LED顯示屏(LED display)是一種平板顯示器,由一個個小的LED模塊面板組成,用來顯示文字、圖像、視頻、錄像信號等各種信息的設備。
LED ,發(fā)光二極管(light emitting diode縮寫)。它是一種通過控制半導體發(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,當電子與空穴復合時能輻射出可見光,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 ,燈球剛開始全是藍光的,后面再加上熒光粉,根據用戶的不同需要,調節(jié)出不同的光色,廣泛使用的有紅、綠、藍、黃四種。由于LED工作電壓低(僅 1.2~4.0V),能主動發(fā)光且有一定亮度 ,亮度又能用電壓(或電流)調節(jié),本身又耐沖擊、抗振動、壽命長(10 萬小時),所以在大型的顯示設備中,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像素制作的顯示屏稱為三色或雙基色屏,把紅、綠、藍三種LED晶片或燈管放在一起作為一個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 LED 屏的像素尺寸一般是1.5-12 毫米,常常采用把幾種能產生不同基色的LED管芯封裝成一體,室外LED 屏的像素尺寸多為6-41.5毫米,每個像素由若干個各種單色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藍組成。
無論用LED制作單色、雙色或三色屏,欲顯示圖象需要構成像素的每個LED的發(fā)光亮度都必須能調節(jié),其調節(jié)的精細程度就是顯示屏的灰度等級?;叶鹊燃壴礁?,顯示的圖像就越細膩,色彩也越豐富,相應的顯示控制系統(tǒng)也越復雜。一般 256 級灰度的圖像,顏色過渡已十分柔和,而16級灰度的彩色圖像,顏色過渡界線十分明顯。所以,彩色LED屏當前都要求做成256級到4096級灰度的。
應用于顯示屏的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LED晶片,反光杯,金屬陽極,金屬陰極構成,外包具有透光聚光能力的環(huán)氧樹脂外殼。可用一個或多個(不同顏色的)單燈構成一個基本像素,由于亮度高,多用于戶外顯示屏。
② LED點陣模塊 由若干晶片構成發(fā)光矩陣,用環(huán)氧樹脂封裝于塑料殼內。適合行列掃描驅動,容易構成高密度的顯示屏,多用于戶內顯示屏。
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,可用于戶內全彩色顯示屏,可實現單點維護,有效克服馬賽克現象。
1.歷史上個LED所使用的材料是砷(As)化鎵(Ga),其正向PN結壓降(VF,可以理解為點亮或工作電壓)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)運用GaAs1-xPx材枓結構,理論上可以生產從紅外光一直到綠光范圍內任何波長的LED,下標X代表磷元素取代砷元素的百分比。一般通過PN結壓降可以確定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點矩陣。這些高性能點矩陣顯示屏通過內藏于電路板上的CMOS芯片驅動,每個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帶來更多的顯示字數,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或字元。這些藍光顯示屏在設計上可以進行縱向或橫向堆棧,非常適合多字元數顯示應用。
藍光智能型顯示屏具備和其他Avago智能型顯示屏產品相當接近的特點,主要分別在于藍光LED有高質量的色彩表現,而其他則為參數上的部分細微差異。
與其他智能型顯示屏相同,藍光智能型顯示屏也使用兩個獨立的電力系統(tǒng),其中一個做為顯示屏邏輯電路供電,另一個則可以提供顯示器用LED電源。采用兩個電源系統(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之間變動而不會影響點矩陣寄存器或控制寄存器。
對于藍光LED,電壓可以在4.5V~5.5V之間變動而不會對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,原因是藍光LED擁有比傳統(tǒng)采用GaP技術色彩更高的順向導通電壓;邏輯電壓則可以在3V~5.5V之間變動而不會影響顯示信息或顯示強度,在低于4.5V下工作將會影響時序和邏輯電平,如果低于3V時則可能會造成點矩陣寄存器和控制寄存器內容的變化。