LED的色彩與工藝制造LED的材料不同,可以產(chǎn)生具有不同能量的光子,借此可以控制LED所發(fā)出光的波長(zhǎng),也就是光譜或顏色。
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。
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(lái)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。
LED應(yīng)用的另一巨大市場(chǎng),包括:圖形、文字、數(shù)字的單色、雙色和全色顯示。在表2中列出了LED顯示的各種用途。傳統(tǒng)的大屏幕有源顯示一般采用白熾燈、光纖、陰極射線管等;無(wú)源顯示一般采用翻牌的方法。表3列出了幾種顯示的性能比較。LED顯示曾一直受到LED本身性能和顏色的限制。如今,超高亮度AlGaInP、TS-AlGaAs、InGaN LED已能夠提供明亮的紅、黃、綠、藍(lán)各種顏色,可完全滿足實(shí)現(xiàn)全色大屏幕顯示的要求。LED顯示屏可按像素尺寸裝配成各種結(jié)構(gòu),小像素直徑一般小于5mm,單色顯示的每個(gè)像素用一個(gè)T-1(3/4)的LED燈,雙色顯示的每個(gè)像素為雙色的T-1(3/4)的LED燈,全色顯示則需要3個(gè)T-1紅、綠、藍(lán)色燈,或者裝配一個(gè)多芯片的T-1(3/4)的LED燈作為一個(gè)像素。大像素則是通過把許多T-1(3/4)紅、綠、藍(lán)色LED燈組合在一起構(gòu)成的。用InGaN(480nm)藍(lán)、InGaN(515nm)綠和ALGaAs(637nm)紅LED燈作為L(zhǎng)ED顯示的三基色,可以提供逼真的全色性能,而且具有較大的顏色范圍包括:藍(lán)綠、綠紅等,與國(guó)際電視系統(tǒng)委員會(huì)(NTSC)規(guī)定的電視顏色范圍基本相符。
亮度鑒別等級(jí)是指人眼能夠分辨的圖像從黑到白之間的亮度等級(jí)。前面提到顯示屏的灰度等級(jí)有的很高,可以達(dá)到256級(jí)甚至1024級(jí)。但是由于人眼對(duì)亮度的敏感性有限,并不能完全識(shí)別這些灰度等級(jí)。也就是說可能很多相鄰等級(jí)的灰度人眼看上去是一樣的。而且眼睛分辨能力每人各不相同。對(duì)于顯示屏,人眼識(shí)別的等級(jí)自然是越多越好,因?yàn)轱@示的圖像畢竟是給人看的。人眼能分辨的亮度等級(jí)越多,意味著顯示屏的色空間越大,顯示豐富色彩的潛力也就越大。亮度鑒別等級(jí)可以用專用的軟件來(lái)測(cè)試,一般顯示屏能夠達(dá)20級(jí)以上就算是比較好的等級(jí)了。