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液晶电视行业信息
发布时间: [2013-04-15]
四川长虹此次与景智光电建立合资公司,注册资本规模为1亿元,其中四川长虹占注册资本49%;景智光电占注册资本的51%。合资公司将投资液晶电视整机与模组的一体化设计、生产。目前,国内彩电制造商采购的液晶显示屏主要来源于台资、韩资和日资企业。台湾奇美电子在大陆占据出货最多的位置,友达光电处于第四,其提供的液晶屏主要集中在40寸以下。此次长虹与友达光电的合作将是一个双赢的结局,一方面友达光电将提高在大陆的出货量和综合竞争力,另一方面,四川长虹将进入到液晶电视的上游,提高产业链的完整度,从而加强上游采购的稳定性。当然,投资模组势必加大产品差异化,这也是前期海信电器(600060,股吧)、深康佳等国内彩电企业进军模组的动力。
四川长虹在液晶电视市场起步不快,而且等离子电视市场也需要时间进行培育,随着公司在平板电视产业链上进行快速垂直整合,公司彩电销售有望逐步增加,盈利能力也将得到加强。我们预计公司2009-2011年每股收益分别为0.03元、0.11元和0.14元。
调研机构DisplaySearch统计数据显示,今年第一季度全球电视出货量为4330万台,同比下跌了6%,其中CRT电视同比大跌38%。陆刃波认为,海外市场整体上仍处于低迷阶段,中国平板电视在技术和价格上和洋品牌相比并没有太多优势,下半年海外市场份额不会有大的变化。
  然而好消息是,TCL旗下液晶电视业务的发展看起来还不错。数据显示,公司前5个月电视机总销量同比跌26.3%至427.5万台,其中液晶电视销售231.1万台,同比增长高达103.7%。
  业内分析认为,虽然该公司电视机的总销量在下降,但趋势还是良性的,传统的CRT电视继续萎缩,液晶电视销量却在猛增,说明TCL调整彩电业务结构的步伐在加快。
  TCL多媒体方面称,随着市场持续由CRT电视转向液晶电视,液晶电视需求强劲,而受“家电下乡”补贴金额提高及“以旧换新”政策支持,公司在中国市场的液晶电视销量5月同比大增267.4%。另外,今年5月,TCL在越南等新兴市场液晶电视销量同比上升110.1%。
  TCL在国产液晶电视品牌中的优势逐渐显现。根据Displaysearch第一季度LCD出货量份额数据显示,TCL市场占有率为15.4%,排名第三。
  与此相对应的是,外资液晶电视品牌在中国市场却遭遇滑铁卢。以日本品牌为例,中怡康统计数据显示,索尼、夏普、松下、日立和东芝等五大液晶电视品牌在去年2月份的国内市场中合计占34.26%的市场份额,而今年2月份仅为23.25%。对此,分析人士指出,国产彩电行业多年来积累的自有渠道是最重要的武器,而片面依靠国美、苏宁渠道的外资平板在渠道竞争局面变化后,显示出了弱点。
经过多年的试错,李东生决定选择液晶电视作为TCL突围的制胜点。DigitimesResearch最新数据估计,即使在金融危机的背景下,2009年大陆液晶电视出货量仍将达2200万台,高于先前业界预估的1880万台。
  然而要建立液晶电视的核心竞争力,彩电企业必须进入上游制造领域。据悉,上游产业链主要包括面板和模组两部分。业内分析指出,目前占整机成本60%的液晶面板资源主要掌控在日韩以及中国台湾的厂商手中,中国大陆彩电企业对液晶面板只能采购,所以模组就成为国产彩电商向上游发力的唯一机会。
  4月23日,经历两年多时间的苦苦等待,TCL成功实现A股定向增发,募集资金9亿元,这笔资金正是用于实施液晶电视模组项目。早在2008年4月,李东生就已开始布局液晶模组。今年3月,TCL液晶模组首条生产线已完成试产,月产量达到5万台。据悉,TCL第二期液晶模组一体化生产线将在今年9月全面投产。
不过,TCL也面临一定的风险。目前,包括康佳、海信和创维在内的中国多家彩电厂商已经将液晶模组视为向产业链上游延伸的主要途径,并已经纷纷开始跑马圈地。
  海信电器拟非公开发行股份以募集不超过15亿元,主要投资年产能650万片的液晶模组项目;康佳已于2月底开建第八代液晶模组生产线,年产能达720万片;同方股份也将斥资8亿元投资液晶模组项目。
  众多竞争企业跻身液晶电视模组项目,行业前景令人担忧。据悉,该项目投资回收期在5年左右,一旦项目收益受损,可能会给这些公司带来远期的资金风险。对于李东生而言,也应该提早注意规避这种风险。
记者昨(2.11)天从广东省信息产业厅获悉,广东省已成为全球最大液晶电视模组制造基地,去年广东省液晶电视产量达2100万台,同比增长56%。  
据广东省信息产业厅厅长温国辉介绍,目前,全球4大平板显示企业中,广东已引进其中3家大型液晶电视模组项目,设计产能超过5000万片,占全球四分之一。佛山奇美、广州LGD、惠州TCL、三星均开始二期工程建设,全省形成了千余家大中小平板整机及配套企业群体。
在引进国外技术的同时,广东还不断加强自主创新,自主研制出液晶电视集成制造“南海机型”,降低制造成本20%以上。
温国辉表示,广东下一步力争引进7.5代以上液晶面板生产线,组织企业联合开展液晶电视模组和整机开发设计,集中力量突破一批关键产品和共性技术,争取到2012年,液晶电视价值链中本地产值比重可由目前的50%上升到70%。(新华网)

LED概述

  LED(Light Emitting Diode),发光二极管,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。半导体晶片由三部分组成,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,中间通常是1至5个周期的量子阱。当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子和空穴就会被推向量子阱,在量子阱内电子跟空穴复合,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。

