Tecnologia di visualizzazione a LED
Dopo essere stati confezionati, le perle a LED sono disposte in uno schema fisso su un PCB (circuito stampato) per formare un array di luce a LED. Questa unità, insieme ai circuiti del driver periferico, è chiamata modulo LED (noto anche come scheda a LED). Più moduli a LED, combinati in un modello normale, insieme a una scheda ricevitore e alimentazione, formano un'unità chiamata un mobile a LED. Un display a LED, costruito organizzando più armadi a LED, non può illuminare il display per visualizzare contenuti validi. Sono richiesti un controller dedicato e una fonte video.
L'origine video può provenire da un computer, giocatore, media server, fotocamera o altro dispositivo. Questi dispositivi emettono la sorgente video su un controller a LED, che decodifica la sorgente video, converte il formato e taglia l'immagine. Il controller emette quindi il formato dati finale adatto al display a LED sulla scheda del ricevitore all'interno del cabinet LED. La scheda del ricevitore controlla quindi la luminosità e il colore dei chip a LED, visualizzando così il contenuto desiderato sul display a LED. La Figura 1-2-1 mostra la struttura del sistema topologico di un display a LED. Dal punto di vista dell'intera struttura di visualizzazione a LED, la tecnologia di visualizzazione a LED include la tecnologia del sistema di controllo del display a LED, la tecnologia di guida a LED, la tecnologia di correzione del display a LED, la tecnologia di imballaggio a LED, la tecnologia dei chip a emissione di luce LED, ecc.
Struttura della catena dell'industria del display a LED
I vari collegamenti tecnici dei display a LED sono strettamente integrati per formare la catena del settore dei display a LED. Questa catena del settore è divisa in tre segmenti: l'estremità del chip (a monte), l'estremità dell'imballaggio (Midstream) e l'estremità del display (a valle), come mostrato nella figura.
Il lato del chip si riferisce principalmente alla produzione di wafer epitassiale, in particolare ai chip a LED e ai materiali correlati, che è il processo di produzione per i chip a LED. La tecnologia richiesta per questo sforzo comprende le conoscenze fondamentali in chimica e fisica, con conseguente elevata barriera tecnica all'ingresso e un'influenza significativa sullo sviluppo dell'intera catena del settore display a LED.
Il lato dell'imballaggio si riferisce principalmente alla confezione di chip a LED, in particolare l'assemblaggio di chip ED in singoli unità di pixel. I prodotti tipicamente coinvolti in questo processo includono unità LED confezionate da DIP e pixel LED confezionati SMD. Questo processo utilizza tecnologie di processo specializzate per modellare i prodotti sul lato del chip in una forma che facilita la manipolazione e la saldatura.
Il lato del display si riferisce principalmente a display a LED finiti, ovvero moduli di visualizzazione a LED, recinti LED e schermi a LED. Questo segmento prevede una vasta gamma di settori, tra cui chip di conducente, alimentatori, sistemi di controllo e recinti hardware.
La sequenza temporale dello sviluppo della tecnologia chiave
I display a LED si sono evoluti dal campo da esterno ultra-grandi fino al campo interno fine e ora al campo interno ultra-finale. Il motivo principale di ciò è che i primi semiconduttori a emissione di luce a LED hanno sofferto di bassa efficienza luminosa e un singolo display a colori, limitando la loro applicazione a semplici applicazioni di visualizzazione, come annunci di sola porta e segni stradali che mostravano simboli e colori semplici. Solo dopo che il problema di efficienza è stato risolto i display LED DED, entrano nell'era a colori. Tuttavia, all'epoca, il passo dei display a LED era ancora molto grande, utilizzato principalmente per la pubblicità esterna, gli avvisi di informazione e altre applicazioni che richiedono una visione a distanza ultra-lunga.
Con i progressi tecnologici e l'emergere della tecnologia di imballaggio SMD, i tiri a punti LED sono stati in grado di raggiungere P3.9 o persino P2.5. Ciò ha consentito l'installazione di display a LED in luoghi esterni con distanze di visione ravvicinate, come concerti e piazze della comunità, e alcuni hanno persino iniziato a essere utilizzati al chiuso. Quando il passo dei display a LED ha raggiunto P2.0 o inferiore, i display a LED sono diventati comuni in molte località interne, come scale mobili del centro commerciale, ingressi dei negozi e showroom aziendali. L'innovazione tecnologica continua sta guidando lo sviluppo di display a LED e il loro ingresso in nuovi campi. Diversi tiri a punti portano diversi scenari di applicazione, che richiedono tecnologie diverse e risolvendo diversi problemi.
