Mini LED技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案研究對(duì)比

近年來，隨著背光顯示技術(shù)的不斷發(fā)展，Mini LED背光作為新型背光技術(shù)已經(jīng)引起了行業(yè)的廣泛關(guān)注。Mini LED背光以其高對(duì)比度、高亮度的優(yōu)點(diǎn)對(duì)傳統(tǒng)LED背光市場(chǎng)形成了猛烈的沖擊，以媲美OLED的畫質(zhì)表現(xiàn)而成本更低的特點(diǎn)，贏得各大品牌青睞。

創(chuàng)維、TCL、小米等廠家也陸續(xù)推出Mini LED電視，如創(chuàng)維的Q70鳴麗屏（75/86 英寸）、TCL的X10及R635系列、小米的大師系列，各廠家也都在積極布局低階版的Mini LED以刺激出貨量。據(jù)Business Korea報(bào)道，與LG計(jì)將在明年推出Mini LED電視（2021年LG規(guī)劃50萬臺(tái)，三星規(guī)劃160~200萬臺(tái)Mini LED電視）。作為全球彩電行業(yè)前沿，三星與LG推出的產(chǎn)品極大可能成為未來幾年的市場(chǎng)產(chǎn)品導(dǎo)向。

1 什么是Mini LED

Mini LED也被稱為“百微米級(jí)發(fā)光二極管”，是最近幾年在小間距LED基礎(chǔ)上衍生出來的新型LED顯示技術(shù)，Mini LED是傳統(tǒng)LED和MicroLED之間的過渡技術(shù)，其像素尺寸和制備難度也介于兩者之間，是傳統(tǒng)LED背光的改進(jìn)版本。目前行業(yè)認(rèn)為芯片尺寸75~300μm可以稱為Mini LED。

對(duì)比其他顯示技術(shù)，Mini LED具有如下優(yōu)勢(shì)：

Mini LED繼承了無機(jī)LED的高效率、高亮度、高可靠性及反應(yīng)時(shí)間快等特點(diǎn)；

Mini LED具備節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、薄型（與OLED相當(dāng)）等優(yōu)勢(shì)；

對(duì)比傳統(tǒng)的背光設(shè)計(jì)，Mini LED能夠在更小的混光距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)更好的亮度均勻性、配合區(qū)域調(diào)光功能實(shí)現(xiàn)更高的對(duì)比度及更好的畫質(zhì)體驗(yàn)；

相比OLED，Mini LED的色彩更容易準(zhǔn)確調(diào)試，有更長的發(fā)光壽命和更高的亮度，具有更佳的材料穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)；

相比OLED，Mini LED有較明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，尤其是8K及超大尺寸（75英寸及以上）。

圖1 Mini背光電視與OLED電視效果及成本對(duì)比(美元)

2 Mini LED技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案研究對(duì)比

2.1 Mini LED類型

Mini LED實(shí)現(xiàn)的方案有很多種，按照目前LED工藝及打件工藝，行業(yè)使用的Mini LED類型基本有COB（Chip On Board）、COG（Chip On Glass）、NCSP（Near Chip Scale Package）、POB（Package On Board），這四種實(shí)現(xiàn)方案技術(shù)研究對(duì)比如表2。

表2 幾種不同Mini?LED燈板實(shí)現(xiàn)方案對(duì)比

2.1.1 COB Mini LED

因此工藝為直接將晶片打件到PCB上，目前行業(yè)選用0620、1020、1028晶片尺寸較多， 小邊尺寸約250μm，故對(duì)PCB的精度和打件精度要求較高，PCB也不應(yīng)很大，以免影響打件精度。從技術(shù)上講，因沒有LED支架，單從LED材料上講，此工藝具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，將成為后續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)及方向。

圖2 COB Mini LED實(shí)現(xiàn)方案介紹

2.1.2 COG Mini LED[1]

LED方向上同COB工藝，只是PCB基板改為了玻璃基板，這也是最近一年玻璃廠家（BOE和華星）提出的Mini LED。因玻璃廠家設(shè)備精度較高，SMT打件隧道較寬，故燈板尺寸可以做得更大，以75英寸為例，COB需要12塊燈板拼接，COG則可以使用2塊燈板拼接，生產(chǎn)組裝效率更高，但燈板成本較高。另外，COG工藝因把Mini IC打件在玻璃基板上，所以可以做到的分區(qū)數(shù)量更多，理論上可支持萬級(jí)分區(qū)。

