Technologie d'affichage LED
Après avoir été emballés, les perles LED sont disposées en un motif fixe sur un PCB (carte de circuit imprimé) pour former un réseau de lumière LED. Cette unité, ainsi que les circuits de conduite périphérique, est appelé module LED (également connu sous le nom de carte LED). Plusieurs modules LED, combinés selon un motif régulier, ainsi qu'une carte de récepteur et une alimentation, forment une unité appelée armoire LED. Un écran LED, construit en organisant plusieurs armoires LED, ne peut pas éclairer l'affichage pour afficher le contenu valide. Un contrôleur et une source vidéo dédiés sont nécessaires.
La source vidéo peut provenir d'un ordinateur, d'un lecteur, d'un serveur multimédia, d'une caméra ou d'un autre appareil. Ces appareils sortent la source vidéo vers un contrôleur LED, qui décode la source vidéo, convertit le format et coupe l'image. Le contrôleur publie ensuite le format de données final adapté à l'écran LED à la carte du récepteur dans l'armoire LED. La carte du récepteur contrôle ensuite la luminosité et la couleur des puces LED, affichant ainsi le contenu souhaité sur l'écran LED. La figure 1-2-1 montre la structure du système topologique d'un affichage LED. Du point de vue de l'ensemble de la structure d'affichage LED, la technologie d'affichage LED comprend la technologie du système de contrôle d'affichage LED, la technologie des entraînements LED, la technologie de correction de l'affichage LED, la technologie d'emballage LED, la technologie des puces émettant de la lumière LED, etc.
Structure de la chaîne de l'industrie de l'affichage LED
Les différents liens techniques des écrans LED sont étroitement intégrés pour former la chaîne de l'industrie de l'affichage LED. Cette chaîne industrielle est divisée en trois segments: l'extrémité de la puce (en amont), l'extrémité de l'emballage (médian) et la fin de l'affichage (en aval), comme indiqué sur la figure.
Le côté des puces se réfère principalement à la production de la tranche épitaxiale, en particulier les puces LED et les matériaux connexes, qui est le processus de fabrication pour les puces LED. La technologie requise pour cette entreprise comprend des connaissances fondamentales en chimie et en physique, ce qui entraîne une obstacle technique élevé à l'entrée et une influence significative sur le développement de l'ensemble de la chaîne de l'industrie de l'affichage LED.
Le côté emballage fait principalement référence à l'emballage des puces LED, en particulier l'assemblage des puces ED dans des unités de pixels individuelles. Les produits généralement impliqués dans ce processus comprennent des unités LED emballées par DIP et des pixels LED emballés par SMD. Ce processus utilise des technologies de processus spécialisées pour façonner les produits côté puce en une forme qui facilite la manutention et la soudure.
Le côté affichage fait principalement référence aux écrans LED finis, à savoir les modules d'affichage LED, les enclos LED et les écrans LED. Ce segment implique un large éventail d'industries, notamment des puces de conducteur, des alimentations, des systèmes de contrôle et des enceintes matérielles.
Timeline de développement de la technologie clé
Les écrans LED sont passés du terrain extérieur ultra-large au pas intérieur fin, et maintenant au pas intérieur ultra-fin. La principale raison en est que les semi-conducteurs émettants par la lumière à LED précoces souffraient d'une faible efficacité lumineuse et d'un seul affichage couleur, limitant leur application à des applications d'affichage simples, telles que des publicités de porte en texte uniquement et des panneaux de signalisation affichant des symboles et des couleurs simples. Ce n'est qu'après que le problème d'efficacité a été résolu que les écrans LED entrent dans l'ère en couleur. Cependant, à l'époque, le terrain à points des écrans LED était encore très grand, principalement utilisé pour la publicité en plein air, les avis d'information et d'autres applications nécessitant une visualisation à ultra-distance.
Avec les progrès technologiques et l'émergence de la technologie d'emballage SMD, les hauteurs de points d'affichage LED ont pu atteindre P3.9 ou même P2.5. Cela a permis d'installer des écrans LED dans des lieux extérieurs avec des distances de vision étroite, telles que des concerts et des places communautaires, et certains ont même commencé à être utilisés à l'intérieur. Lorsque le terrain à points des écrans LED a atteint P2.0 ou moins, les écrans LED sont devenus courants dans de nombreux emplacements intérieurs, tels que les escaliers mécaniques du centre commercial, les entrées de magasin et les salles d'exposition d'entreprise. L'innovation technologique continue stimule le développement des affichages LED et leur entrée dans de nouveaux domaines. Différents emplacements de points apportent différents scénarios d'application, nécessitant différentes technologies et résolvant différents problèmes.
