Die Anzeigequalität von LED-Anzeigen hängt seit jeher eng mit dem Konstantstrom-Treiberchip zusammen, der Probleme wie Geisterbilder, Fadenkreuze mit toten Pixeln, geringe Graustufen-Farbverschiebung, dunklen ersten Scan und hohe Kontrastkopplung behebt. Der Horizontalantrieb als einfache Scananforderung hat traditionell weniger Beachtung gefunden. Mit der Entwicklung kleinerer LED-Anzeigen werden höhere Anforderungen an horizontale Antriebe gestellt und entwickeln sich von einfachen P-MOSFETs für horizontales Schalten hin zu stärker integrierten und leistungsstarken multifunktionalen horizontalen Treibern. Das Design und die Auswahl horizontaler Treiber stehen außerdem vor sechs großen Herausforderungen: Eliminierung von Geisterbildern, Sperrspannung von LED-Chips, Probleme mit Kurzschlüssen, Fadenkreuze bei offenem Stromkreis, übermäßig hohe VF-Werte von LED-Chips und hohe Kontrastkopplung.
Geisterschatten
Beim Umschalten zwischen Abtastbildschirmen hat die nicht entladene Ladung der VLED aus der vorherigen Zeilenabtastung aufgrund der Zeit, die zum Ein- und Ausschalten der PMOS-Transistorschalter und zum Ableiten der Ladung auf der parasitären Kapazität Cr der Zeilenleitungen benötigt wird, in dem Moment, in dem VLED und OUT der nächsten Zeilenabtastung eingeschaltet werden, einen leitenden Pfad. Wenn Row(n) eingeschaltet ist, wird die parasitäre Kapazität Cr der Zeile auf das VCC-Potential aufgeladen. Beim Umschalten auf Row(n+1) entsteht eine Potentialdifferenz zwischen Cr und OUT und die Ladung wird über die LED entladen, wodurch ein schwaches LED-Licht entsteht.
Daher muss die Ladung des Cr-Kondensators zum Zeitpunkt der Leitungsunterbrechung im Voraus entladen werden. Normalerweise verwendet der horizontale Ausgangstransistor mit integrierter Austastfunktion eine Pull-Down-Schaltung, um die Ladung auf der parasitären Kapazität Cr während des Schaltens schnell zu entladen. Je niedriger das Pull--Potential, also die Austastspannung VH, eingestellt wird, desto schneller wird die Ladung auf der parasitären Kapazität entladen und desto besser ist der Effekt der Beseitigung von oberen Geisterbildern. Normalerweise reicht VH < VCC - 1V aus, um obere Geisterbilder zu beseitigen.
LED-Sperrspannung
Die Rückwärtsspannung von LED-Chips wirkt sich erheblich auf deren Lebensdauer aus, und Pixeldefekte, die durch Rückwärtsspannung verursacht werden, waren schon immer ein großes Problem bei LED-Displays, insbesondere bei Displays mit kleinem{0}}Abstand.
Wenn der Ausgangskanal ausgeschaltet ist, lädt der Freilaufstrom der parasitären Induktivität kontinuierlich die parasitäre Kapazität am Kanal auf, wodurch eine hohe Spannungsspitze entsteht. Diese Spitze erzeugt in Kombination mit dem horizontalen Ausgangstransistor (HIP) eine Sperrspannung am LED-Chip. Daher beeinflusst die Austastspannung des HIP auch die Sperrspannung des LED-Chips. Bei einer festen Spannung am Konstantstrom-Ausgangskanal führt eine höhere HIP-Austastspannung zu einer niedrigeren Sperrspannung für den LED-Chip. Während LED-Chips normalerweise eine nominale Sperrspannung von 5 V haben, haben Herstellertests gezeigt, dass eine Sperrspannung unter 1,4 V durch Sperrspannung verursachte Pixeldefekte erheblich reduzieren kann. Daher sollte die Austastspannung nicht zu niedrig sein, um Probleme mit der Rückspannung des LED-Chips zu beheben, im Allgemeinen nicht niedriger als VCC-2V.
Kurzschluss-Raupe
Wenn eine LED kurz{0}geschlossen ist, erscheint eine Reihe konstant leuchtender LEDs, die allgemein als Kurzschluss-Raupe bekannt ist. Wenn die mittlere LED kurzgeschlossen ist, bilden die LEDs in derselben Reihe beim Scannen dieser Reihe einen Pfad, wie im Diagramm unten gezeigt. Ist die Spannungsdifferenz zwischen VLED und Punkt A größer als der Beleuchtungswert der LED, bildet sich eine Reihe konstant leuchtender Raupen.
Der größte Unterschied zwischen einer Kurzschluss--Raupe und einem Leerlauf-Kreuz besteht darin, dass eine Kurzschluss-Raupe erscheint, solange sich der Bildschirm im Scanmodus befindet, unabhängig davon, ob die LED-Perlen ein Bild anzeigen, während eine Leerlauf--Raupe das Problem des Leerlauf{4}}-Kreuzes nur dann anzeigt, wenn die Leerlauf-LED-Perle leuchtet. Dies wird normalerweise durch Erhöhen der Austastspannung des horizontalen Ausgangstransistors behoben, sodass die Spannungsdifferenz kleiner als die Durchlassspannung VF der LED ist, dh VLED - VH < VF. Typischerweise beträgt die Durchlassspannung VF für rote LED-Perlen 1,6–2,4 V und für grüne und blaue LED-Perlen 2,4–3,4 V. Tests haben gezeigt, dass eine rote LED-Perle mit 1,4 V zum Leuchten gebracht werden kann; Wenn wir also eine rote LED-Perle als Beispiel nehmen, ist das Kurzschluss-Raupenproblem vollständig gelöst, wenn VH > VCC - 1.4V. Wenn VCC - 2V < VH < VCC - 1.4V, leuchtet nur eine rote LED unterhalb des Kurzschlusspunkts schwach.
