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长沙电子显示屏浅析中国LED行业自豪的小间距技术

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长沙电子显示屏浅析中国LED行业自豪的小间距技术

发布日期:2017-12-28 作者: 点击:

         LED显现屏比较其他显现技能,具有自发光、颜色复原度优异、刷新率高、省电、易于保护等优势。高亮度、经过拼接可完成超大尺度这两个特性,是LED显现屏在曩昔二十年高速添加的决议性要素。在超大屏幕室外显现范畴,迄今还没有其他技能可以与LED显现技能相抗衡。
         可是在曩昔,LED显现屏也有其缺乏,比方封装灯珠之间隔离大,形成分辨率较低,不适合室内和近间隔观看。为了进步分辨率,必需缩小灯珠之间隔离,可是灯珠的尺度缩小,虽然可以提高整屏分辨率,本钱也会快速上升,过高的本钱影响了小间隔LED显现屏的大规模商业使用。
          近几年来,借助于芯片制作和封装厂商、IC电路厂商和屏幕制作厂商等的多方尽力,单封装器材本钱越来越低,LED封装器材越来越小,显现屏像素间隔越来越小、分辨率越来越高,使得小间隔LED显现屏在户内大屏显现方面的优势越来越显着。
          现在,小间隔LED首要使用于广告传媒、体育场馆、舞台布景、市政工程等范畴,并且在交通、播送、戎行等范畴不断开拓商场。估计到2018年,商场规模挨近百亿。可以猜测,在未来几年内,小间隔LED显现屏将不断扩展商场份额,并抢占DLP背投的商场空间。据光大
一、小间隔LED显现屏对LED芯片提出的需求

