La calidad de visualización de las pantallas LED siempre ha estado estrechamente relacionada con el chip controlador de corriente constante, solucionando problemas como imágenes fantasma, puntos de mira de píxeles muertos, cambio de color bajo en escala de grises, primer escaneo oscuro y acoplamiento de alto contraste. La unidad horizontal, como simple requisito de escaneo, ha recibido tradicionalmente menos atención. Con el desarrollo de pantallas LED de paso más pequeño, se están imponiendo mayores demandas a las unidades horizontales, evolucionando desde simples P-MOSFET para conmutación horizontal a controladores horizontales multifuncionales-más integrados y potentes. El diseño y la selección de controladores horizontales también enfrentan seis desafíos principales: eliminación de imágenes fantasma, voltaje inverso de los chips LED, problemas de cortocircuito-, cruces de circuitos abiertos-, valores VF excesivamente altos de los chips LED y acoplamiento de alto contraste.
Sombra fantasma
Al cambiar entre pantallas de escaneo, debido al tiempo requerido para que los interruptores del transistor PMOS se enciendan y apaguen, y para que la carga se disipe en la capacitancia parásita Cr de las líneas de la fila, la carga no descargada del VLED del escaneo de la fila anterior tiene una ruta conductora en el instante en que se encienden el VLED y la SALIDA del escaneo de la siguiente fila. Cuando se activa Row(n), la capacitancia parásita Cr de la fila se carga al potencial VCC. Al cambiar a Fila (n+1), se forma una diferencia de potencial entre Cr y OUT, y la carga se descarga a través del LED, lo que produce una luz LED tenue.
Por lo tanto, la carga del condensador de Cr debe descargarse por adelantado en el momento de interrupción de la línea. Por lo general, el transistor de salida horizontal con función de supresión integrada utiliza un circuito desplegable-para descargar rápidamente la carga en la capacitancia parásita Cr durante la conmutación. Cuanto menor sea el potencial de reducción, es decir, el voltaje de supresión VH, más rápido se descargará la carga en la capacitancia parásita y mejor será el efecto de eliminar las imágenes fantasma superiores. Por lo general, VH < VCC - 1V es suficiente para eliminar las imágenes fantasma superiores.
voltaje inverso del LED
El voltaje inverso de los chips LED afecta significativamente su vida útil, y los defectos de píxeles causados por el voltaje inverso siempre han sido una preocupación importante para las pantallas LED, especialmente aquellas con pantallas de paso pequeño-.
Cuando el canal de salida está apagado, la corriente libre de la inductancia parásita carga continuamente la capacitancia parásita en el canal, creando un pico de alto voltaje. Este pico, combinado con el transistor de salida horizontal (HIP), forma un voltaje inverso a través del chip LED. Por lo tanto, el voltaje de supresión del HIP también afecta el voltaje inverso del chip LED. Con un voltaje fijo en el canal de salida de corriente constante, un voltaje de supresión HIP más alto da como resultado un voltaje inverso más bajo para el chip LED. Si bien los chips LED suelen tener un voltaje inverso nominal de 5 V, las pruebas del fabricante han demostrado que un voltaje inverso inferior a 1,4 V puede reducir significativamente los defectos de píxeles causados por el voltaje inverso. Por lo tanto, el voltaje de supresión no debe ser demasiado bajo para solucionar los problemas de voltaje inverso del chip LED, generalmente no inferior a VCC-2V.
Oruga de cortocircuito-
Cuando un LED sufre un cortocircuito-, aparecerá una fila de LED encendidos constantemente, comúnmente conocida como oruga de cortocircuito-. Cuando el LED del medio sufre un cortocircuito-, los LED de la misma fila formarán un camino como se muestra en el diagrama a continuación al escanear esa fila. Si la diferencia de voltaje entre VLED y el punto A es mayor que el valor de iluminación del LED, se formará una fila de orugas constantemente encendidas.
La mayor diferencia entre una oruga de cortocircuito-y una cruz de circuito-abierto es que aparecerá una oruga de circuito-abierto siempre que la pantalla esté en modo de escaneo, independientemente de si las cuentas LED están mostrando una imagen, mientras que una oruga de circuito-abierto solo muestra el problema de la cruz de circuito-abierto cuando la cuenta LED de circuito-abierto está encendida. Esto generalmente se resuelve aumentando el voltaje de supresión del transistor de salida horizontal de modo que la diferencia de voltaje sea menor que el voltaje directo VF del LED, es decir, VLED - VH < VF. Normalmente, el voltaje directo VF para las cuentas LED rojas es de 1,6 ~ 2,4 V, y para las cuentas LED verdes y azules es de 2,4 ~ 3,4 V. Las pruebas demostraron que una cuenta LED roja se puede encender con 1,4 V; por lo tanto, tomando una cuenta LED roja como ejemplo, cuando VH > VCC - 1.4V, el problema de la oruga del cortocircuito-está completamente resuelto. Cuando VCC - 2V < VH < VCC - 1.4V, solo un LED rojo debajo del punto de cortocircuito-está débilmente iluminado.
