Ve srovnání s jinými zobrazovacími technologiemi mají LED displeje výhody vlastního osvětlení, vynikající reprodukce barev, vysoké obnovovací frekvence, úspory energie a snadné údržby. Dvě charakteristiky vysokého jasu a super-velké velikosti lze dosáhnout sestřihem jsou rozhodujícími faktory pro rychlý růst led displejů v posledních dvou desetiletích. V oblasti velkoplošného venkovního displeje zatím žádná jiná technologie nemůže konkurovat technologii LED displeje.
V minulosti však LED displeje měly také své nedostatky, jako je velká vzdálenost mezi balenými korálky lampy, což vedlo k nízkému rozlišení, které není vhodné pro vnitřní a blízké sledování. Aby se zlepšilo rozlišení, je nutné zmenšit rozteč mezi korálky lampy, ale velikost korálků lampy je snížena. Přestože rozlišení celé obrazovky lze zlepšit, náklady se rychle zvýší. Nadměrné náklady ovlivňují rozsáhlé komerční použití LED displejů s malou roztečí. .
V posledních letech, díky úsilí výrobců čipů a obalů, výrobců obvodů IC a výrobců obrazovek, se náklady na zařízení s jedním balením snížily a snížily, zařízení s LED balením se stala menšími a menšími a rozteče pixelů displeje se staly menšími a menšími. Rozlišení je stále vyšší a vyšší, takže výhody LED displeje s malou roztečí v krytém velkoplošném displeji jsou stále zřejmější.
V současné době se LED diody s malým hřištěm používají hlavně v reklamních médiích, stadionech, jevištních pozadích, městském inženýrství a dalších oborech a nadále rozvíjejí trhy v dopravě, vysílání, armádě a dalších oblastech. Odhaduje se, že do roku 2018 se velikost trhu bude blížit desítkám miliard. Lze předpovědět, že v příštích několika letech bude LED displej s malou roztečí pokračovat v rozšiřování svého podílu na trhu a zabírat tržní prostor zadní projekce DLP. Podle Čínského výzkumného ústavu pro cenné papíry Everbright dosáhne do roku 2020 míra výměny LED displejů s malou roztečí pro zadní projekce DLP 70% až 80%.
Autor se zabývá výrobou modrozelených LED čipů a již mnoho let se zabývá vývojem produktů. Z hlediska produktového designu a procesní technologie bude vývoj malých LED displejů diskutovat o poptávce po modrozelených LED čipech, stejně jako o možných protiopatřeních na straně čipu.
2. Poptávka LED displeje s malou roztečí po LED čipech
Jako jádro LED displeje hraje LED čip zásadní roli při vývoji LED diod s malou roztečí. Současné úspěchy a budoucí vývoj LED displejů s malým roztečí závisí na neustálém úsilí na straně čipu.
Na jedné straně byla bodová rozteč vnitřní obrazovky postupně snížena z počátku P4 na P1.5, P1.0 a P0.8 ve vývoji. V souladu s tím byla velikost korálku lampy snížena z 3535 a 2121 na 1010. Někteří výrobci vyvinuli velikosti 0808 a 0606 a někteří výrobci dokonce vyvíjejí velikosti 0404.
Jak všichni víme, smršťování balených lampových kuliček bude nevyhnutelně vyžadovat zmenšení velikosti čipu. V současné době je plocha modrozelených čipů pro obrazovky s malým roztečí běžně používaným na trhu asi 30 mil2 a některé továrny na čipy již masově vyrábějí čipy 25 mil2 nebo dokonce 20 mil2.
Na druhou stranu, jak se povrch čipu zmenšuje a jas jednoho jádra se snižuje, řada problémů, které ovlivňují kvalitu zobrazení, se také stala prominentní.
první je požadavek na stupnici šedi. Na rozdíl od venkovních obrazovek nespočívá obtížnost poptávky po vnitřní obrazovce v jasu, ale ve stupních šedi. V současné době je požadavek na jas vnitřní obrazovky s velkými rozestupy asi 1500 cd / m2 -2000 cd / m2 a jas led displeje s malou roztečí je obecně asi 600 cd / m2 -800 cd / m2 a nejvhodnější pro dlouhodobou pozornost Nejlepší jas je kolem 100 cd / m2 -300cd / m2.
