Technologie LED displeje
Po zabalení jsou LED korálky uspořádány do pevného vzoru na PCB (deska s plošným obvodem) k vytvoření LED světelného pole. Tato jednotka, spolu s obvodem periferního ovladače, se nazývá LED modul (také známý jako LED deska). Více LED modulů kombinovaných v běžném vzoru spolu s přijímací kartou a napájecím zdrojem tvoří jednotku nazvanou LED skříň. LED displej, konstruovaný uspořádáním více LED skříní, nemůže osvětlit displej pro zobrazení platného obsahu. Vyžaduje se vyhrazený ovladač a zdroj videa.
Zdroj videa může pocházet z počítače, přehrávače, mediálního serveru, kamery nebo jiného zařízení. Tato zařízení vystupují zdroj videa do řadiče LED, který dekóduje zdroj videa, převádí formát a vyřízne obrázek. Řadič poté vydá konečný formát dat vhodný pro LED displej na kartu přijímače v rámci LED skříně. Karta přijímače poté řídí jas a barvu čipů LED, čímž zobrazuje požadovaný obsah na LED displeji. Obrázek 1-2-1 ukazuje strukturu topologického systému LED displeje. Z pohledu celé konstrukce LED displeje technologie LED displeje zahrnuje technologii LED displeje, technologie LED pohon, technologii LED displeje, technologie LED balení, technologie čipových emisí LED emitující LED atd.
Struktura průmyslového řetězce LED
Různé technické odkazy LED displejů jsou úzce integrovány za účelem vytvoření průmyslového řetězce LED displeje. Tento průmyslový řetězec je rozdělen do tří segmentů: konec čipu (upstream), konec balení (uprostřed) a konec displeje (po proudu), jak je znázorněno na obrázku.
Strana čipu se primárně týká výroby epitaxiálních oplatků, konkrétně LED čipů a souvisejících materiálů, což je výrobní proces pro LED čipy. Tato technologie potřebná pro toto úsilí zahrnuje základní znalosti v chemii a fyzice, což vede k vysoké technické bariéře vstupu a významnému vlivu na rozvoj celého průmyslového řetězce LED.
Strana obalu se primárně týká balení LED čipů, konkrétně sestavení čipů ED do jednotlivých pixelových jednotek. Mezi produkty, které se obvykle zapojují do tohoto procesu, zahrnují diedované LED jednotky a SMD-balené LED pixely. Tento proces používá specializované procesní technologie k formování produktů na straně čipu do formy, která usnadňuje manipulaci a pájení.
Strana displeje se primárně týká hotových LED displejů, jmenovitě LED displeje, LED enclosures a LED obrazovky. Tento segment zahrnuje širokou škálu průmyslových odvětví, včetně čipů ovladačů, napájecích zdrojů, řídicích systémů a hardwarových příloh.
Klíčová časová osa rozvoje technologií
LED displeje se vyvinuly z ultra velkého venkovního rozteče na jemné vnitřní hřiště a nyní na ultra jemné vnitřní hřiště. Hlavním důvodem je to, že polovodiče emitující světla Em-Em-Em-Em-Em, které trpěly nízkou světelnou účinností a jediným barevným displejem, čímž omezily jejich aplikaci na jednoduché zobrazovací aplikace, jako jsou textové reklamy a dopravní značky zobrazující symboly a jednoduché barvy. Teprve poté, co byl vyřešen problém s účinností, zadali LED displeje do éry plně barev. V té době však bylo rozteč DOT displejů stále velmi velké, primárně používané primárně pro venkovní reklamu, informační oznámení a další aplikace vyžadující prohlížení ultra dlouhé vzdálenosti.
S technologickým pokrokem a vznikem technologie SMD balení bylo LED displejové rozteče schopno dosáhnout P3.9 nebo dokonce P2.5. To umožnilo nainstalovat LED displeje na venkovních místech s těsně sledovacími vzdálenostmi, jako jsou koncerty a komunitní náměstí, a některé se dokonce začaly používat uvnitř. Když se rozteč DOT displejů dosáhlo P2.0 nebo níže, LED displeje se staly běžnými v mnoha vnitřních místech, jako jsou eskalátory nákupního centra, vchody do obchodů a firemní showroomy. Neustálá technologická inovace vede vývoj displejů LED a jejich vstup do nových oborů. Různá hřiště DOT přinášejí různé scénáře aplikací, vyžadují různé technologie a řešení různých problémů.
