北京潤(rùn)賢講解led顯示屏發(fā)展歷程（簡(jiǎn)介一）

第一：什么是led顯示屏？

　　LED顯示屏（LED panel）：LED就是light emitting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫(xiě)，簡(jiǎn)稱LED。它是一種通過(guò)控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，其大概的樣子就是由很多個(gè)通常是紅色的小燈組成，靠燈的亮滅來(lái)顯示字符。用來(lái)顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的顯示屏幕。
　
　LED顯示屏分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由LED矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計(jì)算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形；視頻顯示屏采用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，圖文、圖像并茂，以實(shí)時(shí)、同步、清晰的信息傳播方式播放各種信息，還可顯示二維、三維動(dòng)畫(huà)、錄像、電視、VCD節(jié)目以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況。LED顯示屏顯示畫(huà)面色彩鮮艷，立體感強(qiáng)，靜如油畫(huà)，動(dòng)如電影，廣泛應(yīng)用于金融、稅務(wù)、工商、郵電、體育、廣告、廠礦企業(yè)、交通運(yùn)輸、教育系統(tǒng)、車站、碼頭、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場(chǎng)、建筑市場(chǎng)、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場(chǎng)所。

　　LED顯示屏可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室內(nèi)環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。

　　LED之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與它本身所具有的優(yōu)點(diǎn)分不開(kāi)的。這些優(yōu)點(diǎn)概括起來(lái)是：亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定。LED的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。

　　LED顯示屏性能超群:

　　發(fā)光亮度強(qiáng) 在可視距離內(nèi)陽(yáng)光直射屏幕表面時(shí),顯示內(nèi)容清晰可見(jiàn).

　　超級(jí)灰度控制 具有1024-4096級(jí)灰度控制,顯示顏色16.7M以上,色彩清晰逼真,立體感強(qiáng).

　　靜態(tài)掃描技術(shù) 采用靜態(tài)鎖存掃描方式,大功率驅(qū)動(dòng),充分保證發(fā)光亮度.

　　自動(dòng)亮度調(diào)節(jié) 具有自動(dòng)亮度調(diào)節(jié)功能,可在不同亮度環(huán)境下獲得最佳播放效果.

　　全面采用進(jìn)口大規(guī)模集成電路,可靠性大大提高

　　技術(shù)先進(jìn) 全面采用進(jìn)口大規(guī)模集成電路,可靠性大大提高,便于調(diào)試維護(hù).

　　全天候工作 完全適應(yīng)戶外各種惡劣性環(huán)境,防腐,防水,防潮,防雷，抗震整體性能強(qiáng)

　　性價(jià)比高 顯示性能好,像素筒可采用Φ26mm、Φ21mm等多種規(guī)格.

　　先進(jìn)的數(shù)字化視頻處理

　　技術(shù)分布式掃描，模塊化設(shè)計(jì)/恒流靜態(tài)驅(qū)動(dòng)，亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)