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LED工艺概述

  LED(Light Emitting Diode),发光二极管,简称LED,,是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件,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。 它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式,用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。由于具有容易控制、低压直流驱动、组合后色彩表现丰富、使用寿命长等优点,广泛应用于城市各工程中、大屏幕显示系统。LED可以作为显示屏,在计算机控制下,显示色彩变化万千的视频和图片。 LED是一种能够将电能转化为可见光的半导体。
  LED外延片工艺流程:
  近十几年来,为了开发蓝色高亮度发光二极管,世界各地相关研究的人员无不全力投入。而商业化的产品如蓝光及绿光发光二级管LED及激光二级管LD的应用无不说明了III-V族元素所蕴藏的潜能。在目前商品化LED之材料及其外延技术中,红色及绿色发光二极管之外延技术大多为液相外延成长法为主,而黄色、橙色发光二极管目前仍以气相外延成长法成长磷砷化镓GaAsP材料为主。
  一般来说,GaN的成长须要很高的温度来打断NH3之N-H的键解,另外一方面由动力学仿真也得知NH3和MO Gas会进行反应产生没有挥发性的副产物。
  LED外延片工艺流程如下:
  衬底 - 结构设计 - 缓冲层生长 - N型GaN层生长 - 多量子阱发光层生 - P型GaN层生长 - 退火 - 检测(光荧光、X射线) - 外延片
  外延片- 设计、加工掩模版 - 光刻 - 离子刻蚀 - N型电极(镀膜、退火、刻蚀) - P型电极(镀膜、退火、刻蚀) - 划片 - 芯片分检、分级
  具体介绍如下:
  固定:将单晶硅棒固定在加工台上。
  切片:将单晶硅棒切成具有精确几何尺寸的薄硅片。此过程中产生的硅粉采用水淋,产生废水和硅渣。
  退火:双工位热氧化炉经氮气吹扫后,用红外加热至300~500℃,硅片表面和氧气发生反应,使硅片表面形成二氧化硅保护层。
  倒角:将退火的硅片进行修整成圆弧形,防止硅片边缘破裂及晶格缺陷产生,增加磊晶层及光阻层的平坦度。此过程中产生的硅粉采用水淋,产生废水和硅渣。
  分档检测:为保证硅片的规格和质量,对其进行检测。此处会产生废品。
  研磨:用磨片剂除去切片和轮磨所造的锯痕及表面损伤层,有效改善单晶硅片的曲度、平坦度与平行度,达到一个抛光过程可以处理的规格。此过程产生废磨片剂。
  清洗:通过有机溶剂的溶解作用,结合超声波清洗技术去除硅片表面的有机杂质。此工序产生有机废气和废有机溶剂。
  RCA清洗:通过多道清洗去除硅片表面的颗粒物质和金属离子。
  具体工艺流程如下:
  SPM清洗:用H2SO4溶液和H2O2溶液按比例配成SPM溶液,SPM溶液具有很强的氧化能力,可将金属氧化后溶于清洗液,并将有机污染物氧化成CO2和H2O。用SPM清洗硅片可去除硅片表面的有机污物和部分金属。此工序会产生硫酸雾和废硫酸。
  DHF清洗:用一定浓度的氢氟酸去除硅片表面的自然氧化膜,而附着在自然氧化膜上的金属也被溶解到清洗液中,同时DHF抑制了氧化膜的形成。此过程产生氟化氢和废氢氟酸。
  APM清洗: APM溶液由一定比例的NH4OH溶液、H2O2溶液组成,硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜(约6nm呈亲水性),该氧化膜又被NH4OH腐蚀,腐蚀后立即又发生氧化,氧化和腐蚀反复进行,因此附着在硅片表面的颗粒和金属也随腐蚀层而落入清洗液内。此处产生氨气和废氨水。 HPM清洗:由HCl溶液和H2O2溶液按一定比例组成的HPM,用于去除硅表面的钠、铁、镁和锌等金属污染物。此工序产生氯化氢和废盐酸。
  DHF清洗:去除上一道工序在硅表面产生的氧化膜。 磨片检测:检测经过研磨、RCA清洗后的硅片的质量,不符合要求的则从新进行研磨和RCA清洗。
  腐蚀A/B:经切片及研磨等机械加工后,晶片表面受加工应力而形成的损伤层,通常采用化学腐蚀去除。腐蚀A是酸性腐蚀,用混酸溶液去除损伤层,产生氟化氢、NOX和废混酸;腐蚀B是碱性腐蚀,用氢氧化钠溶液去除损伤层,产生废碱液。本项目一部分硅片采用腐蚀A,一部分采用腐蚀B。 分档监测:对硅片进行损伤检测,存在损伤的硅片重新进行腐蚀。
  粗抛光:使用一次研磨剂去除损伤层,一般去除量在10~20um。此处产生粗抛废液。
  精抛光:使用精磨剂改善硅片表面的微粗糙程度,一般去除量1 um以下,从而的到高平坦度硅片。产生精抛废液。
  检测:检查硅片是否符合要求,如不符合则从新进行抛光或RCA清洗。 检测:查看硅片表面是否清洁,表面如不清洁则从新刷洗,直至清洁。
  包装:将单晶硅抛光片进行包装。
  芯片到制作成小芯片之前,是一张比较大的外延片,所以芯片制作工艺有切割这快,就是把外延片切割成小芯片。它应该是LED制作过程中的一个环节
  LED晶片的作用:
  LED晶片为LED的主要原材料,LED主要依靠晶片来发光。
  LED晶片的组成:主要有砷(AS)铝(AL)镓(Ga)铟(IN)磷(P)氮(N)锶(Si)这几种元素中的若干种组成。
  LED晶片的分类
  1、按发光亮度分:
  A、一般亮度:R﹑H﹑G﹑Y﹑E等
  B、高亮度:VG﹑VY﹑SR等
  C、超高亮度:UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE等
  D、不可见光(红外线):R﹑SIR﹑VIR﹑HIR
  E、红外线接收管:PT
  F、光电管:PD
  2、按组成元素分:
  A、二元晶片(磷﹑镓):H﹑G等
  B、三元晶片(磷﹑镓﹑砷):SR﹑HR﹑UR等
  C、四元晶片(磷﹑铝﹑镓﹑铟):SRF﹑HRF﹑URF﹑VY﹑HY﹑UY﹑UYS﹑UE﹑HE、UG
  LED晶片特性表:
  LED晶片型号发光颜色组成元素波长(nm)晶片型号发光颜色组成元素波长(nm)
  SBI蓝色lnGaN/sic 430 HY超亮黄色AlGalnP 595
  SBK较亮蓝色lnGaN/sic 468 SE高亮桔色GaAsP/GaP 610
  DBK较亮蓝色GaunN/Gan 470 HE超亮桔色AlGalnP 620
  SGL青绿色lnGaN/sic 502 UE最亮桔色AlGalnP 620
  DGL较亮青绿色LnGaN/GaN 505 URF最亮红色AlGalnP 630
  DGM较亮青绿色lnGaN 523 E桔色GaAsP/GaP635
  PG纯绿GaP 555 R红色GAaAsP 655
  SG标准绿GaP 560 SR较亮红色GaA/AS 660
  G绿色GaP 565 HR超亮红色GaAlAs 660
  VG较亮绿色GaP 565 UR最亮红色GaAlAs 660
  UG最亮绿色AIGalnP 574 H高红GaP 697
  Y黄色GaAsP/GaP585 HIR红外线GaAlAs 850
  VY较亮黄色GaAsP/GaP 585 SIR红外线GaAlAs 880
  UYS最亮黄色AlGalnP 587 VIR红外线GaAlAs 940
  UY最亮黄色AlGalnP 595 IR红外线GaAs 940
  其它:
  1、LED晶片厂商名称:A、光磊(ED) B、国联(FPD)C、鼎元(TK)D、华上(AOC)E、汉光(HL) F、AXT G、广稼。2、LED晶片在生产使用过程中需注意静电防护。
  LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏,均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形;视频显示屏采用微型计算机进行控制,图文、图像并茂,以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息,还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。LED显示屏显示画面色彩鲜艳,立体感强,静如油画,动如电影,广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。

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LED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,1962年,通用电气公司的尼克•何伦亚克(NickHolonyakJr.)开发出第一种实际应用的可见光发光二极管。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。
  发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片,在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层,称为P-N结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结施加反向电压时,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。 当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。
  

LED
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。

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白光LED

  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,这里向读者介绍有关照明用白光LED。
  1、可见光的光谱和LED白光的关系
  众所周知,可见光光谱的波长范围为380nm~760nm,是人眼可感受到的七色光——红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,但这七种颜色的光都各自是一种单色光。例如LED发的绿光的峰值波长为565nm。在可见光的光谱中是没有白色光的,因为白光不是单色光,而是由多种单色光合成的复合光,正如太阳光是由七种单色光合成的白色光,而彩色电视机中的白色光也是由三基色红、绿、蓝合成。由此可见,要使LED发出白光,它的光谱特性应包括整个可见的光谱范围。但要制造这种性能的LED,在目前的工艺条件下是不可能的。根据人们对可见光的研究,人眼睛所能见的白光,至少需两种光的混合,即二波长发光(蓝色光+黄色光)或三波长发光(蓝色光+绿色光+红色光)的模式。上述两种模式的白光,都需要蓝色光,所以摄取蓝色光已成为制造白光的关键技术,即当前各大LED制造公司追逐的“蓝光技术”。目前国际上掌握“蓝光技术”的厂商仅有少数几家,比如日本的日亚化学、日本的丰田合成、美国的CREE、德国的欧司朗、中国深圳的联欣丰光电、晶能光电等,所以白光LED的推广应用,尤其是高亮度白光LED在我国的推广还有一个过程。
  2、 白光LED的工艺结构和白色光源
  对于一般照明,在工艺结构上,白光LED一般采用两种方法形成。第一种是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光;第二种是多种单色光混合方法。这两种方法都已能成功产生白光器件。第一种方法产生白光的系统如图1所示,图中LEDGaM芯片发蓝光(λp=465NM),它和YAG(钇铝石榴石)荧光粉封装在一起,当荧光粉受蓝光激发后发出黄色光,结果,蓝光和黄光混合形成白光(构成LED的结构如图2所示)。第二种方法采用不同色光的芯片封装在一起,通过各色光混合而产生白光。
  3、白光LED照明新光源的应用前景
  为了说明白光LED的特点,先看看目前所用的照明灯光源的状况。白炽灯和卤钨灯,其光效为12~24流明/瓦;荧光灯和HID灯的光效为50~120流明/瓦。对白光LED:在1998年,白光LED的光效只有5流明/瓦,到了1999年已达到15流明/瓦,这一指标与一般家用白炽灯相近,而在2000年时,白光LED的光效已达25流明/瓦,这一指标与卤钨灯相近。有公司预测,到2005年,LED的光效可达50流明/瓦,如凯帝光电科技生产的1W白灯就已经达到60流明/瓦,在2009年的Photonics West展会上,日本LED巨头日亚(Nichia)展示了最新的实验室结果已将LED发光效率提升至249lm/W,并可以通过引入一种新的荧光技术将这个极限值提高到300lm/W以上。
  普通照明用的白炽灯和卤钨灯虽价格便宜,但光效低(灯的热效应白白耗电),寿命短,维护工作量大,但若用白光LED作照明,不仅光效高,而且寿命长(连续工作时间100000小时以上),几乎无需维护。目前,德国Hella公司利用白光LED开发了飞机阅读灯;澳大利亚首都堪培拉的一条街道已用了白光LED作路灯照明;我国的城市交通管理灯也正用白光LED取代早期的交通秩序指示灯。可以预见不久的将来,白光LED定会进入家庭取代现有的照明灯。
  LED光源具有使用低压电源、耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等的优点,虽然价格较现有照明器材昂贵,仍被认为是它将不可避免地替代现有照明器件。

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LED特点

  LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源,它有着广泛的用途。
  体积小
  
  LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面,所以它非常的小,非常的轻。
  耗电量低
  LED耗电非常低,一般来说LED的工作电压是2-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说:它消耗的电不超过0.1W。
  使用寿命长
  
  在恰当的电流和电压下,LED的使用寿命可达10万小时。
  高亮度、低热量
  比HID或白炽灯更少的热辐射。
  环保
  LED是由无毒的材料作成,不像荧光灯含水银会造成污染,同时LED也可以回收再利用。红光LED含有大量的As(砷),剧毒
  坚固耐用
  LED是被完全的封装在环氧树脂里面,它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分,这些特点使得LED可以说是不易损坏的。
  可控性强
  可以实现各种颜色的变化。
  led光源的特点
  1、电压: led使用低压电源,供电电压在6-24v之间,根据产品不同而异,所以它是一个比使用高压电源更安全的电源,特别适用于公共场所。
  2、效能:消耗能量较同光效的白炽灯减少 80%
  3、适用性:很小,每个单元 led小片是3-5mm的正方形,所以可以制备成各种形状的器件,并且适合于易变的环境
  4、稳定性: 10万小时,光衰为初始的50%
  5、响应时间:其白炽灯的响应时间为毫秒级, led灯的响应时间为纳秒级
  6、对环境污染:无有害金属汞
  7、颜色:改变电流可以变色,发光二极管方便地通过化学修饰方法,调整材料的能带结构和带隙,实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的 led,随着电流的增加,可以依次变为橙色,黄色,最后为绿色
  8、价格:led的价格比较昂贵,较之于白炽灯,几只led的价格就可以与一只白炽灯的价格相当,而通常每组信号灯需由上300~500只二极管构成

