高密度LED顯示屏存在的幾大技術(shù)問(wèn)題與改進(jìn)方法

文章來(lái)源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2015-07-14

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　　　　 從2011年開(kāi)始，“高清”、“超高清”、“高密度”、“小間距”等詞語(yǔ)頻繁出現(xiàn)在各類招投標(biāo)文件、宣傳冊(cè)上。短短幾年的時(shí)間，點(diǎn)間距從4mm到 3mm、2.5mm、1.9mm、1.6mm、1.2mm，再到目前的1.0mm，高密度LED顯示產(chǎn)品已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了系列化、產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化。高密度產(chǎn)品像是企業(yè)管理與設(shè)計(jì)水平的放大鏡，它將原本存在但不突兀的問(wèn)題放大，例如，稍有一點(diǎn)精度控制不佳，就可能導(dǎo)致整屏效果差的局面。本文將客觀的從原材料、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)工藝、生產(chǎn)等方面歸納高密度LED顯示產(chǎn)品存在的幾大特有的技術(shù)問(wèn)題，提出改進(jìn)方法與構(gòu)想。

　　1.PCB表面處理問(wèn)題

　　盡管LED顯示屏在工作狀態(tài)下才可以實(shí)現(xiàn)其價(jià)值，CCC認(rèn)證，但是從專業(yè)角度，我們依然關(guān)注黑屏的效果。本文中黑屏指的是LED顯示屏在不工作的狀態(tài)下的視覺(jué)效果。

　　在高密度產(chǎn)品的面陣驅(qū)動(dòng)板設(shè)計(jì)時(shí)，我們遇到兩個(gè)問(wèn)題影響黑屏效果。一是PCB表面的色差，行業(yè)內(nèi)，批量生產(chǎn)的PCB的色差暫時(shí)還沒(méi)有數(shù)據(jù)能夠反映，大多數(shù)靠人眼去觀察，但PCB表面的一致性做的再好，也很難同面罩的一致性媲美。如果不加面罩，則需在PCB上進(jìn)行二次加工。但這種二次加工精度控制要求很高，需要專門的工藝設(shè)計(jì)。二是掃描線分割問(wèn)題。分割線指的是在設(shè)計(jì)掃描電路中，分別共用驅(qū)動(dòng)芯片某一I/O口的兩組發(fā)光二極管連接線之間的空隙，這個(gè)間隙就像是將印制板分割成為兩部分，故稱分割線(如圖1)。

　　分割線的產(chǎn)生是掃描電路設(shè)計(jì)的必然結(jié)果，一直存在，僅因高密度而凸顯。對(duì)于這種問(wèn)題，有三種方法去除，一是加裝面罩，二是使用高度更高的發(fā)光管起到遮擋作用，三是添加假線設(shè)計(jì)，假線是指在PCB layout時(shí)，設(shè)計(jì)的沒(méi)有任何信號(hào)定義的線。

　　在分割線區(qū)域，繪制沒(méi)有信號(hào)的數(shù)據(jù)線，以避免出現(xiàn)斷層。圖1左圖是未加假線的設(shè)計(jì)，圖中有明顯分割線，圖1右圖是增加假線的設(shè)計(jì)，已無(wú)分割線。

　　面對(duì)上述兩大問(wèn)題，目前最好的解決方法依然是加裝面罩。只是面罩的強(qiáng)度以及加工難易將會(huì)是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。

　　2.PCB尺寸精度問(wèn)題

　　大多數(shù)高密度顯示屏，點(diǎn)亮?xí)r存在亮線和暗線的問(wèn)題。亮線和暗線的出現(xiàn)是整行或整列像素點(diǎn)間隔不均造成的，一個(gè)重要的原因是PCB尺寸不精確造成的拼裝瑕疵。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)模塊邊緣像素點(diǎn)之間的間距誤差超過(guò)像素間距的10%，亮線和暗線的問(wèn)題就會(huì)出現(xiàn)。市場(chǎng)上高精度的PCB裁板機(jī)精度是±0.1mm，激光切割機(jī)的精度≤±0.01mm。從數(shù)據(jù)上來(lái)看，使用高精度PCB裁板機(jī)不會(huì)導(dǎo)致亮線與暗線的出現(xiàn)，但事實(shí)并非如此。我們用高精度裁板機(jī)裁開(kāi)的PCB邊緣與用激光切割機(jī)切割的PCB邊緣放大數(shù)倍進(jìn)行比較。可以發(fā)現(xiàn)高精度PCB裁板機(jī)的確可以做到±0.1mm的精度，但是其裁邊不光滑，易造成毛刺，而激光切割不僅可以保證切割精度，還能保證PCB邊緣較為平整。因此，為了避免PCB邊緣尺寸不準(zhǔn)造成的拼裝問(wèn)題，照明產(chǎn)品，高密度PCB切割應(yīng)該使用激光切割技術(shù)。

