Jakość wyświetlania wyświetlaczy LED zawsze była ściśle powiązana z układem sterownika stałoprądowego, rozwiązując problemy takie jak zjawy, krzyżyk martwych pikseli, niewielkie przesunięcie kolorów w skali szarości, ciemny pierwszy skan i sprzężenie o wysokim kontraście. Tradycyjnie mniej uwagi poświęcano napędowi poziomemu, jako prostemu wymaganiu skanowania. Wraz z rozwojem wyświetlaczy LED o mniejszym rozstawie, stawiane są wyższe wymagania napędom poziomym, ewoluując od prostych tranzystorów P-MOSFET do przełączania poziomego do bardziej zintegrowanych i wydajnych, wielofunkcyjnych-sterowników poziomych. Projektowanie i dobór sterowników poziomych wiąże się także z sześcioma głównymi wyzwaniami: eliminacją efektu zjawy, napięciem wstecznym chipów LED, problemami-zwarciowymi, krzyżykami w obwodzie-rozwartym, zbyt wysokimi wartościami VF chipów LED i sprzężeniem o wysokim kontraście.
Duchowy Cień
Podczas przełączania między ekranami skanowania, ze względu na czas wymagany do włączenia i wyłączenia tranzystora PMOS oraz do rozproszenia ładunku na pasożytniczej pojemności Cr linii rzędów, nierozładowany ładunek diody VLED ze skanowania poprzedniego rzędu ma ścieżkę przewodzącą w chwili włączenia VLED i OUT skanowania następnego rzędu. Gdy funkcja Row(n) jest włączona, pojemność pasożytnicza Cr rzędu jest ładowana do potencjału VCC. Po przełączeniu na Row(n+1) powstaje różnica potencjałów pomiędzy Cr i OUT, a ładunek jest rozładowywany przez diodę LED, wytwarzając słabe światło LED.
Dlatego ładunek na kondensatorze Cr musi zostać rozładowany z wyprzedzeniem w momencie przerwania linii. Zwykle poziomy tranzystor wyjściowy ze zintegrowaną funkcją wygaszania wykorzystuje obwód ściągający-, aby szybko rozładować ładunek pasożytniczej pojemności Cr podczas przełączania. Im niższy jest potencjał pull-down, tj. napięcie wygaszania VH, tym szybciej ładowanie pojemności pasożytniczej jest rozładowywane i tym lepszy jest efekt eliminacji górnych zjaw. Zwykle VH < VCC - 1V jest wystarczające, aby wyeliminować górne zjawy.
Napięcie wsteczne diody LED
Odwrotne napięcie udarowe chipów LED znacząco wpływa na ich żywotność, a defekty pikseli spowodowane napięciem wstecznym zawsze były poważnym problemem w przypadku wyświetlaczy LED, zwłaszcza tych z wyświetlaczami o-małym odstępie.
Gdy kanał wyjściowy jest wyłączony, prąd swobodny pasożytniczej indukcyjności w sposób ciągły ładuje pasożytniczą pojemność na kanale, tworząc skok wysokiego napięcia. Ten impuls w połączeniu z poziomym tranzystorem wyjściowym (HIP) tworzy napięcie wsteczne na chipie LED. Dlatego napięcie wygaszania HIP wpływa również na napięcie wsteczne chipa LED. Przy stałym napięciu na kanale wyjściowym prądu stałego wyższe napięcie wygaszania HIP skutkuje niższym napięciem wstecznym dla chipa LED. Chociaż chipy LED mają zazwyczaj nominalne napięcie wsteczne wynoszące 5 V, testy producenta wykazały, że napięcie wsteczne poniżej 1,4 V może znacznie zmniejszyć defekty pikseli spowodowane przez napięcie wsteczne. Dlatego napięcie wygaszania nie powinno być zbyt niskie, aby rozwiązać problemy z napięciem wstecznym chipa LED, zwykle nie niższe niż VCC-2V.
Gąsienica z krótkim-spięciem
W przypadku zwarcia diody LED-pojawia się rząd stale świecących diod LED, powszechnie nazywany-gąsienicą zwarcia. W przypadku zwarcia-środkowej diody LED, podczas skanowania tego rzędu diody LED w tym samym rzędzie utworzą ścieżkę jak pokazano na poniższym schemacie. Jeżeli różnica napięcia pomiędzy VLED a punktem A będzie większa niż wartość świecenia diody LED, powstanie rząd stale świecących gąsienic.
Największa różnica między gąsienicą zwarcia-a gąsienicą obwodu-rozwartego polega na tym, że gąsienica-zwarcia pojawia się tak długo, jak ekran znajduje się w trybie skanowania, niezależnie od tego, czy diody LED wyświetlają obraz, podczas gdy gąsienica z obwodem otwartym-pokazuje problem z krzyżem-rozwartego obwodu tylko wtedy, gdy świeci się dioda LED-obwodu otwartego. Problem ten zwykle rozwiązuje się poprzez zwiększenie napięcia wygaszania poziomego tranzystora wyjściowego, tak aby różnica napięć była mniejsza niż napięcie przewodzenia diody LED VF, tj. VLED - VH < VF. Zazwyczaj napięcie przewodzenia VF dla czerwonych koralików LED wynosi 1,6 ~ 2,4 V, a dla zielonych i niebieskich koralików LED wynosi 2,4 ~ 3,4 V. Testy wykazały, że czerwona dioda LED może świecić napięciem 1,4 V; dlatego też, biorąc za przykład czerwoną diodę LED, gdy VH > VCC - 1.4V, problem-gąsienicy zwarciowej został całkowicie rozwiązany. Gdy VCC - 2V < VH < VCC - 1.4V, tylko jedna czerwona dioda LED poniżej punktu-zwarcia świeci słabo.
