LED 디스플레이 기술
포장 된 후 LED 비드는 PCB (인쇄 회로 보드)에 고정 된 패턴으로 배열되어 LED 조명 배열을 형성합니다. 이 장치는 주변 장치 드라이버 회로와 함께 LED 모듈 (LED 보드라고도 함)이라고합니다. 수신기 카드 및 전원 공급 장치와 함께 일반 패턴으로 결합 된 다중 LED 모듈은 LED 캐비닛이라는 장치를 형성합니다. 여러 LED 캐비닛을 배열하여 제작 된 LED 디스플레이는 유효한 컨텐츠를 표시하기 위해 디스플레이를 비추는 데 도움이 될 수 없습니다. 전용 컨트롤러 및 비디오 소스가 필요합니다.
비디오 소스는 컴퓨터, 플레이어, 미디어 서버, 카메라 또는 기타 장치에서 나올 수 있습니다. 이 장치는 비디오 소스를 LED 컨트롤러로 출력하여 비디오 소스를 디코딩하고 형식을 변환하며 이미지를 자릅니다. 그런 다음 컨트롤러는 LED 디스플레이에 적합한 최종 데이터 형식을 LED 캐비닛 내의 수신기 카드에 출력합니다. 그런 다음 수신기 카드는 LED 칩의 밝기와 색상을 제어하여 LED 디스플레이에 원하는 컨텐츠를 표시합니다. 그림 1-2-1은 LED 디스플레이의 토폴로지 시스템 구조를 보여줍니다. 전체 LED 디스플레이 구조의 관점에서 LED 디스플레이 기술은 LED 디스플레이 제어 시스템 기술, LED 드라이브 기술, LED 디스플레이 보정 기술, LED 포장 기술, LED 조명 방출 칩 기술 등을 포함합니다.
LED 디스플레이 산업 체인 구조
LED 디스플레이의 다양한 기술 링크가 밀접하게 통합되어 LED 디스플레이 산업 체인을 형성합니다. 이 산업 체인은 그림과 같이 세 가지 세그먼트, 칩 엔드 (업스트림), 포장 끝 (미드 스트림) 및 디스플레이 엔드 (다운 스트림)로 나뉩니다.
칩 측면은 주로 에피 택셜 웨이퍼 생산, 특히 LED 칩 및 관련 재료, 이는 LED 칩의 제조 공정을 나타냅니다. 이 노력에 필요한 기술은 화학 및 물리학에 대한 기본 지식을 포함하여 진입에 대한 기술적 장벽이 높고 전체 LED 디스플레이 산업 체인의 개발에 상당한 영향을 미칩니다.
포장 측면은 주로 LED 칩의 포장, 특히 ED 칩의 어셈블리를 개별 픽셀 단위로 의미합니다. 이 프로세스에 일반적으로 관여하는 제품에는 딥 패키지 LED 장치 및 SMD 패키지 LED 픽셀이 포함됩니다. 이 프로세스는 특수 프로세스 기술을 사용하여 칩 측 제품을 핸들링 및 납땜을 용이하게하는 형태로 형성합니다.
디스플레이 측은 주로 완성 된 LED 디스플레이, 즉 LED 디스플레이 모듈, LED 인클로저 및 LED 화면을 나타냅니다. 이 부문에는 드라이버 칩, 전원 공급 장치, 제어 시스템 및 하드웨어 인클로저를 포함한 광범위한 산업이 포함됩니다.
주요 기술 개발 타임 라인
LED 디스플레이는 초대형 야외 피치에서 미세한 실내 피치, 그리고 이제 초 미세한 실내 피치로 진화했습니다. 그 주된 이유는 초기 LED 조명 방출 반도체가 낮은 빛나는 효율과 단일 컬러 디스플레이로 어려움을 겪고있어 응용 프로그램을 텍스트 전용 출입구 광고 및 기호 및 간단한 색상과 같은 교통 표지와 같은 간단한 디스플레이 응용 프로그램으로 제한하기 때문입니다. 효율성 문제가 해결 된 후에야 LED 디스플레이가 풀 컬러 시대에 들어갑니다. 그러나 당시 LED 디스플레이의 도트 피치는 여전히 매우 크며, 주로 실외 광고, 정보 통지 및 초고대 관찰이 필요한 기타 응용 프로그램에 사용되었습니다.
