ข้อดีของจอแสดงผล LED ระยะพิทช์ขนาดเล็กคืออะไร?

เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการแสดงผลอื่น ๆ จอแสดงผล LED มีข้อดีของการส่องสว่างในตัวเอง ประสิทธิภาพการกู้คืนสีที่ดี อัตราการรีเฟรชที่สูง การประหยัดพลังงาน และการบำรุงรักษาที่ง่าย ความสว่างสูง การต่อภาพ และขนาดที่ใหญ่เป็นปัจจัยชี้ขาดสำหรับการเติบโตอย่างรวดเร็วของจอแสดงผล LED ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา ในหมวดหมู่ของจอแสดงผลกลางแจ้งที่มีหน้าจอขนาดใหญ่ ไม่มีเทคโนโลยีอื่นใดที่สามารถแข่งขันกับเทคโนโลยีจอแสดงผล LED ได้

แต่สมัยก่อนยังขาดจอ LED อยู่ ตัวอย่างเช่น ระยะห่างระหว่างลูกปัดโคมไฟที่บรรจุหีบห่อมีขนาดใหญ่และความละเอียดต่ำ ซึ่งไม่เหมาะสำหรับการสังเกตในร่มและการสังเกตอย่างใกล้ชิด เพื่อปรับปรุงความละเอียด จำเป็นต้องลดระยะห่างระหว่างลูกปัด แต่ขนาดของลูกปัดโคมไฟจะลดลง แม้ว่าความละเอียดของหน้าจอทั้งหมดสามารถปรับปรุงได้ แต่ค่าใช้จ่ายจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และค่าใช้จ่ายจะสูงเกินไปที่จะส่งผลกระทบต่อจอแสดงผล LED ระยะพิทช์ขนาดเล็ก การใช้งานเชิงพาณิชย์ที่หลากหลาย .

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยความพยายามของผู้ผลิตชิปและผู้ผลิตบรรจุภัณฑ์ ผู้ผลิตวงจร IC และผู้ผลิตหน้าจอ ต้นทุนของอุปกรณ์แพ็คเกจเดียวจึงต่ำลงเรื่อยๆ อุปกรณ์แพ็คเกจ LED มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ และระยะพิทช์พิกเซลของหน้าจอแสดงผลเพิ่มขึ้น เล็กลงเรื่อยๆ กลายเป็นเล็กลงและเล็กลง ความละเอียดที่สูงขึ้นและสูงขึ้นทำให้ข้อดีของจอแสดงผล LED ระยะพิทช์เล็กในจอภาพขนาดใหญ่ในอาคารมีความชัดเจนมากขึ้น

ปัจจุบัน LED ระยะพิทช์ขนาดเล็กส่วนใหญ่ใช้ในสื่อโฆษณา สนามกีฬา พื้นหลังเวที วิศวกรรมของเทศบาล ฯลฯ และเปิดตลาดเป็นครั้งคราวในด้านการขนส่ง การออกอากาศ และการทหาร คาดว่าภายในปี 2561 ตลาดจะใกล้ถึง 1 หมื่นล้าน คาดการณ์ได้ว่าในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า จอแสดงผล LED ระยะพิทช์ขนาดเล็กจะขยายส่วนแบ่งการตลาดเป็นครั้งคราว บีบพื้นที่ตลาดของการฉายภาพด้านหลัง DLP ตามการประมาณการโดยสถาบันวิจัยหลักทรัพย์เอเวอร์ไบรท์ ภายในปี 2563 ช่องว่างขนาดเล็กL

ประการแรกความต้องการชิป LED สำหรับจอแสดงผล LED ระยะพิทช์เล็ก

ชิป LED เป็นศูนย์กลางของจอแสดงผล LED และมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาไฟ LED ระยะพิทช์ขนาดเล็ก ความสำเร็จในปัจจุบันและการพัฒนาจอ LED ระยะพิทช์ขนาดเล็กในอนาคตนั้นขึ้นอยู่กับความพยายามอย่างไม่ลดละของชิป

