淺談LED顯示屏現(xiàn)階段最新技術(shù)

　　LED發(fā)光器件自上個(gè)世紀(jì)60年代誕生以來(lái)，經(jīng)過(guò)近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，現(xiàn)如今已進(jìn)入如火如荼的發(fā)展年代，它已被人們廣泛的運(yùn)用眾多領(lǐng)域中，如：信息傳媒領(lǐng)域，體育場(chǎng)館、各類信息發(fā)布媒體等等；交通引導(dǎo)行業(yè)，道路交通燈、誘導(dǎo)牌、警示牌等，車站、機(jī)場(chǎng)、碼頭等等的導(dǎo)向牌；照明、家具裝飾、城市景觀、日常照明等，手機(jī)、液晶顯示器的背光源，景觀照明，手電、臺(tái)燈等等；其它定制運(yùn)用領(lǐng)域，企業(yè)logo及其他特別使用產(chǎn)品等等；總之LED顯示屏在運(yùn)用的廣度和產(chǎn)品的深度方面將會(huì)有更進(jìn)一步的發(fā)展。

　　首先，就LED顯示屏現(xiàn)階段，行業(yè)內(nèi)部分企業(yè)正在研究或已運(yùn)用的最新技術(shù)或者是新工藝、新方法等，從以下幾個(gè)方面來(lái)簡(jiǎn)單描述:

　�。ㄒ唬┽槍�(duì)LED發(fā)光器件制造及運(yùn)用，目前技術(shù)發(fā)展的焦點(diǎn)集中表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

　�。�1）亮度校正：

　　對(duì)于LED發(fā)光器件制造商而言，針對(duì)現(xiàn)階段可以實(shí)現(xiàn)的制成或工藝，在最終產(chǎn)品的亮度劃分規(guī)格檔次方面，目前能夠做到較高的可達(dá)到1：1.1；如果實(shí)際運(yùn)用可以達(dá)到這種要求，其效果還是不錯(cuò)的。但是，考慮到成本的原因，LED供應(yīng)商在具體對(duì)運(yùn)用商的供應(yīng)方面往往是做不到的。一般情況下，目前市場(chǎng)上通常是1：（1.3-1.4）的范圍內(nèi)。只有極少數(shù)OEM制造商，由于它的采購(gòu)量足夠大，從而可以實(shí)現(xiàn)在單宗項(xiàng)目上，采用亮度范圍1：1.1的一個(gè)檔次的發(fā)光二極管。

　　對(duì)于顯示屏運(yùn)用制造商而言，往往由于在單宗項(xiàng)目上，采用的LED發(fā)光管，亮度范圍較寬或者說(shuō)是使用了2個(gè)或以上檔次的管子，為了避免由于LED亮度的不一樣，造成顯示屏的亮度不均勻，在信號(hào)的處理和電路設(shè)計(jì)方面引入了亮度校正的改進(jìn)措施，即犧牲一定的亮度指標(biāo)，來(lái)減少LED亮度的相對(duì)不均勻性，從而在一定程度上改善了顯示屏的亮度均勻性。但是這種校正，其有效性是建立在一定基礎(chǔ)上的，從客觀上講，它與LED發(fā)光器件的制成有關(guān)，如管芯的對(duì)中性等；與顯示屏的制成有關(guān)，如：發(fā)光管的相對(duì)垂直度、模組和箱體的封裝及裝配的相對(duì)垂直度、一致性等；而這些重要環(huán)節(jié)，目前大多是由人工完成的，在一定程度上講，是非常難以控制的。從主觀上講，在亮度校正的計(jì)算處理方法上，各家都有自家的招，目前行業(yè)內(nèi)，還未就亮度校正方面，提出一個(gè)比較規(guī)范的可操作的標(biāo)準(zhǔn)或尺度，所以，現(xiàn)階段對(duì)LED亮度校正的處理方法或原理，其有效性、合理性、嚴(yán)謹(jǐn)性等都有待探討，需要經(jīng)過(guò)實(shí)踐的進(jìn)一步檢驗(yàn)，因此選好管子使用，才是從根本上解決LED發(fā)光器件的亮度不均勻性。