Jedním ze současných problémů LED obrazovek s malou roztečí je "nízký jas a nízká šedá". To znamená, že stupnice šedi nestačí při nízkém jasu. Pro dosažení "nízkého jasu a vysoké šedé" přijímá současný konec balíčku černý držák. Vzhledem k tomu, že černý držák má slabý odraz na čipu, musí mít čip dostatečný jas.
Další je problém jednotnosti zobrazení. Ve srovnání s běžnými obrazovkami způsobí mezery tím menší problémy, jako je dosvit, tmavší první skenování, načervenalý nízký jas a nerovnoměrná nízká šedá. V současné době, v reakci na problémy, jako je dosvit, první skenování tmavé a nízké šedé a červené, jak strana balení, tak strana kontroly IC vynaložily úsilí na účinné zmírnění těchto problémů. Rovnoměrnost jasu při nízkých stupních šedi byla také opravena bod po bodu. Technologie se uvolnila. Jako jedna z hlavních příčin problému je však zapotřebí více úsilí na straně čipu. Konkrétně rovnoměrnost jasu při malém proudu je lepší a konzistence parazitické kapacity je lepší.
Třetím problémem je spolehlivost. Současným průmyslovým standardem je, že přípustná hodnota rychlosti mrtvého osvětlení LED je jedna ku deseti tisícům, což samozřejmě není vhodné pro LED displeje s malou roztečí. Vzhledem k vysoké hustotě pixelů obrazovky s malou roztečí a krátké pozorovací vzdálenosti, pokud je 10 000 světel, bude 1 mrtvé světlo a efekt je nepřijatelný. V budoucnu musí být míra mrtvého světla řízena na sto tisícinách nebo dokonce na jednu miliontinu, aby byly splněny potřeby dlouhodobého používání.
Obecně platí, že vývoj LED diod s malou roztečí vyžaduje, aby segment čipu zmenšil velikost, zvýšil relativní jas, dobrou konzistenci jasu při malém proudu, dobrou konzistenci parazitní kapacity a vysokou spolehlivost.
Tři řešení na straně čipu
1. Zmenšení velikosti čipu
Na povrchu je to problém návrhu rozvržení. Zdá se, že to lze vyřešit navržením menšího uspořádání podle potřeb. Může však zmenšení velikosti čipu pokračovat donekonečna? Odpověď je ne. Existuje několik důvodů, které omezují stupeň zmenšení velikosti čipu:
(1) Omezení zpracování obalů. V procesu balení omezují zmenšení velikosti čipu dva faktory. Jedním z nich je omezení trysky. Lepení zápustky musí zvednout čip a krátká strana čipu musí být větší než vnitřní průměr sací trysky. V současné době existují cenově výhodné trysky s vnitřním průměrem asi 80 um. Druhým je omezení lepení drátu. První je, že podložka pro lepení drátu, to znamená, že čipová elektroda musí být dostatečně velká, jinak nelze zaručit spolehlivost lepení drátu. Průmysl uvedl, že minimální průměr elektrody je 45um; za druhé, vzdálenost mezi elektrodami musí být dostatečně velká, jinak se obě dráty nevyhnutelně vzájemně ruší.
(2) Omezení zpracování čipů. Existují také dvě omezení v procesu zpracování čipu. Jedním z nich je omezení rozvržení. Kromě omezení výše uvedeného konce balení je vyžadována velikost elektrody a rozteč elektrod, vzdálenost mezi elektrodou a MESA, šířka dráhy písaře a rozteč hraničních čar různých vrstev mají svá omezení, aktuální vlastnosti čipu, schopnost procesu SD a schopnost zpracování fotolitografie. Určete rozsah konkrétních omezení. Obecně platí, že minimální vzdálenost od elektrody P k okraji čipu je omezena na 14 μm nebo více.
Druhým je omezení řezné schopnosti. Proces krájení na kostičky + mechanické dělení má své limity a velikost čipu nemusí být rozdělena, pokud je velikost čipu příliš malá. Když se průměr destičky zvýší ze 2 palců na 4 palce nebo na 6 palců v budoucnu, obtížnost krájení a štěpení se odpovídajícím způsobem zvýší, to znamená, že velikost zpracovatelného čipu se odpovídajícím způsobem zvýší. Vezmeme-li jako příklad 4palcový čip, pokud je krátká délka strany čipu menší než 90 μm a poměr stran je větší než 1,5: 1, ztráta výtěžku se výrazně zvýší.
