小间距led显示屏“毛毛虫”现象原因分析及解决方案

2020年第1期
150研究与探讨
信息技术与信息化
小间距LED 显示屏“毛毛虫”现象原因分析
及解决方案
姜玲玲*
JIANG Ling-ling
摘　要 LED 显示屏从静态控制方式到扫描控制方式的转变，源于灯珠亮度和驱动芯片技术的提升，扫描控制方
式简化了控制电路，降低了热量的产生，但是同时造成了次生的危害——毛毛虫串亮。

本文将从灯珠、焊接、电路等方面，客观阐述了小间距LED 显示屏产生串亮的根本原因，并提供了解决方案。

关键词 小间距LED 显示屏；串亮
doi：10.3969/j.issn.1672-9528.2020.01.050
* 南京洛普股份有限公司 江苏南京 210032
自2014年以来，小间距LED 显示屏呈现快速发展趋势，
点间距越做越小，密度越来越高，给固有的生产工艺带来了全新的挑战，同时也产生了新的显示问题。

“毛毛虫”现象就是小间距显示屏中比较棘手的问题之一，是目前无法根本解决的问题。

“毛毛虫”现象指的是在显示屏的画面上出现一列长亮条，该亮条的长度由该显示屏的扫描数决定。

当扫描数是N 扫时，亮条为N 个点组成的一列灯珠长亮状态，且该亮条不随画面的变化而变化。

单位显示面积上存在任何一根亮条都会引发客户的投诉，其原因是亮条不同于盲点的杂散分布，亮条过于集中，引人注目。

图1是某项目的“毛毛虫”现象，情况非常严重。

图1 某项目“毛毛虫”现象
“毛毛虫”主要有以下几种颜色：
（1）整屏显示绿色的时候，“毛毛虫”位置绿色一列不发光，或是微微发光，取而代之的是该列的红色被点亮。

当整屏显示白色时，该亮条呈现紫红色。

（2）整屏显示蓝色的时候，“毛毛虫”位置蓝色一列不发光，或是微微发光，取而代之的是该列的红色被点亮。

当整屏显示白色时，该亮条呈现黄色。

（3）整屏显示红色、绿色或蓝色的时候，“毛毛虫”位置的灯珠不发光。

我们都知道红绿蓝是LED 显示屏的三基色，红色LED 芯片采用砷化镓 GaAs 衬底，AlGaInP
的外延结构，正向压降通常在1.8V-2.3V 之间；而绿色、蓝色主要为蓝宝石衬底，InGaN 外延结构，正向压降通常在2.8-3.3V 之间。

前两种“毛毛虫”现象的主要原因是红色和绿色，或者红色和蓝色导通，导通连接后，一部分电压分给了正向压降更低的红色。

根据导通程度的不同，红色和蓝绿色呈现不同的亮度。

当导通程度较低时，红色微亮，蓝绿微暗；当导通程度较高时，红色亮度增加，蓝绿色逐步变暗，直至完全不亮。

图2 LED 电路示意图
发光二极管的核心器件是LED 芯片，LED 芯片由PN 结组成，分为阳极和阴极。

受到价格和尺寸的影响，红色通常为单电极（如图3），蓝色和绿色通常为双电极（如图4）。

因此，红色芯片通常使用导电银胶与封装中的支架相连，蓝绿芯片
通过焊线与封装中的支架相连（如图5）。

2020年第1期151
研究与探讨
信息技术与
信息化
图3 红色LED
芯片
图4 蓝绿色LED
芯片
图5 LED 支架内部（去除胶水后）
在LED 内部，红色和蓝色或绿色的导通通路主要为红色银胶覆盖的功能区，即图5中三颗芯片的固定位置会出现金属迁移现象。

其原理是：金属迁移为一种电化学现象，必备的三要素为水汽、电场、金属离子。

在电场和水汽的作用下，活泼金属电离产生金属离子，在电场力的作用下，金属离子
发生定向移动。

图
6 金属迁移公式
图7 LED 内部金属迁移示意图
为了防潮，LED 芯片外部已经完全被胶水封死，即便有水汽进入也需要一定的通道才能够有金属迁移至蓝绿芯片的PN 结处，即只需红色功能区与蓝绿芯片表面导通，即可形成
“毛毛虫”。

