发光二极管显示技术

发光二极管的结构
一、支架： 1）、支架的作用：用来导电和支撑 2）、支架的组成：支架由支架素材经过电镀而形 成，由里到外是素材、铜、镍、铜、银这五层所组成。 3）、支架的种类：带杯支架做聚光型，平头支架 做大角度散光型的Lamp。 二、银胶 银胶的作用：固定晶片和导电的作用。 银胶的主要成份：银粉占75-80%、EPOXY（环氧 树脂）占10-15%、添加剂占5-10%。 银胶的使用：冷藏，使用前需解冻并充分搅拌均匀， 因银胶放置长时间后，银粉会沉淀，如不搅拌均匀将会 影响银胶的使用性能。 三、晶片（Chip）： 焊单线正极性（P/N结构）晶片，双线晶片。晶片 的尺寸单位：mil 晶片的焊垫一般为金垫或铝垫。其焊垫形状有圆形、 方形、十字形等
发光二极管显示器件
LED显示器件的显示原理
信号控制单元 控制扫描单元 驱动单元 LED阵列
信号控制单元：可以由单片机系统、独立的微机系统、传呼 信号控制单元 接收与控制系统等组成。 任务：生成或接收LED显示所需要的数字信号，并 控制整个LED显示系统的各个不同部件 按一定的分工和时序协调工作 扫描控制单元：由译码器组成，用于循环选通LED阵列 扫描控制单元 驱动单元： 驱动单元 分为三极管阵列，给LED提供大电流
自动检测，远程控制技术
• 红外遥控 在LED显示屏控制板前端加入红外遥控接受 器编解码电路，解码电路先将红外接收探 头解调后分离出的16位PCM串码值进行校 验，提取有效的8位数据码值，提供给控制 板驱动LED显示屏 采用红外遥控可实现开关屏幕及文字编辑， 无需专用计算机或其它外设配置，遥控距 离可达十几米。
外部出光效率 势垒区少子与多子复合效率 P、N区少子的注入效率
半导体光源的物理基础
• LED材料折射率很高 ni ≈ 3.6 • 在空气中的反射率=(n1-1)2/(n1+1)2 • 提高外部出光效率的方法：降低反射率， 提高透过率 （1）用折射率高的透明材料（环氧树脂）覆 盖在芯片表面。 （2）把芯片晶体表面加工成半球形
半导体光源的物理基础
晶片的发光颜色 • 暗红色（700nm） • 深红色(640-660nm) • 橘红色（615-635nm） • 琥珀色（600-610nm） • 黄色(590-595nm) • 黄绿色（565-575nm) • 纯绿色（500-540nm） • 蓝色（435-490nm） • 紫色(380-430nm)
LED显示器件的扫描驱动电路
实现对显示屏所要显示的信息内容的接收、 转换及处理功能 1.串行传输（被广泛采用）与并行传输 2.动态扫描与静态锁存 3. γ校正技术
4.输入接口技术 5.自动检测，远程控制技术
串行传输与并行传输
串行控制技术（被广泛采用） ：显示屏每一 个单元内部的不同驱动电路、各级联单元 之间每个时钟仅传送一位（具体使显示每 种颜色各一位）数据 优点：可采用的驱动IC种类较多，不同显 示单元之间的连线较少，可减少显示单元 上的数据传输驱动元件，从而提高整个系 统的可靠性和工程实现的难易程度
室内全彩色视频屏
室内双基色视屏频
室内单基色视屏频
室内全彩色视频屏的特点
• 采用独立研发的逐点矫正技术，保证点与点之间均匀一致。 • 显示面板的发光点采用柱状平头的发光二极管，经测试， 纵向横向全视角均可达到150度。 • 构成灯板的反射罩经开模制作，与发光点无缝吻合，成品 可作到表面高度误差极小。 • 采用发光二极管，发光亮度为发光晶片亮度的6-8倍。 • 发光二极管的热量主要从金属管脚散失，决定了显示面板 具有良好的散热性能。 • 不良发光二极管可逐个更换，不影响其他发光管的使用降 低维护成本。 • 采用最新技术水平的视频控制系统，显示颜色艳丽清晰。
自动检测，远程控制技术
可根据需要对温度、亮度、电源等进行自动检测 控制。也可根据需要远程实现对显示屏的亮度调 节、色度调节、图像水平和垂直为止的调节、工 作方式的转换等 (1)单片机控制：当显示信息固化在ROM理或来自 传感器，有单片机读取并控制LED显示，多用于 简单固定文字货监控数据显示的条形屏等。 优点：简单，灵活，成本低， 缺点：内容和显示方式的编辑更改叫麻烦，使用 不方便。
