物联网系统中OLED屏主流驱动方案详解

01 物联网系统中为什么要使用OLED驱动芯片

卓越的显示效果

1、高对比度和鲜艳色彩：OLED屏幕能够自发光，因此能够实现极高的对比度和鲜艳的色彩表现，这在物联网设备的显示界面上尤为重要，可以为用户提供更清晰、更生动的视觉体验。

2、广视角：OLED屏幕的可视角度非常广，用户无论从哪个方向观看都能获得良好的显示效果，这在需要多人观看的物联网应用场景中尤为适用。

低功耗与长寿命

1、低功耗：OLED屏幕在显示黑色时几乎不耗电，因为黑色像素点是不发光的。这一特性使得OLED驱动芯片在物联网设备中能够显著降低功耗，延长设备的使用时间。

2、长寿命：虽然传统OLED屏幕存在烧屏问题，但现代OLED技术和驱动芯片设计已经大大改善了这一问题，使得OLED屏幕在物联网设备中的使用寿命得到保障。

灵活性与创新性

1、轻薄设计：OLED屏幕可以做得非常轻薄，这使得物联网设备在设计上更加灵活，可以适应各种形状和尺寸的需求。

2、可弯曲和可折叠：OLED屏幕还具有可弯曲和可折叠的特性，这为物联网设备的设计提供了更多的可能性，如可穿戴设备、柔性显示屏等。

简化设计与降低成本

1、集成化设计：OLED驱动芯片通常将触控芯片和显示驱动芯片集成在一起，形成TDDI（触控与显示驱动集成）芯片，这大大简化了物联网设备的硬件设计，降低了制造成本。

2、减少外部组件：OLED驱动芯片内置了多种功能，如对比度控制、显示RAM和振荡器等，减少了外部组件的需求，进一步降低了系统的复杂性和成本。

市场与技术趋势

1、市场需求：随着物联网技术的不断发展，对高清晰度、低功耗、灵活设计的显示屏需求日益增加，OLED驱动芯片正好满足了这些需求。

2、技术进步：OLED技术和驱动芯片设计不断取得突破，性能不断提升，成本不断降低，为物联网系统的广泛应用提供了有力支持。

具体应用场景

智能手机

中高端产品：OLED技术在智能手机领域的应用已经相当成熟，特别是在中高端产品中，OLED显示屏因其色彩鲜艳、对比度高、可弯曲等特性而备受欢迎。OLED驱动芯片作为这些显示屏的核心组件，对于提升手机的显示效果和用户体验至关重要。
技术趋势：随着OLED技术的不断发展，如折叠屏、屏下摄像头等技术的出现，对OLED驱动芯片提出了更高的要求。例如，支持LTPO（Low-Temperature Polycrystalline Oxide）动态刷新率技术的OLED驱动芯片能够更好地适应折叠屏手机的需求，提升续航能力和显示效果。

平板电脑

轻薄化设计：OLED显示屏的轻薄特性使得其在平板电脑领域具有广泛应用。OLED驱动芯片通过控制显示屏的像素点，实现高清晰度、高色彩饱和度的显示效果，同时降低功耗，延长设备的使用时间。
高端市场：在高端平板电脑市场中，OLED显示屏已经成为标配。OLED驱动芯片作为这些显示屏的核心组件，对于提升平板电脑的显示效果和竞争力具有重要作用。

车载显示

仪表盘和中控屏：随着汽车智能化的发展，车载显示屏的尺寸和分辨率不断提高。OLED显示屏因其出色的显示效果和可弯曲特性，在车载仪表盘和中控屏等领域具有广泛应用前景。OLED驱动芯片通过提供稳定、高效的驱动信号，确保车载显示屏的显示效果和稳定性。
未来趋势：随着自动驾驶技术的不断发展，车载显示屏将扮演更加重要的角色。OLED驱动芯片将继续优化其性能，以适应车载显示屏的更高要求。

