高密度LED顯示屏工藝研究
  • 日期:2015-09-23
  • 摘要:目前,隨著LED顯示屏技術的不斷發展,各LED廠家加快節奏開發高密度LED顯示屏,從第十一屆廣州LED國際展縱觀各展示屏,高密度顯示屏有所突破,但灰度、色彩均勻性、明暗線等問題仍是需要攻克的硬傷。本文就工藝進行探討,供同行及專家參考、討論。
    關鍵詞:高密度;明暗線;像素間距;矯正
    引言:
    隨著LED顯示技術的快速進步,LED顯示屏的點間距越來越小,現在市場已經推出P1.4、P1.2的高密度LED顯示屏,并且開始應用在指揮控制和視頻監控領域。
    在室內監控大屏市場上DLP拼接和LCD液晶拼接這兩種顯示技術的占據著市場先機,他們雖然各有優勢,但是卻都共同存在一個問題,那就是顯示單元之間的拼縫。高密度LED顯示屏具有先天優勢可以實現無縫拼接。高密度顯示屏像素越來越小,分辨率越來越高,顯示畫面更加清晰、細膩。在顯示標準的高清圖像時,可以完全達到分辨率的要求。如果高密度燈管價格越來越低,高密度LED顯示屏勢必將在室內視頻監控領域占有更大市場。
    高密度LED顯示屏具備高清顯示、高刷新頻率、無縫拼接、良好的散熱系統、拆裝方便靈活等特點。伴隨像素間距越來越小,對LED的貼裝、組裝、拼接工藝及結構提出越來越高要求。本文就工藝問題進行一些探討。
    1、LED選擇:P2以上密度的顯示屏一般采用1515、2020、3528的燈,LED管腳外形采用J或者L封裝方式。側向焊接管腳,焊接區會有反光,墨色效果差,勢必需要增加面罩以提高對比度。密度進一步提高,L或者J的封裝不能滿足最小電性能間距需求,必須采用QFN封裝方式。國星的1010和晶臺的0505均采用此種封裝。
    獨創QFN封裝焊接獨特工藝,這種工藝的特點是無側向焊接管腳,焊接區無反光,從而使得顯色效果非常好。另外采用全黑一體化設計模壓成型,畫面對比度提高了50%,顯示應用畫質效果對比以往顯示屏更加出色。
    2、印刷電路板工藝選擇:伴隨高密度趨勢,4層、6層板被采用,印制電路板將采用微細過孔和埋孔設計,印制電路圖形導線細、微孔化窄間距化,加工中所采用的機械方式鉆孔工藝技術已不能滿足要求。迅速發展起來的激光鉆孔技術將滿足微細孔加工。
    3、印刷技術:過多、過少的錫膏量及印刷的偏移量直接影響高密度顯示屏燈管的焊接質量。正確的PCB焊盤設計需要與廠家溝通后落實到設計中,網板的開口大小和印刷參數正確與否直接關系到印刷的錫膏量。一般2020RGB器件采用0.1-0.12MM厚度的電拋光激光鋼網,1010RGB以下器件建議采用1.0-0.8厚度的鋼網。厚度、開口大小與錫量成比例遞增。高密度LED焊接質量與錫膏印刷息息相關,帶厚度檢測、SPC分析等功能印刷機的使用將對可靠性起到重要的意義。
    4、貼裝技術:高密度顯示屏各RGB器件位置的細微偏移將會導致屏體顯示不均勻,勢必要求貼裝設備具有更高精度,松下NPM設備貼裝精度(QFN±0.03mm)將滿足P1.0以上貼裝要求。
    5、焊接工藝:回流焊接溫升過快將會導致潤濕不均衡,勢必造成器件在潤濕失衡過程中導致偏移。過大的風力循環也會造成器件的位移。盡量選擇12溫區以上回流焊接機,鏈速、溫升、循環風力等作為嚴格管控項目,即要滿足焊接可靠性需求,又要減少或者避免器件的移位,盡量控制到需求范圍內。一般以像素間距的2%范圍作為管控值。
    6、箱體裝配:箱體是有不同模組拼接而成,箱體的平整度和模組間的縫隙直接關系箱體裝配后的整體效果。鋁板加工箱、鑄鋁箱是當下應用廣泛的箱體類型,平整度可以達到10 絲內。模組間拼接縫隙以兩個模組最近像素的間距進行評估,兩像素太近點亮后是亮線,兩像素太遠會導致暗線。拼裝前需要進行測量計算出模組拼縫,然后選用相對厚度的金屬片作為治具事先插入進行拼裝。
    7、屏體拼裝:裝配完成的箱體需要組裝成屏體后才可以顯示精細化的畫面、視頻。但箱體本身尺寸公差及組裝累積公差對高密度顯示屏拼裝效果都不容忽視。箱體與箱體之間最近器件的像素間距過大、過小會導致顯示暗線、亮線。暗線、亮線問題是現在高密度顯示屏不容忽視的、需要急待攻克的難題。部分公司通過貼3M膠帶、箱體細微調整螺母進行調整,以達到最佳效果。
    8、系統卡選擇:高密度顯示屏明暗線及均勻性、色差是LED器件差異、IC電流差異、電路設計布局差異、裝配差異等的積累詬病,一些系統卡公司通過軟件的矯正可以減少明暗線及亮度、色度不均。諾瓦推出亮度、色度矯正系統已經應用到各高密度顯示屏,并取得了較好的顯示效果。
    結論:高密度顯示屏具備精細化顯示效果,必須從材料選擇、電路設計、溫升控制、工藝等各個環節著手。相信高密度顯示屏隨著技術的進步、價格的民眾化,將會取得更大、更廣的市場占有率。

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