Σε σύγκριση με άλλες τεχνολογίες οθόνης, οι οθόνες LED έχουν τα πλεονεκτήματα του αυτοφωταύγειας, της εξαιρετικής αναπαραγωγής χρωμάτων, του υψηλού ρυθμού ανανέωσης, της εξοικονόμησης ενέργειας και της εύκολης συντήρησης. Τα δύο χαρακτηριστικά της υψηλής φωτεινότητας και του εξαιρετικά μεγάλου μεγέθους μπορούν να επιτευχθούν μέσω της συνένωσης είναι οι καθοριστικοί παράγοντες για την ταχεία ανάπτυξη οδηγηθεισών οθονών τις τελευταίες δύο δεκαετίες. Στον τομέα της εξωτερικής οθόνης μεγάλης οθόνης, μέχρι στιγμής καμία άλλη τεχνολογία δεν μπορεί να ανταγωνιστεί την τεχνολογία επίδειξης των οδηγήσεων.
Αλλά στο παρελθόν, οι οθόνες LED είχαν επίσης τις αδυναμίες τους, όπως η μεγάλη απόσταση μεταξύ των συσκευασμένων χάντρες λαμπτήρων, με αποτέλεσμα χαμηλή ανάλυση, η οποία δεν είναι κατάλληλη για εσωτερική και στενή θέαση. Προκειμένου να βελτιωθεί η ανάλυση, είναι απαραίτητο να μειωθεί η απόσταση μεταξύ των χάντρες λαμπτήρων, αλλά μειώνεται το μέγεθος των χάντρες λαμπτήρων. Αν και η ανάλυση ολόκληρης της οθόνης μπορεί να βελτιωθεί, το κόστος θα αυξηθεί γρήγορα. Το υπερβολικό κόστος επηρεάζει τη μεγάλης κλίμακας εμπορική εφαρμογή των οθονών LED μικρού βήματος. .
Τα τελευταία χρόνια, χάρη στις προσπάθειες των κατασκευαστών τσιπ και των κατασκευαστών συσκευασιών, των κατασκευαστών κυκλωμάτων IC και των κατασκευαστών οθόνης, το κόστος των συσκευών ενιαίας συσκευασίας έχει γίνει όλο και χαμηλότερο, οι συσκευές συσκευασίας LED έχουν γίνει όλο και μικρότερες και οι θέσεις pixel προβολής έχουν γίνει όλο και μικρότερες. Η ανάλυση γίνεται όλο και υψηλότερη, καθιστώντας τα πλεονεκτήματα της επίδειξης led μικρού βήματος στην εσωτερική οθόνη μεγάλης οθόνης όλο και πιο προφανή.
Επί του παρόντος, τα LED μικρού γηπέδου χρησιμοποιούνται κυρίως σε διαφημιστικά μέσα, στάδια, σκηνικά, δημοτική μηχανική και άλλους τομείς και συνεχίζουν να αναπτύσσουν αγορές στους τομείς των μεταφορών, των ραδιοτηλεοπτικών μεταδόσεων, του στρατού και άλλων τομέων. Εκτιμάται ότι έως το 2018, το μέγεθος της αγοράς θα είναι κοντά στα δεκάδες δισεκατομμύρια. Μπορεί να προβλεφθεί ότι τα επόμενα χρόνια, η οθόνη LED μικρού βήματος θα συνεχίσει να επεκτείνει το μερίδιο αγοράς της και να καταλαμβάνει τον χώρο της αγοράς της πίσω προβολής DLP. Σύμφωνα με το Ινστιτούτο Ερευνών Κινητών Αξιών Everbright της Κίνας, μέχρι το 2020, το ποσοστό αντικατάστασης των οθονών LED μικρού βήματος για τις πίσω προβολές DLP θα φτάσει το 70% έως 80%.
Ο συγγραφέας ασχολείται με την μπλε-πράσινη βιομηχανία κατασκευής τσιπ LED και έχει ασχοληθεί με την ανάπτυξη προϊόντων για πολλά χρόνια. Από την άποψη του σχεδιασμού προϊόντων και της τεχνολογίας επεξεργασίας, η ανάπτυξη των οθονών επίδειξης των οδηγήσεων μικρού βήματος θα συζητήσει τη ζήτηση για τα μπλε-πράσινα τσιπ των οδηγήσεων, καθώς επίσης και τα πιθανά αντίμετρα στην πλευρά τσιπ.
