Im Vergleich zu anderen Anzeigetechnologien haben LED-Anzeigen die Vorteile der Selbstbeleuchtung-, der hervorragenden Farbwiedergabe, der hohen Bildwiederholfrequenz, der Energieeinsparung und der einfachen Wartung. Die beiden durch Spleißen erreichbaren Eigenschaften hohe Helligkeit und super-große Größe sind die entscheidenden Faktoren für das rasante Wachstum von LED-Bildschirmen in den letzten zwei Jahrzehnten. Im Bereich der Großbild--Außendisplays kann bisher keine andere Technologie mit der LED-Display-Technologie konkurrieren.
Aber in der Vergangenheit hatten LED-Anzeigen auch ihre Mängel, wie zum Beispiel der große Abstand zwischen den verpackten Lampenperlen, was zu einer niedrigen Auflösung führte, die nicht für die Betrachtung in Innenräumen und aus der Nähe geeignet ist. Um die Auflösung zu verbessern, ist es notwendig, den Abstand zwischen den Lampenperlen zu verringern, aber die Größe der Lampenperlen wird reduziert. Obwohl die Auflösung des gesamten Bildschirms verbessert werden kann, werden die Kosten schnell steigen. Die überhöhten Kosten wirken sich auf die großflächige- kommerzielle Anwendung von LED-Displays mit kleinem- Abstand aus. .
In den letzten Jahren sind dank der Bemühungen von Chipherstellern und Gehäuseherstellern, Herstellern von IC-Schaltungen und Bildschirmherstellern die Kosten von Einzelgehäusevorrichtungen immer niedriger geworden, LED-Gehäusevorrichtungen sind immer kleiner geworden und Anzeigepixelabstände sind geworden kleiner und kleiner. Die Auflösung wird immer höher, wodurch die Vorteile von LED-Displays mit kleinem-Abstand in Großbildschirmen- in Innenräumen immer deutlicher werden.
Gegenwärtig werden Small--LEDs hauptsächlich in Werbemedien, Stadien, Bühnenhintergründen, Kommunaltechnik und anderen Bereichen eingesetzt und entwickeln weiterhin Märkte in den Bereichen Transport, Rundfunk, Militär und anderen Bereichen. Es wird geschätzt, dass die Marktgröße bis 2018 in der Nähe von mehreren zehn Milliarden liegen wird. Es kann vorhergesagt werden, dass das LED-Display mit kleinem- Abstand seinen Marktanteil in den nächsten Jahren weiter ausbauen und den Marktraum der DLP-Rückprojektion einnehmen wird. Laut dem China Everbright Securities Research Institute wird bis 2020 die Austauschrate von LED-Displays mit kleinem -Pitch für DLP-Rückprojektionen 70 bis 80 Prozent erreichen .
Der Autor ist in der Herstellungsbranche für blau-grüne LED-Chips tätig und seit vielen Jahren in der Produktentwicklung tätig. Aus Sicht des Produktdesigns und der Prozesstechnologie wird die Entwicklung von LED-Bildschirmen mit kleinem-Pitch die Nachfrage nach blau-grünen LED-Chips sowie mögliche Gegenmaßnahmen auf der Chipseite diskutieren.
2. LED-Chips für kleine -LED-Displays
Als Herzstück des LED-Displays spielt der LED-Chip eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von LEDs mit kleinem -Abstand. Die aktuellen Errungenschaften und die zukünftige Entwicklung von LED-Anzeigen mit kleinem -Abstand beruhen auf unablässigen Bemühungen auf der Chipseite.
Einerseits wurde der Punktabstand des Indoor-Bildschirms schrittweise von den frühen P4 auf P1.5, P1.0 und P0.8 in der Entwicklung reduziert. Dementsprechend wurde die Lampenperlengröße von 3535 und 2121 auf 1010 reduziert. Einige Hersteller haben die Größen 0808 und 0606 entwickelt, und einige Hersteller entwickeln sogar die Größen 0404.
Wie wir alle wissen, erfordert das Schrumpfen der verpackten Lampenkugeln unweigerlich das Schrumpfen der Chipgröße. Gegenwärtig beträgt die Oberfläche von blau-grünen Chips für kleine-Bildschirme, die üblicherweise auf dem Markt verwendet werden, etwa 30 Millionen 2, und einige Chipfabriken produzieren bereits Chips in Massen- 25 mil2 oder sogar 20 mil2.
