極的LED 接法只是極性相反。為了減少LED燒毀的機會,每個LED都要單獨串接一個限流電組,如何計算限流電組的阻值,可以參考『如何和設計七段顯示器限流電組?』這篇文章。七段顯示器的主要功能是要顯示數字0-9。請參考下方示意圖。.

利用七段顯示器顯示數字和數字的真值表

七段顯示器的主要功能是用來顯示阿拉伯數字0-9,可以參考下圖七段顯示器顯示數字的是意圖和真值表:

▲利用七段顯示器 OPS-S4010SE-GW -來顯示阿拉伯數字0-9的示意圖和真值表  (PDF Version)

常見的LED顯示器類型-米字顯示器(Alphanumeric display)

米字顯示器是複雜版的七段顯示器,主要是用來表示數字0-9和英文字母A-Z。 米字顯示器和七段顯示器有類似的命名規則,同樣都是以從最上面的發光點順時鐘方向定義發光區域和DP資料點(Datapoint)。為了要能完成呈現英文大小寫字元的細節,米字顯示器有三種常見的類型:

  1. 9個發光區域-稱作九段顯示器(Nine segment display)
  2. 14個發光區域-稱作十四段顯示器(Fourteen segment display)
  3. 16個發光區域-稱作十六段顯示器(Sixteen segment display)

其中最常見的米字顯示器是十四段顯示器(Fourteen segment display)。和七段顯示器相同,各發光區域順時鐘的定義A-P節和DP點,可以參考 OPD-AS8020(1)LA-GW 規格的電路:

OPD-AS8020(1)LA-GW :米字顯示器的內部電路和外觀

利用米字顯示器來顯示英文大寫和小寫字母的真值表和示意圖

米字顯示器如何顯示大寫英文字元A-Z和小寫英文字元a-z的示意圖顯示如下方所示:

▲利用米字顯示器  OPD-AS8020(1)LA-GW– -來顯示大寫英文A-Z的示意圖
▲利用米字顯示器  OPD-AS8020(1)LA-GW– -來顯示小寫英文a-z的示意圖
▲利用米字顯示器  OPD-AS8020(1)LA-GW– -來顯示小寫英文a-z的真值表(PDF version)
▲利用米字顯示器  OPD-AS8020(1)LA-GW– -來顯示大寫英文A-Z的真值表(PDF version)

常見的LED顯示器類型-長條型顯示器/圖標型顯示器( Icon/Bar display)

在家電產品中,利用圖形來顯示資訊是一個很常見的方式。一個常見且直覺的表示方式是利用發光的進度調來顯示目前進度。另一個使用這樣的圖像表示的好處,是可以讓超過語言的限制,讓產品可以銷售到各國。 下方兩個客製品範例分別是:顯示進度條和數字的 (OPS-V32),和只顯示進度條的 (OPS-B500LA-UT-GW),其中 (OPS-V32)是一個利用在家電的客製品,利用外圈的進度條來表示進度; OPS-B500LA-UT-GW 則是展躍光電的標準品,可以藉由並排更多相同的產品來製作出更長的進度條。

OPS-V32


常見的LED顯示器類型-混合類型顯示器(Mix-Type Display)

大部分的全客製LED顯示器都是混合類型的顯示器-比如說不規則的外觀尺寸,或是特別小的外觀尺寸,又或是特別薄的外觀尺寸等等。 另外幾乎所有的LED機車儀表板顯示器也都是混合類型顯示器,LED儀表板顯示器除了可以完成顯示資訊的功能,也可以同時兼顧外觀設計和戶外顯示所需的足夠亮度。以Gogoro 2 Plus的LED機車儀表板來舉例,有以下優點:

  1. 不規則的大尺寸面板。
  2. 客製的大尺寸七段顯示器來顯示時數。
  3. 利用不同顏色的發光圖標來顯示所有的功能,像是方向燈,ABS,IOS等等。
  4. 使用客製的長條型顯示器來顯示電池電量。
  5. 利用外圍的RGB LED 來創造情境燈,提升視覺體驗。

常見的LED顯示器類型-點矩陣顯示器(Dot Matrix display)

LED點矩陣式顯示器利用一個一個發光點來組成圖形或是各式各樣語言的文字,可以分成兩類:可以『顯示任何資訊』和『不能顯示任何資訊』兩種,下方分別說明:

▲使用在交通燈的LED 點矩陣顯示器

點矩陣式顯示器-『只能顯示特定資訊』

  最常見的應用是交通燈這種顯示兩三種特定資訊的顯示器。以最常見的交通燈應用來說,上方的燈有兩種功能,分別是可通行時,示兩個黃色的數字做為倒數所用﹑和不可通行時顯示一個不動的小紅人表示不可通過。下方的燈只在可通行的時候,製作一個可動的小綠人動作來表示可以通過。這種利用單色的發光來顯示特定的圖形/數字/簡單動畫。一般來說都顯示器的尺寸都很大,大多利用 DIP/THT 單色LED LAMP / 或是 SMD LED 來組合製作,成本會較低。


