您好,是时候升级你的浏览器了!你正在使用 Internet Explorer 的过期版本,Internet Explorer 8 可以为你提供更快、更安全的浏览体验,提供更好的隐私保护。立即下载

华灿光电:小间距LED芯片技术的突破与展望

发布时间:2015-11-05 16:44 来源:修大屏 浏览次数:

在中国光学光电子行业协会LED显示应用分会、中国半导体照明/LED产业与应用联盟、中国电子报社共同主办的2015中国LED应用发展高峰论坛暨2015全国LED显示应用技术信息交流会上,华灿光电股份有限公司产品开发经理刘源做了题为《小间距LED芯片技术的突破与展望》的报告。

 

  以下是现场速记,仅供参考:

 

  刘源:各位领导各位来宾大家下午好,我来自华灿光电股份有限公司,一家专业从事LED芯片产销研的企业,今天我分享的题目是小间距LED芯片技术的突破与展望,这个题目也是大会组委会给的一个题目,这个题目对于我来说难度有一些大,所以我从我的角度谈一谈我对于小间距LED芯片发展的一个感受和领悟。

 

  主要从两方面,首先做一下回顾,然后基于这个我们的一些感受做一些展望。华灿光电在今年的六月份举办了华灿新趋势主题的新品发布会,这张是展示了当时我们发布会现场的场景。在这个发布会上我们华灿光电是隆重的发布了业内的首款小间距专用LED芯片,那这一款芯片产品是专门针对气型封装和COB封装定位,并且定位于小间距高端应用的LED芯片级解决方案。介绍这个产品之前我们看一下华灿光电之前的产品序列布局。

 

  之前华灿光电主要有两个产品序列,一个是户外,针对户外高亮的H产品,主要应用于346等形式。第二是通过普通户类的M系列的产品。随着今年小间距专用X系列芯片的发布,华灿光电有了更好的一个产品的布局来应对新兴的小间距的发展潮流。

 

  说到小间距的发展潮流,我们简单看一下,所谓的小间距化就是指在相同的显示面积内我们植入更多的象素点,实现象素密度更高,做LED显示屏的同行知道,LED显示屏一个象素就对应一个LED的灯出,从灯出的发展趋势也可以明显的感受到高密化小间距化的发展潮流。

 

  当大家津津乐道于我们这个点间距做到P2.5做到提升的话,很快随着1010的技术的发展和成熟,我们LED小间距的显示屏很快来到小雨P1.9的时代,同时小雨P1.9的显示屏也把小间距显示屏的市场引爆了。随着市场的火爆,我们可以看到LED封装,LED驱动IC,包括显示屏,以及视频控制整个产业链的各个环节,大家都在纷纷进行技术的跟进,所以我们作为芯片厂商也不例外,我们也在思考针对这个潮流我们做什么?我们为什么推出了小间距的专用芯片。

 

  最初,我们作为芯片厂最直接的一个反馈来源就来源于我们的客户,也就是封装端,听的最多是小间距显示屏使用的驱动电流比较大,我们原来的产品比较大。你们能不能出货展位更一窄一些?在这样的需求下,包括华灿光电很多的芯片供应商大家做的应对措施,有小电流进行重测的供货,当然也有进行更窄范围的供货的应对。

 

  我们华灿光电从上到下一直在思考这么一个问题,那华灿光电作为一个LED显示屏领域的一个领先的企业,我们是不是应该做一些除了这种改变测试电流,改变尺寸简单事情之外的更有创造性前瞻性以及更有行业担当的事情。所以我们就进一步的去市场端,去终端应用去了解。我们发现小间距显示屏对液晶对DOP显示的时候,对固有的特点,以及点间距P1.9的大幅的画质的提升,确实产生了非常大的冲击。但是我们也发现当LED显示屏这个小间距显示屏去冲击更高端的应用,像高端的会议室,监控室应用和直播室应用的时候,还有一些问题有待于解决,这些问题的解决和突破,需要且必须我们芯片人要站出来作出自己的一份贡献。

 

  分别来看一下。首先是针对会议室,会议室大家都知道对于高端的会议室而言,我们有一个大角度观看的需求,针对这个需求我们就推出了一个新的技术是宽视角出光一次性的芯片技术。对小芯片1010的气补性封装形式它跟传统的SM机的形式相比它最大的特点是没有侧臂,所以芯片的光型影响到灯珠上屏之的观感的感受。所以如果让我们在这种封装形式下,在观看一致性效果非常好的话,我们要做到芯片的出光是对称的。那怎么做到呢?