Da andererseits die Oberfläche des Chips kleiner wird und die Einzel--Kernhelligkeit abnimmt, sind auch eine Reihe von Problemen aufgetreten, die sich auf die Anzeigequalität auswirken.
Das erste ist die Anforderung für Graustufen. Anders als bei Outdoor-Bildschirmen liegt die Schwierigkeit bei der Nachfrage nach Indoor-Bildschirmen nicht in der Helligkeit, sondern in den Graustufen. Gegenwärtig beträgt die Helligkeitsanforderung von großen -Bildschirmen in Innenräumen etwa 1500 cd/m2 -2000 cd/m2, und die Helligkeit von kleinen-LED-Bildschirmen beträgt im Allgemeinen etwa 600 cd /m2 -800 cd/m2, und am besten geeignet für langfristige Aufmerksamkeit. Die beste Helligkeit liegt bei etwa 100 cd/m2 -300cd/m2.
Eines der aktuellen Probleme von -LED-Bildschirmen mit kleinem Abstand ist "geringe Helligkeit und geringes Grau". Das heißt, die Graustufen reichen bei geringer Helligkeit nicht aus. Um "niedrige Helligkeit und hohes Grau" zu erreichen, verwendet das aktuelle Paketende eine schwarze Klammer. Da die schwarze Klammer eine schwache Reflexion auf dem Chip hat, muss der Chip ausreichend hell sein.
Als nächstes kommt das Problem der Einheitlichkeit der Anzeige. Im Vergleich zu herkömmlichen Bildschirmen verursacht ein geringerer Abstand Probleme wie Nachleuchten, dunklerer erster Scan, rötliche niedrige Helligkeit und ungleichmäßiges niedriges Grau. Als Reaktion auf Probleme wie Nachleuchten, erste Abtastung dunkel und wenig Grau und Rot haben gegenwärtig sowohl die Verpackungsseite als auch die IC-Steuerungsseite Anstrengungen unternommen, um diese Probleme wirksam zu lindern. Auch die Gleichmäßigkeit der Helligkeit bei niedrigen Graustufen wurde Punkt für Punkt korrigiert. Die Technik hat sich entspannt. Als eine der Hauptursachen des Problems ist jedoch mehr Aufwand auf der Chipseite erforderlich. Insbesondere ist die Gleichmäßigkeit der Helligkeit bei kleinem Strom besser und die Konsistenz der parasitären Kapazität ist besser.
Das dritte Problem ist die Zuverlässigkeit. Der aktuelle Industriestandard besagt, dass der zulässige Wert der LED-Totlichtrate eins zu zehntausend ist, was offensichtlich nicht für LED-Displays mit kleinem -Abstand geeignet ist. Aufgrund der hohen Pixeldichte des kleinen-Bildschirms und des kurzen Betrachtungsabstands gibt es bei 10 000 Lichtern 1 totes Licht, und der Effekt ist nicht akzeptabel. In Zukunft muss die Tot-rate auf ein Hunderttausendstel oder sogar ein Millionstel kontrolliert werden, um den Anforderungen einer langfristigen-Nutzung gerecht zu werden.
Im Allgemeinen erfordert die Entwicklung von LEDs mit kleinem -Abstand, dass das Chipsegment die Größe reduziert, die relative Helligkeit erhöht, eine gute Helligkeitskonsistenz bei kleinem Strom, eine gute parasitäre Kapazitätskonsistenz und eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Drei, chip-seitige Lösungen
1. Größenreduzierung Chipgrößenreduzierung
An der Oberfläche ist es das Problem des Layout-Designs. Es scheint, dass es gelöst werden kann, indem man ein kleineres Layout entsprechend den Anforderungen entwirft. Kann die Reduzierung der Chipgröße jedoch unbegrenzt fortgesetzt werden? Die Antwort ist nein. Es gibt mehrere Gründe, die den Grad der Chipgrößenreduzierung einschränken:
(1) Einschränkungen bei der Verpackungsverarbeitung. Beim Verpackungsprozess begrenzen zwei Faktoren die Reduzierung der Chipgröße. Einer ist die Drosselung der Düse. Das Die-Bonding muss den Chip aufnehmen, und die kurze Seite des Chips muss größer sein als der Innendurchmesser der Saugdüse. Derzeit gibt es kostengünstige- Düsen mit einem Innendurchmesser von etwa 80 um. Die zweite ist die Beschränkung des Drahtbondens. Zum einen muss das Drahtbondpad, also die Chipelektrode, groß genug sein, da sonst die Zuverlässigkeit des Drahtbondens nicht gewährleistet werden kann. Die Industrie berichtete, dass der minimale Elektrodendurchmesser 45 um beträgt; Zweitens muss der Abstand zwischen den Elektroden groß genug sein, da sich sonst das Bonden der beiden Drähte unweigerlich gegenseitig stört.
