1、DCWTechnology Analysis技术分析91数字通信世界2023.101 LED背光的概述作为液晶产品中重要配件之 一的背光源，LED近 年 发 展 很 快，不 断 有 新 技 术、新 产 品 推 出。LED（Lighting Emitting Diode）一 般 指 发 光 二 极 管，是 一种 固态的半 导体 发 光 器 件。工 作 原 理 是 以 固态的半 导体 芯 片 作 为 发 光 材 料，在 正 向 电 压 下，半 导 体 内 的 载流 子发 生 复合，将过 剩 的 能 量 释放 出，引 起 光 子发 射产生可见 光。在小 间 距LED基 础 上衍生出来 的 一种 新型
2、LED显 示技 术Mini LED，也 被 称 为“百 微 米 级 发 光 二 极管”，其 中 小 间 距 LED是 指 相 邻灯 珠 点间 距 在2.5 mm以下 的LED 背 光 源，Mini LED是介 于传统LED 和MicroLED之 间 的 背 光 技 术，是 传 统 LED 背光 的 改 进版 本，当 前 行 业 普遍 认为 在75 300 m范 围 芯片尺 的LED 可以 称为Mini LED。2 Mini LED方案设计及实现本 文 介 绍 一 种 超 高 清、高 对 比 度、高 亮 度 的 Mini LED背 光 技 术，通 过 搭 配 SOC 的 动 态 区 域 调光 功
3、能，可 实 时 根 据 各 区域 画 面内 容，动 态 调 整 对 应 区域 背光亮度，同时对 液晶画面图像 进行补偿。本文中采用SOC+MCU（单 片 机）设 计 方 案，搭 配 32 颗32通道高 精度LED驱 动 芯 片，实 现 1024背 光区 域 动态 控制，Mini LED 颗 数为10 000+，亮 度 峰 值 可 达 1 500 nits，可实 现 媲 美OLED的显 示效 果1。将 LED驱 动 芯 片与LED灯 集成 在同一 片灯板 上，大 大 简化 了 连接复 杂度，降 低 了 产 品 成 本2。2.1 SOC动态区域背光控制TV SOC集 成 了 动态区 域 背 光 控
4、制 算法，通 过 将图 像 画 面 划 分为二 维 矩 阵 显 示 区 域，并 分 别 统 计 各 个区 域的亮 度 信 息，产生相应的区 域 背 光数 据。将区 域背光 数 据 送 至 对应的 背光 区 域，并 驱 动 背光LED 亮度，可 控 制 各 个显 示 区 域 背 光 亮 暗，达 到 降 低 背 光 功耗，提 高 画 面 对 比 度 和 显 示 效 果 的目的。基 于 单 片 机的local dimming方 案 由 三 个 部 分 组 成，分 别 是 SOC、单片 机 和LED驱 动 芯 片，SOC 采 集 图 像 信 号并通 过SPIMini LED背光关键技术研究与实现陈培文
5、（冠捷显示科技（厦门）有限公司，福建 厦门 361100）摘要：近几来，背光显示技术已逐渐发展成为行业主流，Mini LED背光技术作为背光技术新贵凭借其优秀的市场表现，更是获得了行业的广泛关注。相较于传统的LED背光显示屏，Mini LED显示屏拥有高亮度、高对比度、低成本等优势，画质足以媲美OLED显示屏，因此，深受广大品牌用户的青睐。而LED灯板和驱动方案是Mini LED背光的核心技术，文章将详细介绍了一种高性能、低成本LED灯板和驱动方案的设计和实现。关键词：Mini；LED灯板；驱动方案doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.10.030中图分类号：TN
6、 312.8 文献标志码：A 文章编码：1672-7274（2023）10-0091-03Research and Implementation of Key Technologies for Mini LED BacklightCHEN Peiwen(TPV Display Technology(Xiamen)Co.,Ltd.,Xiamen 361100,China)Abstract:In recent years,backlight display technology has gradually developed into the mainstream of the industry,
7、and Mini LED backlight,as a newcomer to backlight technology,has gained widespread attention in the industry due to its excellent market performance.Compared to traditional LED backlight displays,Mini LED has advantages such as high brightness,high contrast,and low cost.Its image quality is comparab
