LED透明屏之玻璃屏

 玻璃屏是在这几年在透明屏市场火热的背景下,催生出的另一个透明屏分支。产品足以给人带来眼前一亮的感觉,有部分厂家更是打出“显示黑科技”的广告。那么玻璃屏到底是个什么东东?这篇文章我们详细聊聊。

  上面的配图就是LG做的一块点间距为P24的玻璃屏,拍摄于2019年初的荷兰ISE展。远看这款产品,在不显示的时候是一块透明玻璃,而显示的时候,可以播放出精美画面。正是这个特性,我们称之为玻璃屏。

跑到屏幕背后走近一看就知道了,在玻璃上面贴了LED灯珠。

再仔细一看,可以看出这不是一块普通的玻璃。而是将有金属网格的导电膜贴在了玻璃上面。并通过割断金属网格,形成相应的图形线路。这里的LED也不是普通的LED,正是前面《LED显示屏之正发光》中提到的光驱合一器件。看到这里就明白了,所谓的玻璃屏其实是利用透明导电材料加光驱合一器件制成的一种显示产品。接下来我们详细聊一下光驱合一器件和透明导电材料。

一:光驱合一器件

  在前面《LED显示屏之正发光》文章中我们已经对这个器件有了大致介绍,作为一个电子工程师,这里补一些其他的。在设计之前必须知道一组数据能够带多少个点,系统支持些什么样的数据级联方式吧。一组数据的带载有这么一个关系式:

                 带载点数=数据传输频率/(灰阶Bit数*通道数*换帧频率)

  这里通常用的芯片数据传输率有800K和1.2M两种、灰阶BIT数有8Bit,12Bit两种、通道数一般都是三通道,分别控制全彩灯珠的RGB、换帧频率60Hz。具体根据规格书里面的参数直接带入上面关系时就可以算出单组数据的最大可带载点数了。可以看出,此类产品数据的频率并不高,所以在EMC方面比普通的显示屏更好把控。

  关于系统支持些什么样的数据级联方式,我问过诺瓦N字型Z字型级联都支持的。根据设计需要级联就行了。

二:透明导电材料

  先来一个方阻的定义:在一长为l,宽w,高d(即为膜厚),此时L=l,S=w*d,故R=ρ*l/(w*d)=(ρ/d)*(l/w).令l=w于是R=(ρ/d),这就是方阻。关于方阻的概念大家可以查询资料,要注意的是方阻不是我们常用PCB里面的电阻,五年前也正是混淆了这两个概念,才有做了一块ITO玻璃屏模组一端加5V供电,另外一端没有电压根本没法点亮的闹剧。

透明导电材料目前市场上主流的有以下几种:

①ITO:

 即锡铟氧化物,它是液晶显示器(LCD)、等离子显示器(PDP)、电致发光显示器(EL/OLED)、触摸屏(Touch Panel)、太阳能电池以及其他电子仪表的透明电极最常用的薄膜材料。主要通过溅射的方式将锡铟氧化物均匀分布在玻璃或者薄膜上面,最后通过镭射的方式制作相应的图形电路。这种材料因为其方阻大,目前市场上只见过如下图做P60的成功案例。另外一种透明导电材料石墨烯,跟ITO类似且方阻比ITO更大,这里不做介绍。

②Metal mesh:

金属网格,也是文中LG使用的透明导电方式。相比于前面所说的ITO和石墨烯,Metal mesh表现出了更好导电性能,如上图可轻松实现导电点亮LED,但我最终测试出其方阻大小还不足以满足制作点间距P20亮度3000cd/㎡的LED显示屏。通过和供应商的沟通得知,此产品的核心技术掌握在日本人手里,目前国内只能通过进口他们的“二类产品”,比如相同方阻的导电膜,日本国内可以做到100目,而出口给我们的是150目的。这种材料基底为PET,远达不到过回流焊的温度要求。并且这种材料会有明显的莫瑞干涉现象。

SNW

纳米银线(SNW,silvernano wire)技术,是将纳米银线墨水材料涂抹在塑胶或者玻璃基板上,然后利用镭射光刻技术,刻画制成具有纳米级别银线导电网络图案的透明的导电薄膜。也是被称为最有可能代替传统ITO的透明导电材料。我找到了相关产品做了测试,其方阻表现并没有优于Metal mesh,也和供应商讨论能否在Metal mesh上涂布SNW,最终发现其方块电阻减少的幅度很小,还是没有办法应用到LED显示屏上面。

以上几类是其他领域批量材料,但是要用在LED显示屏方面还有重重的难题需要解决。显示屏行业目前使用的透明导电方法有以下几类:

①:纳米电路导电玻璃

此类产品跟上文提到的Metal mesh有异曲同工之妙,且可以将电路直接做在玻璃基底上面。只是其通透性比我拿到的Metal mesh样品差了很多。

②:类似透明基底的FPC

这种电路只通过供应商拿过样品没有做具体了解,此种产品一般后面背胶,可以直接贴附在玻璃上面。