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明阳半导体提供LED显示屏高刷新方案, 包含 静态屏, 扫描屏, 高密屏 租赁屏 舞台背景屏 点阵屏 窗帘屏 软性屏 灯条屏 P1.8 P2 P2.5 P3 P4 P5 P6 P7.62 P8 P10 P12 P16 P20 等不同尺寸结构 请参考附件 www.my-semi.com.tw

近年来，LED显示屏被广泛运用在各种大型运动赛事及国际活动中，例如:北京奥运及上海世博会，但在各式摄像器材的快门及摄像速度技术日新月异下，一般240Hz画面刷新率的LED扫描显示屏因在拍摄时会出现掃描波纹及画面灰阶丢失的问题，造成摄像质量变差，已经无法满足高端市场的需求。因此，为解决LED扫描显示屏面临的问题, 高画面刷新率规格已成为下一代LED扫描显示屏必备的规格, 透過明阳半导体全新推出专为LED扫描显示屏设计之驱动芯片 MY9268, 为LED扫描显示屏带来高规格的画面品质。   MY9268是16位高精度恒流LED驱动芯片支持16位多路扫描脉冲密度调变(MPDM)控制及256阶可程序化输出通道电流，适用于动态1/2、1/4及1/8扫描驱动显示屏运用。   采用独家扫描脉冲密度调变(MPDM)技术，将不同扫描数据画面交错显示，MY9268可在不提高灰阶时钟频率的情况下，大幅提升动态扫描显示屏的画面刷新率。假定灰阶时钟频率设定为8MHz，可以在1/8扫驱动方式下，实现16位灰阶(65,536阶)且画面刷新率高达8000Hz的高端显示屏; 在1/4扫驱动方式下，实现16位灰阶(65,536阶)且画面刷新率高达16000Hz的高端显示屏。   与传统 PWM 驱动芯片相比，利用内建内存储器 ， 预先储存全部扫描数据于芯片内, MY9268可提高控制器/控制卡带载芯片数量，降低系统成本。 此外，独家双缘触发灰阶时钟設計，可以有效降低灰阶时钟频率及电磁干扰(EMI)，提高电路系统的稳定性。针对动态扫描运用时的画面拖影问题, MY9268提供独家自动插黑技术，更可有效解决拖影现象。   MY9268提供SOP24-236mil -1.00mm (MY9268SA), SSOP24-150mil-0.635mm (MY9268SS), TSSOP24-173mil-0.65mm Exposed Pad (MY9268TE) and QFN24-4mmx4mm (MY9268QF) 等四种标准封装选择。客户可以透过明阳半导体网页www.my-semi.com.tw或 www.my-semi.com或是发电邮至info@my-semi.com.tw以取得樣品、報價及更进一步的信息。明阳半导体(MY-Semi Inc.)为专业LED驱动芯片设计公司，立志为地球环保节能尽一份心力。

DMX512 为灯光协议的标准, 是一个信赖性很高的灯光控制数据传输的方式

     LED显示屏的发展，早期在蓝光LED还未普及时，显示屏都以单色或双色为主流，用来显示文字和简单的图案，并多以单色和16级灰度双色的图文屏为主，主要应用在公共场所作为信息显示的工具。随着显示屏控制技术、图像处理技术的进步，将LED显示屏提升至64级、256级灰度的双基色视频屏。1999年后随着蓝光LED量产技术的突破，使用红、绿、蓝三原色LED生产的全彩显示屏开始被广泛应用，在许多体育馆、大型展览会馆、公共区域随处可见。不过此时的显示屏在外观上大多有着体积庞大、十分笨重、组装不易的问题，在画面显示的部份则有发光性不够一致、色平衡不佳的缺点。      显示屏体积庞大与笨重的问题在新型态的条状式或网状式显示屏问世后逐渐获得改善，条状屏或网状屏有体积小、重量轻、安装简单、抗风性能好、散热性能好等优点，其特殊的结构使得显示屏可拼装成各式各样的形状，如圆形、圆柱形、多边形…等。