La technologie des puces LED et ses développements
Le principe de l'émission de lumière LED est simple. Tout d'abord, une puce LED doit avoir une jonction PN. La région P est principalement des trous, tandis que la région N est principalement des électrons. Le point où les régions P et N se rencontrent s'appelle la jonction PN. Deuxièmement, lorsque la tension de polarisation directe est augmentée, les porteurs des régions P et N se dispersent les uns vers les autres, provoquant la migration des électrons et des trous. À ce stade, les électrons et les trous se recombinent pour générer de l'énergie, qui est convertie en photons et émise. La couleur de la lumière émise est principalement déterminée par la longueur d'onde de la lumière, qui est déterminée par le matériau de la jonction PN.
Au cours du développement LED, la technologie des puces a subi de nombreuses innovations et évolutions. Initialement, en raison des limitations de la technologie du processus, les jonctions PN des puces LED étaient importantes, impactant indirectement la taille des billes LED. Avec l'avancement continu de la technologie des processus et de la structure des puces LED, les puces LED sont devenues de plus en plus petites, atteignant même des tailles de 100 μm et en dessous.
Actuellement, il existe trois principales structures de puces LED. La plus courante est la structure face visible, suivie des structures verticales et de la montte à feu,. La structure face visible est la première structure de puces et est également couramment utilisée dans les écrans LED. Dans cette structure, les électrodes sont situées en haut, avec la séquence suivante: P-Gan, plusieurs puits quantiques, N-GAN et substrat. La structure verticale utilise un substrat métallique à conductivité haute thermique (tel que Si, GE et Cu) au lieu d'un substrat saphir, améliorant considérablement l'efficacité de la dissipation thermique. Les deux électrodes de la structure verticale sont situées de chaque côté de la couche épitaxiale LED. Grâce à l'électrode N, le courant circule presque entièrement verticalement à travers la couche épitaxiale LED, minimisant le flux de courant latéral et empêchant la surchauffe localisée. De haut en bas, la structure de la feuille de feuille se compose d'un substrat (généralement un substrat saphir), du n-gan, de plusieurs p-gan quantum well, des électrodes (électrodes p et n) et des bosses. Le substrat fait face à la hausse et les deux électrodes sont du même côté (face vers le bas). Les bosses sont directement connectées à la base (parfois appelée substrat, comme un substrat de PCB) vers le bas, améliorant considérablement la conductivité thermique du noyau et fournissant une efficacité lumineuse plus élevée.
La technologie d'emballage LED et son développement
L'emballage est une étape essentielle dans le développement des écrans LED. Sa fonction est de connecter les fils externes aux électrodes de la puce LED, tout en protégeant la puce et en améliorant l'efficacité lumineuse. Un bon emballage peut améliorer l'efficacité lumineuse et la dissipation de chaleur des écrans LED, étendant ainsi leur durée de vie. Tout au long du développement des écrans LED, les technologies d'emballage qui ont émergé en séquence sont DIP (double package en ligne), SMD (périphérique de montage de surface), IMD (appareil matriciel intégré), COB (puce sur planche) et MIP (microled dans le package).
Les écrans à l'aide de la technologie d'emballage DIP sont souvent appelés affichages d'insertion directe. Les perles de lampes LED sont fabriquées par les fabricants d'emballages de perles de lampe, puis insérées dans le PCB LED par le module LED et les fabricants d'affichage. Le soudage des ondes est ensuite effectué pour créer des modules semi-àtoue et extérieurs d'étanchéité en trempette.
Les écrans utilisant la technologie d'emballage SMD sont souvent appelés écrans de montage en surface. Cette technique d'emballage résume trois LED RVB dans une seule tasse pour former un pixel RVB. Les écrans LED en couleur produits avec la technologie d'emballage SMD offrent un angle de vision plus large que ceux produits avec la technologie d'emballage DIP, et la surface peut être traitée pour une réflexion de lumière diffuse, entraînant un effet beaucoup moins granuleux et une excellente luminosité et uniformité des couleurs.
