Berbanding dengan teknologi paparan lain, paparan LED mempunyai kelebihan-pencahayaan sendiri, pembiakan warna yang sangat baik, kadar penyegaran tinggi, penjimatan kuasa dan penyelenggaraan yang mudah. Dua ciri kecerahan tinggi dan saiz super-besar boleh dicapai melalui penyambungan adalah faktor penentu untuk pertumbuhan pesat skrin paparan berteraskan dalam dua dekad yang lalu. Dalam bidang paparan luar-skrin besar, setakat ini tiada teknologi lain yang dapat bersaing dengan teknologi paparan LED.
Tetapi pada masa lalu, paparan LED juga mempunyai kekurangannya, seperti jarak yang besar antara manik lampu yang dibungkus, menghasilkan resolusi rendah, yang tidak sesuai untuk tontonan dalaman dan dekat. Untuk meningkatkan resolusi, adalah perlu untuk mengurangkan jarak antara manik lampu, tetapi saiz manik lampu dikurangkan. Walaupun resolusi keseluruhan skrin boleh dipertingkatkan, kos akan meningkat dengan cepat. Kos yang berlebihan menjejaskan-aplikasi komersial berskala besar bagi paparan LED pic kecil-. .
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, terima kasih kepada usaha pengeluar cip dan pengeluar pembungkusan, pengeluar litar IC dan pengeluar skrin, kos peranti pakej tunggal telah menjadi lebih rendah dan lebih rendah, peranti pakej LED telah menjadi lebih kecil dan lebih kecil, dan padang piksel paparan telah menjadi lebih kecil dan lebih kecil. Peleraian semakin tinggi dan lebih tinggi, menjadikan kelebihan-paparan LED nada kecil dalam paparan skrin besar-dalaman semakin jelas.
Pada masa ini,-LED pic kecil digunakan terutamanya dalam media pengiklanan, stadium, latar belakang pentas, kejuruteraan perbandaran dan bidang lain, dan terus membangunkan pasaran dalam bidang pengangkutan, penyiaran, ketenteraan dan lain-lain. Dianggarkan menjelang 2018, saiz pasaran akan mencecah puluhan bilion. Ia boleh diramalkan bahawa dalam beberapa tahun akan datang,-paparan LED nada kecil akan terus mengembangkan bahagian pasarannya dan menduduki ruang pasaran unjuran belakang DLP. Menurut Institut Penyelidikan Sekuriti Everbright China, menjelang 2020, kadar penggantian paparan LED-pic kecil untuk unjuran belakang DLP akan mencapai 70 peratus hingga 80 peratus .
Penulis terlibat dalam industri pembuatan cip LED biru-hijau dan telah terlibat dalam pembangunan produk selama bertahun-tahun. Daripada perspektif reka bentuk produk dan teknologi proses, pembangunan-skrin paparan LED nada kecil akan membincangkan permintaan untuk cip LED-biru hijau, serta kemungkinan langkah balas pada bahagian cip.
2. Permintaan paparan LED nada kecil-untuk cip LED
Sebagai teras paparan LED, cip LED memainkan peranan penting dalam pembangunan-LED pic kecil. Pencapaian semasa dan pembangunan masa hadapan paparan LED nada kecil-bergantung pada usaha yang berterusan pada bahagian cip.
Di satu pihak, pic titik skrin paparan tertutup telah dikurangkan secara beransur-ansur daripada P4 awal kepada P1.5, P1.0 dan P0.8 dalam pembangunan. Sejajar dengan itu, saiz manik lampu telah dikurangkan daripada 3535 dan 2121 kepada 1010. Sesetengah pengeluar telah membangunkan saiz 0808 dan 0606, malah sesetengah pengeluar membangunkan saiz 0404.
Seperti yang kita sedia maklum, pengecutan manik lampu yang dibungkus sudah semestinya memerlukan pengecilan saiz cip. Pada masa ini, luas permukaan cip-hijau biru untuk skrin paparan pic-kecil yang biasa digunakan dalam pasaran ialah kira-kira 30 mil2 dan beberapa kilang cip sudah pun banyak-mengeluarkan cip 25 mil2 atau bahkan 20 mil2.
Sebaliknya, apabila kawasan permukaan cip menjadi lebih kecil dan-kecerahan teras tunggal berkurangan, satu siri masalah yang menjejaskan kualiti paparan juga menjadi ketara.
pertama ialah keperluan untuk skala kelabu. Tidak seperti skrin luar, kesukaran permintaan skrin tertutup bukan pada kecerahan tetapi dalam skala kelabu. Pada masa ini, keperluan kecerahan skrin jarak-dalam ruangan besar ialah kira-kira 1500 cd/m2 -2000 cd/m2 dan kecerahan paparan berteras nada kecil-secara amnya ialah kira-kira 600 cd /m2 -800 cd/m2, dan yang paling sesuai untuk perhatian jangka panjang Kecerahan terbaik ialah sekitar 100 cd/m2 -300cd/m2.
