LED顯示屏的灰階度

　　灰階度就是顯示屏上每一顆LED亮度的分辨率，舉例來說，4bit灰階度表示LED有16階的亮度變化。而LED驅動芯片的灰階度控制，實行方式如圖1所示。LED亮度的灰階度是由驅動芯片上的OE寬度與SDI來控制，以圖1中的第一個LED要顯示的灰階度5為例，SDI必須在OE寬度為1和4打開輸出開關，以得到整體的LED顯示灰階度為5。而灰階度為9、4與11則以此類推，以不同的SDI和OE寬度的排列組合得到不同的LED灰階度，也就會顯示出不同的LED亮度變化。除此之外，OE的單位寬度愈短，完成一個灰階度變化的周期也就愈短，也就是單位時間內，所能得到的刷新率也就愈高。

　　最短OE脈寬與高刷新率的關系

　　驅動芯片中OE的最短脈沖寬度及反應時間(tr/tf)決定了灰階度的高低，所謂最短OE脈寬就是在能夠維持所有信道輸出電流線性度的條件下，OE可打開的有效寬度。愈小的OE脈寬，就能產出愈高的輸出色階，也就是擁有愈快速的輸出電流響應，刷新率及輸出灰階度也就愈高。其中刷新率與輸出灰階度與OE最短脈沖寬度、系統數據傳輸速度、串接芯片個數與芯片輸出信道數有關，如圖2如示，列出參考公式如下：

　　Frefresh : 刷新率(Hz)

　　根據上列參考公式，如果單一控制器有8個輸出口，帶截面積為64×64單色屏，所需要的串接芯片個數NIC=32，輸出灰階度設為12位(4,096級)，如果采用具備16個輸出信道、數據傳輸速度為20MHz和OE最短脈沖寬度為300ns的驅動芯片，代入計算可得到刷新率有723Hz，但如果輸出灰階度想提高為14位(4,096級)，刷新率則是下降至196Hz，如果輸出灰階度想提高到16位(65,536級)，刷新率則僅有50Hz，而一般系統輸入的畫面更新率至少60Hz，因此如此低的刷新率已無法供應一般顯示屏系統的需求。

　　在上述情況中，如果想提高輸出灰階度，同時又想提高刷新率，可以選擇較小OE脈沖寬度的驅動芯片。如果采用OE最短脈沖寬度為50ns的芯片，即使數據傳輸速度為10MHz，輸出灰階度提高為16位(65,536級)，刷新率仍可輸出287Hz，在輸出灰階度設為14位(4,096級)時，刷新率可提升到1001Hz，在輸出灰階度設回為12位(4,096級)時，刷新率更可大幅提高到1,953Hz。所以愈小的OE脈沖寬度，可提升輸出的色階和畫面的刷新率，高輸出色階則提供了更豐富多彩的LED顯示屏圖像，而高刷新率提供了LED顯示屏流暢無閃爍的畫面播放。

　　最短OE脈寬對輸出電流突波的影響

圖3 較大0E脈沖寬度的輸出電流波形

　　OE脈沖寬度的大小是影響輸出電流突波的關鍵因素，如圖3所示，OE脈沖寬度大于500ns時，輸出電流的上升時間為37.99ns，并無產生任何突波。不過如果想要得到較高輸出的色階和較快的畫面刷新率必須降低OE脈沖寬度，但較小的OE脈沖寬度需要較快的上升/下降時間(tr/tf)來維持脈沖寬度的完整性，但較快的tr/tf會使得一般LED驅動芯片的輸出電流產生突波，如圖4所示，OE脈沖寬度小于100ns時，輸出電流的上升時間為8.2ns，由法拉第定律知VL=L(dI/dt)，可明顯地可以看出輸出電流在關閉時產生嚴重的突波現象，而輸出電流的突波不僅可能擊穿驅動芯片的輸出信道，造成芯片的損壞，也使得整個LED顯示屏電磁波干擾的現象變得嚴重，顯示屏畫面會產生抖動甚至是系統的毀損。

圖4 較小OE脈沖寬度產生嚴重突波