LED显示屏的灰阶度

　　灰阶度就是显示屏上每一颗LED亮度的分辨率，举例来说，4bit灰阶度表示LED有16阶的亮度变化。而LED驱动芯片的灰阶度控制，实行方式如图1所示。LED亮度的灰阶度是由驱动芯片上的OE宽度与SDI来控制，以图1中的第一个LED要显示的灰阶度5为例，SDI必须在OE宽度为1和4打开输出开关，以得到整体的LED显示灰阶度为5。而灰阶度为9、4与11则以此类推，以不同的SDI和OE宽度的排列组合得到不同的LED灰阶度，也就会显示出不同的LED亮度变化。除此之外，OE的单位宽度愈短，完成一个灰阶度变化的周期也就愈短，也就是单位时间内，所能得到的刷新率也就愈高。

　　最短OE脉宽与高刷新率的关系

　　驱动芯片中OE的最短脉冲宽度及反应时间(tr/tf)决定了灰阶度的高低，所谓最短OE脉宽就是在能够维持所有信道输出电流线性度的条件下，OE可打开的有效宽度。愈小的OE脉宽，就能产出愈高的输出色阶，也就是拥有愈快速的输出电流响应，刷新率及输出灰阶度也就愈高。其中刷新率与输出灰阶度与OE最短脉冲宽度、系统数据传输速度、串接芯片个数与芯片输出信道数有关，如图2如示，列出参考公式如下：

　　Frefresh : 刷新率(Hz)

　　根据上列参考公式，如果单一控制器有8个输出口，带截面积为64×64单色屏，所需要的串接芯片个数NIC=32，输出灰阶度设为12位(4,096级)，如果采用具备16个输出信道、数据传输速度为20MHz和OE最短脉冲宽度为300ns的驱动芯片，代入计算可得到刷新率有723Hz，但如果输出灰阶度想提高为14位(4,096级)，刷新率则是下降至196Hz，如果输出灰阶度想提高到16位(65,536级)，刷新率则仅有50Hz，而一般系统输入的画面更新率至少60Hz，因此如此低的刷新率已无法供应一般显示屏系统的需求。

　　在上述情况中，如果想提高输出灰阶度，同时又想提高刷新率，可以选择较小OE脉冲宽度的驱动芯片。如果采用OE最短脉冲宽度为50ns的芯片，即使数据传输速度为10MHz，输出灰阶度提高为16位(65,536级)，刷新率仍可输出287Hz，在输出灰阶度设为14位(4,096级)时，刷新率可提升到1001Hz，在输出灰阶度设回为12位(4,096级)时，刷新率更可大幅提高到1,953Hz。所以愈小的OE脉冲宽度，可提升输出的色阶和画面的刷新率，高输出色阶则提供了更丰富多彩的LED显示屏图像，而高刷新率提供了LED显示屏流畅无闪烁的画面播放。

　　最短OE脉宽对输出电流突波的影响

图3 较大0E脉冲宽度的输出电流波形

　　OE脉冲宽度的大小是影响输出电流突波的关键因素，如图3所示，OE脉冲宽度大于500ns时，输出电流的上升时间为37.99ns，并无产生任何突波。不过如果想要得到较高输出的色阶和较快的画面刷新率必须降低OE脉冲宽度，但较小的OE脉冲宽度需要较快的上升/下降时间(tr/tf)来维持脉冲宽度的完整性，但较快的tr/tf会使得一般LED驱动芯片的输出电流产生突波，如图4所示，OE脉冲宽度小于100ns时，输出电流的上升时间为8.2ns，由法拉第定律知VL=L(dI/dt)，可明显地可以看出输出电流在关闭时产生严重的突波现象，而输出电流的突波不仅可能击穿驱动芯片的输出信道，造成芯片的损坏，也使得整个LED显示屏电磁波干扰的现象变得严重，显示屏画面会产生抖动甚至是系统的毁损。

图4 较小OE脉冲宽度产生严重突波