2. Απαίτηση επίδειξης των οδηγήσεων μικρού βήματος για τα τσιπ των οδηγήσεων
Ως πυρήνας της οθόνης LED, το τσιπ LED διαδραματίζει ζωτικό ρόλο στην ανάπτυξη LED μικρού βήματος. Τα τρέχοντα επιτεύγματα και η μελλοντική ανάπτυξη των οθονών LED μικρού βήματος βασίζονται σε αδιάκοπες προσπάθειες από την πλευρά των τσιπ.
Από τη μία πλευρά, η κουκίδα της εσωτερικής οθόνης έχει μειωθεί σταδιακά από τις αρχές του P4 σε P1.5, P1.0 και P0.8 σε εξέλιξη. Αντίστοιχα, το μέγεθος της χάντρας λαμπτήρα μειώθηκε από 3535 και 2121 σε 1010. Ορισμένοι κατασκευαστές έχουν αναπτύξει μεγέθη 0808 και 0606 και ορισμένοι κατασκευαστές αναπτύσσουν ακόμη και μεγέθη 0404.
Όπως όλοι γνωρίζουμε, η συρρίκνωση των συσκευασμένων χάντρες λαμπτήρων θα απαιτήσει αναπόφευκτα τη συρρίκνωση του μεγέθους του τσιπ. Επί του παρόντος, η επιφάνεια των blue-green chips για οθόνες προβολής μικρού βήματος που χρησιμοποιούνται συνήθως στην αγορά είναι περίπου 30 mil2, και ορισμένα εργοστάσια τσιπ παράγουν ήδη μαζικά τσιπ των 25 mil2 ή ακόμη και 20 mil2.
Από την άλλη, καθώς η επιφάνεια του τσιπ γίνεται μικρότερη και η φωτεινότητα ενός πυρήνα μειώνεται, μια σειρά προβλημάτων που επηρεάζουν την ποιότητα της οθόνης έχουν επίσης γίνει εμφανή.
πρώτα είναι η απαίτηση για γκρίζα κλίμακα. Σε αντίθεση με τις εξωτερικές οθόνες, η δυσκολία της ζήτησης εσωτερικής οθόνης δεν έγκειται στη φωτεινότητα αλλά στην κλίμακα του γκρι. Επί του παρόντος, η απαίτηση φωτεινότητας της εσωτερικής μεγάλης απόστασης οθόνης είναι περίπου 1500 cd/m2 -2000 cd/m2, και η φωτεινότητα της μικρής οθόνης είναι γενικά περίπου 600 cd/m2 -800 cd/m2, και η καταλληλότερη για τη μακροπρόθεσμη προσοχή Η καλύτερη φωτεινότητα είναι περίπου 100 cd/m2 -300cd/m2.
Ένα από τα τρέχοντα προβλήματα των οθονών LED μικρού βήματος είναι "χαμηλή φωτεινότητα και χαμηλό γκρι". Δηλαδή, η γκρίζα κλίμακα δεν είναι αρκετή σε χαμηλή φωτεινότητα. Για να επιτευχθεί "χαμηλή φωτεινότητα και υψηλό γκρι", το τρέχον τέλος συσκευασίας υιοθετεί ένα μαύρο υποστήριγμα. Δεδομένου ότι το μαύρο υποστήριγμα έχει την αδύναμη αντανάκλαση στο τσιπ, το τσιπ απαιτείται για να έχει επαρκή φωτεινότητα.
Στη συνέχεια είναι το πρόβλημα της ομοιομορφίας της οθόνης. Σε σύγκριση με τις συμβατικές οθόνες, όσο μικρότερη είναι η απόσταση θα προκαλέσει προβλήματα όπως afterglow, πιο σκούρα πρώτη σάρωση, κοκκινωπή χαμηλή φωτεινότητα και ανομοιόμορφο χαμηλό γκρι. Επί του παρόντος, ανταποκρινόμενοι σε προβλήματα όπως το afterglow, η πρώτη σάρωση σκούρου και χαμηλού γκρι και κόκκινου, τόσο η πλευρά της συσκευασίας όσο και η πλευρά ελέγχου IC έχουν καταβάλει προσπάθειες για την αποτελεσματική άμβλυνση αυτών των προβλημάτων. Η ομοιομορφία της φωτεινότητας κάτω από χαμηλή κλίμακα του γκρι έχει επίσης διορθωθεί από σημείο σε σημείο. Η τεχνολογία έχει χαλαρώσει. Ωστόσο, ως μία από τις βασικές αιτίες του προβλήματος, απαιτείται περισσότερη προσπάθεια από την πλευρά του τσιπ. Συγκεκριμένα, η ομοιομορφία της φωτεινότητας κάτω από το μικρό ρεύμα είναι καλύτερη και η συνέπεια της παρασιτικής καψακτικής είναι καλύτερη.
