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OLED显示器及其馈电技术

2008-11-28 作者:未知 来源:ledinside 浏览量: 网友评论: 0

摘要: 提高成品率和降低制造成本这两个因素正在促进OLED(有机发光二极管)显示器的使用量稳定攀升。作为响应,一些半导体制造商已经开始提供用于OLED和 LCD偏置电源的功率转换IC,为OEM设计师在如何实现显示器电源子系统方面带来灵活性。尽管IC制造商没有严格地优化这些供OLED用的功率控制器,但这些器件确实有助于保持OLED优异的能量效率,并发挥显示器市场中像LCD所能提供的规模经济优势。

  这些升压控制器都采用2.7V~5.5V输入电源;输出电压可调的转换器具有 3V~28V的输出电压范围并具有19mV的基准容差。857x系列转换器具有软启动、欠压切断和电流限制等功能。一根低电平有效关机引脚可使该转换器的静态电流从50mA降低到1mA。Maxim公司提供的857x系列均采用 SOT23-6封装,其售价为1.25美元 (1000件批量)。

  对Maxim公司、Linear Technology公司和Fairchild公司提供的三种升压转换器进行的比较表明,对提高和降低集成度都有微妙的好处,这要视你的应用系统而定;这一比较再次表明,即使是概念上与升压转换器一样简单的产品,也不存在一种处理这种布局的最佳方法。LTC3459利用一个典型沟道电阻约为4Ω的片上 PMOS器件,将其输出与升压电感器隔离开来。结果,应用电路就不需要许多升压转换器电路常用的肖特基二极管,从而相应地减小布局面积以及材料与装配费用。

  Fairchild公司的FAN5331和Maxim公司的MAX8570及其同一系列产品都使用一个外部肖特基二极管,从而引入大约400 mV的结电压以及几欧姆的增量正向电阻。然而,正如Maxim公司在其应用电路中所指出的使用外部肖特基二极管的优点在于,它能将开关波形从芯片中引出到你能使用它的地方。

  Texas Instruments 公司提供的TPS65130升压控制器/转换器可利用2.7V~5.5V输入产生±15V的输出。这种控制电路结构采用一个1.25MHz固定频率 PWM开关信号。其低功耗模式采用脉冲跳越方式来供应轻载电流。TPS65130可提供高达200 mA的负载电流,而且,这种转换器的500mA静态电流在关机模式下可降低到1.5mA。

  这种售价为2.95美元 (1000件批量) 的IC与大多数其它器件相比有更多的引脚,因而采用QFN -24封装。不过,额外的连线也提供额外的功能,例如单独的正电源使能输入端和负电源使能输入端可以控制电源顺序。一个控制外部PMOS器件的输出端可将电池与升压电路隔离开来。然而,除了外部PMOS器件之外,应用电路还包括2个电感器、2个肖特基二极管、5只电阻器和8只电容器。这些外部元件看起来好像很多,尤其是在与较低电流单输出升压转换器相比时更是如此,但其元件数与双电荷泵处于同一数量级。

  随着OLED在整个显示器技术市场上建立更强的市场地位,OLED用的电源转换器的多样性肯定会继续扩展,特别是在电流能力和功能方面。iSuppli公司的Allen预言:OLED显示器市场“在从黑白向彩色转变的推动下将快速增长,预计到2006年将超过10亿美元。”除了向彩色显示器转变之外,还有一个明显的发展趋势就是向有源矩阵OLED的发展,因为有源矩阵OLED支持的屏幕要比无源矩阵显示器大得多。

  附文:矩阵:显示器用OLED

  构成OLED(有机发光二极管)像素阵列的方法基本上有两种,即:无源矩阵(PMOLED)和有源矩阵(AMOLED)。这两种方法所用LED结构相同(图A),但对每个单元的寻址方法则各异。电子从阴极流到阳极,而空穴则从阳极流到阴极。有机发光材料层内的电子与空穴的复合会放出光子。因此,除去光损耗之后,光输出正比于电流。

  这样的像素结构与其它诸如LCD等的薄型显示器技术相比,其优点是很明显的。LCD需要背光照明,并且采用光闸似的像素来局部控制显示器的光传播。从能量的角度来看,这种方法类似于汽车驾驶,当需要使用刹车来调节速度时将气动踏板踩向地板。而OLED显示器则产生构成图像所需的光,这类似于仅仅将汽车引擎节流阀开启到你希望的行驶速度所需的位置。OLED与LCD背光照明并不以同样的效率产生光子。然而,LCD背光照明发出的光子大多数都从不出现,所以 OLED显示器的总能量效率更高。

  两种OLED显示器的像素寻址方法各不相同。在无源显示器中,导电的行和列构成一个矩阵。制造工艺在各个交叉点上的矩阵导体之间的空间内形成OLED结构。当显示器控制器扫描各行时,电流流到包含被照亮像素的各列。然而,像素只是在控制器寻址到其所在的行时才被照亮,所以电流占空因素反比于行数,而峰值电流则正比于行数。察觉到的亮度正比于帧间隔内电流的时间积分。在下一帧期间内,控制器可以刷新该像素,给观察者一种持久图像的印象。

  AMOLED 显示器利用每个像素的TFT(薄膜晶体管)在帧间隔持续时间内获得驱动信号。如同 PMOLED一样,控制器扫描各行,但却利用一个在各次刷新之间保持的栅极驱动电压为像素编程。TFT像素控制器设定并维持OLED电流。在一帧之内,峰值电流和平均电流是一样的。因为对于一个有n行的显示器来说, AMOLED电流是PMOLED电流的n分之一,所以阴极、阳极和矩阵内的电阻性损耗也同样降低到n分之一。

  能量效率提高并非是AMOLED结构的唯一优点。由于占空因数随显示器变大而缩小,所以PMOLED局限在大约200行以内。200行这一数字既不精确,又非固定不变;随着加工工艺和发光聚合物化学特性的改进,这一数字还会增大。无论如何,对于任意给定的工艺和化学特性来说,最大实用的行数都是有限的。有源矩阵显示器在这方面不受限制,许多制造商声称制作任意大的显示器的前景仅受制造缺陷密度和控制器能力的限制。

  AMOLED显示器的另一优点是,其像素的峰值电流与平均电流之比为1,而不是PMOLED像素的n:1。这种差别使两种显示器的老化效应大不相同,因为老化效应正比于电流密度。(编辑:ZQY)

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