电视

高端市场：OLED电视因其出色的色彩表现和对比度，在高端市场占据一席之地。OLED驱动芯片作为OLED电视的核心组件之一，对于提升电视的显示效果和画质具有重要作用。
大尺寸化：随着OLED技术的不断发展，大尺寸OLED电视已经成为可能。OLED驱动芯片需要支持更高的分辨率和更大的像素点数量，以确保大尺寸OLED电视的显示效果和稳定性。

可穿戴设备

智能手表和智能手环：OLED显示屏在可穿戴设备领域的应用非常广泛。OLED驱动芯片通过控制显示屏的亮度和色彩，实现低功耗、高清晰度的显示效果，提升可穿戴设备的用户体验。
健康监测：随着健康监测功能的不断加入，可穿戴设备对显示屏的显示效果和稳定性提出了更高要求。OLED驱动芯片需要不断优化其性能，以适应可穿戴设备的多样化需求。

其他领域

游戏显示面板：随着游戏产业的发展，对显示面板的要求越来越高。OLED显示屏因其出色的色彩表现和刷新率，在游戏显示面板领域具有广泛应用前景。OLED驱动芯片需要支持高刷新率、低延迟等特性，以确保游戏画面的流畅性和清晰度。
笔记本电脑：随着笔记本电脑轻薄化趋势的加剧，OLED显示屏逐渐成为笔记本电脑领域的新宠。OLED驱动芯片通过提供高效、稳定的驱动信号，确保笔记本电脑显示屏的显示效果和稳定性。

本文会再为大家详解显示屏驱动家族中的一员——OLED驱动芯片

02 OLED驱动芯片的定义与作用

定义：OLED驱动芯片是OLED显示屏的“大脑”，它通过对电流的控制来影响OLED面板的成像质量。
作用：
- 控制OLED面板的显示，包括像素的亮度、色彩等。
- 支持不同的像素分辨率、接口类型和其他功能性指标，决定OLED屏的应用场景。

03 OLED驱动芯片的技术特点

技术难度：OLED驱动芯片的技术门槛较高，需要处理OLED面板制程不完美导致的各类电学、光学特性不均匀的补偿功能。
图像算法：相比LCD显示芯片，OLED显示芯片多了很多特有的图像算法，如子像素渲染（SPR）、mura补偿（demura）、圆角补偿（Round/Notch）、电流补偿（IRC）、串扰补偿（CTC）、烧屏亮度补偿（Deburin）等。
制程工艺：目前，用于AMOLED驱动芯片的主要制程工艺是40nm和28nm。虽然全球范围内已有多家芯片代工厂掌握了这些工艺，但能够提供成熟产能的晶圆代工厂商有限，如台积电、三星电子、联华电子、格罗方德和中芯国际。

04 OLED驱动芯片的分类

1、按技术方向分类

1.1、带Ram的IC

特点：此类OLED驱动芯片内置了Demura Ram和Display Ram。Demura Ram用于存储屏幕显示不均等问题的补偿数据，以提升显示效果；Display Ram则用于存储系统传输的图片数据，实现静态画面的低功耗显示。
应用：由于功耗低、显示效果好，带Ram的OLED驱动芯片是目前各家终端量产的主力。

1.2、Ram-less IC

特点：保留了Demura Ram，但去掉了Display Ram。这意味着主机需要持续送图给OLED驱动芯片，以支持视频等动态内容的显示。
应用：在视频场景上，预计功耗与带Ram的IC相差不大，但在静态场景下功耗会较高。

1.3、TDDI（显示&触控集成的IC）

特点：将触摸屏控制器集成在OLED驱动芯片中，实现了触控芯片与显示驱动芯片之间更高效的通信，降低了显示噪声，并有利于移动电子设备的薄型化、窄边框设计。
应用：目前主要应用于LCD屏幕的智能手机，但在OLED领域也在逐步推广。

