Rispetto ad altre tecnologie di visualizzazione, i display a LED presentano i vantaggi dell'autoilluminazione, buone prestazioni di recupero del colore, alta frequenza di aggiornamento, risparmio energetico e facilità di manutenzione. Elevata luminosità, giunzione e grandi dimensioni sono i fattori decisivi per la rapida crescita dei display a LED negli ultimi due decenni. Nella categoria dei display per esterni di grandi dimensioni, nessun'altra tecnologia può competere con la tecnologia dei display a LED.
Tuttavia, in passato, mancavano anche i display a LED. Ad esempio, la distanza tra le sfere della lampada confezionate è grande e la risoluzione è bassa, il che non è adatto per l'osservazione ravvicinata e in interni. Per migliorare la risoluzione, è necessario ridurre la spaziatura tra le perline, ma la dimensione delle perline della lampada è ridotta. Sebbene la risoluzione dell'intero schermo possa essere migliorata, il costo aumenterà rapidamente e il costo sarà troppo alto per influenzare il display a LED a passo ridotto L'ampia gamma di applicazioni commerciali. .
Negli ultimi anni, con gli sforzi dei produttori di chip e produttori di imballaggi, produttori di circuiti IC e produttori di schermi, il costo dei dispositivi a pacchetto singolo è diventato sempre più basso, i dispositivi a pacchetto LED sono diventati sempre più piccoli e il passo dei pixel degli schermi di visualizzazione ha diventare sempre più piccolo. Diventare sempre più piccoli. La risoluzione sempre più elevata rende sempre più evidenti i vantaggi dei display a LED a passo ridotto nei display a grande schermo per interni.
Attualmente, i LED a passo ridotto sono utilizzati principalmente nei media pubblicitari, negli stadi, negli sfondi dei palchi, nell'ingegneria municipale, ecc. Si stima che entro il 2018 il mercato si avvicinerà ai 10 miliardi. È prevedibile che nei prossimi anni i display a LED a passo ridotto amplieranno di volta in volta la quota di mercato, spremendo lo spazio di mercato della retroproiezione DLP. Secondo le stime dell'Everbright Securities Research Institute, entro il 2020 il piccolo intervallo L
Prima di tutto, la domanda di chip LED per display LED a passo ridotto
Il chip LED è il centro del display LED e svolge un ruolo fondamentale nello sviluppo di LED a passo ridotto. I risultati attuali e lo sviluppo futuro dei display a LED a passo ridotto dipendono dagli sforzi incessanti del chip.
Da un lato, il dot pitch del display interno è diminuito gradualmente da P4 nei primi giorni a P1.5, e P1.0 e P0.8 sono in fase di sviluppo. Di conseguenza, la dimensione del cordone della lampada è stata ridotta da 3535, 2121 a 1010. Alcuni produttori hanno sviluppato le dimensioni 0808 e 0606 e alcuni produttori stanno sviluppando le dimensioni 0404.
È noto che la dimensione delle perle di confezionamento è ridotta, il che richiede inevitabilmente una riduzione della dimensione del chip. Attualmente, l'aspetto dei normali chip blu-verdi per display a passo ridotto è di circa 30 mils2 e le fabbriche di chip locali hanno prodotti in serie da 25 mils 2 o anche 20 mils 2 chip.
D'altra parte, i prodotti esterni del chip sono diventati più piccoli e la luminosità del single-core è diminuita e sono diventati importanti una serie di problemi che influiscono sulla qualità del display.
Il primo è il requisito della scala di grigi. A differenza degli schermi esterni, la difficoltà dei requisiti dello schermo interno non risiede nella luminosità, ma nella scala di grigi. Attualmente, il requisito di luminosità del grande schermo per interni è di circa 1500 cd/m2-2000 cd/m2, la luminosità del display a LED a passo ridotto è generalmente di circa 600 cd/m2-800 cd/m2 e la migliore luminosità per lunghi periodi display a termine è di 100 cd. /m2-300cd/m2 o giù di lì.
Una delle sfide attuali degli schermi LED a passo ridotto è"luce scarsa e grigio basso." In altre parole, la scala dei grigi non è sufficiente a bassa luminosità. Per completare"basso chiaro e grigio alto", la pianta attuale sul lato confezione è una parentesi nera. Poiché la staffa nera si riflette debolmente sul chip, è necessario che il chip abbia una luminosità sufficiente.
