LED ekranların görüntü kalitesi her zaman sabit akım sürücü çipiyle yakından ilişkili olmuştur ve gölgelenme, ölü piksel artı işaretleri, düşük gri tonlamalı renk kayması, ilk karanlık tarama ve yüksek kontrast eşleşmesi gibi sorunları giderir. Basit bir tarama gereksinimi olarak yatay sürücü, geleneksel olarak daha az ilgi görmüştür. Daha küçük aralıklı LED ekranların geliştirilmesiyle birlikte, yatay geçiş için basit P-MOSFET'lerden daha entegre ve güçlü, çok-işlevli yatay sürücülere doğru evrimleşerek, yatay sürücülere yönelik talepler artıyor. Yatay sürücülerin tasarımı ve seçimi de altı büyük zorlukla karşı karşıyadır: gölgelenmenin ortadan kaldırılması, LED çiplerinin ters voltajı, kısa-devre sorunları, açık devre artı işaretleri, LED çiplerinin aşırı yüksek VF değerleri ve yüksek kontrast bağlantısı.
Hayalet Gölge
Tarama ekranları arasında geçiş yaparken, PMOS transistör anahtarlarının açılıp kapanması için gereken süre ve sıra hatlarının parazitik kapasitansı Cr üzerindeki yükün dağılması nedeniyle, önceki satır taramasından gelen VLED'in boşaltılmamış yükü, sonraki satır taramasının VLED'i ve OUT'u açıldığında iletken bir yola sahiptir. Row(n) açıldığında, satırın parazitik kapasitansı Cr, VCC potansiyeline yüklenir. Row(n+1)'ya geçildiğinde Cr ve OUT arasında potansiyel farkı oluşur ve şarj LED üzerinden deşarj edilerek loş bir LED ışık üretilir.
Bu nedenle Cr kapasitör üzerindeki yükün hat kesintisinde önceden boşaltılması gerekmektedir. Genellikle, entegre körleme işlevine sahip yatay çıkış transistörü, anahtarlama sırasında parazitik kapasitans (Cr) üzerindeki yükü hızlı bir şekilde boşaltmak için bir aşağı çekme devresi kullanır. Aşağı çekme potansiyeli, yani boşluk gerilimi VH ne kadar düşük ayarlanırsa, parazitik kapasitans üzerindeki yük o kadar hızlı boşaltılır ve üst gölgelenmeyi ortadan kaldırma etkisi o kadar iyi olur. Genellikle VH < VCC - 1V üst gölgelenmeyi ortadan kaldırmak için yeterlidir.
LED ters voltaj
LED çiplerinin ters dalgalanma voltajı, ömrünü önemli ölçüde etkiler ve ters voltajın neden olduğu piksel kusurları, özellikle küçük-aralıklı ekranlara sahip olanlar olmak üzere LED ekranlar için her zaman büyük bir endişe kaynağı olmuştur.
Çıkış kanalı kapalıyken, parazit endüktansın serbest dönen akımı, kanaldaki parazit kapasitansı sürekli olarak şarj ederek yüksek voltajda bir artış yaratır. Bu ani artış, yatay çıkış transistörü (HIP) ile birleştiğinde LED çipi boyunca ters bir voltaj oluşturur. Bu nedenle HIP'in körleme voltajı LED çipinin ters voltajını da etkiler. Sabit akım çıkış kanalında sabit bir voltaj olduğunda, daha yüksek bir HIP körleme voltajı, LED çipi için daha düşük bir ters voltajla sonuçlanır. LED çipleri tipik olarak 5V'luk bir nominal ters voltaja sahipken, üretici testleri 1,4V'nin altındaki bir ters voltajın, ters voltajın neden olduğu piksel kusurlarını önemli ölçüde azaltabildiğini göstermiştir. Bu nedenle, körleme voltajı, LED çipi ters voltaj sorunlarını gidermek için çok düşük olmamalı, genellikle VCC-2V'den düşük olmamalıdır.
Kısa-devre tırtıl
Bir LED'e kısa-devre verildiğinde, genellikle kısa-devre tırtıl olarak bilinen, sürekli yanan bir dizi LED görünecektir. Ortadaki LED kısa-devre yapıldığında, aynı satırdaki LED'ler o satırı tararken aşağıdaki şemada gösterildiği gibi bir yol oluşturacaktır. VLED ile A noktası arasındaki voltaj farkı LED'in aydınlatma değerinden büyükse sürekli yanan bir sıra tırtıl oluşacaktır.
Kısa-devre tırtıl ile açık-devre çaprazlaması arasındaki en büyük fark, LED boncukların bir görüntü gösterip göstermediğine bakılmaksızın, ekran tarama modunda olduğu sürece kısa-devre tırtılının görünmesi, açık-devre tırtılının ise yalnızca açık-devre LED boncuk yandığında açık-devre çapraz sorununu göstermesidir. Bu genellikle yatay çıkış transistörünün körleme voltajının arttırılmasıyla çözülür, böylece voltaj farkı LED'in ileri voltajından VF, yani VLED - VH < VF'den daha az olur. Tipik olarak, kırmızı LED boncuklar için ileri voltaj VF 1,6~2,4V, yeşil ve mavi LED boncuklar için ise 2,4~3,4V'dir. Testler, kırmızı bir LED boncuğun 1,4V ile aydınlatılabildiğini gösterdi; bu nedenle, örnek olarak kırmızı bir LED boncuğu alırsak, VH > VCC - 1.4V olduğunda, kısa-tırtıl devre sorunu tamamen çözülür. VCC - 2V < VH < VCC - 1.4V olduğunda, kısa-devre noktasının altındaki yalnızca bir kırmızı LED zayıf bir şekilde yanar.
