信息显示新技术专题论文

电子科技大学光电信息学院课程论文课程名称信息显示新技术专题任课教师于军胜/陈泽祥/林祖伦/饶海波学期2012—2013（2）学生姓名郭章学号20100540200222013年6月25日LED显示屏应用与发展简介：LED显示屏（LEDdisplay,LEDScreen）：又叫电子显示屏或者飘字屏幕。是由LED点阵和ledpc面板组成，通过红色，蓝色，白色，绿色LED灯的亮灭来显示文字、图片、动画、视频，内容。可以根据不同场合的需要做出不同的调节，比如一般的广告牌那些流动的字画，就是通过flash制作一个动画,储蓄在显示屏的一张内存卡里,再通过技术手法显示出来的,可以根据不同的需要随时更换，各部分组件都是模块化结构的显示器件。传统LED显示屏通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。发展史：1923年，罗塞夫(lossen．o．w)在研究半导体sic时有杂质的p-n结中有光发射，研制出了发光二极管(led：lightemittingdiode)，一直不受重视。随着电子工业的快速发展，在60年代，显示技术得到迅速发展，人们研究出pdp激光显示等离子显示板、lcd液晶显示器、发光二极管led、电致变色显示ecd、电泳显示epid，等多种显示技术。由于半导体的制作和加工工艺逐步成熟和完善，发光二极管已日趋在固体显示器中占主导地位。led之所以受到广泛重视并得到迅速发展，是因为它本身有很多优点。例如：亮度高、工作电压低、功耗小、易于集成、驱动简单、寿命长、耐冲击且性能稳定，其发展前景极为广阔。目前正朝着更高亮度、更高耐气候性和发光密度、发光均匀性、全色化发展。80年代初，随着计算机的发展，cga显示方式问世了，它有320*200的分辨率四种颜色，在短短的10年中显示方式已经经历了cga、ega、sega、vga、svga、向超高分辨率发展，显示精度从320*200发展到1600*1250，由四种颜色到32位真彩，扫描频率从15．7k发展到150k。显示器的工作原理是接收主机发出的信号还原成光的形式显示出来，随着发展人们需要—种大屏幕的显示设备，于是有了投影仪，但是其亮度无法在自然光下使用，于是出现了led显示器(屏)，它具有视角大、亮度高、色彩艳丽的特点。LED显示屏由控制系统、驱动系统和显示器件组成，其中微处理器控制系统是整个显示屏的核心。屏体的主要部分是显示点阵，还有行列驱动电路。系统显示点阵采用8X8单色显示单元。控制电路采用动态扫描驱动方式驱动LED器件，每两行一个控制器，控制完成整个显示电路的行列驱动。优点：1）发光亮度强，在可视距离内阳光直射屏幕表面时，显示内容清晰可见.LED显示屏超级灰度控制具有1024-4096级灰度控制，显示颜色16.7M以上，色彩清晰逼真，立体感强.2）静态扫描技术，采用静态锁存扫描方式，大功率驱动，充分保证发光亮度.3）自动亮度调节具有自动亮度调节功能，可在不同亮度环境下获得最佳播放效果.4）全面采用进口大规模集成电路,可靠性大大提高，便于调试维护.5）先进的数字化视频处理，技术分布式扫描，BSV液晶拼接技术高清显示，模块化设计/恒流静态驱动，亮度自动调节，超高亮纯色象素，影像画面清晰、无抖动和重影，杜绝失真。视频、动画、图表、文字、图片等各种信息显示、联网显示、远程控制。性能优势：1．超高亮度红A1GaAsLED与GaAsP-GaPLED相比，具有更高的发光效率，透明衬低(TS)A1GaAsLED(640nm)的流明效率已接近10lm/w，比红色GaAsP-GaPLED大10倍。