Research on 8K ultra clear and ultra bright full color miniled smart TV Technology
朋朝明，张广谱 （深圳创维-RGB电子有限公司，深圳 518108）
摘 要：本文主要介绍8K面板、MiniLED背光显示屏及其在液晶模组产品中的应用。 关键词：8K超清；MiniLED；背光模组；应用方案
0 引言
随着平板电视大尺寸化超清超亮趋势的持续发酵，加上国内5G技术的兴起，8K超高分辨率面板产业链逐渐建立，整机厂如创维、TCL、康佳、海信等传统TV 大厂也积极投入预研。2019年8月31日，TCL华星首款75英寸8K MiniLED屏被正式命名为“星曜”并向全球发布。2020年4月22日，长虹通过线上直播召开5G+8K全球发布会。随着2020东京奥运会及2022年北京冬奥会体育赛事的拉动，8K搭配MiniLED高端产品的渗透率会进一步拉高，预计2022 年，中国超高清视频产业总体规模超过4万亿元，4K产业生态体系基本完善，8K关键技术产品研发和产业化取得突破，形成一批具有国际竞争力的企业。有关部分预计，2023年8K相关产品出货规模将会达到11M台，市场渗透率逼近5%。
目前8K面板及MiniLED背光显示屏已被多厂家应用到高端屛体产品中，MiniLED因其可以融合8K超高分辨率液晶面板，实现超清超亮多分区新形态智能电视，目前已经成为下一代显示屏的关键技术。
本文主要讨论8K超清面板搭配MiniLED的应用方法。
1 8K和MiniLED
１．１ 什么是８Ｋ
所谓8K电视，所指的是显示屏幕的分辨率，即显示屏幕水平像素加上垂直像素的数量。8K(7680×4320像素) 水平分辨率为7680像素，垂直分辨率为4320像素，是4K(3840×2160像素)的4倍，是高清(1920×1080分辨率)的16倍。总像素点从4K的800万直接提升到3300万左右。相同尺寸比较，画面上的像素量越多，显示的画面效果就越好，从而可以看到更精细的细节。另一方面，单位面积的像素总量直接决定了显示的细节效果，随着平板电视大尺寸化需求，8K分辨率成为高端产品的必备选择，例如100英寸电视8K分辨率的细节显示效果与50英寸电视4K分辨率显示效果相同。１．２ 什么是ＭｉｎｉＬＥＤ
MiniLED也被称为“百微米级发光二极管”，是最近几年在小间距LED基础上所衍生出的新型LED 显示技术，MiniLED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(100~200) µm之间可以称为MiniLED。对比于其他显示技术，MiniLED具有如下优势：
1)继承了无机LED的高效率、高亮度、高可靠度以及反应时间快等特点；
2)具备节能、机构简易、体积小、薄型（与OLED 相当）等优势；
3)对比于传统的背光设计，MiniLED能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的对比度，以及更加细腻的画质体验；
4)相比OLED，MiniLED的彩更容易准确的调试，有更长的发光寿命和更高的亮度以及具有更佳的材料稳定性等优点。
目前市场上的MiniLED可分为被动式（Passive
设计应用
esign & Application
D
Matrix ，PM ）及主动式（Active Matrix ，AM ），AM MiniLED 技术一般采用玻璃基板，以TFT 作为驱动电路，实现主动矩阵式驱动，分区数越多，越能显现其优势。除了成本更有竞争力之外，规格也能做到媲美OLED 的水准。而目前市场上MiniLED 设计方式主要采用被动式矩阵，一般采用PCB 基板，其弊端是LED 驱动IC 的用量会随着背光分区数的提升而同步增加，除了需要用比较大的驱动板，用于分区的FFC 也特别多，生产工艺及成本也会提高。AM MiniLED 则使用了玻璃的TFT 制作工艺，线路可以做得更窄，可在较高分区的情况下工艺更简单，更具有可量产性及成本优势。液晶屏厂如京东方（BOE ）、华星光电（CSOT ）等利用TFT 资源优势[1]，大力研发AM MiniLED 技术，预计2021年会有更多的AM MiniLED 产品面世。
