Võrreldes muude kuvatehnoloogiatega on LED-ekraanidel isevalgustus,{0}} suurepärane värvide taasesitus, kõrge värskendussagedus, energiasääst ja lihtne hooldus. Kaks omadust – suur heledus ja ülisuur{1}} suurus, mida on võimalik saavutada splaissimise teel, on otsustavad tegurid LED-ekraanide kiirel kasvul viimase kahe aastakümne jooksul. Suure-ekraaniga väliekraanide valdkonnas ei suuda ükski teine tehnoloogia LED-ekraanide tehnoloogiaga seni konkureerida.
Kuid varem olid LED-ekraanidel ka puudused, nagu suur vahekaugus pakendatud lambihelmeste vahel, mille tulemuseks oli madal eraldusvõime, mis ei sobi siseruumides ja lähedalt vaatamiseks. Eraldusvõime parandamiseks on vaja vähendada lambi terade vahekaugust, kuid lambi helmeste suurust vähendatakse. Kuigi kogu ekraani eraldusvõimet saab parandada, tõuseb hind kiiresti. Liigne hind mõjutab väikeste{0}}kõrgusega LED-ekraanide-laiaulatuslikku kaubanduslikku rakendust. .
Viimastel aastatel on tänu kiibitootjate ja pakenditootjate, IC-lülituste tootjate ja ekraanitootjate jõupingutustele ühtse paketiga seadmete maksumus muutunud järjest madalamaks, LED-pakettseadmed on muutunud järjest väiksemaks ja kuvari pikslite vahed on muutunud. väiksemad ja väiksemad. Eraldusvõime muutub järjest kõrgemaks, muutes siseruumides kasutatavate suure{1}}ekraani väikese{0}}kõrgusega LED-ekraani eelised üha ilmsemaks.
Praegu kasutatakse väikeseid{0}}valgusdioodisid peamiselt reklaamimeedias, staadionidel, lavade taustal, linnaehituses ja muudes valdkondades ning need jätkavad transpordi-, ringhäälingu-, sõjaväe- ja muude valdkondade turgude arendamist. Hinnanguliselt ulatub 2018. aastaks turu suurus kümnete miljardite lähedale. Võib ennustada, et järgmise paari aasta jooksul jätkab väikese-kõrguse LED-ekraan oma turuosa laiendamist ja hõivab DLP tagumise projektsiooni tururuumi. Hiina Everbrighti väärtpaberiuuringute instituudi andmetel ulatub 2020. aastaks DLP-tagaprojektsioonide väikese-kõrguse LED-ekraanide asendusmäär 70–80 protsendini.
Autor tegeleb sinise{0}}rohelise LED-kiibi tootmisega ja on aastaid tegelenud tootearendusega. Tootedisaini ja protsessitehnoloogia vaatenurgast käsitleb väikeste-kõrguste LED-ekraanide väljatöötamine nõudlust siniste-roheliste LED-kiipide järele, aga ka võimalikke vastumeetmeid kiibi poolel.
2. Väikese-kõrguse LED-ekraani nõudlus LED-kiipide järele
LED-ekraani tuumana mängib LED-kiip väikese{0}sammuga LED-ide väljatöötamisel olulist rolli. Väikeste{1}}kõrguste LED-ekraanide praegused saavutused ja edasine areng põhinevad kiibi poolel tehtud lakkamatutel jõupingutustel.
Ühest küljest on siseekraani täppide kõrgust järk-järgult vähendatud varasemalt P4-lt P1.5, P1.0 ja P0.8-le arenduses. Vastavalt on lambi tera suurust vähendatud 3535-lt ja 2121-lt 1010-le. Mõned tootjad on välja töötanud suurused 0808 ja 0606 ning mõned tootjad arendavad isegi suurusi 0404.
Nagu me kõik teame, nõuab pakendatud lambihelmeste kahanemine vältimatult laastu suuruse kahanemist. Praegu on turul tavaliselt kasutatavate väikeste -roheliste{1}}ekraanide jaoks mõeldud siniste{0}}roheliste kiipide pindala umbes 30 milj2 ja mõned kiibitehased toodavad juba mass{4}} 25 milj2 või isegi 20 milj2.
Teisest küljest, kuna kiibi pindala väheneb ja ühe -tuuma heledus väheneb, on esile kerkinud ka rida probleeme, mis mõjutavad kuva kvaliteeti.
esimene on hallskaala nõue. Erinevalt välisekraanidest ei seisne siseekraanide nõudluse raskus mitte heleduses, vaid halltoonides. Praegu on siseruumides asuva suure -vahega ekraani heleduse nõue umbes 1500 cd/m2 -2000 cd/m2 ja väikese-kõrguse LED-ekraani heledus on üldiselt umbes 600 cd. /m2 -800 cd/m2, ja pikaajaliseks tähelepanuks sobivaim Parim heledus on umbes 100 cd/m2 -300cd/m2.
