液晶電視LED屏的簡單原理介紹分析培訓(xùn)資料

液晶電視LED屏的簡單原理介紹分析色域圖

注：NTSC色域值大約是色域覆蓋率的2.22至2.37倍；三原色：紅、綠、藍(lán)R、G、B

三補(bǔ)色：青、品、黃C、M、Y

背光的結(jié)構(gòu)示意圖CCFL發(fā)光原理CCFL的物理構(gòu)成是在一玻璃管內(nèi)封入隋性氣體Ne+Ar混合氣體，其中含有微量水銀蒸氣(mg)，并于玻璃內(nèi)壁涂布螢光體。通過燈管兩端的電極加高壓（啟動(dòng)電壓1200～1600V），讓燈管內(nèi)的氣態(tài)汞電離，激發(fā)紫外線碰撞管壁上的熒光粉，從而發(fā)出光線，其波長由螢光體物質(zhì)特性決定。LED發(fā)光原理LED，就是發(fā)光二極管（lightemittingdiode）,顧名思義發(fā)光二極管是一種可以將電能轉(zhuǎn)化為光能的電子器件，具有二極管的特性?；窘Y(jié)構(gòu)為一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體模塊。發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)主要由PN結(jié)芯片、電極和光學(xué)系統(tǒng)組成。在電極上加上正向偏壓之后（0.3V-4V)，使電子和空穴分別注入P區(qū)和N區(qū)，當(dāng)非平衡少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)，就會(huì)以輻射光子的形式將多余的能量轉(zhuǎn)化為光能。具體如下：半導(dǎo)體晶片由三部分組成，一端是P型半導(dǎo)體，為硅晶體上摻雜鎵（GA），在它里面空穴占主導(dǎo)地位；另一端是N型半導(dǎo)體，為硅晶體上摻雜砷（AS），電子占主導(dǎo)地位；中間區(qū)域?yàn)镻N連接區(qū)，形成EV的勢壘，其中1至5個(gè)周期的量子阱。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，注入電子和空穴在PN連接區(qū)就會(huì)被推向量子阱，在量子阱內(nèi)電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出多余能量。在LED的兩端加上正向電壓，電流從LED陽極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線。調(diào)節(jié)電流，便可以調(diào)節(jié)光的強(qiáng)度。通過調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙，便可以多色發(fā)光，這種發(fā)光方式為“注入式電致發(fā)光”LED發(fā)光示意圖LED芯片制作流程在一塊加熱至適當(dāng)溫度的襯底基片（主要有藍(lán)寶石（AL2Q3）、SiC、Si）上，氣態(tài)物質(zhì)InGaAlP有控制的輸送到襯底表面，生長出特定單晶薄膜。目前LED外延片生長技術(shù)主要采用有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積方法。外延片→清洗→鍍透明電極層→透明電極圖形光刻→腐蝕→去膠→平臺(tái)圖形光刻→干法刻蝕→去膠→退火→SiO2沉積→窗口圖形光刻→SiO2腐蝕→去膠→N極圖形光刻→預(yù)清洗→鍍膜→剝離→退火→P極圖形光刻→鍍膜→剝離→研磨→切割→芯片→成品測試。從制作工藝，LED的生產(chǎn)和集成電路的生產(chǎn)接近，也接近滿足摩爾定律，成本和性能每18個(gè)月有翻倍提升。

彩色光白光產(chǎn)生方式對(duì)于照明，需要白色的光源，主要有以下兩種發(fā)光方法

A:將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。GaN芯片發(fā)藍(lán)光（λp=470nm，Wd=30nm），高溫?zé)Y(jié)制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光射，峰值550nm。藍(lán)光LED基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約200-500nm。一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光。對(duì)于InGaN/YAG白色LED，通過改變YAG熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。這種發(fā)光方式為主流產(chǎn)品。

B:以紫外線激發(fā)紅綠藍(lán)三色螢光粉。各種白色光源特性比較LED背光種類一：RGB-LED三色LED背光源

RGB-LED通過紅色、綠色、藍(lán)色三原色LED調(diào)制成白光，具有最好的光學(xué)特性。

RGB-LED在組成背光源的時(shí)候，由1個(gè)紅色LED、1個(gè)藍(lán)色LED和2個(gè)綠色LED。這組合方式是因?yàn)槊糠N顏色的LED在發(fā)光效率上存在一定差異，必須要通過組合實(shí)現(xiàn)三種光源的匹配。

