幾十年前大型的電子顯示屏是用燈泡或照明燈構成，發展到后來的顯像管（CRT）顯示技術， LCD液晶顯示和PDP等離子顯示，主要用在運動場所轉播比賽，如今常用的電子顯示屏是LED顯示屏，LED顯示屏被證明是最可靠，高效，節能，明亮的大型電子顯示屏，在技術上也最方便實現。
LED發光技術的原理是某些半導體材料在通以電流的情況下會發出特定波長的光，這種電到光的轉換效率非常高，對所用材料進行不同的化學處理，就可以得到各種亮度和視角的LED。LED顯示屏是將LED模塊或像素管按照實際需要大小拼裝排列成矩陣，配以專用顯示電路，直流穩壓電源，軟件，框架及外裝飾等，即構成一臺LED顯示屏。
那么什么是LED呢？L-E-D是英文Light Emitting Diode (發光二極管) 的縮寫。它是一種固態的半導體器件，可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，電子占主導地位。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個P-N結。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區，在P區里注入的電子跟空穴復合（注入的少數載流子與多數載流子復合時），電子由高能級躍遷到低能級，會把多余的能量以發射光子(電磁波)的形式釋放出來，產生電致發光現象，從而把電能直接轉換為光能。所以簡單的說， 就是電子將多余的能量以光的形式釋放出來。PN結加反向電壓， 少數載流子難以注入，故不發光。這種利用注入式電致發光原理制作的二極管叫發光二極管，通稱LED 。而發出光的波長也就是光的顏色，它是由形成P-N結的材料決定的，也就是說其發光的顏色也與構成其基底（P-N結）的材質元素有關。
LED的發光顏色取決于波長，常見可見光的分類大致為：暗紅色（700nm）、深紅色（640-660nm）、桔紅色（615-635nm）、琥珀色（600-610nm）、黃色（580---595nm）、黃綠色（565-575nm）、純綠色（500-540nm）、藍色（435-490nm）、紫色(380-430nm)。白光和粉紅光是一種光的混合效果。最常見的是由藍光+黃色熒光粉和藍光+紅色熒光粉混合而成。LED半導體器件常采用磷化鎵（GaP，綠光）、鎵鋁砷（GaAlAs）或砷化鎵（GaAs，紅光）、氮化鎵（GaN，藍光）等材料組成，其內部結構具有單向導電性。
LED的發光顏色和發光效率與制作LED 的材料和工藝有關 ， 目前廣泛使用的有紅、綠、藍三種。由于LED工作電壓低（僅1.5-3V ），能主動發光且有一定亮度，亮度又能用電壓（或電流）調節，本身又耐沖擊、抗振動、壽命長（10萬小時），所以在大型的顯示設備中，目前尚無其他的顯示方式與LED 顯示方式匹敵。
品質優良的LED要求向外輻射的光能量大，向外發出的光盡可能多，即外部效率要高。事實上，LED向外發光僅是內部發光的一部分。LED材料折射率很高。當芯片發出光在晶體材料與空氣界面時（無環氧封裝）若垂直入射，被空氣反射。
反射出的占32%，鑒于晶體本身對光有相當一部分的吸收，于是大大降低了外部出光效率。為了進一步提高外部出光效率可采取以下措施：用折射率較高的透明材料（環氧樹脂n=1.55并不理想）覆蓋在芯片表面；把芯片晶體表面加工成半球形。
前面有提到發光二極管是指當在其整流方向施加電壓（稱為順方向）時，有電流注入，電子與空穴符合，其一部分能量變換為光并發射的二極管。這種LED由半導體制成，屬于固體元件，工作狀態穩定、可靠性高，其連續通電時間（壽命）可達105h以上。LED的發光來源于電子與空穴發生復合時放出的能量。作為LED用材料，一是要求電子與空穴的輸運效率要高；二是要求電子與空穴復合時放出的能量應與所需要的發光波長相對應，一般多采用化合物半導體單晶材料。
把紅色和綠色的LED 放在一起作為一個象素制作的顯示屏叫雙色屏或彩色屏；把紅、綠、藍三種LED 管放在一起作為一個象素的顯示屏叫三色屏或全彩屏。制作室內LED屏的象素尺寸一般是2-10 毫米，常常采用把幾種能產生不同基色的LED管芯封裝成一體，室外LED 屏的象素尺寸多為12-26 毫米，每個象素由若干個各種單色 LED 組成,常見的成品稱象素筒，雙色象素筒一般由3 紅2 綠組成，三色象素筒用2 紅1 綠1藍組成。無論用LED 制作單色、雙色或三色屏，欲顯示圖象需要構成象素的每個LED的發光亮度都必須能調節，其調節的精細程度就是顯示屏的灰度等級。灰度等級越高，顯示的圖像就越細膩，色彩也越豐富，相應的顯示控制系統也越復雜。一般256級灰度的圖像，顏色過渡已十分柔和，而16 級灰度的彩色圖像，顏色過渡界線十分明顯。所以彩色LED屏當前都要求做成256 級灰度的。