ในอีกด้านหนึ่ง ระยะพิทช์หน้าจอในร่มค่อยๆ ลดลงจาก P4 ในช่วงแรกเป็น P1.5 และ P1.0 และ P0.8 อยู่ระหว่างการพัฒนา ตามลําดับขนาดลูกปัดโคมไฟลดลงจาก 3535, 2121 เป็น 1010 ผู้ผลิตบางรายได้พัฒนาขนาด 0808 และ 0606 และผู้ผลิตบางรายกำลังพัฒนาขนาด 0404

เป็นที่ทราบกันดีว่าขนาดของเม็ดบีดสำหรับบรรจุภัณฑ์ลดลง ซึ่งจำเป็นต้องลดขนาดชิปลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ปัจจุบัน ชิปสีเขียวแกมน้ำเงินทั่วไปสำหรับจอภาพขนาดเล็กจะมีขนาดประมาณ 30 มิล2 และโรงงานชิปในท้องถิ่นมีชิปที่ผลิตในปริมาณมาก 25 mils 2 หรือแม้แต่ 20 mils 2 ชิป

ในทางกลับกัน ผลิตภัณฑ์ภายนอกของชิปมีขนาดเล็กลงและความสว่างแบบ single-core ลดลง และปัญหาต่างๆ ที่ส่งผลต่อคุณภาพการแสดงผลเริ่มเด่นชัดขึ้น

ประการแรกคือข้อกำหนดระดับสีเทา ความยากของข้อกำหนดหน้าจอในอาคารไม่ได้อยู่ที่ความสว่าง แต่เป็นระดับสีเทาต่างจากหน้าจอกลางแจ้ง ในปัจจุบัน ความต้องการความสว่างของหน้าจอขนาดใหญ่ในอาคารอยู่ที่ประมาณ 1500 cd/m2-2000 cd/m2 ความสว่างของจอแสดงผล LED ระยะพิทช์เล็กโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 600 cd/m2-800 cd/m2 และความสว่างที่ดีที่สุดในระยะยาว ระยะแสดงผล 100 cd /m2-300cd/m2 หรือมากกว่านั้น

หนึ่งในความท้าทายในปัจจุบันของหน้าจอ LED ระยะพิทช์ขนาดเล็กคือ"แสงน้อยและสีเทาต่ำ" กล่าวอีกนัยหนึ่ง ระดับสีเทาไม่เพียงพอที่ความสว่างต่ำ เพื่อให้สมบูรณ์"แสงน้อยและสีเทาสูง" แผนปัจจุบันที่ด้านบรรจุภัณฑ์จะเป็นวงเล็บสีดำ เนื่องจากโครงสีดำสะท้อนแสงบนชิปได้น้อย ชิปจึงจำเป็นต้องมีความสว่างเพียงพอ

ประการที่สองคือการแสดงปัญหาโดยเฉลี่ย เมื่อเปรียบเทียบกับหน้าจอทั่วไป ระยะพิทช์จะเล็กลง ซึ่งทำให้เกิดปัญหา เช่น แสงระเรื่อ ความมืดในการสแกนครั้งแรก ความแดงต่ำ และความไม่สม่ำเสมอของระดับสีเทาต่ำ ในปัจจุบัน ในมุมมองของปัญหาแสงระเรื่อ การสแกนครั้งแรกและระดับสีเทาต่ำ ทั้งฝั่งบรรจุภัณฑ์และฝั่งควบคุม IC ได้พยายามบรรเทาปัญหาเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพ และปัญหาเฉลี่ยความสว่างภายใต้ระดับสีเทาต่ำก็ได้รับการแก้ไขด้วย จุด. . เทคโนโลยีได้คลี่คลาย อย่างไรก็ตาม เนื่องจากหนึ่งในสาเหตุหลักของปัญหา จำเป็นต้องใช้ความพยายามมากขึ้นในด้านชิป ในรายละเอียด ความสว่างเฉลี่ยจะดีกว่าที่กระแสไฟฟ้าขนาดเล็ก และความจุของกาฝากจะดีกว่า

