Kvalita zobrazení LED displejů vždy úzce souvisela s čipem ovladače s konstantním proudem a řešila problémy, jako jsou duchy, nitkový kříž mrtvých pixelů, nízký barevný posun ve stupních šedi, tmavé první skenování a spojení s vysokým kontrastem. Horizontálnímu pohonu jako jednoduchému požadavku na skenování se tradičně dostává menší pozornosti. S vývojem LED displejů s menším roztečím jsou kladeny vyšší požadavky na horizontální měniče, které se vyvíjejí od jednoduchých P-MOSFETů pro horizontální přepínání k integrovanějším a výkonnějším multifunkčním- horizontálním měničům. Návrh a výběr horizontálních ovladačů také čelí šesti hlavním výzvám: odstranění stínů, reverzní napětí LED čipů, problémy se zkraty, -problémy s otevřeným-obvodem, nadměrně vysoké hodnoty VF čipů LED a vazba s vysokým kontrastem.
Stín duchů
Při přepínání mezi skenovacími obrazovkami má nevybitý náboj VLED z předchozího skenování v okamžiku, kdy jsou zapnuty VLED a OUT skenování dalšího řádku, vodivou cestu kvůli času potřebnému pro zapnutí a vypnutí PMOS tranzistorových spínačů a pro rozptýlení náboje na parazitní kapacitě Cr řádků. Když je Row(n) zapnuto, parazitní kapacita Cr řádku je nabita na potenciál VCC. Při přepnutí na Row(n{2}}) se vytvoří potenciální rozdíl mezi Cr a OUT a náboj se vybije přes LED, čímž se vytvoří slabé LED světlo.
Proto je potřeba náboj na kondenzátoru Cr vybít předem v době přerušení linky. Obvykle používá horizontální výstupní tranzistor s integrovanou funkcí zatemnění stahovací obvod k rychlému vybití náboje na parazitní kapacitě Cr během spínání. Čím nižší je tažný-potenciál, tj. zatemňovací napětí VH, nastaveno, tím rychleji se vybije náboj na parazitní kapacitě a tím lepší je efekt eliminace horního stínování. Obvykle VH < VCC - 1V postačuje k odstranění horních duchů.
Reverzní napětí LED
Zpětné rázové napětí čipů LED významně ovlivňuje jejich životnost a vady pixelů způsobené zpětným napětím byly u LED displejů vždy hlavním problémem, zejména těch s malými-displejemi.
Když je výstupní kanál vypnutý, volnoběžný proud parazitní indukčnosti nepřetržitě nabíjí parazitní kapacitu v kanálu a vytváří tak vysokonapěťovou špičku. Tento hrot v kombinaci s horizontálním výstupním tranzistorem (HIP) tvoří zpětné napětí na čipu LED. Proto zatemňovací napětí HIP také ovlivňuje zpětné napětí LED čipu. Při pevném napětí na výstupním kanálu konstantního proudu má vyšší zatemňovací napětí HIP za následek nižší zpětné napětí pro LED čip. Zatímco LED čipy mají obvykle nominální zpětné napětí 5V, testování výrobce ukázalo, že zpětné napětí pod 1,4V může výrazně snížit vady pixelů způsobené zpětným napětím. Proto by zatemňovací napětí nemělo být příliš nízké, aby řešilo problémy se zpětným napětím LED čipu, obecně ne nižší než VCC-2V.
Housenka krátkého obvodu
Dojde-li ke zkratu LED-, objeví se řada trvale svítících diod LED, běžně známých jako zkratová- housenka. Když je prostřední LED dioda zkratovaná-, LED diody ve stejné řadě vytvoří při skenování této řady dráhu, jak je znázorněno na obrázku níže. Pokud je rozdíl napětí mezi VLED a bodem A větší než hodnota osvětlení LED, vytvoří se řada neustále svítících housenek.
Největší rozdíl mezi zkratovou- housenkou a otevřeným-překřížením obvodu je v tom, že housenka zkratu{2}}obvodu se bude zobrazovat, dokud je obrazovka v režimu skenování, bez ohledu na to, zda korálky LED zobrazují obrázek, zatímco housenka s otevřeným-obvodem5 ukazuje pouze otevřený okruh{4}}, když svítí{4}} LED dioda otevřený okruh{4}} To se obvykle řeší zvýšením zatemňovacího napětí horizontálního výstupního tranzistoru tak, aby rozdíl napětí byl menší než propustné napětí LED VF, tj. VLED - VH < VF. Typicky je propustné napětí VF pro červené LED kuličky 1,6~2,4V a pro zelené a modré LED kuličky je 2,4~3,4V. Testování ukázalo, že červená LED kulička může svítit 1,4V; Vezměme si tedy jako příklad červenou LED diodu a když VH > VCC - 1.4V, problém s housenkou zkratu{18}} je zcela vyřešen. Když VCC - 2V < VH < VCC - 1.4V, slabě svítí pouze jedna červená LED pod bodem zkratu-.
