Порівняно з іншими технологіями відображення, світлодіодні дисплеї мають переваги:-самопідсвічування, чудову передачу кольору, високу частоту оновлення, економію енергії та простоту обслуговування. Дві характеристики високої яскравості та над-великого розміру, які можна досягти за допомогою з’єднання, є вирішальними факторами для швидкого зростання світлодіодних екранів за останні два десятиліття. У сфері зовнішнього-дисплею з великим екраном поки що жодна інша технологія не може конкурувати з технологією світлодіодних дисплеїв.
Але в минулому світлодіодні дисплеї також мали свої недоліки, такі як великий відстань між упакованими кульками лампи, що призвело до низької роздільної здатності, що не підходить для огляду в приміщенні та зблизька. Щоб покращити роздільну здатність, необхідно зменшити відстань між кульками лампи, але зменшити розмір кульок лампи. Хоча роздільну здатність всього екрану можна покращити, вартість буде швидко зростати. Завищена вартість впливає на широкомасштабне{0}}комерційне застосування світлодіодних дисплеїв малого-обігу. .
За останні роки, завдяки зусиллям виробників мікросхем і упаковок, виробників мікросхем і виробників екранів, вартість однокомпонентних пристроїв стає все нижчою, світлодіодних пристроїв стають все меншими, а кроки пікселів дисплея стають все меншими. все менше і менше. Роздільна здатність стає все вищою, завдяки чому переваги світлодіодних дисплеїв малого{0}}ступеня у внутрішніх-великих екранах стають все більш очевидними.
Наразі світлодіоди малого{0}}ступу в основному використовуються в рекламних засобах масової інформації, на стадіонах, сценічному фоні, в муніципальному будівництві та інших галузях, і продовжують розвивати ринки у транспорті, мовленні, військовій та інших сферах. За оцінками, до 2018 року обсяг ринку наблизиться до десятків мільярдів. Можна передбачити, що в найближчі кілька років світлодіодний дисплей з невеликим{2}}ступом продовжить розширювати свою частку ринку та займати ринковий простір задньої проекції DLP. За даними Китайського дослідницького інституту цінних паперів Everbright, до 2020 року рівень заміни світлодіодних дисплеїв з невеликим{4}}ступом на задню проекцію DLP досягне 70–80 відсотків.
Автор займається виробництвом блакитних{0}}зелених світлодіодних мікросхем і багато років займається розробкою продуктів. З точки зору дизайну продукту та технологічних процесів, розробка світлодіодних екранів з невеликим кроком{1}}обговорюватиме попит на сині-зелені світлодіодні мікросхеми, а також можливі контрзаходи на стороні мікросхеми.
2. Малий{1}}попит на світлодіодні чіпи для світлодіодних дисплеїв
Як ядро світлодіодного дисплея, світлодіодний чіп відіграє важливу роль у розробці світлодіодів малого{0}}ступу. Нинішні досягнення та майбутній розвиток світлодіодних-дисплеїв малого кроку покладаються на невпинні зусилля з боку мікросхем.
З одного боку, крок точок внутрішнього дисплея поступово зменшено з ранніх P4 до P1.5, P1.0 і P0.8 у розробці. Відповідно, розмір кульки лампи зменшено з 3535 і 2121 до 1010. Деякі виробники розробили розміри 0808 і 0606, а деякі виробники навіть розробляють розміри 0404.
Як ми всі знаємо, усадка упакованих кульок лампи неминуче вимагатиме зменшення розміру чіпа. На даний момент площа поверхні блакитних-зелених фішок для екранів з малим-дисплеєм, які зазвичай використовуються на ринку, становить близько 30 міл2, і деякі фабрики чіпів уже масово-виробляють мікросхеми 25 mil2 або навіть 20 mil2.
З іншого боку, оскільки площа поверхні чіпа стає меншою, а яскравість одного{0}}одного ядра зменшується, ряд проблем, які впливають на якість відображення, також стають помітними.
по-перше, це вимога до шкали сірого. На відміну від зовнішніх екранів, складність попиту на екрани всередині приміщень полягає не в яскравості, а в відтінках сірого. Наразі вимоги до яскравості для внутрішнього-великого екрану становлять приблизно 1500 кд/м2 -2000 кд/м2, а яскравість світлодіодного дисплея з невеликим-ступом зазвичай становить близько 600 кд /м2 -800 кд/м2, і найбільш підходить для тривалої уваги. Найкраща яскравість становить близько 100 кд/м2 -300 кд/м2.