　�。�2）視角配光：

　　在全彩色LED顯示屏運(yùn)用中，對(duì)色彩的還原方面要求比較高，即在顯示屏的可視角范圍內(nèi)，都要做到比較好地色彩還原，所以，由紅綠藍(lán)LED構(gòu)成的三基色，它們的配光曲線，即在水平方向和垂直方向亮度隨角度變化的曲線，需要基本一致，才能夠確保色彩在可視角范圍內(nèi)的良好還原，否則的話，如果三者的配光曲線不一致，就可能造成在可視角范圍內(nèi)的某些區(qū)域內(nèi)色彩還原失真。針對(duì)這種要求，LED發(fā)光器件在制造過(guò)程中，其制成或工藝，必須確保做到紅綠藍(lán)三基色的水平和垂直亮度曲線基本一致，即配光曲線一致。只有這樣才能滿足實(shí)際使用要求。目前，國(guó)內(nèi)雷曼光電公司的產(chǎn)品在此方面做得較好，其它大多數(shù)廠家未能完全做到。

　�。�3）色度校正：

　　LED發(fā)光器件的色度通常是用波長(zhǎng)來(lái)描述得，波長(zhǎng)的不同反映出顏色的不一樣。對(duì)于LED發(fā)光器件制造商而言，針對(duì)現(xiàn)階段可以實(shí)現(xiàn)的制成或工藝，在最終產(chǎn)品的波長(zhǎng)劃分規(guī)格檔次方面，目前能夠做到較高的可達(dá)到2nm；如果實(shí)際運(yùn)用可以達(dá)到這種要求，其顏色還原效果還是不錯(cuò)的。但是，又是因?yàn)槌杀镜木壒�，LED供應(yīng)商在具體對(duì)運(yùn)用商的供應(yīng)方面往往是做不到的。一般情況下，目前市場(chǎng)上通常是綠藍(lán)管子在5nm的范圍內(nèi)，紅管子在5-10nm的范圍內(nèi)。只有極少數(shù)OEM制造商，由于它的采購(gòu)量足夠大，從而可以實(shí)現(xiàn)在單宗項(xiàng)目上，采用波長(zhǎng)范圍2nm的一個(gè)檔次的發(fā)光二極管。

　　對(duì)于顯示屏運(yùn)用制造商而言，往往由于在單宗項(xiàng)目上，采用的LED發(fā)光管，波長(zhǎng)范圍較寬或者說(shuō)是使用了2個(gè)或以上檔次的管子，為了避免由于LED波長(zhǎng)的不一樣，造成顯示屏色度的不均勻，在信號(hào)的處理和電路設(shè)計(jì)方面引入了色度校正的改進(jìn)措施，即通過(guò)采用補(bǔ)光的方式，減少色彩還原的失真，從而在一定程度上改善了顯示屏的色度均勻性。但是這種校正，其有效性是建立在一定基礎(chǔ)上的，從主觀上講，在色度校正的計(jì)算處理方法上，各家都有自家的招，目前行業(yè)內(nèi)，還未就色度校正方面，提出一個(gè)比較規(guī)范的可操作的標(biāo)準(zhǔn)或尺度，所以，現(xiàn)階段對(duì)LED色度校正的處理方法或原理，其有效性、合理性、嚴(yán)謹(jǐn)性等都有待探討，需要經(jīng)過(guò)實(shí)踐的進(jìn)一步檢驗(yàn)，因此選好管子使用，才是從根本上解決LED發(fā)光器件的色度不均勻性。

