决定LED全彩显示屏质量的五大要素探讨

　　导读：LED显示屏的重要性就好比汽车的引擎、空调的压缩机。选择一款性能优良的LED是完成一个高性能LED显示屏的基本条件。然而，即使同样的配菜、同样的调料、同样的灶具，不同水平的厨师也可能烹饪出千差万别的菜肴。因此，本文就对决定LED全彩显示屏质量的五大要素进行探讨、分析。

　　一般认为LED显示屏有下面五大要素决定LED全彩显示屏质量，主要是：亮度与视角、均匀性与清晰度、像素失控率、衰减特性、能耗与能效。

　　1、亮度与视角

　　显示屏亮度主要取决于LED的发光强度和LED密度。近几年LED在衬底、外延、芯片及封装等方面的新技术层出不穷，尤其是氧化铟锡（ITO）电流扩展层技术及工艺的稳定与成熟，使LED的发光强度有了大幅提高。目前，国际一流品牌小功率LED在水平视角为110度、垂直视角为50度的情况下，绿管的发光强度已高达4000mcd,红管达1500mcd,蓝管达1000mcd.在像素间距为20mm时，显示屏亮度可达到10000nit以上。显示屏可在任何环境下全天候工作。

　　2、均匀性与清晰度

　　LED各项性能参数不一致是影响均匀性的主要原因，制约LED显示屏清晰度改善的主因是均匀性而不是物理像素间距。LED显示屏技术发展到今天，均匀性已成为衡量显示屏优劣的重要指标。人们常说LED显示“点点灿烂，片片辉煌”,就是对像素之间和模块之间严重不均匀的一种形象比喻。一点的说法是“灰尘效应”和“马赛克现象”.

　　造成不均匀现象的根源主要有：LED各项性能参数的不一致；显示屏在生产、安装过程中组装的不足；其它电子元器件的电参数一致性不够；模块、PCB设计的不规范等。其中“LED各项性能参数的不一致”是主因。这些性能参数的不一致主要包括：光强不一致、光轴不一致、色坐标不一致、各基色光强分布曲线不一致以及衰减特性不一致等。如何解决LED性能参数的不一致现象，目前业内主要有两种技术途径：一是通过对LED规格参数的进一步细分，提高LED各项性能的一致性；二是通过后续校正的方式来改善显示屏均匀性。后续校正也从早期的模组校正、模块校正，发展到今天的逐点校正。校正技术则从单纯的光强校正，发展到光强+色坐标校正。

　　3、显示屏像素失控

　　造成显示屏像素失控的原因很多，其中主要的原因就是“LED失效”.LED失效的主因又可分为两个方面：一是LED自身品质不佳；二是使用方法不当。上述我们谈到很多LED的失效通常在LED的常规检验测试中是无法发现的。除了在受到静电放电、大电流（造成结温过高）、外部强力等不当使用外，很多LED失效是在高温、低温、温度快速变化或其它恶劣条件下，由于LED芯片、环氧树脂、支架、内引线、固晶胶、PPA杯体等材料热膨胀系数的差异，引发其内部应力的不同而产生的，因此，LED的质量检测是一项十分复杂的工作。

　　再者，对于GaN基LED而言，静电放电是其失效的诱因。静电放电导致LED失效的机理非常复杂，设备、工具、器皿及人体均有可能带有静电并对其放电，这种静电少则几百伏，高则几万伏，放电时间在纳秒级水平。我们在显示屏生产、安装、使用过程中出现的蓝绿管失效，往往就是LED-PN结被静电放电击穿所至。国际静电协会严格规定了标准静电放电模式，主要分为人体放电模式（HBM）和机器放电模式（MM）。我国对器件的静电放电敏感度（ESDS）分为三个等级（人体模式）：1级为0~1999V;2级为2000~3999V;3级为4000V以上。一般情况下LED的静电放电敏感度在人体模式下在几百伏~上万伏之间，而在机器模式下只有几十伏到五百伏左右。LED显示屏由于生产过程繁杂，静电放电防不胜防，因此，LED静电放电敏感度应选择2级或以上为妥（人体模式），而静电防护必须贯穿生产全过程。

　　4、衰减特性

　　红、绿、蓝LED均具有随着工作时间的增加而亮度衰减的特性。LED芯片的优劣、辅助物料的好坏及封装工艺水平的高低决定了LED衰减速度。一般来说，1000小时、20毫安常温点亮试验后，红色LED衰减应小于10%蓝、绿色LED衰减应小于15%红、绿、蓝衰减的一致性对全彩LED显示屏日后的白平衡影响很大，进而影响显示屏的显示保真度。

　　5、能耗与能效

　　提高LED光效，降低显示屏能耗是LED显示屏技术一个重要的发展方向，它具有如下积极意义：一是节能、减排，保护环境；二是降低电力增容、动力设备及散热设备的投入；三是节省电费降低运营成本；四是降低显示屏温升；五是延缓LED衰减速度；六是提高系统可靠性；七是延长显示屏寿命；八是减小显示屏光电参数的温漂，稳定图像效果。

　　LED的发光效率（即外量子效率）是由LED内量子效率和逃逸率决定的。现今，LED的内量子效率已高达90%以上，但是由于逃逸率较低，因此外量子效率成为提高LED光效的瓶颈。为了突破这个制约行业发展的瓶颈，许多新颖的解决方案被提出，同时得到了理论验证，其中大多数已进入试验阶段，部分已获得了成功，并且为终的产业化奠定了坚实的基础。LED作为一种绿色、节能光源受到人们的青睐，也必将作为一种主流媒体，引领显示技术的未来。

　　总之，器件制造与器件应用本身是一个相辅相成的统一体，器件技术的进步给应用市场带来繁荣，而应用市场的需求则是器件技术进步的永恒动力。只有把握好以上决定LED全彩显示屏质量的五大要素，才能够更好的发挥出LED全彩显示屏的效应。