기술 발전과 SMD 포장 기술의 출현으로 LED 디스플레이 도트 피치는 P3.9 또는 P2.5에 도달 할 수있었습니다. 이를 통해 콘서트 및 커뮤니티 플라자와 같은 가깝게 볼거리가있는 야외 공연장에 LED 디스플레이를 설치할 수 있었으며 일부는 실내에서도 사용되기 시작했습니다. LED 디스플레이의 도트 피치가 P2.0 이하에 도달하면 쇼핑몰 에스컬레이터, 상점 입구 및 기업 쇼룸과 같은 많은 실내 위치에서 LED 디스플레이가 일반적이되었습니다. 지속적인 기술 혁신은 LED 디스플레이의 개발과 새로운 분야로의 진입을 주도하고 있습니다. 다른 도트 피치는 다른 응용 프로그램 시나리오를 가져 오며 다른 기술이 필요하고 다른 문제를 해결해야합니다.
칩 기술과 개발을 주도했습니다
LED 조명 방출의 원리는 간단합니다. 첫째, LED 칩에는 PN 접합이 있어야합니다. P 영역은 주로 구멍이며 N 영역은 주로 전자입니다. P 및 N 지역이 만나는 지점을 PN Junction이라고합니다. 둘째, 순방향 바이어스 전압이 증가하면 P 및 N 영역의 캐리어는 서로를 향해 분산되어 전자와 구멍이 이동합니다. 이 시점에서, 전자 및 구멍은 재조합하여 에너지를 생성하며, 이는 광자로 변환되어 방출된다. 방출 된 빛의 색은 주로 빛의 파장에 의해 결정되며, 이는 PN 접합의 재료에 의해 결정됩니다.
LED 개발 과정에서 Chip Technology는 수많은 혁신과 진화를 겪었습니다. 초기에, 공정 기술 제한으로 인해 LED 칩의 PN 접합은 크고 LED 비드의 크기에 간접적으로 영향을 미쳤다. 프로세스 기술과 LED 칩 구조의 지속적인 발전으로 LED 칩은 점점 더 작아지고 100μm 이하의 크기에도 도달했습니다.
현재 3 개의 주요 LED 칩 구조가 있습니다. 가장 일반적인 것은 페이스 업 구조이며, 수직 및 플립 칩 구조가 뒤 따릅니다. 페이스 업 구조는 가장 초기의 칩 구조이며 일반적으로 LED 디스플레이에서도 일반적으로 사용됩니다. 이 구조에서, 전극은 상단에 위치하며, P-gan, 다중 양자 웰, N-gan 및 기판. 수직 구조는 사파이어 기판 대신 고열성 금속 기판 (예 : SI, GE 및 Cu)을 사용하여 열 소산 효율을 크게 향상시킵니다. 수직 구조의 2 개의 전극은 LED 에피 택셜 층의 양쪽에 위치합니다. N 전극을 통해 전류는 LED 에피 택셜 층을 통해 거의 완전히 수직으로 흐르고 측면 전류 흐름을 최소화하고 국소 과열을 방지합니다. 위에서 아래로, 플립 칩 구조는 기판 (일반적으로 사파이어 기판), N-gan, 다중 양자 웰 p-가, 전극 (p 및 n 전극) 및 범프로 구성됩니다. 기판은 위쪽으로 향하고 두 개의 전극은 같은쪽에 있습니다 (아래쪽으로 향함). 범프는베이스에 직접 연결되어 (때로는 PCB 기판과 같은 기판이라고도 함) 아래쪽으로 연결되어 코어의 열전도율을 크게 향상시키고 더 높은 발광 효율을 제공합니다.