8、le to OLED displays,making it highly favored by many brands.LED light panels and driver solutions are the core technologies of Mini LED backlighting.This article will provide a detailed introduction to the design and implementation of a high-performance,low-cost LED light panel and driver solution.K
9、ey words:Mini;LED light panel;drive scheme作 者 简 介：陈 培 文（1975-），男，汉 族，福 建 泉 州 人，中 级 工 程 师，本 科，研 究 方 向为 制 造 业、电子 业。DIGITCW技术 分析Technology Analysis92DIGITCW2023.10接 口 发 送资 料 给 单 片机，单 片机 进行资 料 处 理 后 再 通过SPI 控 制多 个LED驱 动。2.2 Mini LED背光灯板与传 统LED灯相比，Mini LED灯 尺 寸 小，灯 板 上可集 成 更 多 的LED灯，从 而 实 现 更 多 的 区 域 划 分
10、。本文 中方 案 背 光 灯板 采 用Mini LED灯 作 为 发 光 源，整 机分区 数 达1 024区，每 个 分 区 集 成 10 颗Mini LED灯，整个灯 板Mini LED颗数达10 000+，实 现 了 高 对 比度、高 亮 度 以及 更 加 细 腻 的显 示效 果3。Mini LED需要LED 驱动 芯 片进 行 驱动，本 文 中 方案 采 用了32 颗32 通 道的LED驱 动 芯片，每 颗 驱 动 芯片可驱动32 个Mini LED 背 光 区域4。为 简 化 系 统 设 计、减少连线、降低成本，将 驱动 芯 片 与Mini LED灯集 成在同一块子 灯板 上，并通 道
11、SPI 接口 进 行 背 光 亮 度 调节。整个 背 光 由 若干子灯 板 拼接 而 成5。2.3 单片机背光控制板SOC 只 能按顺序 送出 背 光区 域数据，这 与Mini LED灯板的区 域映 射顺 序不同，且由于 灯板分区数多，数 据 量 大，SOC无法 通 过SPI直 接 控 制 驱 动 芯 片。单片 机背 光 控 制 板 用 于 接 收SOC SPI背 光 数 据，进 行背 光 区域 重 新 映 射，并 驱 动 对 应 背 光 区域 的 驱 动 芯 片来 控制Mini LED亮 度。此 外，单 片 机 设 置 有 多 路 SPI输 出，多 路 SPI 输 出 可同时 工 作，送 出
12、 背 光 数 据 驱 动 不同 的子灯板，以提高数据传输速度，增加传输吞吐量，使背 光 系 统 更 加 稳 定 可靠。2.4 静态扫描与动态扫描驱动控制的比较（1）静态 扫描驱动：共用VLED+，将 每 串 LED-连 接 到 驱 动 芯 片 的 一 组 输 出（图 1）。优 点 是 控 制 架 构简 单，零 件 少，1 000 区 背 光灰阶表现最佳。缺点 是应用于高 区 数 的 驱 动芯 片 成 本过高。图2 动态扫描驱动图1 静态扫描驱动（2）动态 扫描驱动：通 过开 关 切换VLED+扫描线，搭 配 多 串 LED-，实 现 矩 阵 架 构（图 2）。优 点 是 在进 行 高 区 数
13、应 用 时，驱 动 芯 片 成 本 相 较 PM驱动大幅下降。缺 点 是 扫 描 线 越 多，每串LED分 配 到 的点 亮 时间 等 比 减 少，需 求 Peak电 流 等 比 增 加；因 芯 片 驱 动 电 流增加 数倍，会出现芯 片过热问题；不同灯 串 阴极、阳极相连，在快 速 切 换 时 会 造 成 互 相 干 扰，影 响 灰 阶 表 现。2.5 传输协议为了 让 SOC 能 将 背 光 数 据 稳 定 可 靠 传 输 给单片机，本 文 中 方 案 制 定 了 SOC与单片 机 之 间 的SPI 接口 传 输 协议，SOC发送给 单 片机的数据包 包括包 头（Header）、命 令 码
14、（Cmd）、校 验 值（Checksum）、数 据（Data#N），背 光 数 据 包 涵 盖 的 内 容 如 表 1 所 示。表1 背光数据包涵盖的内容Header Cmd Chksum Data#0 Data#1 Data#2 Data#N0XAA5 0X0001 X*Current Data#0 Data#1 Data#N*电流：所有LED驱动器的通道将使用此电流设置背 光 数 据 包 的 每 个 区域 对 应Mini LED灯板的一个 区 域，背 光 数 据 为 16比特。背 光数据传送方式是从左 到 右，从 上 到 下，按 顺 序 发 送。3 技术难题及解决方案3.1 背光分区数多，
15、驱动复杂，连线众多。解 决 方 案：传 统 LED背 光，驱 动 板 和 LED灯板相 互独 立，有 多少区 域，就需要多少 连 线。对于Mini LED 背 光灯 板来 说，分 区 数达1 024区，若 仍 采 用 传 统的 驱 动 架 构，则 其 连 线 就需要1 024根 连 线。采 用 驱 动芯片与Mini LED灯 板 集 成的架 构，则只 需SPI 接口就可 驱 动 全 部 背 光 区 域，大 大 减 少 了 连 线，降 低 产 品 复杂 度，节 省 了 产 品 成 本。3.2 SPI信号受干扰，背光闪烁、熄灭解 决 方 案：由 于 驱 动 芯 片 集 成 于 灯 板 上，导 致