Otevírací kříž
Když se na obrazovce skenování objeví LED dioda otevřeného obvodu a tento bod se rozsvítí, napětí kanálu OUT1 se sníží pod 0,5 V. Pokud je zatemňovací napětí VH potenciálu snímací řady 3,5 V, vytvoří se pro tuto řadu LED vodivá dráha, která vytvoří efekt „housenky“ s otevřeným-obvodem.
Když je obvod LED otevřený{0}}, napětí kanálu OUT1 se sníží pod 0,5 V nebo dokonce 0 V. To ovlivňuje parazitní kapacitu sloupce Cr prostřednictvím parazitních kapacit C1 a C2. Když se potenciál Cr sníží na minimum, LED diody ve stejné řadě jako LED s otevřeným-obvodem ztmavnou.
Snížením zatemňovacího napětí horizontálního výstupního tranzistoru (výstupního tranzistoru) lze účinně vyřešit problém křížení otevřeného -obvodu, tj. zaslepovací napětí VH < 1,4 V. Některé výstupní tranzistory v průmyslu také používají nastavitelná zaslepovací napětí ke snížení zatemňovacího napětí pod 1,4 V, aby se vyřešil problém překřížení otevřeného-obvodu, ale to zvýší zpětné napětí LED, urychlí poškození LED a způsobí zkraty.
Hodnota VF LED je příliš vysoká.
Dalším problémem, který uživatele trápí, je problém, kdy sloupce zůstávají neustále rozsvícené kvůli příliš vysokým hodnotám VF v LED. Typicky je jmenovité dopředné napětí VF zelené LED 2,4~3,4V. K rozsvícení obvykle stačí rozdíl napětí 1,8V mezi anodou a katodou zelené LED. Příliš vysoké zatemňovací napětí VH horizontálního výstupního tranzistoru však způsobí, že sloupec zůstane trvale svítit.
Vezmeme-li LED s dopředným napětím VF1=3.4V jako sloupec, když skenování dosáhne další LED, VOUT a VLED1 se rozsvítí současně. Napětí na svorce kanálu je: VOUT=VLED1 - VF1. Napětí na ostatních LED diodách v tomto sloupci jsou: VΔ=VH - VOUT=VH - VLED1 + VF1. Pokud Δ > 1,8 V, může to způsobit, že sloupec zůstane trvale svítit, tj. VH - VLED1 + VF1 > 1,8 V, kde VLED=VCC (ignoruje pokles napětí na vodorovném výstupním tranzistoru). Proto VH > VCC - 1.6V nevede k vyřešení problému, kdy sloupce zůstávají trvale rozsvícené kvůli příliš vysokým hodnotám VF v LED.
Spojka s vysokým kontrastem
Vazba vysokého kontrastu označuje jev, kdy se jasný obrázek překrývá na pozadí s nízkým{0}}jasem, což způsobuje posun barev a ztmavení v oblasti, kde jsou obrázky s nízkým-jasným a jasným-jasem rovnoběžné, jak ukazuje tečkovaná čára na obrázku výše, která představuje překrývající se jasný obrázek. Tato vysoce kontrastní vazba je způsobena interferencí mezi sloupcovými kanály přes horizontální výstupní tranzistory. To lze do určité míry zmírnit navržením upínacího napětí, které se po vybití udržuje na určité úrovni, čímž se sníží zaslepovací napětí horizontálního výstupního tranzistoru. Tato metoda návrhu však přináší problémy, jako je zkrat-tmavnutí sloupce, nízké-šedé oblasti, které se jeví načervenalé, a příliš vysoké hodnoty VF pro LED. Zlepšení vazby s vysokým kontrastem z pohledu horizontálního pohonu lze dosáhnout snížením zatemňovacího napětí, ale to má za následek příliš vysoké zpětné napětí pro LED diody a problém se zkratem „housenky“.
Volba horizontálního výstupního zatemňovacího napětí
Stručně řečeno, výběr zatemňovacího napětí pro horizontální výstupní tranzistor (HIP) čelí výzvám souvisejícím s šesti výše uvedenými problémy, z nichž každý má své vlastní specifické potíže. Zatemňovací napětí nesmí být příliš vysoké ani příliš nízké. Obvykle je nitkový kříž otevřeného-obvodu vymazán detekcí pohonu konstantním proudem, protože příliš nízké zatemňovací napětí snižuje dlouhodobou-spolehlivost LED. Níže uvedená tabulka shrnuje vhodný rozsah zaslepovacího napětí za různých podmínek.
S ohledem na různé aplikační problémy je proto rozumnou volbou zatemňovací napětí 3V~3,4V (VCC=5V). To může splnit požadavky na design různých skenovacích modulů, a tak rozumně vyřešit více aplikačních problémů.