LED technologie čipů a její vývoj
Princip emise LED světla je jednoduchý. Nejprve musí mít LED čip spojku PN. Oblast P je primárně díry, zatímco oblast n je primárně elektrony. Bod, kde se regiony P a N setkávají, se nazývá PN Junction. Za druhé, když se zvýší napětí dopředného zkreslení, nosiče v oblastech P a N se rozptýlí k sobě navzájem, což způsobuje migrující elektrony a děry. V tomto okamžiku se elektrony a otvory rekombinují za účelem generování energie, která je přeměněna na fotony a emitováno. Barva emitovaného světla je primárně určena vlnovou délkou světla, která je určena materiálem PN křižovatky.
V průběhu vývoje LED prošla technologie CHIP četnými inovacemi a vývojem. Zpočátku byly kvůli technologickým omezením procesních technologií velké spojení LED čipů, nepřímo ovlivňující velikost LED kuliček. S neustálým rozvojem procesní technologie a struktury LED čipů se čipy LED zmenšují, dokonce dosahují velikosti 100 μm a níže.
V současné době existují tři hlavní struktury LED čipů. Nejběžnější je struktura lícem nahoru, následovaná vertikální a flip-chip strukturami ,. Struktura lícem nahoru je nejčasnější strukturou čipů a také se běžně používá při displejích LED. V této struktuře jsou elektrody umístěny nahoře, s následující sekvencí: p-gan, více kvantových jamek, n-gan a substrátu. Vertikální struktura používá kovový substrát s vysokou teplotou vodivosti (jako je SI, GE a Cu) místo safírového substrátu, což významně zlepšuje účinnost rozptylu tepla. Dvě elektrody ve vertikální struktuře jsou umístěny na obou stranách epitaxiální vrstvy LED. Prostřednictvím N elektrody proudí proud téměř zcela svisle skrz epitaxiální vrstvu LED, minimalizuje tok laterálního proudu a zabrání lokalizovanému přehřátí. Od shora dolů se struktura flip-chip skládá ze substrátu (obvykle safírového substrátu), n-gan, vícenásobné kvantové studny p-gan, elektrody (p a n elektrody) a hrboly. Substrát směřuje nahoru a obě elektrody jsou na stejné straně (směřující dolů). Hrbovky jsou přímo spojeny s základnou (někdy nazývanou substrátem, jako je substrát PCB) dolů, což výrazně zvyšuje tepelnou vodivost jádra a poskytuje vyšší světelnou účinnost.
LED technologie balení a její vývoj
Balení je nezbytným krokem ve vývoji LED displejů. Jeho funkcí je připojit externí vodiče k elektrodám LED čipu a zároveň chránit čip a zlepšit světelnou účinnost. Dobré obaly může zvýšit světelnou účinnost a rozptyl tepla LED displejů, čímž se prodlouží jejich životnost. Během vývoje LED displejů jsou technologie obalů, které se objevily sekvencem, DIP (duální in-line balíček), SMD (zařízení pro montáž povrchu), IMD (integrované maticové zařízení), COB (Chip-On-Deard) a MIP (Microled in Package).
Displeje využívající technologii balení DIP jsou často označovány jako displeje přímého vložení. Korálky LED lampy jsou vyráběny výrobci balicích korálků a poté jsou vloženy do LED PCB pomocí LED modulu a displeje výrobců. Poté se provádí vlnová pájení za účelem vytvoření polot a venkovních vodotěsných modulů DIP.
Displeje využívající technologii SMD balení se často nazývají displeje s povrchem. Tato technika balení zapouzdřuje tři RGB LED diody do jednoho šálku za vzniku jednoho RGB pixelu. Plně barevné LED displeje produkované s technologií SMD balení nabízejí širší úhel pohledu než displeje vyrobené s technologií balení dip a povrch lze ošetřit pro difúzní odraz světla, což má za následek mnohem méně zrnitý efekt a vynikající jas a barevnou uniformitu.
