LED顯示屏驅動設計原理及發(fā)展趨勢

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

16位移位恒流IC的由來：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(shù)量的增加，為了節(jié)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。

電流驅動能力不斷降低，早前TLC5940高達120mA單路驅動電流能力，后來TB62726、ST2221、MBI5026電流驅動能力都降低到80-90mA.目前基本上是采用45mA電流驅動能力，比如MBI5024和CYT62726.電流驅動能力降低，主要原因是LED器件發(fā)光強度越來越高，為了提升圖像質量，靜態(tài)屏幕設計越來越多采用，對驅動電流能力需求降低。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)屏幕驅動芯片CYT62727.

目前全球有80%的LED屏幕采購生產(chǎn)來至中國大陸，普遍采用16通道恒流器件設計，短期內(nèi)還會繼續(xù)延續(xù)，至少未來5年內(nèi)不會消失，主要是配套控制技術成熟，產(chǎn)品已經(jīng)系列化，除非系統(tǒng)控制技術和芯片驅動設計有巨大的飛躍，成本進一步的降低，否則現(xiàn)狀不會改變。近年來，不少公司不斷推出新架構，都未來得到市場認可。最大的問題是通過控制技術，假如改變LED的顏色一致性，新的技術沒有大的突破之前，對應用者吸引不大，購買意愿不強。

近幾年，大陸芯片設計公司一定會替代性的占領LED顯示屏市場，像士蘭明芯穩(wěn)居主流顯示屏LED芯片供應商，原因有出色的品質保證外，良好的直銷模式是贏得市場法寶。未來驅動IC也需要直銷模式。顯示屏企業(yè)大多是大陸本土企業(yè)，和臺系IC在分銷賬期、交貨速度和信任度上還需要進一步的改善。

在驅動應用技術上，色彩的矯正技術亟待解決的瓶頸，顯示屏衰減一致性問題突出，波長矯正和亮度矯正是下一個重點突破目標，首先是解決亮度一致性問題，再而是波長的一致性矯正。這是世界性難題，也是當前亟待解決的技術難題。

控制技術發(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，原因是控制器廠家和IC設計廠家配合不暢，各自相對獨立，驅動技術和控制技術不能很好的銜接，采用16通道兼容性設計發(fā)展成熟度高，新的控制技術推出很少，更談不上技術的革新。16通道恒流器件在LED屏幕上采用長達十幾年之久，到目前也只不過是減低電流，應對競爭激烈的價格而已，并沒有技術上的突破。先后多家公司推出了系列IC,并沒有得到很好的應用，是控制技術的缺失造成的。在電腦技術飛速發(fā)展的今天，可以替代簡化控制器的規(guī)模，但是技術的移植也需要IC設計廠家的支持，市場缺失控制技術和芯片驅動整合性的方案提供商。

2009年LED顯示行業(yè)國內(nèi)市場規(guī)模超過300多億，年產(chǎn)值過億的企業(yè)有30多家，過千萬100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(xù)保持15%增長速度，技術日漸成熟。我國大型賽事工程不斷，帶動LED增長強勁。比如：奧運、世博、亞運會、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(nèi)容顯示清楚，有足夠的的亮度，基本上都會滿足客戶需要了。但是對于圖像顯示屏的顯示質量進行評價，問題就復雜得多。一般是主觀方式來評價顯示屏圖像顯示質量。所謂主觀方式評價，就是人為的方式評判，通過觀察圖像顯示質量做出評判。這樣。評價結果不僅與圖像本身顯示質量有關，而且與觀察者的主觀因素也有關系，很難說是公正和確切性的標準。盡管如此目前還是沒有很好的辦法，在沒有客觀的測量方式出現(xiàn)之前，主觀方式仍然是最有效、實用的方法。

㈠ 最大顯示色彩數(shù)

顯示器的每個像素的顏色都是由RGB三種基色組成。低端的液晶顯示板，各個基色只能表現(xiàn)6位色，即26=64種顏色。通過簡單的計算，我們可以知道每個獨立像素可以表現(xiàn)的最大顏色數(shù)是64×64×64=2.62K種顏色；高端液晶顯示板利用FRC技術則使得每個基色則可以表現(xiàn) 8位色，即28=256種顏色，則像素能表現(xiàn)的最大顏色數(shù)為256×256×256=16KK種顏色。這種顯示板顯示的畫面色彩更豐富，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(shù)值與屏體有效顯示面積相乘，得到整個屏體的在最佳視角上的發(fā)光強度，假設屏體中每個像素的發(fā)光強度在相應空間內(nèi)恒定，則此數(shù)值可被認為也是整個屏體的光通量。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(nèi)LED,最大亮度在700~2000cd/平方米左右。

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

當多個LED較緊密規(guī)則排放，其發(fā)光球面相互疊加，導致整個發(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，需根據(jù)LED視角和LED的排放密度，將廠商提供的最大點發(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，生產(chǎn)廠家一般都標明為100,000小時以上，這是在設定的最佳的條件下，實際還應注意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)廠商有很大關系，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。