lcd与led的区别

2012-11-02 16:41:36来源: 互联网

LED
LED(Light Emitting Diode),是发光二极管的意思。是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色,是由形成P-N结的材料决定的。虽然也可以做为显示屏,但通常用于超大屏幕显示,如大厦外面的大型广告牌等。




LED发展历史
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写,它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,即固体封装,所以能起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。
最初LED用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用,产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例,在美国本来是采用长寿命、低光效的140瓦白炽灯作为光源,它产生2000流明的白光。经红色滤光片后,光损失90%,只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中,Lumileds公司采用了18个红色LED光源,包括电路损失在内,共耗电14瓦,即可产生同样的光效。 汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。
对于一般照明而言,人们更需要白色的光源。1998年白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石(YAG)封装在一起做成。GaN芯片发蓝光(λp=465nm,Wd=30nm),高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射,峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中,覆盖以混有YAG的树脂薄层,约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收,另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合,可以得到得白光。现在,对于InGaN/YAG白色LED,通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度,可以获得色温3500-10000K的各色白光。这种通过蓝光LED得到白光的方法,构造简单、成本低廉、技术成熟度高,因此运用最多。
上个世纪60年代,科技工作者利用半导体PN结发光的原理,研制成了LED发光二极管。当时研制的LED,所用的材料是GaASP,其发光颜色为红色。经过近30年的发展,现在大家十分熟悉的LED,已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种色光。然而照明需用的白色光LED仅在近年才发展起来。
到近几年LED超大显示屏出现在人们的生活中,如大厦外面的大型广告牌,大型的户外电视等,都是利用LED点阵的原理制造而成。

LCD
LCD (Liquid Crystal Display)的简称,中文称为:液晶显示器。LCD 的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒,下基板玻璃上设置TFT(薄膜晶体管),上基板玻璃上设置彩色滤光片,通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向,从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。现在LCD已经替代CRT成为主流,价格也已经下降了很多,并已充分的普及。LCD通过背光板照射才能显示,目前市面上比较常见的TFT以及SLCD都属于LCD的范畴。

LCD液晶显示器原理
它利用了液晶的电光效应,通过电路控制液晶单元的透射率及反射率,从而产生不同灰度层次及多达1670万种色彩的靓丽图像。LCD显示器的主要成像器件是液晶板。LCD投影机的体积取决于液晶板的大小,液晶板越小,投影机的体积也就越小。
LCD液晶显示器按内部液晶板的片数可分为单片式和三片式两种,现代液晶显示屏大都采用3片式LCD板。三片式LCD显示屏是用红、绿、蓝三块液晶板分别作为红、绿、蓝三色光的控制层。光源发射出来的白色光经过镜头组后会聚到分色镜组,红色光首先被分离出来,投射到红色液晶板上,液晶板“记录”下的以透明度表示的图像信息被投射生成了图像中的红色光信息。绿色光被投射到绿色液晶板上,形成图像中的绿色光信息,同样蓝色光经蓝色液晶板后生成图像中的蓝色光信息,三种颜色的光在棱镜中会聚,由投影镜头投射到投影幕上形成一幅全彩色图像。三片式LCD显示屏比单片式LCD显示屏具有更高的图像质量和更高的亮度。LCD显示屏体积较小、重量较轻,制造工艺较简单,亮度和对比度较高,分辨率适中,现在LCD显示屏占有的市场份额约占总体市场份额的70%以上,是目前市场上占有率最高、应用最广泛的显示屏。
LCD液晶显示器主要技术参数
1 对比度
LCD液晶显示器对比度很重要的参数,LCD制造时选用的控制IC、滤光片和定向膜等配件,与面板的对比度有关,对一般用户而言,对比度能够达到350:1就足够了,但在专业领域这样的对比度平还不能满足用户的需求。相对CRT显示器轻易达到500:1甚至更高的对比度而言,只有高档液晶显示器才能达到这样如此程度。市场上三星、华硕、LG等一线品牌如今的LCD显示器均可以达到1000:1对比度这一级别。
2 亮度
LCD是借助额外的光源发光的,最早的液晶显示器只有上下两个灯管,发展到现在,普及型的最低也是四灯,高端的是六灯。四灯管设计分为三种摆放形式:一种是四个边各有一个灯管,但缺点是中间会出现黑影,解决的方法就是由上到下四个灯管平排列的方式,最后一种是“U”型的摆放形式,其实是两灯变相产生的两根灯管。六灯管设计实际使用的是三根灯管,厂商将三根灯管都弯成“U”型,然后平行放置,以达到六根灯管的效果。
3 信号响应时间
响应时间指的是液晶显示器对于输入信号的反应速度,也就是液晶由暗转亮或由亮转暗的反应时间。亮度从10%-->90% 或者90%-->10%的时间),通常是以毫秒(ms)为单位。要说清这一点我们还要从人眼对动态图像的感知谈起。人眼存在“视觉残留”的现象,高速运动的画面在人脑中会形成短暂的印象。动画片、电影等一直到现在最新的游戏正是应用了视觉残留的原理,让一系列渐变的图像在人眼前快速连续显示,便形成动态的影像。人能够接受的画面显示速度一般为每秒24张,这也是电影每秒24帧播放速度的由来,如果显示速度低于这一标准,人就会明显感到画面的停顿和不适。按照这一指标计算,每张画面显示的时间需要小于40ms。这样,对于液晶显示器来说,响应时间40ms就成了一道坎,高于40ms的显示器便会出现明显的画面闪烁现象,让人感觉眼花。要是想让图像画面达到不闪的程度,则就最好要达到每秒60帧的速度。
4 可视角度
LCD的可视角度是一个让人头疼的问题,当背光源通过偏极片、液晶和取向层之后,输出的光线便具有了方向性。也就是说大多数光都是从屏幕中垂直射出来的,所以从某一个较大的角度观看液晶显示器时,便不能看到原本的颜色,甚至只能看到全白或全黑。为了解决这个问题,制造厂商们也着手开发广角技术,到目前为止有三种比较流行的技术,分别是:TN+FILM、IPS(IN-PLANE -SWITCHING)和MVA(MULTI-DOMAIN VERTICAL alignMENT)。

