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OLED無源驅(qū)動(dòng)方式、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其預(yù)充電技術(shù)剖析

編輯:liuchang 2017-09-04 15:48:16 瀏覽:4537  來源:未知

  采用無源驅(qū)動(dòng)的OLED稱為PM-OLED

  采用有源驅(qū)動(dòng)的OLED稱為AM-OLED

  AM-OLED具有制作復(fù)雜、多像素、大尺寸、高成本等特點(diǎn)

  而PM-OLED則具有制作簡(jiǎn)單、少像素、小尺寸、低成本等特性

  今天先來看看OLED的無源驅(qū)動(dòng)方式

  無源驅(qū)動(dòng)(PMOLED)

  無源驅(qū)動(dòng)分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)電路和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)電路

  靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式

  在靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的有機(jī)發(fā)光顯示器件上,一般各有機(jī)電致發(fā)光像素的陰極是連在一起引出的,各像素的陽(yáng)極是分立引出的,這就是共陰的連接方式。

  若要一個(gè)像素發(fā)光只要讓橫流源的電壓與陰極的電壓只差大于像素發(fā)光值的前提下,像素將在恒流源的驅(qū)動(dòng)下發(fā)光;

  若要一個(gè)像素不發(fā)光就將它的陽(yáng)極接在一個(gè)負(fù)電壓上,就可將它反向截止。

  但是在圖像變化比較多時(shí)可能出現(xiàn)交叉效應(yīng),為了避免我們必須采用交流的形式。

  靜態(tài)驅(qū)動(dòng)電路一般用于段式顯示屏的驅(qū)動(dòng)上。

  動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方式

  在動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)的有機(jī)發(fā)光顯示器件上人們把像素的兩個(gè)電極做成了矩陣型結(jié)構(gòu),即水平一組顯示像素的同一性質(zhì)的電極是共用的,縱向一組顯示像素的相同性質(zhì)的另一電極是共用的。

  如果像素可分為N行和M列,就可有N個(gè)行電極和M個(gè)列電極。

  行和列分別對(duì)應(yīng)發(fā)光像素的兩個(gè)電極,即陰極和陽(yáng)極。

  在實(shí)際電路驅(qū)動(dòng)的過程中,要逐行點(diǎn)亮或者要逐列點(diǎn)亮像素,通常采用逐行掃描的方式,行掃描,列電極為數(shù)據(jù)電極。

  實(shí)現(xiàn)方式

  循環(huán)給每行的電極施加脈沖,同時(shí)所有列電極給出該行像素的驅(qū)動(dòng)電流脈沖,從而實(shí)現(xiàn)一行所有像素的顯示,該行不在同一行或者同一列的像素就加反向電壓使其不顯示。由于點(diǎn)亮屏幕的時(shí)間較短,人眼的視覺暫留,看到的就是流暢的畫面。

無源矩陣OLED驅(qū)動(dòng)電路

  電壓驅(qū)動(dòng)與電流驅(qū)動(dòng)

  電壓驅(qū)動(dòng)

  電壓驅(qū)動(dòng)即是在OLED的像素點(diǎn)陰陽(yáng)極上直接加上驅(qū)動(dòng)電壓。

  這種電路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn),但是存在很大的缺點(diǎn),由于分布電阻存在等因素,這種簡(jiǎn)單的電壓驅(qū)動(dòng)電路圖像的顯示效果較差,屏幕尺寸越大越明顯。

  電流驅(qū)動(dòng)

  通過對(duì)OLED的光電特性分析可知,OLED的發(fā)光亮度與加載的電流近似成線性比例關(guān)系,而由于制作工藝的原因,不可能所有的二極管有相同的發(fā)光閾值電壓,當(dāng)屏幕分辨率較高的情況下,會(huì)在電極上分布較高的壓降,從而會(huì)出現(xiàn)屏幕亮度不均勻的情況,電流驅(qū)動(dòng)的話則不會(huì)產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象,只要每個(gè)像素點(diǎn)的電流值相同,且不超過最大值,就能保證屏幕亮度的一致。

  直流驅(qū)動(dòng)與交流驅(qū)動(dòng)

  直流驅(qū)動(dòng)

  OLED的驅(qū)動(dòng)就電壓極性來可分為直流驅(qū)動(dòng)和交流驅(qū)動(dòng),由OLED的發(fā)光原理可知,在適當(dāng)?shù)碾妷鹤饔孟拢昭ê碗娮臃謩e由陽(yáng)極和陰極注入空穴傳輸層和電子傳輸層,最后在發(fā)光層復(fù)合發(fā)光。

  直流驅(qū)動(dòng)時(shí),空穴和電子的傳輸方向不會(huì)改變,沒有參與復(fù)合的多余的空穴和電子將會(huì)累積在傳輸層,復(fù)合效率不高。

  交流驅(qū)動(dòng)

