LED顯示屏驅動(dòng)設計原理及發(fā)展趨勢

一、概述大屏幕一直是LED領(lǐng)域發(fā)展重要的組成部分，是大型娛樂(lè )、體育賽事、廣場(chǎng)主題顯示重要組成部分，全彩屏從藍光LED誕生以來(lái)，一直保持高速發(fā)展態(tài)勢。在裝飾顯示市場(chǎng)LED將起到積極的作用，市場(chǎng)擴張明顯。我國是全球LED顯示屏生產(chǎn)大國，從LED芯片、驅動(dòng)IC、控制器、屏幕制造等環(huán)節完全占據主導地位。

16位移位恒流IC的由來(lái)：雙色屏主要是以顯示文字為主，單片機掃描比較方便，由于LED數量的增加，為了節省O/I資源，采用74HC595移位掃描。為了更適合LED的應用在此基礎上整合了恒流電流設定功能，增加了電流驅動(dòng)能力，更符合需求及成本需要又封裝出16位器件，被目前全彩屏廣泛采用。

電流驅動(dòng)能力不斷降低，早前TLC5940高達120mA單路驅動(dòng)電流能力，后來(lái)TB62726、ST2221、MBI5026電流驅動(dòng)能力都降低到80-90mA.目前基本上是采用45mA電流驅動(dòng)能力，比如MBI5024和CYT62726.電流驅動(dòng)能力降低，主要原因是LED器件發(fā)光強度越來(lái)越高，為了提升圖像質(zhì)量，靜態(tài)屏幕設計越來(lái)越多采用，對驅動(dòng)電流能力需求降低。從IC成本角度可以縮減芯片尺寸，從而降低成本，為此設計出25mA靜態(tài)屏幕驅動(dòng)芯片CYT62727.

目前全球有80%的LED屏幕采購生產(chǎn)來(lái)至中國大陸，普遍采用16通道恒流器件設計，短期內還會(huì )繼續延續，至少未來(lái)5年內不會(huì )消失，主要是配套控制技術(shù)成熟，產(chǎn)品已經(jīng)系列化，除非系統控制技術(shù)和芯片驅動(dòng)設計有巨大的飛躍，成本進(jìn)一步的降低，否則現狀不會(huì )改變。近年來(lái)，不少公司不斷推出新架構，都未來(lái)得到市場(chǎng)認可。最大的問(wèn)題是通過(guò)控制技術(shù)，假如改變LED的顏色一致性，新的技術(shù)沒(méi)有大的突破之前，對應用者吸引不大，購買(mǎi)意愿不強。

近幾年，大陸芯片設計公司一定會(huì )替代性的占領(lǐng)LED顯示屏市場(chǎng)，像士蘭明芯穩居主流顯示屏LED芯片供應商，原因有出色的品質(zhì)保證外，良好的直銷(xiāo)模式是贏(yíng)得市場(chǎng)法寶。未來(lái)驅動(dòng)IC也需要直銷(xiāo)模式。顯示屏企業(yè)大多是大陸本土企業(yè)，和臺系IC在分銷(xiāo)賬期、交貨速度和信任度上還需要進(jìn)一步的改善。

在驅動(dòng)應用技術(shù)上，色彩的矯正技術(shù)亟待解決的瓶頸，顯示屏衰減一致性問(wèn)題突出，波長(cháng)矯正和亮度矯正是下一個(gè)重點(diǎn)突破目標，首先是解決亮度一致性問(wèn)題，再而是波長(cháng)的一致性矯正。這是世界性難題，也是當前亟待解決的技術(shù)難題。

控制技術(shù)發(fā)展已經(jīng)走到世界的前列，但是在新方式控制理念上停滯不前，原因是控制器廠(chǎng)家和IC設計廠(chǎng)家配合不暢，各自相對獨立，驅動(dòng)技術(shù)和控制技術(shù)不能很好的銜接，采用16通道兼容性設計發(fā)展成熟度高，新的控制技術(shù)推出很少，更談不上技術(shù)的革新。16通道恒流器件在LED屏幕上采用長(cháng)達十幾年之久，到目前也只不過(guò)是減低電流，應對競爭激烈的價(jià)格而已，并沒(méi)有技術(shù)上的突破。先后多家公司推出了系列IC,并沒(méi)有得到很好的應用，是控制技術(shù)的缺失造成的。在電腦技術(shù)飛速發(fā)展的今天，可以替代簡(jiǎn)化控制器的規模，但是技術(shù)的移植也需要IC設計廠(chǎng)家的支持，市場(chǎng)缺失控制技術(shù)和芯片驅動(dòng)整合性的方案提供商。