La tecnologia dei chip a LED e i suoi sviluppi
Il principio dell'emissione di luce a LED è semplice. Innanzitutto, un chip a LED deve avere una giunzione PN. La regione P è principalmente fori, mentre la regione N è principalmente elettroni. Il punto in cui le regioni P e N si incontrano è chiamato Junction PN. In secondo luogo, quando la tensione di pregiudizio in avanti viene aumentata, i portatori nelle regioni P e N si disperdono l'uno verso l'altro, causando migrare elettroni e buchi. A questo punto, gli elettroni e i buchi si ricombinano per generare energia, che viene convertita in fotoni ed emessi. Il colore della luce emessa è determinato principalmente dalla lunghezza d'onda della luce, che è determinato dal materiale della giunzione PN.
Nel corso dello sviluppo LED, la tecnologia CHIP ha subito numerose innovazioni ed evoluzioni. Inizialmente, a causa delle limitazioni della tecnologia di processo, le giunzioni PN dei chip a LED erano grandi, influiscono indirettamente sulla dimensione delle perle a LED. Con il continuo avanzamento della tecnologia di processo e della struttura dei chip a LED, i chip a LED sono diventati sempre più piccoli, raggiungendo anche dimensioni di 100 μm e inferiori.
Attualmente, ci sono tre principali strutture di chip a LED. La più comune è la struttura facciale, seguita dalle strutture verticali e di flip-chip ,. La struttura facciale è la prima struttura del chip ed è anche comunemente utilizzata nei display a LED. In questa struttura, gli elettrodi si trovano nella parte superiore, con la seguente sequenza: P-GAN, pozzi quantistici multipli, N-GAN e substrato. La struttura verticale utilizza un substrato di metallo ad alta conduttività termica (come SI, GE e Cu) anziché un substrato di zaffiro, migliorando significativamente l'efficienza di dissipazione del calore. I due elettrodi nella struttura verticale si trovano su entrambi i lati dello strato epitassiale a LED. Attraverso l'elettrodo N, la corrente scorre quasi interamente verticalmente attraverso lo strato epitassiale a LED, minimizzando il flusso di corrente laterale e impedendo il surriscaldamento localizzato. Dall'alto verso il basso, la struttura a flip-chip è costituita da un substrato (in genere un substrato di zaffiro), N-GAN, P-GAN multipli di pozzo quantico, elettrodi (elettrodi P e N) e dossi. Il substrato si affaccia verso l'alto e i due elettrodi sono sullo stesso lato (rivolto verso il basso). I dossi sono direttamente collegati alla base (a volte chiamato substrato, come un substrato PCB) verso il basso, migliorando notevolmente la conducibilità termica del nucleo e fornendo una maggiore efficienza luminosa.
Tecnologia di imballaggio a LED e suo sviluppo
L'imballaggio è un passo essenziale nello sviluppo di display a LED. La sua funzione è quella di collegare i cavi esterni agli elettrodi del chip a LED, proteggendo al contempo il chip e migliorando l'efficienza luminosa. Il buon imballaggio può migliorare l'efficienza luminosa e la dissipazione del calore dei display a LED, estendendo così la loro durata. Durante lo sviluppo dei display a LED, le tecnologie di imballaggio emerse in sequenza sono DIP (pacchetto in linea doppia), SMD (dispositivo di montaggio superficiale), IMD (dispositivo a matrice integrato), pannocchia (chip-on-board) e MIP (microled in pacchetto).
I display che utilizzano la tecnologia di imballaggio DIP sono spesso indicati come display di inserimento diretto. Le perle della lampada a LED sono fabbricate dai produttori di imballaggi per perle lampada e quindi inserite nel PCB a LED dai produttori di moduli LED e display. La saldatura delle onde viene quindi eseguita per creare moduli di immersione semi-outdoor e esterni.
I display che utilizzano la tecnologia di imballaggio SMD sono spesso chiamati display a montaggio superficiale. Questa tecnica di imballaggio incapsula tre LED RGB all'interno di una singola tazza per formare un pixel RGB. I display a LED a colori prodotti con tecnologia di imballaggio SMD offrono un angolo di visione più ampio rispetto a quelli prodotti con la tecnologia di imballaggio DIP e la superficie può essere trattata per il riflesso della luce diffusa, con conseguente effetto molto meno granuloso e un'eccellente luminosità e uniformità del colore.