Il secondo è mostrare il problema medio. Rispetto agli schermi tradizionali, il tono diventa più piccolo, causando problemi come bagliore residuo, oscurità della prima scansione, arrossamento basso e irregolarità nella scala di grigi. Al momento, in considerazione dei problemi di postluminescenza, prima scansione e livello di grigio basso, sia il lato del pacchetto che il lato di controllo dell'IC hanno cercato di alleviare efficacemente questi problemi e anche il problema della luminosità media con un livello di grigio basso è stato corretto punto. . La tecnologia si è allentata. Tuttavia, essendo una delle cause alla radice del problema, sono necessari maggiori sforzi dal lato del chip. In dettaglio, la luminosità media è migliore con una piccola corrente e la capacità parassita è migliore.
Il terzo è il problema della sicurezza. L'attuale standard del settore è che il valore consentito del tasso morto del LED è un decimillesimo, che ovviamente non è adatto per display a LED a passo ridotto. Poiché la densità di pixel dello schermo a passo ridotto è relativamente grande e l'intervallo di osservazione è relativamente vicino, se c'è una luce morta su 10.000, l'effetto è insopportabile. In futuro, la domanda di dead-light rate sarà controllata al centomillesimo o addirittura al milionesimo per soddisfare le esigenze di utilizzo a lungo termine.
In generale, per lo sviluppo di LED a passo ridotto, i requisiti della parte del chip sono: riduzione delle dimensioni, miglioramento della luminosità relativa, buona divergenza della luminosità a piccole correnti, buona divergenza della capacità parassita e alta affidabilità.
In secondo luogo, il piano di elaborazione dell'estremità del chip
1. Riduzione delle dimensioni Riduzione delle dimensioni del chip
All'esterno, questa è una questione di design delle dimensioni. Sembra che si possa affrontare solo progettando una dimensione più piccola in base alle esigenze. Ma la riduzione delle dimensioni del chip si fermerà a tempo indeterminato? La risposta può essere negativa. Esistono diversi motivi per limitare la riduzione delle dimensioni del chip:
(1) Restrizioni sulla lavorazione degli imballaggi. Nel processo di confezionamento ci sono due fattori che limitano la riduzione delle dimensioni del chip. Uno è la limitazione dell'ugello. Il truciolo deve raccogliere il truciolo e il lato corto del truciolo deve essere più grande del diametro interno dell'ugello. Attualmente, il diametro interno di un ugello economico è di circa 80um. Il secondo è la limitazione dell'incollaggio del filo. Innanzitutto, la bobina, cioè l'elettrodo a chip, deve essere sufficientemente grande, altrimenti l'affidabilità dell'incollaggio del filo non può essere garantita. Il diametro dell'elettrodo più piccolo del settore è 45 um. In secondo luogo, la distanza tra gli elettrodi deve essere sufficientemente grande, altrimenti i due legami dei fili interferiranno inevitabilmente l'uno con l'altro.
(2) Limitazioni dell'elaborazione del chip. L'elaborazione del chip ha anche due limitazioni. Uno è la limitazione della pianificazione delle dimensioni. Oltre alle limitazioni dell'estremità del pacchetto sopra menzionata, la dimensione dell'elettrodo e la distanza tra gli elettrodi, la distanza tra elettrodi e MESA, la larghezza della linea di tracciatura, la distanza tra le linee di confine di diversi strati, ecc. Hanno i loro limiti, le caratteristiche della corrente del chip, la capacità di processo SD e capacità di elaborazione della fotolitografia. . L'ambito della restrizione dettagliata è stato risolto. Generalmente, la distanza minima tra l'elettrodo P e il bordo del chip sarà limitata a più di 14 μm.
Il secondo è limitare la capacità di taglio. Il processo di giunzione meccanica di taglio SD + ha dei limiti e la dimensione del truciolo potrebbe essere troppo piccola per essere rotta. Man mano che il diametro del wafer aumenta da 2 pollici a 4 pollici, o in futuro a 6 pollici, la difficoltà di taglio delle lame aumenta e la dimensione dei trucioli lavorati aumenterà. Prendendo come esempio una pellicola da 4 pollici, se la lunghezza del lato corto del chip è inferiore a 90 micron e il rapporto di aspetto è maggiore di 1,5:1, la perdita di resa aumenterà in modo significativo.
