最近幾年，LED顯示屏租賃市場的空間繁榮，帶動著整個行業進入到一個高速增長的階段。除了在戶外被大量應用的廣告屏、演藝屏、交通誘導屏等之外，應用于室內的LED顯示屏也是一個潛力巨大的市場，其中包括室內監控大屏幕以及室內電子幕墻等。據有關機構的調查統計，2011年中國LED顯示屏行業的產值已達到219億元人民幣，同比增長18%，據預計，2012-2015年中國LED顯示屏行業仍將保持15-20%的增長速度。

 

但從技術層面來看，實際上，在過去10年左右的時間里，大多數廠商推出的LED顯示屏在基本的系統架構上并沒有太大的變化，只是針對某些技術指標作一定程度的改善和修正。同時，在高性能產品的普及推廣上也相對滯后，雖然早在幾年前市場上就已有帶PWM(脈沖寬度調制)功能的顯示屏驅動IC產品推出，且市場人士也均已認同PWM功能具有高刷新率、電流恒定等優勢，但由于價格等因素，至今為止這類高性能顯示屏驅動IC的市場份額仍舊不高，市場上應用量較大的還是以基本款居多(如聚積5024/26等)，高端產品主要應用在一些較為注重品質的LED屏租賃市場中。

 

 

帶有PWM功能的高端驅動IC產品將成為推動市場發展的主力，
并且使LED屏幕的色彩更豐富，圖像更細膩、流暢。

 

然而，伴隨著目前LED顯示屏市場的迅猛發展，越來越多的用戶開始對LED顯示屏提出了從視覺效果、傳輸方式、顯示方式，到播放方式等一系列復雜的要求，這也使得LED顯示屏產品面臨一次全新的技術革新機遇，而作為整體顯示屏系統的“大腦”——LED驅動IC將起到致關重要的作用。

 

加強行業合作突破技術瓶頸

LED顯示屏和主板之間的數據傳輸一般采用的都是串行式數據傳輸方式(SPI)，再通過信號包復用技術同步傳送顯示數據和控制數據，但在刷新率和解析度提高的情況下，很容易造成資料傳輸的瓶頸，導致系統的不穩定。此外，在LED顯示屏的屏幕面積較大時，控制線往往也非常長，容易受到電磁干擾，影響傳輸信號的質量。雖然近年來有些廠商引入了新的傳輸介質，但如何才能為用戶提供真正性能優秀，且性價比較高的產品方案是困擾產業的一個重點問題。為此，部分廠商提出，LED顯示屏的數據傳輸方式亟待需要從最底層的技術層面入手，尋找到一種創新的解決方案。

 

例如，目前一些驅動IC廠商嘗試運用標準CMOS工藝技術裝設高速的LVDS電路，使復雜的數字功能可以輕易集成到LVDS模擬電路上，將串行器及解串器集成在同一芯片內。LVDS傳輸技術擁有330mV的低壓差分信號(250mVMINand450mVMAX)和快速過渡時間，可以讓產品達到自100Mbps至超過1Gbps的高數據速率；同時，這種低電壓擺幅和差分電路的輸出模式還有效地減小了電磁干擾(EMI)，保證了信號傳輸的可靠性。

 

 

臺灣茂達電子股份有限公司大中國市場開發處處長關兆炘

 

臺灣茂達電子股份有限公司大中國市場開發處處長關兆炘表示：“茂達2002年在蘇州成立開源集成電路有限公司，加大了對驅動IC的設計力度。目前茂達已經在LED顯示屏驅動IC產品線中引入了LVDS技術，并且正在和一些行業領先的控制系統廠商合作，共同推動這一新技術在行業內的應用。但從現在的SPI傳輸方式轉變為LVDS方式，需要從系統架構的底層開始作改變，包括IC本身架構的修改等，這些對于整個行業來講將是一次重大的更新。未來時間，茂達的目標是讓顯示屏解析系統對數據所做的處理直接在單元板上進行，從而解決資料傳輸的瓶頸，新產品預計在2013年第四季推出。”

 

值得注意的是，LED顯示屏的技術革新已牽涉到產業鏈的各個環節，包括驅動IC制作工藝的提升、控制系統的硬件化、控制軟件的智能化開發等等，這些技術創新需要IC設計廠商、控制系統開發廠商、面板廠商，甚于包括終端用戶等更為緊密地結合在一起，共同打破行業應用的“僵局”。特別是在控制系統的開發上，如何與IC設計公司更好地相互協作，提高LED屏的系統性能以及控制軟件的智能化水平是當務之急。

 

而為了進一步促進IC設計與控制系統開發兩者之間的結合，據了解，目前已有LED顯示屏驅動IC的領導廠商通過并購、聯合等多種形式，在控制系統開發領域展開了更深入的探索。例如，臺灣聚積前幾年投資錦鑫光電建立起了終端應用與IC設計的整合思維；另外，他們還在最近推出了一項名為“白金認證”的計劃，旨在聯合業內一批優秀的控制器廠商，將他們的控制器和聚積的芯片進行更好地搭配，從整體上為用戶呈現高清晰度的顯示效果。

