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专利是共阴技术发展的最大阻碍吗?LED显屏厂和IC厂这样看

行家说专利 · 2019-04-11
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今年年初,行家说专利分析团队通过专利检索和分析,梳理了当下LED显示屏驱动IC、尤其是共阴极技术层面的专利布局情况。分析中发现,目前共阴技术中最常见的Array(阵列)架构关键专利,几乎已经被一家不外售驱动IC的显示屏厂商掌握。(详见:一图读懂:LED显示屏共阴技术专利布局) 

今年年初,行家说专利分析团队通过专利检索和分析,梳理了当下LED显示屏驱动IC、尤其是共阴极技术层面的专利布局情况。分析中发现,目前共阴技术中最常见的Array(阵列)架构关键专利,几乎已经被一家不外售驱动IC的显示屏厂商掌握。(详见:一图读懂:LED显示屏共阴技术专利布局) 

该图文发布后,引起了LED显示屏厂、驱动IC厂以及LED封装厂极大的关注,并引发了他们从讨论共阴专利问题,发展到揭开共阴具体节能率的计算方式、探讨共阴与共阳的发挥空间,以及深度探讨当迎来MiniLED及MicroLED时代,对驱动IC的各种直观影响和挑战等等问题,从而又反推出当下是否是推行共阴的好时机,以及专利是否是共阴技术发展的最大阻碍等问题。

以下是行家说收到的来自产业链各方代表的反馈,信息交流以及公开资讯梳理:

Q1:共阴真的比共阳节能更多吗?

综合各方观点,行家说发现,几乎一致认为:共阳在节能上也是不遗余力的,最大的区别在于,相比共阳,共阴可以更好地降低红光LED的供应电压,从而降低系统功耗达到节能效果。且综合来看,共阴的实际节能率是在10%~20%左右。

日月成董事长赵一尘:

共阳产业链配套完整,成本竞争力相对強,在节能上共阳技术也是不遗余力的,但由于红色LED的VF电压通常比蓝色和绿色小约一伏,在常规共阳的单一供电中,红色多出的一伏电压成为无效功率而浪费。虽然共阳也可以通过分别供电可以解决,但除静态屏外还需要增加多一倍的行扫描器件。

而共阴技术则无需增加行扫描器件就可直接实现LED分别供电,实质上也是低电压节能技术的延伸,相对于共阳技术当前使用的4.2V左右低压节能,共阴本质上就是通过降低红色LED供应电压节省红色LED的VF压差。(不过同时,增加的电源也将增加PCB板的布线复杂度)

举个简单的例子来看看共阴的节能水平:

若共阳用5V电源,共阴时红色LED用2.8V,其它不变,且红色LED电流在总电流中占比40%,则节省40%*(5-2.8)/5=17.6%。若红色LED的电流在总电流中占比50%,则节省50%*(5-2.8)/5=22%。

也就是说共阴可以节能的水平大概是在17.6%~22%之间,但这仅仅是其它条件不变且不计其它损耗的理想值。

晶台技术总监邵鹏睿:

共阴的节能,主要是将原有的单电源控制改为双电源控制,红光的驱动电压由4v左右降为3v左右,红光的工作电压降了30%左右,所以准确来讲,共阴的红光功率降了30%左右,综合有10-15%左右。

聚积技术市场部总监蔡宗达:

共阴优势是可降低红光LED供应电压来降低系统功耗,但其它降低系统功耗的方式,使用共阳也能够达成。共阴LED显示技术相关配套如LED、电源、驱动IC等等目前尚不如共阳LED产业链成熟,若目标是降低系统功耗与发热,也可以使用共阳LED,但加入其它节能设计一起来最大化达到目标。

雷迪奥技术总工蒙林科:

LED显示屏逐渐进入成熟阶段,对产品要求越来越高,尤其是在可靠性、使用寿命和显示一致性上有更高的诉求。LED是温度敏感元件,随着温度的升高,光衰变大,颜色偏色,热胀冷缩变得更严重,影响LED的气密性,共阴技术降低了屏体的温度,很好地解决了以上问题,同时电子元件在相对较低的温度下具有更高可靠性,更长的寿命。从降低温度这点来讲,在中高端市场,共阴技术毫无疑问是趋势。

