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(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(xiàn)單點維護,有效克服馬賽克現(xiàn)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。
灰度非線性變換是指將灰度數(shù)據按照經驗數(shù)據或某種算術非線性關系進行變換再提供給顯示屏顯示。由于LED是線性器件,與傳統(tǒng)顯示器的非線性顯示特性不同。為了能夠讓LED顯示效果能夠符合傳統(tǒng)數(shù)據源同時又不損失灰度等級,一般在LED顯示系統(tǒng)后級會做灰度數(shù)據的非線性變換,變換后的數(shù)據位數(shù)會增加(保證不丟失灰度數(shù)據)。國內一些控制系統(tǒng)供應商所謂的4096級灰度或16384級灰度或更高都是指經過非線性變換后灰度空間大小。4096級是采用了8位源到12位空間的非線性變換技術,16384級則是采用8位到16位的非線性變換技術。由8位源做非線性變換,轉換后空間肯定比8位源大。一般至少是10位。如同灰度一樣,這個參數(shù)也不是越大越好,一般12位就可以做足夠的變換了。
驅動方式
常見的驅動方式一般有恒壓驅動和恒流驅動,恒壓驅動就是以恒定的電壓輸入進行驅動、點亮屏幕。這種方式很少見。恒流驅動就是用恒定的電流提供驅動、點亮大屏。常見的是1/8,1/4,1/16掃描方式。這些所謂的掃描方式是指相近的幾個同色的燈用一個驅動芯片來進行驅動控制。當然驅動芯片越多亮度、刷新率越高,那么造價也是越高的。一般1/8是不錯的選擇。