LCD与LED的区别
液晶不同于等离子的最大区别就是液晶必须依靠被动光源,而等离子电视属于主动发光显示设备。目前市场上主流的液晶背光技术包括LED(发光二极管)和CCFL(冷阴极荧光灯)两类。LCD就是LCD.. LCD 液晶显示器是 Liquid Crystal Display 的简称,LCD 的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体,两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线,透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向,将光线折射出来产生画面。 液晶本身不发光的,只能产生颜色变化,需要背光源才能看到显示的内容。传统的笔记本屏幕都使用了冷阴极荧光灯管(CCFL)作为背光,而LED背光荧屏采用的发光二极管,这是二者的区别。白光LED呈点光源,CCFL管为条状光源。小的白光LED使用直流供电,多个使用时可以串串并并,但数瓦以上者,就要考虑合适的驱动电路以提高效率了。CCFL管则必需有“高压板”配套使用。
只是LCD背光方式有几种,其中包括LED(Light Emitting Diode)跟CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp) 或称为CCFT(Cold Cathode Fluorescent Tube)。      
CCFL(冷阴极荧光灯)背光源是目前液晶电视的最主要背光产品。它的工作原理是当高电压加在灯管两端后,灯管内少数电子高速撞击电极后产生二次电子发射,开始放电,管内的水银或者惰性气体受电子撞击后,激发辐射出253.7nm的紫外光,产生的紫外光激发涂在管内壁上的荧光粉而产生可见光。CCFL灯管寿命一般定义为:在25℃的环境温度下,以额定的电流驱动灯管,亮度降低到初始亮度的50%的工作时间长度为灯管寿命。目前液晶电视背光的标称寿命可达到60000小时。CCFL(冷阴极荧光灯)背光源的特点是成本低廉,但是色彩表现不及LED背光。  
LED背光采用发光二极管作为背光光源,是未来最有希望替代传统冷阴极荧光管的技术。发光二极管由数层很薄的搀杂半导体材料制成,一层带有过量的电子,另一层则缺乏电子而形成带正电的空穴,工作时电流通过,电子和空穴相互结合,多余的能量则以光辐射的形式被释放出来。通过使用不同的半导体材料可以获得不同发光特性的发光二极管。目前已经投入商业应用的发光二极管可以提供红、绿、蓝、青、橙、琥珀、白等颜色。手机上使用的主要是白色LED背光,而在液晶电视上使用的LED背光光源可以是白色,也可以是红、绿、蓝三基色,在高端产品中也可以应用多色LED背光来进一步提高色彩表现力,如六原色LED背光光源。采用LED背光的优势在于厚度更薄,大约为5厘米,色域也非常宽广,能够达到NTSC色域的105%,黑色的光通量更是可以降低到0.05流明,进而使液晶电视对比度高达10000:1。同时,LED背光光源的另还具有10万小时的寿命。 目前制约LED背光发展的问题主要是成本,由于价格比冷荧光灯管光源高出许多,LED背光光源只能在国外的高端液晶电视中出现。