 

  首先第一点我们要管控芯片的外观。对于显示屏用的芯片而言,芯片的尺寸已经很小了,它从几何角度来讲已经不是芯片,我们要芯块,所以我们要做管控芯片的外观像左边这样方方正正的,如果芯片做成右边的这个样子,它出光的对称性就会受很大的影响。这个我们看一下实物的对比。普遍来看,对于我们定义的宽视角出光一次性的芯片可以看到我们侧边是很齐整的,边缘也是平直的。在几何学的角度它是标准的方块,那么它一次性的出光很好。

 

  除了外观之外还要关注内部的结构,我们叫PSS蓝宝石衬底这是一个三角形,理论上是三角形,但是工业制成不可能理想化。它会产生歪斜,这个对出光也是有影响的。我们看一个俯视图它的顶点不在圆心处。把这个偏心量进行量化的话,我们普通芯片的PSS是在0到0.6中间波动。我们出光一次性的话,它偏芯量在0到0.2之间,这意味着我们推的新技术的衬底对于普通衬底的偏芯量只有它的三分之一。

 

  总结一下,我们内部PSS反光结构也做了高度的对称,从而出现芯片上屏之后大角度观看的一致性。第二点主要针对监控室,监控室由于监控人员需要长时间看,亮度要调得很低。大家对画面的细节这种灰度的层级要求很高,这个低量和高灰对LED显示屏就是困难。对于监控室来说这个矛盾是突出的,大家看了这个屏而言大家也有一定的感受,早前的报告大家基本上是白底,我看了一天我的眼睛很难受,有点想留眼泪的感觉,所以我的底调了暗底。它不能不打低,打低之后就是各种缺陷的出现。我们推出一个新的技术是小电流光电一致性的特性。为什么会出现这个问题,就是因为我们LED芯片等同于一个法网二极管,它开始的初始阶段是线性的,如果我们为了追求低亮度,把驱动的信号做到非线性区的话,从而带给大家的感受是灰度的损失或者是花屏,这个也就是为什么我在前面讲到,很多的封装芯片小电流重翻一下,或者是用更窄的范围供货,这个肯定是一个临时的解决方案,所以我们做出一定的技术研发之后,我们给出一个更优雅的解决方案,我们把线性区推进到更小的电流区间。这个图考量是一个单绕的芯片,横坐标是不同的驱动电流,可以看到优化之前和优化之后的芯片,他们在五毫安的时候就开始产生了差距,也就是意味着如果大家用普通的户类的芯片做小间距应用的话,把它用到五毫安以后,这个花屏是必然的。如果用到小电流一致性的芯片,用到0.5毫安它的芯片也可以得到一定的保持。刚才展示的是波长。从亮度来讲它的分解点也是五毫安,目前我们普通的芯片用到五毫安以下是比较危险的。

 

  下面我们以波长为例,我们1010的出货是波长是四个纳米,我们结合一些数据我们知道,对于普通芯片而言如果追求低亮度,你可能会追求到十纳米,可想而知这不花才怪。但是如果用小电流一致性的话它只会有五个纳米,所以一致性会保持的很好。我们认为这才是真正意义上的低亮高灰,在某个亮度等级去做一些对灰度等级要求不高的视频,这个才是真正的低亮高灰的实现。

 

  所以小电流一次性的芯片特点,是德至0.5毫安的光电特征一致性的要求。

 

