隨著政府職能轉(zhuǎn)變、部門信息公開、服務(wù)于民等承諾的不斷推進(jìn)，建立性能優(yōu)良、質(zhì)量可靠的大面積信息宣傳媒體一直為工程技術(shù)人員所關(guān)注。根據(jù)應(yīng)用場合的不同，對(duì)顯示性能以及顯示系統(tǒng)成本的不同要求，單色、雙色或全彩LED顯示屏以其大尺寸、高亮度、環(huán)境適應(yīng)性方面無可替代的優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于演藝中心、候車室、展覽館等室內(nèi)、外視頻顯示，無論是白天還是晚上，晴天還是陰天，都能夠讓觀眾清楚地看到所示內(nèi)容，并且能夠根據(jù)外部自然光強(qiáng)度的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)正在播放的視頻節(jié)目。LED顯示屏的最大特點(diǎn)在于其制造不受面積限制，可以達(dá)到幾十甚至幾百平方米以上，用于顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、視頻圖像等各種信息。利用LED器件制造大型平板顯示屏系統(tǒng)已成為LED器件應(yīng)用的重要領(lǐng)域，進(jìn)而推動(dòng)了LED制造技術(shù)的不斷提升。
作為國家半導(dǎo)體發(fā)光器件應(yīng)用產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，我們承擔(dān)了許多LED顯示屏的招投標(biāo)質(zhì)量檢測、客戶質(zhì)量驗(yàn)收檢測。我們依據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)SJ/T11141-2003《LED顯示屏通用規(guī)范》和SJ/T11281-2007《發(fā)光二極管（LED）顯示屏測試方法》，對(duì)顯示屏的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行檢測，主要檢測項(xiàng)目有亮度與視角、均勻性和清晰度、像素失控率、環(huán)境防護(hù)和安全要求等。從檢測結(jié)果來看，不同企業(yè)生產(chǎn)的顯示屏質(zhì)量參差不齊，分析其原因，主要有以下幾方面，應(yīng)引起生產(chǎn)企業(yè)足夠的重視。
1、亮度與視角
亮度是顯示屏的一個(gè)重要指標(biāo)，顯示屏亮度主要取決于LED發(fā)光強(qiáng)度和LED在顯示屏上的排列密度。有些安裝在較高墻面上的顯示屏，LED管子安裝的角度對(duì)于人眼判斷發(fā)光強(qiáng)度也有一定的影響。按照信息產(chǎn)業(yè)部SJ/T11141-2003標(biāo)準(zhǔn)，亮度定義為LED顯示屏單位面積上的發(fā)光強(qiáng)度。視角為觀察方向的亮度下降到LED顯示屏法線方向亮度的二分之一時(shí)，同一平面兩個(gè)觀察方向與法線方向所成的夾角，分為水平視角和垂直視角。顯示屏的顯示顏色有單基色、雙基色和全彩色，使用環(huán)境有兩類：室內(nèi)顯示屏和室外顯示屏，兩者對(duì)參數(shù)的選擇和要求也有區(qū)別。室內(nèi)全彩屏的亮度要在800cd/m2以上，室外全彩屏的亮度要在1,500cd/m2以上，才能基本保證顯示屏工作時(shí)的正常圖像亮度。近幾年LED在襯底、外延、芯片及封裝等方面的新技術(shù)層出不窮，尤其是氧化銦錫（ITO） 材料的使用，電流擴(kuò)展層技術(shù)及工藝的穩(wěn)定與成熟，使LED的發(fā)光效率有了大幅度的提高。目前，大多數(shù)戶外全彩顯示屏水平視角可大于120°、垂直視角大于45°，在像素間距為16mm時(shí)，全彩顯示屏白平衡亮度大于6,000cd/m2,像素間距為20mm時(shí)，全彩顯示屏白平衡亮度也可達(dá)到5,500cd/m2以上，顯示屏可在任何環(huán)境下全天候工作。
