טכנולוגיית תצוגה של LED ופיתוח שלה

טכנולוגיית תצוגת LED

לאחר ארוז, חרוזי LED מסודרים בתבנית קבועה ב- PCB (לוח מעגלים מודפס) ליצירת מערך תאורת LED. יחידה זו, יחד עם מעגלי הנהגים ההיקפיים, נקראת מודול LED (המכונה גם לוח LED). מודולי LED מרובים, בשילוב בתבנית רגילה, יחד עם כרטיס מקלט ואספקת חשמל, מהווים יחידה הנקראת ארון LED. תצוגת LED, שנבנתה על ידי סידור ארונות LED מרובים, אינה יכולה להאיר את התצוגה כדי להציג תוכן תקף. יש צורך בבקר ייעודי ומקור וידאו.

מקור הווידיאו יכול להגיע ממחשב, נגן, שרת מדיה, מצלמה או מכשיר אחר. מכשירים אלה מפיקים את מקור הווידיאו לבקר LED, המפענח את מקור הווידיאו, ממיר את הפורמט וחותך את התמונה. לאחר מכן הבקר מוציא את פורמט הנתונים הסופי המתאים לתצוגת ה- LED לכרטיס המקלט בתוך ארון ה- LED. לאחר מכן כרטיס המקלט שולט בבהירות ובצבע שבבי ה- LED, ובכך מציג את התוכן הרצוי בתצוגת LED. איור 1-2-1 מציג את מבנה המערכת הטופולוגית של תצוגת LED. מנקודת המבט של כל מבנה תצוגת LED, טכנולוגיית תצוגת LED כוללת טכנולוגיית מערכת בקרת תצוגה LED, טכנולוגיית כונן LED, טכנולוגיית תיקון תצוגת LED, טכנולוגיית אריזת LED, טכנולוגיית שבבים פולטת אור LED וכו '.

מבנה שרשרת ענף תצוגה LED

הקישורים הטכניים השונים של תצוגות LED משולבים מקרוב ליצירת שרשרת ענף תצוגות LED. שרשרת התעשייה הזו מחולקת לשלושה מגזרים: קצה השבב (במעלה הזרם), קצה האריזה (אמצע הזרם) וקצה התצוגה (במורד הזרם), כפי שמוצג באיור.

הצד של השבב מתייחס בעיקר לייצור רקיק אפיטקסיאלי, במיוחד שבבי ה- LED והחומרים הקשורים אליו, שהם תהליך הייצור של שבבי LED. הטכנולוגיה הנדרשת למאמץ זה כוללת ידע בסיסי בכימיה ובפיזיקה, וכתוצאה מכך חסם טכני גבוה לכניסה והשפעה משמעותית על פיתוח כל שרשרת ענף התצוגה של LED.

הצד האריזה מתייחס בעיקר לאריזת שבבי ה- LED, ובמיוחד הרכבה של שבבי ED ליחידות פיקסל בודדות. מוצרים המעורבים בדרך כלל בתהליך זה כוללים יחידות LED ארוזות טבילה ופיקסלי LED ארוזים ב- SMD. תהליך זה משתמש בטכנולוגיות תהליכים מיוחדות כדי לעצב את המוצרים בצד השבב לצורה המאפשרת טיפול והלחמה.

הצד התצוגה מתייחס בעיקר לתצוגות LED מוגמרות, כלומר מודולי תצוגה LED, מארזי LED ומסכי LED. קטע זה כולל מגוון רחב של תעשיות, כולל שבבי נהג, ספקי חשמל, מערכות בקרה ומארזי חומרה.

ציר זמן פיתוח טכנולוגי מפתח

תצוגות LED התפתחו ממגרש חיצוני אולטרה-גדול למגרש מקורה משובח, וכעת למגרש מקורה אולטרה-דין. הסיבה העיקרית לכך היא שמוליכים למחצה המוקדמים של LED המפליגים אור סבלו מיעילות זוהרת נמוכה ותצוגת צבע יחידה, מה שמגביל את היישום שלהם ליישומי תצוגה פשוטים, כגון פרסומי דלת טקסטים בלבד וסימני תנועה המציגים סמלים וצבעים פשוטים. רק לאחר שנפתר סוגיית היעילות, תצוגות LED נכנסו לעידן הצבע המלא. עם זאת, באותה תקופה, המגרש של DOT של תצוגות LED היה עדיין גדול מאוד, שימש בעיקר לפרסום בחוץ, הודעות מידע ויישומים אחרים הדורשים צפייה במרחק מרחקים במיוחד.

