应用于室内的显示屏

　　显示屏分为静态屏与动态扫描屏，若静态屏应用于室内其优点是，应用简单，控制器容易实现，但要做成超密屏时则使用的驱动IC数量是非常可观的，因此若将其应用于室内显示屏则会遭遇到空间受限与耗能过大以及像素不足等缺点。

　　所以业界在室内显示屏的应用大多为动态扫描屏居多，动态扫描屏不但可制作成超密屏，还具备耗能低与空间容许程度较高等优点，但动态扫描屏是利用人的视觉暂留为特点设计，因此在应用上会遇到一些缺点，如行扫偏暗，拖影问题，花屏与区块不均等，针对上述问题本文中提出相对的技术来解决与改善动态扫描屏于应用上的缺点。

　　技术问题

　　随着扫描数的增加以及LED 点距缩小，衍生出的问题也接踵而来，例如因灯板及LED的电容效应产生出的上/下拖影问题、第一行扫偏暗问题，或电位不一致所产生区块不均问题等。

　　除上述衍生的问题外，由于LED室内显示屏广泛应用，点距越来越小，对于LED的电流需求也不若以往那么大，现在的电流需求可能只要3mA、2mA，甚至1mA就可达到目标效果。

　　相对于点距及电流需求变小，LED驱动IC所被要求的电流精准度也越来越严格，因此，以往被大电流掩盖住的亮度不均问题(花屏)也随之浮现。

　　室内扫描屏相关问题与解决方案

　　1行扫暗线问题

　　因扫描屏运行方式为一行一行逐次点亮如图1所示，若当一帧(frame)的LED导通时间远小于关闭时间，使得PCB灯板上的寄生电容效应导致列电压提高，因此对第一行扫导通时此列的电压会较其他行扫的列电压高，使得第一行扫导通时的LED电流变小，造成LED亮度降低如图2所示，于实际点屏显示时则可观察到有第一行扫有偏暗的现象。

图1 扫描屏运行方式

图2 行扫运行PCB寄生电容影响

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　　解决方案：

　　应用行扫补偿技术在行扫进行时针对第一行做电流补偿，来补充因PCB灯板上电容效应损失的电流，以消除扫描显示屏于第一行产生的暗线问题，图3为理想LED的电流波型，图4为受PCB灯板上的电容效应影响的波形，图5则为本文所提出补偿技术之结果。

　　上屏观察结果，图6显示有行扫暗线问题，而如图7所示，其行扫暗线问题已被消除。

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　　2拖影现象问题

　　室内扫描屏另一问题则是拖影现象，主因显示屏换行与换列的运行间，对于PCB上的寄生电容的充放电因素导致让不该点亮的LED点亮，尤其应用于斜扫时更为明显，而拖影问题于LED扫描屏分别有上拖影与下拖影效应。

　　上拖影效应：

　　扫描运行时如图8所示，当第一列导通时，LED1发亮，此时也会对第一行Cpar1进行充电，而换至第二列导通时，原本只应让LED4发亮，但LED3也随之发亮，其因为PCB上的行寄生电容Cpar1被VLED1进行充电且保持住，而在换列时经由LED3形成一泄放路径至Driver-IC使其LED发亮，此为上拖影效应。

　　解决方式则是使用外加泄放电路做为行PCB寄生电容的泄放路径，如图9所示，在换行时预先将行寄生电容的电荷泄放，则可解决经由LED为泄放路径的问题，进而将上拖影现象消除。

　　下拖影效应：

　　扫描运行时如图10所示，当第一行第一列导通时使LED1发亮，而此时也会对第一列Cpar1进行放电动作，而换至第二行与第二列导通时，原本只应让LED4发亮，但LED2也随之发亮，其因为列上的PCB寄生电容Cpar1被第一行先行放电至低电位，而于换行时经由LED2形成充电路径至Driver-IC使其LED发亮，此则称为下拖影效应，运作波形如图11所示。

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　　本文提出的解决方案

　　利用显示屏驱动IC内建的预充电电路如图12所示，应用在换行扫描运作时预先做充电动作，可先行将列上的PCB寄生电容先做充电，将列上的电压提高，而做换行时则可阻断列电容的充电路径消除下拖影效应，消除下拖影运作原理如图13所示。

　　上屏观察结果，图14显示其下拖影现象明显，图15为使用预充电技术，将下拖影现象消除。

图14 下拖影现象明显

图15 预充电技术，下拖影现象消除

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　　3区块不均问题:

　　为了解决下拖影的问题我们会做预先充电的动作，来提高列的电位，但这样的方式会衍生出区块不均的问题。

　　区块不均的影响特别在低灰时才能明显观察出若使用于中高灰度时则无此现象发生而区块不均匀的现象是因为PCB布局的差异，以及驱动IC间的差异使得电位不一致所产生的结果。如图16所示，左边跟右边的明亮度会有差异，而且是以IC区块为单位。

图16区块不均造成亮度差异

　　本文提出使用在低灰时改善区块不均的功能，如图17所示，可观察出左右两边区块无明显亮度差异。

图17区块不均已解决

　　4花屏现象:

　　LED颗粒本身的电性特性跟制程有关，每批制程的偏移会造成不同批的LED特性都不尽相同，而且同一批的LED颗粒间也会有误差量。因此这些特性的误差就会造成花屏的现象。

　　如图18所示，在整个画面显示相同灰阶，左边看得出来整面屏非常杂乱，即使提高整面屏的亮度还是非常杂乱。通常处理这种花屏现象需要使用亮度校正的方式，来使花屏现象改善。

　　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，亦即每隔一段时间需要校正一次，很不方便。因此本文也提出在IC内部提供一个亮度均化的方式，使得整面屏更为均匀平顺，如图19所示。

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　　结论

　　随着市场对LED显示屏的要求越来越高，显示屏产品正朝着清晰化、精细化、流畅化的发展方向演进，LED点距也由室外屏的P10逐渐缩小至室内屏的P3、P2，甚至P1.2等，这也对LED封装、驱动控制以及系统散热设计等方面提出了更严苛的挑战。

　　为了节省灯板的布局面积及散热问题，多行扫的应用已经成为LED显示屏采用的趋势，尤其是超密屏的应用。目前扫描屏已由原先的8扫屏渐渐扩展至 16扫，32 扫等应用。

　　而显示系统所衍生出来的问题与挑战，包括系统PCB板、LED电性特性等，透过在芯片IC内部改善功能，一一克服这些难题，让客户使用起来简单方便。如需更多信息及详细说明，请参考聚积科技产品与文件信息。