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LED分类

  1、按发光管发光颜色分
  按发光管发光颜色分,可分成红色、橙色、绿色(又细分黄绿、标准绿和纯绿)、蓝光等。另外,有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。
  根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色,上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用。
  2、按发光管出光面特征分
  按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1;把φ5mm的记作T-1(3/4);把φ4.4mm的记作T-1(1/4)。
  由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。
  从发光强度角分布图来分有三类:
  (1)高指向性。一般为尖头环氧封装,或是带金属反射腔封装,且不加散射剂。半值角为5°~20°或更小,具有很高的指向性,可作局部照明光源用,或与光检出器联用以组成自动检测系统。
  (2)标准型。通常作指示灯用,其半值角为20°~45°。
  (3)散射型。这是视角较大的指示灯,半值角为45°~90°或更大,散射剂的量较大。
  3、按发光二极管的结构分
  按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。
  4、按发光强度和工作电流分
  按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED(发光强度100mcd);把发光强度在10~100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般LED的工作电流在十几mA至几十mA,而低电流LED的工作电流在2mA以下(亮度与普通发光管相同)。
  除上述分类方法外,还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。

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LED工艺流程图

  

LED工艺流程图
 
  LED封装
  LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的,但却有很大的特殊性。一般情况下,分立器件的管芯被密封在封装体内,封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而LED封装则是完成输出电信号,保护管芯正常工作,输出:可见光的功能,既有电参数,又有光参数的设计及技术要求,无法简单地将分立器件的封装用于LED。
  LED的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯,当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时,就会发出可见光,紫外光或近红外光。但pn结区发出的光子是非定向的,即向各个方向发射有相同的几率,因此,并不是管芯产生的所有光都可以释放出来,这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料,应用要求提高LED的内、外部量子效率。常规Φ5mm型LED封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上,管芯的正极通过球形接触点与金丝,键合为内引线与一条管脚相连,负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连,然后其顶部用环氧树脂包封。反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光,向期望的方向角内发射。顶部包封的环氧树脂做成一定形状,有这样几种作用:保护管芯等不受外界侵蚀;采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散色剂),起透镜或漫射透镜功能,控制光的发散角;管芯折射率与空气折射率相关太大,致使管芯内部的全反射临界角很小,其有源层产生的光只有小部分被取出,大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收,易发生全反射导致过多光损失,选用相应折射率的环氧树脂作过渡,提高管芯的光出射效率。用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性,绝缘性,机械强度,对管芯发出光的折射率和透射率高。选择不同折射率的封装材料,封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的,发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。若采用尖形树脂透镜,可使光集中到LED的轴线方向,相应的视角较小;如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型,其相应视角将增大。
  一般情况下,LED的发光波长随温度变化为0.2-0.3nm/℃,光谱宽度随之增加,影响颜色鲜艳度。另外,当正向电流流经pn结,发热性损耗使结区产生温升,在室温附近,温度每升高1℃,LED的发光强度会相应地减少1%左右,封装散热;时保持色纯度与发光强度非常重要,以往多采用减少其驱动电流的办法,降低结温,多数LED的驱动电流限制在20mA左右。但是,LED的光输出会随电流的增大而增加,目前,很多功率型LED的驱动电流可以达到70mA、100mA甚至1A级,需要改进封装结构,全新的LED封装设计理念和低热阻封装结构及技术,改善热特性。例如,采用大面积芯片倒装结构,选用导热性能好的银胶,增大金属支架的表面积,焊料凸点的硅载体直接装在热沉上等方法。此外,在应用设计中,PCB线路板等的热设计、导热性能也十分重要。
  进入21世纪后,LED的高效化、超高亮度化、全色化不断发展创新,红、橙LED光效已达到100Im/W,绿LED为501m/W,单只LED的光通量也达到数十Im。LED芯片和封装不再沿龚传统的设计理念与制造生产模式,在增加芯片的光输出方面,研发不仅仅限于改变材料内杂质数量,晶格缺陷和位错来提高内部效率,同时,如何改善管芯及封装内部结构,增强LED内部产生光子出射的几率,提高光效,解决散热,取光和热沉优化设计,改进光学性能,加速表面贴装化SMD进程更是产业界研发的主流方向。
  1、产品封装结构类型
  自上世纪九十年代以来,LED芯片及材料制作技术的研发取得多项突破,透明衬底梯形结构、纹理表面结构、芯片倒装结构,商品化的超高亮度(1cd以上)红、橙、黄、绿、蓝的LED产品相继问市,如表1所示,2000年开始在低、中光通量的特殊照明中获得应用。LED的上、中游产业受到前所未有的重视,进一步推动下游的封装技术及产业发展,采用不同封装结构形式与尺寸,不同发光颜色的管芯及其双色、或三色组合方式,可生产出多种系列,品种、规格的产品。
  LED产品封装结构的类型如表2所示,也有根据发光颜色、芯片材料、发光亮度、尺寸大小等情况特征来分类的。单个管芯一般构成点光源,多个管芯组装一般可构成面光源和线光源,作信息、状态指示及显示用,发光显示器也是用多个管芯,通过管芯的适当连接(包括串联和并联)与合适的光学结构组合而成的,构成发光显示器的发光段和发光点。表面贴装LED可逐渐替代引脚式LED,应用设计更灵活,已在LED显示市场中占有一定的份额,有加速发展趋势。固体照明光源有部分产品上市,成为今后LED的中、长期发展方向。
  2、引脚式封装
  LED脚式封装采用引线架作各种封装外型的引脚,是最先研发成功投放市场的封装结构,品种数量繁多,技术成熟度较高,封装内结构与反射层仍在不断改进。标准LED被大多数客户认为是目前显示行业中最方便、最经济的解决方案,典型的传统LED安置在能承受0.1W输入功率的包封内,其90%的热量是由负极的引脚架散发至PCB板,再散发到空气中,如何降低工作时pn结的温升是封装与应用必须考虑的。包封材料多采用高温固化环氧树脂,其光性能优良,工艺适应性好,产品可*性高,可做成有色透明或无色透明和有色散射或无色散射的透镜封装,不同的透镜形状构成多种外形及尺寸,例如,圆形按直径分为Φ2mm、Φ3mm、Φ4.4mm、Φ5mm、Φ7mm等数种,环氧树脂的不同组份可产生不同的发光效果。花色点光源有多种不同的封装结构:陶瓷底座环氧树脂封装具有较好的工作温度性能,引脚可弯曲成所需形状,体积小;金属底座塑料反射罩式封装是一种节能指示灯,适作电源指示用;闪烁式将CMOS振荡电路芯片与LED管芯组合封装,可自行产生较强视觉冲击的闪烁光;双色型由两种不同发光颜色的管芯组成,封装在同一环氧树脂透镜中,除双色外还可获得第三种的混合色,在大屏幕显示系统中的应用极为广泛,并可封装组成双色显示器件;电压型将恒流源芯片与LED管芯组合封装,可直接替代5—24V的各种电压指示灯。面光源是多个LED管芯粘结在微型PCB板的规定位置上,采用塑料反射框罩并灌封环氧树脂而形成,PCB板的不同设计确定外引线排列和连接方式,有双列直插与单列直插等结构形式。点、面光源现已开发出数百种封装外形及尺寸,供市场及客户适用。
  LED发光显示器可由数码管或米字管、符号管、矩陈管组成各种多位产品,由实际需求设计成各种形状与结构。以数码管为例,有反射罩式、单片集成式、单条七段式等三种封装结构,连接方式有共阳极和共阴极两种,一位就是通常说的数码管,两位以上的一般称作显示器。反射罩式具有字型大,用料省,组装灵活的混合封装特点,一般用白色塑料制作成带反射腔的七段形外壳,将单个LED管芯粘结在与反射罩的七个反射腔互相对位的PCB板上,每个反射腔底部的中心位置是管芯形成的发光区,用压焊方法键合引线,在反射罩内滴人环氧树脂,与粘好管芯的PCB板对位粘合,然后固化即成。反射罩式又分为空封和实封两种,前者采用散射剂与染料的环氧树脂,多用于单位、双位器件;后者上盖滤色片与匀光膜,并在管芯与底板上涂透明绝缘胶,提高出光效率,一般用于四位以上的数字显示。单片集成式是在发光材料晶片上制作大量七段数码显示器图形管芯,然后划片分割成单片图形管芯,粘结、压焊、封装带透镜(俗称鱼眼透镜)的外壳。单条七段式将已制作好的大面积LED芯片,划割成内含一只或多只管芯的发光条,如此同样的七条粘结在数码字形的可伐架上,经压焊、环氧树脂封装构成。单片式、单条式的特点是微小型化,可采用双列直插式封装,大多是专用产品。LED光柱显示器在106mm长度的线路板上,安置101只管芯(最多可达201只管芯),属于高密度封装,利用光学的折射原理,使点光源通过透明罩壳的13-15条光栅成像,完成每只管芯由点到线的显示,封装技术较为复杂。
  半导体pn结的电致发光机理决定LED不可能产生具有连续光谱的白光,同时单只LED也不可能产生两种以上的高亮度单色光,只能在封装时借助荧光物质,蓝或紫外LED管芯上涂敷荧光粉,间接产生宽带光谱,合成白光;或采用几种(两种或三种、多种)发不同色光的管芯封装在一个组件外壳内,通过色光的混合构成白光LED。这两种方法都取得实用化,日本2000年生产白光LED达1亿只,发展成一类稳定地发白光的产品,并将多只白光LED设计组装成对光通量要求不高,以局部装饰作用为主,追求新潮的电光源。
  3、表面贴装封装
  在2002年,表面贴装封装的LED(SMD LED)逐渐被市场所接受,并获得一定的市场份额,从引脚式封装转向SMD符合整个电子行业发展大趋势,很多生产厂商推出此类产品。
  早期的SMD LED大多采用带透明塑料体的SOT-23改进型,外形尺寸3.04×1.11mm,卷盘式容器编带包装。在SOT-23基础上,研发出带透镜的高亮度SMD的SLM-125系列,SLM-245系列LED,前者为单色发光,后者为双色或三色发光。近些年,SMD LED成为一个发展热点,很好地解决了亮度、视角、平整度、可*性、一致性等问题,采用更轻的PCB板和反射层材料,在显示反射层需要填充的环氧树脂更少,并去除较重的碳钢材料引脚,通过缩小尺寸,降低重量,可轻易地将产品重量减轻一半,最终使应用更趋完美,尤其适合户内,半户外全彩显示屏应用。
  表3示出常见的SMD LED的几种尺寸,以及根据尺寸(加上必要的间隙)计算出来的最佳观视距离。焊盘是其散热的重要渠道,厂商提供的SMD LED的数据都是以4.0×4.0mm的焊盘为基础的,采用回流焊可设计成焊盘与引脚相等。超高亮度LED产品可采用PLCC(塑封带引线片式载体)-2封装,外形尺寸为3.0×2.8mm,通过独特方法装配高亮度管芯,产品热阻为400K/W,可按CECC方式焊接,其发光强度在50mA驱动电流下达1250mcd。七段式的一位、两位、三位和四位数码SMD LED显示器件的字符高度为5.08-12.7mm,显示尺寸选择范围宽。PLCC封装避免了引脚七段数码显示器所需的手工插入与引脚对齐工序,符合自动拾取—贴装设备的生产要求,应用设计空间灵活,显示鲜艳清晰。多色PLCC封装带有一个外部反射器,可简便地与发光管或光导相结合,用反射型替代目前的透射型光学设计,为大范围区域提供统一的照明,研发在3.5V、1A驱动条件下工作的功率型SMD LED封装。
  4、功率型封装
  LED芯片及封装向大功率方向发展,在大电流下产生比Φ5mmLED大10-20倍的光通量,必须采用有效的散热与不劣化的封装材料解决光衰问题,因此,管壳及封装也是其关键技术,能承受数W功率的LED封装已出现。5W系列白、绿、蓝绿、蓝的功率型LED从2003年初开始供货,白光LED光输出达1871m,光效44.31m/W绿光衰问题,开发出可承受10W功率的LED,大面积管;匕尺寸为2.5×2.5mm,可在5A电流下工作,光输出达2001m,作为固体照明光源有很大发展空间。
  Luxeon系列功率LED是将A1GalnN功率型倒装管芯倒装焊接在具有焊料凸点的硅载体上,然后把完成倒装焊接的硅载体装入热沉与管壳中,键合引线进行封装。这种封装对于取光效率,散热性能,加大工作电流密度的设计都是最佳的。其主要特点:热阻低,一般仅为14℃/W,只有常规LED的1/10;可*性高,封装内部填充稳定的柔性胶凝体,在-40-120℃范围,不会因温度骤变产生的内应力,使金丝与引线框架断开,并防止环氧树脂透镜变黄,引线框架也不会因氧化而玷污;反射杯和透镜的最佳设计使辐射图样可控和光学效率最高。另外,其输出光功率,外量子效率等性能优异,将LED固体光源发展到一个新水平。
  Norlux系列功率LED的封装结构为六角形铝板作底座(使其不导电)的多芯片组合,底座直径31.75mm,发光区位于其中心部位,直径约(0.375×25.4)mm,可容纳40只LED管芯,铝板同时作为热衬。管芯的键合引线通过底座上制作的两个接触点与正、负极连接,根据所需输出光功率的大小来确定底座上排列管芯的数目,可组合封装的超高亮度的AlGaInN和AlGaInP管芯,其发射光分别为单色,彩色或合成的白色,最后用高折射率的材料按光学设计形状进行包封。这种封装采用常规管芯高密度组合封装,取光效率高,热阻低,较好地保护管芯与键合引线,在大电流下有较高的光输出功率,也是一种有发展前景的LED固体光源。
  在应用中,可将已封装产品组装在一个带有铝夹层的金属芯PCB板上,形成功率密度LED,PCB板作为器件电极连接的布线之用,铝芯夹层则可作热衬使用,获得较高的发光通量和光电转换效率。此外,封装好的SMD LED体积很小,可灵活地组合起来,构成模块型、导光板型、聚光型、反射型等多姿多彩的照明光源。
  功率型LED的热特性直接影响到LED的工作温度、发光效率、发光波长、使用寿命等,因此,对功率型LED芯片的封装设计、制造技术更显得尤为重要。
  

