一種新型貼片式戶外全彩LED顯示屏用途的顯示器件

　　引言

　　led 顯示屏以其高亮度、耐候性、大尺寸占據(jù)了大尺寸戶內(nèi)、戶外顯示屏的主流市場，而顯像管顯示器（CRT）、液晶顯示器（LCD） 及等離子顯示器（PDP）在中小尺寸、戶內(nèi)近距離觀看的顯示市場上占據(jù)主流。

　　LED 顯示屏在廣告、舞臺、公共信息顯示、體育交通設(shè)施等使用領(lǐng)域獲得了大量應(yīng)用。LED 顯示屏按使用環(huán)境分為戶內(nèi)、戶外和半戶外LED 顯示屏；按顯示顏色分為單色屏、雙色屏和全彩屏；按選用器件分為數(shù)碼點(diǎn)陣屏、直插式LED 屏和貼片式SMD屏。

　　本文所要敘述的是正在興起的戶外全彩貼片式SMD 顯示屏及其專用SMD 器件性能。

　　1 戶外全彩貼片式SMD 顯示屏的主要優(yōu)勢

　　眾所周知，戶外LED 顯示屏在一兩年前全部使用直插式橢圓形紅、綠、藍(lán)LED 器件，而這一兩年，像素點(diǎn)間距為8～16mm 的戶外全彩貼片式SMD顯示屏正在逐步興起，并獲得了廣泛應(yīng)用。

　　以前，由于貼片式SMD 的亮度偏低，且防水、防潮、防紫外線性能達(dá)不到戶外惡劣環(huán)境的要求，故戶外全彩顯示屏是直插式LED 器件的天下，全彩貼片式SMD 顯示屏只能大量應(yīng)用在戶內(nèi)。隨著LED芯片技術(shù)和LED 封裝技術(shù)的進(jìn)步，SMD 的亮度和防護(hù)等級已經(jīng)能夠滿足戶外應(yīng)用的需求，并且全彩貼片式SMD 顯示屏具有更多全彩直插式LED 顯示屏難以達(dá)到的一些優(yōu)勢，故獲得了較快速的應(yīng)用。

　　戶外全彩貼片式SMD 顯示屏對比戶外直插橢圓LED 顯示屏的優(yōu)勢表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

　?。?）廣視角

　　戶外全彩貼片式SMD 顯示屏不但在水平方向具有110°的廣視角，在垂直方向也具有110°廣視角，這在一些應(yīng)用場所特別有優(yōu)勢。

　?。?）配光好

　　紅、綠、藍(lán)橢圓形LED 在不同角度三種亮度的匹配一致性是一項(xiàng)難度很高的指標(biāo)，而全彩SMD因?yàn)樵O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為三合一結(jié)構(gòu)，紅、綠、藍(lán)三顆芯片全在一個(gè)支架碗杯之中，故在不同角度紅、綠、藍(lán)三種亮度的匹配一致性高度一致，從而使得戶外全彩貼片式SMD 顯示屏在任意角度的亮度匹致一致性都很好，達(dá)到更好的色彩逼真效果。

　　圖1 和圖2 分別為戶外全彩貼片式SMD 配光曲線圖和戶外全彩橢圓LED 配光曲線圖。通過比較可以看出，SMD 的配光一致性相比橢圓LED 有明顯優(yōu)勢。

（3）混光好

　　由于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為三合一，三顆芯片距離很近，在同一個(gè)支架碗杯中混光，而不是三顆分立的橢圓形LED，故紅、綠、藍(lán)混光效果好于直插橢圓LED 屏，尤其適合于近距離觀看。

　?。?）高對比度

　　由于三合一的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，全彩SMD 尺寸小，故發(fā)光面積小，黑區(qū)面積大，提高了LED 顯示屏的對比度。

　?。?）自動(dòng)化生產(chǎn)

　　貼片式SMD 能夠使用全自動(dòng)貼片機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化貼片，生產(chǎn)效率高。全彩貼片式SMD 顯示屏模塊的線路設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)燈板和驅(qū)動(dòng)板二合一，降低了成本，提高了可靠性，提升了生產(chǎn)效率。自動(dòng)化貼片生產(chǎn)還能提高SMD 在線路板上的垂直精度，克服了直插式橢圓LED 在線路板上的垂直精度問題，從而保證了更好的光學(xué)效果。