发光二极管的特点
• 效能高：LED的能耗较同光效的白炽灯减少80% • 响应时间快：纳秒量级， 白炽灯的响应时间为毫秒量级 （200ms） • 绿色照明。无有害金属汞 • 价格昂贵 LED三大优势： 环保 节能，功耗低（驱动电压低12-24V，光的使用效率高， Ｃ ＣＦＬ启动时电压为１５００Ｖ，稳定后为７００－８０ ０Ｖ） 使用寿命长， CCFL的使用寿命在8000-100000h之间， LED的寿命是CCFL寿命的两倍
发光二极管的结构
四、金线： 金线的作用：连接晶片PAD（焊垫）与支架，并使其能够 导通。 金线的纯度为99.99%Au；延伸率为2-6%，金线的尺寸有： 0.9mil 1.0mil 1.1mil 0.9mil、1.0mil、1.1mil等。 五、环氧树脂： 环氧树脂的作用：保护Lamp的内部结构，可稍微改变 Lamp的发光颜色，亮度及角度；使Lamp成形。 封装树脂包括：A胶（主剂）、B胶（硬化剂）、DP（扩 散剂）、CP（着色剂）四部份组成。其主要成分为环氧 树脂（Epoxy Resin）、酸酐类（酸无水物 Anhydride）、 高光扩散性填料（Light diffusion）及热安定性染料（dye）
LED显示器件的技术指标
• 室内屏系列：<十几平米，点密度高，在非 阳光直射或灯光照明环境下使用，观看距 离在几米以外，屏体不具备密封防水能力。 • 室外屏系列：>10m2，具有防水密封能力， 可在阳光直射环境下使用，观看距离>十几 米。 • 半室外屏系列：使用发光单灯组成发光点， 适用于亮度较高又可以防水的环境。
动态扫描与静态锁存
动态扫描：室内显示屏，若干发光二极管公 用一行驱动寄存器，根据发光二极管像素 数目，具体有1/4,1/16扫描等 静态锁存技术：室外显示屏，每一个发光 二极管对应有一个驱动寄存器，相对于扫 描而言，静态锁存控制简单，静态锁存控 制的驱动寄存器无需频繁动作
γ校正技术
• γ校正技术：就是对色度曲线的选择，色度 曲线的不同对图像颜色，亮度，对比寄色 度有极大影响 模拟校正 数字校正
内建电场 空间电荷区
P
N + + + + + + + + + + + + + + + +
电子
+ + + +
空穴
扩散 漂移
半导体光源的物理基础
• LED发光机理：电子与空穴发生复合时放出的能 量 • 半导体中晶体中电子可能存在的三种能态 1）价带：参与原子间键合的电子可能存在的能带 2）导带：脱离原子束缚在晶体内自由运动的电子 可能存在的能带 3）禁带：位于价带和导带之间，不存在电子的能 带 半导体晶体发光是穿越这种材料固有禁带的电子与 价带的空穴复合时所产生的现象。
发光二极管显示技术
概要
• 发光二极管基础知识 • 发光二极管显示器件 • 有机发光二极管显示技术
发光二极管基础知识
• • • • 半导体光源的物理基础 发光二极管的结构 发光二极管的驱动 发光二极管的特点及应用
半导体光源的物理基础
• 发光二极管（LED）：固态半导体器件 核心：半导体的晶片
{
P型半导体：空穴占主导地位 N型半导体：电子占主导地位
自动检测，远程控制技术
• 微机控制：一般都需要专用的借口电路，如LED 专用显示卡、LED专用多媒体卡等，此类控制中 较多的是VGA同步技术 VGA同步控制技术：指LED显示屏能够实现微机 CRT CRT窗口上的显示信息，是LED显示屏成为微机 LED 的大型显示终端 优点：发挥了微机软件的强大功能，具有较强的编 辑功能，内容和显示方式的更改，增删方法简单， 便于显示数据的保存，管理和打印输出 缺点：成本高，每个显示屏都要附带微机系统， 对于一些室外，远距离，分散的应用场合，工程 施工和日常维护都有诸多不便
输入接口技术
