[發明專利]一種自適應消除LED鬼影和耦合并保護自檢的電路及方法

在審

• 申請號: 201910808999.5
• 申請日: 2019-08-29
• 公開（公告）號: CN110415643A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 何書專;蔣召宇;宋霄
• 申請（專利權）人: 南京浣軒半導體有限公司
• 主分類號: G09G3/32
• 分類號: G09G3/32;G09G3/00
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 金龍

本發明公開了一種自適應消除LED鬼影和耦合并保護自檢的電路及方法，屬于LED顯示領域。針對現有技術中LED顯示中行驅動IC和列驅動IC在消除鬼影中存在不確定性、調試的復雜性、LED反向擊穿的風險、高低灰耦合以及無法完全兼容LED短路檢測的缺點，本發明提供一種自適應消除LED鬼影和耦合并保護自檢的電路及方法，電路包括消鬼影耦合防反壓模塊和LED開短路檢測模塊，消鬼影耦合防反壓模塊與電路中LED并聯；LED開短路檢測模塊串聯在電路列線中，本發明可以實現自適應的泄放掉行線和列線寄生電容存儲的電荷，消除LED的鬼影現象、耦合以及防止LED反向擊穿，并對LED的損壞進行自檢，輸出自檢信號方便修復或者更換。

技術領域

本發明涉及LED顯示領域，更具體地說，涉及一種自適應消除LED鬼影和耦合并保護自檢的電路及方法。

背景技術

目前市面上常見的典型LED顯示陣列由M行和N列的LED組成，在顯示時常采用動態掃描的方式對顯示陣列掃描后進行顯示。隨著集成度越來越高，每行和每列顯示的像素點越來越多，導致行線和列線上均具有較大的寄生電容，當行或列進行切換的時候，寄生電容上的電荷會從已熄滅的LED中流過，導致LED微微導通，形成了LED的鬼影現象，目前解決鬼影的辦法需要在行驅動芯片和列驅動芯片中分別采用鬼影消除電路，對行和列的電壓進行鉗位，控制LED熄滅后的兩端電壓，采取過壓保護措施，并根據不同的LED特性及應用條件還需要調整行驅動芯片和列驅動芯片的鬼影消除的參數，使得LED的兩端電壓小于其導通電壓。另外當開關頻率較高時，LED之間也會產生信號耦合，導致LED微微導通，耦合現象目前無法根治，只能通過優化PCB走線，降低寄生電容或者降低開關頻率來減輕耦合。另外在戶外高亮度的應用環境下，驅動電流很大，由于PCB的行線和列線有較大的寄生電感電容，導致行線和列線上的電壓在LED導通和關閉時刻震蕩，長期使用下容易導致LED反向擊穿而失效，需要一種保護機制對LED進行保護，如果LED失效，也需要一種自檢機制把它準確的定位方便修復或者更換。

