LED顯示屏品質(zhì)好壞的五大關(guān)鍵技術(shù)
LED顯示屏由一列發(fā)光二極管排列組合而成，因此LED的質(zhì)量直接影響顯示屏的整體品質(zhì)。
1、亮度與視角
顯示屏亮度主要取決于LED的發(fā)光強(qiáng)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(kuò)展層技術(shù)及工藝的穩(wěn)定與成熟，使LED的發(fā)光強(qiáng)度有了大幅提高。目前，國(guó)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(qiáng)度已高達(dá)4000mcd，紅管達(dá)1500mcd，藍(lán)管達(dá)1000mcd。在像素間距為20mm時(shí)，顯示屏亮度可達(dá)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(shí)，有一個(gè)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(lái)看，有一半的光通量消失在茫茫天空中。
2、均勻性與清晰度
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(biāo)。人們常說(shuō)LED顯示“點(diǎn)點(diǎn)燦爛，片片輝煌”，就是對(duì)像素之間和模塊之間嚴(yán)重不均勻的一種形象比喻。專業(yè)一點(diǎn)的說(shuō)法是“灰塵效應(yīng)”和“馬賽克現(xiàn)象”。
造成不均勻現(xiàn)象的根源主要有：LED各項(xiàng)性能參數(shù)的不一致;顯示屏在生產(chǎn)、安裝過(guò)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(shè)計(jì)的不規(guī)范等。
其中“LED各項(xiàng)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(qiáng)不一致、光軸不一致、色坐標(biāo)不一致、各基色光強(qiáng)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(guò)對(duì)LED規(guī)格參數(shù)的進(jìn)一步細(xì)分，提高LED各項(xiàng)性能的一致性;二是通過(guò)后續(xù)校正的方式來(lái)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(diǎn)校正。校正技術(shù)則從單純的光強(qiáng)校正，發(fā)展到光強(qiáng)色坐標(biāo)校正。
但是，我們認(rèn)為后續(xù)校正并不是萬(wàn)能的。其中，光軸不一致、光強(qiáng)分布曲線不一致、衰減特性不一致、拼裝精度差以及設(shè)計(jì)的不規(guī)范等是無(wú)法通過(guò)后續(xù)校正來(lái)消除的，甚至這種后續(xù)校正會(huì)使光軸、衰減、拼裝精度方面的不一致更加惡化。
因此，通過(guò)實(shí)踐我們的結(jié)論是：后續(xù)校正僅僅是治表，而LED參數(shù)細(xì)分才是治本，才是LED顯示產(chǎn)業(yè)未來(lái)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(gè)認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)，即以分辨率替代清晰度。其實(shí)顯示屏清晰度是人眼對(duì)顯示屏分辨率、均勻性(信噪比)、亮度、對(duì)比度等多項(xiàng)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(duì)提高清晰度是毫無(wú)疑義的。試想一個(gè)存有嚴(yán)重“灰塵效應(yīng)”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(gè)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(gè)方面：一是LED自身品質(zhì)不佳;二是使用方法不當(dāng)。通過(guò)分析我們歸納出LED失效模式和上述兩個(gè)主因之間的對(duì)應(yīng)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(yàn)測(cè)試中是無(wú)法發(fā)現(xiàn)的。除了在受到靜電放電、大電流(造成結(jié)溫過(guò)高)、外部強(qiáng)力等不當(dāng)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(shù)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(yīng)力的不同而產(chǎn)生的，因此，LED的質(zhì)量檢測(cè)是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作。
4、壽命
影響LED顯示屏壽命的因素有內(nèi)因和外因，內(nèi)因有外圍部件性能、LED發(fā)光器件的性能、產(chǎn)品抗疲勞性能;內(nèi)因有LED顯示屏的工作環(huán)境等等。
1). 外圍部件影響