Çapraz Açılış
Tarama ekranında açık-devre LED'i belirdiğinde ve o nokta yandığında, OUT1 kanalının voltajı 0,5V'un altına çekilir. Tarama sırası potansiyelinin boşluk voltajı VH 3,5V ise, o LED sırası için iletken bir yol oluşturulacak ve açık-devre "tırtıl" etkisi yaratılacaktır.
Bir LED açık-devre olduğunda, OUT1 kanalının voltajı 0,5V'nin, hatta 0V'un altına çekilir. Bu, C1 ve C2 parazitik kapasitansları yoluyla kolon parazitik kapasitansını Cr etkiler. Cr potansiyeli düşük olduğunda, açık-devre LED ile aynı sıradaki LED'ler söner.
Yatay çıkış transistörünün (çıkış transistörü) körleme voltajının düşürülmesi, açık-devre çapraz problemini, yani körleme voltajının VH < 1,4V olmasını etkili bir şekilde çözebilir. Sektördeki bazı çıkış transistörleri, açık devre çapraz sorununu çözmek için körleme voltajını 1,4V'un altına düşürmek için ayarlanabilir körleme voltajları da kullanır, ancak bu, LED'in ters voltajını artıracak, LED hasarını hızlandıracak ve kısa devrelere neden olacaktır.
LED'in VF değeri çok yüksek.
LED'lerdeki VF değerlerinin aşırı yüksek olması nedeniyle sütunların sürekli yanık kalması sorunu da kullanıcıların başına dert olan bir diğer sorundur. Tipik olarak yeşil bir LED'in nominal ileri gerilimi VF 2,4~3,4V'tur. Normalde yeşil LED'in anot ve katodu arasındaki 1,8V'luk voltaj farkı onu yakmak için yeterlidir. Bununla birlikte, yatay çıkış transistörünün aşırı yüksek kesme voltajı (VH) kolonun sürekli yanık kalmasına neden olacaktır.
İleri voltajı VF1=3.4V olan bir LED'i sütun olarak alırsak, tarama bir sonraki LED'e ulaştığında, VOUT ve VLED1 aynı anda açılır. Kanal terminal voltajı: VOUT=VLED1 - VF1. Bu sütundaki diğer LED'ler arasındaki voltajlar şunlardır: VΔ=VH - VOUT=VH - VLED1 + VF1. VΔ > 1,8V ise sütunun sürekli yanık kalmasına neden olabilir, yani VH - VLED1 + VF1 > 1,8V, burada VLED=VCC (yatay çıkış transistörü voltaj düşüşünü göz ardı ederek). Bu nedenle VH > VCC - 1.6V, LED'lerdeki VF değerlerinin aşırı yüksek olması nedeniyle sütunların sürekli yanık kalması sorununu çözmeye yardımcı değildir.
Yüksek kontrastlı bağlantı
Yüksek kontrast birleştirme, parlak bir görüntünün düşük-parlaklıktaki bir arka plan üzerine bindirildiği, yukarıdaki resimde üst üste bindirilen parlak görüntüyü temsil eden noktalı çizgiyle gösterildiği gibi, düşük-parlaklık ve parlak-parlaklıktaki görüntülerin paralel olduğu alanda renk kaymasına ve koyulaşmaya neden olduğu olguyu ifade eder. Bu yüksek kontrastlı bağlantı, yatay çıkış transistörleri aracılığıyla sütun kanalları arasındaki girişimden kaynaklanır. Bir kenetleme voltajı tasarlayarak, deşarjdan sonra belirli bir seviyede tutarak ve böylece yatay çıkış transistörünün körleme voltajını düşürerek bu durum bir dereceye kadar hafifletilebilir. Ancak bu tasarım yöntemi, kısa-devre sütununun kararması, düşük-gri alanların kırmızımsı görünmesi ve LED'ler için aşırı yüksek VF değerleri gibi sorunları beraberinde getirir. Yatay sürücü perspektifinden yüksek kontrast bağlantısının iyileştirilmesi, körleme voltajının düşürülmesiyle elde edilebilir, ancak bu, LED'ler için aşırı yüksek ters voltaja ve "tırtıl" kısa- devre sorununa neden olur.
Yatay çıkış körleme voltajının seçimi
Özetle, yatay çıkış transistörü (HIP) için kesme voltajının seçilmesi, yukarıda bahsedilen altı sorunla ilgili zorluklarla karşı karşıyadır ve her birinin kendine özgü zorlukları vardır. Körleme voltajı çok yüksek veya çok düşük olamaz. Aşırı düşük körleme voltajı LED'in uzun-dönem güvenilirliğini azalttığından, genellikle açık-devre artı işareti sabit akım sürücüsü algılamasıyla temizlenir. Aşağıdaki tablo, çeşitli koşullar altında uygun kesme voltajı aralığını özetlemektedir.
Bu nedenle, çeşitli uygulama sorunları dikkate alındığında, 3V~3,4V (VCC=5V)'lik bir körleme voltajı makul bir seçimdir. Bu, çeşitli tarama modüllerinin tasarım gereksinimlerini karşılayabilir ve böylece birden fazla uygulama sorununu makul şekilde çözebilir.