　　（二）驅(qū)動(dòng)集成電路的設(shè)計(jì)改進(jìn)：

　�。�1）恒流偏差：

　　LED專業(yè)恒流驅(qū)動(dòng)芯片，經(jīng)過(guò)近十多年的發(fā)展，在工藝和技術(shù)方面也有了較大的發(fā)展，其技術(shù)指標(biāo)由早期的：片與片之間的誤差達(dá)到±6%，引腳之間的偏差達(dá)到±3%；提升到目前的：片與片之間的誤差達(dá)到±3%，引腳之間的偏差達(dá)到±1%；從而降低了驅(qū)動(dòng)芯片的離散性，提高了顯示屏的亮度均勻性。

　�。�2）脈寬調(diào)制：

　　PWM專業(yè)LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片，雖然在上個(gè)世紀(jì)末國(guó)外就有廠家制造（如SONY、TI、TOSHIBA等），但因價(jià)格昂貴，始終未能打開(kāi)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，隨著這幾年技術(shù)的發(fā)展，工藝的提高，成本的降低，PWM專業(yè)LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片的需求逐年上升，采用這種驅(qū)動(dòng)芯片，可以降低控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，從提高產(chǎn)品的可靠性，并且在圖像顯示還原方面優(yōu)于采用一般的LED專業(yè)恒流驅(qū)動(dòng)芯片。

　　（3）逐點(diǎn)檢測(cè)：

　　驅(qū)動(dòng)芯片逐點(diǎn)檢測(cè)功能的增加，為顯示屏的遠(yuǎn)程管理和維護(hù)提供了硬件基礎(chǔ)，提高了維修的準(zhǔn)確性。目前，實(shí)現(xiàn)的逐點(diǎn)檢測(cè)包括開(kāi)路、短路及芯片溫度檢測(cè)等，市場(chǎng)上的主流芯片廠家東芝和聚積均有類似產(chǎn)品，其中聚積新近推出了一款，在線檢測(cè)恒流驅(qū)動(dòng)芯片，型號(hào)是MBI5039，它可以實(shí)現(xiàn)在不影響顯示屏正常工作的情況下，完成檢測(cè)工作。當(dāng)然其“副”作用還是有的，具體地講，在功能增加的同時(shí)，芯片工作的抗干擾性降低，由此勢(shì)必要提高系統(tǒng)的控制能力，以提升產(chǎn)品的抗干擾性。

　�。�4）單片或逐點(diǎn)電流增益可調(diào)：

　　驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)單片或單點(diǎn)增益可調(diào)，為亮度或色度校正提供了比較好的硬件基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)過(guò)程中，就可以完成LED的亮度或色度逐點(diǎn)校正工作，這其中校正數(shù)據(jù)的采集，當(dāng)然需要由（購(gòu)買或定制）專用的LED模組亮度逐點(diǎn)測(cè)試生產(chǎn)設(shè)備完成，采用這種方式更科學(xué)、更合理，并且不額外增加成本，有利于市場(chǎng)推廣。

　�。�5）單線傳輸：

　　被廣泛的運(yùn)用在燈飾產(chǎn)品中，它解決了長(zhǎng)期困擾此類產(chǎn)品的信號(hào)傳輸線多、可靠性降低的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了采用三根線就可以替代原有的多線傳輸模式，即僅使用信號(hào)線、地線、電源線；在信號(hào)的處理上，采用時(shí)基信號(hào)和紅、綠、藍(lán)三色數(shù)據(jù)信號(hào)混編模式傳輸，延長(zhǎng)了傳輸距離，提高了抗干擾能力，由此產(chǎn)品的穩(wěn)定性也大幅提高。在價(jià)格方面，同市場(chǎng)需求存在一定差距，對(duì)擴(kuò)大其運(yùn)用范圍，有一定制約作用。在其他方面的運(yùn)用，筆者研究不多，在此就不贅述了。

　�。ㄈ�） 新工藝及新方法的采用：

　�。�1）改進(jìn)產(chǎn)品的使用條件或環(huán)境：

　　①LED的工作條件：

　　嚴(yán)格按照廠家提供的技術(shù)參數(shù)，進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)和使用，在亮度、波長(zhǎng)及結(jié)壓降方面都必須嚴(yán)格控制，LED的工作條件均選定在額定工作范圍內(nèi)，違背這些要求，都會(huì)對(duì)LED造成損害。