Το τρίτο ζήτημα είναι η αξιοπιστία. Το τρέχον βιομηχανικό πρότυπο είναι ότι η επιτρεπόμενη τιμή του νεκρού φωτός των οδηγήσεων είναι μία στις δέκα χιλιάδες, η οποία προφανώς δεν είναι κατάλληλη για τις επιδείξεις των οδηγήσεων μικρής πίσσας. Λόγω της υψηλής πυκνότητας pixel της οθόνης μικρού βήματος και της μικρής απόστασης θέασης, εάν υπάρχουν 10.000 φώτα, θα υπάρχει 1 νεκρό φως και το αποτέλεσμα είναι απαράδεκτο. Στο μέλλον, ο ρυθμός του νεκρού φωτός πρέπει να ελέγχεται στα εκατό χιλιοστά ή ακόμη και στο ένα εκατομμυριοτό, προκειμένου να καλυφθούν οι ανάγκες της μακροχρόνιας χρήσης.
Σε γενικές γραμμές, η ανάπτυξη LED μικρού βήματος απαιτεί από το τμήμα τσιπ να μειώσει το μέγεθος, να αυξήσει τη σχετική φωτεινότητα, την καλή συνέπεια φωτεινότητας κάτω από το μικρό ρεύμα, την καλή παρασιτική συνέπεια capacitance, και την υψηλή αξιοπιστία.
Τρεις, λύσεις από την πλευρά του τσιπ
1. Μείωση μεγέθους της μείωσης μεγέθους τσιπ
Στην επιφάνεια, είναι το πρόβλημα του σχεδιασμού διάταξης. Φαίνεται ότι μπορεί να επιλυθεί σχεδιάζοντας μια μικρότερη διάταξη ανάλογα με τις ανάγκες. Ωστόσο, μπορεί η μείωση του μεγέθους των τσιπ να συνεχιστεί επ 'αόριστον; Η απάντηση είναι όχι. Υπάρχουν διάφοροι λόγοι που περιορίζουν το βαθμό μείωσης του μεγέθους του τσιπ:
(1) Περιορισμοί στην επεξεργασία συσκευασιών. Στη διαδικασία συσκευασίας, δύο παράγοντες περιορίζουν τη μείωση του μεγέθους του τσιπ. Το ένα είναι ο περιορισμός του ακροφυσίου. Η συγκόλληση κύβων πρέπει να πάρει το τσιπ, και η σύντομη πλευρά του τσιπ πρέπει να είναι μεγαλύτερη από την εσωτερική διάμετρο του ακροφυσίου αναρρόφησης. Επί του παρόντος υπάρχουν οικονομικά αποδοτικά ακροφύσια με εσωτερική διάμετρο περίπου 80um. Το δεύτερο είναι ο περιορισμός της σύνδεσης καλωδίων. Το πρώτο είναι ότι το μαξιλάρι συγκόλλησης καλωδίων, δηλαδή το ηλεκτρόδιο τσιπ πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο, διαφορετικά η αξιοπιστία της συγκόλλησης καλωδίων δεν μπορεί να εξασφαλιστεί. Η βιομηχανία ανέφερε ότι η ελάχιστη διάμετρος ηλεκτροδίων είναι 45um. Δεύτερον, η απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων πρέπει να είναι αρκετά μεγάλη, διαφορετικά η σύνδεση των δύο καλωδίων αναπόφευκτα θα επηρεάσει το ένα το άλλο.
(2) Περιορισμοί της επεξεργασίας τσιπ. Υπάρχουν επίσης δύο περιορισμοί στη διαδικασία επεξεργασίας τσιπ. Το ένα είναι ο περιορισμός της διάταξης. Εκτός από τους περιορισμούς του προαναφερθέντος άκρου συσκευασίας, απαιτείται μέγεθος ηλεκτροδίων και απόσταση ηλεκτροδίων, η απόσταση μεταξύ του ηλεκτροδίου και του MESA, το πλάτος της λωρίδας γραφίτη και η απόσταση των ορίων των διαφόρων στρώσεων έχουν τους περιορισμούς τους, τα τρέχοντα χαρακτηριστικά του τσιπ, την ικανότητα διαδικασίας SD και την ικανότητα επεξεργασίας της φωτολιθογραφίας. Καθορίστε το πεδίο εφαρμογής των συγκεκριμένων περιορισμών. Γενικά, η ελάχιστη απόσταση από το ηλεκτρόδιο P έως την άκρη του τσιπ περιορίζεται στα 14 μm ή περισσότερο.