Na základě výše uvedených důvodů autor odvážně předpovídá, že po zmenšení velikosti čipu na 17mil2 se návrh a možnosti zpracování čipu přiblíží limitu a v podstatě neexistuje žádný prostor pro snížení, pokud nedojde k velkému průlomu v plánu čipové technologie.
2. Zvýšení jasu
Vylepšení jasu je věčným tématem strany čipu. Továrna na čipy optimalizuje vnitřní kvantový efekt optimalizací epitaxního programu a zlepšuje vnější kvantový efekt úpravou struktury čipu.
Na jedné straně však zmenšení velikosti čipu nevyhnutelně povede ke zmenšení oblasti vyzařující světlo a snížení jasu čipu. Na druhou stranu je snížena rozteč bodů obrazovky s malou roztečí a poptávka po jasu jednoho čipu je snížena. Existuje komplementární vztah mezi těmito dvěma, ale musí existovat spodní linie. V současné době, aby se snížily náklady na stranu čipu, je to hlavně odčítání na konstrukci, která obvykle musí zaplatit cenu za snížení jasu. Proto je problém, jak zvážit kompromisy, kterému by měl průmysl věnovat pozornost.
3. Konzistence při nízkém proudu
Takzvaný nízký proud je relativní k proudu používanému běžnými vnitřními a venkovními čipy. Křivka čipu I-V zobrazená na obrázku níže, konvenční vnitřní a venkovní čipy pracují v lineární pracovní ploše a proud je poměrně velký. LED čipy s malou roztečí však musí pracovat v nelineární pracovní ploše v blízkosti bodu 0 a proud je relativně malý.
V nelineární pracovní oblasti je LED čip ovlivněn prahem přepínání polovodičů a rozdíl mezi čipy je zřejmější. Analýzou diskrétnosti jasu a vlnové délky pro velké množství čipů je snadné vidět, že diskrétnost nelineární pracovní plochy je mnohem větší než lineární pracovní plocha. To je v současné době neodmyslitelná výzva na straně čipů.
Způsob, jak se s tímto problémem vypořádat, je nejprve optimalizovat epitaxní směr, aby se snížila spodní hranice lineární pracovní plochy; za druhé optimalizovat čipovou spektroskopii pro rozlišení čipů s různými charakteristikami.
4. Konzistence parazitní kapacity
V současné době není na straně čipu žádná podmínka pro přímé měření kapacitních charakteristik čipu. Vztah mezi kapacitními charakteristikami a konvenčními měřenými položkami je stále nejasný a ti, kteří čekají na shrnutí průmyslu. Směr optimalizace na straně čipu je nejprve nastavení rozšíření a druhým je zdokonalení elektrického binningu, ale náklady jsou velmi vysoké a nedoporučuje se.
5. Spolehlivost
Spolehlivost na straně čipu lze popsat různými parametry v procesu balení čipu a stárnutí. Obecně však platí, že faktory ovlivňující spolehlivost čipu po instalaci na obrazovku jsou hlavně ESD a IR.
ESD se týká antistatické schopnosti. Podle zpráv IC průmyslu více než 50% selhání čipů souvisí s ESD. Pro zlepšení spolehlivosti čipu je třeba zlepšit schopnosti ESD. Nicméně, za podmínek stejné epitaxní destičky a stejné struktury čipu, menší velikost čipu nevyhnutelně povede k oslabení schopnosti ESD. To přímo souvisí s charakteristikou proudové hustoty a kapacity čipu a nelze mu odolat.
IR se týká zpětného úniku, obvykle se hodnota zpětného proudu čipu měří při pevném zpětném napětí. IR odráží počet defektů uvnitř čipu. Čím větší je ir hodnota, tím více defektů uvnitř čipu.
Pro zlepšení schopnosti ESD a IR výkonu je třeba provést více optimalizací v epitaxní struktuře a struktuře čipu. Při binningu čipů lze prostřednictvím přísných standardů binningu účinně eliminovat čipy se slabou schopností ESD a IR výkonem, čímž se zlepší spolehlivost čipu po jeho instalaci na obrazovku.
Čtyři, shrnutí
Stručně řečeno, autor analyzuje řadu výzev, kterým čelí LED čip s vývojem LED displejů s malou roztečí, a dává plány nebo směry zlepšení jeden po druhém. Je třeba říci, že stále existuje velký prostor pro optimalizaci LED čipů. Jak se zlepšit, stále čeká na to, až průmysl využije své vynalézavosti a vynaloží nepřetržité úsilí.
