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LED资料
前言
什么是led显示屏?
LED显示屏(LEDpanel):
LED就是lightemittingdiode
,发光二极管的英文缩写,简称LED。
它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式,其大概的样子就是由很多个通常是红色的小灯组成,靠灯的亮灭来显示字符。
用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。
LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏,均由LED矩阵块组成。
图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形;视频显示屏采用微型计算机进行控制,图文、图像并茂,以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息,还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。
LED显示屏显示画面色彩鲜艳,立体感强,静如油画,动如电影,广泛应用于金融、税务、工商、邮电、体育、广告、厂矿企业、交通运输、教育系统、车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。
LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像;不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境,具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。
LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展,是与它本身所具有的优点分不开的。
这些优点概括起来是:
亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。
LED的发展前景极为广阔,目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性,可靠性、全色化方向发展。
一.LED显示屏驱动芯片的分类及应用
1认识
LED显示屏主要是由发光二极管(LED)及其驱动芯片组成的显示单元拼接而成的大尺寸平面显示器。
驱动芯片性能的好坏对LED显示屏的显示质量起着至关重要的作用。
近年来,随着LED市场的蓬勃发展,许多有实力的IC厂商,包括***的东芝(TOSHIBA)、索尼(SONY),美国的德州仪器(T1),台湾的聚积(MBl)和点晶科技(SITl)等,开始生产LED专用驱动芯片。
2驱动芯片种类
LED驱动芯片可分为通用芯片和专用芯片两种。
所谓的通用芯片,其芯片本身并非专门为LED而设计,而是一些具有LED显示屏部分逻辑功能的逻辑芯片(如串-并移位寄存器)。
而专用芯片是指按照LED发光特性而设计专门用于LED显示屏的驱动芯片。
LED是电流特性器件,即在饱和导通的前提下,其亮度随着电流的变化而变化,而不是靠调节其两端的电压而变化。
因此专用芯片一个最大的特点就是提供恒流源。
恒流源可以保证LED的稳定驱动,消除LED的闪烁现象,是LED显示屏显示高品质画面的前提。
有些专用芯片还针对不同行业的要求增加了一些特殊的功能,如亮度调节、错误检测等。
本文将重点介绍专用驱动芯片。
2.1通用芯片
通用芯片一般用于LED显示屏的低档产品,如户内的单色屏,双色屏等。
最常用的通用芯片是74HC595。
74HC595具有8位锁存、串—并移位寄存器和三态输出。
每路最大可输出35mA的电流(非恒流)。
一般的IC厂家都可生产此类芯片。
显示屏行业中常用Motorola(Onsemi),Philips及ST等厂家的产品,其中Motorola的产品性能较好。
2.2专用芯片
专用芯片具有输出电流大、恒流等特点,比较适用于电流大,画质要求高的场合,如户外全彩屏、室内全彩屏等。
专用芯片的关键性能参数有最大输出电流、恒流源输出路数、电流输出误差(bit-bit,chip-chip)和数据移位时钟等。
●最大输出电流
目前主流恒流源芯片的最大输出电流多定义为单路最大输出电流,一般在90mA左右。
恒流是专用芯片的最根本特性,也是得到高画质的基础。