Το δεύτερο είναι ο περιορισμός της ικανότητας κοπής. Η διαδικασία διαχωρισμού SD + μηχανικής διαίρεσης έχει τα όριά της και το μέγεθος του τσιπ μπορεί να μην διαιρεθεί εάν το μέγεθος του τσιπ είναι πολύ μικρό. Όταν η διάμετρος της γκοφρέτας αυξάνεται από 2 ίντσες σε 4 ίντσες, ή σε 6 ίντσες στο μέλλον, η δυσκολία του διαχωρισμού και του διαχωρισμού θα αυξηθεί ανάλογα, δηλαδή το μέγεθος του επεετηφόρου τσιπ θα αυξηθεί ανάλογα. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα ένα τσιπ 4 ιντσών, εάν το μικρό πλευρικό μήκος του τσιπ είναι μικρότερο από 90μm και ο λόγος διαστάσεων είναι μεγαλύτερος από 1,5:1, η απώλεια απόδοσης θα αυξηθεί σημαντικά.
Με βάση τους παραπάνω λόγους, ο συγγραφέας προβλέπει με τόλμη ότι μετά τη μείωση του μεγέθους του τσιπ στα 17mil2, οι δυνατότητες σχεδιασμού και επεξεργασίας τσιπ θα είναι κοντά στο όριο και ουσιαστικά δεν υπάρχει περιθώριο μείωσης, εκτός εάν υπάρχει μεγάλη πρόοδος στο σχέδιο τεχνολογίας τσιπ.
2. Αύξηση φωτεινότητας
Η βελτίωση φωτεινότητας είναι το αιώνιο θέμα της πλευράς τσιπ. Το εργοστάσιο τσιπ βελτιστοποιεί το εσωτερικό κβαντικό αποτέλεσμα μέσω της βελτιστοποίησης του επιταξιακού προγράμματος και βελτιώνει το εξωτερικό κβαντικό αποτέλεσμα μέσω της ρύθμισης της δομής του τσιπ.
Ωστόσο, αφενός, η συρρίκνωση του μεγέθους του τσιπ θα οδηγήσει αναπόφευκτα στη μείωση της περιοχής εκπομπής φωτός και στη μείωση της φωτεινότητας των τσιπ. Από την άλλη, η θέση κουκκίδας της οθόνης προβολής μικρού βήματος μειώνεται και μειώνεται η ζήτηση για φωτεινότητα ενός τσιπ. Υπάρχει μια συμπληρωματική σχέση μεταξύ των δύο, αλλά πρέπει να υπάρχει μια κατώτατη γραμμή. Επί του παρόντος, προκειμένου να μειωθεί το κόστος της πλευράς τσιπ, είναι κυρίως να γίνει αφαίρεση στη δομή, η οποία συνήθως πρέπει να πληρώσει το τίμημα της μείωσης της φωτεινότητας. Ως εκ τούτου, ο τρόπος στάθμισης των συμβιάσεων είναι ένα πρόβλημα στο οποίο η βιομηχανία πρέπει να δώσει προσοχή.
3. Συνέπεια κάτω από το χαμηλό ρεύμα
Το λεγόμενο χαμηλό ρεύμα είναι σε σχέση με το ρεύμα που χρησιμοποιείται από τα συμβατικά εσωτερικά και υπαίθρια τσιπ. Η καμπύλη chip I-V που φαίνεται στην παρακάτω εικόνα, τα συμβατικά εσωτερικά και εξωτερικά τσιπ λειτουργούν σε γραμμικό χώρο εργασίας και το ρεύμα είναι σχετικά μεγάλο. Ωστόσο, τα τσιπ LED μικρού βήματος πρέπει να λειτουργούν σε μια μη γραμμική περιοχή εργασίας κοντά στο σημείο 0 και το ρεύμα είναι σχετικά μικρό.
Στην μη γραμμική περιοχή εργασίας, το τσιπ LED επηρεάζεται από το όριο μεταγωγής ημιαγωγών και η διαφορά μεταξύ των τσιπ είναι πιο προφανής. Αναλύοντας τη διακριτότητα της φωτεινότητας και του μήκους κύματος για μεγάλο αριθμό τσιπ, είναι εύκολο να δούμε ότι η διακριτότητα της μη γραμμικής περιοχής εργασίας είναι πολύ μεγαλύτερη από τη γραμμική περιοχή εργασίας. Αυτή είναι μια εγγενής πρόκληση από την πλευρά των τσιπ αυτή τη στιγμή.
