Mini LED灯板及驱动方案技术研究

摘要

本文主要介绍Mini LED实现方案，驱动方案在液晶模组产品中的应用。

关键词：Mini,LED灯板,驱动方案

作者：张广谱、朋朝明， 深圳创维-RGB电子有限公司

近年来，随着背光显示技术的不断发展，Mini LED背光作为新型背光技术已经引起了行业的广泛关注。Mini LED背光以其高对比度、高亮度的优点对传统LED背光市场形成了猛烈的冲击，以媲美OLED的画质表现而成本更低的特点，赢得各大品牌青睐。

创维、TCL、小米等厂家也陆续推出Mini LED电视，如创维的Q70鸣丽屏（75/86 英寸）、TCL的X10及R635系列、小米的大师系列，各厂家也都在积极布局低阶版的Mini LED以刺激出货量。据Business Korea报道，与LG计将在明年推出Mini LED电视（2021年LG规划50万台，三星规划160~200万台Mini LED电视）。作为全球彩电行业前沿，三星与LG推出的产品极大可能成为未来几年的市场产品导向。

1 什么是Mini LED

Mini LED也被称为“百微米级发光二极管”，是最近几年在小间距LED基础上衍生出来的新型LED显示技术，Mini LED是传统LED和MicroLED之间的过渡技术，其像素尺寸和制备难度也介于两者之间，是传统LED背光的改进版本。目前行业认为芯片尺寸75~300μm可以称为Mini LED。

对比其他显示技术，Mini LED具有如下优势：

• Mini LED继承了无机LED的高效率、高亮度、高可靠性及反应时间快等特点；

• Mini LED具备节能、结构简单、体积小、薄型（与OLED相当）等优势；

• 对比传统的背光设计，Mini LED能够在更小的混光距离内实现更好的亮度均匀性、配合区域调光功能实现更高的对比度及更好的画质体验；

• 相比OLED，Mini LED的色彩更容易准确调试，有更长的发光寿命和更高的亮度，具有更佳的材料稳定性等优点；

• 相比OLED，Mini LED有较明显的价格优势，尤其是8K及超大尺寸（75英寸及以上）。

图1 Mini背光电视与OLED电视效果及成本对比(美元)

2 Mini LED技术实现方案研究对比

2.1 Mini LED类型

Mini LED实现的方案有很多种，按照目前LED工艺及打件工艺，行业使用的Mini LED类型基本有COB（Chip On Board）、COG（Chip On Glass）、NCSP（Near Chip Scale Package）、POB（Package On Board），这四种实现方案技术研究对比如表2。

表2 几种不同Mini LED灯板实现方案对比

2.1.1 COB Mini LED

因此工艺为直接将晶片打件到PCB上，目前行业选用0620、1020、1028晶片尺寸较多， 小边尺寸约250μm，故对PCB的精度和打件精度要求较高，PCB也不应很大，以免影响打件精度。从技术上讲，因没有LED支架，单从LED材料上讲，此工艺具有价格优势，将成为后续发展的趋势及方向。

图2 COB Mini LED实现方案介绍

2.1.2 COG Mini LED[1]

LED方向上同COB工艺，只是PCB基板改为了玻璃基板，这也是最近一年玻璃厂家（BOE和华星）提出的Mini LED。因玻璃厂家设备精度较高，SMT打件隧道较宽，故灯板尺寸可以做得更大，以75英寸为例，COB需要12块灯板拼接，COG则可以使用2块灯板拼接，生产组装效率更高，但灯板成本较高。另外，COG工艺因把Mini IC打件在玻璃基板上，所以可以做到的分区数量更多，理论上可支持万级分区。

图3 COG Mini LED实现方案介绍

2.1.3 NCSP Mini LED

NCSP为介于COB与POB之间的一款产品，制程工艺比COB简单，良率也高，成本更低；在高阶TV多分区和薄型化方面优于POB，所以目前是Mini LED推荐的性价比较高的一款产品。

NCSP为五面发光，为使光型打得更开，顶部遮光层使用钛白 粉，具有半反半透的功能，可使LED光线打开，同样OD下使用的灯珠数量更少。

图4 NCSP Mini LED实现方案介绍

2.1.4 POB Mini LED

POB因无二次光学透镜，为了使光型打开，MiniLED采用点“凸”胶或者透明支架方式，以此来减少LED灯珠数量，降低成本。

图5 POB Mini LED实现方案介绍

2.2 PCB类型

搭配不同的Mini LED类型可选择不同的PCB 类型。

单从原材价格上讲：BT板＞FR4＞Al＞Glass。

2.3 Mini LED驱动方式

目前Mini LED驱动方式有2种，一种是静态恒流驱动，一种是动态扫描恒流驱动，优劣势对比如下。从目前各厂家实现方式来看，均采用静态驱动方式，效率及稳定性较高，系统发热不大，LD效果也会好。量产分区均在千级分区，区域调光效果已有较好体现。

表3 2种驱动方案优缺点对比

2.3.1 静态恒流驱动

静态恒流驱动又分为驱动板外置及DOB或DOG（driver IC on board or glass），驱动板外置因需要插很多FFC进行驱动，故分区最多2000个，否则生产及工艺无法执行。DOB/DOG工艺因IC在灯板或玻璃上，用线路做驱动代替线材，故可支持万级分区。图6为恒流板外置的2304分区实际装配图（走线凌乱），相比之下，576分区走线就比较工整。

图6 驱动板外置分区走线示意图

恒流板外置及DOG驱动系统原理图略有差异：

图7 驱动板外置系统原理图

图8 DOG方式驱动原理系统图

2.3.2 动态扫描恒流驱动

此驱动方式是从直显概念衍生而来，在TV背光上，因没有必要做到万级分区，且效率及热问题不易解决（如IC在背面，背板需要悬空避让，且IC又发热，对于灯珠散热有较大影响），这里不做详细阐述。

图9 动态扫描PM恒流驱动灯板示意图

3 结束语

随着电视平均尺寸越来越大及8K电视的到来，OLED在技术及成本上让普通消费者望尘莫及，MiniLED则可弥补这个空白，Mini LED可以进一步提升LCD电视效果，这也是LG一直推迟LCD量产的原因。相信搭配量子点技术，Mini LED可以凭借高亮、高色域、高对比度、高稳定性的优势将LCD电视再冲上一个新的顶峰。

参考文献：

[1] 2021京东方&创维技术交流会:中国.深圳.

[2] 2020&2021集邦咨询新型显示技术研讨会:中国.深圳.

*本文选自《电子产品世界》杂志2021年8月期

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