LED顯示屏(LED display)是一種平板顯示器,由一個(gè)個(gè)小的LED模塊面板組成,用來顯示文字、圖像、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的設(shè)備。
LED ,發(fā)光二極管(light emitting diode縮寫)。它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式,由鎵(Ga)與砷(As)、磷(P)、氮(N)、銦(In)的化合物制成的二極管,當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光,因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈,或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光,磷化鎵二極管發(fā)綠光,碳化硅二極管發(fā)黃光,銦鎵氮二極管發(fā)藍(lán)光。
LED的發(fā)光顏色和發(fā)光效率與制作LED的材料和工藝有關(guān) ,燈球剛開始全是藍(lán)光的,后面再加上熒光粉,根據(jù)用戶的不同需要,調(diào)節(jié)出不同的光色,廣泛使用的有紅、綠、藍(lán)、黃四種。由于LED工作電壓低(僅 1.2~4.0V),能主動(dòng)發(fā)光且有一定亮度 ,亮度又能用電壓(或電流)調(diào)節(jié),本身又耐沖擊、抗振動(dòng)、壽命長(zhǎng)(10 萬小時(shí)),所以在大型的顯示設(shè)備中,尚無其他的顯示方式與LED顯示方式匹敵。
把紅色和綠色的LED晶片或燈管放在一起作為一個(gè)像素制作的顯示屏稱為三色或雙基色屏,把紅、綠、藍(lán)三種LED晶片或燈管放在一起作為一個(gè)像素的顯示屏叫三基色屏或全彩屏。如果只有一種色就叫做單色或單基色屏,制作室內(nèi) LED 屏的像素尺寸一般是1.5-12 毫米,常常采用把幾種能產(chǎn)生不同基色的LED管芯封裝成一體,室外LED 屏的像素尺寸多為6-41.5毫米,每個(gè)像素由若干個(gè)各種單色LED組成,常見的成品稱象素筒,雙色象素筒一般由2紅1綠組成,三色象素筒用1紅1綠1藍(lán)組成。
無論用LED制作單色、雙色或三色屏,欲顯示圖象需要構(gòu)成像素的每個(gè)LED的發(fā)光亮度都必須能調(diào)節(jié),其調(diào)節(jié)的精細(xì)程度就是顯示屏的灰度等級(jí)?;叶鹊燃?jí)越高,顯示的圖像就越細(xì)膩,色彩也越豐富,相應(yīng)的顯示控制系統(tǒng)也越復(fù)雜。一般 256 級(jí)灰度的圖像,顏色過渡已十分柔和,而16級(jí)灰度的彩色圖像,顏色過渡界線十分明顯。所以,彩色LED屏當(dāng)前都要求做成256級(jí)到4096級(jí)灰度的。
應(yīng)用于顯示屏的LED發(fā)光材料有以下幾種形式:
① LED發(fā)光燈(或稱單燈) 一般由單個(gè)LED晶片,反光杯,金屬陽極,金屬陰極構(gòu)成,外包具有透光聚光能力的環(huán)氧樹脂外殼??捎靡粋€(gè)或多個(gè)(不同顏色的)單燈構(gòu)成一個(gè)基本像素,由于亮度高,多用于戶外顯示屏。
② LED點(diǎn)陣模塊 由若干晶片構(gòu)成發(fā)光矩陣,用環(huán)氧樹脂封裝于塑料殼內(nèi)。適合行列掃描驅(qū)動(dòng),容易構(gòu)成高密度的顯示屏,多用于戶內(nèi)顯示屏。
③ 貼片式LED發(fā)光燈(或稱SMD LED) 就是LED發(fā)光燈的貼焊形式的封裝,可用于戶內(nèi)全彩色顯示屏,可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)維護(hù),有效克服馬賽克現(xiàn)象。
1.歷史上個(gè)LED所使用的材料是砷(As)化鎵(Ga),其正向PN結(jié)壓降(VF,可以理解為點(diǎn)亮或工作電壓)為1.424V,發(fā)出的光線為紅外光譜。
2.另一種常用的LED材料為磷(P)化鎵(Ga),其正向PN結(jié)壓降為2.261V,發(fā)出的光線為綠光。
3. 基于這兩種材料,早期 LED工業(yè)運(yùn)用GaAs1-xPx材枓結(jié)構(gòu),理論上可以生產(chǎn)從紅外光一直到綠光范圍內(nèi)任何波長(zhǎng)的LED,下標(biāo)X代表磷元素取代砷元素的百分比。一般通過PN結(jié)壓降可以確定LED的波長(zhǎng)顏色。其中典型的有GaAs0.6P0.4 的紅光 LED,GaAs0.35P0.65 的橙光LED,GaAs0.14P0.86 的黃光LED等。由于制造采用了鎵、砷、磷三種元素,所以俗稱這些LED為三元素發(fā)光管。而GaN(氮化鎵)的藍(lán)光LED 、GaP 的綠光 LED和GaAs紅外光LED,被稱為二元素發(fā)光管。而目前的工藝是用混合鋁(Al)、鈣(Ca) 、銦(In)和氮(N)四種元素的AlGaInN 的四元素材料制造的四元素LED,可以涵蓋所有可見光以及部份紫外光的光譜范圍。
超高亮度
紅A1GaAsLED與GaAsP-GaP LED相比,具有更高的發(fā)光效率,透明襯低(TS)A1GaAs LED(640nm)的流明效率已接近10lm/w,比紅色GaAsP-GaP LED大10倍。超高亮度InGaAlP LED提供的顏色與GaAsP-GaP LED相同包括:綠黃色(560nm)、淺綠黃色(570nm)、黃色(585nm)、淺黃(590nm)、橙色(605nm)、淺紅(625nm深紅(640nm)。透明襯底A1GaInP LED發(fā)光效率與其它LED結(jié)構(gòu)及白熾光源的比較,InGaAlP LED吸收襯底(AS)的流明效率為101m/w,透明襯底(TS)為201m/w,在590-626nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)比GaAsP-GaP LED的流明效率要高10-20倍;在560-570的波長(zhǎng)范圍內(nèi)則比GaAsP-GaP LED高出2-4倍。超高亮度InGaN LED提供了蘭色光和綠色光,其波長(zhǎng)范圍蘭色為450-480nm,蘭綠色為500nm,綠色為520nm;其流明效率為3-151m/w。超高亮度LED的流明效率已超過了帶濾光片的白熾燈,可以取代功率1w以內(nèi)的白熾燈,而且用LED陣列可以取代功率150w以內(nèi)的白熾燈。對(duì)于許多應(yīng)用,白熾燈都是采用濾光片來得到紅色、橙色、綠色和蘭色,而用超高亮度LED則可得到相同的顏色。AlGaInP材料和InGaN材料制造的超高亮度LED將多個(gè)(紅、蘭、綠)超高亮度LED芯片組合在一起,不用濾光片也能得到各種顏色。包括紅、橙、黃、綠、藍(lán),其發(fā)光效率均已超過白熾燈,正向熒光燈接近。發(fā)光亮度已高于1000mcd,可滿足室外全天候、全色顯示的需要,用LED彩色大屏幕可以表現(xiàn)天空和海洋,實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)畫。新一代紅、綠、藍(lán)超高亮度LED達(dá)到了前所未有的性能,可以實(shí)現(xiàn)拼接顯示,采用BSV液晶拼接技術(shù)實(shí)現(xiàn)大畫面高亮度顯示。