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

重點摘要

LED 顯示器是利用高亮度 LED 構成顯示裝置,常見於戶外和家電產品。它與 Mini-LED 和 Micro-LED 的主要區別在於 LED 的尺寸大小,後者尺寸更小。客製化 LED 顯示器的開發費用通常比 LCD、Mini LED 或 Micro LED 更低。

什麼是LED顯示器?

LED顯示器是我們日常生活中隨處可見的技術,無論是在路上、車上,還是家電上,LED顯示器都廣泛應用。近年來,隨著技術的進步,出現了更先進的顯示技術,例如MicroLED、MiniLED和OLED。這些技術在結構上有些相似,但它們各自的特點使它們適用於不同的應用場景。

LED 顯示應用海報,含點矩陣、七段與十六段顯示型式說明
▲ 常見的LED 顯示器型態

LED 顯示器的特性

LED顯示器結構簡單,只要選用高亮度LED即可滿足戶外使用的亮度和顏色需求。此外,組裝過程中使用的環氧樹脂(epoxy)也能提升其在戶外使用的可靠性。LED顯示器價格低廉,廣泛應用於交通燈、溫度計、倒數計時器和家電等產品中。

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LED 顯示器常見的應用-使用在微波爐和飲水機上來顯示數字

客製化LED顯示器的開發費用(例如發光顏色、電路複雜度等)相對較低,尤其是在開發不規則尺寸顯示器時,其委託設計費用NRE(Non-recurring Engineering)費用通常比LCD、Mini LED或Micro LED更具優勢。一般來說,客製化LED顯示器的開發費用約為US$3,000至6,000,具體費用依顯示器的複雜度而定。

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▲ 全客製的LED 顯示器範例-gogoro S2 plus 儀表板

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。

LED 顯示器的結構

LED顯示器依照結構,可以分為兩種種類:

  • 不包含反射蓋的LED顯示器
  • 包含反射蓋的LED顯示器

LED顯示器結構(不含反射蓋)

包含反射蓋的LED顯示器結構分為三個部份:

  • 發光二極體(LED)
  • 印刷電路板(PCB)

以交通號誌顯示器(例如小綠人顯示器)為例,這些顯示器使用點矩陣顯示器(Dot Matrix Display)來呈現倒數數字和紅綠燈標誌。發光二極體(LED)組裝在已設計好的印刷電路板(PCB)上,通過控制LED的開關來實現數字顯示和動畫效果,如小綠人行走。

大型LED顯示器通常採用不含反射蓋的設計,以降低成本。同樣,近年來流行的MiniLED和MicroLED技術(作為顯示器而非背光模組)也屬於不含反射蓋的LED顯示器,唯一的區別在於其LED尺寸和間距縮小至毫米(mm)和微米(μm)級別。

行人號誌(小綠人)LED 顯示器應用示意與發光原理分解

LED顯示器結構(包含反射蓋)

包含反射蓋的LED顯示器結構分為三個部份:

  1. 發光二極體(LED)
  2. 印刷電路板(PCB)
  3. 反射蓋(Reflective Cover)

以電梯內的樓層顯示器為例,這些顯示器通常使用點矩陣顯示器(Dot Matrix Display)來呈現樓層信息。LED組裝在印刷電路板(PCB)上,通過反射蓋(Reflective Cover)確保光線均勻分布,避免光點互相干擾,排列成矩陣圖案,實現清晰的顯示效果。

本篇文章將重點介紹包含反射蓋的LED顯示器,像是七段顯示器米字顯示器點矩陣顯示器,和條狀顯示器

LED 點矩陣顯示器結構解析圖,標示點矩陣、反射蓋、LED、電路板等組成
包含反射蓋的LED 顯示器的結構-以使用在電梯樓層顯示器的點矩陣顯示器(Dot matrix display)內部結構來舉例

LED 顯示器的常見種類

LED『顯示器』代表可以呈現文字或圖形的信息,LED顯示器可大致分為以下四種類型:

  1. 純文字顯示
  2. 特定圖形顯示
  3. 文字與圖形結合顯示
  4. 任意文字與圖形顯示

LED 顯示器種類-七段顯示器(7-Segment Display)

七段顯示器的結構由七個發光區域組成,並在右下角有一個用於顯示小數點的DP資料點(Datapoint)。由於顯示數字時類似「8」的形狀,因此又稱為數字顯示器。展躍光電常用順時鐘方向從上至下將這些發光區域定義為A至G區域,DP則表示小數點。以下為七段顯示器的 OPS-S4010SE-GW 的規格範例:

四位數七段 LED 顯示器 OPS-S4010SE-GW(共陽極)與 OPS-S4011SE-GW(共陰極)接線圖
▲ OPS-S4010SE-GW : 內部電路架構
十六段 LED 顯示器段號定義標示圖(順時針編號)
▲ OPS-S4010SE-GW:七段顯示器外觀示例