除了LED發(fā)光器件之外，LED顯示屏還使用了許多其他的外圍部件，包括電路板、塑膠殼體、開(kāi)關(guān)電源、接插件、機(jī)殼等，任何一個(gè)部件出現(xiàn)問(wèn)題，都可能導(dǎo)致顯示屏的壽命降低。所以，顯示屏的最長(zhǎng)壽命是由最短壽的那個(gè)關(guān)鍵部件的壽命決定的。比如，LED、開(kāi)關(guān)電源、金屬外殼均按8年標(biāo)準(zhǔn)選料，而電路板的防護(hù)工藝性能只能支持其工作3年，3年之后因?yàn)殇P蝕會(huì)發(fā)生損壞，那我們也只能得到一塊3年壽命的顯示屏。
2). LED發(fā)光器件性能的影響
LED發(fā)光器件是顯示屏最關(guān)鍵也是與壽命最相關(guān)的部件。對(duì)于LED，主要是以下指標(biāo)：衰減特性、防水汽滲透特性、抗紫外線性能。如果LED顯示屏廠家對(duì)LED器件的指標(biāo)性能評(píng)估不過(guò)關(guān)，就應(yīng)用到顯示屏中，會(huì)導(dǎo)致大量的質(zhì)量事故，嚴(yán)重影響了LED顯示屏的壽命。
3). 產(chǎn)品的抗疲勞性能影響
LED顯示屏產(chǎn)品的抗疲勞性能如何，取決于生產(chǎn)工藝。拙劣的三防處理工藝制作出的模組抗疲勞性能難以保證，在溫濕度變化時(shí)，電路板防護(hù)表面會(huì)出現(xiàn)裂痕，導(dǎo)致防護(hù)性能下降。
所以LED顯示屏的生產(chǎn)工藝也是決定顯示屏壽命的關(guān)鍵因素。顯示屏制作所涉及到的生產(chǎn)工藝有：元器件儲(chǔ)藏與預(yù)處理工藝、過(guò)爐焊接工藝、三防處理工藝、防水密封工藝等。工藝的有效性與材料選擇與配比、參數(shù)控制以及操作工素質(zhì)相關(guān)，對(duì)于絕大LED顯示屏廠家來(lái)說(shuō)，經(jīng)驗(yàn)的積累很重要，一個(gè)擁有多年經(jīng)驗(yàn)的工廠對(duì)生產(chǎn)工藝的把控會(huì)更加有效。
4). 工作環(huán)境的影響
因用途不同，顯示屏的工作條件千差萬(wàn)別。從環(huán)境方面來(lái)講，戶內(nèi)的溫差小，無(wú)雨雪及紫外線影響;戶外的溫差最大可達(dá)70度，外加風(fēng)吹日曬雨淋。惡劣的環(huán)境會(huì)加劇顯示屏的老化，工作環(huán)境是影響顯示屏壽命的重要因素。
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(guò)零部件(比如開(kāi)關(guān)電源)的更換來(lái)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。
我們說(shuō)LED壽命決定顯示屏的壽命，但并不是說(shuō)LED壽命等于顯示屏壽命。由于顯示屏在工作時(shí)并不是每只LED每時(shí)每刻都在滿負(fù)荷工作，顯示屏在正常播放視頻節(jié)目的情況下，顯示屏的壽命期應(yīng)該是LED壽命期的6～10倍，當(dāng)LED工作在小電流的狀況下壽命可以更長(zhǎng)。因此，選用該品牌LED的顯示屏壽命期可達(dá)5萬(wàn)小時(shí)左右。
怎樣使LED壽命期更長(zhǎng)?一般情況下我們可以從器件制造和器件應(yīng)用兩方面著手。從器件制造方面來(lái)講：選擇優(yōu)質(zhì)的外延材料;加大芯片面積，減小電流密度;均衡電流密度;降低熱阻;選擇性能優(yōu)良而抗紫外能力強(qiáng)的封裝材料等都可以使LED壽命更長(zhǎng)。
從器件應(yīng)用方面講：將散熱作為從模塊設(shè)計(jì)到工程實(shí)施甚至將來(lái)系統(tǒng)維護(hù)的一個(gè)中心工作;降低LED工作電流;正確配置LED，使各基色LED同步衰減等都是可以延長(zhǎng)LED使用壽命的。
LED燈是否穩(wěn)定，品質(zhì)的好壞與燈體本身散熱至為重要，目前市場(chǎng)上高亮度LED全彩屏的散熱，通常采用自然散熱，效果并不理想。散熱做的不理想，燈具本身的壽命也會(huì)受影響。
5、能耗與能效
提高LED光效，降低顯示屏能耗是LED顯示屏技術(shù)一個(gè)重要的發(fā)展方向，它具有如下積極意義：一是節(jié)能、減排，保護(hù)環(huán)境;二是降低電力增容、動(dòng)力設(shè)備及散熱設(shè)備的投入;三是節(jié)省電費(fèi)降低運(yùn)營(yíng)成本;四是降低顯示屏溫升;五是延緩LED衰減速度;六是提高系統(tǒng)可靠性;七是延長(zhǎng)顯示屏壽命;八是減小顯示屏光電參數(shù)的溫漂，穩(wěn)定圖像效果。
LED的發(fā)光效率(即外量子效率)是由LED內(nèi)量子效率和逃逸率決定的。現(xiàn)今，LED的內(nèi)量子效率已高達(dá)90%以上，但是由于逃逸率較低，因此外量子效率成為提高LED光效的瓶頸。為了突破這個(gè)制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸，許多新穎的解決方案被提出，同時(shí)得到了理論驗(yàn)證，其中大多數(shù)已進(jìn)入試驗(yàn)階段，部分已獲得了成功，并且為最終的產(chǎn)業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
LED作為一種綠色、節(jié)能光源受到人們的青睞，也必將作為一種主流媒體，引領(lǐng)顯示技術(shù)的未來(lái)。
總之，器件制造與器件應(yīng)用本身是一個(gè)相輔相成的統(tǒng)一體，器件技術(shù)的進(jìn)步給應(yīng)用市場(chǎng)帶來(lái)繁榮，而應(yīng)用市場(chǎng)的需求則是器件技術(shù)進(jìn)步的永恒動(dòng)力。只有上下游企業(yè)共同努力，才能開(kāi)創(chuàng)LED顯示屏技術(shù)新的未來(lái)。