led光谱
晶片,什么是led晶片?
  一、LED晶片的作用:
  LED晶片为LED的主要原材料,LED主要依靠晶片来发光。
  二、LED晶片的组成
  主要有砷(AS)铝(AL)镓(Ga)铟(IN)磷(P)氮(N)锶(Si)这几种元素中的若干种组成。
  三、LED晶片的分类
  1、按发光亮度分:
  A、一般亮度:R﹑H﹑G﹑Y﹑E等
  B、高亮度:VG﹑VY﹑SR等
  C、超高亮度:UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE等
  D、不可见光(红外线):R﹑SIR﹑VIR﹑HIR
  E、红外线接收管:PT
  F、光电管:PD
  2、按组成元素分:
  A、二元晶片(磷﹑镓):H﹑G等
  B、三元晶片(磷﹑镓﹑砷):SR﹑HR﹑UR等
  C、四元晶片(磷﹑铝﹑镓﹑铟):SRF﹑HRF﹑URF﹑VY﹑HY﹑UY﹑UYS﹑UE﹑HE、UG
  四、LED晶片特性表(详见下表介绍)
  LED晶片型号发光颜色组成元素波长(nm)晶片型号发光颜色组成元素波长(nm)
  SBI蓝色lnGaN/sic 430 HY超亮黄色AlGalnP 595
  SBK较亮蓝色lnGaN/sic 468 SE高亮桔色GaAsP/GaP 610
  DBK较亮蓝色GaunN/Gan 470 HE超亮桔色AlGalnP 620
  SGL青绿色lnGaN/sic 502 UE最亮桔色AlGalnP 620
  DGL较亮青绿色LnGaN/GaN 505 URF最亮红色AlGalnP 630
  DGM较亮青绿色lnGaN 523 E桔色GaAsP/GaP635
  PG纯绿GaP 555 R红色GAaAsP 655
  SG标准绿GaP 560 SR较亮红色GaA/AS 660
  G绿色GaP 565 HR超亮红色GaAlAs 660
  VG较亮绿色GaP 565 UR最亮红色GaAlAs 660
  UG最亮绿色AIGalnP 574 H高红GaP 697
  Y黄色GaAsP/GaP585 HIR红外线GaAlAs 850
  VY较亮黄色GaAsP/GaP 585 SIR红外线GaAlAs 880
  UYS最亮黄色AlGalnP 587 VIR红外线GaAlAs 940
  UY最亮黄色AlGalnP 595 IR红外线GaAs 940
  五、注意事项及其它
  1、LED晶片厂商名称:A、光磊(ED) B、国联(FPD)C、鼎元(TK)D、华上(AOC)E、汉光(HL) F、AXT G、广稼
  2、LED晶片在生产使用过程中需注意静电防护。
  六、补充
  LED显示屏(LED panel):LED就是light emitting diode ,发光二极管的英文缩写,简称LED。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式,用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。
  LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏,均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形;视频显示屏采用微型计算机进行控制,图文、图像并茂,以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息,还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。LED显示屏显示画面色彩鲜艳,立体感强,静如油画,动如电影,广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。
  它的优点:亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。
  六、LED显示屏常用术语解释
  1、LED亮度
  发光二极管的亮度一般用发光强度(Luminous Intensity)表示,单位是坎德拉cd;1000ucd(微坎德拉)=1 mcd(毫坎德拉), 1000mcd=1 cd。室内用单只LED的光强一般为500ucd-50 mcd,而户外用单只LED的光强一般应为100 mcd-1000 mcd,甚至1000 mcd以上。
  2、 LED象素模块
  LED排列成矩阵或笔段,预制成标准大小的模块。室内显示屏常用的有8*8象素模块、8字7段数码模块。户外显示屏象素模块有4*4、8*8、8*16象素等规格。户外显示屏用的象素模块因为其每一象素由两只以上LED管束组成,固又称其为集管束模块。
  3、 象素(Pixel)与象素直径
  LED显示屏中每一个可被单独控制的LED发光单元(点)称为象素(或象元)。象素直径∮是指每一象素的直径,单位是毫米。
  对于室内显示屏,一般一个为单个LED,外形为圆形。室内显示屏象素直径校常见的有∮3.0、∮3.75、∮5.0、∮8.0等,其中以∮3.75和∮5.0最多。
  在户外环境,为提高亮度,增加视距,一个象素含有两只以上集束LED;由于两只以上集束LED一般不为圆形,固户外显示屏象素直径一般用两两象素平均间距表示:□10、□11.5、□16、□22、□25。
  4、 点间距、象素密度与信息容量
  LED 显示屏的两两象素的中心距或点间距(Dot Pitch);单位面积内象素的数量称为象素密度;单位面积内所含显示内容的数量称为信息容量。这三者本质是描述同一概念:点间距是从两两象素间的距离来反映象素密度,点间距和象素密度是显示屏的物理属性;信息容量则是象素密度的信息承载能力的数量单位。
  点间距越小,象素密度越高,信息容量越多,适合观看的距离越近。
  点间距越大,象素密度越低,信息容量越少,适合观看的距离越远。
  5、 分辨率
  LED显示屏象素的行列数称为LED显示屏的分辨率。分辨率是显示屏的象素总量,它决定了一台显示屏的信息容量。
  6、 LED显示屏(LED Panel)
  将LED象素模块按照实际需要大小拼装排列成矩阵,配以专用显示驱动电路,直流稳压电源,软件,框架以及外装饰等,即构成一台LED显示屏。
  7、 灰度
  灰度是指象素发光明暗变化的程度,一种基色的灰度一般有8级至1024级。例如,若每种基色的灰度为256级,对于双基色彩色屏,其显示颜色为256×256=64K色,亦称该屏为256色显示屏。
  8、 双基色
  现今大多数彩色LED显示屏是双基色彩色屏,即每一个象素有两个LED管芯:一为红光管芯,一为绿光管芯。红光管芯亮时该象素为红色,绿光管芯亮时该象素为绿色,红绿两管芯同时亮时则该象素为黄色。其中红,绿称为基色。
  9、 全彩色
  红绿双基色再加上蓝基色,三种基色就构成全彩色。由于构成全彩色的蓝色管和纯绿色管芯较贵,故目前全彩色屏相对较少。
  七、备注(名词解释)
  1、色温
  色温究竞是指什么? 我们知道,通常人眼所见到的光线,是由光的三原色(红绿蓝)组成的7种色光的光谱所组成。色温就是专门用来量度光线的颜色成分的。
  用以计算光线颜色成分的方法,是19世纪末由英国物理学家洛德•凯尔文所创立的,他制定出了一整套色温计算法,而其具体界定的标准是基于以一黑体辐射器所发出来的波长。
  凯尔文认为,假定某一纯黑物体,能够将落在其上的所有热量吸收,而没有损失,同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来的话,它便会因受到热力的高低而变成不同的颜色。例如,当黑体受到的热力相当于500—550℃时,就会变成暗红色,达到1050一1150℃时,就变成黄色……因而,光源的颜色成分是与该黑体所受的热力温度相对应的。只不过色温是用凯尔文(°K、也就是绝对温度)的色温单位来表示,而不是用摄氏温度(℃)单位表示的。在加热铁块的过程中,黑色的铁在炉温中逐渐变成红色,这便是黑体理论的最好例子。当黑体受到的热力使它能够放出光谱中的全部可见光波时,它就由红转变橙黄色、黄色最后变成白色,通常我们所用灯泡内的钨丝就相当于这个黑体。色温计算法就是根据以上原理,用°K来表示受热钨丝所放射出光线的色温。根据这一原理,任何光线的色温是相当于上述黑体散发出同样颜色时所受到的“温度”。
  颜色实际上是一种心理物理上的作用。所有颜色印象的产生,是由于时断时续的光谱在眼睛上的反应,所以色温只是用来表示颜色的视觉印象。摄影人都知道:有光才有色,没有光就没有色。
  彩色胶片的设计,一般是根据能够真实地记录出某一特定色温的光源照明来进行的,分为5500 °K日光型、3200 °K灯光型等多种。因而,摄影家必须懂得采用与光源色温相同的彩色胶卷,才会得到准确的色彩再现。如果光源的色温与胶卷的色温互相不平衡,就不会对色彩进行准确的还原。这时,我们就要靠滤光镜来提升或降低光源的色温,使曝光条件与胶卷拟定的色温相匹配,才会有准确的色彩再现。而数码照相机、摄像机等要求进行白平衡调整,实际上也就是对数码机器进行拍摄环境的基础色温定位。目的是同样的:为了色彩的准确再现。
  如何准确地进行色温定位?这就需要使用到“色温计”啦。一般情况下,正午10点至下午2点,晴朗无云的天空,在没有太阳直射光的情况下,标准日光大约在5200~5500°K。新闻摄影灯的色温在3200°K;一般钨丝灯、照相馆拍摄黑白照片使用的钨丝灯以及一般的普通灯泡光的色温大约在2800°K;由于色温偏低,所以在这种情况下拍摄的照片扩印出来以后会感到色彩偏黄色。而一般日光灯的色温在7200~8500°K左右,所以在日光灯下拍摄的相片会偏青色。这都是因为拍摄环境的色温与拍摄机器设定的色温不对造成的。一般在扩印机上可以进行调整。但如果拍摄现场有日光灯也有钨丝灯的情况,我们成为混合光源,这种片子很难进行调整。
  综上所述,拍摄期间对色温的考量、设定以及调整就显得非常重要。无论你是使用传统相机还是数码相机以及摄像机。都必须重视色温!
  2、光谱
  光谱是复色光经过色散系统(如棱镜、光栅)分光后,被色散开的单色光按波长(或频率)大小而依次排列的图案。
  光波是由原子内部运动的电子产生的.各种物质的原子内部电子的运动情况不同,所以它们发射的光波也不同.研究不同物质的发光和吸收光的情况,有重要的理论和实际意义,已成为一门专门的学科——光谱学.下面简单介绍一些关于光谱的知识.
  分光镜观察光谱要用分光镜,这里我们先讲一下分光镜的构造原理.图6-18是分光镜的构造原理示意图.它是由平行光管A、三棱镜P和望远镜筒B组成的.平行光管A的前方有一个宽度可以调节的狭缝S,它位于透镜L1的焦平面①处。从狭缝射入的光线经透镜L1折射后,变成平行光线射到三棱镜P上。不同颜色的光经过三棱镜沿不同的折射方向射出,并在透镜L2后方的焦平面MN上分别会聚成不同颜色的像(谱线)。通过望远镜筒B的目镜L3,就看到了放大的光谱像.如果在MN那里放上照相底片,就可以摄下光谱的像。具有这种装置的光谱仪器叫做摄谱仪。
