應(yīng)用于室內(nèi)的顯示屏

　　顯示屏分為靜態(tài)屏與動(dòng)態(tài)掃描屏，若靜態(tài)屏應(yīng)用于室內(nèi)其優(yōu)點(diǎn)是，應(yīng)用簡(jiǎn)單，控制器容易實(shí)現(xiàn)，但要做成超密屏?xí)r則使用的驅(qū)動(dòng)IC數(shù)量是非常可觀的，因此若將其應(yīng)用于室內(nèi)顯示屏則會(huì)遭遇到空間受限與耗能過(guò)大以及像素不足等缺點(diǎn)。

　　所以業(yè)界在室內(nèi)顯示屏的應(yīng)用大多為動(dòng)態(tài)掃描屏居多，動(dòng)態(tài)掃描屏不但可制作成超密屏，還具備耗能低與空間容許程度較高等優(yōu)點(diǎn)，但動(dòng)態(tài)掃描屏是利用人的視覺(jué)暫留為特點(diǎn)設(shè)計(jì)，因此在應(yīng)用上會(huì)遇到一些缺點(diǎn)，如行掃偏暗，拖影問(wèn)題，花屏與區(qū)塊不均等，針對(duì)上述問(wèn)題本文中提出相對(duì)的技術(shù)來(lái)解決與改善動(dòng)態(tài)掃描屏于應(yīng)用上的缺點(diǎn)。

　　技術(shù)問(wèn)題

　　隨著掃描數(shù)的增加以及LED 點(diǎn)距縮小，衍生出的問(wèn)題也接踵而來(lái)，例如因燈板及LED的電容效應(yīng)產(chǎn)生出的上/下拖影問(wèn)題、第一行掃偏暗問(wèn)題，或電位不一致所產(chǎn)生區(qū)塊不均問(wèn)題等。

　　除上述衍生的問(wèn)題外，由于LED室內(nèi)顯示屏廣泛應(yīng)用，點(diǎn)距越來(lái)越小，對(duì)于LED的電流需求也不若以往那么大，現(xiàn)在的電流需求可能只要3mA、2mA，甚至1mA就可達(dá)到目標(biāo)效果。

　　相對(duì)于點(diǎn)距及電流需求變小，LED驅(qū)動(dòng)IC所被要求的電流精準(zhǔn)度也越來(lái)越嚴(yán)格，因此，以往被大電流掩蓋住的亮度不均問(wèn)題(花屏)也隨之浮現(xiàn)。

　　室內(nèi)掃描屏相關(guān)問(wèn)題與解決方案

　　1行掃暗線問(wèn)題

　　因掃描屏運(yùn)行方式為一行一行逐次點(diǎn)亮如圖1所示，若當(dāng)一幀(frame)的LED導(dǎo)通時(shí)間遠(yuǎn)小于關(guān)閉時(shí)間，使得PCB燈板上的寄生電容效應(yīng)導(dǎo)致列電壓提高，因此對(duì)第一行掃導(dǎo)通時(shí)此列的電壓會(huì)較其他行掃的列電壓高，使得第一行掃導(dǎo)通時(shí)的LED電流變小，造成LED亮度降低如圖2所示，于實(shí)際點(diǎn)屏顯示時(shí)則可觀察到有第一行掃有偏暗的現(xiàn)象。

圖1 掃描屏運(yùn)行方式

圖2 行掃運(yùn)行PCB寄生電容影響

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　　解決方案：

　　應(yīng)用行掃補(bǔ)償技術(shù)在行掃進(jìn)行時(shí)針對(duì)第一行做電流補(bǔ)償，來(lái)補(bǔ)充因PCB燈板上電容效應(yīng)損失的電流，以消除掃描顯示屏于第一行產(chǎn)生的暗線問(wèn)題，圖3為理想LED的電流波型，圖4為受PCB燈板上的電容效應(yīng)影響的波形，圖5則為本文所提出補(bǔ)償技術(shù)之結(jié)果。

　　上屏觀察結(jié)果，圖6顯示有行掃暗線問(wèn)題，而如圖7所示，其行掃暗線問(wèn)題已被消除。

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　　2拖影現(xiàn)象問(wèn)題

　　室內(nèi)掃描屏另一問(wèn)題則是拖影現(xiàn)象，主因顯示屏換行與換列的運(yùn)行間，對(duì)于PCB上的寄生電容的充放電因素導(dǎo)致讓不該點(diǎn)亮的LED點(diǎn)亮，尤其應(yīng)用于斜掃時(shí)更為明顯，而拖影問(wèn)題于LED掃描屏分別有上拖影與下拖影效應(yīng)。

　　上拖影效應(yīng)：

　　掃描運(yùn)行時(shí)如圖8所示，當(dāng)?shù)谝涣袑?dǎo)通時(shí)，LED1發(fā)亮，此時(shí)也會(huì)對(duì)第一行Cpar1進(jìn)行充電，而換至第二列導(dǎo)通時(shí)，原本只應(yīng)讓LED4發(fā)亮，但LED3也隨之發(fā)亮，其因?yàn)镻CB上的行寄生電容Cpar1被VLED1進(jìn)行充電且保持住，而在換列時(shí)經(jīng)由LED3形成一泄放路徑至Driver-IC使其LED發(fā)亮，此為上拖影效應(yīng)。

