淺談LED顯示屏現階段最新技術
編輯：JACK [ 2010-3-17 8:35:32 ] 文章來源：LED大屏網
LED發光器件自上個世紀60年代誕生以來，經過近半個世紀的發展，現如今已進入如火如荼的發展年代，它已被人們廣泛的運用眾多領域中，如：信息傳媒領域，體育場館、各類信息發布媒體等等；交通引導行業，道路交通燈、誘導牌、警示牌等，車站、機場、碼頭等等的導向牌；照明、家具裝飾、城市景觀、日常照明等，手機、液晶顯示器的背光源，景觀照明，手電、臺燈等等；其它定制運用領域，企業logo及其他特別使用產品等等；總之LED顯示屏在運用的廣度和產品的深度方面將會有更進一步的發展。
首先，就LED顯示屏現階段，行業內部分企業正在研究或已運用的最新技術或者是新工藝、新方法等，從以下幾個方面來簡單描述:
（一）針對LED發光器件制造及運用，目前技術發展的焦點集中表現在以下幾點：
（1）亮度校正：
對于LED發光器件制造商而言，針對現階段可以實現的制成或工藝，在最終產品的亮度劃分規格檔次方面，目前能夠做到較高的可達到1：1.1；如果實際運用可以達到這種要求，其效果還是不錯的。但是，考慮到成本的原因，LED供應商在具體對運用商的供應方面往往是做不到的。一般情況下，目前市場上通常是1：（1.3-1.4）的范圍內。只有極少數OEM制造商，由于它的采購量足夠大，從而可以實現在單宗項目上，采用亮度范圍1：1.1的一個檔次的發光二極管。
對于顯示屏運用制造商而言，往往由于在單宗項目上，采用的LED發光管，亮度范圍較寬或者說是使用了2個或以上檔次的管子，為了避免由于LED亮度的不一樣，造成顯示屏的亮度不均勻，在信號的處理和電路設計方面引入了亮度校正的改進措施，即犧牲一定的亮度指標，來減少LED亮度的相對不均勻性，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上的，從客觀上講，它與LED發光器件的制成有關，如管芯的對中性等；與顯示屏的制成有關，如：發光管的相對垂直度、模組和箱體的封裝及裝配的相對垂直度、一致性等；而這些重要環節，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，在亮度校正的計算處理方法上，各家都有自家的招，目前行業內，還未就亮度校正方面，提出一個比較規范的可操作的標準或尺度，所以，現階段對LED亮度校正的處理方法或原理，其有效性、合理性、嚴謹性等都有待探討，需要經過實踐的進一步檢驗，因此選好管子使用，才是從根本上解決LED發光器件的亮度不均勻性。
（2）視角配光：
在全彩色LED顯示屏運用中，對色彩的還原方面要求比較高，即在顯示屏的可視角范圍內，都要做到比較好地色彩還原，所以，由紅綠藍LED構成的三基色，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的某些區域內色彩還原失真。針對這種要求，LED發光器件在制造過程中，其制成或工藝，必須確保做到紅綠藍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際使用要求。目前，國內雷曼光電公司的產品在此方面做得較好，其它大多數廠家未能完全做到。
（3）色度校正：
LED發光器件的色度通常是用波長來描述得，波長的不同反映出顏色的不一樣。對于LED發光器件制造商而言，針對現階段可以實現的制成或工藝，在最終產品的波長劃分規格檔次方面，目前能夠做到較高的可達到2nm；如果實際運用可以達到這種要求，其顏色還原效果還是不錯的。但是，又是因為成本的緣故，LED供應商在具體對運用商的供應方面往往是做不到的。一般情況下，目前市場上通常是綠藍管子在5nm的范圍內，紅管子在5-10nm的范圍內。只有極少數OEM制造商，由于它的采購量足夠大，從而可以實現在單宗項目上，采用波長范圍2nm的一個檔次的發光二極管。
