小间距LED显示屏中的“阴阳屏”问题分析与研究

姜玲玲

(南京洛普股份有限公司江苏南京210061)

摘要：本文从发光管、印制电路板和贴装技术三个方面分析了小间距LED显示屏出现“阴阳屏”现象的原因，针对该问题，提出了改进方案。

关键词：阴阳屏；发光管；印制电路；板贴装技术；小间距；LED显示屏

引言：通过在LED显示屏PCB表面阵列贴装LED灯珠颗粒，形成发光面，即俗称的显示面。在大间距时代，灯珠贴装的精度要求不高，即便个别灯珠出现歪斜，由于观看距离较远，加之面罩的遮挡，并不会影响显示效果。但是，近两年小间距产品的出现，对灯珠、印制板、贴片提出了更高的要求。为此，文章将围绕小间距LED显示屏中的“阴阳屏”问题方面展开分析，希望能给相关人士提供重要的参考价值。

一、LED显示屏内容分析

LED显示屏是由像素模块拼装而成,对单个像素模块的引出线利用计算机进行控制输入脉冲电流,使发光二极管的亮度发生变化;改变占空比,使亮度出现灰度等级,就可以使一个像素点变化出五颜六色来。众多这样的像素组合就成为画面,如同电视机、监视器一样,播放各种文字和图象。LED显示屏产品系列很多,根据使用环境分为室内显示屏和室外显示屏。根据发光像素的颜色分为单色、红绿双基色、红绿蓝三基色(全彩色)等,根据显示控制方式分为通讯屏、视频显示屏,也有根据使用特点分类的,如条屏、点阵屏、点阵数码混合屏、道路交通可变情报板等等。不同类型和不同性能的LED显示屏,在材料构成、制作工艺、控制技术等方面区别比较大,技术内涵差异明显,即使同类型、同性能的产品,不同的生产厂家所采用的技术也有很大不同。总体上,LED显示屏的技术范围包括了半导体光电器件技术、电子电路技术、集成电路技术、信息图像处理传输技术、计算机网络技术以及电子产品制造和电子产品安装工程相关的技术。应该说,我国LED显示屏产业在规模发展的同时,产品技术推陈出新,一直保持了比较先进的水平。九十年代初即具备了成熟的16级灰度256色视频控制技术及无线遥控等国际先进水平技术,近年在全彩色LED显示屏、256级灰度视频控制技术、集群无线控制、多级群控技术等方面均有国内先进、达到国际水平的技术和产品出现;LED显示屏控制专用大规模集成电路也已由国内企业开发生产并得到应用。在LED显示屏的发展中,以下具体技术应用相对普遍,并在实践中有所发展。

二、小间距LED显示屏中的“阴阳屏”问题以及解决措施分析

首先，小间距产品的点间距大多≤2.5mm，最佳观看距离通常≤4米，观看距离近让显示屏显示面的不足暴露无遗；其次，小间距产品的亮度是户外产品的1/10左右，若安装在会议室、监控室等场所，观众观看的时间会更长，对画面的一致性、均匀性要求会更高。因此，小间距LED显示屏的显示面的品质是影响整个显示屏显示效果最重要的因素！

在小间距显示屏不断向更小尺寸突破的同时，一轮新的问题接踵而来，这就是“阴阳屏”问题。阴阳屏是以模块为单位出现不同视角下的色差，如右图1。

图1，不同视角下阴阳屏的色差图：

从左边观察阴阳屏会发现部分模块偏亮或者偏暗，从右边观察同一块阴阳屏时，发现之前偏亮的模块偏暗，之前偏暗的模块偏亮。根据此种现象，初步判断为发光面的倾斜导致显示屏左右视角不一致。为了找到发光面倾斜的根本原因，我们将从灯珠、贴片和印制板这三个方面进行分析。

第一，灯珠

小间距常用的灯珠有两种，一种是chip型灯珠，一种是TOP型灯珠。Chip型灯珠是以BT板材为基板，在设计好的BT板材的焊盘上进行固晶焊线；top型灯珠主要以尺寸2.0*2.0mm和1.5*1.6mm两款为主，此类灯珠与印制板连接的引脚通常采用铜材折弯（如图2），上述两种灯珠均可能出现阴阳屏问题。以top型灯珠举例说明，当top型引脚的折弯角度趋近于90°时，引脚与印制板之间是平面贴合，当印制板焊盘上的锡膏出现分配不均时，会出现灯珠的倾斜。因此，在灯珠选型时，我们要求灯珠的引脚折弯角不能接近直角，而是在折弯处有一定的勾角。勾角的优势是无需精确控制锡膏的量，锡膏经过回流焊时，有容置空间允许锡膏向两边蔓延，确保灯珠能够平稳的落在印制板表面。

第二，贴片

贴片的过程中，钢网印刷和炉温的控制尤为关键。小间距灯珠的单个引脚尺寸在0.2*0.2mm~0.5*0.5mm之间，钢网开孔尺寸小会产生的问题是：锡膏极有可能堵塞网孔，因此，需要引入新型涂层材料减少锡膏拉丝，同时，加强钢网的定期清洁工作。炉温曲线的控制关系到锡膏融化的程度，通常我们在每个班次都有炉温曲线的实测监控，以保证每批次产品的稳定性。

除此之外，每块灯珠都有一定的方向性，模块进炉的方向必须保证一致！

第三，印制板

印制板显示面PAD的制造精度也是影响贴片效果的关键因素。在PCB设计时，焊盘尺寸若小于开窗尺寸，极有可能出现焊盘偏离开窗中心位置的情况。焊盘以外的开窗位置通常会喷涂油墨，油墨的高度通常会高于焊盘高度，同时还会产生积墨的问题，油墨就像一堵高墙，在回流焊的过程中阻挡了锡膏的融化与流动，造成焊盘上的锡膏不均匀，从而导致灯珠的偏斜。

为了很好的解决该问题，我们一方面从设计着手，合理控制焊盘与开窗之间的尺寸关系；另一方面从印制板厂家的生产精度着手，加强印制板的生产过程监督和品质检验。

除了灯珠的选型，贴片过程的管控和印制板的控制以外，我们还需要在生产过程中加强检验。对每一块出炉的模块进行整模组的色差对比，一旦遇到类似问题，及时找到原因，纠正问题！

如果使用高端灯珠等原材料生产出阴阳屏，即使材料成本投入再高，阴阳屏问题无疑严重拉低了产品的品质，给生产厂商带来困扰，因此，我们必须解决，让阴阳屏现象彻底消失。

结论：

简而言之，文章针对LED显示屏实际使用过程中出现的“阴阳屏”问题进行了分析，找出出现该种现象的原因，并给出了解决措施，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。

参考文献：

[1]谢宏伟．城市路灯设计安装运行与照明节电管理实务[M].北京:中国建设出版社，2017．

[2]城市夜景照明设计规范:JGJ/T163—2018[S].北京:中国建筑工业出版社，2018．