  发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。发射光谱有两种类型:连续光谱和明线光谱.连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱(彩图6)。炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。例如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱。
  只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱(彩图7)。明线光谱中的亮线叫做谱线,各条谱线对应于不同波长的光。稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。明线光谱是由游离状态的原子发射的,所以也叫原子光谱。观察气体的原子光谱,可以使用光谱管(图6-19),它是一支中间比较细的封闭的玻璃管,里面装有低压气体,管的两端有两个电极。把两个电极接到高压电源上,管里稀薄气体发生辉光放电,产生一定颜色的光。
  观察固态或液态物质的原子光谱,可以把它们放到煤气灯的火焰或电弧中去烧,使它们气化后发光,就可以从分光镜中看到它们的明线光谱.
  实验证明,原子不同,发射的明线光谱也不同,每种元素的原子都有一定的明线光谱.彩图7就是几种元素的明线光谱。每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光,因此,明线光谱的谱线叫做原子的特征谱线。利用原子的特征谱线可以鉴别物质和研究原子的结构。
  吸收光谱高温物体发出的白光(其中包含连续分布的一切波长的光)通过物质时,某些波长的光被物质吸收后产生的光谱,叫做吸收光谱。例如,让弧光灯发出的白光通过温度较低的钠气(在酒精灯的灯心上放一些食盐,食盐受热分解就会产生钠气),然后用分光镜来观察,就会看到在连续光谱的背景中有两条挨得很近的暗线(见彩图8.分光镜的分辨本领不够高时,只能看见一条暗线)。这就是钠原子的吸收光谱.值得注意的是,各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的发射光谱中的一条明线相对应.这表明,低温气体原子吸收的光,恰好就是这种原子在高温时发出的光.因此,吸收光谱中的谱线(暗线),也是原子的特征谱线,只是通常在吸收光谱中看到的特征谱线比明线光谱中的少.
  二、LED的各类应用:
  LED的应用主要可分为三大类:LCD屏背光、LED照明、LED显示。
  1、 小尺寸1.5寸到3.5寸LCD屏的背光:
  例如手机、PDA、MP3/4等便携设备的LCD屏都需要LED来背光。
  2、7寸LCD屏的背光(如数码相框):
  3、大尺寸LCD屏的背光(如LCD TV/Monitor、笔记本电脑):
  目前大部分LCD TV/Monitor、笔记本电脑的LCD屏是采用的CCFL荧光灯管做背光,因CCFL寿命、环保等不利原因目前正朝向采用LED背光发展。按LCD屏的尺寸大小一般需要数十个到上百个白光LED做背光,而其LED驱动IC市场潜力将会很大。
  4、LED手电筒:
  小功率LED手电筒、强光LED手电筒、LED矿灯。
  5、LED草地灯:
  6、LED照明:
  照明经过白炽灯、日光灯,到现在比较普遍的节能灯,再下个阶段应该就是LED照明灯的普及了,这里需要超高亮度的LED,超长寿命、极低功耗将是LED灯很大的优势,同时成本考量也是一个关键。
  7、LED显示:
  我们在公交车、地铁里都能看到各样的LED字幕显示屏,并且在户外也有不少大屏幕LED点阵显示屏幕,从远处看就是一个比较清晰的超大屏幕电视机。这里需要用到专用的LED显示控制芯片。
  提高LED发光效率的技术:(本段由唐志海友情提供,欢迎大家指教)
  一、透明衬底技术
  InGaAlP LED通常是在GaAs衬底上外延生长InGaAlP发光区GaP窗口区制备而成。与InGaAlP相比,GaAs材料具有小得多的禁带宽度,因此,当短波长的光从发光区与窗口表面射入GaAs衬底时,将被悉数吸收,成为器件出光效率不高的主要原因。在衬底与限制层之间生长一个布喇格反射区,能将垂直射向衬底的光反射回发光区或窗口,部分改善了器件的出光特性。一个更为有效的方法是先去除GaAs衬底,代之于全透明的GaP晶体。由于芯片内除去了衬底吸收区,使量子效率从4%提升到了25-30%。为进一步减小电极区的吸收,有人将这种透明衬底型的InGaAlP器件制作成截角倒锥体的外形,使量子效率有了更大的提高。
  二、金属膜反射技术
  透明衬底制程首先起源于美国的HP、Lumileds等公司,金属膜反射法主要有日本、台湾厂商进行了大量的研究与发展。这种制程不但回避了透明衬底专利,而且,更利于规模生产。其效果可以说与透明衬底法具有异曲同工之妙。该制程通常谓之MB制程,首先去除GaAs衬底,然后在其表面与Si基底表面同时蒸镀Al质金属膜,然后在一定的温度与压力下熔接在一起。如此,从发光层照射到基板的光线被Al质金属膜层反射至芯片表面,从而使器件的发光效率提高2.5倍以上。
  三、表面微结构技术
  表面微结构制程是提高器件出光效率的又一个有效技术,该技术的基本要点是在芯片表面刻蚀大量尺寸为光波长量级的小结构,每个结构呈截角四面体状,如此不但扩展了出光面积,而且改变了光在芯片表面处的折射方向,从而使透光效率明显提高。测量指出,对于窗口层厚度为20µm的器件,出光效率可增长30%。当窗口层厚度减至10µm时,出光效率将有60%的改进。对于585-625nm波长的LED器件,制作纹理结构后,发光效率可达30lm/w,其值已接近透明衬底器件的水平。
  四、倒装芯片技术
  通过MOCVD技术在兰宝石衬底上生长GaN基LED结构层,由P/N结发光区发出的光透过上面的P型区射出。由于P型GaN传导性能不佳,为获得良好的电流扩展,需要通过蒸镀技术在P区表面形成一层Ni-Au组成的金属电极层。P区引线通过该层金属薄膜引出。为获得好的电流扩展,Ni-Au金属电极层就不能太薄。为此,器件的发光效率就会受到很大影响,通常要同时兼顾电流扩展与出光效率二个因素。但无论在什么情况下,金属薄膜的存在,总会使透光性能变差。此外,引线焊点的存在也使器件的出光效率受到影响。采用GaN LED倒装芯片的结构可以从根本上消除上面的问题。
  五、芯片键合技术
  光电子器件对所需要的材料在性能上有一定的要求,通常都需要有大的带宽差和在材料的折射指数上要有很大的变化。不幸的是,一般没有天然的这种材料。用同质外延生长技术一般都不能形成所需要的带宽差和折射指数差,而用通常的异质外延技术,如在硅片上外延GaAs和InP等,不仅成本较高,而且结合接口的位错密度也非常高,很难形成高质量的光电子集成器件。由于低温键合技术可以大大减少不同材料之间的热失配问题,减少应力和位错,因此能形成高质量的器件。随着对键合机理的逐渐认识和键合制程技术的逐渐成熟,多种不同材料的芯片之间已经能够实现互相键合,从而可能形成一些特殊用途的材料和器件。如在硅片上形成硅化物层再进行键合就可以形成一种新的结构。由于硅化物的电导率很高,因此可以代替双极型器件中的隐埋层,从而减小RC常数。
  六、 激光剥离技术(LLO)
  激光剥离技术(LLO)是利用激光能量分解GaN/蓝宝石接口处的GaN缓冲层,从而实现LED外延片从蓝宝石衬底分离。技术优点是外延片转移到高热导率的热沉上,能够改善大尺寸芯片中电流扩展。n面为出光面:发光面积增大,电极挡光小,便于制备微结构,并且减少刻蚀、磨片、划片。更重要的是蓝宝石衬底可以重复运用。
  发光二极管(LED-原理
  发光二极管是一种特殊的二极管。和普通的二极管一样,发光二极管由半导体芯片组成,这些半导体材料会预先通过注入或掺杂等工艺以产生pn结结构。与其它二极管一样,发光二极管中电流可以轻易地从p极(阳极)流向n极(负极),而相反方向则不能。两种不同的载流子:空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向pn结。当空穴和电子相遇而产生复合,电子会跌落到较低的能阶,同时以光子的方式释放出能量。
  它所发出的光的波长,及其颜色,是由组成pn结的半导体物料的禁带能量所决定。
  LED喷绘屏介绍:
  LED喷绘屏又称为LED日月看板,是将“户外喷绘广告”与“LED电子屏”完美结合的户外广告新产品。
  LED常用照明术语
  1、光通量φ:发光体每秒钟所发出的光量的总和。单位:流明(Lm),表示发光体发光的多少,发光愈多流明数愈大。
  2、光 强I:发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量。单位:坎德拉(cd)。
  3、照 度E:发光体照射在被照物体单位面积上的光通量。单位:勒克斯(Lux)=流明Lm/面积m2。
  4、亮 度L:发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量。单位:尼脱(mcd)。
  5、光 效:电光源将电能转化为光的能力,以发出的光通量除以耗电量来表示。单位:每瓦流明(Lm/w)。
  6、平均寿命:指一批灯至50%的数量损坏时的小时数。单位:小时(h)。
  7、经济寿命:在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下,其综合光束输出减至特定的小时数。室外的光源为70%,室内的光源为80%。
  8、色 温:光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时,黑体的温度称为该光源的色温。光源色温不同,光色也不同,色温在3000k以下有温暖的感觉,达到稳重的气氛;色温在3000k-5000k为中间色温,有爽快的感觉;色温在5000k以上有冷的感觉。单位:K。
  9、显色性:光源的显色性是由显色指数来表明,它表示物体在光下颜色比基准光(太阳能)照明时颜色的偏离能较全面反映光源的颜色特性。要正确表现物体本来的颜色需使用显色指数高的光源。单位:Ra。
  10、色表:是指人眼直接观察光源时所看到的颜色。街道高压钠灯发出的光既亮且白,但当看到被照射的人的面孔时显表灰色,这说明高压钠灯的色表并不差,但显色性不好。
  11、眩光:视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比,则可以造成视觉不舒适称为眩光,眩光是影响照明质量的重要因素。
 