LED背光光源的优点   
1.屏幕可以做的更薄  我们注意看一些液晶显示器,可以看到排列着几根丝状的CCFL灯管,为了使屏幕均匀发光,还需要添加一些其他的器件,这样就没法做到很薄;而背光就不同,LED背光源本身就是平面发光材料,无需加其他的器件。
2.画面效果更好  CCFL背光屏一般是中间亮度和四周不一样,同时屏幕全黑的时候有些发白
3.不会发黄变暗   CCFL荧光灯和日光灯一样,时间长了会老化,所以传统的笔记本屏幕两三年后会发黄变暗,而LED背光屏的寿命就要长多了,至少是两三倍。
4.更加省电  大家都知道日光灯要很高的电压轰击汞蒸气,所以CCFL屏的功耗要大,一般14寸的功耗在20瓦以上。LED是一种半导体,在低压下工作,结构简单,功耗小,特别有利于笔记本的续航能力。
5.更加环保  CCFL灯光中的汞对环境有很大的污染,无害回收有很大的难处
CCFL冷阴极冷荧光灯管的工作原理 
CCFL冷阴极荧光灯管的物理构成是在一玻璃管内封入隋性气体Ne+Ar混合气体,其中含有微量水银蒸气(数mg),并于玻璃内壁涂布萤光体。CCFL冷阴极荧光灯管通过灯管两端的电极,让灯管内的气态汞激发的紫外线碰撞管壁上的荧光粉,从而发出光线。其波长由萤光体物质特性决定。
CCFL冷阴极荧光灯管的缺陷
目前液晶电视普遍采用的CCFL光源,无论是从发光原理还是从物理结构上看,都和我们日常使用的日光灯管都非常接近。这种光源具有结构简单、灯管表面温升小、灯管表面亮度高、易加工成各种形状的优秀特性。但是使用寿命绞短,含汞,色域较窄,只能达到NTSC的70%~80%。对于大尺寸电视机屏,CCFL的电压加高和加长管子的加工也有困难。  
其一,最让人头痛的问题是使用寿命较短。CCFL背光源使用寿命一般为15000小时~25000小时,LCD(尤其是笔记本电脑的液晶屏)使用时间愈长亮度下降愈明显,在使用2~3年后,LCD屏幕就会发暗、变黄,这正是CCFL使用寿命期较短的缺陷所造成的。  
其二,限制了液晶显示器色彩的发挥。液晶显示器中每个像素都是由R、G、B三个长方形色块组成,而液晶显示器色彩表现完全取决于背光模块和滤色膜的性能。滤色膜的三基色默认CCFL发出的白光和日光一样均匀(三基色所占的成分),但是CCFL背光模块实际上并不能达到设计的要求,仅能够达到NTSC标准的70%左右。  
其三,结构复杂、亮度输出均匀性差。由于冷阴极荧光灯不是平面光源,因此为了实现背光源均匀的亮度输出,LCD的背光模组需要搭配扩散片、导光板、反射板等众多辅助器件,但是在显示全白或全黑画面时,屏幕边缘和中心亮度的差异十分明显。  
其四,体积较大,功耗不理想。由于CCFL背光源必须包含扩散板、反射板等复杂的光学器件,因此LCD的体积无法再进一步缩小。在功耗方面,采用CCFL作为背光源的LCD也无法令人满意,14英寸LCD的CCFL背光源往往需要消耗20W甚至更多的电能。  
当然,最近两年国内外厂商针对传统CCFL的弊端作了些改良,似乎都达到了很高的水准,厂家宣传更是说的神乎其神,但是这些改进都是有限的,并不能彻底消除CCFL背光源的先天技术缺陷

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编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/1102/article_17458.html
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