So với các công nghệ hiển thị khác, màn hình LED có ưu điểm là tự phát sáng, hiệu suất phục hồi màu tốt, tốc độ làm tươi cao, tiết kiệm điện và dễ bảo trì. Độ sáng cao, độ nối và kích thước lớn là những yếu tố quyết định đến tốc độ phát triển nhanh chóng của màn hình LED trong hai thập kỷ qua. Ở hạng mục màn hình lớn ngoài trời, không có công nghệ nào có thể cạnh tranh được với công nghệ màn hình LED.
Tuy nhiên, trước đây cũng thiếu vắng các màn hình LED. Ví dụ, khoảng cách giữa các hạt đèn đóng gói lớn và độ phân giải thấp, không thích hợp cho việc quan sát trong nhà và gần. Để cải thiện độ phân giải, cần phải giảm khoảng cách giữa các hạt, nhưng kích thước của các hạt đèn bị giảm. Mặc dù độ phân giải của toàn bộ màn hình có thể được cải thiện, nhưng chi phí sẽ tăng lên nhanh chóng, và chi phí sẽ quá cao để ảnh hưởng đến màn hình LED sân nhỏ. Phạm vi ứng dụng thương mại rộng rãi. .
Trong những năm gần đây, với nỗ lực của các nhà sản xuất chip và nhà sản xuất bao bì, nhà sản xuất mạch vi mạch và nhà sản xuất màn hình, chi phí của các thiết bị gói đơn ngày càng thấp, các thiết bị gói LED ngày càng nhỏ hơn, và độ cao pixel của màn hình hiển thị đã ngày càng trở nên nhỏ hơn. Ngày càng trở nên nhỏ hơn. Độ phân giải ngày càng cao khiến ưu điểm của màn hình LED sân nhỏ trong các màn hình lớn trong nhà ngày càng rõ ràng hơn.
Hiện tại, đèn LED sân nhỏ chủ yếu được sử dụng trong các phương tiện truyền thông quảng cáo, sân vận động, nền sân khấu, kỹ thuật thành phố, v.v., và đôi khi mở ra thị trường trong các lĩnh vực giao thông, phát thanh truyền hình và quân sự. Ước tính đến năm 2018 thị trường sẽ gần 10 tỷ. Có thể dự đoán rằng trong vài năm tới, màn hình LED sân nhỏ sẽ mở rộng thị phần theo thời gian, loại bỏ không gian thị trường của chiếu sau DLP. Theo ước tính của Viện Nghiên cứu Chứng khoán Everbright, vào năm 2020, khoảng cách nhỏ L
Trước hết, nhu cầu về chip LED cho màn hình LED sân nhỏ
Chip LED là trung tâm của màn hình LED và đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của đèn LED sân nhỏ. Những thành tựu hiện tại và sự phát triển trong tương lai của màn hình LED sân nhỏ phụ thuộc vào những nỗ lực không ngừng của con chip.
Mặt khác, cao độ điểm hiển thị trong nhà đã giảm dần từ P4 trong những ngày đầu xuống P1.5, và P1.0 và P0.8 đang được phát triển. Tương ứng, kích thước hạt đèn đã được giảm từ 3535, 2121 xuống 1010. Một số nhà sản xuất đã phát triển kích thước 0808 và 0606, và một số nhà sản xuất đang phát triển kích thước 0404.
Ai cũng biết rằng kích thước của các hạt đóng gói được giảm xuống, điều này tất yếu đòi hỏi phải giảm kích thước chip. Hiện tại, sự xuất hiện của chip xanh lam thông thường cho màn hình nhỏ là khoảng 30 triệu2, và các nhà máy sản xuất chip trong nước đã sản xuất hàng loạt chip 25 triệu 2 hoặc thậm chí 20 triệu 2.
Mặt khác, các sản phẩm bên ngoài của chip ngày càng nhỏ hơn và độ sáng lõi đơn giảm xuống, và hàng loạt vấn đề ảnh hưởng đến chất lượng hiển thị trở nên nổi bật.
Đầu tiên là yêu cầu về thang độ xám. Không giống như màn hình ngoài trời, khó khăn của yêu cầu màn hình trong nhà không nằm ở độ sáng, mà ở thang độ xám. Hiện tại, yêu cầu độ sáng của màn hình lớn trong nhà là khoảng 1500 cd / m2-2000 cd / m2, độ sáng của màn hình LED sân nhỏ nói chung là khoảng 600 cd / m2-800 cd / m2 và độ sáng tốt nhất trong thời gian dài- hạn hiển thị là 100 cd. / m2-300cd / m2 hoặc lâu hơn.
Một trong những thách thức hiện tại của màn hình LED sân nhỏ là" ánh sáng yếu và màu xám thấp." Nói cách khác, thang màu xám không đủ ở độ sáng thấp. Để hoàn thành" ánh sáng yếu và màu xám cao" ;, kế hoạch hiện tại trên mặt bao bì là một khung màu đen. Vì khung màu đen phản chiếu ánh sáng yếu trên chip, nên chip bắt buộc phải có đủ độ sáng.
