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小间距LED电子大屏幕需要芯片解决五大问题

发布时间:2019-02-23 11:47:23 最后更新:2020-04-13 15:45:52 浏览次数:388

随着LED电子大屏幕间距越小,其封装要求越高,灯珠的尺寸更小和芯片尺寸也要求更小等,随之而来的显示性能、产品品质、一次性通过率、亮度和灰度等级等问题都需要解决,那么小间距LED电子大屏幕需要芯片解决哪五个问题呢?澳门新葡萄京官网厂家又是通过哪些方法解决?

小间距LED电子大屏幕需要芯片解决五大问题

小间距LED电子大屏幕需要芯片解决五大问题

LED电子大屏幕间距越小,其分辨率越高,即单元面积LED灯珠数量越多,适合近距离观看。早期的澳门新葡萄京官网网址是以P2.5为界限的,小于2.5mm的称之为澳门新葡萄京官网网址。随着市场需求不断变化,近年来,澳门新葡萄京官网厂家研发出了P2以下的澳门新葡萄京官网网址,目前已经有部分澳门新葡萄京官网厂家研发出P0.6澳门新葡萄京官网网址,而灯珠的尺寸也从SMD2121缩小到SMD1010、SMD0808和SMD0606和SMD0404等。

随着澳门新葡萄京官网网址封装灯珠尺寸越来越小,其芯片尺寸要求也越来越小。目前,市场上常见的小间距LED电子大屏幕蓝绿芯片的表面积为30mil2左右,部分芯片厂家已经开始量产25mil2,甚至是20mil2。随着芯片表面积越小,其单芯亮度也随之下降,因此需要澳门新葡萄京官网厂家和芯片厂家解决一系列出现的问题。

灰度要求:户内和户外澳门新葡萄京官网的一个特点是亮度问题,常规户外澳门新葡萄京官网的亮度大于5000cd/㎡,而户内澳门新葡萄京官网的亮度则为1500cd/㎡左右,而澳门新葡萄京官网网址的亮度则为600-800cd/㎡左右。但对于室内环境而言,适合人眼长期观看的亮度在100-300cd/㎡左右。

因此小间距LED电子大屏幕首要解决的是低亮低灰的问题,即在低亮度下要保证灰度等级不变。在低灰度下仍然能够清晰的观看画面,而不是随着灰度越低,亮度越低,最后只能看到画面一团黑。为解决这个问题,LED芯片厂家采用了黑支架进行封装,由于黑支架对芯片的反光偏弱,因此要求芯片有足够的亮度,实现低亮高灰。

可靠性问题:如果说常规LED电子大屏幕的死灯率为万分之一被视为正常现象,再加上远距离观看,根本看不清楚LED大屏幕上出现的一两颗死灯。但对于澳门新葡萄京官网网址而言,每平方米拥有上百万颗灯珠,如果一万颗灯珠出现一颗死灯,那么,当近距离观看时,会看到屏幕上出现的一颗颗黑点,这种效果估计没有多少人能够接受。因此,澳门新葡萄京官网网址的死灯率应该控制在十万分之一甚至是百万分之一左右,才能满足高性能的要求。

显示均匀性问题:澳门新葡萄京官网网址间距越小,其点亮时会出现第一扫偏暗、低灰不均匀、余辉和低亮偏红等问题。针对这些问题,LED封装端和IC控制端及控制卡端都采取一系列解决问题。如低灰不均匀问题可以通过逐点校正技术,但这种方法即浪费时间,又不能从根本上解决问题。因此,解决问题的根源还在于饰端,即小电流下的亮度均匀性和寄生电容的一致性要一致。

针对上述问题,芯片端的解决方案是通过缩小芯片尺寸、寄生电容一致性、小电流一致性、可靠性和提升亮度五大解决方案,上体方法如下。

1、缩小芯片尺寸

缩小芯片可以根据版图设计进行生产,但并不是说只要设计出更小版图就可以解决问题。相反,芯片尺寸越小,不仅封装加工会被限制,而且芯片加工也会受到限制,具体原因如下。

1.1封装加工的限制

在封装加工过程中,吸嘴和焊线会限制芯片尺寸的缩小。目前性价比较高的吸嘴内径为80um左右,当固晶需要汲取芯片时,芯片短边尺寸必须大于吸嘴内径。再者,焊线盘即芯片电极必须足够大,否则焊线可靠性不能保证,业内最小电极直径为45um。另外,电极之间的间距必须足够大,否则两次焊线间必然会相互干扰。