I display che utilizzano la tecnologia di imballaggio IMD sono spesso chiamati display all-in-one. La tecnologia dell'imballaggio IMD incapsula più pixel RGB all'interno di una tazza grande, essenzialmente cadendo sotto l'ombrello della confezione SMD. Oltre a sfruttare la tecnologia di processo SMD esistente, l'imballaggio IMD consente un pixel molto piccolo, sfondando la barriera di imballaggio SMD esistente.
Visualizzano l'uso della tecnologia di imballaggio COB prima saldare il chip a LED direttamente sul PCB e quindi sigillarlo con uno strato di adesivo in resina. L'imballaggio COB elimina il processo SMD di incapsulando i chip a LED RGB all'interno della tazza per formare singoli pixel ed elimina anche la miscelazione dei LED richiesti con l'imballaggio SMD. Pertanto, la tecnologia dell'imballaggio COB soffre di scarsa uniformità del display, che richiede una tecnologia di calibrazione del display a LED per affrontare questo problema. Tuttavia, la tecnologia di imballaggio della pannocchia è più vicina alle sorgenti di luce superficiale, con ogni pixel che vanta un angolo di uscita leggero molto ampio, una protezione eccellente e la capacità di ottenere un pixel molto piccolo.
La tecnologia dell'imballaggio MIP è in realtà più un intermedio tra le tecnologie di imballaggio SMD e COB. Implica il posizionamento del chip a LED su un PCB, quindi il taglio del PCB in singoli dimensioni dei pixel. Ciò consente un'illuminazione mista simile alla confezione SMD, garantendo l'uniformità intrinseca garantendo anche la protezione.
Tecnologia dei conducenti a LED e il suo sviluppo
I chip del conducente sono generalmente indicati come ICS del conducente. I primi display a LED erano principalmente singoli e doppi, utilizzando ICS del driver a tensione costante. Nel 1997, il mio paese ha introdotto il primo Driver IC dedicato per display a LED a colori, espandendosi da 16 livelli in scala di grigi a 8192. Successivamente, i conducenti in corrente costante sono diventati il driver preferito per display a LED a colori, guidato dalle caratteristiche uniche dell'illuminazione a LED. Allo stesso tempo, i conducenti a 16 canali più integrati hanno sostituito i conducenti a 8 canali. Alla fine degli anni '90, aziende giapponesi come Toshiba e società americane come Allegro e T hanno lanciato successivamente i Driver ICS a 16 canali con guida costante. All'inizio del 21 ° secolo, le aziende cinesi hanno anche iniziato a produrre in serie e utilizzare questi Driver ICS. Oggi, per affrontare i problemi di cablaggio del PCB dei display a LED a punta fine, alcuni produttori di IC del driver hanno lanciato ICS con driver a base costante a 48 canali altamente integrati.
Nel funzionamento di un display a LED a colori, il ruolo del driver è quello di ricevere dati di visualizzazione (da una scheda ricevente) che rispetta le specifiche del protocollo e genera internamente PWM (modulazione della larghezza del impulso) e le variazioni attuali del tempo per produrre una corrente PWM relativa alla luminosità e alle velocità di aggiornamento di GRAYSCLE per illuminare i LED. I Driver ICS a LED possono essere suddivisi in ICS per uso generale e IC specializzati. Gli IC per scopi generali non sono progettati specificamente per i display a LED, ma piuttosto chip che corrispondono ad alcune delle funzioni logiche dei display a LED. Gli IC dedicati sono progettati in base alle caratteristiche di emissione di luce dei LED e sono specificamente progettati per i display a LED. Il seguente diagramma mostra la loro architettura. I LED sono dispositivi dipendenti dalla corrente e la loro luminosità cambia con la corrente. Tuttavia, questa corrente di corrente può causare il passaggio della lunghezza d'onda del chip di luce a LED, portando indirettamente alla distorsione del colore. Una caratteristica chiave degli IC dedicati è la loro capacità di fornire una fonte corrente costante. Questa costante sorgente di corrente garantisce una guida a LED stabile, eliminando lo sfarfallio e la distorsione del colore ed è essenziale per la qualità delle immagini di alta qualità sui display a LED.
L'approccio IC del conducente di cui sopra si chiama guida PM (matrice passiva), nota anche come guida passiva o guida basata sulla posizione passiva. Con l'emergere di micro LED e Mini LED, il passo dei display continua a ridursi, aumentando la densità dei componenti del driver e complicando il cablaggio del PCB. Ciò influisce sull'affidabilità del display, guidando ICS per un maggiore integrazione e, a sua volta, conteggi di scansione più elevati. Tuttavia, maggiore è il numero di scansione della guida PM, peggiore è la qualità del display.