圖3 COG Mini LED實(shí)現(xiàn)方案介紹

2.1.3 NCSP Mini LED

NCSP為介于COB與POB之間的一款產(chǎn)品，制程工藝比COB簡單，良率也高，成本更低；在高階TV多分區(qū)和薄型化方面優(yōu)于POB，所以目前是Mini LED推薦的性價(jià)比較高的一款產(chǎn)品。

NCSP為五面發(fā)光，為使光型打得更開，頂部遮光層使用鈦白粉，具有半反半透的功能，可使LED光線打開，同樣OD下使用的燈珠數(shù)量更少。

圖4 NCSP Mini LED實(shí)現(xiàn)方案介紹

2.1.4 POB Mini LED

POB因無二次光學(xué)透鏡，為了使光型打開，MiniLED采用點(diǎn)“凸”膠或者透明支架方式，以此來減少LED燈珠數(shù)量，降低成本。

圖5 POB Mini LED實(shí)現(xiàn)方案介紹

2.2 PCB類型

搭配不同的Mini LED類型可選擇不同的PCB 類型。

單從原材價(jià)格上講：BT板＞FR4＞Al＞Glass。

2.3 Mini LED驅(qū)動(dòng)方式

目前Mini LED驅(qū)動(dòng)方式有2種，一種是靜態(tài)恒流驅(qū)動(dòng)，一種是動(dòng)態(tài)掃描恒流驅(qū)動(dòng)，優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比如下。從目前各廠家實(shí)現(xiàn)方式來看，均采用靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式，效率及穩(wěn)定性較高，系統(tǒng)發(fā)熱不大，LD效果也會(huì)好。量產(chǎn)分區(qū)均在千級(jí)分區(qū)，區(qū)域調(diào)光效果已有較好體現(xiàn)。

表3 2種驅(qū)動(dòng)方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

2.3.1 靜態(tài)恒流驅(qū)動(dòng)

靜態(tài)恒流驅(qū)動(dòng)又分為驅(qū)動(dòng)板外置及DOB或DOG（driver IC on board or glass），驅(qū)動(dòng)板外置因需要插很多FFC進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，故分區(qū)最多2000個(gè)，否則生產(chǎn)及工藝無法執(zhí)行。DOB/DOG工藝因IC在燈板或玻璃上，用線路做驅(qū)動(dòng)代替線材，故可支持萬級(jí)分區(qū)。圖6為恒流板外置的2304分區(qū)實(shí)際裝配圖（走線凌亂），相比之下，576分區(qū)走線就比較工整。

圖6 驅(qū)動(dòng)板外置分區(qū)走線示意圖

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恒流板外置及DOG驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理圖略有差異：

圖8 DOG方式驅(qū)動(dòng)原理系統(tǒng)圖

2.3.2 動(dòng)態(tài)掃描恒流驅(qū)動(dòng)

此驅(qū)動(dòng)方式是從直顯概念衍生而來，在TV背光上，因沒有必要做到萬級(jí)分區(qū)，且效率及熱問題不易解決（如IC在背面，背板需要懸空避讓，且IC又發(fā)熱，對(duì)于燈珠散熱有較大影響），這里不做詳細(xì)闡述。

圖9 動(dòng)態(tài)掃描PM恒流驅(qū)動(dòng)燈板示意圖

3?結(jié)束語

隨著電視平均尺寸越來越大及8K電視的到來，OLED在技術(shù)及成本上讓普通消費(fèi)者望塵莫及，MiniLED則可彌補(bǔ)這個(gè)空白，Mini LED可以進(jìn)一步提升LCD電視效果，這也是LG一直推遲LCD量產(chǎn)的原因。相信搭配量子點(diǎn)技術(shù)，Mini LED可以憑借高亮、高色域、高對(duì)比度、高穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì)將LCD電視再?zèng)_上一個(gè)新的頂峰。

　　作者：張廣譜、朋朝明， 深圳創(chuàng)維-RGB電子有限公司

參考文獻(xiàn)：

[1] 2021京東方&創(chuàng)維技術(shù)交流會(huì):中國.深圳.

[2] 2020&2021集邦咨詢新型顯示技術(shù)研討會(huì):中國.深圳.

*本文選自《電子產(chǎn)品世界》雜志2021年8月期