Eröffnungskreuz
Wenn auf dem Scan-Bildschirm eine LED mit offenem Stromkreis erscheint und dieser Punkt leuchtet, wird die Spannung von Kanal OUT1 auf unter 0,5 V gesenkt. Wenn die Austastspannung VH des Scanzeilenpotentials 3,5 V beträgt, wird ein leitender Pfad für diese LED-Reihe gebildet, wodurch ein „Raupeneffekt“ mit offenem Schaltkreis entsteht.
Wenn eine LED im Leerlauf ist, wird die Spannung von Kanal OUT1 auf unter 0,5 V oder sogar 0 V gesenkt. Dies beeinflusst die parasitäre Kapazität Cr der Spalte über die parasitären Kapazitäten C1 und C2. Wenn das Potential von Cr auf einen niedrigen Wert sinkt, werden die LEDs in derselben Reihe wie die LED mit offenem Stromkreis gedimmt.
Durch Verringern der Austastspannung des horizontalen Ausgangstransistors (Ausgangstransistors) kann das Problem des offenen Stromkreiskreuzes effektiv gelöst werden, d. h. die Austastspannung VH < 1,4 V. Einige Ausgangstransistoren in der Industrie verwenden auch einstellbare Austastspannungen, um die Austastspannung auf unter 1,4 V zu senken und so das Problem des offenen Querkreises zu lösen. Dies erhöht jedoch die Sperrspannung der LED, beschleunigt die Beschädigung der LED und führt zu Kurzschlüssen.
Der VF-Wert der LED ist zu hoch.
Das Problem, dass Säulen aufgrund übermäßig hoher VF-Werte in LEDs ständig leuchten, ist ein weiteres Problem, das Benutzer plagt. Typischerweise beträgt die Nenndurchlassspannung VF einer grünen LED 2,4–3,4 V. Normalerweise reicht eine Spannungsdifferenz von 1,8 V zwischen Anode und Kathode der grünen LED aus, um diese zum Leuchten zu bringen. Eine zu hohe Austastspannung VH des horizontalen Ausgangstransistors führt jedoch dazu, dass die Spalte ständig beleuchtet bleibt.
Nimmt man eine LED mit einer Durchlassspannung VF1=3.4V als Spalte und erreicht der Scanvorgang die nächste LED, schalten sich VOUT und VLED1 gleichzeitig ein. Die Kanalklemmenspannung beträgt: VOUT=VLED1 - VF1. Die Spannungen an den anderen LEDs in dieser Spalte sind: VΔ=VH - VOUT=VH - VLED1 + VF1. Wenn VΔ > 1,8 V, kann dies dazu führen, dass die Spalte konstant leuchtet, d. h. VH - VLED1 + VF1 > 1,8 V, wobei VLED=VCC (ohne Berücksichtigung des horizontalen Spannungsabfalls am Ausgangstransistor). Daher ist VH > VCC - 1.6V nicht geeignet, das Problem zu lösen, dass Spalten aufgrund übermäßig hoher VF-Werte in LEDs ständig leuchten.
Hohe Kontrastkopplung
Hochkontrastkopplung bezieht sich auf das Phänomen, bei dem ein helles Bild einem Hintergrund mit geringer -Helligkeit überlagert wird, was zu Farbverschiebungen und Verdunkelungen in dem Bereich führt, in dem die Bilder mit niedriger -Helligkeit und den hellen -Helligkeitsbildern parallel sind, wie durch die gepunktete Linie im Bild oben dargestellt, die das überlagerte helle Bild darstellt. Diese Hochkontrastkopplung wird durch Interferenzen zwischen Spaltenkanälen durch die horizontalen Ausgangstransistoren verursacht. Dies kann bis zu einem gewissen Grad gemildert werden, indem eine Klemmspannung entworfen wird, die nach der Entladung auf einem bestimmten Niveau gehalten wird und dadurch die Austastspannung des horizontalen Ausgangstransistors verringert wird. Diese Entwurfsmethode führt jedoch zu Problemen wie einer Verdunkelung der Kurzschlussspalten, rötlich erscheinenden Bereichen mit niedrigem Grauanteil und übermäßig hohen VF-Werten für die LEDs. Eine Verbesserung der Hochkontrastkopplung aus Sicht der horizontalen Ansteuerung kann durch eine Verringerung der Austastspannung erreicht werden. Dies führt jedoch zu einer übermäßig hohen Sperrspannung für die LEDs und dem „Raupen“-Kurzschlussproblem.
Auswahl der Austastspannung für den horizontalen Ausgang
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Auswahl der Austastspannung für den horizontalen Ausgangstransistor (HIP) mit Herausforderungen im Zusammenhang mit den sechs oben genannten Problemen verbunden ist, von denen jedes seine eigenen spezifischen Schwierigkeiten hat. Die Austastspannung darf weder zu hoch noch zu niedrig sein. Typischerweise wird das Fadenkreuz bei offenem Stromkreis durch die Konstantstrom-Treibererkennung gelöscht, da eine zu niedrige Austastspannung die langfristige Zuverlässigkeit der LED verringert. Die folgende Tabelle fasst den geeigneten Bereich der Austastspannung unter verschiedenen Bedingungen zusammen.
Unter Berücksichtigung verschiedener Anwendungsprobleme ist daher eine Austastspannung von 3 V–3,4 V (VCC=5V) eine sinnvolle Wahl. Dadurch können die Designanforderungen verschiedener Scanmodule erfüllt und somit mehrere Anwendungsprobleme sinnvoll gelöst werden.