　　3.貼裝問(wèn)題

　　高密度LED顯示屏的貼裝是難點(diǎn)之一。焊盤的設(shè)計(jì)、網(wǎng)板的設(shè)計(jì)、貼裝的過(guò)程都是控制要點(diǎn)。

　　1010SMD發(fā)光管的焊盤尺寸只有0.3mm，若按照常規(guī)的在網(wǎng)板厚度不變的情況下，以小于焊盤的尺寸開(kāi)孔，那么，當(dāng)錫膏本身流動(dòng)性差時(shí)，容易阻塞網(wǎng)板孔，影響生產(chǎn)效率，如果錫膏未落在焊盤上，該焊點(diǎn)會(huì)造成焊接不良。目前，采用的方法是降低網(wǎng)板的厚度，增加網(wǎng)板開(kāi)孔的尺寸。

　　圖2中， h表示網(wǎng)板厚度，a表示網(wǎng)板開(kāi)孔尺寸，在保證錫膏總量不變的情況下，a2>a1，h1>h2，則右圖中錫膏與焊盤的接觸面大，車間照明，由于錫膏與焊盤的附著力與接觸面大小成正比，因此，采用右圖方式開(kāi)網(wǎng)板孔有利于錫膏附著在焊盤上，避免了網(wǎng)板孔阻塞的情況。但是，要注意的是，LED照明企業(yè)，網(wǎng)板開(kāi)孔不能大于焊盤尺寸，否則錫膏在融化過(guò)程中散開(kāi)，過(guò)回流后，多余的錫爬上發(fā)光管引腳，造成顯示屏引腳閃閃發(fā)光，黑屏效果欠佳。

　　以往貼裝SMD發(fā)光二極管時(shí)，肉眼較難看出偏移，醫(yī)院led照明，除非使用面罩作為基準(zhǔn)，偏移較明顯的發(fā)光管才會(huì)現(xiàn)出原形。即使發(fā)光管有偏移，并不會(huì)影響焊接可靠性。而高密度則不同，發(fā)光管偏移不僅僅影響觀看效果，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致虛焊，稍有外力，發(fā)光管就會(huì)發(fā)生脫落。因此，必須在貼片前設(shè)置發(fā)光管中心與焊盤中心對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)注意回流焊爐內(nèi)風(fēng)速的控制。

　　調(diào)試一塊高密度模塊時(shí)，若出現(xiàn)盲點(diǎn)，首先要做的是在放大鏡下觀察，電工照明，因?yàn)槊�點(diǎn)未必都是LED壞點(diǎn)或虛焊，有時(shí)是發(fā)光管翻轉(zhuǎn)造成的，這種概率并不高。通過(guò)研究分析，其主要原因如下：

　　1)貼片機(jī)吸嘴吸取發(fā)光管時(shí)，控制精度不佳或是吸嘴與PCB不垂直。另外，發(fā)光管進(jìn)料時(shí)在傳送帶上有抖動(dòng)，發(fā)光管在載帶中，有的偏左，有的偏右，口碑，吸嘴未必都能夠吸在發(fā)光管的中心位置。

　　2)拋料補(bǔ)焊的過(guò)程中，酒店led照明，人為的碰觸導(dǎo)致發(fā)光管偏移或翻轉(zhuǎn)。

　　因此，在高密度產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，我們特別強(qiáng)調(diào)人的影響。同時(shí)，在回流焊前加自動(dòng)光學(xué)檢查(AOI)可以避免類似問(wèn)題的出現(xiàn)。

　　4.畫面畫質(zhì)問(wèn)題

　　近兩年，高密度LED顯示屏成為了DLP、PDP、LCD等顯示產(chǎn)品的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，其最大的優(yōu)勢(shì)在于無(wú)縫、高亮、高刷新、色彩豐富。但是這里需要強(qiáng)調(diào)的是LED顯示屏的高亮優(yōu)勢(shì)僅僅是在環(huán)境亮度比較高的情況下，才可以顯現(xiàn)。而DLP、PDP、LCD等顯示產(chǎn)品主要的應(yīng)用場(chǎng)合均為室內(nèi)環(huán)境，環(huán)境照度大多不會(huì)超過(guò)300lx，質(zhì)量，為此，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)與主觀評(píng)價(jià)，得出了環(huán)境照度與顯示屏亮度之間的關(guān)系(見(jiàn)表1)，我們認(rèn)為在環(huán)境照度小于300lx時(shí)，LED燈管，高密度 LED顯示屏的亮度僅需要120-600nit即可滿足要求。但是，部分客戶不接受低亮度，這與早期的顯示屏宣傳有關(guān)，因此，我們需要積極的引導(dǎo)客戶，同時(shí)，注意高亮和低亮下開(kāi)關(guān)電源的配置，使用亮度自適應(yīng)功能。