      作为LED显现屏中心的LED芯片,在小间隔LED开展过程中起到了至关重要的作用。小间隔LED显现屏现在的成就和未来的开展,都依赖于芯片端的不懈尽力。
一方面,户内显现屏点间隔从前期的P4,逐渐减小到P1.5,P1.0,还有开发中的P0.8。与之对应的,灯珠尺度从3535、2121缩小到1010,有的厂商开宣布0808、0606尺度,甚至有厂商正在研制0404尺度。
众所周知,封装灯珠的尺度缩小,必定要求芯片尺度的缩小。现在,商场常见小间隔显现屏用蓝绿芯片的外表积为30mil2左右,部分芯片厂已经在量产25mil2,甚至20mil2的芯片。
另一方面,芯片外表积的变小,单芯亮度的下降,一系列影响显现质量的问题也变得杰出起来。
首先是关于灰度的要求。与野外屏不同,户内屏需求的难点不在于亮度而在于灰度。现在户内大间隔屏的亮度需求是1500 cd/m2-2000 cd/m2左右,小间隔LED显现屏的亮度一般在600 cd/m2-800 cd/m2左右,而适宜于长期注目的显现屏最佳亮度在100 cd/m2-300cd/m2左右。
现在小间隔LED屏幕的难题之一是“低亮低灰”。即在低亮度下的灰度不行。要完成“低亮高灰”,现在封装端采用的计划是黑支架。因为黑支架对芯片的反光偏弱,所以要求芯片有满足的亮度。
其次是显现均匀性问题。与惯例屏比较,间隔变小会呈现余辉、第一扫偏暗、低亮偏红以及低灰不均匀等问题。现在,针对余辉、第一扫偏暗和低灰偏红等问题,封装端和IC操控端都做出了尽力,有用的减缓了这些问题,低灰度下的亮度均匀问题也经过逐点校对技能有所缓解。可是,作为问题的本源之一,芯片端更需求支付尽力。详细来说,就是小电流下的亮度均匀性要好,寄生电容的一致性要好。
第三是牢靠性问题。现行职业规范是LED死灯率允许值为万分之一,显着不适用于小间隔LED显现屏。因为小间隔屏的像素密度大,观看间隔近,如果一万个就有1个死灯,其作用令人无法承受。未来死灯率需求操控在十万分之一甚至是百万分之一才干满足长期使用的需求。
总的来说,小间隔LED的开展,对芯片段提出的需求是:尺度缩小,相对亮度提高,小电流下亮度一致性好,寄生电容一致性好,牢靠性高。
二、芯片端的处理计划
1.尺度缩小芯片尺度缩小
外表上看,就是地图规划的问题,好像只需根据需求规划更小的地图就能处理。可是,芯片尺度的缩小是否能无限的进行下去呢?答案是否定的。有如下几个原因制约着芯片尺度缩小的程度:
(1)封装加工的约束。封装加工过程中,两个要素约束了芯片尺度的缩小。一是吸嘴的约束。固晶需求汲取芯片,芯片短边尺度有必要大于吸嘴内径。现在有性价比的吸嘴内径为80um左右。二是焊线的约束。首先是焊线盘即芯片电极有必要满足大,不然焊线牢靠性不能确保,业界报导最小电极直径45um;其次是电极之间的间隔有必要满足大,不然两次焊线间必定会相互搅扰。
(2)芯片加工的约束。芯片加工过程中,也有两方面的约束。其一是地图布局的约束。除了上述封装端的约束,电极巨细,电极间隔有要求外,电极与MESA间隔、划道宽度、不同层的边界线间隔等都有其约束,芯片的电流特性、SD工艺才能、光刻的加工才能决议了详细约束的规模。一般,P电极到芯片边缘的最小间隔会限定在14μm以上。
其二是划裂加工才能的约束。SD划片+机械裂片工艺都有极限,芯片尺度过小可能无法裂片。当晶圆片直径从2英寸添加到4英寸、或未来添加到6英寸时,划片裂片的难度是随之添加的,也就是说,可加工的芯片尺度将随之增大。以4寸片为例,如果芯片短边长度小于90μm,长宽比大于1.5:1的,良率的丢失将显着添加。
基于上述原因,笔者大胆猜测,芯片尺度缩小到17mil2后,芯片规划和工艺加工才能挨近极限,根本再无缩小空间,除非芯片技能计划有大的突破。
2.亮度提高
亮度提高是芯片端永久的主题。芯片厂经过外延程式优化提高内量子效应,经过芯片结构调整提高外量子效应。
不过,一方面芯片尺度缩小必定导致发光区面积缩小,芯片亮度下降。另一方面,小间隔显现屏的点间隔缩小,对单芯片亮度需求有下降。两者之间是存在互补的联系,但要留有底线。现在芯片端为了下降本钱,首要是在结构上做减法,这一般要支付亮度下降的价值,因而,怎么权衡取舍是业者要注意的问题。
3.小电流下的一致性
所谓的小电流,是相对惯例户内、野外芯片试用的电流来说的。如下图所示的芯片I-V曲线,惯例户内、野外芯片作业于线性作业区,电流较大。而小间隔LED芯片需求作业于靠近0点的非线性作业区,电流偏小。
在非线性作业区,LED芯片受半导体开关阈值影响,芯片间的差异更显着。对大批量芯片进行亮度和波长的离散性的剖析,简单看到非线性作业区的离散性远大于线性作业区。这是现在芯片端的固有应战。
应对这个问题的方法首先是外延方向的优化,以下降线性作业区下限为主;其次是芯片分光上的优化,将不同特性芯片区别开来。
4.寄生电容一致性
现在芯片端没有条件直接丈量芯片的电容特性。电容特性与惯例丈量项目之间的联系尚不明亮,有待业者去总结。芯片端优化的方向一是外延上调整,一是电性分档上的细化,但本钱很高,不引荐。
5.牢靠性
芯片端牢靠性可以用芯片封装和老化过程中的各项参数来描述。但总的说来,芯片上屏今后的牢靠性的影响要素,重点在ESD和IR两项。
ESD是指抗静电才能。据IC职业报导,50%以上芯片的失效与ESD有关。要进步芯片牢靠性,有必要提高ESD才能。可是,在相同外延片,相同芯片结构的条件下,芯片尺度变小必定带来ESD才能的削弱。这是与电流密度和芯片电容特性直接相关的,无法抵抗。
IR是指反向漏电,一般是在固定反向电压下丈量芯片的反向电流值。IR反映的是芯片内部缺点的数量。IR值越大,则说明芯片内部缺点越多。
要提高ESD才能和IR体现,有必要在外延结构和芯片结构方面做出更多优化。在芯片分档时,经过严厉的分档规范,可以有用的把ESD才能和IR体现较弱的芯片剔除去,然后提高芯片上屏后的牢靠性。
四、总结
长沙电子显示屏综上,笔者剖析了随着小间隔LED显现屏的开展,LED芯片端面对的系列应战,并逐个给出了改进计划或方向。应该说,现在LED芯片的优化还有很大的空间。怎么提高,还待业者发挥聪明才智,继续不断的尽力

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