מה גורם לרוחות רפאים, פיקסלים מתים, צלבים ושינוי צבע נמוך בגווני אפור בצגי LED?

איכות התצוגה של צגי LED תמיד הייתה קשורה באופן הדוק לשבב הנהג הנוכחי הקבוע, ומתייחסת לבעיות כגון רוחות רפאים, צלבות פיקסלים מתות, שינוי צבע נמוך בגווני אפור, סריקה ראשונה כהה וצימוד ניגודיות גבוהה. כונן אופקי, כדרישת סריקה פשוטה, קיבל באופן מסורתי פחות תשומת לב. עם הפיתוח של תצוגות LED קטנות יותר, דרישות גבוהות יותר מונחות על כוננים אופקיים, והתפתחו מכונני P-MOSFET פשוטים למעבר אופקי לדרייברים אופקיים משולבים וחזקים יותר-. התכנון והבחירה של מנהלי התקנים אופקיים עומדים גם בפני שישה אתגרים עיקריים: חיסול רפאים, מתח הפוך של שבבי LED, בעיות-במעגל קצר, צלבי מעגל פתוח-, ערכי VF גבוהים מדי של שבבי LED וצימוד ניגודיות גבוהה.

צל רפאים

בעת מעבר בין מסכי סריקה, עקב הזמן הדרוש למתגי הטרנזיסטור PMOS להידלק ולכבות, וכדי שהטעינה יתפוגג על הקיבול הטפילי Cr של קווי השורה, למטען הבלתי-פרוק של ה-VLED מסריקת השורה הקודמת יש נתיב מוליך ברגע שבו ה-VLED וה-OUT של השורה הבאה מופעלים. כאשר Row(n) מופעל, הקיבול הטפילי Cr של השורה נטען לפוטנציאל VCC. כאשר עוברים ל-Row(n+1), נוצר הבדל פוטנציאל בין Cr ל-OUT, והמטען נפרק דרך ה-LED, ויוצר אור LED עמום.

לכן, יש לפרוק את המטען על קבל ה-Cr מראש בזמן הפסקת הקו. בדרך כלל, טרנזיסטור הפלט האופקי עם פונקציית הבלימה משולבת משתמש במעגל משיכה- למטה כדי לפרוק במהירות את המטען על הקיבול הטפילי Cr במהלך המיתוג. ככל שפוטנציאל המשיכה -למטה, כלומר מתח ההבלה VH, מוגדר נמוך יותר, כך הטעינה על הקיבול הטפילי מתפרק מהר יותר, והאפקט של ביטול רוחות רפאים עליון טוב יותר. בדרך כלל, VH < VCC - 1V מספיק כדי לחסל רוחות רפאים עליונות.

מתח הפוך LED

מתח הנחשול ההפוכה של שבבי LED משפיע באופן משמעותי על תוחלת החיים שלהם, ופגמים בפיקסלים הנגרמים על ידי מתח הפוך תמיד היוו דאגה מרכזית עבור צגי LED, במיוחד אלה עם צגי גובה- קטנים.

כאשר ערוץ המוצא כבוי, זרם הגלגל החופשי של השראות הטפילית טוען ברציפות את הקיבול הטפילי בערוץ, ויוצר ספייק במתח גבוה. ספייק זה, בשילוב עם טרנזיסטור המוצא האופקי (HIP), יוצר מתח הפוך על פני שבב LED. לכן, מתח ההבלה של ה-HIP משפיע גם על המתח ההפוכה של שבב ה-LED. עם מתח קבוע בערוץ הפלט של הזרם הקבוע, מתח הריקת HIP גבוה יותר מביא למתח הפוך נמוך יותר עבור שבב ה-LED. בעוד שבשבבי LED יש בדרך כלל מתח הפוך נומינלי של 5V, בדיקות יצרן הראו שמתח הפוך מתחת ל-1.4V יכול להפחית באופן משמעותי את פגמי הפיקסלים הנגרמים ממתח הפוך. לכן, מתח ההבלה לא צריך להיות נמוך מדי כדי לטפל בבעיות מתח הפוך של שבב LED, בדרך כלל לא נמוך מ-VCC-2V.

זחל-קצר

כאשר נורית LED קצרה-תופיע שורה של נוריות LED מוארות כל הזמן, המכונה בדרך כלל זחל-קצר. כאשר ה-LED האמצעי קצר-, הנוריות באותה שורה יהוו נתיב כפי שמוצג בתרשים למטה בעת סריקת שורה זו. אם הפרש המתח בין VLED לנקודה A גדול מערך ההארה של ה-LED, תיווצר שורה של זחלים מוארים כל הזמן.

ההבדל הגדול ביותר בין זחל-קצר לצלב-מעגל פתוח הוא שזחל-במעגל קצר יופיע כל עוד המסך במצב סריקה, ללא קשר לשאלה אם חרוזי ה-LED מציגים תמונה, בעוד שזחל-במעגל פתוח מראה את הבעיה במעגל פתוח- רק כאשר המעגל הפתוח- מואר. זה נפתר בדרך כלל על ידי הגדלת מתח ההסתרה של טרנזיסטור המוצא האופקי, כך שהפרש המתח קטן מהמתח הקדמי של ה-LED של ה-LED, כלומר, VLED - VH < VF. בדרך כלל, המתח קדימה VF עבור חרוזי LED אדומים הוא 1.6~2.4V, ועבור חרוזי LED ירוקים וכחולים הוא 2.4~3.4V. בדיקות הראו שניתן להדליק חרוז LED אדום עם 1.4V; לכן, אם לוקחים חרוז LED אדום כדוגמה, כאשר VH > VCC - 1.4V, בעיית הזחל-הקצר נפתרת לחלוטין. כאשר VCC - 2V < VH < VCC - 1.4V, רק נורית אדומה אחת מתחת לנקודת המעגל הקצרה- מוארת בצורה חלשה.

