LED Pannel Display

KỸ THUẬT HIỂN THỊ HÌNH ẢNH
Chủ đề: MÀN HÌNH LED
(Light Emitting Diode)
Giảng viên: PGS.TS. Nguyễn Ngọc Trung
Sinh viên thực hiện:
1. Dương Thị Nụ - 20163098
2. Vũ Tiến Lâm - 20162335
3. Vũ Thành Đồng - 20167951
Hà Nội, 2018
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN VẬT LÝ KỸ THUẬT

Nội dung
1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN LED
2. TỔNG QUAN VỀ LED
3. TỔNG QUAN VỀ MÀN HÌNH LED
4. SO SÁNH GIỮA MÀN HÌNH LED VÀ LCD
5. ỨNG DỤNG MÀN HÌNH LED
2

Lịch sử phát triển LED
1907 – Hiện tượng biến điện thành ánh sáng được H. J. Round
phát hiện.
1955 – Rubin Braunstein phát hiện ra sự phát xạ tia hồng ngoại từ
GaAs và các bán dẫn khác.
1961 – Bob Biard, Gary Pittman tìm thấy GaAs cho bức xạ hồng
ngoại khi có dòng điện chạy qua.
1962 – Nick Holonyak phát hiện ra LED đỏ.
1972 – M. George Craford chế tạo ra LED vàng.
1976 – T. P. Pearsall lần đầu tiên chế tạo ra LED công suất cao.
1994 – Shuji Nakamura phát minh ra LED xanh da trời làm từ
InGaN.
1995 – Alberto Barbieri khảo sát hiệu suất và độ bền của LED độ
sáng lớn và đã thu được kết quả lớn bằng cách sử dụng một tiếp
xúc trong suốt làm từ ITO trên LED (AlGaInP/GaAs).
2001 – Quy trình cấy GaN lên chất nền SiO2 được thực hiện.
2012 – LED công suất lớn theo công nghệ trên được thương mại
hóa.
© https://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode 3
Hình 1. Lịch sử về LED

Nội dung
4

Chuyển tiếp P-N
▪ Gồm hai miền:
• Miền p: pha tạp acceptor;
• Miền n: pha tạp donor;
• Ở giữa là lớp tiếp xúc công nghệ.
P-type
N-type
5
Ekt
( ) ( )D n A p
D 2
i
N x N xkT
V ln
q n
−
=
( )
( )
i FE E
kT
A A i
A
i F P type
i
V
F V P type
A
p N N ne
N
E E kTln
n
N
E E kTln
N
−
−
−
 =
 
− =  
 
 
− =  
 
( )
( )
F iE E
kT
D D i
D
F i N type
i
C
C F N type
D
n N N ne
N
E E kTln
n
N
E E kTln
N
−
−
−
 =
 
− =  
 
 
− =  
 
EC
EV
Ei
EF
EF
Ei
EC
EV
Thế khuếch tán:

Chuyển tiếp P-N
Sự khuếch tán electron trên
lớp chuyển tiếp P-N tạo ra một
điện thế rào cản (điện trường)
trong vùng nghèo.
© Optical Fiber communications, 3rd ed.,G.Keiser,McGrawHill, 2000 6
Hình 4. Điện thế rào cản
Hình 3. Sơ đồ khuếch tán lớp chuyển tiếp P-N

Cấu tạo của LED
7
Cấu tạo của LED: Gồm có 6 phần chính
1. Vỏ nhựa Epoxy (epoxy case)
2. Vùng hàn dây (wire bond)
3. Chíp bán dẫn (semicondutor chip)
4. Chất bán dẫn (semiconductor die)
5. Các chân cực (lead frame)
6. Đế gắn (reflective cup).
Hình 5. Cấu tạo một số loại LED
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
Dương cực Âm cực
Hình 6. Cấu tạo của LED

Nguyên lý hoạt động của LED
Sự tái hợp bức xạ xảy ra trong lớp chuyển tiếp P-N chính là nguyên lý hoạt động của
diode phát quang (Light Emitting Diode/ LED).
8
Nguyên lý hoạt động của LED
Vùng dẫn
Vùng hóa trị
Vùng cấm
Ánh sáng
lỗ trống
điện tử
Mức Fermi
Hình 7. Sơ đồ nguyên lý hoat động của LED