Displeje využívající technologii balení IMD se často nazývají displeje all-in-one. Technologie IMD balení zapouzdřuje více RGB pixelů do velkého šálku, v podstatě spadá pod deštník SMD balení. Kromě využití stávající technologie procesu SMD umožňuje balení IMD velmi malé rozteč pixelů, které prochází stávající bariérou SMD.
Zobrazuje pomocí technologie balení Cob First LED čip přímo do PCB a poté jej utěsňuje vrstvou pryskyřičného lepidla. Balení COB eliminuje proces SMD při zapouzdření čipů RGB LED do šálku za vzniku jednotlivých pixelů a také eliminuje míchání LED požadovaných s SMD balením. Technologie balení COB proto trpí špatnou uniformitou zobrazení, což vyžaduje, aby to řešila kalibrační technologie LED. Technologie balení Cob je však blíže ke zdrojům povrchového světla, přičemž každý pixel se může pochlubit velmi širokým světelným výstupním úhlem, vynikající ochranou a schopností dosáhnout velmi malého rozteče pixelů.
Technologie MIP Packaging je ve skutečnosti spíše meziprodukt mezi technologiemi SMD a Cob Packaging. Zahrnuje umístění čipu LED na PCB a poté rozřezávání PCB na jednotlivé velikosti pixelů. To umožňuje smíšené osvětlení podobné balení SMD, což zajišťuje inherentní uniformitu a zároveň zajišťuje ochranu.
LED technologie řidiče a její vývoj
Čipy ovladačů jsou obecně označovány jako ICS ovladače. Časné LED displeje byly primárně jedno- a duální barvou, využívající ICS s konstantním napětím ovladače. V roce 1997 moje země představila první specializovaný ovladač IC pro plně barevné LED displeje, rozšiřující se ze 16 úrovní šedi na 8192. Následně se řidiči konstantního proudu stali preferovaným řidičem pro plnohodnotné LED displeje, poháněné jedinečnými charakteristikami LED osvětlení. Současně integrovanějších 16kanálových ovladačů nahradilo 8kanálové ovladače. Na konci 90. let byly japonské společnosti jako Toshiba a americké společnosti jako Allegro a T postupně spustily 16kanálové ICS s konstantním proudem ICS. Na začátku 21. století začaly čínské společnosti také hromadné produkce a používání těchto řidičů IC. Dnes, aby se vyřešili problémy s kabelážem PCB u displejů LED s jemným rozkolem, někteří výrobci IC ovladače spustili vysoce integrované ICS s konstantním proudem o 48 kanálu LED.
Při provozu plnobarevného displeje LED je úlohou řidiče přijímat zobrazovací data (z přijímací karty), která vyhovují specifikacím protokolu a interně generují PWM (modulace šířky pulsu) a varianty aktuálního času na výstup PWM proudu související s jasem a rychlostmi stupňů šedi, aby osvětlili LED. LED ovladač ICS lze rozdělit na obecné ICS a specializované ICS. Obecné účely ICS nejsou navrženy speciálně pro LED displeje, ale spíše čipy, které odpovídají některým logickým funkcím LED displejů. Vyhrazené ICS jsou navrženy na základě vlastností emitujících světla LED a jsou speciálně navrženy pro displeje LED. Následující diagram ukazuje jejich architekturu. LED diody jsou zařízení závislá na proudu a jejich jas se mění s proudem. Tato změna proudu však může způsobit posun vlnové délky čipu LED světla, což nepřímo vede k zkreslení barev. Klíčovým rysem vyhrazených ICS je jejich schopnost poskytovat zdroj konstantního proudu. Tento zdroj s konstantním proudem zajišťuje stabilní pohon LED, eliminuje blikání a zkreslení barev a je nezbytný pro kvalitní kvalitu obrazu na LED displejích.
Výše uvedený přístup řidiče IC se nazývá jízda PM (pasivní matice), známá také jako pasivní jízda nebo pasivní jízda založená na poloze. Se vznikem mikro LED a mini LED se rozteč displejů zmenšuje a zvyšuje hustotu komponent ovladače a komplikuje zapojení PCB. To dopady zobrazuje spolehlivost, řídí IC ovladače směrem k vyšší integraci a následně vyšší počty skenování. Čím vyšší je však počet skenování jízdy PM, tím horší je kvalita zobrazení.