而每个通道同时输出恒定电流的最大值(即最大恒定输出电流)对显示屏更有意义,因为在白平衡状态下,要求每一路都同时输出恒流电流。
一般最大恒流输出电流小于允许最大输出电流。
●恒流源输出路数
恒流源输出路数主要有8(8位源)和16(16位源)两种规格,现在16位源基本上占主流:
如TLC5921,TB62706/TB62726,MBl5026/MBl5016等。
16位源芯片主要优势在于减少了芯片尺寸,便于LED驱动板(PCB)布线,特别是对于点间距较小的PCB更是有利。
●电流输出误差
电流输出误差分为两种,一种是位间电流误差,即同一个芯片每路输出之间的误差;另一种是片间电流误差,即不同芯片之间输出电流的误差。
电流输出误差是个很关键的参数,对显示屏的均匀性影响很大。
误差越大,显示屏的均匀性越差,很难使屏体达到白平衡。
目前主流恒流源芯片的位间电流误差一般小于土6%,片间电流误差小于-+15%o
●数据移位时钟
LED专用驱动芯片的基本功能中都包含串行移位寄存器的功能,以便于实现显示数据的级联与传输,构建大尺寸多显示点的LED显示屏。
数据移位时钟决定了显示数据的传输速度,对显示屏显示数据的更新速率起到至关重要的作用。
作为大尺寸显示器件,显示刷新率应该在85Hz以上,才能保证稳定的画面(无扫描闪烁感)。
较高的数据移位时钟是显示屏获取高刷新率画面的基础。
目前主流恒流源芯片移位时钟频率一般都在15MHz以上。
2.3目前主流LED专用芯片的性能比较
目前,LED显示屏专用驱动芯片生产厂家主要有TOSHIBA(东芝)、TI(德州仪器)、SONY(索尼)、MBI{聚积科技}、SITI(点晶科技)等。
在国内LED显示屏行业,这几家的芯片都有应用。
TOSHIBA产品的性价比较高,在国内市场上占有率也最高。
主要产品有TB62705、TB62706、TB62725、TB62726、TB62718、TB62719、TB62727等。
其中TB62705、TB62725是8位源芯片,TB62706、TB62726是16位源芯片。
TB62725、TB62726分别是TB62705、TB62706的升级芯片。
这些产品在电流输出误差(包括位间和片间误差)、数据移位时钟、供电电压以及芯片功耗上均有改善。
作为中档芯片,目前”TB62725、TB62726已经逐渐替代了TB62705和TB62706。
另外,TB62726还有一种窄体封装的TB62726AFNA芯片,其宽度只有6.3mm(TB62706的贴片封装芯片宽度为8.2mm),这种窄体封装比较适合在点间距较小的显示屏上使用。
需要注意的是,AFNA封装与普通封装的引脚定义不一样(逆时针旋转了90度)。
TB62718、TB62719是TOSHIBA针对高端市场推出的驱动芯片,除具有普通恒流源芯片的功能外,还增加了256级灰度产生机制(8位PWM)、内部电流调节、温度过热保护(TSD)及输出开路检测(LOD)等功能。
此类芯片适用于高端的LED全彩显示屏,当然其价格也不菲。
TB62727为TOSHIBA的新产品,主要是在TB62726基础上增加了电流调节、温度报警及输出开路检测等功能,其市场定位介于TB62719(718)与TB62726之间,计划于2003年10月量产。
TI作为世界级的IC厂商,其产品性能自然勿用置疑。
但由于先期对中国LED市场的开发不力,市场占有率并不高。
主要产品有TLC5921、TLC5930和TLC5911等。
TLC5921是具有TSD、LOD功能的高精度16位源驱动芯片,其位间电流误差只有±4%,但其价格一直较高,直到最近才降到与TB72726相当的水平。
TLC5930为具有1024级灰度(10位PWM)的12位源芯片,具有64级亮度可调功能。
TLC5911是定位于高端市场的驱动芯片,具有1024级灰度、64级亮度可调、TSD、LOD等功能的16位源芯片。
在TLC5921和TLC5930芯片下方有金属散热片,实际应用时要注意避开LED灯脚,否则会因漏电造成LED灯变暗。
SONY产品一向定位于高端市场,LED驱动芯片也不例外,主要产品有CXA3281N和CXR3596R。
CXA3281N是8位源芯片,具有4096级灰度机制(12位PWM)、256级亮度调节、1024级输出电流调节、TSD、LOD和LSD(输出短路检测)等功能。
CXA3281N主要是针对静态驱动方式设计的,其最大输出电流只有40mA。
CXA3596R是16位源芯片,功能上继承了CXA3281N的所有特点,主要是提高了输出电流(由40mA增加到80mA)及恒流源输出路数(由8路增加到16路)。