　�、隍�(qū)動(dòng)IC的功耗：

　　驅(qū)動(dòng)IC工作時(shí)的發(fā)熱量，在整個(gè)產(chǎn)品中，占有一定的比例，也產(chǎn)品發(fā)熱的重要因素之一，因此，降低驅(qū)動(dòng)IC的發(fā)熱量，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)或使用過(guò)程中是非常必要的。通常情況可采取兩種措施來(lái)處理，可以非常有效的降低IC的發(fā)熱量，第一，在模組的驅(qū)動(dòng)板設(shè)計(jì)當(dāng)中，將驅(qū)動(dòng)IC的邏輯供電5V與LED的發(fā)光供電分開(kāi)獨(dú)立設(shè)計(jì)（會(huì)增加一點(diǎn)生產(chǎn)過(guò)程的工作量）；或者在驅(qū)動(dòng)板上增加一個(gè)升壓電路設(shè)計(jì)（會(huì)使產(chǎn)品的成本增加一點(diǎn)點(diǎn)）；通過(guò)降低LED的供電電壓，減少驅(qū)動(dòng)IC的功耗，從而達(dá)到降低其發(fā)熱量的目的。第二，采購(gòu)LED發(fā)光二極管，需要對(duì)結(jié)壓降提出一定要求，如：3.0-3.2V或3.2-3.4V間，這樣不但可以降低驅(qū)動(dòng)IC的發(fā)熱，而且還可以降低LED發(fā)光二極管自身的發(fā)熱。

　�、劢禍卮胧�：

　　在降溫的處理上，往往會(huì)直接受成本的制約，因此，正確有效的方法，就是使發(fā)熱體附近的空氣不是靜止的，而要流動(dòng)起來(lái)，能夠形成同周邊環(huán)境進(jìn)行有效的熱交換，從而達(dá)到降溫的目的。最常用的是軸流風(fēng)機(jī)，通過(guò)改進(jìn)模組、箱體的設(shè)計(jì)，達(dá)到模組內(nèi)外附近的空氣都可以流動(dòng)起來(lái)的目的，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)熱體與周邊環(huán)境間有效的熱交換。

　�。�2）提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)能：

　　①針對(duì)LED產(chǎn)品的特點(diǎn)，合理的編排生產(chǎn)工藝：

　　在LED產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，貼片、插件、焊接等重要環(huán)節(jié)，最好是都采用機(jī)器化生產(chǎn)模式進(jìn)行，可以有效地保證產(chǎn)品在這些環(huán)節(jié)的質(zhì)量，尤其是貼片LED和插件LED，通過(guò)機(jī)器完成，不但可以保證器件的正確性，同時(shí)它還實(shí)現(xiàn)了將LED有機(jī)的、合理的混布，從而使顯示屏的均勻性更好。

　�、诩訌�(qiáng)過(guò)程控制：

　　在LED產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，由人工完成的環(huán)節(jié)中，盡可能多采用相關(guān)制具操作完成，這樣可以保證產(chǎn)品的一致性，并有利于規(guī)范性操作；對(duì)影響產(chǎn)品質(zhì)量的環(huán)節(jié)，需增加相應(yīng)的測(cè)試手段或方法，如：做一個(gè)水箱，進(jìn)行防水測(cè)試；編輯輕重負(fù)載信號(hào)變換，測(cè)試系統(tǒng)的穩(wěn)定性、電源的可靠性等；長(zhǎng)時(shí)間屏體老化測(cè)試模組的可靠性等。