(2) Einschränkungen der Chipverarbeitung. Es gibt auch zwei Beschränkungen im Chip-Verarbeitungsprozess. Einer ist die Begrenzung des Layouts. Zusätzlich zu den Einschränkungen des oben - erwähnten Paketendes sind Elektrodengröße und Elektrodenabstand erforderlich, der Abstand zwischen der Elektrode und der MESA, die Breite der Ritzspur und der Grenzlinienabstand verschiedener Schichten ihre Einschränkungen, die aktuellen Eigenschaften des Chips, die SD-Prozessfähigkeit und die Verarbeitungsfähigkeit der Fotolithographie. Bestimmen Sie den Umfang der spezifischen Beschränkungen. Im Allgemeinen ist der Mindestabstand von der P-Elektrode zum Rand des Chips auf 14 &mgr;m oder mehr begrenzt.
Der zweite ist die Begrenzung der Schnittfähigkeit. Das SD-Dicing plus mechanisches Teilungsverfahren hat seine Grenzen, und die Chipgröße kann nicht geteilt werden, wenn die Chipgröße zu klein ist. Wenn der Durchmesser des Wafers von 2 Zoll auf 4 Zoll oder in Zukunft auf 6 Zoll zunimmt, wird die Schwierigkeit des Zerteilens und Teilens entsprechend zunehmen, das heißt, die Größe des bearbeitbaren Chips wird entsprechend zunehmen. Wenn beispielsweise bei einem 4-Zoll-Chip die kurze Seitenlänge des Chips weniger als 90 μm beträgt und das Aspektverhältnis größer als 1,5:1 ist, steigt der Ertragsverlust erheblich an.
Aus den oben genannten Gründen prognostiziert der Autor mutig, dass nach einer Reduzierung der Chipgröße auf 17 mil2 das Chipdesign und die Verarbeitungsmöglichkeiten nahe an der Grenze sein werden und es im Grunde keinen Raum für eine Reduzierung gibt, es sei denn, es gibt einen großen Durchbruch in der Chip-Technologie-Plan.
2. Helligkeitserhöhung
Helligkeitsverbesserung ist das ewige Thema der Chipseite. Die Chipfabrik optimiert den internen Quanteneffekt durch die Optimierung des Epitaxieprogramms und verbessert den externen Quanteneffekt durch die Anpassung der Chipstruktur.
Auf der einen Seite führt das Schrumpfen der Chipgröße jedoch unweigerlich zu einer Verringerung der licht-emittierenden Fläche und einer Verringerung der Chiphelligkeit. Andererseits wird der Punktabstand des Bildschirms mit kleinem -Abstand reduziert und die Nachfrage nach Einzel--Chiphelligkeit wird reduziert. Es gibt eine komplementäre Beziehung zwischen den beiden, aber es muss ein Endergebnis geben. Um die Kosten auf der Chipseite zu reduzieren, wird derzeit hauptsächlich eine Subtraktion an der Struktur vorgenommen, was normalerweise den Preis einer Verringerung der Helligkeit zahlen muss. Daher ist die Abwägung der Kompromisse- ein Problem, dem die Branche Aufmerksamkeit schenken sollte.