目前CXA3281N的单片价格为1美元以上,CXA3596R价格在2美元以上。
MBI(聚积科技)的产品基本上与TOSHIBA的中档产品相对应,引脚及功能也完全兼容,除了恒流源外部设定电阻阻值稍有不同外,基本上都可直接代换使用。
该产品的价格比TOSHIBA的要低10~20%,是中档显示屏不错的选择。
MBI的MBl5001和MBl5016分别与TB62705和TB62706对应,MBl5168千口MBl5026分另(j与TB62725禾口TB62726对应。
另外,还有具有LOD功能的其新产品MBl5169(8位源)、MBl5027(16位源)、64级亮度调节功能的MBl5170(8位源)和MBl5028(16位源)。
带有LOD及亮度调节功能的芯片采用MBI公司的Share-I-OTM技术,其芯片引脚完全与不带有这些功能的芯片,如MBl5168和MBl5026兼容。
这样,可以在不变更驱动板设计的情况下就可升级到新的功能。
SITI(点晶科技)是台湾一家专业研发生产LED驱动芯片的公司,其产品性能稳定。
点晶科技的定位与TOSHIBA差不多,其产品的性能与价格也相当。
但引脚并不兼容。
点晶的产品主要有ST2221A、ST2221C、DMl34、DMl35、DMl36,DMl33和ST2226A等。
除了ST2221A为8位源外,其余都是16位源芯片。
DMl34、DMl35禾口DMl36是ST2221C的升级产品。
这三款芯片之间的区别只是输出电流不同,DMl34的输出电流为40-90mA,DMl35的输出电流为10-50mA,DMl36的输出电流为3-15mA。
DMl33具有64级亮度可调、LOD及TSD功能。
ST2226A具有1024级灰度机制(10位PWM),属于高端芯片。
从这几家LED驱动芯片主要制造商的产品结构来看,目前LED恒流芯片主要分为三个档次。
第一档次是具有灰度机制的芯片,这类芯片内部具有PWM机构,可以根据输入的数据产生灰度,更易形成深层次灰度,达到高品质画面。
第二档次是具有LOD、TSD、亮度调节功能的芯片,这些芯片由于有了附加功能而更适用于特定场合,如用于可变情报板,具有侦测LED错误功能。
第三档为不带任何附加功能的恒流源芯片,此类芯片只为LED提供高精度的恒流源,保证屏体显示画面的质量良好。
3主要芯片性能对照表
根据五大厂商提供的规格书,我们从逻辑功能、模拟量参数及芯片封装等方面对他们的LED芯片进行了比较,如表1~表4所列。
4结论
我们已经开发出成功用于制备p型沟道多晶硅TFTAMOLED的6步光掩模工艺。
通过采用6步光掩模工艺,可以降低成本和提高生产率。
通过
6步光掩模工艺制备的p型沟道TFT,场效应迁移率约为80cm2/Vsec,亚阈值电压摆动约为0.3V/dec,阈值电压约为-2V。
最终,我们利用6步光掩模工艺制备了7英寸WVGA(720*480)AMOLED面板。
LED显示屏驱动IC:
DD311单信道大功率恒流驱动IC最大1A最高耐压36V线性恒流IC
DD312单信道大功率恒流驱动IC最大1A最高耐压18V线性恒流IC
DD313三信道大功率恒流驱动IC500mAR/G/B恒流驱动IC
DM114A,DM115A新版8位驱动IC主要是用于屏幕及灯饰
DM115B通用8位恒流驱动IC恒流一致性及稳定性高
DM11C8位驱动IC具有短断点侦测及温度保护功能,屏幕灯饰使用
DM13C16位驱动IC具有短断点侦测及温度保护功能,屏幕灯饰使用
DM134,DM135,DM13616位驱动IC主要用于LED屏幕及护栏管
聚积科技公司:
MBI5024面对低端客户16位LED屏幕、护栏灯管恒流驱动IC
I502516位最大45mALED屏幕、护栏灯管恒流驱动IC
MBI502616位最大90mALED屏幕、护栏灯管恒流驱动IC
广鹏科技公司:
AMC71405-50VDC&DC最大500mA电流可调,1颗或多颗LED驱动IC
AMC71505-24VDC&DC最大1.5A固定式,1-3颗LED驱动IC
台晶科技:
T6317AMR16-1W7-24V350mA1W多颗驱动IC
T6325AMR16-3/5W7-24V700mA多颗LED驱动IC
东芝公司:
TB62726AN/AF16位全彩LED大屏幕
TB62726ANG/AFG16位全彩LED大屏幕
TCA62746AFG/AFNG16位全彩LED大屏幕带断、短路侦测及温度保护
IR国际整流器公司:
IRS2540200V市电直驱1W多颗LED驱动IC,500mA
IRS2541600V市电直驱1W多颗LED驱动IC,500mA