Salah satu masalah semasa skrin LED nada kecil- ialah "kecerahan rendah dan kelabu rendah". Iaitu, skala kelabu tidak mencukupi pada kecerahan rendah. Untuk mencapai "kecerahan rendah dan kelabu tinggi", hujung pakej semasa menggunakan kurungan hitam. Oleh kerana kurungan hitam mempunyai pantulan yang lemah pada cip, cip dikehendaki mempunyai kecerahan yang mencukupi.
Seterusnya ialah masalah keseragaman paparan. Berbanding dengan skrin konvensional, jarak yang lebih kecil akan menyebabkan masalah seperti cahaya matahari, imbasan pertama yang lebih gelap, kecerahan rendah kemerahan dan kelabu rendah yang tidak sekata. Pada masa ini, sebagai tindak balas kepada masalah seperti afterglow, pertama mengimbas gelap dan rendah kelabu dan merah, kedua-dua bahagian pembungkusan dan bahagian kawalan IC telah berusaha untuk mengurangkan masalah ini dengan berkesan. Keseragaman kecerahan di bawah skala kelabu rendah juga telah diperbetulkan titik demi titik. Teknologi telah dipermudahkan. Walau bagaimanapun, sebagai salah satu punca masalah, lebih banyak usaha diperlukan pada bahagian cip. Khususnya, keseragaman kecerahan di bawah arus kecil adalah lebih baik, dan konsistensi kapasitans parasit adalah lebih baik.
Isu ketiga ialah kebolehpercayaan. Piawaian industri semasa ialah nilai yang dibenarkan bagi kadar cahaya mati LED ialah satu dalam sepuluh ribu, yang jelas tidak sesuai untuk-paparan LED nada kecil. Disebabkan oleh ketumpatan piksel yang tinggi pada-skrin pic dan jarak tontonan yang singkat, jika terdapat 10,000 lampu, akan ada 1 cahaya mati dan kesannya tidak boleh diterima. Pada masa hadapan, kadar cahaya mati-perlu dikawal pada seratus perseribu atau sepersejuta untuk memenuhi keperluan penggunaan jangka-panjang.
Secara umumnya, pembangunan-LED pic yang kecil memerlukan segmen cip untuk mengecilkan saiz, meningkatkan kecerahan relatif, konsistensi kecerahan yang baik di bawah arus kecil, konsistensi kapasitans parasit yang baik dan kebolehpercayaan yang tinggi.
Tiga, penyelesaian sampingan-cip
1. Pengurangan saiz pengurangan saiz cip
Di permukaan, ia adalah masalah reka bentuk susun atur. Nampaknya ia boleh diselesaikan dengan mereka bentuk susun atur yang lebih kecil mengikut keperluan. Walau bagaimanapun, bolehkah pengurangan saiz cip berterusan selama-lamanya? Jawapannya adalah tidak. Terdapat beberapa sebab yang menyekat tahap pengurangan saiz cip:
(1) Sekatan ke atas pemprosesan pembungkusan. Dalam proses pembungkusan, dua faktor mengehadkan pengurangan saiz cip. Satu ialah sekatan muncung. Ikatan mati perlu mengambil cip, dan bahagian pendek cip mestilah lebih besar daripada diameter dalam muncung sedutan. Pada masa ini terdapat muncung kos efektif-dengan diameter dalam kira-kira 80um. Yang kedua ialah had ikatan wayar. Yang pertama ialah pad ikatan wayar, iaitu elektrod cip mestilah cukup besar, jika tidak, kebolehpercayaan ikatan wayar tidak dapat dijamin. Industri melaporkan bahawa diameter elektrod minimum ialah 45um; kedua, jarak antara elektrod mestilah cukup besar, jika tidak, dua ikatan wayar pasti akan mengganggu antara satu sama lain.
(2) Had pemprosesan cip. Terdapat juga dua batasan dalam proses pemprosesan cip. Satu ialah had susun atur. Sebagai tambahan kepada had hujung pakej yang disebutkan di atas-, saiz elektrod dan jarak elektrod diperlukan, jarak antara elektrod dan MESA, lebar lorong pencungkil dan jarak garis sempadan lapisan berbeza mempunyai hadnya, ciri semasa cip, keupayaan proses SD, dan keupayaan pemprosesan fotolitografi. Tentukan skop sekatan khusus. Secara amnya, jarak minimum dari elektrod P ke tepi cip dihadkan kepada 14 μm atau lebih.
Yang kedua ialah had keupayaan pemotongan. Pembelahan SD serta proses pemisahan mekanikal mempunyai hadnya, dan saiz cip mungkin tidak dibelah jika saiz cip terlalu kecil. Apabila diameter wafer meningkat daripada 2 inci kepada 4 inci, atau kepada 6 inci pada masa hadapan, kesukaran untuk memotong dadu dan membelah akan meningkat dengan sewajarnya, iaitu saiz cip boleh diproses akan meningkat dengan sewajarnya. Mengambil cip 4 inci sebagai contoh, jika panjang sisi pendek cip adalah kurang daripada 90μm dan nisbah bidang lebih besar daripada 1.5:1, kehilangan hasil akan meningkat dengan ketara.