2 模组设计方案及其风险点探讨
本文主要是针对8K 超高分辨率面板搭配MiniLED 显示背光系统的验证，主要从8K 面板应用设计、LED 的驱动、控制系统、散热系统进行摸底，实现的效果是超多分区（考虑可生产性PM 建议做1 000分区以下，
AM 可做到5 000+分区），图像与背光精准对位的超高对比度，兼顾高亮度高域性能。在此，对系统框架
图以及模组设计方案进行概述。
图１ 系统框架图
２．１ ８Ｋ与４Ｋ的液晶玻璃参数对比
如前所述，8K 分辨率是4K 的4倍、高清的16倍。下面以京东方8K （HV750SUB -N90）与4K （HV750QUB -F90） 为例，对比介绍主要不同点，如表1所示。
２．２ ８Ｋ匹配ＭｉｎｉＬＥＤ背光实现方案电水壶底座
本文主要讨论8K 液晶玻璃搭配MiniLED 的技术实现，需攻克的难关包括机构匹配8K 液晶玻璃可靠性、光源效率、模组厚度等，相邻MiniLED PCB 拼缝造成的主观暗带、灯板变形问题，画质方面，Local dimming 功能下背光边界明显等。以75英寸8K 搭配MiniLED 背光，相关信息如表2。 表１ ８Ｋ与４Ｋ参数对比
8K （HV750SUB -N90）4K （HV750QUB -F90）8K 设计重点关注像素数量7 680×(RGB )×4 320
3 840×(RGB )×2 160分辨率高
穿透率/%(Typ .)3.5
冰鲜台5.5同等亮度需要更高亮度背光源，散热风险
Pixel pitch /µm 429.6 (H )×429.6 (V )
214.8(H )×214.8 (V )画面细腻
功耗/W (TYP )925散热风险COF 数量24个12个结构件强度，尤其是中框地侧，支撑O /C 强度COF 间距/mm
10
左右100
左右
10 mm 左右，中框筋位设计需优化
T -CON 大小
大小
散热风险
O /C
外形图
电子产品世界
２．２．１ 驱动方案
PM灯板为解决驱动在Mini灯板后面而影响的散热、模组厚度及驱动方案稳定性问题，整体驱动方案采用灯区分离，单独恒流板，恒流驱动IC采用爱瓦特7038，单颗IC支持16分区调光。
２．２．２ 散热问题
由于8K面板穿透率较低，一般为3%~3.5%，较同尺寸4K面板降低30%~40%。如果保持亮度不变，系统输入总能量需要提高30%~40%。另一方面，多分区MiniLED样机均存在功耗大，固定位置（包含背板、LED、混光腔体、灯条线接口等）温度高的问题，所以模组散热是重中之重，设计要点如下。
1)采用高光效低热阻的NCSP工艺灯珠或者COB 灯板。
NSCP灯珠为倒装晶片焊接在BT基板上(COB)，通过模具封胶切割形成普通封装LED，热阻较小，热传导较快，灯珠发光效率相应的提高。
2)采用高导热、高耐热性FR4板子或者玻璃基板。
● PM灯板使用的FR4为高Tg线路板，耐热性及热传导性都优于普通FR4基板；
● AM灯板使用玻璃基板也具有良好的导热性能。
3)LED电压分BIN细分到0.05V，防止串并联后电压差值累计导致分流不均，LED散热影响，恒流板MOS管压差超标温升较高。
4)灯板粘贴到背板使用具有一定导热性能的双面胶或者进行点胶工艺。
5)使用高反射、高稳定性油墨（92%+反射率），以此可降低电流，减少热量。
２．２．３ 背板平整度问题
● 灯板边缘翘起引起的主观不良；
