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整體速度的提升-更高的刷新率與換幀率 LED是經由流過的電流來驅動的，而通過的脈沖寬度可以控制LED的亮度及灰度，簡單來說若不考慮系統端的設計，刷新率是經由尋址時間 (Tacc)及流過LED的電流速度所決定的;而換幀率的提高除了系統的支持外更需要更快的尋址時間，而尋址時間與傳輸的頻率(DCLK)與尋址數有強烈的正相關。 
例如：有一全彩戶外顯示屏尋址數為768，若是使用不同的頻率則整體的尋址時間也會不同： 工作頻率為10MHz≥768×0.1ms= 76.8ms; 工作頻率為30MHz≥768×0.033ms = 25.6ms。 由上可見，兩者的尋址時間相差3倍。 而電流流過LED的速度決定LED顯示屏的刷新率。舉例說明，若一個LED顯示屏尋址數皆為768、工作頻率為30MHz、灰階調整為8位、亮度調整皆為2位、每子場的間隔時間為4ms;傳統驅動芯片的顯示脈沖寬度為250ns，而迅杰公司SnapDrive驅動芯片的脈沖寬度為50ns，兩者可以達到的刷新率有明顯的差異。 A. 傳統驅動芯片(脈沖寬度為250ns) 權重安排為1/64，1/32，1/16，1/8，1/4，1/2，1，2，4，8，16，32 Tfr=25.6ms×(6+63)+5×4ms= 1786.4ms 刷新率fr = 559.7Hz B. SnapDrive驅動芯片(脈沖寬度為50ns) 權重安排為1/512，1/256，1/128，1/64，1/32，1/16，1/8，1/4，1/2，1，2，4 Tfr=25.6ms×(9+7)+8×4ms= 441.6ms fr=2264.5Hz 顯示灰階度提升 目前市場上一般通用的傳統驅動芯片其OE(芯片輸出端使能腳，Chip Output Enable)響應時間約為250ns，若以上述的例子來看其最高的灰階為8位;亦即R、G、B各有256個灰階度。其色彩為256×256×256 =16777216 約1千六百萬色。若想將灰階度提高至14位亦即16384×16384×16384=4.39千億色;兩者之間的刷新頻率亦會得到明顯的差異。 A. 傳統驅動芯片(脈沖寬度為250ns) 權重安排為1/64，1/32，1/16，1/8，1/4，1/2，1，2，4，8，16，32，64，128，256，512，1024，2048 Tfr=25.6ms×[6+4095]+5×4ms = 105005.6ms fr = 9.5 Hz B. SnapDrive驅動芯片(脈沖寬度為25ns) 權重安排為 1/1024，1/512，1/256，1/128，1/64，1/32，1/16，1/8，1/4，1/2，1，2，4，8，16，32，64，128 Tfr=25.6ms×[10+255]+9×4ms =6820ms fr =146.6Hz 從臺灣迅杰科技推出包含SnapDrive技術之驅動芯片測試條件及結果可見，驅動芯片在極小的OE脈沖寬度下其輸出電流仍為線性輸出，而傳統驅動芯片則無法提供線性的輸出。 測試條件： Vcc=5V，Iout=38.3mA，RL=47Ω，CL=13pF
失真率的降低 針對不同的輸出電流斜率的驅動芯片，利用仿真軟件(HSPICE2007)，可在失真率方面得到不同的結果，如表2所示。
仿真條件：傳統驅動芯片：Ton:160ns，Tof:70ns SnapDrive驅動芯片：Ton:15ns，Tof:15ns Vin: 5V，Iout=20mA，LED等效電路RL:52Ω，CL:10pf OE 脈沖寬度為：250ns 解決LED 熱的問題及增加LED的壽命 如圖3所示為50%占空比的電流輸出示意圖，若在同一個時間內將出電流的脈沖平均打散，不但不影響輸出電流及LED的亮度也可以避免LED長時間的點亮造成LED過熱及壽命提早衰減的現象。
快速響應電路設計 使用快速響應的驅動芯片雖然可以提高LED顯示屏之灰階度及刷新頻率;不過根據電感效應的公式DV=L·di/dt，因時間t變小;相對而言瞬間的電壓變大所以容易產生突波。筆者在此列上幾個電路設計上的改善方式供讀者參考： DV：電壓的變化量; L：電路上寄生之電感; di：對電流的微分; dt：對時間的微分。 在電路設計上有幾點需要特別注意： 1. PCB(印制電路板)最好是4層板以上，將電源及地獨立一層;走線部分越短越好; 2. VLED及VCC對地端加上一個大的穩壓電容，建議CP1及CP2為1000~1500mF; 3. VLED與VCC分開為不同電源; 4. 可在頻率輸入端加上RC電路，將其峰值降低，降低對電磁干擾的影響;建議Rt<22Ω、Ct<33pF。
掃描屏上;建議在MOS的柵極與74HC138之間串一個電阻，以避免VLED端的電感效應及MOS端寄生電容所產生的突波，造成74HC138燒毀;建議Rg<100Ω、Cg<47pF(電容部分可選擇不加)。
結論 憑借快速響應驅動芯片SnapDrive，不但可以提升整屏的灰階顯示及刷新頻率、降低電流輸出失真率，也由于傳統驅動芯片電流的爬升及下降時間較長，在未達到設定電流時其非線性輸出會影響LED的發光特性(波長)，容易造成顯示屏色彩失真的現象。但由于傳輸及工作頻率的提高對設計者而言除了在電路設計上要更加小心外，挑選高質量、高信賴度的驅動芯片更是不二法門。 參考文獻： [1]李熹霖.談LED大屏的刷新頻率和換幀頻率.現代顯示,2004(01) [2]王麗莉,董金明.LED全彩屏脈沖打散顯示方案.電子測量技術(J),2006,29(4) [3]王瑩. LED:讓世界光彩奪目.電子產品世界,2009,16(4):24-26 [4]楊軍平,吳欣慧,秦長海,等.電子產品世界,2009,16(6):40-43 [5]王瑩. LED產業的發展概況.電子產品世界,2009,16(10):11-13 作者：鄭文盛 臺灣迅杰科技產品經理 時間：2009-12-10 來源:電子產品世界 |