16、单片 机 与驱 动芯 片 之 间的 连 线 过 长，SPI信号易 受 干 扰，信 号 质 量 变 差。在 灯 板 上 增 加 接 收 缓 存（Buffer）发 送SPI信 号 以 解 决 此 问 题（图 3）。3.3 波长一致性的问题一般使用化学气相沉积的方法来生产Mi n i LED 芯 片，但 是，由于 这 个方 法存 在 膜 厚 均一 性的DCWTechnology Analysis技术分析93数字通信世界2023.10缺陷，反映 到到芯 片性能 上 就会导致发光波长一致性 出 现 问题。改 善 措 施：为 了 解 决 这 个 问 题，LED 产业 通常会 运 用 多 次 分 选 技 术
17、，一 个 规 格（Bin）的 精 度 一般是2.5 nm，Mini LED 背光 技 术 所用的芯 片需要考虑亮度和色度一致性的 问 题，而 且 数 量 庞 大，为 了满 足 这 些 条 件，规 格 的 精 度 需 要 控 制 在 1 1.5 nm，不仅 需 要 优 化 晶圆 生 长 过 程、提 高 芯 片 的 波 长 一 致 性，同 时 对 分 选 精 度 也 提 出 了 更 高 的 要 求。在 小 电 流 驱 动下，芯片 自身外 量 子 效 率 会 随 着 芯片 尺 寸 的 减 小 而 下降。在 低 电 流 工 作 时，Mini LED 背 光 芯片 的 光 电 转 换图3 灯板缓存原理图
18、效 率 会 随 之 大 幅 降 低，相 比 之 下，蓝 光 芯 片 的 光 电 转换效率下降幅度较 少，能够满足产品的实际应用需求。这 也 是 当 下Mini LED 背 光 产 品 通常 都 使 用 蓝 光LED 芯 片 配 合 光 转 换 材 料 实 现白光 发 射 的原 因。光 转换材料的 选 择 以量 子 点材料 为最 佳，量 子 点材料 可 显著 提升Mini LED 背光 产品的 色 域6。4 结束语本 文介 绍 了SOC+MCU Mini LED 背光 方 案，并组配为75 样机，经过测试 部测试 及 确认，亮度为 1 600 nits，1024分区 色度和亮度一致形成一个整体，
19、色 彩 艳 丽 媲 美 OLED。采 用 驱 动 芯 片 与 Mini LED灯板集成架构，可有效降低 了 成本，成本比同规格FPGA 方 案低20%以 上，达 到 项目方 案目标。参考文献1 刘广海一种新型可调光调色LED灯具驱动电源设计方案J光源与照明，2018(1):30-33.2 张策，杨绪剑，王君君基于FrameBuffer的LCD驱动设计J计算机工程设计，2009(23):5372-5375.3 纪声楠液晶电视动态调光算法及技术应用探讨J电子测试，2018(4):12-15.4 陈志忠，秦志新，胡晓东，等大功率白光LED的制备和表征J液晶与显示，2004(2):83-86.5 To
20、ny Lai LED背光方案备受关注J电子产品世界，2008(1):60.6 杨炜LED背光源电视市场发展趋势分析J电器，2009(2):5-8.和，平 台 将 不 断 发 展 壮 大，实现 综 合 收 益 逐 步 增 加3。3.1.6 学生 画 师 激 励 机 制学 生画手在 与优 质画手 竞 争中 存 在 明 显劣势。在平台 运 营 早 期，为 了获 取 最 大化 的 使 用 群 体。对 于 学校 在读 学生 用户，提 供 学生 专 享 服 务。首 先，学生 画 手不 参 与 本 平台 专 职 画 手 排 名，专 为学 生 画 手 开 设 排 名板 块；其次，对 学 生 画手 进 行 单
21、独 分 类，开 设 青 春 校园交 流 圈；最 后，在 手 续 费 方 面，当 一周内所 接 画 稿 到 达18张 及 以 上，平 台 赠 送 4张 不 同 额 度 的 手 续费抵 扣 券。当 一 个月内 所 接 画 稿30张 及 以 上，平 台 赠 送 5张 免手 续费抵扣券 及3 张 手 续 费 抵 扣 券。以 此 鼓 励更 多的 学生画 手 使 用 云 上 约 绘 平 台。4 结束语本 文 阐 述 了 当 前约画 行 业状 况 及 存 在 的 问 题，针对 存 在 的主要 问 题 和 画师 和 消 费 者 的 需 求，进 行 异 于市场机制的创新，致力 于 完善约 画行业的 问 题。不断
22、简 化 画 手 与 消费 者 之 间的 交 易，以 更 加 规 范 正 统 的 方式 打 造 全 新 的 约 画服务 平 台，建 立 一 个 安 全、便 捷、实惠 的 约 画 平 台。在现 有的 发 展 水 平下，团 队 将 进一步 完善 小 程 序，在 不 断 优化 现 有 业 务 的 基 础 上，挖 掘 行 业 的 潜力，开展多 种形 式的约 画 方 式，打 造具有中 国本 土特 色的约画 平 台，争 取 走 出国门，发 展 海 外业 务，为中国 文化 的传播 出 一份 力。参考文献1 张彦伟，周琦深，包德清宏观经济发展对于珠宝拍卖市场的影响研究 以苏富比拍卖行为例J中国宝玉石，2020(4):33-40,48.2 中国艺术品拍卖市场调查报告（2022特刊）DB/OL(2022-10-23)2023-04-29.https:/蒋先平，卫贵武，肖艳企业战略决策管理M北京：北京师范大学出版社，2017.（上接第90页）
