小间距LED显示屏给芯片端带来的挑战

2018-08-21 09:38:41 华泽光电 82

    LED显示屏相比其他显示技术,具有自发光、色彩还原度优异、刷新率高、省电、易于维护等优势。高亮度、通过拼接可实现超大尺寸这两个特性,是LED 显示屏在过去二十年高速增长的决定性因素。在超大室外LED显示屏领域,迄今还没有其他技术能够与LED显示屏技术相抗衡。但是在过去,LED显示屏也有其不足,比如封装灯珠之间间距大,造成分辨率较低,不适合室内和近距离观看。为了提高分辨率,必需缩小灯珠之间间距,但是灯珠的尺寸缩小,虽然能够提升整屏分辨率,成本也会快速上升,过高的成本影响了小间距LED显示屏的大规模商业应用。

小间距LED显示屏


    近几年来,借助于芯片制造和封装厂商、IC电路厂商和屏幕制造厂商等的多方努力,单封装器件成本越来越低,LED显示屏封装器件越来越小,led显示屏像素间距越来越小、分辨率越来越高,使得小间距LED显示屏在室内led显示屏显示方面的优势越来越明显。

    目前,小间距led显示屏主要应用于广告传媒、体育场馆、舞台背景、市政工程等领域,并且在交通、广播、军队等领域不断开拓市场。预计到2018年,市场规模接近百亿。可以预测,在未来几年内,小间距LED显示屏将不断扩展市场份额,并挤占DLP背投的市场空间。据光大证券研究所预测,到2020年,小间距LED显示屏对DLP背投的替代率将达到70%~80%。

    笔者从业于蓝绿LED芯片制造行业,从事产品开发工作多年。下面从产品设计、工艺技术的角度来论述小间距LED显示屏的发展对蓝绿LED芯片提出的需求,以及芯片端可能采取的应对方案。

    小间距LED显示屏对LED芯片提出的需求
    作为LED显示屏核心的LED芯片,在小间距LED发展过程中起到了至关重要的作用。小间距LED显示屏目前的成就和未来的发展,都依赖于芯片端的不懈努力。

小间距LED显示屏


    一方面,室内led显示屏点间距从早期的P4,逐步减小到P1.5、P1.0,还有开发中的P0.8。与之对应的,灯珠尺寸从3535、2121缩小到1010,有的led显示屏厂家开发出0808、0606尺寸,甚至有led显示屏厂商正在研发0404尺寸。众所周知,封装灯珠的尺寸缩小,必然要求芯片尺寸的缩小。目前,市场常见小间距led显示屏用蓝绿芯片的表面积为30mil2左右,部分led显示屏芯片厂已经在量产25mil2,甚至20mil 2的芯片。

    另一方面,芯片表面积的变小,单芯亮度的下降,一系列影响显示品质的问题也变得突出起来。

    首先是对于led显示屏灰度的要求
    与户外led显示屏不同,户内led显示屏的需求的难点不在于亮度而在于灰度。目前户内大间距led显示屏的亮度需求是1500cd/m 2-2000 cd/m2左右,小间距LED显示屏的亮度一般在600cd/m 2-800cd/m2左右,而适宜于长期注目的led显示屏最佳亮度在100cd/m2-300cd/m2左右。

    目前小间距led显示屏的难题之一是“低亮低灰”。即在低亮度下的灰度不够。要实现“低亮高灰”,目前封装端采用的方案是黑支架。由于黑支架对芯片的反光偏弱,所以要求芯片有足够的亮度。

    其次是led显示屏显示均匀性问题。
    与常规led显示屏相比,间距变小会出现余辉、第一扫偏暗、低亮偏红以及低灰不均匀等问题。目前,针对余辉、第一扫偏暗和低灰偏红等问题,封装端和IC控制端都做出了努力,有效的减缓了这些问题,低灰度下的亮度均匀问题也通过逐点校正技术有所缓解。但是,作为问题的根源之一,芯片端更需要付出努力。具体来说,就是小电流下的亮度均匀性要好,寄生电容的一致性要好。

    第三是led显示屏可靠性问题。
    现行行业标准是led显示屏死灯率允许值为万分之一,显然不适用于小间距LED显示屏。由于小间距led显示屏的像素密度大,观看距离近,如果一万个就有1个死灯,其效果令人无法接受。未来死灯率需要控制在十万分之一甚至是百万分之一才能满足长期使用的需求。

    综上,笔者分析了随着小间距LED显示屏的发展,LED芯片端面临的系列挑战,并逐一给出了改善方案或方向。应该说,目前LED芯片的优化还有很大的空间。如何提升,还待业者发挥聪明才智,持续不断的努力。