對于顯示屏運用制造商而言，往往由于在單宗項目上，采用的LED發光管，波長范圍較寬或者說是使用了2個或以上檔次的管子，為了避免由于LED波長的不一樣，造成顯示屏色度的不均勻，在信號的處理和電路設計方面引入了色度校正的改進措施，即通過采用補光的方式，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上的，從主觀上講，在色度校正的計算處理方法上，各家都有自家的招，目前行業內，還未就色度校正方面，提出一個比較規范的可操作的標準或尺度，所以，現階段對LED色度校正的處理方法或原理，其有效性、合理性、嚴謹性等都有待探討，需要經過實踐的進一步檢驗，因此選好管子使用，才是從根本上解決LED發光器件的色度不均勻性。
（二）驅動集成電路的設計改進：
（1）恒流偏差：
LED專業恒流驅動芯片，經過近十多年的發展，在工藝和技術方面也有了較大的發展，其技術指標由早期的：片與片之間的誤差達到±6%，引腳之間的偏差達到±3%；提升到目前的：片與片之間的誤差達到±3%，引腳之間的偏差達到±1%；從而降低了驅動芯片的離散性，提高了顯示屏的亮度均勻性。
（2）脈寬調制：
PWM專業LED恒流驅動芯片，雖然在上個世紀末國外就有廠家制造（如SONY、TI、TOSHIBA等），但因價格昂貴，始終未能打開國內市場，隨著這幾年技術的發展，工藝的提高，成本的降低，PWM專業LED恒流驅動芯片的需求逐年上升，采用這種驅動芯片，可以降低控制系統的復雜性，從提高產品的可靠性，并且在圖像顯示還原方面優于采用一般的LED專業恒流驅動芯片。
（3）逐點檢測：
驅動芯片逐點檢測功能的增加，為顯示屏的遠程管理和維護提供了硬件基礎，提高了維修的準確性。目前，實現的逐點檢測包括開路、短路及芯片溫度檢測等，市場上的主流芯片廠家東芝和聚積均有類似產品，其中聚積新近推出了一款，在線檢測恒流驅動芯片，型號是MBI5039，它可以實現在不影響顯示屏正常工作的情況下，完成檢測工作。當然其“副”作用還是有的，具體地講，在功能增加的同時，芯片工作的抗干擾性降低，由此勢必要提高系統的控制能力，以提升產品的抗干擾性。
（4）單片或逐點電流增益可調：
驅動芯片實現單片或單點增益可調，為亮度或色度校正提供了比較好的硬件基礎，從而實現在生產過程中，就可以完成LED的亮度或色度逐點校正工作，這其中校正數據的采集，當然需要由（購買或定制）專用的LED模組亮度逐點測試生產設備完成，采用這種方式更科學、更合理，并且不額外增加成本，有利于市場推廣。
（5）單線傳輸：
被廣泛的運用在燈飾產品中，它解決了長期困擾此類產品的信號傳輸線多、可靠性降低的問題，實現了采用三根線就可以替代原有的多線傳輸模式，即僅使用信號線、地線、電源線；在信號的處理上，采用時基信號和紅、綠、藍三色數據信號混編模式傳輸，延長了傳輸距離，提高了抗干擾能力，由此產品的穩定性也大幅提高。在價格方面，同市場需求存在一定差距，對擴大其運用范圍，有一定制約作用。在其他方面的運用，筆者研究不多，在此就不贅述了。
（三） 新工藝及新方法的采用：
（1）改進產品的使用條件或環境：
①LED的工作條件：
嚴格按照廠家提供的技術參數，進行相關設計和使用，在亮度、波長及結壓降方面都必須嚴格控制，LED的工作條件均選定在額定工作范圍內，違背這些要求，都會對LED造成損害。
②驅動IC的功耗：
驅動IC工作時的發熱量，在整個產品中，占有一定的比例，也產品發熱的重要因素之一，因此，降低驅動IC的發熱量，在產品的設計或使用過程中是非常必要的。通常情況可采取兩種措施來處理，可以非常有效的降低IC的發熱量，第一，在模組的驅動板設計當中，將驅動IC的邏輯供電5V與LED的發光供電分開獨立設計（會增加一點生產過程的工作量）；或者在驅動板上增加一個升壓電路設計（會使產品的成本增加一點點）；通過降低LED的供電電壓，減少驅動IC的功耗，從而達到降低其發熱量的目的。第二，采購LED發光二極管，需要對結壓降提出一定要求，如：3.0-3.2V或3.2-3.4V間，這樣不但可以降低驅動IC的發熱，而且還可以降低LED發光二極管自身的發熱。
