中、大尺寸LCD顯示器的區域調光數據是先傳給「微控制器」，「微控制器」再傳給mini-LED背光驅動芯片，進而控制mini-LED背光燈板。中、大尺寸LCD顯示器采用微控制器有三大優勢，一是讓設計更彈性，可靈活轉換SPI格式與分區配置、增加背光分區數；二是提供多種功能，包含控制行掃開關及啟動插黑畫面，三是不會增加總體成本，微控制器能夠同步控制LED環境光及背光。

關鍵字

中大尺寸LCD顯示器 / LCD背光源 / 微控制器 / mini-LED背光驅動芯片 / mini-LED背光

作者

陳常霖 聚積科技技術市場部 項目副理 負責直下式區域調光技術之LED驅動背光芯片產品線；在顯示器應用領域中，擁有TFT-LCD顯示驅動芯片、 時序控制芯片及防藍光顯示技術的規劃開發經驗。

中、大尺寸LCD顯示器架構

中、大尺寸LCD顯示器是藉由屏幕控制芯片或電視控制芯片接收前端訊源的數據，再把時序控制邏輯與區域調光數據分兩條路徑傳遞下去。從下圖來看，第一條藍色路徑是將時序控制邏輯傳給LCD驅動芯片，進而控制LCD面板；第二條橘色路徑則是將區域調光數據先傳給「微控制器」，「微控制器」再傳給mini-LED背光驅動芯片，進而控制mini-LED背光燈板。

中、大尺寸LCD顯示器架構

中、大尺寸LCD顯示器采用微控制器的優勢

讓設計更彈性

I.可靈活轉換SPI格式

不同的終端產品會采用不同的mini-LED背光驅動芯片，而不同驅動芯片其區域調光數據的SPI格式是不同的，可藉由微控制器作為中介，進行SPI格式的轉換。如下圖所示，采用背光驅動芯片A的區域調光數據的SPI格式就經由微控制器轉換為SPI-A；采用背光驅動芯片B的區域調光數據的SPI格式就經由微控制器轉換為SPI-B。

可藉由微控制器轉換區域調光數據的SPI格式

II.可靈活轉換分區配置

不同的終端產品即使背光分區數相同，但基于光學特性或機構外型等條件，分區編號可能會有所不同，可藉由微控制器作為中介，進行分區配置的轉換。如下圖所示，采用分區配置A的區域調光數據就經由微控制器轉換為分區-A；采用分區配置B的區域調光數據就經由微控制器轉換為分區-B。

可藉由微控制器轉換mini-LED背光燈板的分區配置

III.可增加背光分區數

區域調光存在區數上限，目前市面上最大區數為2304區，若想再增加分區數，就可以透過微控制器達到尺度擴增（scaling up）。如下所示，左圖區域調光區數為4區，右圖區域調光區數經由微控制器轉換為16區。

可藉由微控制器增加mini-LED背光燈板的分區數

提供多種功能

I.控制行掃開關功能

高集成mini-LED背光驅動芯片整合控制行掃開關的功能，所以不需藉由微控制器控制行掃開關，而非高集成的mini-LED背光驅動芯片因不具備控制行掃開關的功能，就必須藉由微控制器協助控制行掃開關。

可藉由微控制器控制行掃開關功能

II.啟動插黑畫面功能

當LCD顯示屏在顯示灰階時，灰階驅動電壓（Gamma Voltage）驅動液晶轉動時，過程會造成動態模糊問題，可藉由插黑畫面解決。許多方式均可啟動插黑畫面功能，其中一個就是透過微控制器，微控制器可以在對應的位置，停止灰階時鐘訊號的傳輸，此時燈板就會顯示黑畫面，待液晶穩態后再開啟灰階時鐘訊號的傳輸。但這會使整體畫面比較暗，因此需要再增加電流值來提升亮度，使顯示畫面能在亮度不減的情況下克服動態模糊問題。

可藉由微控制器啟動插黑畫面功能

不會增加總體成本

I.可同步控制環境光及背光

市面上有些LCD顯示器或電視裝設LED環境光，會配合屏幕顯示的畫面做燈光變化，藉此增加氛圍。

LCD電視裝設LED環境光

這樣架構的顯示器或電視會采用微控制器控制LED環境光驅動芯片，而這顆微控制器也可同步控制mini-LED背光驅動芯片，所以總體成本不會因為采用LED背光而增加，如下圖所示。

可藉由微控制器同步控制LED環境光與LED背光

本文總結

不同尺寸的LCD顯示器之mini-LED背光架構因產品特性不同而有所不同，中、小尺寸LCD顯示器因為外觀造型需求，會盡量精簡組件以達到輕薄短小，所以在架構上大多不會搭配微控制器。而中、大尺寸LCD顯示器因為考慮設計彈性及功能需求等等因素，所以大多都會采用微控制器，用來控制mini-LED背光驅動芯片。