解析中、大尺寸LCD显示器之mini-LED背光架构

中、大尺寸LCD显示器的区域调光数据是先传给「微控制器」，「微控制器」再传给mini-LED背光驱动芯片，进而控制mini-LED背光灯板。中、大尺寸LCD显示器采用微控制器有三大优势，一是让设计更弹性，可灵活转换SPI格式与分区配置、增加背光分区数；二是提供多种功能，包含控制行扫开关及启动插黑画面，三是不会增加总体成本，微控制器能够同步控制LED环境光及背光。

关键字

中大尺寸LCD显示器 / LCD背光源 / 微控制器 / mini-LED背光驱动芯片 / mini-LED背光

作者

陈常霖 聚积科技技术市场部 项目副理 负责直下式区域调光技术之LED驱动背光芯片产品线；在显示器应用领域中，拥有TFT-LCD显示驱动芯片、 时序控制芯片及防蓝光显示技术的规划开发经验。

中、大尺寸LCD显示器架构

中、大尺寸LCD显示器是藉由屏幕控制芯片或电视控制芯片接收前端讯源的数据，再把时序控制逻辑与区域调光数据分两条路径传递下去。从下图来看，第一条蓝色路径是将时序控制逻辑传给LCD驱动芯片，进而控制LCD面板；第二条橘色路径则是将区域调光数据先传给「微控制器」，「微控制器」再传给mini-LED背光驱动芯片，进而控制mini-LED背光灯板。

中、大尺寸LCD显示器架构

中、大尺寸LCD显示器采用微控制器的优势

让设计更弹性

I.可灵活转换SPI格式

不同的终端产品会采用不同的mini-LED背光驱动芯片，而不同驱动芯片其区域调光数据的SPI格式是不同的，可藉由微控制器作为中介，进行SPI格式的转换。如下图所示，采用背光驱动芯片A的区域调光数据的SPI格式就经由微控制器转换为SPI-A；采用背光驱动芯片B的区域调光数据的SPI格式就经由微控制器转换为SPI-B。

可藉由微控制器转换区域调光数据的SPI格式

II.可灵活转换分区配置

不同的终端产品即使背光分区数相同，但基于光学特性或机构外型等条件，分区编号可能会有所不同，可藉由微控制器作为中介，进行分区配置的转换。如下图所示，采用分区配置A的区域调光数据就经由微控制器转换为分区-A；采用分区配置B的区域调光数据就经由微控制器转换为分区-B。

可藉由微控制器转换mini-LED背光灯板的分区配置

III.可增加背光分区数

区域调光存在区数上限，目前市面上最大区数为2304区，若想再增加分区数，就可以透过微控制器达到尺度扩增（scaling up）。如下所示，左图区域调光区数为4区，右图区域调光区数经由微控制器转换为16区。

可藉由微控制器增加mini-LED背光灯板的分区数

提供多种功能

I.控制行扫开关功能

高集成mini-LED背光驱动芯片整合控制行扫开关的功能，所以不需藉由微控制器控制行扫开关，而非高集成的mini-LED背光驱动芯片因不具备控制行扫开关的功能，就必须藉由微控制器协助控制行扫开关。

可藉由微控制器控制行扫开关功能

II.启动插黑画面功能

当LCD显示屏在显示灰阶时，灰阶驱动电压（Gamma Voltage）驱动液晶转动时，过程会造成动态模糊问题，可藉由插黑画面解决。许多方式均可启动插黑画面功能，其中一个就是透过微控制器，微控制器可以在对应的位置，停止灰阶时钟讯号的传输，此时灯板就会显示黑画面，待液晶稳态后再开启灰阶时钟讯号的传输。但这会使整体画面比较暗，因此需要再增加电流值来提升亮度，使显示画面能在亮度不减的情况下克服动态模糊问题。

可藉由微控制器启动插黑画面功能

不会增加总体成本

I.可同步控制环境光及背光

市面上有些LCD显示器或电视装设LED环境光，会配合屏幕显示的画面做灯光变化，藉此增加氛围。

LCD电视装设LED环境光

这样架构的显示器或电视会采用微控制器控制LED环境光驱动芯片，而这颗微控制器也可同步控制mini-LED背光驱动芯片，所以总体成本不会因为采用LED背光而增加，如下图所示。

可藉由微控制器同步控制LED环境光与LED背光

本文总结

不同尺寸的LCD显示器之mini-LED背光架构因产品特性不同而有所不同，中、小尺寸LCD显示器因为外观造型需求，会尽量精简组件以达到轻薄短小，所以在架构上大多不会搭配微控制器。而中、大尺寸LCD显示器因为考虑设计弹性及功能需求等等因素，所以大多都会采用微控制器，用来控制mini-LED背光驱动芯片。