עם התקדמות טכנולוגית והופעת טכנולוגיית אריזת האריזה של SMD, תצוגת LED תצוגת נקודה הצליחו להגיע ל- P3.9 או אפילו P2.5. זה אפשר להתקין תצוגות LED במקומות חיצוניים עם מרחקי צפייה קרובים, כמו קונצרטים וכיכרות קהילתיות, וחלקם אף החלו לשמש בתוך הבית. כאשר המגרש הנקודה של תצוגות LED הגיע ל- P2.0 ומטה, תצוגות LED הפכו נפוצות במיקומים מקורים רבים, כמו דרגנועים של קניון, כניסות בחנויות ואולמות תצוגה של חברות. חדשנות טכנולוגית רציפה מניעה פיתוח תצוגות LED וכניסתם לשדות חדשים. מגרשי נקודה שונים מביאים תרחישי יישומים שונים, הדורשים טכנולוגיות שונות ופתרונות בעיות שונות.

LED טכנולוגיית שבבים והתפתחויותיה

העיקרון של פליטת אור LED הוא פשוט. ראשית, שבב LED חייב להיות בעל צומת PN. אזור P הוא בעיקר חורים, ואילו אזור N הוא בעיקר אלקטרונים. הנקודה בה נפגשים אזורי P ו- N נקראת צומת PN. שנית, כאשר מגדיל את מתח ההטיה קדימה, המובילים באזורי P ו- N מתפזרים זה כלפי זה, וגורמים לנדוד אלקטרונים וחורים. בשלב זה, האלקטרונים והחורים מתקשרים מחדש כדי לייצר אנרגיה, המומר לפוטונים ונפלטים. צבע האור הנפלט נקבע בעיקר על ידי אורך הגל של האור, אשר נקבע על ידי חומר צומת ה- PN.

במהלך פיתוח LED, טכנולוגיית השבבים עברה חידושים והתפתחות רבים. בתחילה, עקב מגבלות טכנולוגיות תהליכים, צומת ה- PN של שבבי LED היו גדולים והשפיעו בעקיפין על גודל חרוזי LED. עם ההתקדמות הרציפה של טכנולוגיית התהליכים ומבנה שבבי ה- LED, שבבי ה- LED הפכו קטנים יותר ויותר, ואפילו מגיעים לגדלים של 100 מיקרומטר ומטה.

נכון לעכשיו, ישנם שלושה מבני שבבי LED עיקריים. הנפוץ ביותר הוא המבנה הפונה-למעלה, ואחריו המבנים האנכיים והפוך-שבבים ,. מבנה הפנים-אפ הוא מבנה השבבים המוקדם ביותר ומשמש בדרך כלל בתצוגות LED. במבנה זה, האלקטרודות ממוקמות בחלקו העליון, עם הרצף הבא: P-Gan, מרובות בארות קוונטיות, N-Gan ו- Substrate. המבנה האנכי משתמש במצע מתכת גבוה-מוליכות גבוהה (כמו SI, GE ו- CU) במקום מצע ספיר, ומשפר משמעותית את יעילות פיזור החום. שתי האלקטרודות במבנה האנכי ממוקמות משני צדי השכבה האפיטקסיאלית LED. דרך האלקטרודה N, הזרם זורם כמעט לחלוטין אנכית דרך השכבה האפיטקסיאלית LED, ממזער את זרימת הזרם לרוחב ומונע התחממות יתר מקומית. מלמעלה למטה, מבנה השבב ההפוך מורכב ממצע (בדרך כלל מצע ספיר), N-Gan, מספר רב של באר קוונטים, אלקטרודות (אלקטרודות P ו- N), ובליטות. המצע פונה כלפי מעלה, ושתי האלקטרודות נמצאות באותו צד (פונה כלפי מטה). הבליטות מחוברות ישירות לבסיס (לפעמים נקראות מצע, כמו מצע PCB) כלפי מטה, ומשפרים מאוד את המוליכות התרמית של הגרעין ומספקים יעילות זוהרת גבוהה יותר.