　　超高亮純色象素

　　影像畫(huà)面清晰、無(wú)抖動(dòng)和重影，杜絕失真

　　視頻、動(dòng)畫(huà)、圖表、文字、圖片等信息顯示

　　聯(lián)網(wǎng)顯示、遠(yuǎn)程控制

第二:LED顯示屏發(fā)展歷程30年回顧

體 育 場(chǎng) L E D 顯 示 屏

1970年代最早的GaP、GaAsP同質(zhì)結(jié)紅、黃、綠色低發(fā)光效率的LED已開(kāi)始應(yīng)用于指示燈、數(shù)字和文字顯示。從此LED開(kāi)始進(jìn)入多種應(yīng)用領(lǐng)域，包括宇航、飛機(jī)、汽車、工業(yè)應(yīng)用、通信、消費(fèi)類產(chǎn)品等，遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和千家萬(wàn)戶。到1996年LED在全世界的銷售額已達(dá)到幾十億美元。盡管多年以來(lái)LED一直受到顏色和發(fā)光效率的限制，但由于GaP和GaAsP LED具有長(zhǎng)壽命、高可靠性,工作電流小、可與TTL、CMOS數(shù)字電路兼容等許多優(yōu)點(diǎn)因而卻一直受到使用者的青瞇。最近十年，高亮度化、全色化一直是LED材料和器件工藝技術(shù)研究的前沿課題。超高亮度(UHB)是指發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到或超過(guò)100mcd的LED，又稱坎德拉(cd)級(jí)LED。高亮度A1GaInP和InGaN LED的研制進(jìn)展十分迅速，現(xiàn)已達(dá)到常規(guī)材料GaA1As、GaAsP、GaP不可能達(dá)到的性能水平。1991年日本東芝公司和美國(guó)HP公司研制成InGaA1P 620nm橙色超高亮度LED，1992年InGaA1p590nm黃色超高亮度LED實(shí)用化。同年，東芝公司研制InGaA1P 573nm黃綠色超高亮度LED，法向光強(qiáng)達(dá)2cd。1994年日本日亞公司研制成InGaN 450nm藍(lán)(綠)色超高亮度LED。至此，彩色顯示所需的三基色紅、綠、藍(lán)以及橙、黃多種顏色的LED都達(dá)到了坎德拉級(jí)的發(fā)光強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了超高亮度化、全色化，使發(fā)光管的戶外全色顯示成為現(xiàn)實(shí)。我國(guó)發(fā)展LED起步于七十年代，產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)于八十年代。全國(guó)約有100多家企業(yè)，95%的廠家都從事后道封裝生產(chǎn)，所需管芯幾乎全部從國(guó)外進(jìn)口。通過(guò)幾個(gè)“五年計(jì)劃”的技術(shù)改造、技術(shù)攻關(guān)、引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)設(shè)備和部分關(guān)鍵技術(shù)，使我國(guó)LED的生產(chǎn)技術(shù)已向前跨進(jìn)了一步。

　　二、超高亮度LED的性能:

　　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目前的流明效率已超過(guò)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(lái)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。近年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)，目前其發(fā)光效率均已超過(guò)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(huà)。新一代紅、綠、藍(lán)超高亮度LED達(dá)到了前所未有的性能。

　　三、超高亮度LED的應(yīng)用:

　　1．信息指示燈

　　汽車信號(hào)指示:汽車指示燈在車的外部主要是方向燈、尾燈和剎車燈；在車的內(nèi)部主要是各種儀表的照明和顯示。超高亮度LED用于汽車指示燈與傳統(tǒng)的白熾燈相比具有許多優(yōu)點(diǎn)，在汽車工業(yè)中有著廣泛的市場(chǎng)。LED能夠經(jīng)受較強(qiáng)的機(jī)械沖擊和震動(dòng)。平均工作壽命MTBF比白熾燈泡高出幾個(gè)量級(jí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出汽車本身的工作壽命，因此LED剎車燈可封裝成一個(gè)整體，而不必考慮維修。透明襯底Al.GaAs和AlInGaP LED與帶有濾光片的白熾燈泡相比具有相當(dāng)高的流明效率，這樣LED剎車燈和方向燈就能夠在較低的驅(qū)動(dòng)電流下工作，典型的驅(qū)動(dòng)電流只有白熾燈的1/4，從而降低了汽車用于行駛距離。較低的電功率還可降低汽車內(nèi)部線路系統(tǒng)的體積和重量，同時(shí)還可減小集成化的LED信號(hào)燈的內(nèi)部溫升，允許透鏡和外罩使用耐溫性能較低的塑料。LED剎車燈的響應(yīng)時(shí)間為100ns，比白熾燈的響應(yīng)時(shí)間短，這樣便給司機(jī)留下了更多的反應(yīng)時(shí)間，從而提高了行車的安全保證。汽車的外部指示燈的照度及顏色均有明確規(guī)定。汽車的內(nèi)部照明顯示雖不像外部信號(hào)燈那樣受到政府有關(guān)部門的控制，但汽車的制造者對(duì)LED的顏色及照度有要求。GaP LED早已用于車內(nèi)，超高亮度AlGaInP和InGaN LED由于在顏色和照度上可滿足制造者的要求，因而將更多的取代車內(nèi)白熾燈。從價(jià)格上看，盡管LED燈與白熾燈相比還是較貴的，但從整個(gè)系統(tǒng)來(lái)看，二者的價(jià)格并沒(méi)有明顯的差別。隨著超高亮度TS AlGaAs和AlGaInP LED實(shí)用化的發(fā)展，最近幾年價(jià)格一直在不斷降低，今后降低的幅度還會(huì)更大。