Väikeste{0}}LED-ekraanide üks praegustest probleemidest on "madal heledus ja madal hall". See tähendab, et madala heleduse korral ei piisa hallikast. Madala heleduse ja suure halli saavutamiseks kasutatakse praeguses paketi otsas musta klambrit. Kuna mustal klambril on kiibil nõrk peegeldus, peab kiip olema piisava heledusega.
Järgmine on kuva ühetaolisuse probleem. Võrreldes tavaliste ekraanidega, põhjustab väiksem vahemaa selliseid probleeme nagu järelhelendus, tumedam esimene skannimine, punakas madal heledus ja ebaühtlane madal hall. Praegu on nii pakendipool kui ka IC-juhtimine teinud jõupingutusi nende probleemide tõhusaks leevendamiseks, et vastata sellistele probleemidele nagu järelhelend, esmalt skannida tume ja madal hall ja punane. Heleduse ühtlust madalas halltoonis on samuti punkt-punktilt korrigeeritud. Tehnoloogia on leevenenud. Probleemi ühe algpõhjusena tuleb aga kiibi poolel rohkem pingutada. Täpsemalt, heleduse ühtlus väikese voolu korral on parem ja parasiitmahtuvuse konsistents parem.
Kolmas probleem on usaldusväärsus. Praegune tööstusstandard on, et LED-i surnud valguse kiiruse lubatud väärtus on üks kümnest tuhandest, mis ilmselgelt ei sobi väikese{0}}kõrguse LED-ekraanide jaoks. Väikese-ekraani pikslitiheduse ja väikese vaatekauguse tõttu on 10,000 tule korral 1 surnud tuli ja efekt on vastuvõetamatu. Tulevikus tuleb surnud{5}}valguse kiirust reguleerida sajatuhandiku või isegi miljondikuni, et rahuldada-pikaajalise kasutuse vajadusi.
Üldiselt nõuab väikese{0}}kõrguse LED-ide väljatöötamine kiibisegmendi mõõtmete vähendamist, suhtelise heleduse suurendamist, hea heleduse püsivust väikese voolu korral, head parasiitmahtuvuse konsistentsi ja suurt töökindlust.
Kolm, kiip{0}}külglahendused
1. Suuruse vähendamine kiibi suuruse vähendamine
Pealtnäha on see paigutuse kujundamise probleem. Tundub, et see on lahendatav, kujundades vastavalt vajadusele väiksema planeeringu. Kas kiibi suuruse vähendamine võib aga kesta lõputult? Vastus on eitav. Kiibi suuruse vähendamise määra piiravad mitmed põhjused:
(1) Pakendi töötlemise piirangud. Pakkimisprotsessis piiravad kiibi suuruse vähendamist kaks tegurit. Üks on düüsi piiramine. Stantsimine peab laastu üles võtma ja kiibi lühike külg peab olema suurem kui imemisotsiku siseläbimõõt. Praegu on soodsad düüsid, mille siseläbimõõt on umbes 80 um. Teine on traadi sidumise piiramine. Esimene on see, et traadi sidumispadi, st kiibi elektrood peab olema piisavalt suur, vastasel juhul ei saa traadi sidumise töökindlust tagada. Tööstusharu teatas, et elektroodi minimaalne läbimõõt on 45 um; teiseks peab elektroodide vaheline kaugus olema piisavalt suur, vastasel juhul häirivad kaks traadi ühendamist paratamatult üksteist.
(2) Kiibi töötlemise piirangud. Kiibi töötlemise protsessil on ka kaks piirangut. Üks on paigutuse piiratus. Lisaks ülalmainitud -pakendi otsa piirangutele on vajalik elektroodi suurus ja elektroodide vahe, elektroodi ja MESA vaheline kaugus, kirjutusraja laius ja erinevate kihtide piirjoonte vahekaugus nende piirangud, kiibi praegused omadused, SD-protsessi võime ja fotolitograafia töötlemisvõime. Määrake konkreetsete piirangute ulatus. Üldiselt on minimaalne kaugus P-elektroodist kiibi servani 14 μm või rohkem.
Teine on lõikamisvõime piiratus. SD kuubikuteks lõikamisel ja mehaanilisel poolitamisel on oma piirid ja kiibi suurust ei pruugita poolitada, kui kiibi suurus on liiga väike. Kui vahvli läbimõõt suureneb 2 tollilt 4 tollile või tulevikus 6 tollile, suureneb vastavalt ka kuubikuteks lõikamise ja poolitamise raskus, st töödeldava kiibi suurus suureneb vastavalt. Võttes näiteks 4-tollise kiibi, siis kui kiibi lühikese külje pikkus on alla 90 μm ja kuvasuhe on suurem kui 1,5:1, suureneb tootlikkuse kadu oluliselt.
