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论道小间距之驱动IC篇

发布时间:2015-11-24 12:50 来源:修大屏 浏览次数:

小间距LED显示屏在当前行业内可谓一枝独秀,市场前景可期。作为LED显示屏的“智力专家”,驱动IC功不可没。面对这股小间距风潮,驱动IC将如何应对?为此,《LED屏显世界》特邀聚积科技股份有限公司、苏州日月成科技有限公司、北京集创北方科技有限公司等企业相关负责人进行探讨,畅谈驱动IC的制胜之道。

 

1、驱动IC在小间距LED显示屏中扮演了怎样的角色?小间距产品高度集成化,那么驱动IC的封装如何适应小间距的需求?

 

聚积科技技术市场部总监 黄炳凯:

 

驱动IC在小间距LED显示屏中显得更重要的原因是,在小间距行扫上的寄生电容效应衍生出许多问题后,如过去聚积科技强调的七大问题,而这七大问题最后都还是透过驱动IC获得解决,MBI5153就是目前市场上最火红的解决方案,它在显示屏中扮演了核心的角色。如下表所示,像素点间距越做越小时,驱动IC占整个PCB面积的百分比越来越高,这使得PCB的走线变得复杂,PCB成本变高。聚积科技在2015年推出了一款48信道高集成驱动IC,它的功能等同于三颗16信道驱动IC,可同时点亮16RLED+16GLED+16BLED,且输出通道脚位以R0G0B0…R15G15B15依序排列,可以有效减少 PCB层数,封装采QFN56,相比原本SSOP24*3而言更节省布板面积。

 

论道小间距之驱动IC篇.jpg

 

苏州日月成科技董事长 赵一尘:

 

小间距中的驱动IC,虽身处幕后,却直接影响LED显示屏的性能和客户体验。

 

驱动IC的小型化和高集成度是推动小间距LED显示屏集成化的关键因素。驱动IC的多脚数、高集成和微型化(例如日月成高集成度的SUM6080的BGA封装)以及常规驱动的QFN化(如同智能手机的轻薄智能化) 都将成为必须。需要关注的是,当前的SMT加工技术和管控能力是否符合微型化和多脚数IC的精度要求。

 

集创北方市场技术总监 覃健:

 

LED 显示屏从早期的单双色显示屏发展至今日三基色全彩显示屏,其中也是LED驱动发展上的重要历程,从早期的恒压驱动如74HC595到后期的恒流驱动 TB62726、TLC5921以及后期涌现出来的一部分台湾、大陆等型号产品;LED显示屏大步伐发展给广告传媒行业、演艺租赁行业、安防监控系统等增添了无尽的光彩, 同时也在视觉效果、传输方式、显示方式及播放方式等方面对LED显示屏提出了一系列复杂的要求;而驱动IC做为整个LED显示屏系统的“大脑”, 在此过程中经历了一次次全面的技术革新,出现了如带开路侦测、电流增益、消隐机制、双锁存、支持多扫描PWM驱动IC,这些使得LED显示屏色彩更逼真、饱满,图像更细腻、流畅。

 

时至今日,小间距LED显示屏在一轮激烈的竞争后登场,许多LED显示屏生产厂商都纷纷将精力转向小间距产品的开发中,但刚刚兴起的小间距LED显示因单位面积内的灯珠增多(LED点距缩小)衍生的问题也接踵而至,如灯板与LED的电容效应产生的拖影问题、一扫偏暗、电位不一致产生的区域颜色不均等, 这些问题的出现可谓是给LED驱动IC(LED显示屏系统的大脑)带来空前的技术难题,LED驱动IC如何演好这个小间距显示屏中的“大脑”角色将成为 LED显示屏发展史上的又一重要历程。

 

在高度集成化的小间距产品中,驱动IC的封装尺寸、散热、制程等也尤为重要, 许多厂家曾计算过在一小间距产品的单元模块中驱动IC所占的空间比,其中常规的SSOP封装所占的高百分比也在意料之中,而QFN封装除更好的散热效果外,空间比列并不比SSOP 封装少很多,而驱动IC的封装要适应小间距产品的要求, 形势不容乐观, 集创做为后起的大陆芯片设计公司,在LED显示驱动IC市场上如今虽揽下出货量第一的位子,但集创人并未因此而满足,为适应小间距产品的发展,集创正在酝酿推出48通道RGB串行的恒流芯片及支持如1/64扫描的恒流IC,这也将改变驱动IC在小间距产品模块中占高空间比的现象。

 

2、小间距LED显示屏单位面积内的灯珠远远超过传统LED显示屏,驱动IC如何实现对如此多灯珠的精密控制?小间距产品对低亮高灰、高刷等指标提出了更高的要求,驱动IC如何应对?

 

聚积科技技术市场部总监 黄炳凯:

 

内建SRAM支持多行扫,并能解决小间距LED显示屏7大挑战的IC是最佳解决方案。

 

以聚积科技即将推出的MBI5353为例,可以支持32行扫描屏应用,一颗IC可点亮16x32像素点。聚积科技的Precision Driver IITM技术可有效地在亮度300nits以下达到14bits灰阶,独家专利S-PWM技术可以让32行扫屏,达到3840Hz的刷新表现,未来将持续提升IC内部的操作频率以及效能,以符合市场更高规格的要求。

 

苏州日月成科技董事长 赵一尘:

 

这个问题问得好, 超高密度的LED灯珠的精确控制,是小间距LED显示屏与传统LED显示屏的主要差别之一,这是原有传统型驱动IC无法适应新需求的原因。高性能的驱动 IC成为发展小间距LED显示的关键因素, 它必须具有高恒流精度和创新算法的新型驱动IC(例如SUM2033/2131/2017T/6080等驱动IC,无论Pin 间还是IC间的电流精度均小于±2.5%)。

