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解析背光驱动芯片之于可携式LCD显示器的重要性

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本帖最后由 Weisheep 于 2021-3-12 14:14 编辑

区域调光技术应用趋势已经扩展到中、小型可携式LCD显示器,如平板、笔记本电脑等等,包含市场也预期苹果将在其最新一代的iPad产品中导入mini-LED背光。这些可携式LCD显示器的尺寸较小,对于背板面积的考虑更为谨慎,所以在背光发光源的选择是以高阶的mini-LED为主,而在mini-LED背光驱动芯片的助力下,这些LCD显示器能达到轻薄、时尚、高画质,满足消费者对于便携设备的审美与实用要求,以下将就技术面详细分项解说。
可携式LCD显示器三大要素

1.如何实现轻薄机身:
可携式LCD显示器可藉由缩短光学混光距离达成轻薄设计,如下图案例,假设mini-LED出光角度相同,若采用大间距区域调光背光设计,mini-LED的使用数量较少,但光学距离较大(例如:3~4mm);采用小间距区域调光背光设计,mini-LED的使用数量较多,但光学距离较小(例如:1~2mm),甚至可达到「零」光学距离。因此,在追求轻薄设计的前提下,可透过小间距区域调光背光设计,使产品实现轻薄机身。
然而,小间距区域调光背光设计使用的mini-LED数量较多亦代表使用的LED驱动芯片也较多,而在背板空间有限的情况下,组件数增加会导致失去轻薄设计的本意。若背光驱动芯片具备「扫描架构」,就可用较少的驱动芯片控制整体的区域调光。以驱动2304区的区域调光为例,仅需12颗48通道4行扫的「扫描架构」mini-LED背光驱动芯片即可达到,然而以静态架构来看,一颗32通道的驱动芯片只能驱动32区,亦即要驱动2304区的话,则需要72颗驱动芯片才能达到。
LED背光设计之光学距离示意图
然而,小间距区域调光背光设计使用的mini-LED数量较多亦代表使用的LED驱动芯片也较多,而在背板空间有限的情况下,组件数增加会导致失去轻薄设计的本意。若背光驱动芯片具备「扫描架构」,就可用较少的驱动芯片控制整体的区域调光。以驱动2304区的区域调光为例,仅需12颗48通道4行扫的「扫描架构」mini-LED背光驱动芯片即可达到,然而以静态架构来看,一颗32通道的驱动芯片只能驱动32区,亦即要驱动2304区的话,则需要72颗驱动芯片才能达到。
「扫描架构」可用较少的mini-LED背光驱动芯片完成区域调光

2.如何打造时尚美型:
愈来愈多可携式LCD显示器透过缩小边框以提升屏占比、追求产品的时尚感。若mini-LED背光驱动芯片具备高整合特性,就能将行扫(MOSFET)整合到驱动芯片上,如下图,使得驱动板布线简洁,让产品外型设计更加灵活弹性。
高整合mini-LED背光驱动芯片可让驱动板布线更加精简
3.如何呈现超高画质:
  •      藉由S-PWM技术解决频闪问题: LCD显示器的背光亮度大多是以脉冲宽度调变(PWM)控制,用开和关来调节亮度,因此画面会产生闪烁感。传统解决方法是加快PWM频率,提高背光开关频率到人眼无法察觉的状态,但此方法如果在要达到较高的灰阶显示效果时,常会出现灰阶时钟频率不够快,使得画面显示效果不佳。若mini-LED背光驱动芯片具备S-PWM技术,就可有效提高灰阶时钟频率,进而解决频闪问题。
  •      藉由插黑画面功能克服动态模糊问题: 当灰阶驱动电压(Gamma Voltage)驱动液晶转动时,过程中液晶需要反应时间去转动至所显示的灰阶,而此时背光持续点亮,所以当光线穿过转动的液晶会导致显示画面产生动态模糊。传统解决方法是透过时序控制芯片将帧率提高到两倍,在奇数帧或偶数帧放置黑画面以降低模糊感,然而这样的作**使时序控制芯片加大内部数据处理组件且加倍传输带宽,造成整体面积增加、成本提升。若mini-LED背光驱动芯片具备「插黑画面功能」,就能调快灰阶时钟频率,让原本显示一帧画面的数据提早送完,剩余的时间则置入黑画面补满,可有效克服动态模糊问题,请参考下图。

      *: 现行背光驱动芯片的灰阶时钟频率是由帧率倍频而来,所以无法加速灰阶时钟频率达到同样效果。
插黑画面功能说明图

中、小型可携式LCD显示器对于产品的要求相对于中、大型LCD显示器更为要求,在体积、外型跟质量上都需要达到一定程度,若mini-LED背光驱动芯片具备1.扫描架构技术、2.高度整合特性、3. S-PWM技术、4.插黑画面功能,就能够打造出轻薄、时尚、优质的便携设备。

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沙发
verymaster| | 2021-3-20 20:04 | 只看该作者
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