美国超科公司(Supertex):
HV9910高压大功率直驱LED恒流器件
HV9931高压双向检测大功率直驱LED恒流IC,可PWM灰度调节
杭州士兰微电子有限公司:
SB1672616位恒流驱动全彩屏幕IC
SC16722可级连、大电流输出的专用LED驱动电路
SB42351350mA低压差白光固定式LED驱动芯片
SB42510PWM控制、1A白光LED恒流芯片
QX9910大功率20MA-2A,2.5V-220V直驱恒流IC
QX99202.5V-220V可编程LED驱动电流,编程范围为10mA到1A
QX62726LED大屏幕16位移位恒流驱动
SM16126B16位恒流移位寄存器,应用于LED屏幕及灯饰产品
LED屏幕配套部分逻辑IC,飞利浦些列:
74HC595D逻辑8位移位寄存器
74HC245D3态8总线收发器
74HC138D3-8线译码器、多路转换
74HC164D8位移位寄存器(串进并出)
74HC04D逻辑6非门
74HC08D逻辑6非门驱动器
74HC244D8缓冲/线驱动/线接收(3态)
LED屏幕配套部分MOS管:
MT4953台湾茂钿
APM4953台湾茂达
GE4953深圳捷托
74HC595
1、描述74HC595是硅结构的CMOS器件,兼容低电压TTL电路,遵守JEDEC标准。
74HC595是具有8位移位寄存器和一个存储器,三态输出功能。
移位寄存器和存储器是分别的时钟。
数据在SCHcp的上升沿输入,在STcp的上升沿进入的存储寄存器中去。
如果两个时钟连在一起,则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。
移位寄存器有一个串行移位输入(Ds),和一个串行输出(Q7’),和一个异步的低电平复位,存储寄存器有一个并行8位的,具备三态的总线输出,当使能OE时(为低电平),存储寄存器的数据输出到总线。
8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器,具有高阻关断状态。
三态。
2、特点:
8位串行输入/8位串行或并行输出存储状态寄存器,三种状态
输出寄存器可以直接清除100MHz的移位频率
3、输出能力:
并行输出,总线驱动;串行输出;标准中等规模集成电路
595移位寄存器有一个串行移位输入(Ds),和一个串行输出(Q7’),和一个异步的低电平复位,存储寄存器有一个并行8位的,具备三态的总线输出,当使能OE时(为低电平),存储寄存器的数据输出到总线。
4、参考数据:
CPD决定动态的能耗,
PD=CPD×VCC×f1+∑(CL×VCC2×f0)
F1=输入频率,CL=输出电容f0=输出频率(MHz)Vcc=电源电压
5、引脚说明
符号引脚描述
Q0…Q715,1,7并行数据输出
GND8地
Q7’9串行数据输出
MR10主复位(低电平)
SHCP11移位寄存器时钟输入
STCP12存储寄存器时钟输入
OE13输出有效(低电平)
DS14串行数据输入
VCC16电源
6、功能表
输入输出功能
SHCPSTCPOEMRDSQ7’Qn
××L↓×LNCMR为低电平时仅仅影响移位寄存器
×↑LL×LL空移位寄存器到输出寄存器
××HL×LZ清空移位寄存器,并行输出为高阻状态
↑×LHHQ6NC逻辑高电平移入移位寄存器状态0,包含所有的移位寄存器状态
移入,例如,以前的状态6(内部Q6”)出现在串行输出位。
×↑LH×NCQn’移位寄存器的内容到达保持寄存器并从并口输出
↑↑LH×Q6’Qn’移位寄存器内容移入,先前的移位寄存器的内容到达保持寄存器并出。
7、注释
H=高电平状态
L=低电平状态
↑=上升沿
↓=下降沿
Z=高阻
NC=无变化
×=无效
当MR为高电平,OE为低电平时,数据在SHCP上升沿进入移位寄存器,在STCP上升沿输出到并行端口
灯板描述
目前国内使用的户内灯板的走线方式基本一致,
但户外灯板的走线方法种类繁多。
为了正确的提供控制系统,我们统一的采用如下的特征码来描述灯板的走线情况。
特征码的形式为xx-Pyy[-aa-bb],这里[-aa-bb]中的方括号表示可以重复多次,先描述列,
再描述行。
其定义如下:
普通1/16扫描的灯板可以简单的描述为16-P16,即:
1/16扫描,单数据口带16行。
以下是几个1/8扫描、1/4扫描和静态灯板的特征码示例。
注意,走线都是从灯板背面来看的。
认识显示板元件工作原理也是对于组装和维修的基础
显示板元件:
驱动芯片主要是74HC59574HC245/24474HC1384953。
74HC245的作用:
信号功率放大