LCD简介

  

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。比CRT要好的多,但是价钱较其贵
  LCD液晶投影机是液晶显示技术和投影技术相结合的产物,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投影机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。
  根据电光效应,液晶材料可分为活性液晶和非活性液晶两类,其中活性液晶具有较高的透光性和可控制性。液晶板使用的是活性液晶,人们可通过相关控制系统来控制液晶板的亮度和颜色。与液晶显示器相同,LCD投影机采用的是扭曲向列型液晶。LCD投影机的光源是专用大功率灯泡,发光能量远远高于利用荧光发光的CRT投影机,所以LCD投影机的亮度和色彩饱和度都高于CRT投影机。LCD投影机的像元是液晶板上的液晶单元,液晶板一旦选定,分辨率就基本确定了,所以LCD投影机调节分辨率的功能要比CRT投影机差。
  LCD投影机按内部液晶板的片数可分为单片式和三片式两种,现代液晶投影机大都采用3片式LCD板。三片式LCD投影机是用红、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投影机比单片式LCD投影机具有更高的图像质量和更高的亮度。LCD投影机体积较小、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投影机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、应用最广泛的投影机。

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LCD的主要技术参数

  1 对比度
  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,由于对比度很难通过仪器准确测量,所以挑的时候还是要自己亲自去看才行。
  提示:对比度很重要,可以说是选取液晶的一个比亮点更重要的指标,当你了解到你的客户买的液晶是用来娱乐看影碟,你们就可以强调对比度比无坏点更重要,我们在看流媒体时,一般片源亮度不大,但要看出人物场景的明暗对比,头发丝灰到黑的质感变化,就要靠对比度的高低来显现了.优派的VG和VX一直强调对比度的指标,VG910S是1000:1的对比度,我们当时拿这款和三星的一款用双头显卡对比测试,三星液晶就明显比不过,大家有兴趣可以试试.测试软件中的256级灰度测试中在平视时能看清楚更多的小灰格即是对比度好!
  2 亮度
  LCD是一种介于固态与液态之间的物质,本身是不能发光的,需借助要额外的光源才行。因此,灯管数目关系着液晶显示器亮度。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。
  提示:亮度也是一个比较重要的指标,越亮的液晶给人很远一看,就从一排液晶墙中脱颖而出,我们在CRT中经常见到的高亮技术(优派叫高亮,飞利浦叫显亮,明基叫锐彩)都是通过加大阴罩管的电流,轰击荧光粉,产生更亮的效果,这样的技术,一般是以牺牲画质,和显示器的寿命来换取的,所有采用此类技术的产品在缺省状态下都是普亮的,总要按个钮才能实行,按一下3X亮玩游戏;再按一变成5X亮看影碟,他细一看都变糊了,要看文本还得老实的回到普通的文本模式,这样的设计其实就是让大家不要常用高亮.LCD显示亮度的原理和CRT不一样,他们是靠面板后面的背光灯管的亮度来实现的.所以灯管要设计的多,发光才会均匀.早期卖液晶时和别人说液晶是三根以是很牛的事了,但当时奇美CRV,就搞出了一个六灯管技术,其实也就是把三管弯成了”U”型,变成了所谓的六根;这样的六灯管设计,加上灯管发光本身就很强,面板就看到很亮,这样的代表作在优派中以VA712为代表;但所有高亮的面板都会有一个致命伤,屏会漏光,这个术语一般人很少提及,编者个人认为他很重要,漏光是指在全黑的屏幕下,液晶不是黑的,而是发白发灰.所以好的液晶不要一味的强调亮度,而是要多强调对比度,优派的VP和VG系列就是不讲亮度,讲对比度的产品!
  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,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,低于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。
  我用一个很简单的工式算出相应反应时间下的每秒画面数如下:
  响应时间30ms=1/0.030=每秒约显示 33 帧画面
  响应时间25ms=1/0.025=每秒约显示 40 帧画面
  响应时间16ms=1/0.016=每秒约显示 63 帧画面
  响应时间12ms=1/0.012=每秒约显示 83 帧画面
  响应时间8ms=1/0.008=每秒约显示 125 帧画面
  响应时间4ms=1/0.004=每秒约显示 250 帧画面
  响应时间3ms=1/0.003=每秒约显示 333 帧画面
  响应时间2ms=1/0.002=每秒约显示 500 帧画面
  响应时间1ms=1/0.001=每秒约显示1000 帧画面
  提示:通过上面的内容我们了解到了响应时间与画面帧数的关系。由此看来响应时间是越短越好。当时液晶市场刚启动时响应时间最低的接受范围是35ms,主要是以EIZO为代表的产品,后来明基的FP系列推出来到25毫秒,从33帧到40帧基本上感觉不出来,真正有质的变化是16MS,每秒显示63帧,以能应付电影,一般游戏的要求,所以到现在为止16MS也不算过时,随着面板技术的提高,明基和优派就开始了速度之争,优派从8MS,4毫秒一直发布到1MS,可以说1MS是LCD速度之争的终节者。对于游戏发烧友来说快1MS就意味意CS的枪法会更准,至少是心理上是这样的,这样的客户就要推荐VX系列显示器.但大家销售时要注意灰度响应,全彩响应的文字区别,有时可能灰阶8MS和全彩5MS说的是一个意思,就和我们以前卖CRT时,我们说点距是.28,LG就非要说他的是.21,水平点距却忽略不谈,其实两面者说的是一个意思,现在近期LG又搞出来一个锐度达1600:1,这也是一个概念的炒作,大家用的屏基本上就哪几家,哪会只有LG一家做到1600:1,而大家都停留在450:1的水平呢?一说消费者就明折了锐度和对比度的意思了,好比是AMD的PR值一样,没有实质意义.
  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)。
  TN+FILM这项技术就是在原有的基础上,增加一层广视角补偿膜。这层补偿膜可以将可视角度增加到150度左右,是一种简单易行的方法,在液晶显示器中大量的应用。不过这种技术并不能改善对比度和响应时间等性能,也许对厂商而言,TN+FILM并不是最佳的解决方案,但它的确是最廉价的解决方法,所以大多数台湾厂商都用这种方法打造15寸液晶显示器。
  IPS(IN-PLANE -SWITCHING,板内切换)技术,号称可以让上下左右可视角度达到更大的170度。IPS技术虽然增大了可视角度,但采用两个电极驱动液晶分子,需要消耗更大的电量,这会让液晶显示器的功耗增大。此外致命的是,这种方式驱动液

32液晶显示器
晶分子的响应时间会比较慢。
  MVA(MULTI-DOMAIN VERTICAL alignMENT,多区域垂直排列)技术,原理是增加突出物来形成多个可视区域。液晶分子在静态的时候并不是完全垂直排列,在施加电压后液晶分子成水平排列,这样光便可以通过各层。MVA技术将可视角度提高到160度以上,并且提供比IPS和TN+FILM更短的响应时间。这项技术是富士通公司开发的,目前台湾奇美(在大陆奇丽是奇美的子公司)和台湾友达获得授权使用此技术。优派的VX2025WM即是此类面板的代表作,水平,垂直可视角度均为175度,基本无视觉死角,并且还承诺无亮点;可视角度分为平行和垂直可视角度,水平角度是以液晶的垂直中轴线为中心,向左和向右移动,可以清楚看到影像的角度范围。垂直角度是以显示屏的平行中轴线为中心,向上和向下移动,可以清楚看到影像的角度范围。可视角度以“度”为单位,目前比较常用的标注形式是直接标出总水平、垂直范围,如:150/120度,目前最低的可视角度为120/100度(水平/垂直),低于这个值则不能接受,最好能达到150/120度以上。