Cruz de apertura
Cuando aparece un LED de circuito abierto-en la pantalla de escaneo y ese punto se ilumina, el voltaje del canal OUT1 se reduce a menos de 0,5 V. Si el voltaje de supresión VH del potencial de la fila de escaneo es de 3,5 V, se formará una ruta conductora para esa fila de LED, creando un-efecto de "oruga" de circuito abierto.
Cuando un LED tiene un circuito abierto-, el voltaje del canal OUT1 se reduce a menos de 0,5 V o incluso 0 V. Esto afecta a la capacitancia parásita Cr de la columna a través de las capacitancias parásitas C1 y C2. Cuando el potencial de Cr se reduce, los LED en la misma fila que el LED en circuito abierto-se atenuarán.
Reducir el voltaje de supresión del transistor de salida horizontal (transistor de salida) puede resolver eficazmente el problema cruzado del circuito abierto-, es decir, el voltaje de supresión VH < 1,4 V. Algunos transistores de salida en la industria también usan voltajes de supresión ajustables para reducir el voltaje de supresión por debajo de 1,4 V para resolver el problema del cruce de circuito abierto-, pero esto aumentará el voltaje inverso del LED, acelerará el daño del LED y provocará cortocircuitos.
El valor VF del LED es demasiado alto.
El problema de las columnas que permanecen constantemente encendidas debido a valores VF excesivamente altos en los LED es otro problema que afecta a los usuarios. Normalmente, el voltaje directo nominal VF de un LED verde es de 2,4 ~ 3,4 V. Normalmente, una diferencia de voltaje de 1,8V entre el ánodo y el cátodo del LED verde es suficiente para encenderlo. Sin embargo, una tensión de supresión VH excesivamente alta del transistor de salida horizontal hará que la columna permanezca encendida constantemente.
Tomando un LED con un voltaje directo VF1=3.4V como columna, cuando el escaneo llega al siguiente LED, VOUT y VLED1 se encienden simultáneamente. El voltaje del terminal del canal es: VOUT=VLED1 - VF1. Los voltajes en los otros LED en esa columna son: VΔ=VH - VOUT=VH - VLED1 + VF1. Si VΔ > 1.8V, puede causar que la columna permanezca constantemente encendida, es decir, VH - VLED1 + VF1 > 1.8V, donde VLED=VCC (ignorando la caída de voltaje del transistor de salida horizontal). Por lo tanto, VH > VCC - 1.6V no conduce a resolver el problema de las columnas que permanecen constantemente encendidas debido a valores de VF excesivamente altos en los LED.
Acoplamiento de alto contraste
El acoplamiento de alto contraste se refiere al fenómeno en el que una imagen brillante se superpone sobre un fondo de bajo-brillo, lo que provoca un cambio de color y oscurecimiento en el área donde las imágenes de bajo-brillo y las de brillo-brillante son paralelas, como lo muestra la línea de puntos en la imagen de arriba, que representa la imagen brillante superpuesta. Este acoplamiento de alto contraste es causado por la interferencia entre los canales de la columna a través de los transistores de salida horizontal. Puede mitigarse hasta cierto punto diseñando un voltaje de sujeción, manteniéndolo en un cierto nivel después de la descarga, reduciendo así el voltaje de supresión del transistor de salida horizontal. Sin embargo, este método de diseño introduce problemas como el oscurecimiento de la columna por cortocircuito-, áreas de bajo-gris que aparecen rojizas y valores VF excesivamente altos para los LED. Se puede mejorar el acoplamiento de alto contraste desde la perspectiva de la unidad horizontal reduciendo el voltaje de supresión, pero esto da como resultado un voltaje inverso excesivamente alto para los LED y el problema del cortocircuito- "oruga".
Selección del voltaje de supresión de salida horizontal
En resumen, seleccionar el voltaje de supresión para el transistor de salida horizontal (HIP) enfrenta desafíos relacionados con los seis temas mencionados anteriormente, cada uno con sus propias dificultades específicas. El voltaje de supresión no puede ser demasiado alto ni demasiado bajo. Normalmente, el punto de mira del circuito abierto-se elimina mediante la detección de la unidad de corriente constante, ya que un voltaje de supresión excesivamente bajo reduce la confiabilidad-a largo plazo del LED. La siguiente tabla resume el rango adecuado de voltaje de supresión en diversas condiciones.
Por lo tanto, considerando diversas cuestiones de aplicación, un voltaje de supresión de 3 V ~ 3,4 V (VCC=5V) es una opción razonable. Esto puede cumplir con los requisitos de diseño de varios módulos de escaneo y, por lo tanto, resolver razonablemente múltiples problemas de aplicaciones.