포장 기술과 개발을 주도했습니다
포장은 LED 디스플레이 개발의 필수 단계입니다. 이 기능은 외부 리드를 LED 칩의 전극에 연결하는 동시에 칩을 보호하고 발광 효율을 향상시키는 것입니다. 우수한 포장은 LED 디스플레이의 빛나는 효율과 열 소산을 향상시켜 수명을 연장 할 수 있습니다. LED 디스플레이의 개발을 통해 순서대로 등장한 포장 기술은 DIP (듀얼 인라인 패키지), SMD (Surface Mount Device), IMD (통합 매트릭스 장치), COB (Chip-on-Board) 및 MIP입니다 (패키지로 마이크로 링).
DIP 포장 기술을 사용하는 디스플레이는 종종 직접 삽입 디스플레이라고합니다. LED 램프 비드는 램프 비드 포장 제조업체로 제조 한 다음 LED 모듈 및 디스플레이 제조업체에 의해 LED PCB에 삽입됩니다. 그런 다음 Wave 납땜을 수행하여 DIP 반 외부 및 실외 방수 모듈을 만듭니다.
SMD 포장 기술을 사용하는 디스플레이를 종종 표면 마운트 디스플레이라고합니다. 이 포장 기술은 단일 컵 내에서 3 개의 RGB LED를 캡슐화하여 하나의 RGB 픽셀을 형성합니다. SMD 포장 기술로 생산 된 풀 컬러 LED 디스플레이는 딥 포장 기술로 생산 된 것보다 더 넓은 시야각을 제공하며, 표면은 확산 광 반사를 위해 처리 될 수있어 훨씬 덜 거친 효과와 우수한 밝기와 색상 균일 성을 초래할 수 있습니다.
IMD 포장 기술을 사용하는 디스플레이는 종종 올인원 디스플레이라고합니다. IMD 포장 기술은 큰 컵 내에서 여러 RGB 픽셀을 캡슐화하여 본질적으로 SMD 포장의 우산 아래에 떨어집니다. 기존 SMD 프로세스 기술을 활용하는 것 외에도 IMD 패키징은 매우 작은 픽셀 피치를 허용하여 기존 SMD 포장 장벽을 뚫습니다.
COB 패키징 기술을 사용하여 디스플레이 먼저 LED 칩을 PCB에 직접 납땜 한 다음 수지 접착제 레이어로 밀봉합니다. COB 포장은 컵 내에서 RGB LED 칩을 캡슐화하여 개별 픽셀을 형성하는 SMD 프로세스를 제거하고 SMD 포장과 필요한 LED의 혼합을 제거합니다. 따라서 COB 패키징 기술은 디스플레이 균일 성이 좋지 않으므로 LED 디스플레이 캘리브레이션 기술이 필요합니다. 그러나 COB 포장 기술은 표면 광원에 더 가깝고 각 픽셀은 매우 넓은 광 출력 각도, 우수한 보호 및 매우 작은 픽셀 피치를 달성 할 수있는 능력을 자랑합니다.
MIP 포장 기술은 실제로 SMD와 COB 포장 기술 사이의 중간체입니다. LED 칩을 PCB에 배치 한 다음 PCB를 개별 픽셀 크기로 자릅니다. 이를 통해 SMD 포장과 유사한 혼합 조명이 가능하여 고유 한 균일 성을 보장하면서 보호를 보장합니다.
