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技术 | LED显示屏品质好坏的五大关键技术

LED显示屏由一列发光二极管排列组合而成,因此LED的质量直接影响显示屏的整体品质。

1、亮度与视角

显示屏亮度主要取决于LED的发光强度和LED密度。近几年LED在衬底、外延、芯片及封装等方面的新技术层出不穷,尤其是氧化铟锡(ITO)电流扩展层技术及工艺的稳定与成熟,使LED的发光强度有了大幅提高。目前,国际一流品牌小功率LED在水平视角为110度、垂直视角为50度的情况下,绿管的发光强度已高达4000mcd,红管达1500mcd,蓝管达1000mcd。在像素间距为20mm时,显示屏亮度可达到10000nit以上。显示屏可在任何环境下全天候工作。

在谈到显示屏视角时,有一个值得我们思考的现象:LED显示屏尤其是室外显示屏,人们的观察角度基本是从下而上,而以现有LED显示屏的产品形态来看,有一半的光通量消失在茫茫天空中。

2、均匀性与清晰度

LED显示屏技术发展到今天,均匀性已成为衡量显示屏优劣的最重要指标。人们常说LED显示“点点灿烂,片片辉煌”,就是对像素之间和模块之间严重不均匀的一种形象比喻。专业一点的说法是“灰尘效应”和“马赛克现象”。

造成不均匀现象的根源主要有:LED各项性能参数的不一致;显示屏在生产、安装过程中组装精度的不足;其他电子元器件的电参数一致性不够;模块、PCB设计的不规范等。

其中“LED各项性能参数的不一致”是主因。这些性能参数的不一致主要包括:光强不一致、光轴不一致、色坐标不一致、各基色光强分布曲线不一致以及衰减特性不一致等。

如何解决LED性能参数的不一致现象,目前业内主要有两种技术途径:一是通过对LED规格参数的进一步细分,提高LED各项性能的一致性;二是通过后续校正的方式来改善显示屏均匀性。后续校正也从早期的模组校正、模块校正,发展到今天的逐点校正。校正技术则从单纯的光强校正,发展到光强色坐标校正。

但是,我们认为后续校正并不是万能的。其中,光轴不一致、光强分布曲线不一致、衰减特性不一致、拼装精度差以及设计的不规范等是无法通过后续校正来消除的,甚至这种后续校正会使光轴、衰减、拼装精度方面的不一致更加恶化。

因此,通过实践我们的结论是:后续校正仅仅是治表,而LED参数细分才是治本,才是LED显示产业未来的主流。

而论到显示屏均匀性与清晰度的关系,业界则常常存在一个认识上的误区,即以分辨率替代清晰度。其实显示屏清晰度是人眼对显示屏分辨率、均匀性(信噪比)、亮度、对比度等多项因素综合的主观感受。单纯缩小物理像素间距提高分辨率,而忽视均匀性,对提高清晰度是毫无疑义的。试想一个存有严重“灰尘效应”和“马赛克现象”的显示屏,即使它的物理像素间距再小,分辨率再高,也不可能得到一个良好的图像清晰度。

因此,从某种意义上讲,目前制约LED显示屏清晰度改善的主因是“均匀性”而不是“物理像素间距”。

3、显示屏像素失控

造成显示屏像素失控的原因很多,其中最主要的原因就是“LED失效”。

LED失效的主因又可分为两个方面:一是LED自身品质不佳;二是使用方法不当。通过分析我们归纳出LED失效模式和上述两个主因之间的对应关系。

上述我们谈到很多LED的失效通常在LED的常规检验测试中是无法发现的。除了在受到静电放电、大电流(造成结温过高)、外部强力等不当使用外,很多LED失效是在高温、低温、温度快速变化或其他恶劣条件下,由于LED芯片、环氧树脂、支架、内引线、固晶胶、PPA杯体等材料热膨胀系数的差异,引发其内部应力的不同而产生的,因此,LED的质量检测是一项十分复杂的工作。

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