טכנולוגיית אריזת LED ופיתוח שלה

אריזה היא צעד חיוני בפיתוח תצוגות LED. תפקידה הוא לחבר את המוליכים החיצוניים לאלקטרודות של שבב ה- LED, תוך הגנה על השבב ושיפור היעילות הזוהרת. אריזה טובה יכולה לשפר את היעילות הזוהרת ואת פיזור החום של תצוגות LED, ובכך להרחיב את תוחלת חייהם. לאורך פיתוח תצוגות LED, טכנולוגיות האריזה שהופיעו ברצף הן מטבל (חבילה כפולה בשורה), SMD (מכשיר הרכבה על פני השטח), IMD (מכשיר מטריצה ​​משולב), COB (ChIP-O-Board) ו- MIP (מיקרו בחבילה).

תצוגות המשתמשות בטכנולוגיית אריזת טבילה מכונה לעתים קרובות תצוגות של אינסטגר ישיר. חרוזי מנורת LED מיוצרים על ידי יצרני אריזות חרוזי מנורה ואז מכניסים ל- PCB LED באמצעות מודול LED ויצרני תצוגה. לאחר מכן מתבצעת הלחמת גלים ליצירת מודולים אטומים חיצוניים וחיצוניים.

תצוגות המשתמשות בטכנולוגיית אריזת SMD נקראות לרוב תצוגות הרכבה על פני השטח. טכניקת אריזה זו מכסה שלוש נוריות LED של RGB בתוך כוס יחידה ליצירת פיקסל RGB אחד. תצוגות LED בצבע מלא המיוצרות עם טכנולוגיית אריזת SMD מציעות זווית צפייה רחבה יותר מאלו המיוצרות בטכנולוגיית אריזת טבילה, וניתן לטפל במשטח להשתקפות אור מפוזרת, וכתוצאה מכך אפקט הרבה פחות גרגר ואחידות מצוינות ואחידות צבע.

תצוגות המשתמשות בטכנולוגיית אריזת IMD נקראות לרוב תצוגות All-in-One. טכנולוגיית אריזת IMD מכסה פיקסלים של RGB מרובים בתוך כוס גדולה, ובעצם נופלת תחת המטריה של אריזות SMD. בנוסף למינוף טכנולוגיית תהליכי SMD קיימת, אריזת IMD מאפשרת מגרש פיקסלים קטן מאוד, מפרצים את מחסום אריזת ה- SMD הקיים.

מוצג באמצעות טכנולוגיית אריזת COB תחילה הלחמה את שבב ה- LED ישירות ל- PCB ואז אטום אותה עם שכבה של דבק שרף. אריזת COB מבטלת את תהליך ה- SMD של עטיפת שבבי ה- LED של RGB בתוך הגביע ליצירת פיקסלים בודדים, וגם מבטלת את ערבוב נוריות LED הנדרשות עם אריזת SMD. לפיכך, טכנולוגיית אריזת COB סובלת מאחידות לקויה לתצוגה, הדורשת טכנולוגיית כיול תצוגת LED כדי לטפל בכך. עם זאת, טכנולוגיית אריזת COB קרובה יותר למקורות אור פני השטח, כאשר כל פיקסל מתהדר בזווית פלט אור רחבה מאוד, הגנה מעולה ויכולת להשיג מגרש פיקסל קטן מאוד.

טכנולוגיית אריזת MIP היא למעשה יותר ביניים בין טכנולוגיות אריזת SMD ו- COB. זה כרוך בהנחת שבב ה- LED על PCB, ואז חיתוך ה- PCB לגדלי פיקסל בודדים. זה מאפשר תאורה מעורבת הדומה לאריזות SMD, ומבטיחה אחידות מובנית תוך הבטחת הגנה.

