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AM PWM驱动电路的Mini LED背光在液晶显示器中

MicroLED.cn 技术文章 2021-04-17 19:10:25 68300 0 | 文章出自:proquest MiniLED

摘要

这项工作提出了一种采用脉宽调制(PWM)的Mini LED驱动电路。用于液晶显示器(LCD)背光的驱动方法。拟议的电路可以补偿多晶硅薄膜晶体管的阈值电压(VTH)变化

(LTPS TFT)和VSS电流电阻(I-R)上升,以产生稳定的驱动电流来为Mini LED。由于拟议的电路使用PWM方法,因此Mini LED可以最佳工作亮度效率点,将电路的功耗降至最低。电气特性

测量制成的LTPS TFT的数量以建立仿真模型,以证明制作LTPS TFT的可行性。

拟议的电路。仿真结果表明,相对的Mini LED电流误差率是当VTH变化±0.3 V且VSS上升1 V时,低于9%。关于灰度的精确控制在整个灰度范围内,电流脉冲的时移在11.48 us以内。改善建议电路的功耗比被驱动电路的功耗高21%

通过脉冲幅度调制

索引条款:有源矩阵显示器,LCD背光灯,高动态范围,Mini LED,脉宽调制,功耗,薄膜晶体管。

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一,引言

由于微型发光二极管(micro-LED)是无机且自发光的器件,因此micro-LED显示器有望成为下一代技术具有高可靠性,高分辨率和高对比度的优势[1]。但是,传质

问题降低了micro-LED的加工良率,导致micro-LED面板的成本更高。小型的发光二极管(Mini LED)具有一些特点与MicroLED的共同点是可靠性高,亮度高。虽然分辨率

Mini LED面板无法达到与micro-LED显示器一样高的亮度,这种二极管已被用作直接照明的背光液晶显示器(LCD)中的模块。通过利用多区域局部调光,带Mini LED背光的LCD该模块可实现高动态范围(HDR),有利于图像质量。Mini LED的两种驱动方式

背光是有源矩阵(AM)和无源矩阵(PM)驾驶方法。首选AM驱动方法因为一个控制IC可以驱动的Mini LED数量超过PM方法,提高了背光模块的分辨率[2]。由于背光源的透光率LCD面板通常小于7%[3],Mini LED的驱动电流必须在毫安级别至达到足够的光强度。因此,低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)由于其高功率,在AM方法中用于驱动Mini LED

机动性和出色的电流驱动能力[4] – [6]

例如,传统的2T1C驱动电路已经用于当前LCD的Mini LED背光单元,LIN等人:液晶显示器中Mini LED背光的AM PWM驱动电路产品。然而,激光的不均匀性,准分子激光退火(ELA)过程中的束能量导致LTPS的阈值电压(VTH)变化TFT [8] – [10]。另外,电源线上的电压

可能会受到固有寄生电阻的影响,导致到电源线的电流电阻下降/上升(I-R上升/下降)现象[11] – [13]。因此,驱动电流为不一致,会导致严重的图像错误。最活跃矩阵有机发光二极管(AMOLED)像素电路用电压编程方法解决上述问题[14]-[18]。但是,应用这些

Mini LED的电路可能会增加功耗因为亮度效率与Mini LED的驱动电流。电路建议

使用脉宽调制(PWM)驱动方式可使驱动电流保持在最佳状态发光效率点。在这种方法中,灰度等级为表示为发射时间,被认为是有效的方法[19]。尽管如此,为了满足需求Mini LED背光灯,电路中的电流必须在毫安级,这很难实现。 Kim等。提出了另一种不带电流的PWM驱动电路

尽管他们的电路更容易实现,上升和下降时间必须减少到小于一阶灰度的发射时间可实现精确控制灰度级。

这项工作提出了一种新的Mini LED背光电路通过使用PWM降低了功耗,驱动方法。 LTPS TFT和电源线上的VSS I-R上升均得到补偿

而VDD I-R下降不被视为n型驱动TFT的栅极-源极电压主导了Mini LED的发射电流(请参阅

附录A)中有详细说明。为了进一步减少功耗中,只有一个TFT位于驱动电流路径,因此VDD和VSS两端的电压可以缩小。

背光面板的模拟结果具有48×48调光区域和90 Hz的帧频表示拟议的电路可以补偿VTH

和VSS。精确的控制和节电得到验证,确定拟议中的电路用于以下方面的可行性。 Mini LED背光单元。

image.png

 

image.png

 

图1显示了该处理器的原理图和相关时序图。

建议的Mini LED驱动电路(请参阅电路布局)

附录B中的图片)。 T1是产生TFT的驱动电流的驱动TFT。值得注意的是,T1和

T2具有相似的电气特性,因为T1与T2相邻,并且两者都以相同的长宽比进行设计。

T2用于补偿T1的VTH变化到避免放置过多的开关驱动电流路径上的TFT,降低了总电压

在拟议的电路中。通过匹配方法(T1和T2),因此电路的功耗可以是减少。 S1,S2,EM和Vsweep信号驱动电路;

图1.建议的Mini LED的(a)示意图和(b)时序图

驱动电路。

C1-C3是存储电容器。在此,Vsweep是锯齿波状的信号。拟议电路的运行如下所述。

A.重设时间

S1和EM变为高电平以打开T3,T6,T7,T8和T9,而S2变为低电平以关断T4和T10。由于门极电压T1(VA)通过T3复位为VSS,关闭T1可确保没有电流流过Mini LED。同时,T7

T6和T6分别放电节点B(VB)和节点C(VC)至VREF2。这里,VREF2的电压小于VSS,

因此T5在此期间未激活。关于PWM控制,节点D(VD)和节点E(VE)充电到VH

关闭T12。

英文版论文原文下载:

am pwm driving circuit for mini-led backlight in liquid crystal displays.pdf


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