운전자 기술과 개발을 주도했습니다
드라이버 칩은 일반적으로 드라이버 IC라고합니다. 초기 LED 디스플레이는 주로 일정한 전압 드라이버 IC를 사용하여 단일 및 듀얼 컬러였습니다. 1997 년, 우리나라는 풀 컬러 LED 디스플레이를위한 최초의 전용 드라이버 IC를 도입하여 16 개의 회색차 수준에서 8192로 확장했습니다. 그 후 일정한 전류 드라이버는 풀 컬러 LED 디스플레이의 선호 드라이버가되었으며, 이는 LED 조명의 고유 한 특성에 의해 구동되었습니다. 동시에,보다 통합 된 16 채널 드라이버는 8 채널 드라이버를 교체했습니다. 1990 년대 후반, Toshiba 및 Allegro 및 T와 같은 미국 기업과 같은 일본 기업은 16 채널 LED Constant-Current Driver IC를 연속으로 시작했습니다. 21 세기 초 중국 기업들은 대량 생산을 시작하고 이러한 운전자 IC를 사용하기 시작했습니다. 오늘날 Fine-Pitch LED 디스플레이의 PCB 배선 문제를 해결하기 위해 일부 드라이버 IC 제조업체는 48 채널 LED 상수 운전자 IC를 많이 통합했습니다.
풀 컬러 LED 디스플레이의 작동에서 운전자의 역할은 프로토콜 사양을 준수하는 디스플레이 데이터 (수신 카드로부터)를 수신하고 PWM (펄스 폭 변조) 및 현재 시간 변동을 생성하여 LED를 조명하기 위해 밝기 및 그레이 스케일 새로 고침 속도를 출력하기위한 전류 변동을 생성하는 것입니다. LED 드라이버 IC는 일반 목적 IC 및 전문 IC로 나눌 수 있습니다. 범용 IC는 LED 디스플레이를 위해 특별히 설계된 것이 아니라 LED 디스플레이의 논리적 기능 중 일부와 일치하는 칩입니다. 전용 IC는 LED의 조명 방출 특성을 기반으로 설계되었으며 LED 디스플레이를 위해 특별히 설계되었습니다. 다음 다이어그램은 아키텍처를 보여줍니다. LED는 전류 의존 장치이며 전류에 따라 밝기가 바뀝니다. 그러나 이러한 현재 변화로 인해 LED 라이트 칩의 파장이 이동하여 간접적으로 색 왜곡이 발생할 수 있습니다. 전용 ICS의 주요 특징은 일정한 전류 소스를 제공하는 능력입니다. 이 일정한 전류 소스는 안정적인 LED 드라이브를 보장하여 깜박임 및 색상 왜곡을 제거하며 LED 디스플레이의 고품질 이미지 품질에 필수적입니다.
위의 드라이버 IC 접근법을 PM (Passive Matrix) 주행이라고하며 수동 운전 또는 수동 위치 기반 운전이라고도합니다. 마이크로 LED 및 MINI LED가 출현함에 따라 디스플레이의 도트 피치가 계속 줄어들어 드라이버 구성 요소의 밀도가 높아지고 PCB 배선을 복잡하게합니다. 이는 신뢰성을 표시하고, 운전자 IC가 더 높은 통합을 향해 드라이버 IC를 유도하고, 차례로 더 높은 스캔 카운트에 영향을 미칩니다. 그러나 PM 운전의 스캔 수가 높을수록 디스플레이 품질이 악화됩니다.
활성 운전 또는 활성 위치 기반 운전으로도 알려져 있습니다. AM과 PM 운전의 비교. 인간의 관점에서 볼 때, AM 운전은 깜박임이없는 것처럼 보이며 눈에 더 편안합니다. 또한 더 적은 힘을 소비합니다. 또한 통합 밀도가 높기 때문에 운전은 칩이 적습니다.
LED 디스플레이 제어 시스템 기술 및 개발
LED 디스플레이 제어 시스템은 탁월한 이미지 품질을 달성하는 데 핵심이며, 제어 시스템을 통해 이미지 품질 개선이 크게 달성됩니다. 기본 제어 시스템은 제어 소프트웨어 (호스트 컴퓨터 소프트웨어), 컨트롤러 (독립 마스터 제어) 및 수신기 카드로 구성됩니다. 제어 소프트웨어는 주로 다양한 디스플레이 매개 변수를 구성합니다. 컨트롤러는 주로 비디오 소스에서 이미지 분할을 수행합니다. 수신기 카드는 특정 타이밍 시퀀스에 따라 컨트롤러가 보낸 비디오 소스를 출력하여 전체 디스플레이를 비추는다.