　�、蹆�(yōu)化設(shè)計(jì)提高產(chǎn)能：

　　優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，使之進(jìn)一步形成系列化、標(biāo)準(zhǔn)化等，不但可以提高生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)能，同時(shí)可以減少出錯(cuò)的幾率，從而降低管理成本；如果產(chǎn)品使用的兼容性可以增強(qiáng)的話，不但可以降低成本，同時(shí)，由于庫(kù)容量的變相增加，也就意味著產(chǎn)能的增加。

　�。�3）降低成本，擴(kuò)大市場(chǎng)：

　　在LED 顯示屏產(chǎn)品中，LED發(fā)光器件的成本，約占40%左右，其比例也是相當(dāng)高的。所以要想進(jìn)一步降低成本，就必須在LED發(fā)光器件上做文章，目前，國(guó)內(nèi)已有個(gè)別有條件的企業(yè)在做相關(guān)嘗試（如聯(lián)創(chuàng)健和等），具體來(lái)講，就是LED顯示屏運(yùn)用商同LED封裝商進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，或者講，就是LED芯片直接綁定在模組上，從而降低部分封裝費(fèi)和材料費(fèi)，提升產(chǎn)品的利潤(rùn)或降低產(chǎn)品的成本，從而進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)。

　�。ㄋ模┙Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)：

　�。�1）形式的多樣性：

　　從選擇材料上來(lái)講，有鐵材、不銹鋼、鋁材、ABS等；從形式上講，傳統(tǒng)的主要是箱體形式，目前結(jié)構(gòu)改進(jìn)創(chuàng)新主要體現(xiàn)在異型使用、以及非箱體使用等形式上，如：條狀、曲線形、柵形等等；

　�。�2）輕型化：

　　通過(guò)優(yōu)化產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步壓縮整體空間或通過(guò)分解重組，使顯示屏的主體部分變得更薄，同時(shí)也降低了顯示屏的重量。柵形顯示屏的戶外使用，尤其是在建筑物、樓頂?shù)氖褂茫�由于其有較好的通透性，一方面可以降低對(duì)建筑物載荷的要求，另一方面，也減小了屏體的風(fēng)荷，提高了顯示屏在建筑物上使用的安全性。

　�。ㄎ澹� 材料的變革：

　�。�1）環(huán)保性：

　　隨著歐盟國(guó)家強(qiáng)制執(zhí)行ROHS指令，將近一年，我國(guó)的生產(chǎn)制造企業(yè)，越來(lái)越多的意識(shí)到環(huán)保的重要性，因此，在產(chǎn)品的選材上，首先滿足ROHS要求，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中使用的某些污染品，要求供應(yīng)廠家可以及時(shí)處理和回收，從而達(dá)到環(huán)保的目的。

　�。�2）亟待變更的材料：

　　目前，LED顯示屏生產(chǎn)過(guò)程中，使用的防水密封硅膠，是采用雙組份混合使用的，如果采用全自動(dòng)灌膠機(jī)進(jìn)行灌膠作業(yè)，工作環(huán)境會(huì)比較干凈，而且硅膠的殘余料也少，但是產(chǎn)能或者說(shuō)生產(chǎn)效率都會(huì)降低；如果靠增加設(shè)備，提高產(chǎn)能，不但會(huì)投入較大，并且企業(yè)也承受不起；如果改用手動(dòng)人工作業(yè)，不但會(huì)造成工作環(huán)境較臟，同時(shí)，硅膠的殘余料也多，不好再生使用，這對(duì)環(huán)境也是一個(gè)污染。目前，國(guó)內(nèi)已有企業(yè)在研制或嘗試使用新的環(huán)保材料來(lái)替代硅膠，其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為：降低工人的操作難度；黏附在管子表面，不影響LED的透光率；無(wú)需象硅膠那樣滿灌，這樣模組的重量也會(huì)減輕；具有防水、抗紫外線、抗老化等特點(diǎn)，現(xiàn)階段因成本較高，還無(wú)法真正在LED產(chǎn)品中使用。相信不久這種產(chǎn)品會(huì)在LED產(chǎn)品中得到運(yùn)用。

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