超高亮度InGaAlPLED提供的颜色与GaAsP-GaPLED相同包括：绿黄色(560nm)、浅绿黄色(570nm)、黄色(585nm)、浅黄(590nm)、橙色(605nm)、浅红(625nm深红(640nm)。透明衬底A1GaInPLED发光效率与其它LED结构及白炽光源的比较，InGaAlPLED吸收衬底(AS)的流明效率为101m/w，透明衬底(TS)为201m/w，在590－626nm的波长范围内比GaAsP-GaPLED的流明效率要高10－20倍；在560－570的波长范围内则比GaAsP-GaPLED高出2－4倍。超高亮度InGaNLED提供了兰色光和绿色光，其波长范围兰色为450－480nm，兰绿色为500nm，绿色为520nm；其流明效率为3－151m/w。超高亮度LED的流明效率已超过了带滤光片的白炽灯，可以取代功率1w以内的白炽灯，而且用LED阵列可以取代功率150w以内的白炽灯。对于许多应用，白炽灯都是采用滤光片来得到红色、橙色、绿色和兰色，而用超高亮度LED则可得到相同的颜色。AlGaInP材料和InGaN材料制造的超高亮度LED将多个(红、兰、绿)超高亮度LED芯片组合在一起，不用滤光片也能得到各种颜色。包括红、橙、黄、绿、蓝，其发光效率均已超过白炽灯，正向荧光灯接近。发光亮度已高于1000mcd，可满足室外全天候、全色显示的需要，用LED彩色大屏幕可以表现天空和海洋，实现三维动画。新一代红、绿、蓝超高亮度LED达到了前所未有的性能，可以实现拼接显示，采用BSV液晶拼接技术实现大画面高亮度显示。2．大屏幕显示大屏幕显示是超高亮度LED应用的另一巨大市场，包括：图形、文字、数字的单色、双色和全色显示。在表2中列出了LED显示的各种用途。传统的大屏幕有源显示一般采用白炽灯、光纤、阴极射线管等；无源显示一般采用翻牌的方法。表3列出了几种显示的性能比较。LED显示曾一直受到LED本身性能和颜色的限制。如今，超高亮度AlGaInP、TS-AlGaAs、InGaNLED已能够提供明亮的红、黄、绿、蓝各种颜色，可完全满足实现全色大屏幕显示的要求。LED显示屏目前主要存在的技术问题一是亮度不足问题。LED显示屏的主要优势是对多变复杂的户外环境的超强适应力，户外环境的特点要求LED显示屏要在晴天、阴天、雨雪天气、远距离、多视角上都能保证足够的亮度来传递信息，因此亮度尤为重要，而由于LED亮度不足，使得目前LED在照明行业中只能充当配角，主要用于装饰，这对于上万颗LED的综合运用更是一项巨大的挑战。二是LED色差问题。单个LED的应用，基本上不存在色差问题，但将众多LED进行综合运用的话，色差问题就会凸现出来。虽然已有技术来改善此问题，但由于国内技术和生产水平所限，同一色区同一批次LED中仍然存在差异，而且这种差异很难逃脱肉眼的挑剔，从而难以保证LED显示屏的色彩还原性和逼真性。三是LED显示控制芯片。真彩高分辨率LED电子显示屏作为一种新的显示媒体，以其清晰的图像和高性能的播放能力，愈来愈受到人们的重视。而对于LED显示单元来讲，三基色LED管芯是其核心器件，因此应使用波长相差小和发光强度一致性好的高质量管芯，而此种技术主要掌握在世界知名大公司手中。四是散热性。由于户外环境温度变化极大，再加之显示屏工作时本身要产生一定的热量，如果环境温度过高又加之散热不良，将很可能导致集成电路工作不正常，甚至被烧毁，从而使显示系统无法正常工作。解决LED显示屏主要技术问题的几大措施首先是高光效：对于led显示屏的光效可以说是节能效果重要指标，目前我国在光效效果上还有待加强，要真正要做到高光效，要从产业链各个环节上解决相关的技术问题，那么如何实现高光效呢？本文将具体争对外延、芯片，封装，灯具等几个环节要解决的技术问题探讨。1．提高内量子效率和外量子效率。2．提高封装出光效率及降低结温。