LED管的發(fā)光強(qiáng)度取決于管子的工作電流，目前1W的LED管，生產(chǎn)廠家推薦的工作電流一般為350mA.增大工作電流，會(huì)提高LED管的發(fā)光強(qiáng)度，但也會(huì)導(dǎo)致LED管的發(fā)熱，加快LED管的光衰，實(shí)際上將會(huì)影響LED顯示屏的整體壽命，而LED管是不可能被大量更換的，因此，一旦一塊屏上有較多數(shù)量的LED管壽命終結(jié)，則意味著顯示屏壽命的終止。從一定意義上說，LED管的壽命決定了顯示屏的壽命。LED管的壽命通常以發(fā)光強(qiáng)度衰減到初始值50%的時(shí)間為壽命期。我們在檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在政府采購的項(xiàng)目，要求供應(yīng)商提供顯示屏的質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告，由于是投標(biāo)前的質(zhì)量保證，供應(yīng)商自己送來的檢驗(yàn)樣品都是經(jīng)過挑選的，而且是縮小試樣，這些送檢產(chǎn)品的質(zhì)量確實(shí)比較過關(guān)?，F(xiàn)在政府采購對(duì)產(chǎn)品有質(zhì)量要求和價(jià)格要求，其中價(jià)格一般都占百分制的45分，如果質(zhì)量相差不大，價(jià)格起著關(guān)鍵性的作用。現(xiàn)在的供應(yīng)商投標(biāo)不管產(chǎn)品質(zhì)量能否符合，一律填寫滿足、優(yōu)于，現(xiàn)場評(píng)審很難核對(duì)，只有在中標(biāo)后，采購單位才能發(fā)現(xiàn)。對(duì)一些以低價(jià)中標(biāo)的供應(yīng)商，用質(zhì)量較差的管子代替好的管子完全有可能發(fā)生。所以在選購顯示屏產(chǎn)品時(shí)，盡可能選擇信譽(yù)好，品牌響的專業(yè)生產(chǎn)廠家，有可能時(shí)還要供應(yīng)商提供LED管的進(jìn)貨發(fā)票，以確保LED管和顯示屏的質(zhì)量。
2、均勻性與清晰度
LED顯示屏均勻性有三個(gè)體現(xiàn)指標(biāo)：像素光強(qiáng)均勻性、顯示模塊亮度均勻性和模組亮度均勻性。由于測試像素光強(qiáng)均勻性要把LED管從顯示屏上拆下，過程復(fù)雜，而且也可能損壞管子，所以顯示屏測試一般選擇模塊或模組的亮度均勻性作為考核指標(biāo)。模塊亮度均勻性是指同一塊顯示屏中模塊相互之間的亮度一致性，已成為衡量顯示屏優(yōu)劣的最重要指標(biāo)之一。顯示模塊亮度均勻性等級(jí)由低到高分為A、B、C三級(jí)，如表1所示。
由于顯示屏所用的LED管有幾萬個(gè)，像素間隔有6、12、16mm等不同的間距。按照12mm的間距計(jì)算，每平方米約有7,000個(gè)LED管，按照6平方米來計(jì)算，一個(gè)屏也有4萬多個(gè)LED管，所以確保所有的LED管都不出現(xiàn)故障也不現(xiàn)實(shí)。檢測中發(fā)現(xiàn)，新屏不會(huì)出現(xiàn)像素失控，使用一段時(shí)間后出現(xiàn)的概率大大增加。依據(jù)SJ/T11141-2003《LED顯示屏通用規(guī)范》5.7.1條像素失控率指標(biāo)要求，室內(nèi)LED顯示屏像素失控率應(yīng)不大于萬分之三，室外LED顯示屏像素失控率應(yīng)不大于千分之二，且為離散分布。
