Η ποιότητα της οθόνης των οθονών LED ήταν πάντα στενά συνδεδεμένη με το σταθερό τρέχον τσιπ του προγράμματος οδήγησης, αντιμετωπίζοντας ζητήματα όπως είδωλα, νεκρά pixel σταυρόνημα, χαμηλή χρωματική μετατόπιση κλίμακας του γκρι, σκοτεινή πρώτη σάρωση και σύζευξη υψηλής αντίθεσης. Η οριζόντια μονάδα, ως απλή απαίτηση σάρωσης, παραδοσιακά τυγχάνει λιγότερης προσοχής. Με την ανάπτυξη οθονών LED μικρότερου βήματος, αυξάνονται οι απαιτήσεις σε οριζόντιους δίσκους, που εξελίσσονται από απλά P-MOSFET για οριζόντια εναλλαγή σε πιο ολοκληρωμένα και ισχυρά οριζόντια προγράμματα οδήγησης πολλαπλών-λειτουργιών. Ο σχεδιασμός και η επιλογή οριζόντιων οδηγών αντιμετωπίζουν επίσης έξι μεγάλες προκλήσεις: εξάλειψη φαντασμάτων, αντίστροφη τάση των τσιπ LED, προβλήματα βραχυκυκλώματος, ανοιχτά-σταυρώματα κυκλωμάτων, υπερβολικά υψηλές τιμές VF των τσιπ LED και σύζευξη υψηλής αντίθεσης.
Ghost Shadow
Κατά την εναλλαγή μεταξύ οθονών σάρωσης, λόγω του χρόνου που απαιτείται για την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση των διακοπτών τρανζίστορ PMOS και για την εξάλειψη της φόρτισης στην παρασιτική χωρητικότητα Cr των γραμμών σειρών, το μη εκφορτισμένο φορτίο του VLED από την προηγούμενη σάρωση σειράς έχει μια αγώγιμη διαδρομή τη στιγμή που ενεργοποιούνται οι VLED και OUT της επόμενης σάρωσης. Όταν η σειρά (n) είναι ενεργοποιημένη, η παρασιτική χωρητικότητα Cr της σειράς φορτίζεται στο δυναμικό VCC. Κατά τη μετάβαση στο Row(n+1), σχηματίζεται μια διαφορά δυναμικού μεταξύ Cr και OUT και η φόρτιση εκφορτίζεται μέσω του LED, παράγοντας ένα αμυδρό φως LED.
Επομένως, η φόρτιση στον πυκνωτή Cr πρέπει να εκφορτιστεί εκ των προτέρων κατά το χρόνο διακοπής της γραμμής. Συνήθως, το οριζόντιο τρανζίστορ εξόδου με ενσωματωμένη λειτουργία κενού χρησιμοποιεί ένα κύκλωμα έλξης-για να εκφορτίσει γρήγορα το φορτίο στην παρασιτική χωρητικότητα Cr κατά τη διάρκεια της μεταγωγής. Όσο χαμηλότερο είναι το δυναμικό pull-κάτω, δηλαδή η τάση κενού VH, τόσο πιο γρήγορα αποφορτίζεται η φόρτιση στην παρασιτική χωρητικότητα και τόσο καλύτερο είναι το αποτέλεσμα της εξάλειψης του ανώτερου είδωλου. Συνήθως, το VH < VCC - 1V αρκεί για την εξάλειψη των άνω φαντασμάτων.
Αντίστροφη τάση LED
Η τάση αντίστροφης υπέρτασης των τσιπ LED επηρεάζει σημαντικά τη διάρκεια ζωής τους και τα ελαττώματα των εικονοστοιχείων που προκαλούνται από την αντίστροφη τάση αποτελούσαν πάντα μια σημαντική ανησυχία για τις οθόνες LED, ειδικά εκείνες με οθόνες μικρής-τονικής.
Όταν το κανάλι εξόδου είναι απενεργοποιημένο, το ρεύμα ελεύθερου τροχού της παρασιτικής επαγωγής φορτίζει συνεχώς την παρασιτική χωρητικότητα στο κανάλι, δημιουργώντας μια αιχμή υψηλής τάσης. Αυτή η ακίδα, σε συνδυασμό με το οριζόντιο τρανζίστορ εξόδου (HIP), σχηματίζει μια αντίστροφη τάση στο τσιπ LED. Επομένως, η τάση κενού του HIP επηρεάζει επίσης την αντίστροφη τάση του τσιπ LED. Με μια σταθερή τάση στο κανάλι εξόδου σταθερού ρεύματος, μια υψηλότερη τάση κενού HIP οδηγεί σε χαμηλότερη αντίστροφη τάση για το τσιπ LED. Ενώ τα τσιπ LED έχουν συνήθως ονομαστική αντίστροφη τάση 5 V, οι δοκιμές του κατασκευαστή έχουν δείξει ότι μια αντίστροφη τάση κάτω από 1,4 V μπορεί να μειώσει σημαντικά τα ελαττώματα των εικονοστοιχείων που προκαλούνται από την αντίστροφη τάση. Επομένως, η τάση κενού δεν πρέπει να είναι πολύ χαμηλή για να αντιμετωπίσει προβλήματα αντίστροφης τάσης του τσιπ LED, γενικά όχι χαμηλότερη από το VCC-2V.