  第三点针对直播室,由于面对转播和录像的需求,对现有普通芯片做的屏而言,刷新率更高以后会出现各种显示不一致的异常。作为芯片而言,我们首先要做的事情是实现一个小电容开启一次性的内容。我们通过大量的研究做到这样的效果,对比同尺寸的普通芯片,我们电容的绝对值在三皮筏,对同批次单个批次的离散度,普通芯片在30%,普通芯片我们把波动缩短到5%。我们实现了双六分之一的绝对值,我们再去管控我们的芯片它的容易度会大幅度的提高。

 

  我们看一个实际的例子,这两块单元板,左边是用小电容开启一致性的芯片,右边是普通芯片,封装和这个灯柱的分光条件是一样的,贴的这个单元板的条件也是一样的,可以看到在只有芯片不一样的情况下,当我们把电流降到零点几个毫安,也就是现在展示的这个效果,两种芯片的显示差异是非常非常大的。

 

  所以针对小电容开启一致性的芯片,同面积普通芯片的六分之一,一致性芯片间电容差值5%,同时实现高刷低灰显示的一致性的效果。

 

  刚才介绍三个全新的技术,我们把这三个全新的技术特点融合到刚刚提到的我们在六月份发布的这样一款全新产品叫小间距专业LED芯片,它的品名是X系列下属的一个产品。

 

  在这里我提一下华灿光电在之前M系列定位于普通市场的高端用户,我们可以把这两种产品进行一个细致的产品,它有三个市面上其他产品所没有的全新的特点,同时这款产品有更高的漏电来应对目前毛毛虫的要求,我们保持了两千伏的全景,然后我们用了耿晓的测试分选电流,不论封装电流去做,对于平常而言,无论用哪个电流显示亮度的话,一次性也一定可以控制的很好。对小点定律的控制屏我们会更强,我们有独特的板式,平常的终端用户很容易区分我们这一款独特的专用芯片。以及我们保留了一个大面积的尺寸设计,充分的保证我们芯片封装之后焊接的可靠性。

 

  可以看到刚刚围绕这款产品的定位的出发点全部来源于用户体验,所以我们认为这款产品是目前市面上最好用的,也就是用得最舒服小间距LED显示屏。对我们发布的小间距专业芯片做的一个回顾。

 

  接下来做一个展望。很高兴就是告诉大家我们小间距专用芯片的第二代产品已经在酝酿当中,第二代产品我们会有哪些新的特点?在这里跟大家预告一下。第一代产品,也就是刚刚介绍的X10C-C,行业给我们的反馈是很好用,但是太贵了。这个跟目前的行业发展是不吻合的。这个贵是有这款产品贵的道理。主要是三个方面,第一全新工艺的研发投入很大,我们历时一年的研发,这个投入是很大的。第二我们全新工艺在批量量产的制成良率是比较低的。第是我们全新工艺的制程成本也是比普通的制程成本更高的。

 

  第二代随着工艺研发投入的摊薄和研发功率的提升,所以可以告诉大家我们第二代产品的性价比将有一个大幅的提升。第二点也是目前小间距显示屏行业内同行的一个共识,尤其是点间距变小,以及在高扫高刷下会在芯片上做一个反压,目前面临一个小间距显示屏在高温高湿下的异常现象,这个在整个行业和产业链下的共同的难题。产业链的各个环节都想自己的方案,封装要考虑气密性,驱动IC会抑制番鸭,显示屏要提前预热的功能。我们LED芯片要做什么?我们反压有作用于我们的芯片上,那我们的芯片的实际的这种抗性能不能得以提升。根据最新的数据大家可以看到在85度,85摄氏度,85相对湿度,员工在48小时已经产生施压,我们优化工艺目前在360小时时间内依然没有失效,这个说明对普通芯片的抗湿的效率,提高了八倍。针对这个行业的困难我们已经找到了方向。

 

  所以,我们的X系列第二代产品,将具有更高的性价比,更加的高温高湿反压抗性,以及更优化的一代专属特性。所以针对第二代X系列产品我们的口号是好用不贵。我们在明年六月份华灿光电新品发布会跟大家见面。以上是我介绍的全部内容。在这儿我想说华灿光电愿意利用我们的技术突破联合行业内的同行,一起为小间距的推广做出自己的贡献。谢谢大家。

来源:中国电子报、电子信息产业网