Eelnevatest põhjustest lähtuvalt ennustab autor julgelt, et pärast kiibi suuruse vähendamist 17mil2-le on kiibi disaini ja töötlemise võimalused piiri lähedal ning kahandamisruumi põhimõtteliselt pole, kui just ei toimu suurt läbimurret kiibi tehnoloogia plaan.
2. Heleduse suurendamine
Heleduse suurendamine on kiibi poole igavene teema. Kiibitehas optimeerib sisemist kvantefekti läbi epitaksiaalprogrammi optimeerimise ja parandab välist kvantefekti kiibi struktuuri reguleerimise kaudu.
Kuid ühest küljest toob kiibi suuruse kahanemine paratamatult kaasa valgust kiirgava ala vähenemise- ja kiibi heleduse vähenemise. Teisest küljest väheneb väikese -sammuga kuvaekraani punktide samm ja väheneb nõudlus ühe-kiibi heleduse järele. Nende kahe vahel on üksteist täiendav suhe, kuid sellel peab olema lõpptulemus. Praegu on kiibi poole maksumuse vähendamiseks peamiselt konstruktsioonil lahutamine, mis tavaliselt peab maksma heleduse vähendamise hinda. Seetõttu on kompromisside kaalumine-probleem, millele tööstus peaks tähelepanu pöörama.
3. Järjepidevus madala voolu all
Nn {{0}}nn madal vool on võrreldes tavaliste sise- ja väliskiipide vooluga. Alloleval joonisel kujutatud kiibi I-V kõver, tavalised sise- ja väliskiibid töötavad lineaarses tööpiirkonnas ja vool on suhteliselt suur. Kuid väikese-sammuga LED-kiibid peavad töötama mittelineaarses tööpiirkonnas, mis on 0-punkti lähedal ja vool on suhteliselt väike.
Mittelineaarses tööpiirkonnas mõjutab LED-kiipi pooljuhtide lülituslävi ja kiipide vaheline erinevus on selgem. Analüüsides suure hulga kiipide heleduse ja lainepikkuse diskreetsust, on lihtne näha, et mittelineaarse tööpiirkonna diskreetsus on palju suurem kui lineaarsel tööpiirkonnal. See on praegu kiibi poolele omane väljakutse.
Selle probleemi lahendamise viis on optimeerida kõigepealt epitaksiaalsuund, et vähendada lineaarse tööpiirkonna alumist piiri; teiseks optimeerida kiibi spektroskoopiat, et eristada erinevate omadustega kiipe.
4. Parasiitmahtuvuse konsistents
Praegu ei ole kiibi poolel tingimust kiibi mahtuvusomaduste otseseks mõõtmiseks. Mahtuvusomaduste ja tavapäraste mõõtmisüksuste vaheline seos on endiselt ebaselge ja need, kes ootavad tööstusharu kokkuvõtet. Kiibi{0}poolse optimeerimise suund on esiteks laienduse reguleerimine ja teiseks elektrilise binnimise viimistlemine, kuid hind on väga kõrge ja see pole soovitatav.
5. Töökindlus
Kiibi-poolset töökindlust saab kirjeldada erinevate kiibi pakendamise ja vananemisprotsessi parameetritega. Kuid üldiselt mõjutavad kiibi töökindlust pärast selle ekraanile paigaldamist peamiselt ESD ja IR.
ESD viitab antistaatilisele võimele. IC-tööstuse aruannete kohaselt on enam kui 50 protsenti kiibi tõrgetest seotud ESD-ga. Kiibi töökindluse parandamiseks tuleb ESD-võimalusi parandada. Kuid sama epitaksiaalse vahvli ja sama kiibi struktuuri korral põhjustab väiksem kiibi suurus paratamatult ESD võime nõrgenemist. See on otseselt seotud voolutiheduse ja kiibi mahtuvuse omadustega ning sellele ei saa vastu panna.
IR viitab pöördlekkele, tavaliselt mõõdetakse kiibi pöördvoolu väärtust fikseeritud pöördpinge all. IR peegeldab kiibi sees olevate defektide arvu. Mida suurem on IR väärtus, seda rohkem on kiibis defekte.
ESD võimekuse ja IR jõudluse parandamiseks tuleb epitaksiaalset struktuuri ja kiibi struktuuri rohkem optimeerida. Kiibi ühendamisel saab rangete binning-standardite abil tõhusalt kõrvaldada nõrga ESD-võimega ja IR-i jõudlusega kiibid, parandades seeläbi kiibi töökindlust pärast selle paigaldamist ekraanile.
Neli, kokkuvõte
Kokkuvõttes analüüsib autor LED-kiibi ees seisvaid väljakutseid väikeste-kõrgusega LED-ekraanide väljatöötamisega ning annab ükshaaval parendusplaanid või -juhised. Olgu öeldud, et LED-kiipide optimeerimisel on veel palju ruumi. See, kuidas parandada, ootab endiselt, et tööstus rakendaks oma leidlikkust ja pingutaks pidevalt.