Κάμπια βραχυκυκλώματος-
Όταν ένα LED είναι βραχυκυκλωμένο-, θα εμφανιστεί μια σειρά από συνεχώς αναμμένα LED, κοινώς γνωστή ως κάμπια βραχυκυκλώματος. Όταν το μεσαίο LED είναι βραχυκυκλωμένο-, τα LED στην ίδια σειρά θα σχηματίσουν μια διαδρομή όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα κατά τη σάρωση αυτής της σειράς. Εάν η διαφορά τάσης μεταξύ του VLED και του σημείου Α είναι μεγαλύτερη από την τιμή φωτισμού του LED, θα σχηματιστεί μια σειρά από κάμπιες συνεχώς αναμμένες.
Η μεγαλύτερη διαφορά μεταξύ μιας κάμπιας βραχυκυκλώματος και ενός ανοικτού κυκλώματος-διασταυρούμενου κυκλώματος είναι ότι μια κάμπια βραχυκυκλώματος θα εμφανίζεται όσο η οθόνη βρίσκεται σε λειτουργία σάρωσης, ανεξάρτητα από το αν οι χάντρες LED εμφανίζουν μια εικόνα, ενώ μια ανοιχτή-κάμπια ανοικτού κυκλώματος εμφανίζεται μόνο όταν η κάμπια ανοιχτού κυκλώματος{4} ανοιχτό-κύκλωμα LED σφαιρίδιο είναι αναμμένο. Αυτό συνήθως επιλύεται αυξάνοντας την τάση κενού του οριζόντιου τρανζίστορ εξόδου, έτσι ώστε η διαφορά τάσης να είναι μικρότερη από την μπροστινή τάση VF του LED, δηλαδή, VLED - VH < VF. Συνήθως, η μπροστινή τάση VF για τις κόκκινες χάντρες LED είναι 1,6~2,4V και για τις πράσινες και μπλε χάντρες LED είναι 2,4~3,4V. Η δοκιμή έδειξε ότι μια κόκκινη χάντρα LED μπορεί να ανάψει με 1,4V. Επομένως, λαμβάνοντας ως παράδειγμα ένα κόκκινο σφαιρίδιο LED, όταν VH > VCC - 1.4V, το πρόβλημα της κάμπιας βραχυκυκλώματος έχει λυθεί πλήρως. Όταν VCC - 2V < VH < VCC - 1.4V, μόνο ένα κόκκινο LED κάτω από το σημείο βραχυκυκλώματος- είναι ασθενώς αναμμένο.
Σταυρός ανοίγματος
Όταν ένα ανοιχτό-κύκλωμα LED εμφανίζεται στην οθόνη σάρωσης και αυτό το σημείο είναι αναμμένο, η τάση του καναλιού OUT1 μειώνεται κάτω από 0,5 V. Εάν η τάση κενού VH του δυναμικού της σειράς σάρωσης είναι 3,5 V, θα σχηματιστεί μια αγώγιμη διαδρομή για αυτήν τη σειρά LED, δημιουργώντας ένα εφέ "κάμπιας" ανοιχτού κυκλώματος.
Όταν ένα LED είναι ανοιχτό-κυκλοφορεί, η τάση του καναλιού OUT1 μειώνεται κάτω από 0,5 V ή ακόμα και 0 V. Αυτό επηρεάζει την παρασιτική χωρητικότητα στήλης Cr μέσω των παρασιτικών χωρητικοτήτων C1 και C2. Όταν το δυναμικό του Cr χαμηλώσει, τα LED στην ίδια σειρά με το ανοιχτό-κυκλωμένο LED θα χαμηλώσουν.
Η μείωση της τάσης κενού του οριζόντιου τρανζίστορ εξόδου (τρανζίστορ εξόδου) μπορεί να λύσει αποτελεσματικά το πρόβλημα διασταύρωσης ανοιχτού-κυκλώματος, π.χ. την τάση κενού VH < 1,4V. Ορισμένα τρανζίστορ εξόδου στη βιομηχανία χρησιμοποιούν επίσης ρυθμιζόμενες τάσεις κενού για να μειώσουν την τάση κενού κάτω από 1,4 V για να λύσουν το πρόβλημα διασταύρωσης ανοιχτού-κυκλώματος, αλλά αυτό θα αυξήσει την αντίστροφη τάση του LED, θα επιταχύνει τη βλάβη των LED και θα προκαλέσει βραχυκύκλωμα.
