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。

供应商A:晶门半导体有限公司

1、产品能力:
(1)选型手册

oled-driver-ic.pdf

(2)主推型号1:SSD1315

对应的产品详情介绍

一、基本信息

  • 类型:单芯片CMOS OLED/PLED驱动控制芯片。

  • 功能:直接从内部12864位GDDRAM(图形显示数据RAM)中显示数据,支持单色12864点阵显示。

  • 接口方式:SSD1315支持多种接口方式,包括6800、8080、SPI和I2C等,这使得它可以根据不同的应用需求选择合适的通信方式。

二、技术特点

1、内存寻址模式:SSD1315支持三种内存寻址模式,包括水平寻址模式、垂直寻址模式和页寻址模式。这些模式允许用户根据需要选择合适的读写方式,提高显示效率。

2、显示控制:SSD1315提供了丰富的显示控制功能,如设置显示起始行、对比度控制、段重映射、正反显示、显示开关等。这些功能使得用户可以灵活控制OLED显示屏的显示效果。

3、滚动功能:SSD1315支持水平和垂直滚动功能,用户可以通过设置滚动区域和滚动方向来实现复杂的显示效果。

4、硬件配置:SSD1315的硬件配置灵活,可以通过设置不同的引脚电平来选择不同的工作模式。此外,它还支持多种硬件配置选项,如设置COM输出扫描方向、Vcomh级别等。

三、应用场景

SSD1315广泛应用于各种需要OLED显示屏的场合,如电子标签、仪器仪表、消费电子产品等。由于其低功耗、高对比度、快速响应等优点,SSD1315在便携式设备和低功耗应用中尤为受欢迎。

  • 硬件参考设计

  • 研发设计注意使用事项

1、硬件连接:在使用SSD1315时,需要确保硬件连接正确无误。特别是电源线和数据线的连接,必须按照规格书的要求进行连接。

2、初始化设置:在使用SSD1315之前,需要进行初始化设置。这些设置包括设置内存寻址模式、显示控制参数等。正确的初始化设置是确保OLED显示屏正常工作的关键。

3、驱动程序:为了控制SSD1315并驱动OLED显示屏,需要编写相应的驱动程序。这些驱动程序需要根据SSD1315的规格书进行编写,以确保与芯片的兼容性和稳定性。

  • 与Bloom区的关系

3.31 SSD1315 AM-HD-E-SSD1315-06-031

  • 核心料(哪些项目在用)

智能空开4GDTU

2、支撑
(1)技术产品
  • 技术资料

SSD1315.pdf


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