Ο τρόπος αντιμετώπισης αυτού του προβλήματος είναι πρώτα η βελτιστοποίηση της επιταξιακής κατεύθυνσης για τη μείωση του κατώτερου ορίου της γραμμικής περιοχής εργασίας. Δεύτερον, για να βελτιστοποιήσετε τη φασματοσκοπία τσιπ για να διακρίνετε τσιπ με διαφορετικά χαρακτηριστικά.
4. Παρασιτική συνέπεια capacitance
Επί του παρόντος, δεν υπάρχει καμία προϋπόθεση από την πλευρά του τσιπ για την άμεση μέτρηση των χαρακτηριστικών της συμπαιγνίας του τσιπ. Η σχέση μεταξύ των χαρακτηριστικών capacitance και των συμβατικών στοιχείων μέτρησης είναι ακόμα ασαφής, και εκείνων που περιμένουν τη βιομηχανία να συνοψίσει. Η κατεύθυνση της βελτιστοποίησης από την πλευρά του τσιπ είναι πρώτα η ρύθμιση της επέκτασης και η άλλη είναι η τελειοποίηση του ηλεκτρικού κάδου, αλλά το κόστος είναι πολύ υψηλό και δεν συνιστάται.
5. Αξιοπιστία
Η αξιοπιστία chip-side μπορεί να περιγραφεί από διάφορες παραμέτρους στη συσκευασία τσιπ και τη διαδικασία γήρανσης. Αλλά σε γενικές γραμμές, οι παράγοντες που επηρεάζουν την αξιοπιστία του τσιπ μετά την εγκατάστασή του στην οθόνη είναι κυρίως ESD και IR.
Το ESD αναφέρεται στην αντιστατική ικανότητα. Σύμφωνα με εκθέσεις της βιομηχανίας IC, περισσότερο από το 50% των αστοχιών των τσιπ σχετίζονται με την ESD. Για να βελτιωθεί η αξιοπιστία των τσιπ, οι δυνατότητες ESD πρέπει να βελτιωθούν. Ωστόσο, υπό την προϋπόθεση της ίδιας επιταξιακής γκοφρέτας και της ίδιας δομής τσιπ, το μικρότερο μέγεθος τσιπ θα οδηγήσει αναπόφευκτα στην εξασθένιση της ικανότητας ESD. Αυτό σχετίζεται άμεσα με την τρέχουσα πυκνότητα και τα χαρακτηριστικά του καπακιού τσιπ και δεν μπορεί να αντισταθεί.
Το IR αναφέρεται στην αντίστροφη διαρροή, συνήθως η αντίστροφη τρέχουσα τιμή του τσιπ μετράται κάτω από μια σταθερή αντίστροφη τάση. Η IR αντικατοπτρίζει τον αριθμό των ελαττωμάτων μέσα στο τσιπ. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή IR, τόσο περισσότερα ελαττώματα μέσα στο τσιπ.
Για να βελτιωθεί η ικανότητα ESD και η απόδοση της IR, πρέπει να γίνουν περισσότερες βελτιστοποιήσεις στην επιταξιακή δομή και τη δομή των τσιπ. Στο binning τσιπ, μέσω των αυστηρών προτύπων binning, τα τσιπ με την αδύναμη ικανότητα ESD και την απόδοση IR μπορούν να εξαλειφθούν αποτελεσματικά, βελτιώνοντας έτσι την αξιοπιστία του τσιπ αφότου εγκαθίσταται στην οθόνη.
Τέσσερα, περίληψη
Συνοπτικά, ο συγγραφέας αναλύει τη σειρά προκλήσεων που αντιμετωπίζει το άκρο του τσιπ LED με την ανάπτυξη οθονών LED μικρού βήματος και δίνει σχέδια βελτίωσης ή κατευθύνσεις μία προς μία. Θα πρέπει να ειπωθεί ότι υπάρχει ακόμα πολύς χώρος για τη βελτιστοποίηση των τσιπ LED. Ο τρόπος βελτίωσης εξακολουθεί να περιμένει από τη βιομηχανία να χρησιμοποιήσει την εφευρετικότητα της και να καταβάλει συνεχείς προσπάθειες.