  交流驅(qū)動(dòng)相對(duì)于直流驅(qū)動(dòng)來說,有著很大的優(yōu)勢(shì)。交流驅(qū)動(dòng)的正半周期和直流驅(qū)動(dòng)有著相同的效果,也有一些沒有參與復(fù)合的多余的空穴和電子積累在傳輸層。

  但是負(fù)半周期的反向電壓使多余的空穴和電子的傳輸方向發(fā)生變化,空穴和電子朝著反方向運(yùn)動(dòng),消耗掉其在傳輸層的累積,從而增強(qiáng)了其在下一個(gè)正半周期的復(fù)合效率。

  交流驅(qū)動(dòng)還可以消除器件中的電場(chǎng)累積,減少因電場(chǎng)累積而造成的電極間的短路,延長(zhǎng)器件的使用壽命。

  驅(qū)動(dòng)電路硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

行驅(qū)動(dòng)電路

  工作原理

  單片機(jī)作用在控制器,使之發(fā)出行掃描起始信號(hào)、移位信號(hào)。

  行驅(qū)動(dòng)電路接收這些信號(hào),當(dāng)移位寄存器輸出的為高電平時(shí),該行的MOSFET管導(dǎo)通,選擇適當(dāng)?shù)碾娮鑂,使得三級(jí)管輸出到行電極的為低電平,該行就被導(dǎo)通。

  其他沒得到選通信號(hào)的行電極,由于三極管的截止,加在其上的電壓為高電平VCC,使其在反向電壓的作用下被抑制截止。

  掃描所需要約10~20mA電流,非掃描行需要約10~15V的高電平截止電壓。

  列驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

  列電極上所需的驅(qū)動(dòng)電流比行電極要小,因?yàn)樾须姌O是逐行選通,像素被點(diǎn)亮?xí)r選通的列電極對(duì)應(yīng)唯一一條行電極。

  當(dāng)某一行被選通時(shí),其上的顯示數(shù)據(jù)隨機(jī)就被傳送到列尋址模塊,然后在OLED屏相應(yīng)的列上顯示。

  其數(shù)據(jù)將保存在存儲(chǔ)器里面,數(shù)據(jù)的排列方式是八位一個(gè)字節(jié)。

列驅(qū)動(dòng)電路

  橫流源設(shè)計(jì)

  OLED為電流型驅(qū)動(dòng)器件,經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明,在一定的范圍內(nèi)其亮度和電流近似成線性關(guān)系,對(duì)OLED屏的每一個(gè)列電極上都接上一個(gè)恒流源,只需保證流過每一個(gè)OLED像素點(diǎn)的電流為一個(gè)常數(shù),就可以保證它們的亮度一致。

  同時(shí),采用恒流源驅(qū)動(dòng)還可以有效的避免因?yàn)殛?yáng)極壓降所引起的亮度不均勻的問題,使得顯示質(zhì)量得到顯著的提高。

  預(yù)充電技術(shù)

  OLED是電流控制的器件,它的亮度和電流通過的平均時(shí)間成比例,當(dāng)電流未到OLED的發(fā)光閾值前,器件的發(fā)光亮度很小,當(dāng)電流達(dá)到其發(fā)光閾值后,OLED會(huì)隨著電流增加發(fā)光強(qiáng)度增大。一個(gè)OLED單元可以簡(jiǎn)化成一個(gè)LED和一個(gè)20~30PF的寄生電容并聯(lián)。

OLED像素的等效電路

  要使OLED發(fā)光,電流源首先要將電容充電到OLED的發(fā)光電壓,則充電時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng),響應(yīng)時(shí)間會(huì)比較慢。

  因此,可以在電流源驅(qū)動(dòng)電路中加入預(yù)充電電路,先對(duì)其電容預(yù)充到預(yù)先計(jì)算的電壓,該電壓略小于其閾值電壓VTH,后再用準(zhǔn)確的恒流源來驅(qū)動(dòng),從而提高其電光相應(yīng)速度。

  在一個(gè)掃描周期內(nèi),Common為低電平,Segment經(jīng)歷3個(gè)階段分別為:discharge、precharge、display。

Segment/Common顯示波形

預(yù)充電技術(shù)原理

  1、當(dāng)行掃描開始后,先采用(a)所示電路CD放電,行列驅(qū)動(dòng)電路均接地,使電容兩端電壓為零。

  2、放電結(jié)束后,利用(b)所示電路對(duì)CD充電,充電過程中,行驅(qū)動(dòng)電路接地,列驅(qū)動(dòng)電路接充電電壓PREV。

  3、預(yù)充電結(jié)束后,利用圖5(c)所示電路發(fā)光階段,此時(shí)掃描行的CD兩端電壓為PREV(接近OLED閾值電壓),行驅(qū)動(dòng)電路接地,列驅(qū)動(dòng)電路接恒流源。

  這樣在很大程度上減少了電流源對(duì)電容的充電時(shí)間。

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