點矩陣式顯示器-『可以顯示任何資訊』

大多數的單色點矩陣跑馬燈就屬於這個種類。下方圖片就是利用發白光的8*8點矩陣OPD-M58810W-GW.製作的LED跑馬燈顯示器。

▲發白光的8*8點矩陣OPD-M58810W-GW.製作的LED跑馬燈顯示器。

  在每個點矩陣的點內,都有一個發白光的LED 在裡面,當外部的控制電路讓LED點亮.就可以製作出白光的亮滅效果。若需要有全彩的效果,內部就需要放三個能分別控制亮度的R(紅色),G(綠色),B(藍色)LED,分別控制他們的發光就可以達到全彩的效果。

▲可發光全彩的8*8點矩陣OPD-M58810W-GW.製作的LED跑馬燈顯示器示意圖。

上方是利用了32*192個點所組合成的的LED跑馬燈顯示器,總共使用了96個8*8發白光的點矩陣顯示器OPD-M58810W-GW來製作。

使用了96個8*8發白光的點矩陣顯示器OPD-M58810W-GW製作的的LED跑馬燈顯示器。  

要顯示英文字母最少要用3x5個點來顯示,其他常見的顯示還有5x7個點,,4x6個點,7x5個點等 要顯示複雜的繁體中文,最少則需要16x16個點,其他常見的點數最多到64x64個點,隨著要顯示中文字的細節越多,就會需要更多的點來顯示一個字。


LED 顯示器和LCD 顯示器, LED ,OLED ,Mini-LED & Micro-LED 的主要差別

現在在顯示器市場有兩種主流的顯示器 – LCD 顯示器和 LED 顯示器。目前來說,大部分可以顯示任意資訊的螢幕都是LCD 顯示器。傳統的LED 顯示器目前都不能顯示任意資訊,大多是像七段顯示器,點矩陣顯示器等紙顯示數字或是簡單圖形的資訊,主要應用在家電,實驗室儀器,儀表板...等應用。利用OLED, Mini-LED & Micro-LED 技術製作的LED 顯示器都可以像LCD顯示器一樣顯示任意資訊,相對於LCD顯示器來說,這些LED 顯示器可以顯示更亮,對比性,反應速度的畫面,另一方面,這些LED 顯示器的價格都高於於發展成熟的LCD 顯示器。

一般的LCD 銀幕顯示”Mini led”  字樣

傳統的LED 顯示器,OLED , Mini-LED and Micro-LED 有著類似結構,其主要的差異是在混光技術和尺寸大小。

我們在這篇文章內,會嘗試解釋這兩個方面的差異。

利用外觀尺寸的大小來了解傳統的LED顯示器和Mini-LED, Micro-LED 的主要差異。

先從最基本的概念開始說起,顯示器上每個組成的像素內內都是一個單色的LED晶片

我們會藉由標準品點矩陣LED 顯示器OPD-M21610(1)LR-GW來解釋傳統LED 顯示器 和 Mini-LED / Micro-LED 顯示器。標準品點矩陣LED 顯示器的點直徑大小和點和點之間的空隙,在不同的尺寸下稱作不同的名稱,對於傳統LED 顯示器,稱作點直徑(dot diameter)和點間距(pitch);對於Mini-LED / Micro-LED來說稱作像素(Pixel)和點間距(Pixel pitch),對於OPD-M21610(1)LR-GW來說,他是一個12*12的標準品點矩陣LED 顯示器,總共有144個1.9(mm) 點直徑(dot diameter) 的點,每個點間距(pitch)是2.54(mm),下方圖形是OPD-M21610(1)LR-GW的外觀尺寸和點亮的GIF動畫。

OPD-M21610(1)LR-GW的外觀尺寸和點亮的GIF動畫。

OPD-M21610(1)LR-GW點亮的GIF動畫。

就和先前提到的一樣,傳統LED 顯示器和MiniLED/MicroLED 最大的差異是尺寸,利用下方的比例圖和表格來顯示出其差異

點直徑(Dot diameter)/點間距(Pitch)
傳統LED顯示器1.9(mm)
MiniLED500 (um)
MicroLED10 (um)
傳統LED 顯示器 / MiniLED /MicroLED 的 點直徑(Dot diameter)/點間距(Pitch)
OPD-M58810W-GW 和MiniLED & MicroLED 的尺寸差異

為了要讓讀者好了解這三者個尺寸差異,我們利用繪圖軟體製作了實際比例尺的圖形﹒

將傳統LED顯示器(OPD-M58810W-GW)MiniLED & MicroLED並排放,來給讀者理解其尺寸差異。

MicroLED/ MiniLED/ OLED相對於LCD顯示器的優點

  1. MicroLED/ MiniLED/ OLED 顯示器的像素可以做得比LCD顯示器還要小,可以使的解析度更高。
  2. LCD 顯示器是利用背光再加上液晶的方式來顯示出各種顏色,MicroLED/ MiniLED/ OLED 顯示器則是使用RGB三色LED直接發光混光來顯示出各種顏色。一般顯示顏色的時候看不出來差異,在顯示黑色的時候,LCD顯示器調整液晶來擋住背光在正面顯示出黑色,但液晶還是會露出一點點背光,MicroLED/ MiniLED/ OLED 則是把後方RGB三色LED關掉,而顯示出黑色,LCD顯示器的正面會看到露出的背光而無法顯示TureDark,MicroLED/ MiniLED/ OLED 則可以顯示TureDark,可以畫面對比更好。
  3. MicroLED/ MiniLED/ OLED 顯示器相對於LCD 顯示器省電。
  4. 另一方面,MicroLED/ MiniLED 的產品良率還是不夠好,難以量產,市場上價格還是太高。

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