LED-Display-Technologien
Vollfarbige LED-Module mit <1 mm Pixelabstand
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Mini-LED versus Micro-LED
Trotz der winzigen Abmessungen der LEDs spricht man im aktuellen Anwendungsbereich von einem Mini-LED-Display, weil erst nach dem Wegfallen des Substrats, auf dem der Epi-Chip sitzt, die für den Namen Micro-LED erforderliche Größe in Mikrometern erreicht wird (Bild 6). Der Pixel-Pitch im Bereich Mini-LED bewegt sich je nach Hersteller zwischen 2 mm und 0,5 mm – ab 0,5 spricht man zumeist von einem Micro-LED. Bei entsprechend kleinen Abständen zwischen den LEDs wird zur weiteren Miniaturisierung von einer »passiven Ansteuerung« (über Zeilen- und Spaltentreiber) auf – ähnlich wie bei einem TFT – »aktive Ansteuerung« (Transistor-Array treibt jedes einzelne Pixel separat) gewechselt. Hierfür wird in jedes LED-Package der Schalttransistor mit eingebaut.
Yenrich verwendet ausschließlich LEDs mit Flip-Chip-Technologie. Dabei ist der Schichtaufbau der LED umgedreht, wobei die Kontaktierung der LED von unten erfolgt. LED-Standardtechnologie ist die »Lateral-Type«-Anwendung, bei der durch dünne Golddrähte die LED an der Emissionsseite (oben) kontaktiert wird. Diese Kontaktierungsmethode erhöht die Streuung des Lichts, was zu einer Verschlechterung des Farbspektrums und der gesamten Emissionsmenge führt (Bild 7). Bei zunehmender Miniaturisierung der LEDs nimmt dieser Effekt massiv zu. Weitere wichtige Vorteile bei der Verwendung von Flip-Chip-LEDs ist die bessere Wärmeabfuhr und die damit einhergehende bessere Langlebigkeit der LEDs.
Flip-Chip-Technologie Modularer Aufbau
Gerade in Zeiten von gesteigertem Umwelt- und Stromverbrauchsbewusstsein ist die Verwendung von Flip-Chip-LEDs mit sehr hoher Energieeffizienz ein maßgeblicher Entscheidungsfaktor für den Einsatz im Feld. Es gilt: Je stärker der Strom, desto heller das Display und umso größer der Unterschied zwischen Lateral-Typ und Flip-Chip-Typ, wie in Bild 8 zu sehen.
Als Spezialist für Multicolor-LEDs bringt Yenrich seine Kompetenz ein und verbaut ein speziell entwickeltes POB mit vier gleichen Mini-RGB-LEDs in einem Gehäuse (4-in-1). Mithilfe dieser sogenannten 1515-Bauform lässt sich der Pitch (Abstand zwischen den Pixeln) unter 1 mm bringen. Weitere Gehäusebauformen wie etwa 16-in-1 sind bereits in der Erforschung.
Diese Art der Integration mehrerer Pixel reduziert die Anfälligkeit der einzelnen LEDs weiter, lässt sich einfacher (und kostengünstiger) per Pick&Place-Verfahren herstellen und ermöglicht zeitgleich eine vereinfachte, effizientere Reparatur defekter Pixel
Ein Beispiel aus der Praxis
Ein Beispiel eines wie oben beschriebenen LED-Display-Moduls mit Verwendung von 4-in-1-1515-Flip-Chip-LED ist das IF09HP0.0 von Yenrich (Bild 9). Dieses LED-Modul – bestehend aus 160 x 180 Pixeln – misst 15 cm x 16,8 cm und bringt eine Leuchtkraft von 1000–2500 cd/m² bei einer Leistungsaufnahme von 200 W/m². Der Kontrast liegt bei 8000:1, dadurch punktet das IF09HP0.0 mit einem sehr guten Blickwinkel aus allen Betrachtungsrichtungen. Mit diesen Werten spielt das LED-Display-Modul in der Oberliga der Displaytechnologien ganz vorne mit. Hervorzuheben ist auch die Temperaturrobustheit (–25 bis +40 °C) und die Langlebigkeit mit 100.000 Arbeitsstunden.
Der modulare Aufbau des IF09HP0.0 ermöglicht eine beinahe unendliche Erweiterung. Beispielsweise bilden sechs (3 x 2) Module des IF09HP0.0 das anschlussfertige Cabinet D09NWG0.0 mit einer Auflösung von 640 x 360 Pixeln und einer Größe von 68,58 cm (600 mm x 337,5 mm x 45 mm). Das entspricht einer Bilddiagonale von 27 Inch. Im Gegensatz zu einem normalen TFT, bei dem der gesamte Bildinhalt an den Display-Controller weitergegeben wird, benötigt das Cabinet einen externen Videocontroller, um ein Bild darzustellen. Dieser Videocontroller unterteilt das darzustellende Bild in einzelne, den LED-Modulen (IF09HP0.0) entsprechende Segmente und steuert diese separat an, um auf dem Cabinet (D09NWG0.0) das Gesamtbild darzustellen (Bild 10).
Die Cabinets sind ebenfalls erweiterbar und können nahtlos aneinandergefügt werden, um eine lückenlose Betrachtungsfläche darzustellen. So können sich beispielsweise Videowalls aus 3 x 3 Cabinets zu einer Full-HD-Auflösung bei einer gigantischen Bildschirmdiagonale von 81“ (2,05 m) oder auch 4K-Auflösung bei 163“ (4,14 m) oder noch mehr zusammenführen.
Zieleinsatzgebiete dieser Technologie sind die Werbebranche, Anzeigen im öffentlichen Nahverkehr (PI), Ausrüstung von Gebäuden und Konferenzräumen sowie die ansprechende Gestaltung von Verkaufsflächen (Digital Signage & POS).
Der Autor
Nicolai Beck ist Geschäftsführer bei Beck Elektronik Display.
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