　　2 戶外全彩貼片式SMD 的主要參數(shù)

　?。?）亮度

　　目前戶外全彩貼片式SMD 的亮度已能夠滿足點(diǎn)間距8～16mm 的戶外全彩貼片式SMD 顯示屏的亮度需求， 其中綠色亮度能夠達(dá)到1,200～1,600mcd，整屏亮度能夠高于5,000nits。為保證整屏亮度的一致性，每種顏色的亮度范圍應(yīng)在1:1.3以下，并且紅、綠、藍(lán)三種顏色的平均亮度比例約為3:6:1。

　　（2）波長

　　紅、綠、藍(lán)三種顏色的波長范圍均不應(yīng)寬于5nm，且每種顏色的波長分布應(yīng)呈正態(tài)分布。

　?。?）衰減

　　戶外全彩貼片式SMD 由于亮度原因使用電流相對較高，由于在戶外使用，為達(dá)到最小的衰減，故對芯片尺寸、散熱設(shè)計(jì)、防水、抗紫外線等要求較高。

　　同時(shí)，紅、綠、藍(lán)三種顏色亮度衰減需有一致性，進(jìn)而保證SMD 顯示屏在工作較長時(shí)間后不但亮度下降較小，而且亮度及色彩一致性保持良好。品質(zhì)優(yōu)異的戶外全彩貼片式SMD 一般能保證工作3,000 小時(shí)后紅、綠、藍(lán)衰減平均小于5% ，且紅、綠、藍(lán)衰減離散性低于+10%。

　?。?）角度

　　戶外全彩貼片式SMD 的角度一般要求水平方向和垂直方向均大于110°。

　?。?）防水和防潮

　　戶外全彩貼片式SMD 的防水和防潮性能是非常重要的關(guān)鍵參數(shù)。SMD 支架材料的選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定了防水和防潮性能，新型PPA 材料、硅膠材料的采用及新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)才能解決防水和防潮問題。防水和防潮問題未能很好地解決，會出現(xiàn)失效、暗亮、快速衰減等問題。品質(zhì)優(yōu)異的戶外全彩貼片式SMD 的防水、防塵等級能達(dá)到IP67，防潮等級為Lever3。

　?。?）防紫外線

　　由于戶外使用，要求全彩貼片式SMD 的支架材料和灌封材料具有抵御紫外線的能力。不防紫外線的SMD 會出現(xiàn)PPA 發(fā)黃、灌封材料混濁，從而出現(xiàn)亮度衰減和失效的現(xiàn)象。品質(zhì)優(yōu)異的戶外全彩貼片式SMD 在戶外工作10,000 小時(shí)后的黃變比例應(yīng)不大于5%。

　?。?）失效率

　　戶外全彩貼片式SMD 由于使用于戶外環(huán)境，故容易在多項(xiàng)因素的作用下出現(xiàn)失效。品質(zhì)優(yōu)異的戶外全彩貼片式SMD 在3,000 小時(shí)內(nèi)的失效率應(yīng)低于十萬分之五（50ppm）。

　?。?）厚度

　　戶外全彩貼片式SMD 顯示屏考慮到線路板防水因素，需要在SMD 厚度以下進(jìn)行防水膠的灌封，故全彩貼片式SMD 需要一定的高度，目前市面上主流的厚度為2.5mm。

　　3 戶外全彩貼片式SMD 顯示屏的發(fā)展趨勢

　　在亮度、成本上，傳統(tǒng)的戶外全彩直插式橢圓LED 顯示屏在20mm 及以上像素點(diǎn)間距上具有無可替代的優(yōu)勢。隨著LED 芯片亮度和LED 封裝工藝技術(shù)的提升，戶外全彩貼片式SMD 的價(jià)格與橢圓LED 的差距已縮小至10～20%。戶外全彩貼片式SMD 顯示屏由于具有視角廣、配光好、混光佳、對比度高和易于自動(dòng)化生產(chǎn)的優(yōu)勢，其市場占有率有望從現(xiàn)在的不到10%，發(fā)展至與戶外全彩直插式橢圓LED 顯示屏平分天下的局面。