RGB-LED電視的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在色彩表現(xiàn)力和對(duì)比度兩方面：由于采用了RGB三原色獨(dú)立發(fā)光元件，因此RGB-LED電視的色域范圍大都能達(dá)到NTSC的120%以上采用RGB-LED光源還可以有效提升對(duì)比度，實(shí)現(xiàn)更加精確的色階和層次感更強(qiáng)的畫面。由于整個(gè)背光源由眾多微小的LED發(fā)光單元組成，所以可以對(duì)其中每一個(gè)發(fā)光器件實(shí)現(xiàn)精確的亮度控制。根據(jù)原始畫面特點(diǎn)進(jìn)行小區(qū)域內(nèi)的發(fā)光亮度修正變成可能，例如在一幅明暗對(duì)比強(qiáng)烈的畫面中，暗部區(qū)域的LED背光可以完全關(guān)閉，而明亮區(qū)域的LED背光實(shí)現(xiàn)高亮度輸出，由此帶來的對(duì)比度提升效果將是以往采用CCFL光源的所不能企及的二：白光LED白光LED采用了只能發(fā)出白光LED替原來的CCFL熒光管。亮度動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)、區(qū)域背光控制都可以實(shí)現(xiàn)，也能實(shí)現(xiàn)很好的對(duì)比度。在色域范圍上也能較普通CCFL液晶電視有所提升。三：邊緣發(fā)光LED邊緣發(fā)光LED被業(yè)界稱為第三代LED背光技術(shù)。它雖然采用了白光LED作為背光源，但是通過結(jié)構(gòu)和特殊材料的應(yīng)用，在提高了色域和對(duì)比度指標(biāo)的同時(shí)，也讓機(jī)身厚度大幅度下降。邊緣發(fā)光LED是將LED光源放置在電視的邊框位置，大都緊挨液晶面板排列一層，因此非常節(jié)省空間。不過邊緣發(fā)光LED發(fā)出的光線并不像前兩種方案一樣直接穿過液晶面板，而是和液晶面板平行。光線必須通過特殊的導(dǎo)光板，改變傳播方向后才會(huì)透過液晶面板層。由于LED燈在屏的邊緣,所以造成屏四周溫度高，由于是二極管，工作電流和溫度正相關(guān)，要求絕對(duì)溫度不能超過65度。X10側(cè)發(fā)光LED燈管X10側(cè)發(fā)光LED導(dǎo)光板LED燈管LED發(fā)光LED發(fā)光面板驅(qū)動(dòng)LED背光種類LED亮度控制方法可分為模擬調(diào)光和PWM調(diào)光兩種。一：模擬調(diào)光通過改變LED電流來調(diào)整亮度，例如20mA正向電流如能讓LED產(chǎn)生最大亮度，那么當(dāng)正向電流降為5mA時(shí)，即可將亮度調(diào)整為25%。模擬調(diào)光不會(huì)引入潛在的電磁兼容/電磁干擾頻率，然而其缺點(diǎn)在于LED會(huì)隨著正向電流改變而產(chǎn)生色偏現(xiàn)象。綠色LED的最大亮度規(guī)格電流為20mA，當(dāng)其亮度通過模擬調(diào)光減少為25%時(shí)，其色譜也會(huì)從525nm偏移到531nm，二：PWM調(diào)光通過開啟和關(guān)閉LED來改變正向電流導(dǎo)通時(shí)間以達(dá)到亮度調(diào)整效果，這種技術(shù)既能降低亮度，又能精確再現(xiàn)真實(shí)色彩。由于LED都是以最大電流導(dǎo)通，因此不會(huì)出現(xiàn)模擬調(diào)光技術(shù)的色偏移問題。開關(guān)動(dòng)作雖可能造成燈光閃爍，但只要頻率超過100Hz就可讓人眼無法察覺。眼睛可平均LED的導(dǎo)通和截止時(shí)間，以造成LED變暗的感覺，其亮度則與LED導(dǎo)通負(fù)載周期成正比，例如讓LED以25%的最大電流導(dǎo)通時(shí)間就能產(chǎn)生25%的亮度。脈沖導(dǎo)通電流可在不影響色純度的前提下提供精確亮度控制，三：X10背光調(diào)節(jié)要求PWM的頻率為120HZ—200HZ間，實(shí)際為160HZLED常見PWM調(diào)節(jié)背光BUCK電路邏輯圖測試波形（注：33%PWM控制；1CHMO