数码管显示重影发虚？多半是驱动扫描的鬼影在作怪

【核心结论】数码管该亮的数字清晰、不该亮的却隐约有影子，这种重影发虚的现象行内叫鬼影。

它十有八九不是管子坏了，而是动态扫描的驱动电路在切换瞬间没处理好。

弄懂扫描时序和消隐，问题就好办。

前阵子帮人看一块温控板，客户说数字看着总像蒙了一层雾，特别是显示1的时候，旁边的8会淡淡浮出来。

第一反应是某颗灯珠漏电，拿万用表挨个量，电压都正常。

后来把示波器挂上COM脚才看明白，是扫描切到下一帧时，上一帧的余光没被及时掐断，残影就叠上去了。

这种故障很典型，灯珠是背锅的，真正的毛病在驱动。

很多人以为数码管重影就是显示屏质量差，换一批贵的就好。

其实动态扫描的数码管，每一位是轮流点亮的，靠人眼余晖效应看成连续画面。

扫描频率够高你看着是稳的，一旦驱动在切位时关断不及时，或者软件没做消隐，不该亮的段就会吃到漏电流，鬼影就来了。

它和管子本身的亮度、一致性没关系，纯粹是时序和控制的问题。

动态扫描的工作方式是这样的。

假设有四位，MCU 按顺序给第一位供电、送段码，亮一下，然后关掉，再给第二位供电、送段码。

切换的间隙，旧段码还留在数据线上，新位选还没完全建立，这个重叠窗口就是鬼影的来源。

解决靠两件事，一是切位时先把段码全部清零（消隐），二是在位选切换后留一点建立时间。

做好这两点，鬼影基本消失。

下面是常见现象和对应成因。

现象一：显示1时相邻位浮出8的轮廓。

成因是位间消隐没做，上一帧段码串到下一帧。

现象二：整体发虚、对比度低。

成因多为扫描频率偏低，低于约60赫兹时人眼能感觉到闪烁和残影。

现象三：某一位特别亮、其他位偏暗。

成因通常是限流电阻不匹配或位选驱动能力不足，不是鬼影，但容易被混为一谈。

从方案角度，静态驱动和动态扫描是两条路。

静态驱动每一位独立供电，不存在切换窗口，天生没有鬼影，亮度也均匀，代价是IO口和驱动芯片用量大，位数一多成本就上去了。

动态扫描省IO、省成本，是消费电子里绝对的主流，代价就是要花心思调时序。

还有些方案用专门的显示驱动芯片，把消隐和扫描都封装好，软件层基本不用管，稳定性比纯IO模拟强不少。

选哪种看产品对显示稳定性和成本的取舍。

排查鬼影不用急着换屏，按这个顺序来。

第一步，把扫描频率提到100赫兹以上，看残影是否减弱，能减弱就说明是频率问题。

第二步，检查切位代码里有没有先清零段码再切位选，这是最常见的疏漏。

第三步，示波器看COM脚切换沿，有没有重叠的毛刺。

第四步，如果以上都正常还重影，再怀疑灯珠漏电或PCB受潮。

多数项目卡在第二步，改几行代码就解决了。

问：鬼影会不会烧管子？答：一般不会。

它只是漏电流导致的微弱余光，不影响寿命，只是看着难受。

问：静态驱动就完全没鬼影吗？答：基本没有。

因为没有位间切换，也就没有残影窗口，但成本和功耗更高。

问：显示驱动芯片能根治吗？答：能。

消隐和扫描由芯片硬件完成，比软件模拟稳，小批量产品值得用。

问：频率调到多少合适？答：消费类建议不低于100赫兹，工控和车载可以更保守些，留余量。

鬼影这东西，第一次见会觉得玄乎，看穿了就是个时序活。

与其怀疑管子质量，不如先翻翻驱动代码里那段切位的逻辑。

把消隐做扎实，比换任何贵价屏都管用。

显示稳不稳，往往是写驱动那双手决定的，不是屏幕本身。

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电压控制光子芯片有望提升智能眼镜显示屏效率

激光束扫描是实现相关要求的一种方案。

这类显示屏不采用固定像素阵列，而是让激光束在视场内偏转扫描，逐点构建图像。

借助快速扫描镜并更快速地切换颜色，就能在不增大光学元件尺寸的情况下获得更高分辨率图像。

然而，现有系统在激光颜色控制的速度和效率上仍存在局限。

电流控制限制颜色切换 激光束扫描显示屏要生成全彩图像，需将红、绿、蓝三色激光合成为单一输出光束。

传统系统通过改变供给各色激光二极管的电流来控制每种颜色的强度。

与外部光调制相比，直接电流调制的带宽更窄，这限制了颜色切换速度，进而限制了可实现的成像分辨率。

此外，激光二极管必须工作在阈值电流以上才能输出足够光强，这也推高了功耗。

芯片上的电压控色 TDK团队开发出一种光子芯片，片通过电压控制激光而不再持续改变供给激光器的电流，从而克服了上述局限。

具体做法是，施加在芯片上的电压会在红、绿、蓝三色光合并为单一输出光束之前，分别调节各色光的强度。

研究人员采用铌酸锂薄膜制造器件。

铌酸锂的光学特性可通过电场调控。

芯片集成了三个马赫-曾德尔干涉仪，每个基色各用一个。

这些结构将光分束后再合束，使施加电压能够控制通过各通道的光强。

随后，由铌酸锂波导构成的多路复用器将三色光汇合为一束。

实验中，研究人员通过施加在芯片上的电压分别控制各颜色通道；将各通道组合起来后，系统便能产生全彩输出。

研究人员同时将器件与MEMS扫描镜集成，展示了它在激光束扫描系统中生成全彩图像的潜力。

更快切换，更低功耗 速度是这项研究的重点之一。

芯片实现了10吉赫兹的调制带宽。

研究人员称，这一带宽足以支持4K及更高分辨率。

方案不再依赖直接调制激光二极管来实现快速颜色控制，从而解决了限制传统激光扫描显示屏分辨率的一个因素。

电压控制设计同时显著降低了能耗。

研究人员发现，与传统方案相比，系统可将总功耗降低75%以上。

由于光强可由光子电路控制，而不必靠维持较高的激光电流来实现，设计省去了用于削减多余激光输出的中性密度滤光片。

这些改进共同应对了激光扫描显示屏小型化中的多项相互关联的挑战：切换速度、功耗以及所需光学元件的数量。

降低损耗，面向可穿戴显示 研究人员总结称，薄膜铌酸锂电路提升了将高分辨率成像与智能眼镜所需小巧体积相结合的现实可行性。

所演示的10 GHz带宽和全彩输出提供了实验证据，证明外部电压控制可支撑超紧凑激光束扫描显示屏。

相关论文：Thin-film lithium niobate photonic integrated circuit for laser beam scanning imaging 后续改进将着重降低光在通过铌酸锂波导时以及三色光合并过程中的光学损耗。

损耗降低后，系统整体效率有望提高，也能为将这类光子电路集成到紧凑型可穿戴显示屏中提供更有力的依据。

--- 原文链接：https://news.nweon.com/143700