טכנולוגיית הנהג LED ופיתוחו

שבבי הנהג מכונים בדרך כלל ICS של Driver. תצוגות LED מוקדמות היו בעיקר צבע יחיד וכפול, תוך שימוש ב- ICS של נהג מתח קבוע. בשנת 1997, ארצי הציגה את ה- IC הנהג הייעודי הראשון לתצוגות LED בצבע מלא, והתרחבה מ -16 רמות אפורות ל 8192. לאחר מכן, נהגים שוטפים קבועים הפכו לנהג המועדף לתצוגות LED בצבע מלא, מונע על ידי המאפיינים הייחודיים של תאורת LED. במקביל, נהגים משולבים יותר של 16 ערוצים החליפו נהגים עם 8 ערוצים. בסוף שנות התשעים, חברות יפניות כמו טושיבה וחברות אמריקאיות כמו Allegro ו- T השיקו ברציפות 16 ערוצים שהובילו את ICS של נהג זרם קבוע. בתחילת המאה ה -21, חברות סיניות החלו גם לייצר המונים והשתמשו ב- ICS של הנהגים הללו. כיום, כדי לטפל בבעיות החיווט של PCB של תצוגות LED בעלות המגרש העדינות, חלק מהיצרנים של הנהגים IC השיקו משולבים מאוד עם 48 ערוצים LED לנהג שוטף.

בהפעלת תצוגת LED בצבע מלא, תפקיד הנהג הוא לקבל נתוני תצוגה (מכרטיס קבלת) העומד במפרטי הפרוטוקול ולייצר באופן פנימי PWM (אפנון רוחב דופק) וריאציות בזמן הנוכחי כדי להוציא זרם PWM הקשור לבהירות ולשיעורי רענון של גראס כדי להאיר את LED. ניתן לחלק ICS של נהג LED ל- ICS לשימוש כללי ו- ICS המתמחים. ICs לשימוש כללי אינם מיועדים במיוחד לתצוגות LED, אלא שבבים התואמים כמה מהפונקציות ההגיוניות של תצוגות LED. ICs ייעודיים מיועדים על בסיס מאפייני פולט האור של נוריות LED ומעוצבים במיוחד לתצוגות LED. התרשים הבא מציג את הארכיטקטורה שלהם. נוריות LED הן מכשירים תלויים הנוכחיים, והבהירות שלהם משתנה עם הזרם. עם זאת, שינוי זרם זה יכול לגרום לאורך הגל של שבב אור LED להזיז, מה שמוביל בעקיפין לעיוות צבע. מאפיין מרכזי ב- ICS ייעודי הוא היכולת שלהם לספק מקור זרם קבוע. מקור זרם קבוע זה מבטיח כונן LED יציב, ומבטל עיוות הבהוב וצבע, והוא חיוני לאיכות תמונה באיכות גבוהה בתצוגות LED.

גישת ה- IC של הנהג לעיל נקראת PM (מטריצה ​​פסיבית) נהיגה, המכונה גם נהיגה פסיבית או נהיגה מבוססת מיקום פסיבית. עם הופעתו של LED של מיקרו LED ו- MINI LED, המגרש הנקודה של התצוגות ממשיך להתכווץ, מגביר את צפיפות רכיבי הנהג ומסבך חיווט PCB. השפעה זו מציגה אמינות, מניעה את ICS של הנהגים לקראת שילוב גבוה יותר, ובתורו ספירת סריקה גבוהה יותר. עם זאת, ככל שספירת הסריקה של נהיגת ראש הממשלה גבוהה יותר, כך איכות התצוגה גרועה יותר.

נהיגה, המכונה גם נהיגה פעילה או נהיגה מבוססת מיקום פעיל. השוואה בין נהיגה של AM ל- PM. מנקודת מבט אנושית, AM נהיגה נראית ללא הבהוב ונוח יותר לעין. זה גם צורך פחות כוח. יתר על כן, אני נוהג, בגלל צפיפות האינטגרציה הגבוהה יותר, דורש פחות שבבים.