Однією з поточних проблем світлодіодних екранів{0}}з малого кроку є "низька яскравість і низький рівень сірого". Тобто при низькій яскравості відтінків сірого не вистачає. Щоб досягти «низької яскравості та високого сірого», поточний кінець пакета має чорну дужку. Оскільки чорна дужка має слабке відображення на мікросхемі, чіп повинен мати достатню яскравість.
Далі — проблема однорідності відображення. У порівнянні зі звичайними екранами, менший інтервал спричиняє такі проблеми, як післясвічування, темніше перше сканування, червонувата низька яскравість та нерівномірний низький сірий. Наразі, у відповідь на такі проблеми, як післясвічення, перше сканування темне та слабко сірий і червоний, як сторона упаковки, так і сторона керування IC доклали зусиль, щоб ефективно усунути ці проблеми. Рівномірність яскравості при низьких відтінках сірого також була виправлена по пунктах. Технологія полегшилася. Однак, як одна з основних причин проблеми, потрібно більше зусиль на стороні чіпа. Зокрема, краща рівномірність яскравості при малому струмі, краща консистенція паразитної ємності.
Третє питання – надійність. Нинішній галузевий стандарт полягає в тому, що допустиме значення коефіцієнта мертвого світла світлодіодів становить один до десяти тисяч, що, очевидно, не підходить для світлодіодних дисплеїв з малим{0}} кроком. Через високу щільність пікселів екрана з малим-шагом і малу відстань перегляду, якщо 10,000 вогнів, буде 1 мертве світло, і ефект неприйнятний. У майбутньому, щоб задовольнити потреби-довго використання, швидкість-мертвого світла потрібно контролювати на рівні 100 тис. чи навіть однієї мільйонної.
Загалом, розробка світлодіодів малого{0}}ступу вимагає, щоб сегмент мікросхеми зменшив розмір, збільшив відносну яскравість, хорошу стабільність яскравості при малому струмі, хорошу стабільність паразитної ємності та високу надійність.
По-третє, чіп{0}}рішення
1. Зменшення розміру Зменшення розміру чіпа
На перший погляд, це проблема планування. Здається, що це можна вирішити, спроектувавши менший макет відповідно до потреб. Однак чи може скорочення розміру мікросхеми тривати нескінченно? Відповідь – ні. Існує кілька причин, які обмежують ступінь зменшення розміру мікросхеми:
(1) Обмеження щодо обробки упаковки. У процесі пакування зменшення розміру чіпів обмежують два фактори. Одним з них є обмеження насадки. Для склеювання штампів потрібно підхопити стружку, а коротка сторона стружки повинна бути більшою за внутрішній діаметр всмоктувального сопла. Наразі існують-економічні насадки з внутрішнім діаметром близько 80 мкм. Друге - обмеження з'єднання проводів. Перший полягає в тому, що прокладка для скріплення дроту, тобто чіп-електрод, має бути достатньо великим, інакше надійність з’єднання дроту не може бути гарантована. Промисловість повідомила, що мінімальний діаметр електрода становить 45 мкм; по-друге, відстань між електродами має бути досить великою, інакше з'єднання двох дротів неминуче буде заважати один одному.
(2) Обмеження обробки чіпів. У процесі обробки чіпів також є два обмеження. Одним з них є обмеження макета. На додаток до обмежень вище-згаданого кінця пакета, потрібні розмір електрода та відстань між електродами, відстань між електродом та MESA, ширина доріжки для писання та відстань між лініями різних шарів їх обмеження, поточні характеристики мікросхеми, можливості процесу SD та можливості обробки фотолітографії. Визначте сферу дії конкретних обмежень. Як правило, мінімальна відстань від електрода Р до краю мікросхеми обмежена 14 мкм або більше.
Друге – обмеження ріжучої здатності. Процес нарізки SD та механічного розщеплення має свої обмеження, і розмір стружки може не бути розділений, якщо розмір стружки занадто малий. Коли діаметр пластини збільшується з 2 дюймів до 4 дюймів або до 6 дюймів у майбутньому, складність нарізання та розколу відповідно збільшиться, тобто відповідно збільшиться розмір оброблюваної стружки. Взявши за приклад 4-дюймовий чіп, якщо довжина короткої сторони чіпа менше 90 мкм, а співвідношення сторін перевищує 1,5:1, втрата продуктивності значно зросте.
Виходячи з наведених вище причин, автор сміливо прогнозує, що після зменшення розміру мікросхеми до 17 mil2, дизайн і можливості обробки мікросхем будуть близькими до межі, і в принципі немає місця для скорочення, якщо тільки не станеться великий прорив у план технології чіпів.