ที่สามคือปัญหาด้านความปลอดภัย มาตรฐานอุตสาหกรรมในปัจจุบันคือ ค่าที่ยอมให้ของอัตราการตายของ LED อยู่ที่หนึ่งในหมื่น ซึ่งไม่เหมาะสำหรับจอแสดงผล LED ระยะพิทช์ขนาดเล็กอย่างเห็นได้ชัด เนื่องจากความหนาแน่นของพิกเซลของหน้าจอระยะพิทช์ขนาดเล็กค่อนข้างใหญ่ และช่วงเวลาการสังเกตค่อนข้างใกล้ หากมีแสงดับใน 10,000 เอฟเฟกต์จะทนไม่ได้ ในอนาคตความต้องการอัตราการตายจะถูกควบคุมที่หนึ่งแสนหรือหนึ่งในล้านเพื่อตอบสนองความต้องการใช้งานในระยะยาว

โดยทั่วไปแล้ว สำหรับการพัฒนาไฟ LED ระยะพิทช์ขนาดเล็ก ความต้องการของชิ้นส่วนชิปคือ: การลดขนาด การปรับปรุงความสว่างสัมพัทธ์ ความแตกต่างของความสว่างที่ดีที่กระแสขนาดเล็ก ความแตกต่างของความจุกาฝากที่ดีและความน่าเชื่อถือสูง

ประการที่สอง ชิปสิ้นสุดแผนการประมวลผล

1. การลดขนาด การลดขนาดชิป

ภายนอกเป็นเรื่องของการออกแบบขนาด ดูเหมือนว่าสามารถจัดการได้โดยการออกแบบขนาดที่เล็กลงตามความต้องการเท่านั้น แต่การลดขนาดชิปจะหยุดอย่างไม่มีกำหนดหรือไม่? คำตอบอาจเป็นลบ มีเหตุผลหลายประการในการจำกัดการลดขนาดชิป:

(1) ข้อจำกัดในการแปรรูปบรรจุภัณฑ์ ในกระบวนการบรรจุภัณฑ์ มีสองปัจจัยที่จำกัดการลดขนาดชิป หนึ่งคือข้อจำกัดของหัวฉีด ชิปต้องหยิบเศษขึ้นมา และด้านสั้นของเศษต้องมีขนาดใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของหัวฉีด ปัจจุบัน เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของหัวฉีดที่ประหยัดต้นทุนอยู่ที่ประมาณ 80um ประการที่สองคือข้อ จำกัด ของพันธะลวด ประการแรก ไส้กระสวย นั่นคือ อิเล็กโทรดของชิปต้องมีขนาดใหญ่เพียงพอ ไม่เช่นนั้นจะไม่สามารถรับประกันความน่าเชื่อถือของการเชื่อมลวดได้ เส้นผ่านศูนย์กลางของอิเล็กโทรดที่เล็กที่สุดในอุตสาหกรรมคือ 45um ประการที่สอง ระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรดต้องมีขนาดใหญ่เพียงพอ มิฉะนั้น พันธะลวดทั้งสองจะรบกวนกันอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

(2) ข้อจำกัดของการประมวลผลชิป การประมวลผลของชิปยังมีข้อจำกัดสองประการ หนึ่งคือข้อจำกัดของการวางแผนขนาด นอกเหนือจากข้อจำกัดของส่วนปลายของบรรจุภัณฑ์ที่กล่าวถึงข้างต้นแล้ว ขนาดอิเล็กโทรดและระยะห่างของอิเล็กโทรด ระยะห่างของอิเล็กโทรดและ MESA ความกว้างของเส้นจด ระยะห่างของเส้นแบ่งของชั้นต่างๆ ฯลฯ มีข้อจำกัด ลักษณะกระแสของชิป ความสามารถของกระบวนการ SD และ ความสามารถในการประมวลผล photolithography . ขอบเขตของข้อจำกัดโดยละเอียดได้รับการแก้ไขแล้ว โดยทั่วไป ระยะห่างขั้นต่ำระหว่างอิเล็กโทรด P และขอบของชิปจะถูกจำกัดที่มากกว่า 14 ไมโครเมตร