Les écrans utilisant la technologie d'emballage IMD sont souvent appelés affichages tout-en-un. La technologie d'emballage IMD résume plusieurs pixels RVB dans une grande tasse, tombant essentiellement sous le parapluie de l'emballage SMD. En plus de tirer parti de la technologie de processus SMD existante, l'emballage IMD permet un très petit pitch de pixels, permis de briser la barrière d'emballage SMD existante.
Affichages à l'aide de la technologie d'emballage COB Soudent d'abord la puce LED directement sur le PCB, puis le scellez-le avec une couche d'adhésif en résine. L'emballage COB élimine le processus SMD d'encapsulation des puces LED RVB dans la tasse pour former des pixels individuels, et élimine également le mélange des LED requis avec l'emballage SMD. Par conséquent, la technologie de l'emballage de COB souffre d'une mauvaise uniformité d'affichage, nécessitant une technologie d'étalonnage d'affichage LED pour y remédier. Cependant, la technologie d'emballage de COB est plus proche des sources de lumière de surface, chaque pixel offrant un angle de sortie de lumière très large, une excellente protection et la capacité d'obtenir un très petit pas de pixels.
La technologie d'emballage MIP est en fait davantage un intermédiaire entre les technologies d'emballage SMD et COB. Il s'agit de placer la puce LED sur un PCB, puis de couper le PCB dans des tailles de pixels individuelles. Cela permet un éclairage mixte similaire à l'emballage SMD, assurant une uniformité inhérente tout en assurant une protection.
La technologie des pilotes LED et son développement
Les puces de pilote sont généralement appelées circuits intégrés. Les écrans LED précoces étaient principalement des ICS de pilote à tension constante. En 1997, mon pays a introduit le premier IC de pilote dédié pour les écrans LED en couleur, passant de 16 niveaux de niveaux de gris à 8192. Par la suite, les conducteurs à courant constant sont devenus le pilote préféré pour les écrans LED en couleur, tirés par les caractéristiques uniques de l'éclairage LED. Dans le même temps, des pilotes à 16 canaux plus intégrés ont remplacé les pilotes à 8 canaux. À la fin des années 1990, des sociétés japonaises telles que Toshiba et des sociétés américaines telles que Allegro et T ont successivement lancé des circuits intégrés à 16 canaux à 16 canaux. Au début du 21e siècle, les entreprises chinoises ont également commencé à produire en masse et à utiliser ces circuits intégrés. Aujourd'hui, pour résoudre les problèmes de câblage des PCB des écrans LED à finesse, certains fabricants de circulation du pilote IC ont lancé des circuits intégrés de pilote à courant constant LED à 48 canaux hautement intégrés.
Dans le fonctionnement d'un affichage LED en couleur, le rôle du conducteur est de recevoir des données d'affichage (à partir d'une carte de réception) qui se conforme aux spécifications du protocole et de générer en interne PWM (modulation de largeur d'impulsion) et de variations à temps actuel pour produire un courant PWM lié à la luminosité et aux taux de rafraîchissement de l'échelle de gris pour éclairer les LED. Les circuits intégrés du pilote LED peuvent être divisés en IC à usage général et en circuits intégrés spécialisés. Les CI à usage général ne sont pas conçus spécifiquement pour les écrans LED, mais plutôt les puces qui correspondent à certaines des fonctions logiques des écrans LED. Les ICS dédiés sont conçus sur la base des caractéristiques d'émettrier des LED et sont spécifiquement conçues pour les écrans LED. Le diagramme suivant montre leur architecture. Les LED sont des appareils dépendants du courant et leur luminosité change avec le courant. Cependant, ce changement de courant peut provoquer le décalage de la longueur d'onde de la puce lumineuse LED, conduisant indirectement à une distorsion des couleurs. Une caractéristique clé des CI dédiés est leur capacité à fournir une source de courant constante. Cette source de courant constante assure un lecteur LED stable, éliminant le scintillement et la distorsion des couleurs, et est essentiel pour la qualité d'image de haute qualité sur les écrans LED.
L'approche IC de pilote ci-dessus est appelée PM (Matrix passive Matrix), également connu sous le nom de conduite passive ou de conduite passive basée sur la localisation. Avec l'émergence de micro LED et de mini LED, le pas de points des écrans continue de rétrécir, augmentant la densité des composants du conducteur et compliquant le câblage PCB. Cela a un impact sur la fiabilité de l'affichage, de la conduite des circuits intégrés vers une intégration plus élevée et, à son tour, un nombre de numérisations plus élevés. Cependant, plus le nombre de scanner de la conduite de PM est élevé, plus la qualité de l'affichage est pire.
