Par rapport à d'autres technologies d'affichage, les écrans LED présentent les avantages d'un auto-éclairage, de bonnes performances de récupération des couleurs, d'un taux de rafraîchissement élevé, d'une économie d'énergie et d'une maintenance facile. Une luminosité élevée, une épissure et une grande taille sont les facteurs décisifs de la croissance rapide des écrans LED au cours des deux dernières décennies. Dans la catégorie des écrans extérieurs grand écran, aucune autre technologie ne peut rivaliser avec la technologie d'affichage à LED.
Cependant, dans le passé, il y avait aussi un manque d'écrans LED. Par exemple, la distance entre les billes de lampe emballées est grande et la résolution est faible, ce qui ne convient pas à l'observation en intérieur et de près. Afin d'améliorer la résolution, il est nécessaire de réduire l'espacement entre les billes, mais la taille des billes de la lampe est réduite. Bien que la résolution de l'ensemble de l'écran puisse être améliorée, le coût augmentera rapidement et le coût sera trop élevé pour affecter l'affichage LED à petit pas La large gamme d'applications commerciales. .
Ces dernières années, grâce aux efforts des fabricants de puces et des fabricants d'emballages, des fabricants de circuits intégrés et des fabricants d'écrans, le coût des appareils à boîtier unique est devenu de plus en plus bas, les appareils à boîtier LED sont devenus de plus en plus petits et le pas de pixel des écrans d'affichage a devenir de plus en plus petit. Devenir de plus en plus petit. La résolution de plus en plus élevée rend de plus en plus évidents les avantages des écrans LED à petit pas dans les écrans intérieurs grand écran.
À l'heure actuelle, les LED à petit pas sont principalement utilisées dans les supports publicitaires, les stades, les arrière-plans de scène, l'ingénierie municipale, etc. On estime que d'ici 2018, le marché sera proche de 10 milliards. Il est prévisible qu'au cours des prochaines années, les écrans LED à petit pas augmenteront de temps à autre des parts de marché, réduisant ainsi l'espace de marché de la rétroprojection DLP. Selon les estimations de l'Everbright Securities Research Institute, d'ici 2020, le petit espacement L
Tout d'abord, la demande de puces LED pour les écrans LED à petit pas
La puce LED est le centre de l'affichage LED et joue un rôle essentiel dans le développement des LED à petit pas. Les réalisations actuelles et le développement futur des écrans LED à petit pas dépendent des efforts inlassables de la puce.
D'une part, le pas des points d'affichage intérieur a progressivement diminué de P4 au début à P1.5, et P1.0 et P0.8 sont en cours de développement. En conséquence, la taille des billes de lampe a été réduite de 3535, 2121 à 1010. Certains fabricants ont développé les tailles 0808 et 0606, et certains fabricants développent les tailles 0404.
Il est bien connu que la taille des billes d'emballage est réduite, ce qui nécessite inévitablement une réduction de la taille des puces. À l'heure actuelle, l'apparence des puces bleu-vert ordinaires pour les écrans à petit pas est d'environ 30 mils2, et les usines de puces locales ont produit en série des puces de 25 mils 2 ou même de 20 mils 2.
D'un autre côté, les produits externes de la puce sont devenus plus petits et la luminosité monocœur a chuté, et une série de problèmes affectant la qualité d'affichage sont devenus importants.
Le premier est l'exigence de niveaux de gris. Contrairement aux écrans extérieurs, la difficulté des exigences des écrans intérieurs ne réside pas dans la luminosité, mais dans les niveaux de gris. À l'heure actuelle, l'exigence de luminosité du grand écran d'intérieur est d'environ 1500 cd/m2-2000 cd/m2, la luminosité de l'écran LED à petit pas est généralement d'environ 600 cd/m2-800 cd/m2, et la meilleure luminosité pour longtemps- terme affichage est de 100 cd. /m2-300cd/m2 environ.
L'un des défis actuels des écrans LED à petit pas est"une faible luminosité et un faible niveau de gris." En d'autres termes, l'échelle de gris n'est pas suffisante à faible luminosité. Afin de compléter"faible luminosité et gris élevé", le plan actuel du côté de l'emballage est un support noir. Étant donné que le support noir réfléchit faiblement sur la puce, la puce doit avoir une luminosité suffisante.
