隨著發(fā)光二極管顯示屏(LED Display，以下簡稱LED顯示屏)技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用普及，對其是否能于各種應(yīng)用場合完整呈現(xiàn)數(shù)字內(nèi)容的要求隨之升高。以商業(yè)廣告之LED顯示屏為例，企業(yè)主對于如何充份利用約30秒的短暫廣告時段，呈現(xiàn)更多的訊息給予往來的消費者，并且成功吸引其目光，一直是企業(yè)主最困擾的。利用消費者之手機，結(jié)合快速響應(yīng)矩陣碼(Quick Response Code, QR Code，以下簡稱二維碼)，無疑提供了相當(dāng)好的消費者使用體驗，然而此一應(yīng)用，也進(jìn)一步的提高了LED顯示屏之技術(shù)門坎。

    二維碼之市場趨勢

    1970年代后，銷售時點情報系統(tǒng)(Point f sale，POS)與條形碼(Barcode)的出現(xiàn)(圖一)，解決了傳統(tǒng)零售業(yè)者沒有一個好的工具，可以統(tǒng)計商品銷售與庫存的問題，也使條形碼(Barcode)得以普及，但新的問題也隨之而來。問題在于條形碼(Barcode)的容量有限，條形碼(Barcode)本身代表的英文數(shù)字最多只能容納20個字。“編碼(Code)本身要是能夠含更多的信息就好了”的需求日與俱增。

    圖一、Coke Coca商品 條形碼(Barcode)

    1994年，DENSO WAVE INCORPORATED公開了二維碼。二維碼這名稱源自快速響應(yīng)矩陣碼(Quick Response Code, QR Code，以下簡稱二維碼)，又稱二維條形碼(2D Barcode)，二維碼可容納約7000個英文數(shù)字的大容量，可進(jìn)行漢字處理，且讀取速度比其它編碼快10倍以上。

    2002年，具有二維碼讀取功能的手機開始上市，這種包含許多信息的圖形，吸引著人們，通過讀取可以很方便地造訪手機網(wǎng)站，或者獲得各種優(yōu)惠，因此二維碼迅速在社會上普及[1]。根據(jù)獨立研究機構(gòu)Forrester Research, Inc.,調(diào)查，平均而言在美國、英國、法國、德國，有15%的消費者已經(jīng)在使用手機掃描二維碼(圖二)[2]，且比例仍然持續(xù)增長。

    LED顯示屏基本工作原理

    LED顯示屏是以模塊所組成之顯示屏，其長寬大小分辨率可依需求任意調(diào)整，然而輸入消息源卻是固定分辨率，一般而言是經(jīng)由多媒體播放軟件進(jìn)行縮放，這容易使原始影像比例改變。

    另LED顯示屏的基本工作原理是行掃描，陸續(xù)點亮第一行，第二行等由上至下，將一幀圖像完整呈現(xiàn)，此稱為靜態(tài)掃描。考慮到芯片成本與對發(fā)光亮度之需求，行掃描又分為1~32行掃描，但有顯示效果差、亮度損失較大等缺點。其中顯示效果差包括了LED顯示屏刷新率降低(圖三)。

    二維碼于LED顯示屏之應(yīng)用限制

    二維碼在二維碼的顯示清晰且符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下才可以保證穏定讀取，這在電子郵件(E-mail)、因特網(wǎng)(Website)等可經(jīng)由液晶顯示屏(Liquid Crystal Display, LCD)顯示時，不會有任何問題。而應(yīng)用在如雜志印刷、產(chǎn)品外包裝盒、名片等等應(yīng)用時，二維碼為因應(yīng)上述應(yīng)用變臟、破損等，提供了糾錯功能，最多可以糾錯約30%，以確保可穏定讀取。

    然而，如上述LED顯示屏行掃描基本工作原理，二維碼應(yīng)用于LED顯示屏?xí)r，則容易出現(xiàn)以下錯誤情形，而無法讀取。

    1. 三處定位圖案 (Position detection patterns)

    二維碼從360?任一方向均可快速讀，其奧秘就在于二維碼中的3處定位圖案，可以說明二維碼不受背景樣式的影響，實現(xiàn)快速穏定的讀取。然而在LED顯示屏效能不佳，無法實現(xiàn)高刷新率(室內(nèi)LED顯示屏：刷新率>500Hz / 室外LED顯示屏：刷新率>1000Hz)時，三處定位圖案則無法完整呈現(xiàn)，因而無法有效定位(圖四)。

　　圖四、三處定位圖示

    2. 碼元變形 (QR code whose modules are distorted)

    當(dāng)LED顯示屏效能不佳，無法實現(xiàn)高灰階(>14bit)，以及在無搭配視屏處理器進(jìn)行縮小或放大時，容易導(dǎo)致各個碼元(Code module)變形，雖然外觀上與普通的二維碼一樣，但實際上卻很難讀取，甚至有時無法讀取。(圖五)