Vật liệu chế tạo LED
Các tiêu chuẩn về vật liệu
1. Dùng các chất bán dẫn vùng cấm thẳng, điển hình là bán dẫn hợp chất AIIIBV;
2. Bề rộng vùng cấm của vật liệu phải phù hợp với bước sóng ánh sáng mong muốn;
3. Phù hợp về cấu trúc và hằng số mạng.
▪ Các bán dẫn vùng cấm rộng để phát xạ ánh sáng xanh (blue and green): ZnSe (2,6
eV), ZnS (3,7 eV), SiC (2,996), GaN (3,3).
9
C
5,44
Ge
0,66
Si
1,12
-SiC
2,996
AlP
3,43
GaN
3,3
AlAs
2,4
GaP
2,26
InN
2,0
AlSb
1,58
GaAs
1,42
InP
1,35
GaSb
0,72
InAs
0,36
InSb
0,18
CdS
2,4
ZnSe
2,6
HgS
2
CdS
1,7
ZnTe
2,1
HgSe
0,6
CdTe
1,5
Những bán dẫn có bề rộng vùng cấm cố định
Hình 8. Kẽm selenua

Các tiêu chuẩn về vật liệu
▪ Một số dung dịch rắn của các bán dẫn hợp chất AIIIBV có một tính chất đặc biệt là bề
rộng vùng cấm Eg và hằng số mạng a phụ thuộc vào x:
▪ Các LED với mục đích hiển thị phải có ánh sáng bức xạ với bước sóng từ 0,7 m-
0,45m.
▪ Hằng số mạng của hợp kim (dung dịch rắn) AxB1-x được biểu diễn bằng công thức:
Trong đó: aA và aB là hằng số mạng của A và B.
10
AlxIn1-xP (1,351 + 2,23x) GaxIn1-xP (1,351 + 0,643x + 0,786x2)
AlxGa1-xAs (1,424 + 1,247x) GaxIn1-xSb (0,172 + 0,139x + 0,415x2)
AlxIn1-xAs (0,360 + 2,012x + 0,698x2) GaPxAs1-x (1,42 + 1,150x + 0,176x2)
AlxGa1-xSb (0,726 + 1,129x + 0,368x2) GaAsxSb1-x (0,726 + 0,502x + 1,2x2)
AlxIn1-xSb (0,172 + 1,621x + 0,43x2) InPxAs1-x (0,360 + 0,891x + 0,101x2)
InAsxSb1-x (0,18 + 0,41x + 0,58x2)
all A Ba xa (1 x)a= + −

Màu sắc và vật liệu
Những LED truyền thống được tạo
ra bởi các vật liệu bán dẫn, tạo nên
sự đa dạng màu sắc, bước sóng từ
các vật liệu tạo thành.
© https://vi.wikipedia.org/wiki/LED 11
Các loại màu sắc cùng với bước sóng, điện áp và vật liệu

Nội dung
12

Giới thiệu về màn hình LED
▪ TV LED là “TV LCD chiếu sáng bằng đèn LED phía sau”.
• Ma trận LED trên các màn hình khổng lồ tham gia trực tiếp vào việc hiển thị hình ảnh
• LED trong TV là những đèn nền nằm ở phía sau giúp TV LCD cho màu sắc sáng đẹp,
tươi tắn rực rỡ hơn.
13
Hình 9. Chế độ xem chi tiết của màn
hình LED với ma trận điốt màu đỏ, xanh
lá cây và xanh dương
Hình 11. Màn hình LED dài 1.500 foot
(460 m) tại Las Vegas hiện là lớn nhất
thế giới.
Hình 10. Màn hình LED tại Taipei Arena hiển thị
quảng cáo và đoạn giới thiệu phim.

Cấu tạo màn hình LED
▪ Màn hình LED thuộc họ màn hình LCD sử dụng công nghệ đèn LED (diode phát
quang) để rọi sáng màn hình.
© 2018 Samsung Display 14
Lớp đèn nền
Kính phân cực thứ nhất
Lớp tinh thể lỏng
Kính lọc sắc
Kính phân cực thứ hai
Hình 12. Cấu tạo các lớp chính của màn hình LCD Hình 13. Cấu tạo của màn hình LCD

Cấu tạo của màn hình LED
▪ Hai kiểu bố trí đèn nền LED: gắn trực tiếp và gắn xung quanh màn hình LCD
Hình 14. Màn hình LED với đèn nền gắn xung quanh
Hình 15. Màn hình LED với đèn nền gắn trực tiếp

Nguyên lý hoạt động
Hình 16. Ánh sáng đi qua các lớp thành phần khác nhau của màn hình TV LCD

Hoạt động bật tắt cơ bản của khối tinh thể lỏng
http://www.hk-phy.org/energy/commercial/office_phy05_e.html 17
Hình 18. (a) Khi không có điện áp, ánh sáng có thể truyền qua sự
kết hợp của phân cực và tinh thể lỏng, (b) khi điện áp đủ cao, tinh
thể lỏng 'không đảo chiều' và không có ánh sáng có thể đi qua.
Hình 17. (a) Sơ đồ biểu diễn các lớp phân tử "hình que" trong tinh
thể lỏng. (b) Khi ánh sáng truyền qua tinh thể lỏng, hướng phân cực
của ánh sáng (mũi tên màu xanh) đang được thay đổi để phù hợp với
định hướng của các phân tử.