目前常見的LED顯示的應用案例如圖1所示，顯示陣列由M行和N列LED組成，常見的N和M的數值有16，32，64，128，256等等，采用動態掃描的顯示方式，把一幀畫面的顯示時間分成M份，剛好等于LED陣列的行數M，這樣每一行被分配到1/M的幀畫面顯示時間，在該行被掃描到的時間內，N列LED會根據灰度的高低要求進行不同的脈寬顯示(也稱為PWM)。這樣只需要M行和N列就可以同時驅動M*N個LED，由于顯示的像素點越來越多，所以行線和列線上的寄生電容效應越來越明顯。行和列分別由行驅動IC及列驅動IC來驅動，行驅動IC及列驅動IC通常也稱為恒流IC。目前常用的列驅動IC有集創北方公司的ICND2053、ICND2055，行驅動IC有ICND2018、ICND2016等等。圖1中Cr1、Cr2、Crm-1、Crm分別為第一行、第二行至第M-1行和第M行的LED的行寄生電容，Cc1、Cc2、Ccn-1、Cn分別為第一列、第二列至第N-1列和第N列的LED的列寄生電容，Sr1a、Sr2a、Srm-1a、Srma是行驅動IC集成的第一行、第二行至第M-1行、第M行的功率開關，分別控制每一行的導通及關閉，Sr1b、Sr2b、Srm-1b、Srmb是行驅動IC集成的上鬼影消除開關，V1為可編程上鬼影消除鉗位電壓，可通過編程改變其電壓值滿足不同的應用條件，該值通常的范圍為0V～0.5*VDD，上鬼影消除是指上鬼影消除開關導通對行寄生電容中的電荷進行放電，直至放至V1的電壓設置值結束，該開關與行功率開關交錯工作。Sc1a、Sc2a、Scn-1a、Scna是列驅動IC集成的第一列、第二列至第N-1列、第N列的恒流選擇開關，分別控制每一列的導通及關閉，Sc1b、Sc2b、Scn-1b、Scnb是列驅動IC集成的下鬼影消除開關，V2為可編程下鬼影消除鉗位電壓，可通過編程改變其電壓值滿足不同的應用條件，該值通常的范圍為0.5*VDD～VDD，下鬼影消除是指下鬼影消除開關導通對列寄生電容進行充電，直至充至V2的電壓設置值結束，該開關與行功率開關交錯工作。D11、D12、D1n-1、D1n為第一行第一列LED、第一行第二列LED至第1行第N-1列LED及第一行第N列LED，下標分別表示行和列，以此類推。上鬼影現象形成的原因是：假設第一行第一列LED元件D11在掃描到第一行時刻Sr1a導通Sc1a關閉，此時D11關閉，由于其他列有LED導通，此時第一行線寄生電容Cr1會被充至接近電源電壓VDD，當第一行結束掃描，Sr1a關閉，此時Cr1上的電荷由于沒有放電通路仍然維持接近VDD電壓，第二行掃描開啟，Sr2a導通，如果D21需要導通，則Sc1a導通，此時由于D21導通，列寄生電容Cc1上的電壓被拉至低電位，由于Cr1上的電壓此時仍維持在高電位，此時刻D11由于陽極連接Cr1為高電壓，陰極連接Cc1為低電壓，會微微導通直至Cr1上的電荷被充分泄放。由于物理上D11處于第一行而D21處于第二行，D11在D21的上方，通常我們稱該現象為上鬼影。為了消除上鬼影現象，在行驅動芯片中當某行掃描結束時刻，需要泄放行線上寄生電容中的電荷，比如在第一行掃描結束時刻，需要把Sr1b導通，把Cr1上的電荷對V1泄放，電流泄放的方向如圖一行芯片內箭頭所指方向，由于V1電位較低，當第二行掃描開始時，Cr1上的電壓較低，D11處于關閉狀態，上鬼影現象較好的被抑制，其他行的處理方式以此類推。下鬼影現象形成的原因是：假設D11在第一行掃描時刻處于導通狀態，此時Sr1a及Sc1a均導通，Cr1被充至接近行電源電壓VDD，由于D11導通，Cc1電壓較低。當第一行掃描結束，Sr1a及Sc1a均關閉，Cc1仍處于較低電壓狀態，第二行掃描時刻Sr2a導通，Cr2被充至接近電源電壓VDD，假設此時D21需要處于關閉狀態，Sc2a處于關閉狀態，但由于D21的陽極連接到Cr2處于接近電源電壓VDD狀態，而陰極連到Cc1仍處于較低電壓狀態，D21會微微導通，直至Cc1被充至較高電位。由于物理上D21處于第二行，而D11處于第一行，D21在D11的下方，我們稱該現象為下鬼影。為了消除下鬼影現象，在列驅動芯片中當某行掃描結束時刻需要導通充電通路，將列線上的寄生電容沖至較高電位V2，充電方向如圖一種列芯片內箭頭所指方向。比如在第一行掃描結束時刻，需要把Sc1b導通，把Cc1上的電壓沖至較高電位V2，當第二行掃描開始時，雖然Cr2電位較高，但是由于Cc1上也是較高電位，D21仍然保持關閉狀態，下鬼影現象較好的被抑制，其他列的處理方式以此類推。