③降溫措施：
在降溫的處理上，往往會直接受成本的制約，因此，正確有效的方法，就是使發熱體附近的空氣不是靜止的，而要流動起來，能夠形成同周邊環境進行有效的熱交換，從而達到降溫的目的。最常用的是軸流風機，通過改進模組、箱體的設計，達到模組內外附近的空氣都可以流動起來的目的，從而實現發熱體與周邊環境間有效的熱交換。
（2）提高產品的質量與產能：
①針對LED產品的特點，合理的編排生產工藝：
在LED產品的生產過程中，貼片、插件、焊接等重要環節，最好是都采用機器化生產模式進行，可以有效地保證產品在這些環節的質量，尤其是貼片LED和插件LED，通過機器完成，不但可以保證器件的正確性，同時它還實現了將LED有機的、合理的混布，從而使顯示屏的均勻性更好。
②加強過程控制：
在LED產品的生產過程中，由人工完成的環節中，盡可能多采用相關制具操作完成，這樣可以保證產品的一致性，并有利于規范性操作；對影響產品質量的環節，需增加相應的測試手段或方法，如：做一個水箱，進行防水測試；編輯輕重負載信號變換，測試系統的穩定性、電源的可靠性等；長時間屏體老化測試模組的可靠性等。
③優化設計提高產能：
優化產品設計，使之進一步形成系列化、標準化等，不但可以提高生產效率，提升產能，同時可以減少出錯的幾率，從而降低管理成本；如果產品使用的兼容性可以增強的話，不但可以降低成本，同時，由于庫容量的變相增加，也就意味著產能的增加。
（3）降低成本，擴大市場：
在LED 顯示屏產品中，LED發光器件的成本，約占40%左右，其比例也是相當高的。所以要想進一步降低成本，就必須在LED發光器件上做文章，目前，國內已有個別有條件的企業在做相關嘗試（如聯創健和等），具體來講，就是LED顯示屏運用商同LED封裝商進行有機的結合，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和材料費，提升產品的利潤或降低產品的成本，從而進一步擴大市場。
（四）結構設計的改進：
（1）形式的多樣性：
從選擇材料上來講，有鐵材、不銹鋼、鋁材、ABS等；從形式上講，傳統的主要是箱體形式，目前結構改進創新主要體現在異型使用、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：
通過優化產品內部結構設計，進一步壓縮整體空間或通過分解重組，使顯示屏的主體部分變得更薄，同時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、樓頂的使用，由于其有較好的通透性，一方面可以降低對建筑物載荷的要求，另一方面，也減小了屏體的風荷，提高了顯示屏在建筑物上使用的安全性。
（五） 材料的變革：
（1）環保性：
隨著歐盟國家強制執行ROHS指令，將近一年，我國的生產制造企業，越來越多的意識到環保的重要性，因此，在產品的選材上，首先滿足ROHS要求，同時對生產過程中使用的某些污染品，要求供應廠家可以及時處理和回收，從而達到環保的目的。
（2）亟待變更的材料：
目前，LED顯示屏生產過程中，使用的防水密封硅膠，是采用雙組份混合使用的，如果采用全自動灌膠機進行灌膠作業，工作環境會比較干凈，而且硅膠的殘余料也少，但是產能或者說生產效率都會降低；如果靠增加設備，提高產能，不但會投入較大，并且企業也承受不起；如果改用手動人工作業，不但會造成工作環境較臟，同時，硅膠的殘余料也多，不好再生使用，這對環境也是一個污染。目前，國內已有企業在研制或嘗試使用新的環保材料來替代硅膠，其優點主要表現為：降低工人的操作難度；黏附在管子表面，不影響LED的透光率；無需象硅膠那樣滿灌，這樣模組的重量也會減輕；具有防水、抗紫外線、抗老化等特點，現階段因成本較高，還無法真正在LED產品中使用。相信不久這種產品會在LED產品中得到運用。
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