Thứ hai là đưa ra bài toán trung bình. So với màn hình truyền thống, cao độ trở nên nhỏ hơn, điều này gây ra các vấn đề như phát sáng sau, bóng tối quét lần đầu, độ đỏ thấp và độ không đồng đều ở thang độ xám thấp. Hiện tại, do các vấn đề phát sáng sau, lần quét đầu tiên và mức xám thấp, cả bên đóng gói và bên điều khiển vi mạch đã cố gắng giảm bớt những vấn đề này một cách hiệu quả và vấn đề độ sáng trung bình dưới mức xám thấp cũng đã được khắc phục bằng cách chỉ trỏ. . Công nghệ đã giảm bớt. Tuy nhiên, là một trong những nguyên nhân gốc rễ của vấn đề, cần nhiều nỗ lực hơn nữa từ phía chip. Về chi tiết, độ sáng trung bình tốt hơn ở dòng điện nhỏ, và điện dung ký sinh tốt hơn.
Thứ ba là vấn đề bảo mật. Tiêu chuẩn công nghiệp hiện tại là giá trị cho phép của tỷ lệ chết của đèn LED là một phần nghìn, điều này rõ ràng là không phù hợp với các màn hình LED có độ phân giải nhỏ. Vì mật độ điểm ảnh của màn hình nhỏ tương đối lớn và khoảng cách quan sát tương đối gần, nếu có điểm chết trong 10.000 thì hiệu ứng không thể chịu nổi. Trong tương lai, nhu cầu về tỷ lệ ánh sáng chết sẽ được khống chế ở mức một phần trăm nghìn thậm chí là một phần triệu để đáp ứng nhu cầu sử dụng lâu dài.
Nói chung, để phát triển đèn LED sân nhỏ, các yêu cầu của phần chip là: giảm kích thước, cải thiện độ sáng tương đối, phân kỳ sáng tốt ở dòng điện nhỏ, phân kỳ điện dung ký sinh tốt và độ tin cậy cao.
Thứ hai, kế hoạch xử lý cuối chip
1. Kích thước giảm kích thước giảm kích thước chip
Nhìn bên ngoài, đây là vấn đề về thiết kế kích thước. Có vẻ như nó chỉ có thể được xử lý bằng cách thiết kế một kích thước nhỏ hơn theo yêu cầu. Nhưng liệu việc giảm kích thước chip có dừng lại vô thời hạn? Câu trả lời có thể là phủ định. Có một số lý do để hạn chế việc giảm kích thước chip:
(1) Những hạn chế trong quá trình đóng gói. Trong quá trình đóng gói, có hai yếu tố hạn chế việc giảm kích thước phoi. Một là hạn chế của vòi phun. Cần gắp phoi, cạnh ngắn của phoi phải lớn hơn đường kính trong của vòi phun. Hiện tại, đường kính trong của vòi phun tiết kiệm là khoảng 80um. Thứ hai là hạn chế của việc liên kết dây. Trước hết, suốt chỉ, tức là điện cực chip phải đủ lớn, nếu không sẽ không thể đảm bảo độ tin cậy của liên kết dây. Đường kính điện cực nhỏ nhất trong ngành là 45um. Thứ hai, khoảng cách giữa các điện cực phải đủ lớn, nếu không, liên kết hai dây chắc chắn sẽ gây nhiễu cho nhau.
(2) Hạn chế của quá trình xử lý chip. Quá trình xử lý của chip cũng có hai hạn chế. Một là hạn chế của quy hoạch kích thước. Ngoài những hạn chế của phần cuối gói nêu trên, kích thước điện cực và khoảng cách điện cực, khoảng cách điện cực và MESA, chiều rộng dòng ghi chép, khoảng cách đường ranh giới của các lớp khác nhau, v.v. có những hạn chế, đặc điểm dòng chip, khả năng xử lý SD và khả năng xử lý quang khắc. . Phạm vi của hạn chế chi tiết đã được giải quyết. Nói chung, khoảng cách tối thiểu giữa điện cực P và cạnh của chip sẽ được giới hạn trên 14 μm.
Thứ hai là hạn chế khả năng cắt. Quá trình nối cơ học cắt SD + có những hạn chế và kích thước phoi có thể quá nhỏ để bị phá vỡ. Khi đường kính của tấm wafer tăng từ 2 inch lên 4 inch, hoặc lên 6 inch trong tương lai, độ khó của các lưỡi cắt tăng lên và kích thước của các chip xử lý sẽ tăng lên. Lấy một tấm phim 4 inch làm ví dụ, nếu chiều dài cạnh ngắn của chip nhỏ hơn 90 micron và tỷ lệ khung hình lớn hơn 1,5: 1, thì năng suất giảm sẽ tăng lên đáng kể.