La seconde est de montrer le problème moyen. Par rapport aux écrans traditionnels, le pas devient plus petit, ce qui entraîne des problèmes tels que la rémanence, l'obscurité du premier balayage, une faible rougeur et une faible irrégularité des niveaux de gris. À l'heure actuelle, compte tenu des problèmes de rémanence, de premier balayage et de faible niveau de gris, le côté boîtier et le côté contrôle du circuit intégré ont essayé d'atténuer efficacement ces problèmes, et le problème de luminosité moyenne sous faible niveau de gris a également été corrigé point par point. . La technologie s'est assouplie. Cependant, étant l'une des causes profondes du problème, davantage d'efforts sont nécessaires du côté de la puce. Dans le détail, la luminosité moyenne est meilleure à faible courant, et la capacité parasite est meilleure.
Le troisième est la question de la sécurité. La norme actuelle de l'industrie est que la valeur admissible du taux mort de LED est un dix millième, ce qui n'est évidemment pas adapté aux écrans LED à petit pas. Étant donné que la densité de pixels de l'écran à petit pas est relativement grande et que l'intervalle d'observation est relativement proche, s'il y a une lumière morte sur 10 000, l'effet est insupportable. A l'avenir, la demande de taux de dead-light sera contrôlée au cent millième voire au millionième pour répondre aux besoins d'une utilisation à long terme.
D'une manière générale, pour le développement de LED à petit pas, les exigences de la partie puce sont : la réduction de la taille, l'amélioration relative de la luminosité, une bonne divergence de luminosité à de faibles courants, une bonne divergence de capacité parasite et une fiabilité élevée.
Deuxièmement, le plan de traitement de fin de puce
1. Réduction de la taille Réduction de la taille de la puce
À l'extérieur, c'est une question de conception de taille. Il semble que cela ne puisse être traité qu'en concevant une taille plus petite en fonction des besoins. Mais la réduction de la taille des puces s'arrêtera-t-elle indéfiniment ? La réponse peut être négative. Il existe plusieurs raisons pour limiter la réduction de la taille des puces :
(1) Restrictions sur le traitement des emballages. Dans le processus de conditionnement, deux facteurs limitent la réduction de la taille des puces. L'un est la limitation de la buse. La puce doit ramasser la puce et le côté court de la puce doit être plus grand que le diamètre intérieur de la buse. À l'heure actuelle, le diamètre intérieur d'une buse économique est d'environ 80 um. La seconde est la limitation de la liaison filaire. Tout d'abord, la bobine, c'est-à-dire l'électrode à puce, doit être suffisamment grande, sinon la fiabilité de la connexion par fil ne peut pas être garantie. Le plus petit diamètre d'électrode de l'industrie est de 45 um. Deuxièmement, la distance entre les électrodes doit être suffisamment grande, sinon les deux liaisons filaires interféreront inévitablement l'une avec l'autre.
(2) Limitations du traitement des puces. Le traitement de la puce a également deux limitations. L'un est la limitation de la planification de la taille. En plus des limitations de l'extrémité du boîtier mentionnée ci-dessus, la taille des électrodes et l'espacement des électrodes, l'espacement des électrodes et MESA, la largeur de la ligne de traçage, l'espacement des lignes de délimitation des différentes couches, etc. ont leurs limites, les caractéristiques de courant de la puce, la capacité de traitement SD et capacité de traitement de photolithographie. . La portée de la restriction détaillée a été résolue. Généralement, la distance minimale entre l'électrode P et le bord de la puce sera limitée à plus de 14 µm.
La seconde est de limiter la capacité de coupe. Le processus d'épissage mécanique de la coupe SD + a des limites, et la taille de la puce peut être trop petite pour être cassée. Au fur et à mesure que le diamètre de la plaquette augmente de 2 pouces à 4 pouces, ou à 6 pouces à l'avenir, la difficulté de couper les lames augmente et la taille des puces traitées augmentera. En prenant un film de 4 pouces comme exemple, si la longueur du côté court de la puce est inférieure à 90 microns et que le rapport hauteur/largeur est supérieur à 1,5:1, la perte de rendement augmentera considérablement.
Sur la base des raisons ci-dessus, l'auteur prédit avec audace qu'une fois la taille de la puce réduite à 17 mil2, la conception et le traitement de la puce peuvent atteindre la limite. À moins qu'il n'y ait une grande percée dans le schéma de la technologie des puces, il n'y a pas de place pour la réduction.