  国内电脑市场各种品牌的纯平显示器之间强烈的竞争,各个商家都想在纯平这块大蛋糕上分得最大的份额。而当人们像当初搬15英寸显示器一样把纯平买回家后。我们不仅要问:下一代显示器的热点是什么呢?矛头直指液晶显示器。液晶显示器具有图像清晰精确、平面显示、厚度薄、重量轻、无辐射、低能耗、工作电压低等优点。

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LCD的分类

  液晶显示器按照控制方式不同可分为被动矩阵式LCD及主动矩阵式LCD两种。
  1. 被动矩阵式LCD在亮度及可视角方面受到较大的限制,反应速度也较慢。由于画面质量方面的问题,使得这种显示设备不利于发展为桌面型显示器,但由于成本低廉的因素,市场上仍有部分的显示器采用被动矩阵式LCD。被动矩阵式LCD又可分为TN-LCD(Twisted Nematic-LCD,扭曲向列LCD)、STN-LCD(Super TN-LCD,超扭曲向列LCD)和DSTN-LCD(Double layer STN-LCD,双层超扭曲向列LCD)。
  2. 目前应用比较广泛的主动矩阵式LCD,也称TFT-LCD(Thin Film Transistor-LCD,薄膜晶体管LCD)。TFT液晶显示器是在画面中的每个像素内建晶体管,可使亮度更明亮、色彩更丰富及更宽广的可视面积。与CRT显示器相比,LCD显示器的平面显示技术体现为较少的零件、占据较少的桌面及耗电量较小,但CRT技术较为稳定成熟。

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LCD的工作原理

  我们很早就知道物质有固态、液态、气态三种型态。液体分子质心的排列虽然不具有任何规律性,但是如果这些分子是长形的(或扁形的),它们的分子指向就可能有规律性。于是我们就可将液态又细分为许多型态。分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体,而分子具有方向性的液体则称之为“液态晶体”,又简称“液晶”。液晶产品其实对我们来说并不陌生,我们常见到的手机、计算器都是属于液晶产品。液晶是在1888年,由奥地利植物学家Reinitzer发现的,是一种介于固体与液体之间,具有规则性分子排列的有机化合物。一般最常用的液晶型态为向列型液晶,分子形状为细长棒形,长宽约1nm~10nm,在不同电流电场作用下,液晶分子会做规则旋转90度排列,产生透光度的差别,如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别,依此原理控制每个像素,便可构成所需图像。
  1. 被动矩阵式LCD工作原理
  TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD之间的显示原理基本相同,不同之处是液晶分子的扭曲角度有些差别。下面以典型的TN-LCD为例,向大家介绍其结构及工作原理。
  

在厚度不到1厘米的TN-LCD液晶显示屏面板中,通常是由两片大玻璃基板,内夹着彩色滤光片、配向膜等制成的夹板? 外面再包裹着两片偏光板,它们可决定光通量的最大值与颜色的产生。彩色滤光片是由红、绿、蓝三种颜色构成的滤片,有规律地制作在一块大玻璃基板上。每一个像素是由三种颜色的单元(或称为子像素)所组成。假如有一块面板的分辨率为1280×1024,则它实际拥有3840×1024个晶体管及子像素。 每个子像素的左上角(灰色矩形)为不透光的薄膜晶体管,彩色滤光片能产生RGB三原色。每个夹层都包含电极和配向膜上形成的沟槽,上下夹层中填充了多层液晶分子(液晶空间不到5×10-6m)。在同一层内,液晶分子的位置虽不规则,但长轴取向都是平行于偏光板的。另一方面,在不同层之间,液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90度。其中,邻接偏光板的两层液晶分子长轴的取向,与所邻接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夹层的液晶分子按照上部沟槽的方向来排列,而下部夹层的液晶分子按照下部沟槽的方向排列。最后再封装成一个液晶盒,并与驱动IC、控制IC与印刷电路板相连接。
  在正常情况下光线从上向下照射时,通常只有一个角度的光线能够穿透下来,通过上偏光板导入上部夹层的沟槽中,再通过液晶分子扭转排列的通路从下偏光板穿出,形成一个完整的光线穿透途径。而液晶显示器的夹层贴附了两块偏光板,这两块偏光板的排列和透光角度与上下夹层的沟槽排列相同。当液晶层施加某一电压时,由于受到外界电压的影响,液晶会改变它的初始状态,不再按照正常的方式排列,而变成竖立的状态。因此经过液晶的光会被第二层偏光板吸收而整个结构呈现不透光的状态,结果在显示屏上出现黑色。当液晶层不施任何电压时,液晶是在它的初始状态,会把入射光的方向扭转90度,因此让背光源的入射光能够通过整个结构,结果在显示屏上出现白色。为了达到在面板上的每一个独立像素都能产生你想要的色彩,多个冷阴极灯管必须被使用来当作显示器的背光源。
  2. 主动矩阵式LCD工作原理
  TFT-LCD液晶显示器的结构与TN-LCD液晶显示器基本相同,只不过将TN-LCD上夹层的电极改为FET晶体管,而下夹层改为共通电极。
  TFT-LCD液晶显示器的工作原理与TN-LCD却有许多不同之处。TFT-LCD液晶显示器的显像原理是采用“背透式”照射方式。当光源照射时,先通过下偏光板向上透出,借助液晶分子来传导光线。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极,在FET电极导通时,液晶分子的排列状态同样会发生改变,也通过遮光和透光来达到显示的目的。但不同的是,由于FET晶体管具有电容效应,能够保持电位状态,先前透光的液晶分子会一直保持这种状态,直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止。
  液晶显示器的技术参数
  1. 可视面积
  液晶显示器所标示的尺寸就是实际可以使用的屏幕范围一致。例如,一个15.1英寸的液晶显示器约等于17英寸CRT屏幕的可视范围。
  2. 可视角度
  液晶显示器的可视角度左右对称,而上下则不一定对称。举个例子,当背光源的入射光通过偏光板、液晶及取向膜后,输出光便具备了特定的方向特性,也就是说,大多数从屏幕射出的光具备了垂直方向。假如从一个非常斜的角度观看一个全白的画面,我们可能会看到黑色或是色彩失真。一般来说,上下角度要小于或等于左右角度。如果可视角度为左右80度,表示在始于屏幕法线80度的位置时可以清晰地看见屏幕图像。但是,由于人的视力范围不同,如果没有站在最佳的可视角度内,所看到的颜色和亮度将会有误差。现在有些厂商就开发出各种广视角技术,试图改善液晶显示器的视角特性,如:IPS(In Plane Switching)、MVA(Multidomain Vertical Alignment)、TN+FILM。这些技术都能把液晶显示器的可视角度增加到160度,甚至更多。
  3. 点距
  我们常问到液晶显示器的点距是多大,但是多数人并不知道这个数值是如何得到的,现在让我们来了解一下它究竟是如何得到的。举例来说一般14英寸LCD的可视面积为285.7mm×214.3mm,它的最大分辨率为1024×768,那么点距就等于:可视宽度/水平像素(或者可视高度/垂直像素),即285.7mm/1024=0.279mm(或者是214.3mm/768=0.279mm)。
  