Dựa trên những lý do trên, tác giả mạnh dạn dự đoán rằng sau khi kích thước chip giảm xuống còn 17mil2, thiết kế và xử lý của chip có thể đạt đến giới hạn. Trừ khi có một bước đột phá lớn trong sơ đồ công nghệ chip, nếu không thì không có chỗ cho sự giảm sút.
2. Tăng độ sáng
Tăng cường độ sáng là một chủ đề lâu dài cho chip. Nhà máy sản xuất chip tối ưu hóa và tối ưu hóa các hiệu ứng lượng tử bên trong thông qua các quy trình biểu mô, và tăng cường các hiệu ứng lượng tử bên ngoài thông qua các điều chỉnh cấu trúc chip.
Tuy nhiên, một mặt, việc giảm kích thước chip tất yếu dẫn đến giảm diện tích vùng phát sáng, độ sáng của chip giảm. Mặt khác, độ cao điểm của màn hình có độ phân giải nhỏ bị giảm và yêu cầu về độ sáng của một con chip đơn cũng bị giảm xuống. Có một mối quan hệ bổ sung giữa hai điều này, nhưng có một điểm mấu chốt. Hiện tại để giảm giá thành thì bên chip chủ yếu trừ kết cấu thường là giảm độ sáng. Vì vậy, làm thế nào để cân bằng sự đánh đổi là vấn đề mà ngành cần quan tâm.
3. Phân đôi dưới dòng điện thấp
So sánh cái gọi là dòng điện thấp với hiện tại của các bài kiểm tra chip truyền thống trong nhà và ngoài trời. Như hình bên dưới, đường cong chip IV, các chip truyền thống trong nhà và ngoài trời hoạt động trong vùng làm việc tuyến tính, dòng điện rất lớn. Các chip LED sân nhỏ cần hoạt động trong vùng làm việc phi tuyến tính gần 0 và dòng điện quá nhỏ.
Trong khu vực làm việc phi tuyến tính, chip LED bị ảnh hưởng bởi ngưỡng chuyển mạch bán dẫn, và sự khác biệt giữa các chip rõ ràng hơn. Để phân tích sự không liên tục của độ sáng và bước sóng của chip quy mô lớn, chúng ta dễ dàng nhận thấy rằng sự phân tán trong vùng làm việc phi tuyến tính lớn hơn nhiều so với sự phân tán trong vùng làm việc tuyến tính. Đây là một thách thức cố hữu đối với các chip hiện tại.
Phương pháp để giải quyết vấn đề này là tối ưu hóa hướng kéo dài trước để giảm giới hạn dưới của vùng làm việc tuyến tính; thứ hai là tối ưu hóa việc tách chip, giúp phân biệt các chip đặc trưng khác nhau.
4. Sự phân kỳ điện dung ký sinh
Hiện tại bên chip chưa có điều kiện đo trực tiếp đặc tính điện dung của chip. Mối quan hệ giữa các đặc tính điện dung và các hạng mục đo lường truyền thống vẫn chưa rõ ràng, và nó đang chờ các ngành tổng hợp. Hướng tối ưu hóa mặt chip là điều chỉnh một lần, còn hướng cải tiến phân loại điện, tuy nhiên chi phí cao và không được khuyến khích.
5. Độ tin cậy
Độ tin cậy của bao bì chip có thể được đặc trưng bởi các thông số khác nhau trong quá trình đóng gói và lão hóa chip. Nhưng nhìn chung, các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy của con chip phía sau màn hình chủ yếu tập trung vào ESD và IR.
ESD đề cập đến khả năng chống tĩnh điện. Theo ngành công nghiệp vi mạch, hơn 50% lỗi chip có liên quan đến ESD. Để cải thiện độ tin cậy của chip, cần phải cải thiện tài năng ESD. Tuy nhiên, dưới cùng một tấm wafer epitaxy và cùng một cấu trúc chip, kích thước chip trở nên nhỏ hơn, điều này chắc chắn dẫn đến sự suy yếu của ESD. Điều này liên quan trực tiếp đến mật độ dòng điện và đặc điểm điện dung của chip và không thể chống lại được.
IR đề cập đến rò rỉ ngược và thường được đo ở điện áp ngược cố định. IR phản ánh số lượng khuyết tật bên trong chip. Giá trị IR càng lớn thì các khuyết tật bên trong càng rõ.
Để cải thiện hiệu suất ESD và IR, cần phải tối ưu hóa nhiều hơn nữa trong cấu trúc biểu mô và cấu trúc chip. Trong trường hợp lưu trữ chip, sau khi có các thông số kỹ thuật nghiêm ngặt, ESD và các chip có hiệu suất IR yếu có thể được loại bỏ một cách hiệu quả, do đó cải thiện độ tin cậy của các chip trên chip.
Bốn, tóm tắt
Tóm lại, với sự tiến bộ của khoa học và sự cập nhật của thời đại, sự phát triển của ngành màn hình LED ngày càng trở nên phổ biến, nhưng hiệu ứng ngành của màn hình cuối cùng đã được cải thiện, và những người thất nghiệp đã làm việc chăm chỉ từ lúc nào không hay. thời gian.