ประการที่สองคือการจำกัดความสามารถในการตัด กระบวนการประกบเชิงกล + ของการตัดแบบ SD มีข้อจำกัด และขนาดเศษอาจเล็กเกินไปที่จะแตกหัก เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นเวเฟอร์เพิ่มขึ้นจาก 2 นิ้วเป็น 4 นิ้ว หรือเป็น 6 นิ้วในอนาคต ความยากของใบมีดตัดจะเพิ่มขึ้น และขนาดของเศษที่ผ่านกระบวนการจะเพิ่มขึ้น ตัวอย่างฟิล์มขนาด 4 นิ้ว หากด้านสั้นของชิปน้อยกว่า 90 ไมครอนและอัตราส่วนกว้างยาวมากกว่า 1.5:1 การสูญเสียผลผลิตจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก

จากเหตุผลข้างต้น ผู้เขียนคาดการณ์อย่างกล้าหาญว่าหลังจากลดขนาดชิปเหลือ 17mil2 การออกแบบชิปและการประมวลผลสามารถถึงขีดจำกัดได้ เว้นแต่จะมีการพัฒนาครั้งใหญ่ในโครงการเทคโนโลยีชิป ก็ไม่มีที่ว่างสำหรับการลด

2. เพิ่มความสว่าง

การเพิ่มประสิทธิภาพความสว่างเป็นธีมถาวรสำหรับชิป โรงงานชิปปรับและปรับแต่งเอฟเฟกต์ควอนตัมภายในให้เหมาะสมผ่านขั้นตอน epitaxial และปรับปรุงเอฟเฟกต์ควอนตัมภายนอกผ่านการปรับโครงสร้างชิป

อย่างไรก็ตาม ในอีกด้านหนึ่ง การลดขนาดชิปย่อมนำไปสู่การลดพื้นที่ของพื้นที่เปล่งแสงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และความสว่างของชิปจะลดลง ในทางกลับกัน Dot pitch ของจอภาพขนาดเล็กจะลดลง และความต้องการด้านความสว่างของชิปตัวเดียวก็ลดลง มีความสัมพันธ์เสริมระหว่างคนทั้งสอง แต่มีบรรทัดล่าง ในปัจจุบัน เพื่อลดต้นทุน ด้านชิปจะลบโครงสร้างเป็นหลัก ซึ่งมักจะลดความสว่างลง ดังนั้นวิธีสร้างสมดุลระหว่างการแลกเปลี่ยนจึงเป็นประเด็นที่อุตสาหกรรมควรให้ความสนใจ

3. แฉกภายใต้กระแสไฟต่ำ

เปรียบเทียบสิ่งที่เรียกว่ากระแสไฟต่ำกับกระแสของการทดสอบชิปแบบใช้ในร่มและกลางแจ้งแบบเดิมๆ ดังแสดงในรูปด้านล่าง เส้นโค้งของชิป IV ชิปในร่มและกลางแจ้งแบบดั้งเดิมทำงานในพื้นที่การทำงานเชิงเส้น กระแสไฟมีขนาดใหญ่มาก ชิป LED ระยะพิทช์ขนาดเล็กต้องทำงานในพื้นที่ทำงานที่ไม่เป็นเชิงเส้นใกล้กับ 0 และกระแสไฟน้อยเกินไป

