Mini LED灯板及驱动方案技术研究

0   引言

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（75~300）μm 可以称为Mini LED，对比其他显示技术，Mini LED 具有如下优势：

1）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；

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

3）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；

4）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。

5）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250 μm，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2 000 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5 为恒流板外置的2304 分区实际装配图（走线凌乱）。576分区走线就比较工整。

（a）2304分区走线（凌乱）

（b）576分区走线（工整）

图5 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6 驱动板外置系统原理图

图7 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8 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.

（本文来源于《电子产品世界》杂志2021年8月期）