　　圖五、碼元變形圖示

    二維碼應(yīng)用LED顯示屏實例-「傳統(tǒng)開關(guān)型」

    LED顯示屏依驅(qū)動芯片的不同，可區(qū)分成「傳統(tǒng)開關(guān)型」、「Scrambled PWM型」二種，以聚積科技芯片為例，「傳統(tǒng)開關(guān)型」驅(qū)動芯片包括JIX5020、MBI5024等，「傳統(tǒng)開關(guān)型」驅(qū)動芯片在「刷新率」、「灰階等級」及「LED燈亮度」三個效能，需進(jìn)行取舍，一般應(yīng)用，為得到高LED燈亮度，所以會選擇「高LED燈亮度模式」，如此即使刷新率、灰階效能變差(室內(nèi)LED顯示屏：刷率頻率<500Hz / 室外LED顯示屏：刷新率<1000Hz)。二維碼應(yīng)用于「高LED燈亮度模式」下，用手機進(jìn)行掃描，會出現(xiàn)無法正確掃描的情況。

    傳統(tǒng)開關(guān)型」驅(qū)動芯片-低灰階、高刷新 (高刷新率模式下)

    傳統(tǒng)開關(guān)型」驅(qū)動芯片包括JIX5020、MBI5024等，「傳統(tǒng)開關(guān)型」驅(qū)動芯片在實務(wù)上，搭配控制系統(tǒng)，可選擇「高刷新率模式」，以1:16掃描之LED顯示屏為例，使用「傳統(tǒng)開關(guān)型」技術(shù)之LED驅(qū)動芯片播二維碼圖片(如圖六，左下方為原始圖像)。

    現(xiàn)行二維碼多都都已與背景圖像進(jìn)行搭配設(shè)計，但是當(dāng)使用「傳統(tǒng)開關(guān)型」驅(qū)動芯片選擇「高刷新率模式」播放之二維碼影像時，由于灰階不足，所以使用手機在進(jìn)行掃描時，

    1. 二維碼中的3處定位圖案及編碼與其背景顏色混淆不清，使得二維碼無法被辨識率大幅降低

    2. 因色階表示不足，拍攝出來的效果與背景圖像出現(xiàn)嚴(yán)重色塊，使廣告效果也大打折扣

    傳統(tǒng)開關(guān)型」驅(qū)動芯片-高灰階、低刷新 (高灰階模式下)

    傳統(tǒng)開關(guān)型」驅(qū)動芯片包括JIX5020、MBI5024等，「傳統(tǒng)開關(guān)型」驅(qū)動芯片在實務(wù)上，搭配控制系統(tǒng)，可選擇「高灰階模式」，以1:16掃描之LED顯示屏為例，使用「傳統(tǒng)開關(guān)型」技術(shù)之LED驅(qū)動芯片播二維碼圖片(如圖七，左下方為原始圖像)。

    用「傳統(tǒng)開關(guān)型」驅(qū)動芯片選擇「高灰階模式」播放之二維碼，由于刷新率不足，所以使用手機在進(jìn)行掃描時，導(dǎo)致各個碼元(Code module)變形，而無法讀取。同樣的對廣告主而言，其廣告效果也相當(dāng)?shù)牟睢?/P>

    二維碼應(yīng)用LED顯示屏實例-「Scrambled PWM型」

    Scrambled PWM技術(shù)，改進(jìn)傳統(tǒng)脈波寬度調(diào)變(PWM)技術(shù)，將一個影像導(dǎo)通的時間分散成數(shù)個較短的導(dǎo)通時間，以增加整體的視覺刷新率。因此相較于「傳統(tǒng)開關(guān)型」驅(qū)動芯片，「Scrambled PWM型」能大幅提升「刷新率」 (室內(nèi)LED顯示屏：刷新率>500Hz / 室外LED顯示屏：刷新率>1000Hz)、「LED燈亮度」與「灰階」，都能有效使二維碼辨識之正確率大幅提升。(圖八，左下方為原始圖像)

    圖八、「Scrambled PWM型」驅(qū)動芯片-高灰階、高刷新 正確讀取二維碼

    以聚積科技「Scrambled PWM型」之驅(qū)動芯片MBI5041、MBI5042、MBI515X系列為例(圖九)，在各種應(yīng)用環(huán)境下，均能確保其「刷新率」至少大于1,000Hz，如此才能確保消費者快速且有效的用手機進(jìn)行二維碼之掃描，迎合市場趨勢，技術(shù)前沿。

    圖九、聚積科技「Scrambled PWM型」驅(qū)動芯片效能表

    聚積科技「Scrambled PWM型」之驅(qū)動芯片，在二維碼市場可創(chuàng)新如下效益：

    1. 確保LED顯示屏之廣告，能讓消費者正確且快速的掃描二維碼。

    2. 高灰階色彩效果，使LED顯示屏之廣告，能進(jìn)行更多彩多樣式的設(shè)計，并讓消息者拍攝到最美觀的影像，達(dá)到廣告宣傳的效果。