红色芯片的高度通常是120μm，而蓝绿芯片的高度仅80μm。

此外，外延芯片在切割过程中，不免存在芯片侧面有切割痕迹。

恰恰是这类切割痕迹给水汽提供了良好的上升通道，即“毛细现象”。

当密封胶水与LED 封装材料（通常是PPA）的膨胀系数不一致时，灯珠经过200℃以上的回流焊接，或是长时间的高刷新扫描点亮，PPA 与密封胶存在细微间隙。

在显示屏关屏后，温度逐步下降，水汽缓慢渗入灯珠内部，待显示屏再次开启后，渗入灯珠内部的水汽无法快速蒸发，停留在灯珠内部，为金属迁移提供了必要的条件。

因此，芯片高度、芯片切割、封装结合力、以及高刷新
点亮等一系列的原因造成了所述前两种“毛毛虫”现象。

针对上述问题，整个LED 行业需要从上游芯片着手，例如在LED 芯片表面增加保护层，减缓或者避免活泼金属与外界水汽的接触；在中游封装阶段，应该加强低应力胶水的研究，使用高密度、防水性能更优的材料，加强两种材料之间的结合度或是使用一种材料全包裹的方式设计开发新型的LED 灯珠，同时，应加强灯珠车间的清洁管控，避免在生产过程中杂质落入支架，由支架污染引发一系列的品质问题；在下游应用端，尽可能避免在非常潮湿的环境使用。

若长期不使用，在使用前应该缓慢除湿，即逐步提升显示屏亮度，
随着温度的提高，湿气蒸发出后，可正常点亮。

除此之外，在显示屏表面进行有效的涂覆也可以提高防护能力，但是通常国内大多数的防护工艺会造成显示面不一致的新问题，但是当防护技术提升后，这也将是一种有效的减少毛毛虫的措施。

上述第三种“毛毛虫”现象主要原因有两种：
一是灯珠的某一种颜色与阳极导通，当给发光二极管加上正向电压后，从P 区注入到N 区的空穴和由N 区注入到P 区的电子，在PN 结附近数微米内分别与N 区的电子和P 区的空穴复合，产生自发辐射的光。

而某一种颜色与阳极导通，
就意味着PN 结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。

通常是LED 封装企业在对红色芯片点胶过程中，胶水配比问
2020年第1期
152研究与探讨
信息技术与信息化
基于可视化技术的监理项目管控系统应用探讨
王岑岚*
WANG Cen-lan
摘　要 电力建设方面的投资规模和项目数量在持续增加，这不仅对于电力建设行业是巨大的挑战，对于监理行
业来说同样是巨大的挑战。

多项目同时施工，且范围颇为分散，再加上外界对监理的监管也日趋严格，都使得监理工作的困难不断提升，监理成本急剧增加。

基于此，研发一套基于可视化技术的监理项目管控系统，对于提高监理效率，改善监理效果将有重要意义。

本文就此展开研究，希望能够为相关从业者提供参考和借鉴。

关键词 可视化技术；监理；项目管控系统
doi：10.3969/j.issn.1672-9528.2020.01.051
* 郑州市第三人民医院 河南郑州 450000
0 引言
随着我国经济的不断发展，对于电力资源的需求也越来越大，所以在电力建设方面的投资规模和项目数量也在持续增加，这不仅对于电力建设行业是巨大的挑战，对于监理行业来说同样是巨大的挑战。

面临着同时进行的多个项目，而且项目范围颇为分散，再加上外部对监理的监管也日趋严格；这些都使得监理工作的困难不断提升，监理成本急剧增加。

基于此，如果能够拥有一套完善的、可靠的基于可视化技术的监理项目管控系统，则能够对监理工作产生巨大的帮助。

1 可视化技术的应用现状
进入新世纪以来，在网络技术和信息技术不断发展的推动下，各种工程项目管理系统在工程建设领域的应用也越来越多，这在很大程度上提升了项目的管理效率和管理能力。

可视化技术作为其中的一种，同样在工程建设行业中产生了重大影响。

并且，国家对于建筑施工的可视化技术也出台了
相关规范。

自从2013年3月1日开始，JGJ/T292-2012《建筑工程施工现场视频监控技术规范》 正式实施，这标志着建筑施工领域中监控技术的应用有了真正可靠的依据[1]；规范对施工现场监控作出了非常详细的指导。

题或是环境温湿度管控出现异常，以及点胶头擦洗不及时，造成了甩胶（如图8）。

图8 LED 内部甩银胶
二是驱动芯片的一路输出出现异常，此类问题可能是驱动芯片一路输出虚焊或是驱动芯片本身故障，在此不做详述。

综上所述，造成“毛毛虫”现象的主要因素有：灯珠封装的结合力不足、芯片切割精度不足、使用环境潮湿、LED 封装生产的内部点胶管控不足。

为了解决这一问题，还需要整个行业上中下游的通力配合，相信在不久的将来，这个问题会因为一种新工艺的出现得到彻底的解决。

【作者简介】
姜玲玲（1985-），南京洛普股份有限公司研发中心工程师。

（收稿日期：2019-12-10）。