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(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)。灰度等級(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。
藍(lán)光智能型顯示屏使用和Avago HCMS-29XX智能型顯示屏黃光、橘光、紅光和綠光產(chǎn)品相同的ASIC,且封裝尺寸以及引腳安排也和HCMS-29XX系列相同,它采用串行接口的5x7點(diǎn)矩陣。這些高性能點(diǎn)矩陣顯示屏通過內(nèi)藏于電路板上的CMOS芯片驅(qū)動(dòng),每個(gè)顯示屏都可以直接和微處理器或微控制器連接,免除了額外接口器件的需求。采用串行接口可以通過少的連接線數(shù)帶來更多的顯示字?jǐn)?shù),采用普遍易讀的5x7像素顯示格式還可以顯示大小寫羅馬字母、片假名以及其他由使用者自行定義的符號(hào)或字元。這些藍(lán)光顯示屏在設(shè)計(jì)上可以進(jìn)行縱向或橫向堆棧,非常適合多字元數(shù)顯示應(yīng)用。
藍(lán)光智能型顯示屏具備和其他Avago智能型顯示屏產(chǎn)品相當(dāng)接近的特點(diǎn),主要分別在于藍(lán)光LED有高質(zhì)量的色彩表現(xiàn),而其他則為參數(shù)上的部分細(xì)微差異。
與其他智能型顯示屏相同,藍(lán)光智能型顯示屏也使用兩個(gè)獨(dú)立的電力系統(tǒng),其中一個(gè)做為顯示屏邏輯電路供電,另一個(gè)則可以提供顯示器用LED電源。采用兩個(gè)電源系統(tǒng)可以保持邏輯電路電源的純凈,并且可以分別獨(dú)立控制LED和邏輯電路的電壓,LED電壓可以在0V~5.5V之間變動(dòng)而不會(huì)影響點(diǎn)矩陣寄存器或控制寄存器。
對(duì)于藍(lán)光LED,電壓可以在4.5V~5.5V之間變動(dòng)而不會(huì)對(duì)光輸出量造成任何明顯的影響,或者帶來令人不悅的像素差異?;旧?,LED的電壓不能低于4.0V,原因是藍(lán)光LED擁有比傳統(tǒng)采用GaP技術(shù)色彩更高的順向?qū)妷?邏輯電壓則可以在3V~5.5V之間變動(dòng)而不會(huì)影響顯示信息或顯示強(qiáng)度,在低于4.5V下工作將會(huì)影響時(shí)序和邏輯電平,如果低于3V時(shí)則可能會(huì)造成點(diǎn)矩陣寄存器和控制寄存器內(nèi)容的變化。