单元板/模组是由多块串接在一起的,而控制信号是比较弱的,在信号传递过程中需要将它的功率进行放大
第1脚DIR,为输入输出端口转换用,DIR=“1”高电平时信号由“A”端输入“B”端输出,DIR=“0”低电平时信号由“B”端输入“A”端输出。
第2~9脚“A”信号输入输出端,A1=B1、、、、、、A8=B8,A1与B1是一组,如果DIR=“1”G=“0”则A1输入B1输出,其它类同。
如果DIR=“0”G=“0”则B1输入A1输出,其它类同。
第11~18脚“B”信号输入输出端,功能与“A”端一样,不再描述。
第19脚G,使能端,若该脚为“1”A/B端的信号将不导通,只有为“0”时A/B端才被启用,该脚也就是起到开关的作用。
第10脚GND,电源地。
第20脚VCC,电源正极。
74HC138的作用:
八位二进制译码器
74HC138的作用是用来选择显示行,一个74HC138可以选择8行中的一行,所以单元板/模块上有2块74HC138,这样就可以在16行中选择1行显示
第8脚GND,电源地。
第15脚VCC,电源正极
第1~3脚A、B、C,二进制输入脚。
第4~6脚片选信号控制,只有在4、5脚为“0”6脚为“1”时,才会被选通,输出受A、B、C信号控制。
其它任何组合方式将不被选通,且Y0~Y7输出全为“1”。
通过控制选通脚来级联,使之扩展到十六位。
例:
G2A=0,G2B=0,G1=1,A=1,B=0,C=0,则Y0为“0”Y1~Y7为“1”,详情见真值表。
74HC595的作用:
LED驱动芯片,8位移位锁存器
用于驱动显示列,每片74HC595可以驱动8列,多片74HC595串接
在一起,串行列数据信号RI(DATA)、锁存信号STB、串行时钟信号CLK都在这个芯片上
第8脚GND,电源地。
第16脚VCC,电源正极
第14脚DATA,串行数据输入口,显示数据由此进入,必须有时钟信号的配合才能移入。
第13脚EN,使能口,当该引脚上为“1”时QA~QH口全部为“1”,为“0”时QA~QH的输出由输入的数据控制。
第12脚STB,锁存口,当输入的数据在传入寄存器后,只有供给一个锁存信号才能将移入的数据送QA~QH口输出。
第11脚CLK,时钟口,每一个时钟信号将移入一位数据到寄存器。
第10脚SCLR,复位口,只要有复位信号,寄存器内移入的数据将清空,显示屏不用该脚,一般接VCC。
第9脚DOUT,串行数据输出端,将数据传到下一个。
第15、1~7脚,并行输出口也就是驱动输出口,驱动LED。
4953的作用:
行驱动管,功率管
每一显示行需要的电流是比较大的,要使用行驱动管,每片4953可以驱动2个显示行
其内部是两个CMOS管,1、3脚VCC,2、4脚控制脚,2脚控制7、8脚的输出,4脚控制5、6脚的输出,只有当2、4脚为“0”时,7、8、5、6才会输出,否则输出为高阻状态。
TB62726的作用:
LED驱动芯片,16位移位锁存器
有些单元板/模组使用TB62726代替74HC595,一片TB62726可以驱动16列,仅此而已
第1脚GND,电源地。
第24脚VCC,电源正极
第2脚DATA,串行数据输入
第3脚CLK,时钟输入
第4脚STB,锁存输入
第23脚输出电流调整端,接电阻调整
第22脚DOUT,串行数据输出
第21脚EN,使能输入
其它功能与74HC595相似,只是TB62726是16位移位锁存器,并带输出电流调整功能,但在并行输出口上不会出现高电平,只有高阻状态和低电平状态。
74HC595并行输出口有高电平和低电平输出。
TB62726与5026的引脚功能一样,结构相似。
控制信号的总结:
CLK时钟信号:
提供给移位寄存器的移位脉冲,每一个脉冲将引起数据移入或移出一位。
数据口上的数据必须与时钟信号协调才能正常传送数据,数据信号的频率必须是时钟信号的频率的1/2倍。
在任何情况下,当时钟信号有异常时,会使整板显示杂乱无章。
STB锁存信号:
将移位寄存器内的数据送到锁存器,并将其数据内容通过驱动电路点亮LED显示出来。
但由于驱动电路受EN使能信号控制,其点亮的前提必须是使能为开启状态。
锁存信号也须要与时钟信号协调才能显示出完整的图象。
在任何情况下,当锁存信号有异常时,会使整板显示杂乱无章。
EN使能信号:
整屏亮度控制信号,也用于显示屏消隐。
只要调整它的占空比就
可以控制亮度的变化。
当使能信号出现异常时,整屏将会出现不亮、暗亮或拖尾等现象。
RI数据信号:
提供显示图象所需要的数据。
必须与时钟信号协调才能将数据传
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