　　解決方式則是使用外加泄放電路做為行PCB寄生電容的泄放路徑，如圖9所示，在換行時(shí)預(yù)先將行寄生電容的電荷泄放，則可解決經(jīng)由LED為泄放路徑的問(wèn)題，進(jìn)而將上拖影現(xiàn)象消除。

　　下拖影效應(yīng)：

　　掃描運(yùn)行時(shí)如圖10所示，當(dāng)?shù)谝恍械谝涣袑?dǎo)通時(shí)使LED1發(fā)亮，而此時(shí)也會(huì)對(duì)第一列Cpar1進(jìn)行放電動(dòng)作，而換至第二行與第二列導(dǎo)通時(shí)，原本只應(yīng)讓LED4發(fā)亮，但LED2也隨之發(fā)亮，其因?yàn)榱猩系腜CB寄生電容Cpar1被第一行先行放電至低電位，而于換行時(shí)經(jīng)由LED2形成充電路徑至Driver-IC使其LED發(fā)亮，此則稱為下拖影效應(yīng)，運(yùn)作波形如圖11所示。

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　　本文提出的解決方案

　　利用顯示屏驅(qū)動(dòng)IC內(nèi)建的預(yù)充電電路如圖12所示，應(yīng)用在換行掃描運(yùn)作時(shí)預(yù)先做充電動(dòng)作，可先行將列上的PCB寄生電容先做充電，將列上的電壓提高，而做換行時(shí)則可阻斷列電容的充電路徑消除下拖影效應(yīng)，消除下拖影運(yùn)作原理如圖13所示。

　　上屏觀察結(jié)果，圖14顯示其下拖影現(xiàn)象明顯，圖15為使用預(yù)充電技術(shù)，將下拖影現(xiàn)象消除。

圖14 下拖影現(xiàn)象明顯

圖15 預(yù)充電技術(shù)，下拖影現(xiàn)象消除

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　　3區(qū)塊不均問(wèn)題:

　　為了解決下拖影的問(wèn)題我們會(huì)做預(yù)先充電的動(dòng)作，來(lái)提高列的電位，但這樣的方式會(huì)衍生出區(qū)塊不均的問(wèn)題。

　　區(qū)塊不均的影響特別在低灰時(shí)才能明顯觀察出若使用于中高灰度時(shí)則無(wú)此現(xiàn)象發(fā)生而區(qū)塊不均勻的現(xiàn)象是因?yàn)镻CB布局的差異，以及驅(qū)動(dòng)IC間的差異使得電位不一致所產(chǎn)生的結(jié)果。如圖16所示，左邊跟右邊的明亮度會(huì)有差異，而且是以IC區(qū)塊為單位。

圖16區(qū)塊不均造成亮度差異

　　本文提出使用在低灰時(shí)改善區(qū)塊不均的功能，如圖17所示，可觀察出左右兩邊區(qū)塊無(wú)明顯亮度差異。

圖17區(qū)塊不均已解決

　　4花屏現(xiàn)象:

　　LED顆粒本身的電性特性跟制程有關(guān)，每批制程的偏移會(huì)造成不同批的LED特性都不盡相同，而且同一批的LED顆粒間也會(huì)有誤差量。因此這些特性的誤差就會(huì)造成花屏的現(xiàn)象。

　　如圖18所示，在整個(gè)畫(huà)面顯示相同灰階，左邊看得出來(lái)整面屏非常雜亂，即使提高整面屏的亮度還是非常雜亂。通常處理這種花屏現(xiàn)象需要使用亮度校正的方式，來(lái)使花屏現(xiàn)象改善。

　　但是利用亮度校正成本非常高，且LED老化以后需要再重新校正，亦即每隔一段時(shí)間需要校正一次，很不方便。因此本文也提出在IC內(nèi)部提供一個(gè)亮度均化的方式，使得整面屏更為均勻平順，如圖19所示。

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　　結(jié)論

　　隨著市場(chǎng)對(duì)LED顯示屏的要求越來(lái)越高，顯示屏產(chǎn)品正朝著清晰化、精細(xì)化、流暢化的發(fā)展方向演進(jìn)，LED點(diǎn)距也由室外屏的P10逐漸縮小至室內(nèi)屏的P3、P2，甚至P1.2等，這也對(duì)LED封裝、驅(qū)動(dòng)控制以及系統(tǒng)散熱設(shè)計(jì)等方面提出了更嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。

　　為了節(jié)省燈板的布局面積及散熱問(wèn)題，多行掃的應(yīng)用已經(jīng)成為L(zhǎng)ED顯示屏采用的趨勢(shì)，尤其是超密屏的應(yīng)用。目前掃描屏已由原先的8掃屏漸漸擴(kuò)展至 16掃，32 掃等應(yīng)用。

　　而顯示系統(tǒng)所衍生出來(lái)的問(wèn)題與挑戰(zhàn)，包括系統(tǒng)PCB板、LED電性特性等，透過(guò)在芯片IC內(nèi)部改善功能，一一克服這些難題，讓客戶使用起來(lái)簡(jiǎn)單方便。如需更多信息及詳細(xì)說(shuō)明，請(qǐng)參考聚積科技產(chǎn)品與文件信息。