五大因素決定LED顯示屏質(zhì)量
LED(發(fā)光二極管)對顯示屏的重要性就好比汽車的引擎、空調(diào)的壓縮機。選擇一款性能優(yōu)良的 LED是完成一個高性能 LED顯示屏的基本條件。然而,即使同樣的配菜、同樣的調(diào)料、同樣的灶具,不同水平的廚師也可能烹飪出千差萬別的菜肴。因此,能否用好 LED更是檢驗顯示屏制造商的試金石。一般認為顯示屏有以下五大關(guān)鍵性能指標與 LED品質(zhì)參數(shù)息息相關(guān):亮度與視角、均勻性與清晰度、像素失控率、壽命、能耗與能效。
1、亮度與視角
.顯示屏亮度主要取決于 LED發(fā)光強度和 LED密度
.顯示屏視角應解決光通量浪費問題
顯示屏亮度主要取決于 LED的發(fā)光強度和 LED密度。近幾年 LED在襯底、外延、芯片及封裝等方面的新技術(shù)層出不窮,尤其是氧化銦錫(ITO)電流擴展層技術(shù)及工藝的穩(wěn)定與成熟,使 LED的發(fā)光強度有了大幅提高。目前,國際一流品牌小功率 LED在水平視角為110度、垂直視角為50度的情況下,綠管的發(fā)光強度已高達4000mcd,紅管達1500mcd,藍管達1000mcd。在像素間距為20mm時,顯示屏亮度可達到10000nit以上。顯示屏可在任何環(huán)境下全天候工作。
在談到顯示屏視角時,有一個值得我們思考的現(xiàn)象: LED顯示屏尤其是室外顯示屏,人們的觀察角度基本是從下而上,而以現(xiàn)有 LED顯示屏的產(chǎn)品形態(tài)來看,有一半的光通量消失在茫茫天空中。在能源緊張的今天,我們是否有更合理的解決之道?值得深思。
2、均勻性與清晰度
. LED各項性能參數(shù)不一致是影響均勻性的主要原因
.制約 LED顯示屏清晰度改善的主因是均勻性而不是物理像素間距
LED顯示屏技術(shù)發(fā)展到今天,均勻性已成為衡量顯示屏優(yōu)劣的最重要指標。人們常說 LED顯示“點點燦爛,片片輝煌”,就是對像素之間和模塊之間嚴重不均勻的一種形象比喻。專業(yè)一點的說法是“灰塵效應”和“馬賽克現(xiàn)象”。
造成不均勻現(xiàn)象的根源主要有: LED各項性能參數(shù)的不一致;顯示屏在生產(chǎn)、安裝過程中組裝精度的不足;其他電子元器件的電參數(shù)一致性不夠;模塊、PCB設計的不規(guī)范等。
其中“ LED各項性能參數(shù)的不一致”是主因。這些性能參數(shù)的不一致主要包括:光強不一致、光軸不一致、色坐標不一致、各基色光強分布曲線不一致以及衰減特性不一致等。如何解決 LED性能參數(shù)的不一致現(xiàn)象,目前業(yè)內(nèi)主要有兩種技術(shù)途徑:一是通過對 LED規(guī)格參數(shù)的進一步細分,提高 LED各項性能的一致性;二是通過后續(xù)校正的方式來改善顯示屏均勻性。后續(xù)校正也從早期的模組校正、模塊校正,發(fā)展到今天的逐點校正。校正技術(shù)則從單純的光強校正,發(fā)展到光強+色坐標校正。
但是,我們認為后續(xù)校正并不是萬能的。其中,光軸不一致、光強分布曲線不一致、衰減特性不一致、拼裝精度差以及設計的不規(guī)范等是無法通過后續(xù)校正來消除的,甚至這種后續(xù)校正會使光軸、衰減、拼裝精度方面的不一致更加惡化。
因此,通過實踐我們的結(jié)論是:后續(xù)校正僅僅是治表,而 LED參數(shù)細分才是治本,才是 LED顯示產(chǎn)業(yè)未來的主流。
而論到顯示屏均勻性與清晰度的關(guān)系,業(yè)界則常常存在一個認識上的誤區(qū),即以分辨率替代清晰度。其實顯示屏清晰度是人眼對顯示屏分辨率、均勻性(信噪比)、亮度、對比度等多項因素綜合的主觀感受。單純縮小物理像素間距提高分辨率,而忽視均勻性,對提高清晰度是毫無疑義的。試想一個存有嚴重“灰塵效應”和“馬賽克現(xiàn)象”的顯示屏,即使它的物理像素間距再小,分辨率再高,也不可能得到一個良好的圖像清晰度。
因此,從某種意義上講,目前制約 LED顯示屏清晰度改善的主因是“均勻性”而不是“物理像素間距”。
3、顯示屏像素失控
.造成顯示屏像素失控的主要原因是 LED失效
.靜電放電是失效最大誘因
造成顯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失效的主因又可分為兩個方面:一是 LED自身品質(zhì)不佳;二是使用方法不當。通過分析我們歸納出 LED失效模式和上述兩個主因之間的對應關(guān)系。
上述我們談到很多 LED的失效通常在 LED的常規(guī)檢驗測試中是無法發(fā)現(xiàn)的。除了在受到靜電放電、大電流(造成結(jié)溫過高)、外部強力等不當使用外,很多 LED失效是在高溫、低溫、溫度快速變化或其他惡劣條件下,由于 LED芯片、環(huán)氧樹脂、支架、內(nèi)引線、固晶膠、PPA杯體等材料熱膨脹系數(shù)的差異,引發(fā)其內(nèi)部應力的不同而產(chǎn)生的,因此, LED的質(zhì)量檢測是一項十分復雜的工作。
再者,對于GaN基 LED而言,靜電放電是其失效的最大誘因。靜電放電導致 LED失效的機理非常復雜,設備、工具、器皿及人體均有可能帶有靜電并對其放電,這種靜電少則幾百伏,高則幾萬伏,放電時間在納秒級水平。我們在顯示屏生產(chǎn)、安裝、使用過程中出現(xiàn)的藍綠管失效,往往就是 LED-PN結(jié)被靜電放電擊穿所至。國際靜電協(xié)會嚴格規(guī)定了標準靜電放電模式,主要分為人體放電模式(HBM)和機器放電模式(MM)。我國對器件的靜電放電敏感度(ESDS)分為三個等級(人體模式):1級為0~1999V;2級為2000~3999V;3級為4000V以上。一般情況下 LED的靜電放電敏感度在人體模式下在幾百伏~上萬伏之間,而在機器模式下只有幾十伏到五百伏左右。 LED顯示屏由于生產(chǎn)過程繁雜,靜電放電防不勝防,因此, LED靜電放電敏感度應選擇2級或以上為妥(人體模式),而靜電防護必須貫穿生產(chǎn)全過程。
4、壽命
. LED的壽命決定了顯示屏的壽命
.從器件制造和器件應用兩方面著手提高 LED壽命
LED顯示屏的壽命是由多種因素決定的,但是,由許多因素造成的壽命終結(jié)是可以通過零部件(比如開關(guān)電源)的更換來不斷地延續(xù)壽命。而 LED則是不可能被大量更換的,因此,一旦 LED壽命終結(jié),則意味著顯示屏壽命的終止。一定意義上 LED的壽命決定了顯示屏的壽命。 LED的壽命通常以發(fā)光強度衰減到初始值50%的時間為壽命期。 LED作為一種半導體材料,人們常說有10萬小時壽命,但那是在理想條件下的評估。
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