Řídím, také známý jako aktivní jízda nebo aktivní jízda založená na poloze. Porovnání jízdy AM a PM. Z lidského hlediska se zdá, že jízda AM se zdá být bez blikání a je pro oko pohodlnější. Také spotřebovává méně energie. Dále řízení, díky své vyšší hustotě integrace, vyžaduje méně čipů.
Technologie řídicího systému LED displeje a jeho vývoj
Systémy řízení displeje LED jsou klíčem k dosažení vynikající kvality obrazu a zlepšení kvality obrazu je do značné míry dosaženo prostřednictvím řídicího systému. Základní řídicí systém se skládá z ovládacího softwaru (hostitelský počítačový software), řadiče (nezávislý hlavní ovládání) a karty přijímače. Řídicí software primárně konfiguruje různé parametry zobrazení; Řadič primárně provádí segmentaci obrazu na zdroji videa; a karta přijímače vydává zdroj videa odeslaného řadičem podle konkrétní sekvence časování, čímž osvětluje celý displej.
Historie rozvoje řadiče
Řídicí systémy sloužící jako „centrální systém“ LED displejů se původně objevily ve formě desek s typickými produkty, jako je MSD300 Nova Nebula. Později, jak se vyvíjely rozteče pixelů a aplikační scénáře, se postupně objevily řadiče založené na podvozcích, s typickými produkty, jako je MCTRL600 Nova Nebula. Později, když se LED displeje vstoupily do indoor a malých pronájmových aplikací, byla poptávka po jednoduchých úpravách displeje a vyvinul se faktor regulátoru a přidal možnosti ladění LCD předního panelu. Mezi typické produkty patří MCTRL660 Nova Nebula. Vzhledem k tomu, že se displej pixelů stále zmenšuje, počet displejů 4K na trhu roste. To zvýšilo zatížení kapacity jednoho řadiče, což vyžaduje ovladač schopný přímo manipulace s rozlišením 4K. V důsledku toho se objevilo 16-portologické regulátory, přičemž typickým příkladem byla Nova Nebula MCTRL4K. Jak se displeje pixelů nadále zmenšuje a scénáře aplikací se rozšiřují, zvyšují se také požadavky na výkon pro řadiče. Objevují se řadiče se schopnostmi zpracování videa, s typickými produkty, jako jsou Nova Nebula V700, V900 a V1260. Některé projekty také vyžadují schopnosti sestřihu na velké obrazovce, což vede ke vzniku řadičů se schopnostmi sestřihu a zpracováním videa. Mezi typické produkty patří řadiče sestřihu řady NOVA Nebula H2, H5 a H9.
Vývoj karet přijímače
V historii karet přijímače, protože LED displeje byly původně používány primárně venku, pro snadnou instalaci a údržbu byla většina přijímacích karet představována vestavěná rozhraní rozbočovače, jako je Nova Nebula Dh426. Vzhledem k tomu, že displeje LED přecházely z venkovního na vnitřní použití, byly požadavky na kvalitu obrazu, šířku pásma a struktura stále přísnější. To vedlo ke vzniku karet přijímače s rozhraními s vysokou hustotou, což mělo za následek menší velikosti, jako je řada brnění Nova Nebula. Se vznikem nových technologií pixelů a balení se LED displeje stále více používají ve špičkových aplikacích, jako je domácí kino, vzdělávání a zdravotnictví, které kladou vyšší požadavky na kontrolní systémy. Tyto požadavky vyžadují nejen vyšší kvalitu obrazu, ale také vyšší snímkové frekvence, aby bylo zajištěno lepší a realističtější reprezentaci světa. To vyžaduje karty přijímače s vyšší šířkou pásma, jako je například Nova Nebula CA 50 5 G Card.
S pokrokem v technologiích Mini LED a mikro LED se požadavky na displeje LED stávají stále přísnějšími a vyžadují nejen vyšší kvalitu obrazu a větší šířku pásma, ale také tenčí, ergonomičtější a flexibilnější strukturální konstrukce. To vyžadovalo použití kontrolních karet na úrovni přijímačů na úrovni čipů k splnění těchto požadavků na trh.