Sulla base delle ragioni di cui sopra, l'autore prevede coraggiosamente che dopo che la dimensione del chip è ridotta a 17mil2, il design e l'elaborazione del chip possono raggiungere il limite. A meno che non ci sia un grande passo avanti nello schema della tecnologia dei chip, non c'è spazio per la riduzione.
2. Aumento della luminosità
Il miglioramento della luminosità è un tema permanente per i chip. La fabbrica di chip ottimizza e ottimizza gli effetti quantistici interni attraverso procedure epitassiali e migliora gli effetti quantistici esterni attraverso le regolazioni della struttura del chip.
Tuttavia, da un lato, la riduzione delle dimensioni del chip porta inevitabilmente a una riduzione dell'area dell'area di emissione della luce e la luminosità del chip diminuisce. D'altra parte, il passo dei punti dei display a passo ridotto è ridotto e il requisito di luminosità di un singolo chip è ridotto. C'è una relazione complementare tra i due, ma c'è una linea di fondo. Attualmente, per ridurre i costi, il lato truciolo sottrae principalmente la struttura, che di solito riduce la luminosità. Pertanto, come bilanciare i compromessi è un problema a cui l'industria dovrebbe prestare attenzione.
3. Biforcazione in condizioni di bassa corrente
Confronta la cosiddetta bassa corrente con la corrente dei tradizionali chip test indoor e outdoor. Come mostrato nella figura sottostante, la curva del chip IV, i tradizionali chip interni ed esterni funzionano nell'area di lavoro lineare, la corrente è molto grande. I chip LED a passo ridotto devono funzionare in un'area di lavoro non lineare vicino a 0 e la corrente è troppo piccola.
Nell'area di lavoro non lineare, il chip LED è influenzato dalla soglia di commutazione del semiconduttore e la differenza tra i chip è più evidente. Per analizzare la discontinuità della luminosità e della lunghezza d'onda di un chip su larga scala, è facile vedere che la dispersione nell'area di lavoro non lineare è molto maggiore della dispersione nell'area di lavoro lineare. Questa è una sfida intrinseca nei chip attuali.
Il metodo per risolvere questo problema consiste nell'ottimizzare prima la direzione di estensione per ridurre il limite inferiore dell'area di lavoro lineare; il secondo è l'ottimizzazione della suddivisione del truciolo, che distingue trucioli caratteristici diversi.
4. Divergenza della capacità parassita
Attualmente, non vi è alcuna condizione sul lato del chip per misurare direttamente le caratteristiche di capacità del chip. La relazione tra le caratteristiche della capacità e gli elementi di misurazione tradizionali non è ancora chiara e si attende che l'industria venga riassunta. La direzione dell'ottimizzazione lato chip è la regolazione una tantum e l'altra è il miglioramento della classificazione elettrica, ma il costo è elevato e non è raccomandato.
5. Affidabilità
L'affidabilità del confezionamento dei chip può essere caratterizzata da vari parametri durante il confezionamento dei chip e l'invecchiamento. Ma in generale, i fattori che influiscono sull'affidabilità del chip dietro lo schermo si concentrano principalmente su ESD e IR.
ESD si riferisce alla capacità di resistere all'elettricità statica. Secondo l'industria dei circuiti integrati, oltre il 50% dei guasti dei chip è correlato all'ESD. Per migliorare l'affidabilità del chip, è necessario migliorare i talenti ESD. Tuttavia, sotto lo stesso wafer epitassiale e la stessa struttura del chip, la dimensione del chip diventa più piccola, il che porta inevitabilmente all'indebolimento dell'ESD. Questo è direttamente correlato alla densità di corrente e alle caratteristiche di capacità del chip e non è possibile resistere.
IR si riferisce alla dispersione inversa e viene solitamente misurato a una tensione inversa fissa. IR riflette il numero di difetti all'interno del chip. Maggiore è il valore IR, più evidenti sono i difetti interni.
Per migliorare le prestazioni ESD e IR, è necessario effettuare ulteriori ottimizzazioni nella struttura epitassiale e nella struttura del chip. Nel caso dell'archiviazione di chip, dopo specifiche rigorose, è possibile rimuovere efficacemente ESD e chip con prestazioni IR deboli, migliorando così l'affidabilità dei chip sul chip.
Quattro, riassunto
In breve, con il progresso della scienza e l'aggiornamento dei tempi, lo sviluppo dell'industria dei display a LED è diventato sempre più popolare, ma l'effetto industriale del display è finalmente migliorato e i disoccupati hanno lavorato duramente per tempo.