AM conduisant, également connu sous le nom de conduite active ou de conduite active basée sur l'emplacement. Comparaison entre la conduite AM et PM. Dans une perspective humaine, je conduisai sans scintiller et est plus confortable pour l'œil. Il consomme également moins de puissance. De plus, la conduite, en raison de sa densité d'intégration plus élevée, nécessite moins de puces.
La technologie du système de contrôle d'affichage LED et son développement
Les systèmes de contrôle d'affichage LED sont essentiels pour atteindre une excellente qualité d'image, et les améliorations de la qualité d'image sont largement réalisées grâce au système de contrôle. Un système de contrôle de base se compose d'un logiciel de contrôle (logiciel informatique hôte), d'un contrôleur (contrôle maître indépendant) et d'une carte récepteur. Le logiciel de contrôle configure principalement divers paramètres d'affichage; Le contrôleur effectue principalement une segmentation d'image sur la source vidéo; et la carte du récepteur sort la source vidéo envoyée par le contrôleur en fonction d'une séquence de synchronisation spécifique, illuminant ainsi l'ensemble de l'écran.
Les systèmes de contrôle, servant de "système central" des écrans LED, sont initialement apparus sous la forme de planches, avec des produits typiques tels que MSD300 de Nova Nebula. Plus tard, à mesure que les hauteurs de pixels d'affichage et les scénarios d'application ont évolué, les contrôleurs à base de châssis ont progressivement émergé, avec des produits typiques tels que MCTRL600 de Nova Nebula. Plus tard, lorsque les écrans LED entraient dans les applications de location intérieures et petites, il y avait une demande de simples ajustements d'affichage et le facteur de formulaire de contrôleur a évolué, ajoutant des capacités de débogage de l'écran LCD avant. Les produits typiques incluent le MCTRL660 de Nova Nebula. Alors que l'affichage des pixels continue de rétrécir, le nombre d'écrans 4K sur le marché augmente. Cela a augmenté la capacité de charge d'un seul contrôleur, nécessitant un contrôleur capable de gérer directement la résolution 4K. Par conséquent, les contrôleurs de 16 ports ont émergé, un exemple typique étant la nébuleuse Nova McTRL4K. Alors que l'affichage des pixels continue de rétrécir et que les scénarios d'application se développent, les exigences de performance pour les contrôleurs augmentent également. Les contrôleurs avec des capacités de traitement vidéo émergent, avec des produits typiques tels que la nébuleuse Nova V700, V900 et V1260. Certains projets nécessitent également des capacités d'épissage à grand écran, conduisant à l'émergence de contrôleurs avec des capacités d'épissage et de traitement vidéo. Les produits typiques incluent les contrôleurs d'épissage de la NOVA NEBULA H2, H5 et H9.
Le développement de cartes récepteurs
Dans l'histoire des cartes réceptrices, car les écrans LED étaient initialement principalement utilisés à l'extérieur, pour faciliter l'installation et la maintenance, la plupart des cartes de récepteur comportaient des interfaces de hub intégrées, telles que la nébuleuse Nova DH426. Au fur et à mesure que les écrans LED passaient d'une utilisation extérieure à intérieure, les exigences pour la qualité de l'image, la bande passante et la structure sont de plus en plus strictes. Cela a conduit à l'émergence de cartes réceptrices avec des interfaces à haute densité, résultant en des tailles plus petites, telles que la série Nova Nebula Armor. Avec l'émergence de nouvelles technologies de pitch et d'emballage de pixels, les expositions LED ont été de plus en plus utilisées dans des applications haut de gamme telles que Home Theatre, Education et Healthcare, posant des demandes plus élevées sur les systèmes de contrôle. Ces demandes nécessitent non seulement une qualité d'image plus élevée, mais aussi des fréquences d'images plus élevées pour assurer une représentation meilleure et plus réaliste du monde. Cela nécessite des cartes réceptrices à largeur de bande plus élevée, telles que la carte réceptrice NOVA NEBULA CA 50 5.
Avec l'avancement des mini-technologies LED et Micro LED, les exigences pour les écrans LED deviennent de plus en plus strictes, exigeant non seulement une qualité d'image plus élevée et une bande passante plus élevée, mais aussi des conceptions structurelles plus minces, plus ergonomiques et plus flexibles. Cela a nécessité l'utilisation de cartes de récepteur au niveau des puces de contrôle pour répondre à ces demandes du marché.