　　交通信號(hào)指示:用超高亮度LED取代白熾燈，用于交通信號(hào)燈、警示燈、標(biāo)志燈現(xiàn)已遍及世界各地，市場(chǎng)廣闊，需求量增長(zhǎng)很快。根據(jù)美國(guó)交通部門1994年的統(tǒng)計(jì)，美國(guó)安裝交通信號(hào)燈的十字路口有26萬(wàn)個(gè)，每個(gè)十字路口至少要有12個(gè)紅色、黃色、藍(lán)綠色信號(hào)燈。許多十字路口還有一些附加的轉(zhuǎn)變標(biāo)志和跨越馬路的人行橫道警示燈。這樣，每個(gè)十字路口可有20信號(hào)燈，而且要同時(shí)發(fā)光。由此可推算出美國(guó)全國(guó)約有1.35億個(gè)交通信號(hào)燈。目前采用超高亮度LED取代傳統(tǒng)的白熾的燈降低電力損耗已取得明顯效果。日本每年在交通信號(hào)燈上的耗電量約為100萬(wàn)千瓦，采用超高亮度LED取代白熾燈后，其耗電量?jī)H為原來(lái)的12%。

　　交通信號(hào)燈每個(gè)國(guó)家的主管部門都要制定相應(yīng)的規(guī)范，規(guī)定信號(hào)的顏色、最低的照明強(qiáng)度，光束空間分布的圖樣以及對(duì)安裝環(huán)境的要求等。盡管這些要求是按白熾燈編寫(xiě)的，但對(duì)目前采用的超高亮度LED交通信號(hào)燈基本上是適用的。 LED交通信號(hào)燈與白熾燈相比，工作壽命較長(zhǎng)，一般可達(dá)到10年，考慮到戶外惡劣環(huán)境的影響，預(yù)計(jì)壽命要減少到5－6年。目前超高亮度AlGaInP紅、橙、黃色LED已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，價(jià)格也比較便宜，若用紅色超高亮度LED組成的模塊取代傳統(tǒng)的紅色白熾交通信號(hào)燈頭則可將因紅色白熾燈突然失效給安全造成的影響低到最低程度。一般LED交通信號(hào)模塊由若干組串聯(lián)的LED單燈組成，以12英寸的紅色LED交通信號(hào)模塊為例，在3－9組串聯(lián)的LED單燈，每組串聯(lián)的LED單燈數(shù)為70－75個(gè)(總數(shù)為210－675LED單燈)，當(dāng)有一個(gè)LED單燈失效時(shí)，只會(huì)影響一組信號(hào)，其余各組減小到原來(lái)的2/3(67%)或8/9(89%)，并不會(huì)像白熾燈那樣使整個(gè)信號(hào)燈頭失效。

　　LED交通信號(hào)模塊的主要問(wèn)題是造價(jià)仍然顯得高些，以12英寸的TS-AlGaAs紅色LED交通信號(hào)模塊為例，最早應(yīng)用于1994年，其造價(jià)為350$，而到1996年性能更好的12英的AlGaInP LED交通信號(hào)模塊，造價(jià)則為200$。預(yù)計(jì)今后不會(huì)很久，InGaN藍(lán)綠色LED交通信號(hào)模塊的價(jià)格將可與AlGaInP相比。白熾交通信號(hào)燈頭的造價(jià)雖低，但耗電量大，一個(gè)直徑12英寸的白熾交通信號(hào)燈頭的耗電量為150W，橫過(guò)馬路人行道的交通警示燈的耗電量為67W，據(jù)計(jì)算，每個(gè)十字路口的白熾信號(hào)燈每年的耗電量為18133KWh，折合每年電費(fèi)為1450$；然而LED交通信號(hào)模塊則非常省電，每個(gè)8－12英寸的紅色LED交通信號(hào)模塊耗電量分別為15W和20W，十字路口拐彎處的LED標(biāo)志可用箭頭開(kāi)關(guān)顯示，耗電量?jī)H有9w，據(jù)計(jì)算，每個(gè)十字路口每年可省電9916KWh，相當(dāng)每年節(jié)省電費(fèi)793$。按每個(gè)LED交通信號(hào)模塊的平均造價(jià)200$計(jì)，紅色LED交通信號(hào)模塊僅用其節(jié)省的電費(fèi)，3年后即可收回最初的成本造價(jià)，并開(kāi)始不斷得到經(jīng)濟(jì)回報(bào)。因此目前使用AlGaInP LED交通信息模塊，盡管造價(jià)顯得地，但從長(zhǎng)看，還是合算的。