色彩更豐富圖像更細膩

在客戶端應用中，LED顯示屏(動態掃描屏)最常見的問題就是——“殘影”和“毛毛蟲”現象。要解決“殘影”，從IC半導體的角度來看，關鍵在于當完成前一行的動態掃描之后，如何在后一行掃描開始時盡快將能量釋放掉，在這一方面，一般廠商大多都會采用接地電阻的方法。但也有部分驅動IC廠商將MOS管技術(MOSFET)應用在LED動態掃描屏中來克服這一問題。

 

關兆炘表示：“茂達有著多年豐富的MOS管技術開發經驗，針對‘殘影’問題，茂達推出了SPL5010 Gate 驅動IC，它將傳統MOS管技術與譯碼器相結合，集成于一體，透過Gate驅動IC上的半導體制程達到同樣的效果。另外，在列的方向上，LED顯示屏通常會形成一個反串電流通路，導致‘毛毛蟲’現象的發生，茂達通過驅動IC 將每一列上的電壓由0伏升為5伏，來避免LED燈的反向導通，從而提升整體畫面的質量。”

 

 

德州儀器(TI)業務發展經理李偉

 

同時，在影像畫質上，LED顯示屏的刷新率和灰度成為了用戶越來越關注的兩項指標，要求屏幕的色彩更豐富，圖像更細膩、流暢。面對這一需求趨勢，帶有PWM功能的驅動IC顯示出其強大的應用優勢。德州儀器(TI) 業務發展經理李偉表示：“現在越來越多的室外和室內屏走到P4、P2 應用，采用高刷新率、高畫質視頻播放，為此TI進一步提高驅動芯片的電流精度、分辨率、刷新率，例如采用PWM技術，提高數據傳輸頻率和灰度控制時鐘頻率，支持額外點校正和全局亮度調整，使得影像色彩更豐富，畫質更逼真。”

 

而從市場面來看，今年上半年LED顯示屏驅動IC的供貨稍顯緊張，但預計下半年的情況會步入正軌。隨著近年來基本款驅動IC的價格逐年下降，單價已為原來的三分之一左右，廠商利潤日益趨薄。為了提高利潤率，預計主力廠商會加大力度推動帶有PWM功能的高端產品，價格也會做出相應的調整。據悉，今年開始聚積科技帶S-PWM功能的產品出現較明顯的增長幅度，三月份的出貨量已達9.5KK，雖然僅占聚積總體出貨量的20%左右，但發展勢頭值得期待。

 

保證系統可靠性和節能效率

隨著當前LED顯示屏的像素點越來越高，從幾百萬像素點到三千萬像素點，使得工程項目的難度加大，例如有的戶外非掃描屏一次性需要16通道IC五百萬片，再加上生產、控制器調試、安裝等等，這些都對驅動IC的品質和廠商交貨期提出了非常高的要求。

 

為了保證顯示屏整體性能的可靠性，TI在驅動IC的設計上增加通道數，采用管腳高耐壓技術，拓寬輸入電壓和LED端電壓的支持范圍，提高ESD防護性能，同時芯片內部具備IP容差團隊評審，嚴格控制通道和通道之間的精度，以及片與片之間的精度，并且在產品上市前完成三輪產品驗證(含和控制器廠商、終端實際驗證對比測試)。李偉表示：“另外，我們還提供一系列高集成產品，如增加消‘鬼影’、待機能量節省、漏電流偵測、LED過壓短路保護及偵測、高分辨率等功能模塊，且管腳協議兼容，幫助客戶節省設計成本，簡化客戶設計和驗證的時間。”

 

而要降低LED顯示屏的能耗，其中包括多方面的內容，從驅動IC來看，主要就是用低轉折電壓技術來達到節能的效果。例如TI通過降低供電電壓和晶體管結電壓，降低待機及工作芯片電流，增加漏電流偵測以及芯片能量節省模式(客戶可輕松配置)等方法，實現綠色節能的目標。

 

此外，封裝形式上，目前LED顯示屏驅動IC多采用SSOP-1.0mm和SSOP-0.635mm這兩種方式，但部分廠商較為看好QFN封裝方式在這一領域內的應用前景。他們認為，雖然大部分人習慣于接受SOP封裝方式，且目前階段QFN加工工藝可能會為客戶的后期維修帶來不便，但從半導體制程來看，QFN方式為一種無引腳封裝，呈正方形或矩形，體積小、重量輕，具有優良的電性能和散熱性能，芯片的效率大幅提高，適合對尺寸、重量和性能都有要求的應用場合，因此，未來LED顯示屏驅動IC的封裝將會慢慢更多地采用QFN方式。

 

市場需求是技術創新的原動力。LED顯示屏以其高亮度、色彩鮮艷、立體感強等優勢贏得了越來越多市場人士的青睞，面對更為復雜的應用趨勢，迫切需要LED顯示屏技術從系統底層架構出發有更加多的創新性，其中包括驅動IC本身工藝的提升，以及控制系統的開發等等，特別是將驅動IC與控制系統兩者之間緊密地結合在一起才是LED顯示屏技術向前發展的根本所在。