若想更了解有關於七段顯示器(7-Segment display) 的內部結構和相關細節,可以參考「深入了解七段顯示器、十六段顯示器與內部結構」,若對於七字顯示器 (7-Segment display) 顯示阿拉伯數字,大寫英文字母和小寫英文字母有興趣,可以參考「如何使用七段顯示器及十六段顯示器顯示數字和英文?圖表與應用實例解說」 ;為了要減少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。


LED顯示器類型-米字顯示器(Alphanumeric Display)

米字顯示器是七段顯示器的進階版,能顯示數字0-9以及英文字母A-Z。與七段顯示器類似,米字顯示器也遵循從最上方開始,順時針方向定義各發光區域和DP資料點(Datapoint)。為了呈現更複雜的字元細節,米字顯示器通常有以下三種類型:

  1. 九段顯示器(Nine Segment Display) – 9個發光區域
  2. 十四段顯示器(Fourteen Segment Display) – 14個發光區域
  3. 十六段顯示器(Sixteen Segment Display) – 16個發光區域

其中,十六段顯示器(16-Segment Display)是最常見的米字顯示器。各發光區域依順時針方向定義為A-P節,DP點用於顯示小數點。下圖展示了OPD-AS8020(1)LA-GW的內部電路和外觀設計:

十六段 LED 顯示器內部等效電路與段號定義圖
OPD-AS8020(1)LA-GW :米字顯示器的內部電路和外觀

若您想進一步了解米字顯示器(Alphanumeric display) 的內部結構及相關細節,請參考「深入了解七段顯示器、十六段顯示器與內部結構」,若對於米字顯示器(Alphanumeric display) 顯示阿拉伯數字,大寫英文字母和小寫英文字母有興趣,可以參考「如何使用七段顯示器及十六段顯示器顯示數字和英文?圖表與應用實例解說」


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,利用圖形來顯示信息是一種常見且直觀的方式。例如,發光進度條可以清晰地顯示當前的進程,這種圖像表示方式超越了語言的限制,方便產品銷售到全球市場。下方列出兩個客製化範例:

  1. OPS-V32:一款家電用客製品,外圈顯示進度條,內部顯示數字進度。
  2. OPS-B500LA-UT-GW:展躍光電的標準產品,僅顯示進度條。這款產品可以通過並排多個相同顯示器來擴展進度條的長度。
OPS-B500LA-UT-GW 發光示範影片
OPS-V32 發光示範影片

LED顯示器類型-混合類型顯示器(Mix-Type Display)

大多數全客製LED顯示器都是混合類型,這些顯示器可能具有不規則尺寸、特別小或特別薄的外觀設計。此外,幾乎所有的LED機車儀表板顯示器也是混合類型,這類顯示器不僅能顯示信息,還能滿足外觀設計和戶外顯示的亮度要求。

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. 大尺寸七段顯示器,用於顯示速度
  3. 多種顏色的發光圖標,顯示功能如方向燈、ABS、IOS等
  4. 長條型顯示器顯示電池電量
  5. 外圍RGB LED 創造情境燈光,提升視覺體驗

LED顯示器類型-點矩陣顯示器(Dot Matrix Display)

左上橙色與右側紅色點矩陣 LED 顯示,右下青綠色像素點矩陣
▲使用在交通燈的LED 點矩陣顯示器

LED點矩陣顯示器通過排列的發光點來顯示圖形或文字,常用於顯示各種語言的信息。根據顯示內容的靈活性,點矩陣顯示器可以分為兩類:

點矩陣顯示器-『只能顯示特定資訊的顯示器』

這類點矩陣顯示器通常應用於交通燈等場景,僅顯示兩到三種特定資訊。例如,交通燈上方的顯示屏會顯示倒數計時的數字,或在禁止通行時顯示靜止的小紅人;下方的顯示屏則顯示可通行的小綠人動畫。這類顯示器大多採用單色DIP/THT或SMD LED來組成,尺寸較大且成本較低。


點矩陣顯示器-『可以顯示任意資訊的顯示器

單色點矩陣跑馬燈屬於這類顯示器,可以靈活顯示各種信息。下圖展示了一個使用96個8×8點矩陣顯示器(型號OPD-M58810W-GW)製作的LED跑馬燈,通過排列這些點矩陣模組來顯示可變的文字或圖形。

以點矩陣 LED 黑色模組顯示 OPTO PLUS 品牌名稱
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。  

若想更深入了解點矩陣顯示器 (dot matrix display)的名稱、種類、內部結構和應用場景,請參考「介紹點矩陣顯示器的名稱,種類,內部結構和應用場景」,如果您對顯示簡單圖形、阿拉伯數字(最少需要3×5點,常見為5×7點)、英文字母(最少需要3×5點,常見為5×7點)或繁體中文(最少16×16點,64×64點可顯示更多細節)感興趣,請參考「點矩陣顯示器如何顯示資訊和圖形?一次說明並提供範例!」


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

當前市場上主要有兩種顯示技術:LCD顯示器和LED顯示器。LCD顯示器廣泛應用於可以顯示任意資訊的螢幕,而傳統的LED顯示器(如七段顯示器和點矩陣顯示器)則主要用於顯示數字或簡單圖形,常見於家電、儀器和儀表板等應用。

