PWM驱动芯片在LED扫描显示屏上的应用.pdf

PWM 驱动芯片在LED 扫描显示屏上的应用 引言：LED 显示屏在近十年的蓬勃发展，加上摄像器材技术的大幅 提升，各家显示屏厂商无不投入大量精力于高端显示屏的研发，为满 足此波创新浪潮中高灰度及高刷新率的需求，愈来愈多厂商将目光转 移到PWM 驱动芯片，利用PWM 驱动芯片内建数字电路的特性，处 理大量复杂的影像数据并转换成恒流输出以驱动LED，减轻了控制 器的负荷量，并且更轻易地实现高端显示屏中对于灰度及刷新率的严 格要求，同时也大幅提升了LED 利用率且提高了显示屏的亮度。但 是在为数众多的扫描驱动显示屏需求中，为了实现超高画面刷新率， 传统PWM 驱动芯片也遭遇到相等程度的阻碍，传统PWM 驱动芯片 利用脉波宽度调变，在一个画面周期中，将恒流输出波形依据灰阶数 据大小平均打散以提高画面刷新率的技术，在扫描驱动显示屏上也完 全发挥不了预期作用，本文将深入探讨传统PWM 驱动芯片在扫描屏 中的种种现象。 一．灰度的产生机制 灰度（彩色）的实现有两种方式，即PWM （脉宽调制）和FRC （帧率控制）。PWM 是在一次扫描时间内分成若干个时间片，如16 级灰度，就分成16 个时间片，如果显示5/16 灰度，那么只有5/16 的时间内是有驱动电压的（对同一个点而言），最后的等效电压就只 有全黑的5/16 了；FRC 跟PWM 类似，只是每个时间片变成了一帧， 如显示16 级灰度，那么就要用16 帧，显示5/16 的灰度，在16 帧 里只有5 帧有驱动电压（对同一个点而言），最后的等效电压就只有 全黑的5/16 了。 一般对于4 级以上的灰度，是采用PWM＋FRC 结合的方式。因 为灰度越高，采用PWM 需要的频率就越高，如16 级灰度，320 行， 刷新率60HZ，需要16x320x60=307200Hz。频率越高，IC 的结构 越复杂，而稳定性越差，功耗也越大；而采用FRC，灰度级越多， 一个周期需要的帧数越多，如16 级灰度需要16 帧，刷新率60Hz 时每秒钟不到4 个周期，这样看起来就会有闪烁，所以就得提高刷新 率，这同样要提高频率，增加功耗，同时还要提高液晶的反应速度， 而液晶的反应速度总是有限的，且提高速度会大大增加液晶的成本。 如果采用PWM＋FRC，可以用2-bit （即4 级）PWM 和2-bit （4 帧）FRC 或者3-bit （8 级）PWM 和1-bit （2 帧）FRC，这样就就能 很好解决这些问题，弥补各自的不足。 至于彩色，跟灰度是一样的，只是三基色的调配而已，如3-3-2 方式的256 色，只是RGB 三个颜色的灰度分别是8，8，4 而已。其 它:1、首先屏必须支持灰度级。好比一把尺子，常用的尺子刻度都是 毫米，因此它能分辨的最小准确刻度是 1 毫米；而对于一把游标卡尺 来讲，由于它的刻度是0.2 毫米，因此它能分辨的最小准确刻度是 0.2 毫米。2、控制器也必须支持灰度级才行，因为光有屏支持灰度 级是没有用的，灰度数据是从控制器来的，如果控制器是单色的，那 么屏只能接受到单色的数据，当然也只能显示单色的效果。 灰度是如何产生的：对于STN 屏来讲，主要有帧频率控制和 PWM 两种方式，这里的工作都是有控制器完成的。对于TFT 屏来讲， 一般是通过DAC 的方式实现的，并且是在source 驱动器里完成。 二． 适应性脉波密度调变(APDM)技术 Ferry-Porter 定律指出，人眼在观看脉冲光时，随着脉冲频率的 提高，会到达一个临界点，超过这个临界频率，人眼将感觉脉冲光是 连续的，即不会有闪烁现象。此临界频率又和背景亮度成正比，即亮 度愈高，画面刷新率就必须愈高，人眼才不会感觉到显示屏在闪烁。 因此，适应性脉波密度调变(APDM)技术就因应而生。此技术利用侦 测灰度数据的大小，在低灰度时，维持足够的画面刷新率，以减少恒 流切换造成的亮度损失；在高灰度时，增加平均打散段数以提高画面 刷新率，可有效提升质量避免画面闪烁。明阳半导体的 MY9262 驱 动芯片即是采用此技术，运用于静态驱动显示屏时，可有效将 16 比 特灰阶画面的刷新率提升至 15,625Hz。 图一. 适应性脉波密度调变技术 三． PWM 驱动芯片在扫描屏上的应用 1 恒流打散技术可提高刷新率？ 将恒流输出波形平均打散以提高画面刷新率的APDM 技术运用 在动态驱动扫描屏上，完全无法发挥预期的高刷新率效果，而且还会 因为打散