在固装产品上,因其长期处于使用状态,节能可以让客户节省成本,长期来看是具有更高性价比的。

蓝普视讯技术总工曾银海:

就目前来看,共阴是可以比共阳做到更节能。不过共阴才刚开始,还说不上解决了大的问题,现只是可以实现共阴量产化。相对后面成熟一点,理论上可以更好处理鬼影毛毛虫、节能等,包括待机能耗。共阴IC目前系列不全,整体量都不大,共阳仍然占据80%的市场。

Q2:最常见的Array(阵列)架构是标配吗?

虽然共阳更适合当下,但共阴在降低红光LED供应电压上确实优于共阳。那么供应核心技术到底是什么?从反馈和交流中我们发现,被提及最多的是这几个关键词:PLL(锁相环)、PWM(脉宽调制引擎)、动态节能、高灰阶(16bit)。而PLL、PWM正是前文所提到的、涉及专利疑虑的Array(阵列)架构中6个关键环节中的2个。不过针对阵列是否必要这个问题,各家则各执观点。

雷迪奥技术总工蒙林科:

个人认为目前市场上共阴技术的布局关键点有PLL、PWM、动态节能、高灰阶(16bit)。且目前阵列架构还是比较合适的,阵列方式需要很多驱动IC,在MicroLED阶段,PCB设计会变得越来越困难。

聚积技术市场部总监蔡宗达:

Array架构是目前LED显示屏设计的常见方式,不论是采用什么型态的LED。

日月成董事长赵一尘:

认同共阴技术目前较优做法是采用Array(阵列)架构,但并不是唯一的架构,具体还是要根据显示产品的技术要求和市场定位决定。日月成不仅提供阵列式,同时也提供分立式。

共阴驱动IC片内PWM是必须的,这是因为共阴除了节能以外,降低LED灯珠温度是核心诉求!如果不使用PWM技术,就不得不通过提高LED灯珠的驱动电流满足亮度要求,从而使LED灯珠的工作功耗大幅增加,抵消了共阴带来的好处。但共阴驱动IC片内PLL不是必须的。

Q3:专利是共阴技术发展的最大阻碍吗?

虽然Array(阵列)架构是否是标配,各执观点,但有一个共通点是,几乎都认可它是当下最常见、较具优势的做法。但从产业的发展角度来看,这个架构的核心专利被一家不外售驱动IC的显示屏厂商(硅芯)掌握了,是否抑制了发展进程?我们发现,业内人士承认这是当下的阻碍,但仍然保持着比较积极和乐观的态度。

蓝普视讯技术总工曾银海:

国际对专利是很敏感的。常见的架构方式被他人申请了又不对外,大行业就不能用了。但其他行业发展历程来看,若专利被一家独霸,在很多项目中都会受阻,若不利于产业整体发展,自然就会被反推而出,找到合理的方式实现共赢。

雷迪奥技术总工蒙林科:

专利问题确实对行业的发展有一定的影响,如带PLL的共阴驱动IC都有这方面的疑虑。但相信LED驱动厂商很快能解决这个问题。

日月成董事长赵一尘:

大家都关注知识产权是行业成熟的标志之一!除了关注更需要尊重知识产权和遵守知识产权保护规则!所述企业确实拥有部分共阴阵列驱动专利。但是该专利也是可以避开的,共阴阵列式IC的创新之路不会因该其专利而停止,日月成始终尊重知识产权。

聚积技术市场部总监蔡宗达:

在业内已有的共阴LED驱动IC相关专利布局,确实是显示屏厂家与我们驱动IC厂家需要留意的部分。从聚积科技角度来看,这么多年来,聚积的客户遍及全球,对于专利问题的考量对策是全面性的,不会对客户产生专利上的风险;同时,我们的产品已得到业内领导厂商的采用,满足了客户在共阴LED显示屏上的高端显示要求,驱动IC的技术要能提供优异的显示效果才是根本。

Q4:专利问题可以通过哪些方式解决吗?