• 全数字化信号输入 全数字化信号输入：显示计算机信息是效果很好， 显示视频图像时，如果计算机本身及软件的性能 不好，容易出现图像模糊及马赛克等现象 模拟信号输入：只能接收外部模拟输入信号，增 模拟信号输入 加了模数转换电路，在显示视频图像时效果很好， 但显示计算机信息有时会出现局部拖尾 全数字化信号模拟信号而这兼容的输入：显示计 全数字化信号模拟信号而这兼容的输入 算机信息和视频图像信息效果都很好。 高清晰度电视(HDTV)信号输入 高清晰度电视 信号输入
发光二极管的驱动
• 直流驱动：电阻，电容，文雅 二极管 电池：Vmax=4.2V, Vmin=2.8V • 恒流驱动：采用晶体管
R Vcc Vcc LED T R LED
• 脉冲驱动：视觉暂留 白光质量高，应用简单，效率 高
Imax Lavg
Ton
T
发光二极管的特点
• LED为非相干光，光谱较宽，发散角较大 • LED的发光颜色非常丰富 红色 GaP:ZnO或GaAaP材料 橙色，黄色：GaAa材料 蓝色：GaN材料 • LED的辉度高，即使在日光下也能辨认 • LED的单位体积小，重量轻，适用性强 2mm x 2mm x 2mm • 稳定性好，寿命长，基本上不需要维修 • 固体器件，机械强度大，耐振动和耐冲击能力强 • 低压电源，安全性好
自动检测，远程控制技术
• 通信传输和网络控制 根据对信息传输显示的实时性，LED显示屏的传输 控制有通信传输和视频传输 通信传输：采用标准的RS-232或RS-422计算机数 通信传输： 据串行通信方式，通过串口按一定的通信协议接 受来自计算机串口或其它设备串口的信号，经过 处理后按一定的规律传送到显示屏上显示。 特点：功能单一，适用于简单文字，图形显示， 主要是单色及双色显示屏控制使用，一般直接传 输距离可达千米。
LED显示器件的显示原理
显示数据就绪后，信号控制单元首先将第一行数 据传到扫描控制单元的位移寄存器并锁存，然后 由行扫描电路选通LED阵列的第一行，持续一定 时间后，再用同样方法显示后续行，直至完成一 帧显示。如此循环 根据视觉暂留，屏幕刷新速率>25F/s即可 大屏幕 可采用分区并行显示 灰度的实现：通过调制LED的发光时间与扫描周期 的比值（占空比） 色彩的实现：不同基色LED灰度组合便可调配出多 种色彩
自动检测，来自百度文库程控制技术
• 主从控制：采用微机（上位机）和单片机（下位 机）分布管理和控制的LED显示 上位机：负责显示数据处理与显示任务分 配，还要与其他系统进行通信 下位机：作为控制器件，接受并执行来自上位机 的任务，指挥控制LED显示屏上各部件协调工作 上位机与下位机一般通过RS-232货RS-422通信。 一台上位机可以控制多台下位机同时显示
LED的主要应用
• 指示灯 • 数字显示用现实器，点矩阵型和字段型两 种方式 • 平面显示器，可进行电视画面现实 • 光源：电视机，空调等的遥控器的光源， 干涉仪的光源，低速率，端距离光纤通信 的光源
发光二极管显示器件
LED 显示屏的分类 • 按使用环境分 室内屏 φ3mm, φ3.5mm, φ5mm, φ8mm, φ10mm 室外屏φ19mm, φ22mm, φ26mm • 按显色分 单色屏和彩色屏 • 按灰度分 16,32,64,128,256 • 按性能分
自动检测，远程控制技术
视频传输方式：将LED显示屏和多媒体技术 结合起来，实现了在LED显示屏上实时显示 计算机监视器上的内容，也可播放录像及 电视节目。 一般用于播放实时信息的显示屏都采用视 频控制方式，具体传输是采用成堆的专用 长线传输接口电路。
自动检测，远程控制技术
GRS/GSM无线控制：在城市群显，银行IC卡 收费，系统挂失，卡号广播，机动车辆防 盗等方面已有应用。
半导体光源的物理基础
LED晶片材料:发光半导体，具有单向导电性 对LED材料的要求： 1）电子与空穴的数量尽量多 2）要求电子与空穴复合时放出的能量应与所需要的发光波 长相对应 • 磷化镓(GaP) • 镓铝砷(GaAlAs) • 砷化镓(GaAs) • 氮化镓（GaN） 发光效率
η=ηi ηc ηe