● 背板局部变形对灯珠引起失效；
● 背板变形对玻璃基板造成破裂。
所以对背板平整度要求较高，建议使用钢塑背板。２．３．３ 模组厚度问题
Mini-LED背光方案以可以实现更小的混光距离作为其最为显著的优点之一，因此有望实现更薄的模组厚度。Mini灯板设计最低可做OD0，但因成本问题，同时结合整机造型，建议在OD5~OD12，保证模组厚度整机造型，且成本较OLED有较大优势。
无菌检测系统
２．４ 主观问题
1)拼缝暗影问题：灯板之间的拼缝暗影，需要通过增加反射片来解决，且为防止贴反射片引起反射率高于PCB的现象，反射片需根据不同的Pitch选择不同程度的黑丝印，以达到亮度均匀的效果。
s80032)白场边缘发蓝问题：因蓝光会通过边缘反射到四边，边缘会有发蓝问题，所以需要边缘涂黄丝印来解决彩一致性问题，黄丝印可在膜片上进行。
3)灯板之间亮度差异：为提高可生产性，PCB灯板上都无反射片，PCB回流焊后或者维修后会出现不同程度的颜不一致，此对油墨的稳定性要求高。
4)分区之间的亮度彩差异：防止各分区之间晶片波长差异导致激发的颜差异，电压差异导致的分流不均出现亮度差异，晶片的波长及电压按照1.5nm以及0.05V进行管控。
２．５ 技术风险评估
1)主观与光学一致性问题
单片的LED芯片波长需要尽可能缩小范围，常规的波段和光通量的分BIN区间需减小，防止出现局部偏或者亮度不一致问题。
为此，波长按照1.5nm，电压按照0.05V管控，需上游资源配合。
2)拼缝视效问题（受SMT/点胶机等设备限制，灯
表２ ７５英寸８Ｋ搭配ＭｉｎｉＬＥＤ背光的参数
项目LED数量分区数PCB灯板驱动电压/V LED驱动电流/
mA
总驱动恒流IC
数量
灯板和驱动板连接方式
OD6mm PM 15120504
1.0mm
FR4
45836
32根24pin FFC
连接
OD6mm AM 207365184
0.7mm
Glass
244.155184驱动焊接在灯板上，通
过TFT工艺做为线路
设计应用
esign & Application
D
板为多块板子组装）。
拼缝使用带有黑丝印的反射片粘贴。
3)软件画质配合调整，解决local dimming 模式下的背光边界明显问题。
需进行软件设计保证边界过度均匀（电流递变或者demura 技术）。
4)灯板变形问题
采用高阶FR4，尽量减少变形量，同步使用钢塑背板，使用双面胶/点胶，使整体灯板平整。
5)灯板提高亮度问题
为在不增加功率的基础上增加亮度，可提高灯板油墨反射率，使用高反射率（92%）高稳定性油墨或者灯板粘贴反射片（99%反射率，但是加工较难，需开发自动化设备）。
6)生产效率问题
重点在灯板粘贴工位，需开发治具提高粘贴精准度及效率。
3 结语
8K 超高清可以达到画面显示的至臻效果，画面细腻程度是无可比拟的。而MiniLED 在亮度、功耗、对比度、区域调光等方面较普通LED 有大幅提高，两者融合后，在亮度、彩调整以及产品稳定性上要远远优于OLED 。但是，作为新兴技术，8K 分辨率面板搭配MiniLED 技术，目前尚有许多不足之处。如何缩短8K 超高分辨率面板搭配MiniLED 技术的开发周期，提高产品量产能力及降低生产成本，是决定MiniLED 产品进入大批量商品化时程的最重要因素。另外，新型主动式AM MiniLED 采用TFT 开关控制LED ，可实现像素级分区效果，且产品驱动及外观造型更有优势，其工艺与液晶玻璃面板TFT 类似，延伸液晶玻璃产业链，提高资源配置效率。
参考文献：
[1] 京东方、兆驰、创维技术交流会.
（上接第９页）地需要新一代连接解决方案。对于许多渴望进入新市场的企业来说，AMR 可能是“痛点”。
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