条状屏与网状屏中间的篓空部份可透光特性，使用在舞台更具立体感和艺术效果，所以近几年逐渐成为新型态显示屏的主流，各厂商也在透光率与质量上不断的做改进，配合表贴式LED的设计通常可以得到不错的效果。表贴式LED有出色的发光一致性、很大的可视角度及表面平整度高等诸多优点，其体积小的特性很适合设计于小点距的新型显示屏。在传统灯驱合一的条状屏与网状屏应用上，虽然采用了表贴式LED，但其PCB板的规划却得受限于传统驱动芯片的封装太大和只能驱动单色LED的关系，造成PCB板的尺寸必须屈就于驱动芯片的大小及LED和驱动芯片间的走线而无法最佳化至最小宽度以增加显示屏的穿透率。       图一为采用传统16通道驱动芯片SOP24封装的灯条模块示意图，SOP封装其最大长、宽分别为13.1mm和8.2mm而小一点的三色表贴式LED其长、宽约为3mm和3mm，可明显看出驱动芯片比LED要大的多，再加上传统驱动芯片只支持单色驱动，因此在全彩条状屏与网状屏的应用下必须使用三颗驱动芯片以分别驱动RGB三色LED，由图中可以看出位于最左边LED的阴极必须要拉线到最右边的驱动芯片，且最右边LED的阴极必须拉线至最左边的驱动芯片，因此以这样的LED及传统驱动芯片的布局限制之下，PCB无法缩减其宽度，增加了PCB板布局的难度及成本；另外模块灯点的数目也受限于驱动芯片的使用必须为16的倍数，使得在设计上较不具弹性。      另外以条状屏或是网状屏在做设计时，灯点的距离通常较远，以传统16通道的驱动芯片来设计时，因为PCB板上时钟信号的寄生电容值较大，在大型的显示屏之下，其时钟频率会受到限制，以致于无法满足较高的显示屏灰阶需求，且容易发生资料传送错误的问题，并且一般都必须要在PCB板的尾端增加74HC245等芯片来增加时钟及数据信号的推力，以便于级连至下一块PCB板；这些种种原因，限制了PCB的设计宽度及层数，也增加了显示屏的生产成本。   (图一) 使用传统16通道驱动芯片之灯条模块   图二为另一种灯条模块示意图(P31.25)，其设计是利用一颗16脚位封装的6通道驱动芯片来驱动2颗5050 LED，这样的设计虽然改善了PCB板布局的难度，但由于整个模块所使用的驱动芯片数目较传统采用16通道驱动芯片的设计要多了许多，因此在成本上并无太大的优势。 (图二) 使用6通道驱动芯片之灯条模块        为了追求结构的极致、降低成本、增加系统的信赖性及提高显示屏的色彩灰度，采用较小封装且内建PWM的LED驱动芯片以缩小模块尺寸的方法看来势在必行，芯片必须能够同时驱动多颗RGB三合一LED，如此，可简化PCB板的布局复杂度，也降低寄生效应。如台湾明阳半导体(MY-Semi)所推出的RGBx4通道内建16位PWM的LED驱动芯片MY9221，其封装形式QFN20 (4mm x 4mm)在大小上最适合与3.5mm x 2.8mm 或 5mm x 5mm表贴式LED作搭配，MY9221可同时驱动4个三合一表贴式LED灯点，利用三个外挂电阻可分别设定RGB三合一LED个别所需的驱动电流，方便调整白平衡。RGBx4通道的设计可使模块最小灯点的数目由传统的16个全彩LED灯点降低为4个全彩LED灯点，增加了显示屏的设计弹性，且MY9221内建时钟及资料输出接口，可以直接级联至下一颗芯片，可以改善传统设计下的信号传递问题，也使得PCB板在级连时不再需要增加Buffer IC。      图三为采用RGBx4通道驱动芯片封装QFN20(4mm x 4mm)的灯条模块示意图，QFN20封装其长、宽分别为4mm和4mm与三合一表贴式LED几乎一致，在适当PCB板布局下，PCB板的宽度可达到最小极致，且LED 显示屏的穿透率更可以达到最高点。 (图三) 使用QFN20(4mm x 4mm)通道驱动芯片之灯条模块           图四为台湾光原科技实际应用范例，此灯条模块采用2颗台湾明阳半导体(MY-Semi)所推出的RGBx4通道内建16位PWM的LED驱动芯片MY9221，以驱动8个全彩LED灯点，LED长、宽为3.5mm x 2.8mm，像素距离为8mm，PCB板长、宽为68mm和6mm (图四) 使用MY9221驱动芯片之实际应用灯条模块(台湾光原科技提供)