专利问题一定程度上阻碍了共阴技术的发展,这或许也是为什么共阳依然占据当下主流市场的原因所在。但是随着LED显示屏往微缩化方向发展,节能和降温的需求将越来越明显,那么共阴的问题是否有方法可以解决呢?我们也收到来自法务行家的建议。

Global Technology法务总监江国泉:

针对核心专利掌握在一家企业手中这一案例,产业同行首先应分析该核心专利对应到现有产品的强度,和在已公开的专利及已发表过的相关文献中,查找好已有技术的相关专利前案和已公开过的文献,未来皆可以无效对方专利或限制其专利范围,作为许可谈判的筹码。

其次,重点分析,该公司名下专利是否是产业制造专利所无法回避的技术,如果是,一旦专利权人对外提出许可时,业者们可举证哪些许可谈判专利是属于标准必要专利(SEP),适时运用FRAND(公平、合理、不歧视原则)试图来降低许可费,届时利用司法及行政机关力量搭配FRAND原则的运用来保护业者。

不过SEP的专利判定,必须在SSO和IEEE或相关产业组织认定,所以必须要认识到这一点,如果核心专利无法被认定为SEP,那么届时专利许可费率相对就会相对提高。

此外,这种情况下,做好自己的研发路径,尽量去规避陷阱,即采取回避设计(design around)来跨越专利风险,这也是有利的解决之道,但是回避设计可能牵涉到生产线及设备的变换,甚至要说服客户接受回避设计所制造的新产品,这完全是耗费巨资的动作,还得取决于业者本身的利益考虑。故要提前评估其专利强度来增加谈判筹码,或改采回避设计来另寻生路,向来都是业者在拓展商机前,必须要审慎思考的问题。

Q5:目前布局共阴技术到什么程度了?

说了那么多问题和解决方案,那么驱动IC和显示屏厂布局共阴技术都到了什么程度了?业内几个代表也透露了他们的进展和态度。

日月成董事长赵一尘:

日月成自主知识产权的共阴驱动适用的LED显示产品的像素间距涵盖0.4mm及以上。涉及的关键技术包括小电流精度和一致性、低灰和高刷处理等关键技术,目前在Mini/Micro以及高端小间距上共阴成长高于共阳。

聚积技术市场部总监蔡宗达:

聚积科技已经推出高集成的共阴LED驱动IC方案,目前已导入多家客户且有客户批量使用,主要用于小间距及MiniLED、COB等显示屏。我们会再增加共阴LED驱动IC的产品覆盖,包含半户外的显示屏应用。

多位显示屏厂技术总监:

有在布局,但还没有大力推广。共阴技术目前推进慢的原因主要是生产成本高,基于原有供应链协作的关系,共阴需要芯片、封装、PCB等产业链各端定制化配合,成本较高。但一旦上量了,生产标准化而非定制化了,尤其是如果有终端厂商加持大力向上反推的话,共阴技术是有机会更快速度推动起来的。

结语:

总得来说,节能和降低显示屏表面温度是显示屏进步到显示器、往微缩化路上,所不得不面对更是必须解决的痛点,但是具体什么产品和点间距适合共阴或共阳,还需结合电源、PCB设计、LED芯片等产业链因素综合考虑。

值得注意的是:

1、当今许多共阳技术的节能还未得到有效使用,当下主流产品的节能需求共阳也能满足;

2、共阴配套技术不如共阳成熟,还需要产业链充分配合,定制化的生产成本高企,但获利还不够明朗;

3、共阴短期来看仍然存在较大的专利风险,因为常见且核心的专利要绕开并非易事,但产业界注重国际市场的部分企业,已经在采取回避设计(如不采用非必要的PLL电路等)以及布局其它更多专利获得交叉授权等方式来进行最大限度规避风险。

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