LED טכנולוגיית מערכת בקרת תצוגה ופיתוח שלה

מערכות בקרת תצוגת LED הן המפתח להשגת איכות תמונה מעולה, ושיפורים באיכות תמונה מושגים ברובם באמצעות מערכת הבקרה. מערכת בקרה בסיסית מורכבת מתוכנת בקרה (תוכנת מחשב מארח), בקר (בקרת מופת עצמאית) וכרטיס מקלט. תוכנת הבקרה מגדירה בעיקר את פרמטרי התצוגה השונים; הבקר מבצע בעיקר פילוח תמונות במקור הווידיאו; וכרטיס המקלט מוציא את מקור הווידיאו שנשלח על ידי הבקר על פי רצף תזמון ספציפי, ובכך מאיר את התצוגה כולה.

היסטוריה של פיתוח בקר

מערכות בקרה, המשמשות כ"מערכת המרכזית "של תצוגות LED, הופיעו בתחילה בצורה של לוחות, עם מוצרים טיפוסיים כמו MSD300 של נובה נובה. מאוחר יותר, כאשר התפתחו במגרשי פיקסל ותרחישי יישומים, בקרים מבוססי שלדה הופיעו בהדרגה, עם מוצרים טיפוסיים כמו MCTRL600 של נובה נובה. מאוחר יותר, כאשר תצוגות LED נכנסו יישומי השכרה מקורה וקטנים, היה ביקוש להתאמות תצוגה פשוטות, וגורם צורת הבקר התפתח, והוסיף יכולות ניפוי באגים של LCD קדמי. מוצרים אופייניים כוללים MCTRL660 של נובה נובה. ככל שמגרש הפיקסלים של התצוגה ממשיך להתכווץ, מספר תצוגות ה- 4K בשוק הולך וגדל. זה הגדיל את יכולת העומס של בקר יחיד, הדורש מבקר המסוגל לטיפול ישיר ברזולוציית 4K. כתוצאה מכך צצו בקרי 16 יציאות, כאשר דוגמה טיפוסית היא נובה נובולה MCTRL4K. ככל שמגרש פיקסל התצוגה ממשיך להתכווץ ותרחישי יישומים מתרחבים, גם דרישות הביצועים עבור בקרים גדלות. בקרים עם יכולות עיבוד וידאו מתהווים, עם מוצרים טיפוסיים כמו Nova Nebula V700, V900 ו- V1260. חלק מהפרויקטים דורשים גם יכולות שחבור עם מסך גדול, מה שמוביל להופעתם של בקרים עם יכולות שחבור וגם של עיבוד וידאו. מוצרים אופייניים כוללים את בקרי השחבור של Nova Nebula H2, H5 ו- H9.

פיתוח כרטיסי מקלט

בהיסטוריה של כרטיסי המקלט, מכיוון שתצוגות LED שימשו בעיקר בעיקר בחוץ, כדי להקל על ההתקנה והתחזוקה, מרבית כרטיסי המקלט הוצגו ממשקי רכזות מובנים, כמו Nova Nebula DH426. כאשר LED מציג את המעבר משימוש בחוץ לשימוש מקורה, הדרישות לאיכות תמונה, רוחב פס ומבנה הפכו מחמירות יותר ויותר. זה הוביל להופעתם של כרטיסי מקלט עם ממשקים בצפיפות גבוהה, וכתוצאה מכך גדלים קטנים יותר, כמו סדרת השריון של נובה נובה. עם הופעתן של טכנולוגיות מגרש ואריזה חדשות של פיקסל, תצוגות LED שימשו יותר ויותר ביישומים מתקדמים כמו קולנוע ביתי, חינוך ובריאות, מה שמציב דרישות גבוהות יותר למערכות בקרה. דרישות אלה דורשות לא רק איכות תמונה גבוהה יותר אלא גם שיעורי מסגרת גבוהים יותר כדי להבטיח ייצוג טוב ומציאותי יותר של העולם. זה מחייב כרטיסי מקלט רוחב פס גבוה יותר, כגון כרטיס מקלט נובה נובה CA 50 5 G.

עם התקדמות טכנולוגיות LED LED ו- Micro LED, הדרישות לתצוגות LED הופכות מחמירות יותר ויותר, דורשות לא רק איכות תמונה גבוהה יותר ורוחב פס גדול יותר, אלא גם עיצובים מבניים דקים יותר, ארגונומיים וגמישים יותר. זה הצריך את השימוש בכרטיסי מקלט בגובה שבב כדי לעמוד בדרישות השוק הללו.