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 . 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 二 . 扫描屏使用传统 PWM 驱动芯片的迷思 一 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，而且还会因为打散恒流输出波形增加电流切换次数，导致灰度损耗，電磁干擾增加。以1/4扫描驱动及12比特灰阶影像为例，每个扫描行驱动的LED只被点亮4096*GCK时间，只占了一个完整画面周期的1/4时间，其余时间因为保留给其它扫描行数使用，处于完全关闭的状态。因此，就算使用打散恒流波形技术，仍无法提高刷新率。明阳半导体MY9262可选择传统不打散PWM恒流输出，在相同刷新率表现下，大幅降低电流切换造成的灰度损耗且降低電磁干擾。 图二. 1/4扫描驱动且12比特灰阶画面的恒流输出波形 图三.恒流切换造成灰度损耗 二 增加控制卡数目来减少驱动芯片级联颗数，可提高刷新率？ 扫描屏使用传统PWM芯片时，灰阶数及灰阶时钟GCK即决定画面周期，级联芯片数目只和资料时钟DCK有关，无法藉由减少驱动芯片级联颗数，提高画面刷新率。级联颗数由下列关系定义： 数据位x恒流输出通道x资料时钟时间(T DCK ) x级连颗数(N)=画面周期 以MY9262为例, 当GCK=DCK=16MHz, 12比特灰阶画面 16bits x 16 x (1/16MHz) x N = 4096 x (1/16MHz) N = 16颗(最大值) = 当级联颗数少于最大值时，旧画面尚未完成，仍无法更新画面。 三 . 扫描行数 、 灰阶时钟频率及灰阶设定相对于画面刷新率的关系   扫描行数 GCK频率(MHz) 灰阶数(Bit) 画面刷新率(Hz) 4 16 16 60 4 16 12 976 8 16 16 30 8 16 12 488   画面刷新率 = GCK频率 / (灰阶总数*扫描行数) 四 . 提高刷新率的建议方案 依据上述说明，画面刷新率只与扫描行数、灰阶时钟GCK及灰阶数有关。因此，可藉由下列三个方法提高画面刷新率： 1 ﹒提高灰阶时钟 GCK ： 增加GCK频率，一个完整画面周期即可缩短，在相同时间内，可重复更多次完整画面，刷新率即可增加，但GCK的提升会受限于现有硬体的速度限制。 2 ﹒降低画面灰阶数： 牺牲画面灰阶数，可以缩短完整画面周期，提高画面刷新率。 3 ﹒画面资料分组： 将原本高灰阶影像切换成数祯低灰阶影像，依据扫描行数交错显示，即可提高刷新率，例如：16比特灰阶画面，切割成16段12比特画面，将可刷新率提高16倍，从原本60Hz提高到960Hz。 图四.采用数据分组提高画面刷新率   五 . 结论 : 传统PWM驱动芯片在扫描屏中，可以利用(1)提高灰阶时钟GCK、 (2)降低画面灰阶数、(3)画面数据分组等方法提高画面刷新率，并采用传统不打散PWM恒流输出解决电流切换造成的灰度损耗并降低电磁干扰，制造出高质量的扫描驱动显示屏，明阳半导体MY9262将是最佳的PWM驱动芯片选择。但也因为超高刷新率的需求日益增加，一种新型态的PWM驱动芯片也因应而生， 明阳半导体以专业与创新的精神 ， 研发出全球最优异的驱动芯片解决方案 -MY9268 ， 可使 8 扫驱动且 16 位灰阶显示屏的画面刷新率大幅提升至 16,000Hz 。