2、按功能和应用场景分类

2.1、基础型OLED驱动芯片

特点：提供基本的显示驱动功能，适用于对显示效果要求不高的应用场景。
示例：一些低分辨率、低功耗的OLED显示屏可能采用此类芯片。

2.2、高性能OLED驱动芯片

特点：支持高分辨率、高刷新率、低功耗等特性，适用于对显示效果要求较高的应用场景。
示例：智能手机、平板电脑、高端电视等设备的OLED显示屏通常采用此类芯片。

2.3、专用型OLED驱动芯片

特点：针对特定应用场景进行优化设计，具有特定的功能和性能特点。
示例：车载显示器、可穿戴设备等领域的OLED显示屏可能采用专用型驱动芯片。

3、按接口类型分类

3.1、I2C接口OLED驱动芯片

特点：采用I2C通信协议与主控设备连接，具有接口简单、通信速度适中等特点。
示例：SSD1306、SH1106等芯片支持I2C接口。

3.2、SPI接口OLED驱动芯片

特点：采用SPI通信协议与主控设备连接，具有通信速度快、可支持多通道通信等特点。
示例：SSD1351、ST7735等芯片支持SPI接口。

3.3、并行接口OLED驱动芯片

特点：采用并行通信方式与主控设备连接，具有数据传输速度快、接口灵活等特点。
示例：部分早期或特定型号的OLED驱动芯片可能支持并行接口。

4、按市场主流类型分类

根据当前市场情况，主流OLED驱动芯片主要包括以下几类：

4.1、LCD显示驱动芯片（LCD DDIC）

尽管这里提到的是LCD显示驱动芯片，但OLED领域也有类似的分类方式。不过，由于OLED和LCD的显示原理不同，OLED驱动芯片在设计和功能上会有所区别。

4.2、触控显示整合驱动芯片（TDDI）

如前所述，TDDI芯片将触摸屏控制器与显示驱动芯片集成在一起，广泛应用于智能手机等移动设备。

4.3、OLED显示驱动芯片（OLED DDIC）

这是专门为OLED显示屏设计的驱动芯片，具有控制OLED发光单元开关、调节亮度、色彩等功能。

05 OLED驱动芯片的选型参数

1、分辨率

定义：OLED驱动芯片的分辨率指的是其能够驱动的OLED显示屏的像素点数量，通常以“水平像素点×垂直像素点”的形式表示。
重要性：分辨率决定了显示屏的清晰度和细腻程度，是选择驱动芯片时的重要考虑因素。
示例：SSD1306和SSD1308等驱动芯片的分辨率均为128x64点矩阵面板，适用于小型便携式应用。

2、电源电压

定义：包括IC逻辑电源电压（VDD）和面板驱动电压（VCC）。
重要性：电源电压决定了芯片的工作环境和稳定性，不同的应用场景需要选择适合的电源电压范围。
示例：对于SSD1306和SSD1308等芯片，IC逻辑的VDD通常为1.65V至3.3V，而面板驱动的VCC则为7V至15V。

3、电流能力

定义：包括OLED驱动的最大输出电压、最大源电流和最大汇电流等。
重要性：这些参数决定了芯片的驱动能力和功耗水平，对于保证显示屏的正常工作至关重要。
示例：SSD1306和SSD1308等芯片在OLED驱动输出电压上最大可达15V，SSD1306的段最大源电流为100uA，公共最大汇电流为15mA。

4、亮度控制

定义：OLED驱动芯片通常具有亮度控制功能，通过调整对比度或亮度级数来改变显示屏的亮度。
重要性：亮度控制对于提升用户体验、降低功耗等方面具有重要意义。
示例：SSD1306和SSD1308等芯片均提供256级亮度控制，用户可以根据需要调整显示屏的亮度。

5、接口类型

定义：OLED驱动芯片与微控制器（MCU）之间的通信接口类型，常见的有I2C接口、SPI接口、6800/8000系列并行接口等。
重要性：接口类型决定了芯片与MCU之间的通信方式和数据传输效率，对于系统的整体性能和稳定性具有重要影响。
示例：SSD1306和SSD1308等芯片均支持I2C接口、SPI接口以及6800/8000系列并行接口，用户可以根据实际需要选择合适的接口类型。

