LED顯示屏驅(qū)動芯片及其應(yīng)用March 29, 2019

1 引言

LED顯示屏作為一項高科技產(chǎn)品引起了人們的高度重視，采用計算機(jī)控制，將光、電融為一體的大屏幕智能顯示屏已經(jīng)應(yīng)用到很多領(lǐng)域。LED顯示屏的像素點采用LED發(fā)光二極管，將許多發(fā)光二極管以點陣方式排列起來，構(gòu)成LED陣列，進(jìn)而構(gòu)成LED屏幕。通過不同的LED驅(qū)動方式，可得到不同效果的圖像。因此驅(qū)動芯片的優(yōu)劣，對LED顯示屏的顯示質(zhì)量起著重要的作用。

LED驅(qū)動芯片可分為通用芯片和專用芯片。通用芯片一般用于LED顯示屏的低端產(chǎn)品，如戶內(nèi)的單、雙色屏等。最常用的通用芯片是74HC595，具有8位鎖存、串一并移位寄存器和三態(tài)輸出功能。每路最大可輸出35 mA的電流(不是恒流)。一般IC廠家都可生產(chǎn)此類芯片。

由于LED是電流特性器件，即在飽和導(dǎo)通的前提下，其亮度隨著電流大小的變化而變化，不是隨著其兩端電壓的變化而變化。因此，專用芯片的一個最大特點是提供恒流源。恒流源可保證LED的穩(wěn)定驅(qū)動，消除LED的閃爍現(xiàn)象。下面將重點介紹LED顯示屏的專用驅(qū)動芯片。

2 專用芯片的主要參數(shù)和發(fā)展現(xiàn)狀

專用芯片具有輸出電流大、恒流等基本特點，比較適用于要求大電流、畫質(zhì)高的場合，如戶外全彩屏、室內(nèi)全彩屏等。專用芯片的關(guān)鍵性能參數(shù)有最大輸出電流、恒流源輸出路數(shù)、電流輸出誤差(bit to bit，chip to chip)和數(shù)據(jù)移位時鐘等。

1) 最大輸出電流

目前主流的恒流源芯片最大輸出電流多定義為單路最大輸出電流，一般90 mA左右。電流恒定是專用芯片的基本特性，也是得到高畫質(zhì)的基礎(chǔ)。而每個通道同時輸出恒定電流的最大值(即最大恒定輸出電流)對顯示屏更有意義，因為在白平衡狀態(tài)下，要求每一路都同時輸出恒流電流。一般最大恒流輸出電流小于允許的最大輸出電流。

2) 恒流輸出通道

恒流源輸出路數(shù)有8位(8路恒源)和16位(16路恒源)兩種規(guī)格，現(xiàn)在16位源占主流，其主要優(yōu)勢在于減少了芯片尺寸，便于LED驅(qū)動板(PCB)布線，特別是對于點間距較小的LED驅(qū)動板更有利。

3) 電流輸出誤差

電流輸出誤差分為兩種，一種是位間電流誤差，即同一個芯片每路輸出之間的誤差；另一種是片間電流誤差，即不同芯片之間輸出電流的誤差。電流輸出誤差是個很關(guān)鍵的參數(shù)，對顯示屏的均勻性影響很大。誤差越大，顯示屏的均勻性越差，很難使屏體達(dá)到白平衡。目前主流恒流源芯片的位間電流誤差(bit to bit)一般在+60%以內(nèi)，(chip to chip)片間電流誤差在±15％以內(nèi)。

4) 數(shù)據(jù)移位時鐘

數(shù)據(jù)移位時鐘決定了顯示數(shù)據(jù)的傳輸速度，是影響顯示屏的更新速率的關(guān)鍵指標(biāo)。作為大尺寸顯示器件，顯示刷新率應(yīng)該在85 Hz以上，才能保證穩(wěn)定的畫面(無掃描閃爍感)。較高的數(shù)據(jù)移位時鐘是顯示屏獲取高刷新率畫面的基礎(chǔ)。目前主流恒流源驅(qū)動芯片移位時鐘頻

率一般都在15 MHz以上。

在LED上游外延片、芯片生產(chǎn)上，美國、日本、歐盟仍擁有很大的技術(shù)優(yōu)勢，而中國臺灣地區(qū)則已成為全球重要的LED生產(chǎn)基地。雖然中國在LED外延片、芯片的生產(chǎn)技術(shù)上距離國際先進(jìn)水平還有較大差距，國內(nèi)芯片、外延片的生產(chǎn)還集中在中低端產(chǎn)品，但是國內(nèi)龐大的應(yīng)用需求，給LED下游廠商帶來巨大的發(fā)展機(jī)會。雖然各種芯片的解決方案都是用于驅(qū)動LED顯示屏，但由于各種芯片所具備的功能不同，故驅(qū)動方案的特性也各有不同。下面介紹目前在我國占主流地位的16位恒流LED顯示屏驅(qū)動芯片，并從應(yīng)用的角度對它們進(jìn)行分析比較。

3 幾種驅(qū)動解決方案介紹和比較

3.1 TLC5941驅(qū)動芯片

TLC5941芯片是TI(德州儀器)公司最新推出的，具有點校正、高灰度等級(PWM控制)等特點。TLC5941所有內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器，灰度寄存器，點校正寄存器和錯誤狀態(tài)信息都通過串行接口存取，最大串行時鐘頻率30 MHz，片間電流誤差一般在±6％以內(nèi)，位間電流誤差一般在±4％以內(nèi)，每通道最大輸出電流80 mA。