Hiển thị màu sắc và sự chuyển động
http://www.hk-phy.org/energy/commercial/office_phy05_e.html 18
Hình 19. Màn hình hiển thị của màn hình LCD. Một lớp tinh thể lỏng
được kẹp giữa hai phân cực. Điện áp được áp điều khiển sự truyền
ánh sáng qua tấm phân cực thứ hai. Màu sắc hiển thị được điều
khiển bởi cường độ ánh sáng tương đối đi qua các bộ lọc RGB.
Hình 20. Ảnh chụp các phần tử màu RGB (subpixels) của màn
hình LCD.

Nội dung
20

Độ tương phản và chất lượng hình ảnh
21
▪ LCD TV: Dùng điện thế xoay chiều tinh thể về vị trí đóng. Không thể khóa ánh sáng
hoàn toàn được.
▪ LED TV: Trang bị công nghệ tối cục bộ. Các đèn LED ở vùng màn hình có cảnh tối sẽ
giảm độ sáng hoặc tắt hẳn tạo độ tối hơn, tăng độ tương phản.
LCD LED
Hình 21. So sánh độ tương phản giữa LCD TV và LED TV

Độ chính xác màu
▪ Với công nghệ đèn nền LED trắng (một màu): giữa LCD và LED không thấy sự khác
biệt đáng kể.
▪ Với thế hệ đèn nền LED 3 màu RGB: màu sắc trên LED TV trở nên rực rỡ và trung
thực hơn.
© 2016 Led light 22
Hình 23. LCD với đèn nền LEDHình 22. Các đèn nền LED được bố trí kiểu ma trận
LCD
Đèn nền LED
Mô phỏng đèn nền

Góc nhìn
https://panelledkanezen.blogspot.com/2017/01/ips-panel-vs-led-tv.html 23
Màn hình LED hiển thị góc nhìn lớn hơn nhiều so với màn hình LCD, ngang bằng với
công nghệ plasma.
Hình 26. Góc nhìn của màn hình LEDHình 24. So sánh góc nhìn của màn hình LED và LCD
LED Nomal
Hình 25. Cách xác định góc nhìn
Khoảngcách
Độ rộng màn hình

So sánh giữa màn hình LED và LCD
Tiêu thụ điện năng: TV LED tiêu thụ
điện năng nhiều hơn LCD truyền thống
nếu so với cùng kích cỡ màn hình. Về
mặt này, LED TV tỏ ra không hề kém so
với công nghệ Plasma.
Tuổi thọ: màn hình TV LED có tuổi thọ
cao hơn so với TV LCD. Nếu tivi bị hư
hại, thì sửa TV LED lại khó khăn hơn so
với sửa TV LCD.
Kích thước: TV LED hiện đang có mặt
trên thị trường với kích thước đa dạng
từ 24 inch lên đến 90 inch. TV LCD
truyền thống thì thường có kích thước từ
15 đến 65 inch.
Giá thành: Nếu so sánh LCD thường và
LED cùng kích cỡ, giá thành cho TV
LED cao hơn so với TV LCD.
24

Nội dung
25

Ứng dụng ngoài trời
Màn hình LED ngoài trời sử dụng nhiều cho việc quảng cáo ngoài trời, đặt tại các khu
vực công cộng như nhà ga, sân bay, các tòa nhà...
26
Hình 26. Màn hình LED ngoài trời Hình 27. Màn hình LED ngoài trời

Ứng dụng trong nhà
LED
Hình 28. Màn hình LED trong nhà
27
Màn hình LED trong nhà sử dụng nhiều trong các quan bar, sân khấu ca nhạc, trong
gia đình...

Tài liệu tham khảo
1. LCD (Liquid Crystal Display) Circuits, hobbyprojects.com. Retrieved 01 Apr 2015.
2. Hiroshi Kawamoto. The History of Liquid-Crystal Displays, Proceedings of the IEEE,
90, No. 4 (April 2002), p. 460–500.
3. Tim Sluckin, 2005. Ueber die Natur der kristallinischen Flüssigkeiten und flüssigen
Kristalle. Bunsen-Magazin, 7.
4. Wild P. J., Matrix-addressed liquid crystal projection display, Digest of Technical
Papers, International Symposium, Society for Information Display, June 1972, p. 62–
63.
5. LCD Monitor Parameters: Objective and Subjective Analysis Temporal Resolution.
Webvision. Retrieved 01 Apr 2015.
28

29
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN VẬT LÝ KỸ THUẬT

LED Pannel Display

More Related Content

What's hot (20)

Similar to LED Pannel Display (20)

More from VuTienLam (11)

LED Pannel Display