決定LED顯示屏質量的幾大因素

在談到LED顯示屏視角時，有一個值得我們思考的現象：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，而以現有的產品形態(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?

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層出不窮，尤其是氧化銦錫(ITO)電流擴展層技術及工藝的穩(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

1、LED顯示屏亮度與視角

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

2、均勻性與清晰度

LED各項性能參數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“馬賽克現象”。

造成不均勻現象的根源主要有：LED各項性能參數的不一致;顯示屏在生產、安裝過程中組裝精度的不足;其他電子元器件的電參數一致性不夠;模塊、PCB設計的不規(guī)范等。其中“LED各項性能參數的不一致”是主因。這些性能參數的不一致主要包括：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性能參數的不一致現象，目前業(yè)內主要有兩種技術途徑：一是通過對LED規(guī)格參數的進一步細分，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，通過實踐我們的結論是：后續(xù)校正僅僅是治表，而LED參數細分才是治本，才是LED顯示產業(yè)未來的主流。

而論到顯示屏均勻性與清晰度的關系，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

①造成顯示屏像素失控的主要原因是LED失效

②靜電放電是失效最大誘因

③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)現的。除了在受到靜電放電、大電流(造成結溫過高)、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、內引線、固晶膠、PPA杯體等材料熱膨脹系數的差異，引發(fā)其內部應力的不同而產生的，因此，LED的質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、安裝、使用過程中出現的藍綠管失效，往往就是LED-PN結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全過程。

4、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是可以通過零部件(比如開關電源)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，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。而在實際使用狀況下是達不到的。我們有一個簡單的實驗方法和計算公式可以測算LED的壽命：將LED放置于與實際工作環(huán)境相同的條件下工作1000小時，并測得光強的初始值和終值，然后通過公式就可推出LED的壽命期。我們選定某著名品牌藍管在環(huán)境溫度為50℃、電流為20mA的環(huán)境下工作1000小時后測得終值為0.88×初始值，根據公式我們可算出該藍管在該環(huán)境下的壽命為5422小時。