6、其他参数

工作温度范围：决定了芯片在不同温度环境下的工作稳定性和可靠性。
封装形式：如COG和COF等封装形式，对芯片的尺寸、安装方式和散热性能等有影响。
可编程帧速率和复用率：这些参数决定了显示屏的刷新率和显示效果，对于动态显示应用尤为重要

06 OLED驱动芯片的厂商

国际厂商

韩国厂商

三星电子系统LSI：在OLED驱动芯片（DDI）市场占据领先地位，特别是在智能手机领域。据市场调查，三星电子系统LSI在OLED DDI市场的占有率较高，且为苹果旗舰智能手机iPhone提供了OLED DDI供应。
LSI：主力供应给三星，并同时供应给国内的华米OV等品牌。
Siliconworks：几乎是苹果手机的独供厂商，技术能力不容轻视。
Magnachip：原计划被大陆收购，但因美国芯片制裁被叫停，现阶段开发针对国产市场的芯片。

台湾厂商

Novatek：国产OLED屏幕的主力供应商，已进入华米OV等头部品牌客户。
Raydium：在行业内相对缺料的环境下，也打入了OPPO、vivo、荣耀等品牌客户。
Ilitek：与oppo合作关系密切，主要供应给oppo和联想。
联咏：中国台湾企业中唯一一家OLED DDI占有率达到两位数的企业，且在LCD DDI市场也有显著表现。

美国厂商

新思：其OLED DDIC产品目前全部供应给华为和荣耀。

大陆厂商

大陆在OLED驱动芯片领域的技术能力虽然起步较晚，但也在逐步进步并争取市场份额。主要代表厂商包括：

Chipone、Eswin、云英谷：在疫情期间因缺货，在华为和荣耀有接近百万级别的量产。
芯颖、晟合、昇显微：主要供货给华强北等维修市场。
韦尔：虽然进入OLED DDIC行业较晚，但推出的产品已处于验证阶段，后续是否量产还有待观察。
华为海思：也在开发自己的OLED显示驱动芯片，但受特殊背景影响，预期后期仍将处于相对被动的局面。

07 OLED驱动芯片的市场现状

需求增长：随着OLED面板在电视、智能手机、智能手表等领域的广泛应用以及在新兴应用领域（如游戏显示面板、笔记本电脑、平板电脑、车用产品）的渗透率不断提升，OLED驱动芯片的需求量也在快速增长。据Omdia数据，2022年OLED DDIC出货量约10亿颗，预计2023年OLED DDIC出货量有望同比增长14%，达到11.6亿颗。
竞争格局：目前，韩国的三星LSI和美格纳（Magna Chip）在OLED驱动芯片市场占据主导地位，两家企业的市场份额已近80%。而中国大陆在OLED驱动IC方面的市场占有率还不到5%，但国内芯片厂商自研OLED驱动芯片的进程正在加快，有望补齐我国OLED产业的短板。

08 OLED驱动芯片的发展趋势

技术创新：随着OLED技术的不断发展，新的技术点如LTPO动态刷新技术、屏下摄像头技术、分区刷新率技术等不断涌现，这些都需要OLED显示芯片开发新的驱动方式和专属功能来协同使用。
产能扩张：尽管OLED驱动芯片技术门槛较高，但国内芯片厂商正在加快自研进程，并通过与显示面板企业的紧密合作来降低研发和量产成本。随着产能的逐步扩大，OLED驱动芯片的供应紧张状况有望得到缓解。

09 OLED驱动芯片的其他重要信息

全球趋势：根据群智咨询的调查数据，预计2024年全球OLED驱动芯片需求（仅28/40nm制程）将同比增长约17.9%，中国内地OLED驱动芯片需求同比增长达32.2%。这表明OLED驱动芯片市场在全球范围内，特别是在中国内地地区，有着显著的增长潜力。
供应链合作：OLED驱动芯片的供应链合作复杂，涉及多个设计公司和制造厂商。设计公司如LSI、Novatek等通过与晶圆代工厂如UMC、TSMC等的紧密合作，实现了OLED驱动芯片的大规模量产。