ในพื้นที่ทำงานที่ไม่เป็นเชิงเส้น ชิป LED จะได้รับผลกระทบจากเกณฑ์การสลับเซมิคอนดักเตอร์ และความแตกต่างระหว่างชิปจะชัดเจนยิ่งขึ้น เพื่อวิเคราะห์ความไม่ต่อเนื่องของความสว่างและความยาวคลื่นของชิปขนาดใหญ่ จะเห็นว่าการกระจายตัวในพื้นที่ทำงานที่ไม่เป็นเชิงเส้นนั้นใหญ่กว่าการกระจายตัวในพื้นที่ทำงานเชิงเส้นมาก นี่เป็นความท้าทายโดยธรรมชาติในชิปปัจจุบัน

วิธีแก้ปัญหานี้คือการปรับทิศทางการขยายให้เหมาะสมก่อนเพื่อลดขีดจำกัดล่างของพื้นที่ทำงานเชิงเส้น ประการที่สองคือการปรับให้เหมาะสมของการแยกเศษ ซึ่งแยกความแตกต่างของชิปที่มีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกัน

4. ความแตกต่างของความจุกาฝาก

ในปัจจุบัน ด้านชิปไม่มีเงื่อนไขในการวัดลักษณะความจุของชิปโดยตรง ความสัมพันธ์ระหว่างคุณลักษณะของความจุและรายการการวัดแบบดั้งเดิมยังไม่ชัดเจน และกำลังรอให้อุตสาหกรรมสรุป ทิศทางของการปรับให้เหมาะสมด้านชิปคือการปรับเพียงครั้งเดียว และอีกวิธีหนึ่งคือการปรับปรุงการจัดประเภททางไฟฟ้า แต่ค่าใช้จ่ายสูงและไม่แนะนำ

5. ความน่าเชื่อถือ

ความน่าเชื่อถือของบรรจุภัณฑ์ชิปสามารถระบุได้ด้วยพารามิเตอร์ต่างๆ ระหว่างการบรรจุชิปและการเสื่อมสภาพ แต่โดยทั่วไปแล้ว ปัจจัยที่ส่งผลต่อความน่าเชื่อถือของชิปหลังหน้าจอส่วนใหญ่จะเน้นที่ ESD และ IR

ESD หมายถึงความสามารถในการต้านทานไฟฟ้าสถิตย์ ตามอุตสาหกรรม IC ความล้มเหลวของชิปมากกว่า 50% เกี่ยวข้องกับ ESD เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือของชิป จำเป็นต้องปรับปรุงความสามารถด้าน ESD อย่างไรก็ตาม ภายใต้เวเฟอร์ epitaxial เดียวกันและโครงสร้างชิปเดียวกัน ขนาดชิปจะเล็กลง ซึ่งจะทำให้ ESD ลดลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ สิ่งนี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับความหนาแน่นกระแสและลักษณะความจุของชิป และไม่สามารถต้านทานได้

IR หมายถึงการรั่วไหลย้อนกลับและมักจะวัดที่แรงดันย้อนกลับคงที่ IR แสดงถึงจำนวนข้อบกพร่องภายในชิป ยิ่งค่า IR สูง ข้อบกพร่องภายในก็จะยิ่งชัดเจนขึ้น

เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของ ESD และ IR ต้องทำการเพิ่มประสิทธิภาพเพิ่มเติมในโครงสร้าง epitaxial และโครงสร้างชิป ในกรณีของการจัดเก็บชิป หลังจากข้อกำหนดที่เข้มงวด ESD และชิปที่มีประสิทธิภาพ IR ต่ำสามารถลบออกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความน่าเชื่อถือของชิปบนชิป

สี่ สรุป

ในระยะสั้นด้วยความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์และการอัพเดทครั้ง การพัฒนาของอุตสาหกรรมจอแสดงผล LED ได้กลายเป็นที่นิยมมากขึ้น แต่ในที่สุดผลกระทบของอุตสาหกรรมของการแสดงผลได้รับการปรับปรุงและผู้ว่างงานได้รับการทำงานหนักเป็นครั้งคราว เวลา.