컨트롤러 개발 이력
LED 디스플레이의 "중앙 시스템"역할을하는 제어 시스템은 처음에는 보드 형태로 나타 났으며 Nova Nebula의 MSD300과 같은 일반적인 제품이 있습니다. 나중에, 디스플레이 픽셀 피치 및 응용 시나리오가 진화함에 따라 Nova Nebula의 MCTRL600과 같은 일반적인 제품으로 섀시 기반 컨트롤러가 점차 등장했습니다. 나중에 LED 디스플레이가 실내 및 소규모 임대 응용 프로그램에 들어서면서 간단한 디스플레이 조정에 대한 수요가 있었고 컨트롤러 폼 팩터가 진화하여 전면 패널 LCD 디버깅 기능이 추가되었습니다. 일반적인 제품에는 Nova Nebula의 MCTRL660이 포함됩니다. 디스플레이 픽셀 피치가 계속 줄어들면서 시장의 4K 디스플레이 수가 증가하고 있습니다. 이로 인해 단일 컨트롤러의 부하 용량이 증가하여 4K 해상도를 직접 처리 할 수있는 컨트롤러가 필요합니다. 결과적으로 16 포트 컨트롤러가 등장했으며, 전형적인 예는 Nova Nebula McTrl4K입니다. 디스플레이 픽셀 피치가 계속 줄어들고 응용 프로그램 시나리오가 확장됨에 따라 컨트롤러의 성능 요구 사항도 증가하고 있습니다. Nova Nebula V700, V900 및 V1260과 같은 일반적인 제품과 함께 비디오 처리 기능이있는 컨트롤러가 등장하고 있습니다. 일부 프로젝트에는 대형 스크린 스 플라이 싱 기능이 필요하므로 스 플라이 싱 및 비디오 처리 기능을 모두 갖춘 컨트롤러가 나타납니다. 일반적인 제품에는 Nova Nebula H2, H5 및 H9 시리즈 스 플라이 싱 컨트롤러가 포함됩니다.
수신기 카드 개발
수신기 카드의 역사에서, LED 디스플레이는 처음에는 야외에서 주로 사용 되었기 때문에 설치 및 유지 보수가 용이하기 때문에 대부분의 수신기 카드에는 Nova Nebula DH426과 같은 내장 허브 인터페이스가 있습니다. LED 디스플레이가 실외에서 실내 사용으로 전환됨에 따라 이미지 품질, 대역폭 및 구조에 대한 요구 사항이 점점 엄격 해졌습니다. 이로 인해 고밀도 인터페이스가있는 수신기 카드가 출현하여 Nova Nebula Armor 시리즈와 같은 크기가 작습니다. 새로운 픽셀 피치 및 포장 기술의 출현으로 LED 디스플레이는 홈 시어터, 교육 및 건강 관리와 같은 고급 응용 프로그램에서 점점 더 많이 사용되어 제어 시스템에 대한 수요가 높아졌습니다. 이러한 요구는 세계의 더 좋고 현실적인 표현을 보장하기 위해 더 높은 이미지 품질뿐만 아니라 더 높은 프레임 속도를 필요로합니다. 이를 위해서는 Nova Nebula CA 50 5 g 수신기 카드와 같은 대역폭 수신기 카드가 더 필요합니다.
Mini LED 및 Micro LED 기술의 발전으로 LED 디스플레이의 요구 사항은 점점 엄격 해지고 있으며, 더 높은 이미지 품질과 대역폭이 높을뿐만 아니라 더 얇고 인체 공학적이며 유연한 구조 설계를 요구합니다. 이를 위해서는 이러한 시장 요구를 충족시키기 위해 제어 칩 레벨 수신기 카드를 사용해야했습니다.
