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LED顯示屏行驅動設計面臨的六大問題挑戰

發布者：聯誠發時間：2020-09-14 瀏覽量：10000+

LED顯示屏的顯示質量一向與恒流驅動芯片息息相關，如鬼影、壞點十字架、低灰偏色、第一掃偏暗、高對比耦合等問題，而行驅動作為單純的掃描要求一直以來不太受重視。

　　LED顯示屏的顯示質量一向與恒流驅動芯片息息相關，如鬼影、壞點十字架、低灰偏色、第一掃偏暗、高對比耦合等問題，而行驅動作為單純的掃描要求一直以來不太受重視。隨著小間距的發展，LED顯示屏同樣對行驅動提出了更高的要求，從單純的P-MOSFET實現行切換，到集成度更高、功能更強的多功能行驅動。而行驅動的設計及選型同樣面臨上鬼影消除、燈珠反向電壓、短路毛毛蟲、開路十字架、燈珠VF值偏大、高對比耦合六大挑戰。

　　一、上鬼影：在掃描屏進行切換時，由于PMOS管開關的打開和關閉以及行線寄生電容Cr上的電荷泄放需要一段時間，因此在下一行掃VLED與OUT開啟瞬間，上一行掃VLED的未釋放的電荷有了導通路徑。Row(n)打開時，行寄生電容Cr充電到VCC電位。切換到Row(n+1)時，Cr與OUT之間形成電位差，電荷通過燈珠進行泄放，產生LED隱亮。

　　所以在換行時刻需要對Cr上的電荷進行提前泄放，通常集成消隱功能的行管，通過加入下拉電路在進行切換時，將寄生電容Cr的電荷快速泄放。下拉電位即消隱電壓VH設置的越低，寄生電容上的電荷泄放的也就越快，消除上鬼影的效果也就越好，通常VH

二、燈珠反向電壓：燈珠的反向沖擊電壓很大程度上影響著燈珠的使用壽命，因反壓造成的壞點一直是LED顯示屏特別是小間距的痛點。

　　在輸出通道關閉時，因寄生電感的續流作用，會對通道處的寄生電容持續充電，形成很高的電壓毛刺。此時與行管輸出形成加載在燈珠上的反向電壓，所以行管的消隱電壓同時影響著燈珠的反向電壓。恒流輸出通道處電壓固定的情況下，行管的消隱電壓越高，其燈珠的反向電壓就越小。通常燈珠標稱反向電壓為5V，實際經過廠商的測試，反壓在1.4V以下可以大幅度減少因反壓導致的壞點，所以針對燈珠反壓問題消隱電壓不能過低，一般不低于VCC-2V。

　　三、短路毛毛蟲：當LED短路時，會出現一列長亮現象，一般稱為短路毛毛蟲。當中間LED燈珠短路時，同列的LED燈珠在掃描到該行時會形成如下圖所示通路，在VLED到A點之間如果壓差大于LED燈珠點亮值，則會形成一列常亮毛毛蟲。

　　短路毛毛蟲與開路十字架最大區別在于短路毛毛蟲只要屏幕處于掃描狀態，不管LED燈珠是否顯示圖像，都會顯現，而開路毛毛蟲只有在開路燈珠被點亮的時候才會出現開路十字架問題。通常通過提高行管消隱電壓，使之壓差小于LED正向電壓VF，即VLED-VHVCC-1.4V就能徹底解決短路毛毛蟲問題。

　　四、開路十字架：在掃描屏中當出現燈珠開路，該點被點亮時，通道OUT1電壓被拉低到0.5V以下。若掃描行電位消隱電壓VH為3.5V，則會對該列燈珠形成導通通路，形成開路毛毛蟲。

　　當出現燈珠開路，通道OUT1電壓被拉低到0.5V以下甚至0V，并通過寄生電容C1、C2影響到列寄生電容Cr，當Cr電位被拉低時，與開路燈珠同一行的LED出現隱亮。

　　將消隱行管的消隱電壓調低可有效解決開路十字架問題即消隱電壓VH<1.4V。業內某些行管同樣利用可調消隱電壓的方式，將消隱電壓調低至1.4V以下來解決開路十字架，但這樣會帶來LED反壓增大加速LED燈珠損壞及短路毛毛蟲。

　　五、燈珠VF值偏大：由于燈珠VF值偏大而導致的列常亮同樣也是困擾用戶應用的問題。通常綠燈標稱正向電壓VF為2.4~3.4V，通常情況下綠燈陽極、陰極壓差1.8V就能使之點亮，而行管的消隱電壓VH過高便會導致列常亮。

　　以燈珠正向電壓VF1=3.4V為列，當掃描至次燈珠時VOUT和VLED1同時打開，通道端電壓：VOUT=VLED1-VF1，該列的其他行燈珠兩端電壓：V△=VH-VOUT=VH-VLED1+VF1，若V△>1.8V便可能會導致列常亮，即VH-VLED1+VF1>1.8V其中VLED=VCC(行管壓降忽略)，故VH>VCC-1.6V便不利于解決燈珠VF值偏大引起的列常亮問題。

　　六、高對比耦合：高對比耦合指在低亮的背景下，疊加高亮畫面，低亮畫面與高亮畫面同行的區域出現偏色、偏暗現象，如圖9所示虛線處為疊加高亮畫面。高對比耦合現象為列通道通過行管相互干擾造成，通過設計鉗位電壓的方式即放電結束后保持在某一電平，從而調低行管消隱電壓，即可一定程度改善高對比耦合。但此設計方法會帶來短路列偏暗、低灰偏紅、燈珠VF值偏大等問題。從行驅動角度來改善高對比耦合可通過調低消隱電壓，但會帶來燈珠反壓偏大，短路毛毛蟲問題。

　　綜上可知，行管消隱電壓的選擇面臨上述六大問題的挑戰，且分別存在一定的挑戰，消隱電壓不能過高或過低。通常開路十字架由恒流驅動偵測消除，因為過低的消隱電壓會降低燈珠長期使用的可靠性。綜合處理各種應用問題，消隱電壓在3V~3.4V(VCC=5V)是一個比較合理的選擇。可滿足用戶各類掃描模組設計需求，從而合理解決多種應用問題。

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