相比之下,利用OLED、Mini-LED和Micro-LED技術製作的LED顯示器則能像LCD一樣顯示任意資訊。這些顯示器相較於LCD具備更高的亮度、更強的對比度和更快的反應速度,但價格也較高。

LED 顯示模組實物,用於說明 Mini LED 與 Micro LED 差異
一般的LCD 銀幕顯示”Mini led”  字樣

傳統的LED顯示器、OLED、Mini-LED和Micro-LED雖然結構相似,但主要差異在於混光技術和尺寸。我們將在本文中解釋這兩方面的不同。

用外觀尺寸來分別傳統的LED顯示器和MiniLED, MicroLED 的差異

顯示器的每個像素都是由單色的LED晶片組成,根據外觀尺寸的不同,傳統LED顯示器與Mini-LED、Micro-LED有明顯的區別。

以展躍光電的標準點矩陣LED顯示器 OPD-M21610(1)LR-GW 為例,它是一個12×12的點矩陣顯示器,共有144個1.9毫米的發光點,點間距為2.54毫米。在傳統LED顯示器中,我們將這些稱為「點直徑」和「點間距」,而在Mini-LED和Micro-LED顯示器中,這些則稱為「像素」和「像素間距」。

Mini-LED和Micro-LED技術進一步縮小了LED晶片的尺寸,使顯示器能夠呈現更高的分辨率和更細緻的圖像。相比之下,傳統LED顯示器的發光點和間距較大,更適合顯示簡單圖形和文字。

紅色點矩陣 LED 元件與綠色 PCB 驅動板組件照
OPD-M21610(1)LR-GW的外觀尺寸和點亮的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)
Mini LED、Micro LED 與傳統 LED 點矩陣大小比較圖
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﹒

12×12 LED 點矩陣顯示示意與放大(Mini LED、Micro LED 版本)
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 VS LCD顯示器

MicroLED、MiniLED和OLED顯示器的像素比LCD更小,因此可以實現更高的解析度。

LCD顯示器使用背光和液晶來顯示顏色,而MicroLED、MiniLED和OLED顯示器則使用RGB三色LED直接發光來顯示各種顏色。雖然一般顯示時差異不明顯,但在顯示黑色時,LCD顯示器依靠液晶來遮擋背光,難以完全阻擋,因此會漏出一些背光,無法呈現純黑(True Black)。相反,MicroLED、MiniLED和OLED可以直接關閉RGB LED,實現更深的黑色,從而提供更好的對比度。

此外,MicroLED、MiniLED和OLED顯示器比LCD顯示器更省電,因為它們不依賴背光。

然而,目前MicroLED和MiniLED的生產良率仍然較低,導致其成本高、難以大規模量產,市場價格也因此較高。

FAQ

什麼是LED顯示器?

LED顯示器是一種廣泛應用於日常生活的技術,常見於交通燈、溫度計和家電等產品中 。它的結構簡單,價格低廉,並且可以客製化,開發費用相對較低 。

LED顯示器有哪些常見的類型?

LED顯示器主要分為五種類型:

七段顯示器(7-Segment Display):由七個發光區域組成,常用於顯示數字,因其形狀像數字「8」,又被稱為數字顯示器 。
米字顯示器(Alphanumeric Display):是七段顯示器的進階版,能顯示數字和英文字母 。常見類型有十四段和十六段顯示器 。
長條型/圖標型顯示器(Icon/Bar Display):利用圖形來顯示資訊,例如進度條,能夠超越語言限制,適合全球市場 。
混合類型顯示器(Mix-Type Display):這類顯示器通常是全客製化的,具有不規則尺寸或特殊設計,能同時顯示數字、圖標和多種顏色 。機車儀表板就是一個例子 。
點矩陣顯示器(Dot Matrix Display):透過排列的發光點來顯示圖形或文字 。這類顯示器又可分為**「只能顯示特定資訊」(如交通號誌燈)和「可以顯示任意資訊」**(如LED跑馬燈)兩種 。

傳統LED顯示器、MiniLED和MicroLED之間有什麼主要區別?

它們之間的主要差異在於LED晶片的尺寸和間距 。

傳統LED顯示器:發光點直徑通常為毫米(mm)級別,例如1.9毫米 。
MiniLED:LED晶片尺寸更小,大約在500微米(um)左右 。
MicroLED:LED晶片尺寸最小,大約在10微米(um)左右 。

與LCD顯示器相比,MiniLED和MicroLED有哪些優點?

相較於LCD,MiniLED和MicroLED顯示器具有以下優勢 :

更高解析度:像素更小,能呈現更細緻的圖像 。
更高對比度:能直接關閉RGB LED來呈現「純黑」,避免像LCD那樣有背光洩漏的問題 。
更省電:不依賴背光,因此更加節能 。

為什麼MiniLED和MicroLED的價格較高?

目前,MiniLED和MicroLED的生產良率仍然較低,導致其成本高且難以大規模量產,因此市場價格也較高 。


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