צלב פתיחה

כאשר מופיעה נורית -מעגל פתוח במסך הסריקה ונקודה זו מוארת, המתח של ערוץ OUT1 נמשך למטה אל מתחת ל-0.5V. אם מתח ההפרדה VH של פוטנציאל השורה הסורקת הוא 3.5V, יווצר נתיב מוליך עבור אותה שורת נוריות, ויוצר אפקט "זחל" במעגל פתוח.

כאשר נורית LED פתוחה-במעגל, המתח של ערוץ OUT1 נמשך מתחת ל-0.5V או אפילו 0V. זה משפיע על הקיבול הטפילי Cr באמצעות הקיבול הטפילי C1 ו-C2. כאשר הפוטנציאל של Cr נמשך נמוך, נוריות ה-LED באותה שורה כמו ה-LED הפתוח- במעגל יתעמעמו.

הורדת מתח ההבלטה של ​​טרנזיסטור המוצא האופקי (טרנזיסטור מוצא) יכולה לפתור ביעילות את בעיית הצלב המעגל הפתוח-, כלומר, מתח ההבלה VH < 1.4V. כמה טרנזיסטורי פלט בתעשייה משתמשים גם במתחי הבלימה מתכווננים כדי להוריד את מתח הבלימה מתחת ל-1.4V כדי לפתור את בעיית הצלב המעגל הפתוח-, אבל זה יגביר את המתח ההפוך של ה-LED, יאיץ נזק ל-LED ויגרום לקצרים.

ערך ה-VF של ה-LED גבוה מדי.

הנושא של עמודות שנותרו מוארות כל הזמן עקב ערכי VF גבוהים מדי בנורות LED היא בעיה נוספת שמטרידה את המשתמשים. בדרך כלל, המתח הנומינלי קדימה VF של נורית LED ירוקה הוא 2.4~3.4V. בדרך כלל, הפרש מתח של 1.8V בין האנודה והקתודה של הנורית הירוקה מספיק כדי להדליק אותה. עם זאת, מתח הבלקה גבוה מדי VH של טרנזיסטור המוצא האופקי יגרום לעמוד להישאר מואר כל הזמן.

נטילת נורית עם מתח קדימה VF1=3.4V בתור עמודה, כאשר הסריקה מגיעה ל-LED הבא, VOUT ו-VLED1 נדלקות בו זמנית. מתח מסוף הערוץ הוא: VOUT=VLED1 - VF1. המתחים על פני הנוריות האחרות בעמודה זו הם: VΔ=VH - VOUT=VH - VLED1 + VF1. אם VΔ > 1.8V, זה עלול לגרום לעמודה להישאר מוארת כל הזמן, כלומר, VH - VLED1 + VF1 > 1.8V, כאשר VLED=VCC (התעלמות ממפל המתח של טרנזיסטור המוצא האופקי). לכן, VH > VCC - 1.6V אינו תורם לפתרון הבעיה של עמודות שנותרו מוארות כל הזמן עקב ערכי VF גבוהים מדי בנורות LED.

צימוד ניגודיות גבוהה

צימוד עם ניגודיות גבוהה מתייחס לתופעה שבה תמונה בהירה מונחת על רקע בהירות-נמוכה, מה שגורם להסטת צבע ולהכהות באזור שבו תמונות הבהירות-הבהירות והבהירות-הנמוכות מקבילות, כפי שמוצג על ידי הקו המקווקו בתמונה למעלה, המייצג את התמונה הבהירה המשולבת. צימוד ניגודיות גבוה זה נגרם מהפרעה בין ערוצי עמודים דרך טרנזיסטורי המוצא האופקיים. ניתן להפחית אותו במידה מסוימת על ידי תכנון מתח הידוק, שמירה עליו ברמה מסוימת לאחר הפריקה, ובכך להוריד את מתח ההבלה של טרנזיסטור המוצא האופקי. עם זאת, שיטת עיצוב זו מציגה בעיות כגון הכהיית עמודות מעגל קצרות-, אזורים אפורים נמוכים- הנראים אדמדמים וערכי VF גבוהים מדי עבור נוריות ה-LED. ניתן להשיג שיפור צימוד ניגודיות גבוהה מנקודת המבט האופקי של הכונן האופקי על ידי הורדת מתח ההבלה, אך הדבר גורם למתח הפוך גבוה מדי עבור נוריות ה-LED ולבעיית הקצר ה"זחל"-.

בחירת מתח ביטול מוצא אופקי

לסיכום, בחירת מתח ההבלה עבור טרנזיסטור המוצא האופקי (HIP) עומדת בפני אתגרים הקשורים לששת הנושאים שהוזכרו לעיל, כל אחד עם קשיים ספציפיים משלו. מתח ההפרדה אינו יכול להיות גבוה מדי או נמוך מדי. בדרך כלל, צולב המעגל הפתוח- מתנקה על ידי זיהוי כונן זרם קבוע, שכן מתח הבלטה נמוך מדי מפחית את האמינות לטווח הארוך של הנורית. הטבלה שלהלן מסכמת את הטווח המתאים של מתח הבלימה בתנאים שונים.

לכן, בהתחשב בבעיות יישומים שונות, מתח ריקון של 3V~3.4V (VCC=5V) הוא בחירה סבירה. זה יכול לעמוד בדרישות העיצוב של מודולי סריקה שונים ובכך לפתור בצורה סבירה בעיות יישום מרובות.