4. 色彩度
  LCD重要的当然是的色彩表现度。我们知道自然界的任何一种色彩都是由红、绿、蓝三种基本色组成的。LCD面板上是由1024×768个像素点组成显像的,每个独立的像素色彩是由红、绿、蓝(R、G、B)三种基本色来控制。大部分厂商生产出来的液晶显示器,每个基本色(R、G、B)达到6位,即64种表现度,那么每个独立的像素就有64×64×64=262144种色彩。也有不少厂商使用了所谓的FRC(Frame Rate Control)技术以仿真的方式来表现出全彩的画面,也就是每个基本色(R、G、B)能达到8位,即256种表现度,那么每个独立的像素就有高达256×256×256=16777216种色彩了。
  5. 对比值
  对比值是定义最大亮度值(全白)除以最小亮度值(全黑)的比值。CRT显示器的对比值通常高达500:1,以致在CRT显示器上呈现真正全黑的画面是很容易的。但对LCD来说就不是很容易了,由冷阴极射线管所构成的背光源是很难去做快速地开关动作,因此背光源始终处于点亮的状态。为了要得到全黑画面,液晶模块必须完全把由背光源而来的光完全阻挡,但在物理特性上,这些元件并无法完全达到这样的要求,总是会有一些漏光发生。一般来说,人眼可以接受的对比值约为 250:1。
  6. 亮度值
  液晶显示器的最大亮度,通常由冷阴极射线管(背光源)来决定,亮度值一般都在200~250 cd/m2间。液晶显示器的亮度略低,会觉得屏幕发暗。虽然技术上可以达到更高亮度,但是这并不代表亮度值越高越好,因为太高亮度的显示器有可能使观看者眼睛受伤。
  7. 响应时间
  响应时间是指液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度,此值当然是越小越好。如果响应时间太长了,就有可能使液晶显示器在显示动态图像时,有尾影拖曳的感觉。一般的液晶显示器的响应时间在20~30ms之间。
  参考网站:http://www.cn-lanyuan.com

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LCD的特点

  低压微功耗
  平板型结构
  被动显示型(无眩光,不刺激人眼,不会引起眼睛疲劳)
  显示信息量大(因为像素可以做得很小)
  易于彩色化(在色谱上可以非常准确的复现)
  无电磁辐射(对人体安全,利于信息保密)
  长寿命(这种器件几乎没有什么劣化问题,因此寿命极长,但是液晶背光寿命有限,不过背光部分可以更换)
  LCD显示器的工作原理
  从液晶显示器的结构来看,无论是笔记本电脑还是桌面系统,采用的LCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构。LCD由两块玻璃板构成,厚约1mm,其间由包含有液晶材料的5μm均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光,所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管,而在液晶显示屏背面有一块背光板(或称匀光板)和反光膜,背光板是由荧光物质组成的可以发射光线,其作用主要是提供均匀的背景光源。
  背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万液晶液滴的液晶层。液晶层中的液滴都被包含在细小的单元格结构中,一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极,电极分为行和列,在行与列的交叉点上,通过改变电压而改变液晶的旋光状态,液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时,液晶分子就会产生扭曲,从而将穿越其中的光线进行有规则的折射,然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。
  液晶显示技术也存在弱点和技术瓶颈,与CRT显示器相比亮度、画面均匀度、可视角度和反应时间上都存在明显的差距。其中反应时间和可视角度均取决于液晶面板的质量,画面均匀度和辅助光学模块有很大关系。
  对于液晶显示器来说,亮度往往和他的背板光源有关。背板光源越亮,整个液晶显示器的亮度也会随之提高。而在早期的液晶显示器中,因为只使用2个冷光源灯管,往往会造成亮度不均匀等现象,同时明亮度也不尽人意。一直到后来使用4个冷光源灯管产品的推出,才有很大的改善。
  信号反应时间也就是液晶显示器的液晶单元响应延迟。实际上就是指的液晶单元从一种分子排列状态转变成另外一种分子排列状态所需要的时间,响应时间愈小愈好,它反应了液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度,即屏幕由暗转亮或由亮转暗的速度。响应时间越小则使用者在看运动画面时不会出现尾影拖拽的感觉。有些厂商会通过将液晶体内的导电离子浓度降低来实现信号的快速响应,但其色彩饱和度、亮度、对比度就会产生相应的降低,甚至产生偏色的现象。这样信号反应时间上去了,但却牺牲了液晶显示器的显示效果。有些厂商采用的是在显示电路中加入了一片IC图像输出控制芯片,专门对显示信号进行处理的方法来实现的。IC芯片可以根据VGA输出显卡信号频率,调整信号响应时间。由于没有改变液晶体的物理性质,因此对其亮度、对比度、 色彩饱和度都没有影响,这种方法的制造成本也相对较高。
  由上便可看出,液晶面板的质量并不能完全代表液晶显示器的品质,没有出色的显示电路配合,再好的面板也不能做出性能优异的液晶显示器。随着LCD产品产量的增加、成本的下降,液晶显示器会大量普及。
  LCD显示屏的尺寸
  LCD就是指数码相机的液晶显示屏(LCD,全称为Liquid Crystal Display),数码相机与传统相机最大的一个区别就是它拥有一个可以及时浏览图片的屏幕。数码相机显示屏尺寸即数码相机显示屏的大小,一般用英寸来表示。如:1.8英寸、2.5英寸等等,目前最大的显示屏在3.0英寸。数码相机显示屏越大,一方面可以令相机更加美观,但另一方面,显示屏越大,使得数码相机的耗电量也越大。所以在选择数码相机时,显示屏的大小也是一个不可忽略的重要指标。
  是指液晶显示器屏幕对角线的长度,单位为英寸,对于液晶显示器由于标称的尺寸就是实际屏幕显示的尺寸,所以15英寸的液晶显示器的可视面积接近17英寸的纯平显示器。现在的主流产品主要以15寸和17寸为主。
  液晶显示器花屏的解决办法
  第一招:检查显示器与显卡的连线是否松动。接触不良会导致出现“杂波”、“杂点”状的花屏是最常见的现象。
  第二招:检查显卡是否过度超频。若显卡过度超频使用,一般会出现不规则、间断的横纹。这时,应该适当降低超频幅度。注意,首先要降低显存频率。
  第三招:检查显卡的质量。若是更换显卡后出现花屏的问题,且在使用第一、二招未能奏效后,则应检查显卡的抗电磁干扰和电磁屏蔽质量是否过关。具体办法是:将一些可能产生电磁干扰的部件尽量远离显卡安装(如硬盘),再看花屏是否消失。若确定是显卡的电磁屏蔽功能不过关,则应更换显卡,或自制屏蔽罩。
  第四招:检查显示器的分辨率或刷新率是否设置过高。液晶显示器的分辨率一般低于CRT显示器,若超过厂家推荐的最佳分辨率,则有可能出现花屏的现象。
第五招:检查是否安装了不兼容的显卡驱动程序。这种情况一般容易被忽视,因为显卡驱动程序的更新速度越来越快(尤其是NVIDIA显卡),有些用户总是迫不及待地安装最新版本的驱动。事实上,有些最新驱动程序要么是测试版本、要么是针对某一专门显卡或游戏进行优化的版本,使用这类驱动有时可能导致花屏的出现。所以,推荐大家尽量使用经过微软认证的驱动程序,最好使用显卡厂家提供的驱动。



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