Sto guidando, noto anche come guida attiva o guida attivo basata sulla posizione. Confronto tra la guida AM e PM. Dal punto di vista umano, la guida mi appare senza sfarfallio ed è più comodo per l'occhio. Consuma anche meno potere. Inoltre, la guida, a causa della sua maggiore densità di integrazione, richiede meno chip.
Tecnologia del sistema di controllo del display a LED e il suo sviluppo
I sistemi di controllo del display a LED sono fondamentali per ottenere un'eccellente qualità dell'immagine e i miglioramenti della qualità dell'immagine sono in gran parte raggiunti attraverso il sistema di controllo. Un sistema di controllo di base consiste nel software di controllo (software host), un controller (controllo principale indipendente) e una scheda del ricevitore. Il software di controllo configura principalmente vari parametri di visualizzazione; Il controller esegue principalmente la segmentazione delle immagini sulla sorgente video; E la scheda del ricevitore emette la fonte video inviata dal controller in base a una sequenza di temporizzazione specifica, illuminando così l'intero display.
Storia di sviluppo del controller
I sistemi di controllo, che fungono da "sistema centrale" dei display a LED, inizialmente sono apparsi sotto forma di schede, con prodotti tipici come MSD300 di Nova Nebula. Successivamente, mentre i lanci di pixel di visualizzazione e gli scenari di applicazione si sono evoluti, sono emersi gradualmente i controller basati su telaio, con prodotti tipici come MCTRL600 di Nova Nebula. Successivamente, quando i display a LED sono entrati nelle applicazioni di noleggio interno e piccole, si è verificata una domanda di semplici aggiustamenti del display e il fattore di forma del controller si è evoluto, aggiungendo funzionalità di debug LCD del pannello frontale. I prodotti tipici includono MCTRL660 di Nova Nebula. Man mano che il pixel pixel si riduce a ridursi, il numero di display 4K sul mercato è in aumento. Ciò ha aumentato la capacità di carico di un singolo controller, che richiede un controller in grado di gestire direttamente la risoluzione 4K. Di conseguenza, sono emersi controller a 16 porte, con un esempio tipico della Nova Nebula McTrl4k. Man mano che il pixel pixel tocca continua a restringere e gli scenari di applicazione si espandono, anche i requisiti di prestazione per i controller sono in aumento. I controller con funzionalità di elaborazione video stanno emergendo, con prodotti tipici come Nova Nebula V700, V900 e V1260. Alcuni progetti richiedono anche capacità di giunzione a grande schermo, portando all'emergere di controller con capacità di giunzione e di elaborazione video. I prodotti tipici includono i controller di giunzione della serie NOVA Nebula H2, H5 e H9.
Lo sviluppo delle carte del ricevitore
Nella storia delle schede del ricevitore, poiché i display a LED venivano inizialmente utilizzati principalmente all'aperto, per facilitare l'installazione e la manutenzione, la maggior parte delle schede del ricevitore presentava interfacce hub integrate, come Nova Nebula DH426. Man mano che i LED sono passati da esterno all'uso interno, i requisiti per la qualità dell'immagine, la larghezza di banda e la struttura sono diventati sempre più rigorosi. Ciò ha portato all'emergere di schede del ricevitore con interfacce ad alta densità, con conseguenti dimensioni più piccole, come la serie Nova Nebula Armour. Con l'emergere di nuove tecnologie di pixel e imballaggi, i display a LED sono stati sempre più utilizzati in applicazioni di fascia alta come home theater, istruzione e assistenza sanitaria, ponendo più elevate esigenze sui sistemi di controllo. Queste richieste richiedono non solo una qualità dell'immagine più elevata, ma anche una velocità di frame più elevata per garantire una rappresentazione migliore e più realistica del mondo. Ciò richiede carte ricevitori a larghezza di banda più elevata, come la NOVA Nebula Ca 50 5 G Card.
Con l'avanzamento delle mini tecnologie a LED e Micro LED, i requisiti per i display a LED stanno diventando sempre più rigorosi, chiedendo non solo una qualità dell'immagine più elevata e una maggiore larghezza di banda, ma anche più sottili, più ergonomici e più flessibili. Ciò ha richiesto l'uso delle carte del ricevitore a livello di chip per soddisfare queste richieste di mercato.