Otwarcie Krzyża
Kiedy na ekranie skanowania pojawi się dioda LED-rozwartego obwodu i ten punkt się zaświeci, napięcie na kanale OUT1 spada poniżej 0,5 V. Jeśli napięcie wygaszania VH potencjału rzędu skanującego wynosi 3,5 V, dla tego rzędu diod LED utworzy się ścieżka przewodząca, tworząc efekt „gąsienicy” w obwodzie otwartym.
Gdy obwód diody LED jest otwarty-, napięcie kanału OUT1 spada poniżej 0,5 V, a nawet 0 V. Wpływa to na pojemność pasożytniczą kolumny Cr poprzez pojemności pasożytnicze C1 i C2. Kiedy potencjał Cr spadnie do niskiego poziomu, diody LED w tym samym rzędzie, w którym znajduje się dioda LED z obwodem-, przygasną.
Obniżenie napięcia wygaszania poziomego tranzystora wyjściowego (tranzystor wyjściowy) może skutecznie rozwiązać problem-przekroczenia obwodu otwartego, tj. napięcie wygaszania VH < 1,4 V. Niektóre tranzystory wyjściowe stosowane w branży wykorzystują również regulowane napięcia wygaszania, aby obniżyć napięcie wygaszania poniżej 1,4 V, aby rozwiązać problem-rozwarcia obwodu krzyżowego, ale spowoduje to zwiększenie napięcia wstecznego diody LED, przyspieszenie uszkodzenia diody LED i spowoduje zwarcia.
Wartość VF diody LED jest zbyt wysoka.
Kolejnym problemem, który nęka użytkowników, jest kwestia ciągłego świecenia kolumn z powodu zbyt wysokich wartości VF w diodach LED. Zazwyczaj nominalne napięcie przewodzenia VF zielonej diody LED wynosi 2,4 ~ 3,4 V. Zwykle do zapalenia zielonej diody LED wystarcza różnica napięcia wynosząca 1,8 V pomiędzy anodą i katodą. Jednakże zbyt wysokie napięcie wygaszania VH poziomego tranzystora wyjściowego spowoduje, że kolumna będzie świecić stale.
Biorąc diodę LED o napięciu przewodzenia VF1=3.4V jako kolumnę, gdy skanowanie dotrze do następnej diody LED, jednocześnie włączają się VOUT i VLED1. Napięcie na zaciskach kanału wynosi: VOUT=VLED1 - VF1. Napięcia na pozostałych diodach LED w tej kolumnie to: VΔ=VH - VOUT=VH - VLED1 + VF1. Jeśli VΔ > 1,8 V, może to spowodować, że kolumna będzie świecić stale, tj. VH - VLED1 + VF1 > 1,8 V, gdzie VLED=VCC (ignorując poziomy spadek napięcia na tranzystorze wyjściowym). Zatem VH > VCC - 1.6V nie sprzyja rozwiązaniu problemu ciągłego świecenia kolumn z powodu zbyt wysokich wartości VF w diodach LED.
Sprzęgło o wysokim kontraście
Sprzężenie o wysokim kontraście odnosi się do zjawiska, w którym jasny obraz nakłada się na tło o niskiej-jasności, powodując przesunięcie kolorów i przyciemnienie w obszarze, w którym obrazy o niskiej-jasności i jasne-jasności są równoległe, jak pokazuje przerywana linia na powyższym obrazku, która przedstawia nałożony jasny obraz. To sprzężenie o wysokim kontraście jest spowodowane zakłóceniami pomiędzy kanałami kolumny poprzez poziome tranzystory wyjściowe. Można to w pewnym stopniu złagodzić, projektując napięcie zaciskające, utrzymując je na określonym poziomie po rozładowaniu, obniżając w ten sposób napięcie wygaszania poziomego tranzystora wyjściowego. Jednak ta metoda projektowania stwarza problemy, takie jak-przyciemnienie kolumny zwarcia, niskie-szare obszary wyglądające na czerwonawe i zbyt wysokie wartości VF dla diod LED. Poprawę sprzężenia o wysokim kontraście z perspektywy napędu poziomego można osiągnąć poprzez obniżenie napięcia wygaszania, ale skutkuje to zbyt wysokim napięciem wstecznym dla diod LED i problemem zwarcia „gąsienicowego”.
Wybór poziomego napięcia wygaszania wyjścia
Podsumowując, wybór napięcia wygaszania dla poziomego tranzystora wyjściowego (HIP) wiąże się z wyzwaniami związanymi z sześcioma kwestiami wymienionymi powyżej, a każdy z nich ma swoje specyficzne trudności. Napięcie wygaszania nie może być ani za wysokie, ani za niskie. Zazwyczaj krzyżyk w obwodzie-jest kasowany przez wykrycie napędu stałoprądowego, ponieważ zbyt niskie napięcie wygaszania zmniejsza-długoterminową niezawodność diody LED. Poniższa tabela podsumowuje odpowiedni zakres napięcia wygaszania w różnych warunkach.
Dlatego też, biorąc pod uwagę różne problemy związane z aplikacją, rozsądnym wyborem jest napięcie wygaszania 3 V ~ 3,4 V (VCC=5 V). Może to spełnić wymagania projektowe różnych modułów skanujących, a tym samym rozsądnie rozwiązać wiele problemów związanych z aplikacjami.