Berdasarkan sebab di atas, penulis dengan berani meramalkan bahawa selepas saiz cip dikurangkan kepada 17mil2, reka bentuk cip dan keupayaan pemprosesan akan menghampiri had, dan pada dasarnya tiada ruang untuk pengurangan, melainkan terdapat kejayaan besar dalam rancangan teknologi cip.
2. Peningkatan kecerahan
Peningkatan kecerahan ialah tema kekal bagi bahagian cip. Kilang cip mengoptimumkan kesan kuantum dalaman melalui pengoptimuman program epitaxial, dan menambah baik kesan kuantum luaran melalui pelarasan struktur cip.
Walau bagaimanapun, dalam satu pihak, pengecutan saiz cip sudah pasti akan membawa kepada pengurangan-kawasan pemancar cahaya dan pengurangan kecerahan cip. Sebaliknya, pic titik bagi skrin paparan pic-kecil dikurangkan dan permintaan untuk kecerahan cip tunggal-dikurangkan. Terdapat hubungan yang saling melengkapi antara kedua-duanya, tetapi mesti ada garis bawahnya. Pada masa ini, untuk mengurangkan kos bahagian cip, ia adalah terutamanya untuk membuat penolakan pada struktur, yang biasanya perlu membayar harga mengurangkan kecerahan. Oleh itu, cara menimbang urus niaga-adalah masalah yang harus diberi perhatian oleh industri.
3. Ketekalan di bawah arus rendah
Apa yang{{0}}dipanggil arus rendah adalah relatif kepada arus yang digunakan oleh cip dalaman dan luaran konvensional. Lengkung I{1}}V cip yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, cip dalaman dan luaran konvensional berfungsi dalam kawasan kerja linear dan arusnya agak besar. Walau bagaimanapun, cip LED pic-kecil perlu berfungsi dalam kawasan kerja bukan{3}}linear berhampiran dengan titik 0 dan arusnya agak kecil.
Dalam kawasan kerja bukan-linear, cip LED dipengaruhi oleh ambang pensuisan semikonduktor dan perbezaan antara cip lebih jelas. Menganalisis diskret kecerahan dan panjang gelombang untuk sebilangan besar cip, mudah untuk melihat bahawa diskret kawasan kerja bukan{1}}linear jauh lebih besar daripada kawasan kerja linear. Ini adalah cabaran yang wujud pada bahagian cip pada masa ini.
Cara untuk menangani masalah ini ialah mengoptimumkan arah epitaxial terlebih dahulu untuk mengurangkan had bawah kawasan kerja linear; kedua untuk mengoptimumkan spektroskopi cip untuk membezakan cip dengan ciri yang berbeza.
4. Konsistensi kemuatan parasit
Pada masa ini, tiada syarat pada bahagian cip untuk mengukur secara langsung ciri-ciri kapasitansi cip. Hubungan antara ciri kapasitans dan item pengukuran konvensional masih tidak jelas, dan mereka yang menunggu industri meringkaskan. Arah pengoptimuman sisi cip- pertama sekali ialah pelarasan sambungan, dan satu lagi ialah penghalusan binning elektrik, tetapi kosnya sangat tinggi dan ia tidak disyorkan.
5. Kebolehpercayaan
Kebolehpercayaan sisi cip-boleh diterangkan oleh pelbagai parameter dalam pembungkusan cip dan proses penuaan. Tetapi secara umum, faktor yang mempengaruhi kebolehpercayaan cip selepas ia dipasang pada skrin terutamanya ESD dan IR.
ESD merujuk kepada keupayaan antistatik. Menurut laporan industri IC, lebih daripada 50 peratus kegagalan cip adalah berkaitan dengan ESD. Untuk meningkatkan kebolehpercayaan cip, keupayaan ESD mesti dipertingkatkan. Walau bagaimanapun, di bawah keadaan wafer epitaxial yang sama dan struktur cip yang sama, saiz cip yang lebih kecil pasti akan membawa kepada kelemahan keupayaan ESD. Ini secara langsung berkaitan dengan ketumpatan semasa dan ciri kapasitans cip dan tidak boleh ditentang.
IR merujuk kepada kebocoran terbalik, biasanya nilai arus terbalik cip diukur di bawah voltan terbalik tetap. IR mencerminkan bilangan kecacatan di dalam cip. Lebih besar nilai IR, lebih banyak kecacatan di dalam cip.
Untuk meningkatkan keupayaan ESD dan prestasi IR, lebih banyak pengoptimuman mesti dibuat dalam struktur epitaxial dan struktur cip. Dalam binning cip, melalui piawaian binning yang ketat, cip dengan keupayaan ESD yang lemah dan prestasi IR boleh dihapuskan dengan berkesan, sekali gus meningkatkan kebolehpercayaan cip selepas ia dipasang pada skrin.
Empat, ringkasan
Ringkasnya, pengarang menganalisis siri cabaran yang dihadapi oleh penghujung cip LED dengan pembangunan-paparan LED nada kecil dan memberikan rancangan atau arahan penambahbaikan satu demi satu. Harus dikatakan bahawa masih terdapat banyak ruang untuk pengoptimuman cip LED. Bagaimana untuk menambah baik masih menunggu industri menggunakan kepintaran mereka dan melakukan usaha berterusan.