3. Konsistenz bei Schwachstrom
Der so{{0}}genannte niedrige Strom ist relativ zu dem Strom, der von herkömmlichen Innen- und Außenchips verwendet wird. Die in der Abbildung unten gezeigte I-V-Kurve des Chips zeigt, dass herkömmliche Indoor- und Outdoor-Chips in einem linearen Arbeitsbereich arbeiten und der Strom relativ groß ist. LED-Chips mit kleinem-Abstand müssen jedoch in einem nicht-linearen Arbeitsbereich nahe dem 0-Punkt arbeiten, und der Strom ist relativ klein.
Im nicht-linearen Arbeitsbereich wird der LED-Chip von der Schaltschwelle des Halbleiters beeinflusst, und der Unterschied zwischen den Chips ist deutlicher. Bei der Analyse der Diskretion von Helligkeit und Wellenlänge für eine große Anzahl von Chips ist leicht zu erkennen, dass die Diskretion des nicht--linearen Arbeitsbereichs viel größer ist als der lineare Arbeitsbereich. Dies ist derzeit eine inhärente Herausforderung auf der Chipseite.
Der Weg, mit diesem Problem umzugehen, besteht darin, zuerst die Epitaxierichtung zu optimieren, um die untere Grenze des linearen Arbeitsbereichs zu verringern; zweitens die Chip-Spektroskopie zu optimieren, um Chips mit unterschiedlichen Eigenschaften zu unterscheiden.
4. Konsistenz der parasitären Kapazität
Gegenwärtig gibt es auf der Chipseite keine Bedingung, die Kapazitätseigenschaften des Chips direkt zu messen. Die Beziehung zwischen Kapazitätseigenschaften und herkömmlichen Messelementen ist noch unklar, und diejenigen, die darauf warten, dass die Industrie zusammenfasst. Die Ausrichtung der chip-seitigen Optimierung ist erstens die Anpassung der Erweiterung und die andere die Verfeinerung des elektrischen Binnings, aber die Kosten sind sehr hoch und es wird nicht empfohlen.
5. Zuverlässigkeit
Die chip-seitige Zuverlässigkeit kann durch verschiedene Parameter in der Chipverpackung und im Alterungsprozess beschrieben werden. Aber im Allgemeinen sind die Faktoren, die die Zuverlässigkeit des Chips beeinflussen, nachdem er auf dem Bildschirm installiert wurde, hauptsächlich ESD und IR.
ESD bezieht sich auf die antistatische Fähigkeit. Berichten der IC-Industrie zufolge sind mehr als 50 Prozent der Chipausfälle auf ESD zurückzuführen. Um die Zuverlässigkeit des Chips zu verbessern, müssen die ESD-Fähigkeiten verbessert werden. Unter der Bedingung des gleichen Epitaxiewafers und des gleichen Chipaufbaus führt die kleinere Chipgröße jedoch zwangsläufig zu einer Schwächung der ESD-Fähigkeit. Dies steht in direktem Zusammenhang mit der Stromdichte und den Kapazitätseigenschaften des Chips und kann nicht widerstanden werden.
IR bezieht sich auf Sperrstrom, normalerweise wird der Sperrstromwert des Chips unter einer festen Sperrspannung gemessen. IR spiegelt die Anzahl der Defekte im Inneren des Chips wider. Je größer der IR-Wert, desto mehr Defekte im Inneren des Chips.
Um die ESD-Fähigkeit und die IR-Leistung zu verbessern, müssen weitere Optimierungen in der Epitaxiestruktur und der Chipstruktur vorgenommen werden. Beim Chip-Binning können durch strenge Binning-Standards Chips mit schwacher ESD-Fähigkeit und IR-Leistung effektiv eliminiert werden, wodurch die Zuverlässigkeit des Chips verbessert wird, nachdem er auf dem Bildschirm installiert wurde.
Vier, Zusammenfassung
Zusammenfassend analysiert der Autor die Reihe von Herausforderungen, denen sich das LED-Chip-Ende bei der Entwicklung von LED-Displays mit kleinem -Abstand gegenübersieht, und gibt nacheinander Verbesserungspläne oder -anweisungen. Es muss gesagt werden, dass es noch viel Raum für die Optimierung von LED-Chips gibt. Wie man sich verbessern kann, wartet noch darauf, dass die Industrie ihren Einfallsreichtum einsetzt und kontinuierliche Anstrengungen unternimmt.
