什么样的芯片用于小间距LED电子屏

与其他显示技术相比，它具有自发光、出色的色彩恢复、高刷新率、省电和易于维护等优点。

在过去20年中，高亮度和拼接能力的结合已成为LED屏幕快速增长的决定性因素。

迄今为止，还没有任何其他技术能够在超故障显示器方面与之竞争。

然而，在过去，LED电子屏幕也有其缺点，例如封装珠之间的空间大，导致分辨率低，不适合室内和近距离观看。

为了提高分辨率，有必要减小灯珠之间的间距，但灯珠的尺寸，虽然可以提高整个屏幕的分辨率，但成本会迅速上升，过高的成本会影响小间距LED电子屏幕的大规模商业应用。

近年来，在芯片制造商和封装制造商、IC电路制造商和屏幕制造商的努力下，单封装器件的成本越来越低，器件越来越小，间距越来越小、分辨率越来越高，这使得小间距LED电子屏在室内大屏幕显示中的优势越来越明显。

目前，小间距LED电子屏主要应用于体育场馆、舞台背景、市政工程等领域，并在交通、广播、军事等领域不断扩大市场。

可以预测，在未来几年，小间距LED电子屏幕将继续扩大市场份额，并占据DLP背投市场空间。

根据光大证券研究所的数据，到2020年，DLP背投的更换率将达到70~80%。

从事蓝色和绿色制造业，从事产品开发工作多年。

本文从产品设计和工艺技术的角度，探讨了蓝绿色LED芯片小间距LED电子屏的开发要求，以及芯片端可能采取的解决方案。

LED芯片作为LED电子显示屏的核心，在小间距过程中起着至关重要的作用。

小间距LED电子屏目前的成就和未来的发展取决于芯片方面的不懈努力。

一方面，室内电子屏的点间距从早期的P4逐渐减小到目前仍在开发中。

相应地，灯珠的尺寸已经从3535和2121减小到1010。一些制造商已经开发了0808和0606尺寸，甚至一些制造商正在开发0404尺寸。

众所周知，封装灯珠的尺寸减小了，芯片的尺寸必须减小。

目前，市场上常见的蓝色和绿色芯片表面积的小间距LED电子屏幕约为30mil2，一些芯片工厂已经在量产25mil2，甚至20mil2芯片。

另一方面，芯片表面积变小，单核亮度降低，影响显示质量的一系列问题变得突出。

相比之下，室内屏幕需求的难点不是亮度，而是灰度。

目前，室内大间距屏幕的亮度需要约求是1500cd/m2-2000cd/m2，小间距LED电子屏幕的亮度一般约为600cd/m2-800CD/m2，适合长期关注的显示屏的最佳亮度约为100cd/m2-300CD/m2。

目前，小间距LED电子屏的难点之一是“低亮度、低灰度”。

为了实现“低光高灰”，当前封装侧采用黑色支架方案。

因为黑色支架对芯片的反射很弱，所以要求芯片具有足够的亮度。

相反，当间距变小时，诸如余辉、第一次扫描倾向于变暗、低光倾向于变红、低灰度不均匀等问题。

目前，封装端和IC控制端已努力缓解余辉、第一次扫描变暗和低灰度变红的问题，低灰度级的亮度均匀性问题也已通过逐点校正技术得到缓解。

但芯片方面，问题的根源之一，需要更多的努力。

具体而言，小电流的亮度均匀性更好，寄生电容的一致性更好。

目前的行业标准是允许LED死光率为1/10000，这显然不适用于小间距LED电子屏幕。

由于像素的高密度和近距离观看，这种效果是不可接受的，因为10000像素中有一个死光。

未来，应将死灯率控制在十万分之一甚至一百万分之一，以满足长期使用的需求。

总的来说，小间距LED电子屏的发展对芯片段求是提出了要求：尺寸减小、相对亮度提高、小电流下的亮度一致性、寄生电容一致性、高可靠性。

表面上看，布局设计问题似乎可以通过根据需要设计更小的布局来解决。

但是芯片尺寸能无限期缩小吗？答案是否定的。

有几个原因限制了芯片尺寸减小的程度：

在封装过程中，有两个因素限制了芯片尺寸的减小。

芯片短边的尺寸必须大于吸嘴的内径。

首先，芯片的电极必须足够大，否则无法保证焊丝的可靠性。业内报道的最小电极直径为45um。其次，电极之间的间距必须足够大，否则两条焊接线将不可避免地相互干扰。

除了上述对封装端、电极尺寸和电极间距的限制外，电极和MESA之间的距离、沟道宽度以及不同层的边界间距也有其限制。芯片的电流特性、SD处理能力和光刻的处理能力决定了具体的限制。

通常，P电极和芯片边缘之间的最小距离限制在14μm以上。

SD芯片+机械芯片工艺有限制，芯片尺寸太小可能无法芯片。

随着晶片的直径从2英寸增加到4英寸，或在未来增加到6英寸，切割芯片的难度增加，这意味着可以处理的芯片尺寸增加。

以4英寸芯片为例，如果芯片的短边长度小于90μm，纵横比大于：1，则屈服损失将显著增加。

基于上述原因，作者大胆预测，芯片尺寸减至17mil2后，芯片设计和处理能力将接近极限，除非芯片技术方案有重大突破，否则基本上没有缩小的空间。

芯片工厂可以通过外延程序优化改善内部量子效应，通过调整芯片结构改善外部量子效应。

然而，一方面，芯片的尺寸必然会导致发光面积的减小，芯片的亮度降低。

另一方面，点间距减小，对单芯片亮度的要求降低。

两者之间存在互补关系，但应该有一个底线。

目前，为了降低成本，芯片侧主要在结构上做减法，这通常要付出亮度降低的代价。因此，如何平衡和选择是运营商应该注意的问题。

所谓的小电流是相对于传统的室内和室外芯片试验电流。

如下图所示，芯片的I-V曲线表明，传统的室内和室外芯片工作在线性工作区，电流很大。

然而，小间距LED芯片需要在接近零点的非线性工作区工作，因此电流很小。

在非线性工作区，LED芯片受半导体开关阈值的影响，芯片之间的差异更为明显。

通过分析大量芯片的亮度和波长的离散性，很容易看出非线性工作区的离散性远大于线性工作区。

解决这一问题的第一种方法是优化外延方向以降低线性工作面积的下限；其次，优化芯片分割以区分具有不同特征的芯片。

目前，没有条件直接测量芯片的电容特性。

电容特性与常规测量项目之间的关系不明确，有求职者需要总结。

芯片优化的方向是外延调整和电分类细化，但成本非常高，不推荐使用。

芯片可靠性可以通过芯片封装和老化参数来描述。

然而，一般来说，LED片上电子屏的可靠性因素主要是ESD和IR。

根据IC行业报告，超过50%的芯片故障与ESD有关。

然而，在相同外延芯片和相同芯片结构的情况下，较小的芯片尺寸将不可避免地削弱ESD能力。

这与电流密度和芯片电容特性直接相关，无法抵抗。

IR是指反向泄漏，通常在芯片反向电流值的固定反向电压下测量。

为了提高ESD能力和红外性能，必须对外延结构和芯片结构进行更多的优化。

在芯片重新分类过程中，严格的重新分类标准可以有效消除ESD和IR性能较弱的芯片，从而提高屏幕后面芯片的可靠性。

综上所述，作者分析了随着小间距LED电子屏的发展，LED芯片侧面临的一系列挑战，并逐一给出了改进方案或方向。

应该说，目前LED电子屏芯片的优化还有很大的空间。

如何改善，还要让失业者发挥聪明才智，不断努力。

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