　　2．大屏幕顯示

　　大屏幕顯示是超高亮度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(guò)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。


　　3．液晶顯示(LCD)的背照明


　　在液晶顯示中至少有10%采用有源光作為背照明，光源可使LCD顯示屏的黑暗的環(huán)境下易讀，全色LCD顯示也需要光源。LCD背照明所需的光源主要有:白熾燈泡、場(chǎng)致發(fā)光、冷陰極熒光、LED等，它們被列于表4進(jìn)行比較，其中LED在LCD背照明中最有競(jìng)爭(zhēng)力，新型的超高亮度AlGaInP、AlGaAs、InGaN LED可以提供高效率的發(fā)光和寬范圍的顏色。

　　LED用于LCD背照明主要有三種方式。(1)最簡(jiǎn)單是把LED燈直接安裝在LCD散射膜的后面，可用許多封裝的LED燈，它們應(yīng)當(dāng)具有非常寬的光束角，以使軸向光均勻性較好。也可以采用未封裝的管芯，一般用GaP LED，然而用AlGaInP、TS-AlGaAs LED則可在小電流下工作，減小功耗。(2)另一方式是邊緣光LCD背照明，用一個(gè)透明或半透明的矩形塑料塊作為導(dǎo)光體，將其直接安裝在LCD散射膜的后面，塑料塊的后表面涂上白色反光材料，LED光從塑料塊的一個(gè)側(cè)邊射入，其余側(cè)邊作以白色反光材料。(3)將LED發(fā)出的光導(dǎo)入光纖束之中，光纖束的散射膜后面構(gòu)成一個(gè)平坦的薄片，可以用不同的方法將光從薄片中取出作為L(zhǎng)CD的背照明。采用LED作為背照明的液晶顯示器可用于移動(dòng)電話、筆記本電腦，隨著小型液晶顯示器在節(jié)電型通信產(chǎn)品中的廣泛使用，將會(huì)對(duì)超高亮度LED有更大的需求。

　　4．固體照燈

　　全色超高亮度LED的實(shí)用化和商品化，使照明技術(shù)面臨一場(chǎng)新的革命，由多個(gè)超高亮度紅、藍(lán)、綠三色LED制成的固體照明燈不僅可以發(fā)出波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)的各種色光，而且還可以發(fā)出亮度可達(dá)幾十到一百燭光的白色成為照明光源。最近，日本日亞公司利用其InGaN藍(lán)光LED和熒光技術(shù)，又推出了白光固體發(fā)光器件產(chǎn)品，其色溫為6500K，效率達(dá)每瓦7.5流明。對(duì)于相同發(fā)光亮度的白熾燈和LED固體照明燈說(shuō)，后者的功耗只占前者的10%－20%，白熾燈的壽命一般不超過(guò)2000小時(shí)，而LED燈的壽命長(zhǎng)達(dá)數(shù)萬(wàn)小時(shí)。這種體積小、重量輕、方向性好、節(jié)能、壽命長(zhǎng)、耐各種惡劣條件的固體光源必將對(duì)傳統(tǒng)的光源市場(chǎng)造成沖擊。盡管這種新型照明固體光源的成本依然偏高，但可以應(yīng)用于一些特殊場(chǎng)合如礦山、潛水、搶險(xiǎn)、軍用裝置的照明等。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，如果超高亮度LED的生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，成本進(jìn)一步降低，其在節(jié)能和長(zhǎng)壽命的優(yōu)勢(shì)足以彌補(bǔ)其價(jià)格偏高的劣勢(shì)。超高亮度LED將有可能成為一種很有競(jìng)爭(zhēng)力的新型電光源。
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