Η τιμή VF του LED είναι πολύ υψηλή.
Το ζήτημα των στηλών που παραμένουν συνεχώς αναμμένες λόγω των υπερβολικά υψηλών τιμών VF στα LED είναι ένα άλλο πρόβλημα που ταλανίζει τους χρήστες. Συνήθως, η ονομαστική μπροστινή τάση VF ενός πράσινου LED είναι 2,4~3,4V. Κανονικά, μια διαφορά τάσης 1,8 V μεταξύ της ανόδου και της καθόδου του πράσινου LED είναι αρκετή για να το ανάψει. Ωστόσο, μια υπερβολικά υψηλή τάση κενού VH του οριζόντιου τρανζίστορ εξόδου θα κάνει τη στήλη να παραμένει συνεχώς αναμμένη.
Λαμβάνοντας ως στήλη ένα LED με μπροστινή τάση VF1=3.4V, όταν η σάρωση φτάσει στο επόμενο LED, το VOUT και το VLED1 ανάβουν ταυτόχρονα. Η τάση ακροδεκτών καναλιού είναι: VOUT=VLED1 - VF1. Οι τάσεις στα άλλα LED σε αυτήν τη στήλη είναι: VΔ=VH - VOUT=VH - VLED1 + VF1. Εάν VΔ > 1,8V, μπορεί να προκαλέσει η στήλη να παραμένει συνεχώς αναμμένη, δηλαδή VH - VLED1 + VF1 > 1,8V, όπου VLED=VCC (αγνοώντας την πτώση τάσης του τρανζίστορ οριζόντιας εξόδου). Επομένως, το VH > VCC - 1.6V δεν συμβάλλει στην επίλυση του προβλήματος των στηλών που παραμένουν συνεχώς αναμμένες λόγω των υπερβολικά υψηλών τιμών VF στα LED.
Σύζευξη υψηλής αντίθεσης
Η σύζευξη υψηλής αντίθεσης αναφέρεται στο φαινόμενο όπου μια φωτεινή εικόνα υπερτίθεται σε φόντο χαμηλής-φωτεινότητας, προκαλώντας μετατόπιση χρώματος και σκουρόχρωμο στην περιοχή όπου οι εικόνες χαμηλής- φωτεινότητας και φωτεινότητας Αυτή η σύζευξη υψηλής αντίθεσης προκαλείται από παρεμβολές μεταξύ των καναλιών στηλών μέσω των οριζόντιων τρανζίστορ εξόδου. Μπορεί να μετριαστεί σε κάποιο βαθμό σχεδιάζοντας μια τάση σύσφιξης, διατηρώντας την σε ένα ορισμένο επίπεδο μετά την εκφόρτιση, μειώνοντας έτσι την τάση κενού του τρανζίστορ εξόδου. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος σχεδίασης εισάγει προβλήματα όπως το βραχυκύκλωμα-σκουρόχρωμη στήλη, οι χαμηλές-γκρίζες περιοχές που εμφανίζονται κοκκινωπές και οι υπερβολικά υψηλές τιμές VF για τα LED. Η βελτίωση της σύζευξης υψηλής αντίθεσης από την προοπτική της οριζόντιας κίνησης μπορεί να επιτευχθεί με τη μείωση της τάσης κενού, αλλά αυτό έχει ως αποτέλεσμα υπερβολικά υψηλή αντίστροφη τάση για τα LED και το πρόβλημα βραχυκυκλώματος-«κάμπιας».
Επιλογή οριζόντιας τάσης κενού εξόδου
Συνοπτικά, η επιλογή της τάσης κενού για το οριζόντιο τρανζίστορ εξόδου (HIP) αντιμετωπίζει προκλήσεις που σχετίζονται με τα έξι ζητήματα που αναφέρονται παραπάνω, το καθένα με τις δικές του ειδικές δυσκολίες. Η τάση κενού δεν μπορεί να είναι πολύ υψηλή ή πολύ χαμηλή. Συνήθως, το σταυρόνημα ανοιχτού κυκλώματος καθαρίζεται με ανίχνευση σταθερού ρεύματος, καθώς μια υπερβολικά χαμηλή τάση κενού μειώνει τη μακροπρόθεσμη αξιοπιστία του LED. Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει το κατάλληλο εύρος τάσης κενού υπό διάφορες συνθήκες.
Επομένως, λαμβάνοντας υπόψη διάφορα ζητήματα εφαρμογής, μια τάση κενού 3V~3,4V (VCC=5V) είναι μια λογική επιλογή. Αυτό μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις σχεδιασμού διαφόρων μονάδων σάρωσης και έτσι να λύσει εύλογα πολλά προβλήματα εφαρμογής.