LED顯示屏在出廠前均會(huì)進(jìn)行老化檢測，對(duì)失控像素的LED管會(huì)維修更換，“整屏像素失控率”控制在3/104之內(nèi)、“區(qū)域像素失控率”控制在2/103之內(nèi)是沒問題的，甚至有的廠家的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求出廠前不允許出現(xiàn)失控像素。實(shí)際上在不同的應(yīng)用場合下，像素失控率的實(shí)際要求可以有些差別，一般來說，LED顯示屏用于視頻播放，指標(biāo)要求控制在1/104之內(nèi)較為理想；若用于簡單的字符信息發(fā)布，指標(biāo)要求控制在2/104之內(nèi)較為合適，也是可以達(dá)到的。目前多數(shù)情況下都要求顯示屏既能信息發(fā)布、又可以視頻播放。生產(chǎn)企業(yè)的指標(biāo)要求高于國家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)提高LED顯示屏的質(zhì)量大有幫助。
對(duì)檢測結(jié)果進(jìn)行分析，我們發(fā)現(xiàn)造成顯示屏像素失控的原因很多，其中最主要的原因就是“LED管失效”,主要表現(xiàn)為盲點(diǎn)和常亮點(diǎn)失效。LED管失效原因可分為兩個(gè)方面：一是LED管自身品質(zhì)不佳；二是顯示屏生產(chǎn)過程中工藝方法控制不當(dāng)。失效的最大誘因是靜電放電引起，靜電放電導(dǎo)致LED管失效的機(jī)理非常復(fù)雜，設(shè)備、工具、人體等均有可能帶有靜電并對(duì)其放電，這種靜電少則幾百伏，高則上萬伏。顯示屏生產(chǎn)過程中LED管失效，多數(shù)是LED-PN結(jié)被靜電放電擊穿所致。目前國際上大致定義了三種靜電放電模式，主要分為人體放電模式（HBM）、機(jī)器放電模式（MM）和器件充電模式。由于人體靜電損傷造成器件失效的比例最大，所以人體放電模式成為半導(dǎo)體最常用的ESD測試方法。我國靜電放電試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GJB1649-93 《電子產(chǎn)品防靜電放電控制大綱》 附錄A規(guī)定了靜電放電敏感度分級(jí)試驗(yàn)，元器件的靜電放電敏感度（ESDS）分為四個(gè)等級(jí)： 1級(jí)為500V;2級(jí)為1,000V;3級(jí)為2,000V;4級(jí)為4,000V.因?yàn)殪o電電壓有時(shí)會(huì)達(dá)到幾千伏甚至上萬伏，在顯示屏制造過程中防不勝防，因此，LED管靜電放電敏感度應(yīng)選擇3級(jí)或以上較合適，而且靜電防護(hù)必須貫穿生產(chǎn)全過程。除了在受到靜電放電、工作電流過高、外部強(qiáng)力等不當(dāng)使用外，部分LED管失效是在高溫、低溫、溫度循環(huán)變化等惡劣環(huán)境條件下，由于LED芯片、使用的原材料和生產(chǎn)工藝的不一致引起的。所以，做好防靜電、嚴(yán)格控制生產(chǎn)工藝是保證顯示屏產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。
4、環(huán)境防護(hù)與安全要求
由于顯示屏可應(yīng)用在不同場合，所以對(duì)顯示屏也有一定的安全要求。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的主要安全指標(biāo)有接地、對(duì)地漏電流、抗電強(qiáng)度、溫升四個(gè)指標(biāo)。其中對(duì)地漏電流和抗電強(qiáng)度是最重要的安全指標(biāo)。SJ/T 11141-2003《LED顯示屏通用規(guī)范》5.4條規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)要求在1.1倍額定電源電壓下，顯示屏的對(duì)地漏電流不得超過3.5mA;抗電強(qiáng)度在電源開關(guān)處于接通位置，應(yīng)能耐受1,500V,1min的試驗(yàn)電壓而不發(fā)生絕緣擊穿。
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