1.1.1划裂加工能力限制

芯片在加工过程中,会受到两个因素限制,其一是划裂加工能力限制,即SD划片+机械裂片工艺本身存在极限,当芯片尺寸过小时,无法产生裂片。当晶圆片直径从2英寸增加到4英寸,甚至是6英寸时,划片裂片的难度也会随之增加,而加工的芯片尺寸也会随之增加。如4寸片,当芯片短边长度小于90μm时,长宽比大于15:1,良品率的损失将显著增加。但澳门新葡萄京官网网址很明显是要求芯片尺寸越来越小,如果芯片尺寸在加工过程中,其尺寸会增大,明显不符合要求。

1.1.2版图布局限制

芯片加工过程中还会受到版图布局的限制。除了封装端的限制,对电极大小和电极间距有要求外,电极与MESA距离、不同层的边界线间距和划道宽度等都有限制。而芯片的电流特性、光刻的加工能力和SD工艺能力都决定了具体限制的范围。通过P电极到芯片边缘的最小距离会限定在14μm以上。

2、寄生电容一致性

由于技术和设备等问题,目前芯片端没有条件可以直接测量出芯片的电容特性,芯片端优化的方向一是电性分档上的细化,另外一个是外延上调整,但成本过高,暂不推荐。

3、小电流下的一致性

通常业内人士所说的小电流一般是指户内和户外芯片试用的电流,如下图所示的芯片I-V曲线。常规户内和户外芯片工作于线性工作区,电流较大。而小间距LED芯片需要工作于靠近0点的非线性工作区,电流偏小。

小间距LED电子大屏幕芯片工作线性表

小间距LED电子大屏幕芯片工作线性表

在靠近0点的非线性工作区内,LED芯片由于受半导体开关阈值影响,芯片间的差异更明显。对于大批量芯片进行亮度和波长的离散性分析,容易看到非线性工作区的离散性远大于线性工作区。针对这些问题,端片端的解决方法是通过芯片分光上的优化,将不同特性的芯片区分开来。另外一个方法是优化外延方向,从而降低线性工作区下限。

4、可靠性

芯片端的可靠性可以通过芯片封装和老化过程中的各项参数得到,但LED屏上的芯片可靠性主要由ESD和IR两项参数表示。

ESD是指抗静电能力。据IC行业报道称,50%以上的芯片失效与ESD有关。因此,如果想提高芯片的可靠性,必须提高ESD能力。但是,在相同外延片,相同芯片结构的条件下,芯片尺寸变小必然带来ESD能力的削弱。这是与电流密度和芯片电容特性直接相关的,无法抗拒。

IR是指反向漏电,通常是在固定反向电压下测量芯片的反向电流值。IR反映的是芯片内部缺陷的数量。IR值越大,则说明芯片内部缺陷越多。

要提升ESD能力和IR表现,必须在外延结构和芯片结构方面做出更多优化。在芯片分档时,通过严格的分档标准,可以有效的把ESD能力和IR表现较弱的芯片剔除掉,从而提升芯片上屏后的可靠性。

5、亮度提升

芯片厂家一般是通过外延程式化提升内量子效应,通过芯片结构调整提升外量子效应。但是,芯片尺寸缩小后会导致发光区面积缩小,造成芯片亮度下降。另外,小间距LED电子大屏幕由于间距小,对单芯片的亮度需求也有所下降。两者之间存在互补关系,但要留底线。目前芯片端为了降低成本,在结构上做减法,从而导致亮度降低。

综上所述,随着澳门新葡萄京官网网址间距越小,LED芯片尺寸要求也越来越小,澳门新葡萄京官网厂家生产的小间距LED电子大屏幕需要芯片解决五大问题,即缩小芯片尺寸、寄生电容一致性、小电流下的一致性、可靠性和亮度提升。面对LED芯片端面临的一系列挑战,虽说有解决之法,但还需进一步改善。