2. Збільшення яскравості
Підвищення яскравості – вічна тема чіпа. Завод чіпів оптимізує внутрішній квантовий ефект за допомогою оптимізації епітаксійної програми і покращує зовнішній квантовий ефект через коригування структури мікросхеми.
Однак, з одного боку, зменшення розміру мікросхеми неминуче призведе до зменшення площі{0}}випромінювання світла та зменшення яскравості мікросхеми. З іншого боку, крок точок на екрані з малим-краном зменшується, а потреба в яскравості одного чипа зменшується. Між ними є взаємодоповнювальні відносини, але має бути суть. В даний час, щоб знизити вартість сторони чіпа, це в основному зробити віднімання на структурі, яка зазвичай доводиться платити ціну зниження яскравості. Отже, як зважити компроміси-, це проблема, на яку галузь має звернути увагу.
3. Консистенція при слабкому струмі
Так званий {{0}} низький струм є відносно струму, який використовується звичайними внутрішніми та зовнішніми мікросхемами. Крива I-V мікросхеми, показана на малюнку нижче, звичайні мікросхеми всередині та зовні приміщення працюють у лінійній робочій зоні, і струм є відносно великим. Однак світлодіодні мікросхеми-малого кроку повинні працювати в нелінійній робочій зоні, близькій до точки 0, а струм відносно малий.
У нелінійній робочій області на світлодіодний чіп впливає поріг перемикання напівпровідників, і різниця між мікросхемами є більш очевидною. Аналізуючи дискретність яскравості та довжини хвилі для великої кількості мікросхем, легко побачити, що дискретність не-лінійної робочої області набагато більша, ніж лінійна робоча область. Наразі це невід’ємна проблема з боку мікросхем.
Спосіб вирішення цієї проблеми полягає в тому, щоб спочатку оптимізувати епітаксіальний напрямок, щоб зменшити нижню межу лінійної робочої зони; по-друге, оптимізувати спектроскопію чіпів, щоб розрізняти чіпи з різними характеристиками.
4. Консистенція паразитної ємності
В даний час на стороні мікросхеми немає умов для безпосереднього вимірювання характеристик ємності мікросхеми. Зв'язок між характеристиками ємності і звичайними вимірювальними елементами досі неясний, і тим, хто чекає, поки галузь підведе підсумки. Напрямок оптимізації на стороні мікросхеми{0}}— це, по-перше, налаштування розширення, а інший — уточнення електричного збирання, але вартість дуже висока і не рекомендується.
5. Надійність
Надійність{0}}чипів можна описати різними параметрами в процесі пакування чіпів і процесу старіння. Але в цілому фактори, що впливають на надійність мікросхеми після її встановлення на екран, це в основному ESD та ІЧ.
ESD відноситься до антистатичної здатності. Згідно зі звітами промисловості IC, понад 50 відсотків несправностей мікросхем пов’язані з електростатичним розрядом. Щоб підвищити надійність мікросхеми, необхідно покращити можливості ESD. Однак за умови однакової епітаксійної пластини та тієї ж структури мікросхеми менший розмір мікросхеми неминуче призведе до ослаблення ESD здатності. Це безпосередньо пов’язано з густиною струму та характеристиками ємності мікросхеми, і протистояти цьому неможливо.
ІК відноситься до зворотного витоку, зазвичай значення зворотного струму мікросхеми вимірюється під фіксованою зворотною напругою. ІК відображає кількість дефектів всередині мікросхеми. Чим більше значення ІЧ, тим більше дефектів всередині мікросхеми.
Щоб покращити можливості ESD та ІЧ-продуктивність, необхідно зробити більше оптимізації в епітаксійній структурі та структурі мікросхеми. У групуванні мікросхем через суворі стандарти бінінгу мікросхеми зі слабкою ESD-функцією та ІЧ-продуктивністю можуть бути ефективно усунені, тим самим підвищуючи надійність мікросхеми після її встановлення на екрані.
Четверте, підсумок
Підсумовуючи, автор аналізує низку проблем, які стоять перед світлодіодними чіпами при розробці світлодіодних дисплеїв малого{0}}ступу, і надає плани або напрямки вдосконалення один за одним. Варто сказати, що для оптимізації світлодіодних чіпів ще багато можливостей. Як вдосконалити галузь, все ще чекає, щоб галузь використала свою винахідливість і докладе постійних зусиль.
