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提升LED顯示屏刷新率的方法介紹

來源:數字音視工程網     作者:疾風    編輯:數字音視工程    2011-01-07 00:00:00     加入收藏    咨詢

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提升LED顯示屏刷新率的方法介紹

  LED顯示屏的灰階度

  灰階度就是顯示屏上每一顆LED亮度的分辨率,舉例來說,4bit灰階度表示LED有16階的亮度變化。而LED驅動芯片的灰階度控制,實行方式如圖1所示。LED亮度的灰階度是由驅動芯片上的OE寬度與SDI來控制,以圖1中的第一個LED要顯示的灰階度5為例,SDI必須在OE寬度為1和4打開輸出開關,以得到整體的LED顯示灰階度為5。而灰階度為9、4與11則以此類推,以不同的SDI和OE寬度的排列組合得到不同的LED灰階度,也就會顯示出不同的LED亮度變化。除此之外,OE的單位寬度愈短,完成一個灰階度變化的周期也就愈短,也就是單位時間內,所能得到的刷新率也就愈高。

  最短OE脈寬與高刷新率的關系

  驅動芯片中OE的最短脈沖寬度及反應時間(tr/tf)決定了灰階度的高低,所謂最短OE脈寬就是在能夠維持所有信道輸出電流線性度的條件下,OE可打開的有效寬度。愈小的OE脈寬,就能產出愈高的輸出色階,也就是擁有愈快速的輸出電流響應,刷新率及輸出灰階度也就愈高。其中刷新率與輸出灰階度與OE最短脈沖寬度、系統數據傳輸速度、串接芯片個數與芯片輸出信道數有關,如圖2如示,列出參考公式如下:

  Frefresh : 刷新率(Hz)

  根據上列參考公式,如果單一控制器有8個輸出口,帶截面積為64×64單色屏,所需要的串接芯片個數NIC=32,輸出灰階度設為12位(4,096級),如果采用具備16個輸出信道、數據傳輸速度為20MHz和OE最短脈沖寬度為300ns的驅動芯片,代入計算可得到刷新率有723Hz,但如果輸出灰階度想提高為14位(4,096級),刷新率則是下降至196Hz,如果輸出灰階度想提高到16位(65,536級),刷新率則僅有50Hz,而一般系統輸入的畫面更新率至少60Hz,因此如此低的刷新率已無法供應一般顯示屏系統的需求。

  在上述情況中,如果想提高輸出灰階度,同時又想提高刷新率,可以選擇較小OE脈沖寬度的驅動芯片。如果采用OE最短脈沖寬度為50ns的芯片,即使數據傳輸速度為10MHz,輸出灰階度提高為16位(65,536級),刷新率仍可輸出287Hz,在輸出灰階度設為14位(4,096級)時,刷新率可提升到1001Hz,在輸出灰階度設回為12位(4,096級)時,刷新率更可大幅提高到1,953Hz。所以愈小的OE脈沖寬度,可提升輸出的色階和畫面的刷新率,高輸出色階則提供了更豐富多彩的LED顯示屏圖像,而高刷新率提供了LED顯示屏流暢無閃爍的畫面播放。

  最短OE脈寬對輸出電流突波的影響

圖3 較大0E脈沖寬度的輸出電流波形

  OE脈沖寬度的大小是影響輸出電流突波的關鍵因素,如圖3所示,OE脈沖寬度大于500ns時,輸出電流的上升時間為37.99ns,并無產生任何突波。不過如果想要得到較高輸出的色階和較快的畫面刷新率必須降低OE脈沖寬度,但較小的OE脈沖寬度需要較快的上升/下降時間(tr/tf)來維持脈沖寬度的完整性,但較快的tr/tf會使得一般LED驅動芯片的輸出電流產生突波,如圖4所示,OE脈沖寬度小于100ns時,輸出電流的上升時間為8.2ns,由法拉第定律知VL=L(dI/dt),可明顯地可以看出輸出電流在關閉時產生嚴重的突波現象,而輸出電流的突波不僅可能擊穿驅動芯片的輸出信道,造成芯片的損壞,也使得整個LED顯示屏電磁波干擾的現象變得嚴重,顯示屏畫面會產生抖動甚至是系統的毀損。

圖4 較小OE脈沖寬度產生嚴重突波

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