2009年LED顯示行業(yè)國內市場(chǎng)規模超過(guò)300多億，年產(chǎn)值過(guò)億的企業(yè)有30多家，過(guò)千萬(wàn)100多家，大小有上千家企業(yè)從事顯示制造行業(yè)。LED顯示屏繼續保持15%增長(cháng)速度，技術(shù)日漸成熟。我國大型賽事工程不斷，帶動(dòng)LED增長(cháng)強勁。比如：奧運、世博、亞運會(huì )、上海迪斯尼、地鐵、高鐵等工程賽事。

二、屏幕原理設計

文字顯示屏，只要內容顯示清楚，有足夠的的亮度，基本上都會(huì )滿(mǎn)足客戶(hù)需要了。但是對于圖像顯示屏的顯示質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)，問(wèn)題就復雜得多。一般是主觀(guān)方式來(lái)評價(jià)顯示屏圖像顯示質(zhì)量。所謂主觀(guān)方式評價(jià)，就是人為的方式評判，通過(guò)觀(guān)察圖像顯示質(zhì)量做出評判。這樣。評價(jià)結果不僅與圖像本身顯示質(zhì)量有關(guān)，而且與觀(guān)察者的主觀(guān)因素也有關(guān)系，很難說(shuō)是公正和確切性的標準。盡管如此目前還是沒(méi)有很好的辦法，在沒(méi)有客觀(guān)的測量方式出現之前，主觀(guān)方式仍然是最有效、實(shí)用的方法。

㈠ 最大顯示色彩數

顯示器的每個(gè)像素的顏色都是由RGB三種基色組成。低端的液晶顯示板，各個(gè)基色只能表現6位色，即26=64種顏色。通過(guò)簡(jiǎn)單的計算，我們可以知道每個(gè)獨立像素可以表現的最大顏色數是64×64×64=2.62K種顏色；高端液晶顯示板利用FRC技術(shù)則使得每個(gè)基色則可以表現 8位色，即28=256種顏色，則像素能表現的最大顏色數為256×256×256=16KK種顏色。這種顯示板顯示的畫(huà)面色彩更豐富，層次感也好。目前市面上的液晶顯示器此兩種顯示板都有采用，大家可以留心一下。

表面的照度單位勒克司；將此數值與屏體有效顯示面積相乘，得到整個(gè)屏體的在最佳視角上的發(fā)光強度，假設屏體中每個(gè)像素的發(fā)光強度在相應空間內恒定，則此數值可被認為也是整個(gè)屏體的光通量。一般室外LED顯示屏須達到4000cd/平方米以上的亮度才可在日光下有比較理想的顯示效果。普通室內LED,最大亮度在700~2000cd/平方米左右。

單個(gè)LED的發(fā)光強度以cd為單位，同時(shí)配有視角參數，發(fā)光強度與LED的色彩沒(méi)有關(guān)系。單管的發(fā)光強度從幾個(gè)mcd到五千mcd不等。LED生產(chǎn)廠(chǎng)商所給出的發(fā)光強度指LED在20mA電流下點(diǎn)亮，最佳視角上及中心位置上發(fā)光強度最大的點(diǎn)。封裝LED時(shí)頂部透鏡的形狀和LED芯片距頂部透鏡的位置決定了LED視角和光強分布。一般來(lái)說(shuō)相同的LED視角越大，最大發(fā)光強度越小，但在整個(gè)立體半球面上累計的光通量不變。

當多個(gè)LED較緊密規則排放，其發(fā)光球面相互疊加，導致整個(gè)發(fā)光平面發(fā)光強度分布比較均勻。在計算顯示屏發(fā)光強度時(shí)，需根據LED視角和LED的排放密度，將廠(chǎng)商提供的最大點(diǎn)發(fā)光強度值乘以30%~90%不等，作為單管平均發(fā)光強度。

一般LED的發(fā)光壽命很長(cháng)，生產(chǎn)廠(chǎng)家一般都標明為100,000小時(shí)以上，這是在設定的最佳的條件下，實(shí)際還應注意LED的亮度衰減周期，亮度衰減周期與LED生產(chǎn)的材料工藝及生產(chǎn)廠(chǎng)商有很大關(guān)系，一般在經(jīng)濟條件許可的情況下應選用亮度衰減較緩慢的品牌。