應(yīng)用于室內(nèi)的顯示屏

　　顯示屏分為靜態(tài)屏與動態(tài)掃描屏，若靜態(tài)屏應(yīng)用于室內(nèi)其優(yōu)點是，應(yīng)用簡單，控制器容易實現(xiàn)，但要做成超密屏?xí)r則使用的驅(qū)動IC數(shù)量是非?？捎^的，因此若將其應(yīng)用于室內(nèi)顯示屏則會遭遇到空間受限與耗能過大以及像素不足等缺點。

　　所以業(yè)界在室內(nèi)顯示屏的應(yīng)用大多為動態(tài)掃描屏居多，動態(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，但動態(tài)掃描屏是利用人的視覺暫留為特點設(shè)計，因此在應(yīng)用上會遇到一些缺點，如行掃偏暗，拖影問題，花屏與區(qū)塊不均等，針對上述問題本文中提出相對的技術(shù)來解決與改善動態(tài)掃描屏于應(yīng)用上的缺點。

　　技術(shù)問題

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

　　除上述衍生的問題外，由于LED室內(nèi)顯示屏廣泛應(yīng)用，點距越來越小，對于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。

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

　　室內(nèi)掃描屏相關(guān)問題與解決方案

　　1行掃暗線問題

　　因掃描屏運(yùn)行方式為一行一行逐次點亮如圖1所示，若當(dāng)一幀(frame)的LED導(dǎo)通時間遠(yuǎn)小于關(guān)閉時間，使得PCB燈板上的寄生電容效應(yīng)導(dǎo)致列電壓提高，因此對第一行掃導(dǎo)通時此列的電壓會較其他行掃的列電壓高，使得第一行掃導(dǎo)通時的LED電流變小，造成LED亮度降低如圖2所示，于實際點屏顯示時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)行時針對第一行做電流補(bǔ)償，來補(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顯示有行掃暗線問題，而如圖7所示，其行掃暗線問題已被消除。

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　　2拖影現(xiàn)象問題

　　室內(nèi)掃描屏另一問題則是拖影現(xiàn)象，主因顯示屏換行與換列的運(yùn)行間，對于PCB上的寄生電容的充放電因素導(dǎo)致讓不該點亮的LED點亮，尤其應(yīng)用于斜掃時更為明顯，而拖影問題于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)行時如圖8所示，當(dāng)?shù)谝涣袑?dǎo)通時，LED1發(fā)亮，此時也會對第一行Cpar1進(jìn)行充電，而換至第二列導(dǎo)通時，原本只應(yīng)讓LED4發(fā)亮，但LED3也隨之發(fā)亮，其因為PCB上的行寄生電容Cpar1被VLED1進(jìn)行充電且保持住，而在換列時經(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)行時如圖10所示，當(dāng)?shù)谝恍械谝涣袑?dǎo)通時使LED1發(fā)亮，而此時也會對第一列Cpar1進(jìn)行放電動作，而換至第二行與第二列導(dǎo)通時，原本只應(yīng)讓LED4發(fā)亮，但LED2也隨之發(fā)亮，其因為列上的PCB寄生電容Cpar1被第一行先行放電至低電位，而于換行時經(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)作時預(yù)先做充電動作，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)塊不均問題:

　　為了解決下拖影的問題我們會做預(yù)先充電的動作，來提高列的電位，但這樣的方式會衍生出區(qū)塊不均的問題。

　　區(qū)塊不均的影響特別在低灰時才能明顯觀察出若使用于中高灰度時則無此現(xiàn)象發(fā)生而區(qū)塊不均勻的現(xiàn)象是因為PCB布局的差異，以及驅(qū)動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顆粒間也會有誤差量。因此這些特性的誤差就會造成花屏的現(xiàn)象。

　　如圖18所示，在整個畫面顯示相同灰階，左邊看得出來整面屏非常雜亂，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

　　隨著市場對LED顯示屏的要求越來越高，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LED封裝、驅(qū)動控制以及系統(tǒng)散熱設(shè)計等方面提出了更嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。

　　為了節(jié)省燈板的布局面積及散熱問題，多行掃的應(yīng)用已經(jīng)成為LED顯示屏采用的趨勢，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)所衍生出來的問題與挑戰(zhàn)，包括系統(tǒng)PCB板、LED電性特性等，透過在芯片IC內(nèi)部改善功能，一一克服這些難題，讓客戶使用起來簡單方便。如需更多信息及詳細(xì)說明，請參考聚積科技產(chǎn)品與文件信息。