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解读 -- LED显示屏驱动需面临哪些挑战

来源:www.szijjp.tw 作者:天视源 时间:2017-10-07




 LED显示屏驱动的显示质量一向与恒流驱动芯片息息相关,如鬼影、坏点十字架、低灰偏色、第一扫偏暗、高对比耦?#31995;?#38382;题,而行驱动作为单纯的扫描要求一直以来不太受重视。随着小间距的发展,LED显示屏同样对行驱动提出了更高的要求,从单纯的P-MOSFET实?#20013;?#20999;换,到集成度更高、功能更强的多功能行驱动。而行驱动的设计及选型同样面临上鬼影消除、灯珠反向电压、短路毛毛虫、开路十字架、灯珠VF值偏大、高对比耦合六大挑战。

    上鬼影

    在扫描屏进行切换时,由于PMOS管开关的打开和关闭以及行线寄生电容Cr?#31995;?#30005;荷泄放需要一段时间,因此在下一行扫VLED与OUT开启瞬间,上一行扫VLED的未释放的电荷有了导通路径。Row(n)打开时,行寄生电容Cr充电到VCC电位。切?#22351;絉ow(n+1)时,Cr与OUT之间形成电位差,电荷通过灯珠进行泄放,产生LED隐亮。

上鬼影


所以在换行时刻需要对Cr?#31995;?#30005;荷进行提前泄放,通常集成消隐功能的行管,通过加入下拉电路在进行切换时,将寄生电容Cr的电荷快速泄放。下拉电位即消隐电压VH设置的越低,寄生电容?#31995;?#30005;荷泄放的也就越快,消除上鬼影的效果也就越好,通常VH<VCC-1V?#32431;上?#38500;上鬼影。

    灯珠反向电压(reverse voltage)

    灯珠的反向冲击电压很大程度上影响着灯珠的使用寿命,因反压造成的坏点一直是LED显示屏驱动,特别是小间距的痛点。


在输出通道关闭时,因为寄生电感的续流作用,则会对通?#26469;?#30340;寄生电容?#20013;?#20805;电,形成了很高的电压毛刺。此时与行管输出形成加载在灯珠?#31995;?#21453;向电压,所以行管的消隐电压同时影响着灯珠的反向电压。恒流输出通?#26469;?#30005;压固定的情况下,行管的消隐电压越高,其灯珠的反向电压就越小。通常灯珠标?#21697;?#21521;电压为5V,?#23548;示?#36807;制造商的测试,反压在1.4V以下可?#28304;?#24133;度减少因反压导致的坏点,所以针对灯珠反压问题消隐电压不能过低,一般?#22351;?#20110;VCC-2V。

    短路毛毛虫

    当LED短路时,会出现一列长亮的现象,一般称为短路毛毛虫。当中间LED灯珠短路时,同列的LED灯珠在扫描到该行时会形成如下图所示通路,在VLED到A点之间如果压差大于LED灯珠点亮值,则会形成一列常亮毛毛虫。

短路毛毛虫

    短路毛毛虫与开路十字架最大区别在于短路毛毛虫?#28784;?#23631;幕处于扫描状态,不管LED灯珠是否显示图像,都会显现,而开路毛毛虫只有在开路灯珠?#22351;?#20142;的时候才会出现开路十字架问题。通常通过提高行管消隐电压,使之压差小于LED正向电压VF,即VLED-VH<VF。通常红色LED灯珠正向电压(forward voltage)VF为1.6~2.4V,绿色和蓝色LED灯珠正向电压VF为2.4~3.4V。经测试红色灯珠1.4V即能使之点亮,?#23460;?#32418;色灯珠为例,当VH>VCC-1.4V就能彻底解决短路毛毛虫问题。当VCC-2V<VH<VCC-1.4V时,仅有短路点下方一颗红色LED被微弱点亮。

    开路十字架

    在扫描屏中当出现灯珠开路,该点?#22351;?#20142;时,通道OUT1电压被拉低到0.5V以下。若扫描行电位消隐电压VH为3.5V,则会对该列灯珠形成导通通路,形成开路毛毛虫。

开路十字架

 当出现灯珠开路,通道OUT1电压被拉低到0.5V以下甚至0V,并通过寄生电容C1、C2影响到列寄生电容Cr,当Cr电位被拉低时,与开路灯珠一行的LED出现隐亮。

    将消隐行管的消隐电压调低可有效解决开路十字架问题即消隐电压VH<1.4V。业内某些行管同样利用可调消隐电压的方式,将消隐电压调低至1.4V以下来解决开路十字架,但这样会带来LED反压增大加速LED灯珠损?#23548;?#30701;路毛毛虫。

    灯珠VF值偏大


    由于灯珠VF值偏大而导致的列常亮同样?#24425;?#22256;扰用户应用的问题。通常绿灯标称正向电压VF为2.4~3.4V,通常情况下绿灯阳极、阴极压差1.8V就能使之点亮,而行管的消隐电压VH过高便会导致列常亮。

灯珠

以灯珠正向电压VF1=3.4V为列,当扫描至次灯珠时VOUT和VLED1同时打开,

    通道端电压:VOUT=VLED1-VF1

    该列的其他行灯珠两端电压:V△=VH-VOUT=VH-VLED1+VF1

    若V△>1.8V便可能会导致列常亮,即VH-VLED1+VF1>1.8V其中VLED=VCC(行管压降忽略),故VH>VCC-1.6V便不利于解决灯珠VF值偏大引起的列常亮问题。

高对比耦合

    高对比耦?#29616;窵ED显示屏驱动在低亮的背景下,叠加高亮画面,低亮画面与高亮画面同行的区域出现偏色、偏暗现象,如下图所示虚线处为叠加高亮画面。高对比耦合现象为?#22411;?#36947;通过行管相互干扰造成,通过设计钳位电压的方式即放电结束后保持在某一电平,从而调低行管消隐电压,?#32431;?#19968;定程度改善高对比耦合。但此设?#21697;?#27861;会带来短路列偏暗、低灰偏红、灯珠VF值偏大等问题。?#26377;?#39537;动角度来改善高对比耦合可以通过调低消隐电压,但会带来灯珠反压偏大,短路毛毛虫问题。

高对比耦合

 

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