2. Luminosité accrue
L'amélioration de la luminosité est un thème permanent pour les puces. L'usine de puces optimise et optimise les effets quantiques internes grâce à des procédures épitaxiales, et améliore les effets quantiques externes grâce à des ajustements de structure de puce.
Cependant, d'une part, la réduction de la taille de la puce entraîne inévitablement une réduction de la surface de la zone d'émission de lumière et la luminosité de la puce diminue. D'un autre côté, le pas des points des écrans à petit pas est réduit et la luminosité requise pour une seule puce est réduite. Il y a une relation complémentaire entre les deux, mais il y a une ligne de fond. À l'heure actuelle, afin de réduire les coûts, le côté puce soustrait principalement la structure, ce qui réduit généralement la luminosité. Par conséquent, comment équilibrer les compromis est une question à laquelle l'industrie devrait prêter attention.
3. Bifurcation sous courant faible
Comparez le courant dit faible avec le courant des tests de puces intérieurs et extérieurs traditionnels. Comme le montre la figure ci-dessous, la courbe de la puce IV, les puces intérieures et extérieures traditionnelles fonctionnent dans la zone de travail linéaire, le courant est très important. Les puces LED à petit pas doivent fonctionner dans une zone de travail non linéaire proche de 0 et le courant est trop faible.
Dans la zone de travail non linéaire, la puce LED est affectée par le seuil de commutation du semi-conducteur et la différence entre les puces est plus évidente. Afin d'analyser la discontinuité de la luminosité et de la longueur d'onde d'une puce à grande échelle, il est facile de voir que la dispersion dans la zone de travail non linéaire est beaucoup plus grande que la dispersion dans la zone de travail linéaire. C'est un défi inhérent aux puces actuelles.
La méthode pour résoudre ce problème consiste à optimiser la direction d'extension d'abord pour réduire la limite inférieure de la zone de travail linéaire ; la seconde est l'optimisation du fractionnement des puces, qui distingue différentes puces caractéristiques.
4. Divergence de capacité parasite
Actuellement, il n'y a aucune condition côté puce pour mesurer directement les caractéristiques de capacité de la puce. La relation entre les caractéristiques de capacité et les éléments de mesure traditionnels n'est toujours pas claire et attend que l'industrie résume. La direction de l'optimisation côté puce est un ajustement ponctuel, et l'autre est l'amélioration de la classification électrique, mais le coût est élevé et non recommandé.
5. Fiabilité
La fiabilité du conditionnement des puces peut être caractérisée par divers paramètres pendant le conditionnement et le vieillissement des puces. Mais en général, les facteurs qui affectent la fiabilité de la puce derrière l'écran sont principalement concentrés sur l'ESD et l'IR.
L'ESD fait référence à la capacité de résister à l'électricité statique. Selon l'industrie des circuits intégrés, plus de 50 % des pannes de puces sont liées aux décharges électrostatiques. Afin d'améliorer la fiabilité de la puce, il est nécessaire d'améliorer les talents ESD. Cependant, sous la même plaquette épitaxiale et la même structure de puce, la taille de la puce devient plus petite, ce qui conduit inévitablement à l'affaiblissement de l'ESD. Ceci est directement lié à la densité de courant et aux caractéristiques de capacité de la puce et ne peut pas être résisté.
IR fait référence à une fuite inverse et est généralement mesuré à une tension inverse fixe. IR reflète le nombre de défauts à l'intérieur de la puce. Plus la valeur IR est élevée, plus les défauts internes sont évidents.
Afin d'améliorer les performances ESD et IR, davantage d'optimisations doivent être apportées à la structure épitaxiale et à la structure de la puce. Dans le cas du stockage de puces, après des spécifications strictes, les ESD et les puces avec de faibles performances IR peuvent être efficacement supprimées, améliorant ainsi la fiabilité des puces sur la puce.
Quatre, résumé
En bref, avec l'avancement de la science et la mise à jour des temps, le développement de l'industrie de l'affichage à LED est devenu de plus en plus populaire, mais l'effet de l'affichage sur l'industrie s'est finalement amélioré et les chômeurs ont travaillé dur de temps en temps. temps.