 

一个优秀的小间距产品,必须能够显示真实和准确的色彩。低亮高灰是小间距的基本要求, 驱动IC不仅需要能够保证低亮高灰,解决“高刷、无鬼影、无毛毛虫、无十字线、低灰均匀一致、无第一行偏暗、低灰色准”这八大难题,还必须能够解决“高反差与跨板”显示色偏问题,保证色温准确和颜色精准。

 

适合于小间距的优异驱动IC ,不仅要能够解决各种显示难题, 还要实现“简单易用”, 即让客户简单地对现有模组更换高性能驱动IC就方便地将原有产品升级为优秀的小间距产品,而无需客户重新设计和生产PCB板, 降低升级成本和风险( 使用日月成SUM2033/2131就是这么简单)。

 

集创北方市场技术总监 覃健:

 

针对于小间距LED显示屏单位面积内的灯珠增多,驱动IC如何实现良好的控制,小间距产品对低亮高灰、高刷等指标提出了更高的要求,集创拟推出的48通道RGB串行的恒流芯片以减少控制器数据传输线的数量,并使用单独的RGB电流调节,更好的实现白平衡调节的同时,提升因PCB线路板设计差异所带来的不良问题,同时使用内建高字节SRAM的PWM设计提升产品的刷新率,颜色饱和度等。

 

小间距LED显示屏在设计、制造甚至应用过程中易出现极大问题目前已成业内共识,其问题也聚焦于驱动IC、控制系统、LED灯珠上,驱动IC要在低亮高灰、高刷等指标上有所提升,必须要打破原先的思路,寻求创新性的出发点,集创在此可谓下了很大的功夫,首先同世界顶级的半导体制造厂商合作,生产更高标准的晶圆,其次封装测试也同样为世界顶级半导体封装测试厂商,严格控制每个环节,以精益求精、一丝不苟的态度做好每一片IC,以行业仅有的通道间差异±0.7%及IC 间差异±1.3%提供给我们的客户,以保证更高的显示指标。

 

3、单位面积内LED灯珠数量增加,电流增大,耗电量大,如何在驱动IC上实现节能?小间距LED显示屏密度大,驱动IC如何确保稳定性和可靠性?

 

聚积科技技术市场部总监 黄炳凯:

 

降低驱动IC操作电压与操作电流,降低输出信道的转折电压,可以有效降低LED显示屏系统的功耗,聚积科技近期推出一款MBI5155是专为LED全彩显示屏应用设计的驱动芯片,并且针对驱动IC操作电压为4.2V 之应用做电路设计优化,输出信道的低转折电压特性支持更低的LED操作电压,可以有效节能。而驱动IC操作电流更是只有传统驱动IC的1/3。聚积科技提供的驱动IC,保证每个恒流输出通道所输出的电流值不受输出端负载电压影响,提供一致并且恒定的输出电流,以确保IC的稳定性和可靠性。高密度小间距LED显示屏, LED同时点亮时,仍能维持准确的电流输出,保持LED显示屏的均一性。

 

苏州日月成科技董事长 赵一尘:

 

节能降耗是一个永久的需求,不仅仅是小间距显示屏(常规显示屏同样需要节能)。

 

LED显示屏的降耗,是一个需要多方面(例如驱动IC、LED灯珠、开关电源、设计等)共同配合的系统工程。驱动IC的节能主要包括几个方面,一是有效降低恒流拐点电压;二是通过优化IC算法和设计降低无效功率损耗。

 

小间距LED显示屏的灯珠密度大,需要的驱动IC数量增加,对驱动IC的品质提出更高要求,未来保证和提高驱动IC的稳定性和可靠性,驱动IC的设计和制造技术必须精益求精,制造封装制程与管理、各种原材料的选择、检测的标准必须严格,绝不可通过牺牲品质来降低成本。

 

集创北方市场技术总监 覃健:

 

众所周知,LED以更低的工作电压、更高的发光效率成为新一阶段的节能明星光源,但在小间距产品上,以PH1.0 为例每平米一百万颗灯珠,先不算发光耗电量,光在热量损失上耗掉的电量比例就已经足够高,热量的产生及损失已经成为LED显示屏功耗的另一重要问题点,集创在节能领域也顺势推出了具有0.2V低转折电压,提升达15%以上的LED利用率的恒流驱动IC,使用较常规产品低16%的供电电压减少发热量,使LED显示屏真正做到节能。

 

集创采用48通道或支持1/64扫的恒流驱动IC,将大规模的外围电路集成到驱动IC的晶圆中,可减少应用端PCB电路板设计的复杂程度,即也避免了各厂家工程师设计能力或者设计差异所产生的问题。而在驱动IC端与世界级半导体制造、封装、测试厂家的深入合作,确保产品的稳定性及可靠性。

 

4、如今的LED显示屏驱动IC要从哪几个方面下功夫,才能更好地满足小间距产品的需要?在未来,小间距LED显示屏的驱动IC发展趋势如何?

 

苏州日月成科技董事长 赵一尘:

 

今天的驱动IC(SUM2033/2131/6080)已经成功实现“低亮高灰和真高刷(高拍摄刷新率)”,并完美地解决了因为低亮高灰所带来的“九大难题”,可以有效地满足小间距LED显示的需要。

 

由于LED小间距的LED灯珠密度成倍增加,目前常规24Pin的驱动IC以及众多外围元器件集成度不高,使得模组上的元器件的密度过高,甚至已经放置不下,这样极易造成焊接不良等问题,同时也降低了模组的可靠性。

 

小间距LED显示屏驱动IC的发展趋势是实现更高的集成化、智能化(例如日月成SUM6080)。

 

来源:LED屏显世界