3．提高灯具的取光效率。其次是从高显色性来看：led显示屏光色质量很多，包括色温、显色性、光色保真度、光色自然度、色调识别度、视觉舒适度等。这里我们目前只讨论解决色温和显色性问题。制作高显色性led显示屏光源，会损失较多的光效，所以在设计时要照顾这两方面因素。当然要提高高显色性还必须考虑RGB三基色组合来实现。这边我也其三种方法：1．多基色荧光粉。2．RGB多芯片组合。3．荧光粉加芯片。再次是从高可靠上来说：主要包括失效率、寿命等指标上。但在应用中却存在不同的理解和阐述。高可靠性指的是产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。led失效类别主要有严重失效和参数失效。而寿命是产品可靠性的表征值。：一般指统计平均值，对大量元器件而言，led器件的寿命就是采用这种描述的含义。但影响led显示屏产品可靠性的因素有芯片制造、封装、热阻、散热等。既然说到这个，希望企业对led显示屏产品在执行全面质量控制的基础上，作2点要求：1．减少失效率。2．延长耗损失效时间。最后是在降低产品成本上：目前很多消费者在购买led显示屏时候都觉得价格太高，因此争对这个很多led显示屏企业家也都采取了相应的措施，要降低成本除了大批量生产外，主要从技术上采取措施来降低成本的方法、途径。主要是在外延芯片、封装、驱动、散热等方面降低成本，从而从根本上解决led显示屏产品的成本问题。具体从以下四个方面谈及：1．外延芯片环节降低成本的方法。2．封装环节降低成本的方法。3．灯具环节降低成本的方法。4．其他配套成本的降低以上主要是从高光效、高显色性、高可靠和低成本四大技术方面来解决led显示屏的主要技术和采取相应措施，总而总体而言，除了通过上采用新技术、新工艺、新结构、新材料等措施实现led显示屏的高光效、高显色性、高可靠和低成本外，从深层次来看，应该将提高能效和光色质量作为led显示屏的更高要求，从而真正为人们提供产品上的需求性！LED显示屏未来发展前景lED显示屏凭借其技术优势在各个领域皆拌有重要角色（1）证券交易、金融信息显示。这一领域的LED显示屏占到了前几年国内LED显示屏需求量的50%以上，目前仍为LED显示屏的主要需求行业。上海证券交易所、深圳证券交易所及全国上万家证券、金融营业机构广泛使用了LED显示屏。（2）机场航班动态信息显示。民航机场建设对信息显示的要求非常明确，LED显示屏是航班信息显示系统的首选产品，首都机场、上海浦东国际机场、珠海机场、厦门高崎机场、深圳黄田机场、广州白云机场及全国数十家新建和改扩建机场都选用了国产的LED显示屏产品。（3）港口、车站旅客引导信息显示。以LED显示屏为主体的信息系统和广播系统、列车到发揭示系统、票务信息系统等共同构成客运枢纽的自动化系统，北京、北京西站、南昌站、大连港等国内重要火车站和港口都安装了国内厂家提供的产品和系统。（4）体育馆馆信息显示。LED显示屏已取代了传统的灯泡及CRT显示屏，四十三届世乒赛主场地天津体育中心首次采用了国产彩色视频LED显示屏，受到普遍好评，上海体育中心、大连体育场等许多国内重要体育场馆相继采用了LED显示屏作为信息显示的主要手段。（5）道路交通信息显示。智能交通系统的兴起，在城市交通、高速公路等领域，LED显示屏作为可变情报板、限速标志等，替代国外同类产品，得到普遍采用。（6）调度指挥中心信息显示。电力调度、车辆动态跟踪、车辆调度管理等，也在逐步采用高密度的LED显示屏。（7）邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。遍布全国的服务领域均有国产LED显示屏在信息显示方面发挥作用。（8）广告媒体新产品。