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OLED顯示器及其饋電技術(shù)

2008-11-28 作者:未知 來(lái)源:ledinside 瀏覽量: 網(wǎng)友評(píng)論: 0

摘要: 提高成品率和降低制造成本這兩個(gè)因素正在促進(jìn)OLED(有機(jī)發(fā)光二極管)顯示器的使用量穩(wěn)定攀升。作為響應(yīng),一些半導(dǎo)體制造商已經(jīng)開(kāi)始提供用于OLED和 LCD偏置電源的功率轉(zhuǎn)換IC,為OEM設(shè)計(jì)師在如何實(shí)現(xiàn)顯示器電源子系統(tǒng)方面帶來(lái)靈活性。盡管IC制造商沒(méi)有嚴(yán)格地優(yōu)化這些供OLED用的功率控制器,但這些器件確實(shí)有助于保持OLED優(yōu)異的能量效率,并發(fā)揮顯示器市場(chǎng)中像LCD所能提供的規(guī)模經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

  這些升壓控制器都采用2.7V~5.5V輸入電源;輸出電壓可調(diào)的轉(zhuǎn)換器具有 3V~28V的輸出電壓范圍并具有19mV的基準(zhǔn)容差。857x系列轉(zhuǎn)換器具有軟啟動(dòng)、欠壓切斷和電流限制等功能。一根低電平有效關(guān)機(jī)引腳可使該轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)電流從50mA降低到1mA。Maxim公司提供的857x系列均采用 SOT23-6封裝,其售價(jià)為1.25美元 (1000件批量)。

  對(duì)Maxim公司、Linear Technology公司和Fairchild公司提供的三種升壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行的比較表明,對(duì)提高和降低集成度都有微妙的好處,這要視你的應(yīng)用系統(tǒng)而定;這一比較再次表明,即使是概念上與升壓轉(zhuǎn)換器一樣簡(jiǎn)單的產(chǎn)品,也不存在一種處理這種布局的最佳方法。LTC3459利用一個(gè)典型溝道電阻約為4Ω的片上 PMOS器件,將其輸出與升壓電感器隔離開(kāi)來(lái)。結(jié)果,應(yīng)用電路就不需要許多升壓轉(zhuǎn)換器電路常用的肖特基二極管,從而相應(yīng)地減小布局面積以及材料與裝配費(fèi)用。

  Fairchild公司的FAN5331和Maxim公司的MAX8570及其同一系列產(chǎn)品都使用一個(gè)外部肖特基二極管,從而引入大約400 mV的結(jié)電壓以及幾歐姆的增量正向電阻。然而,正如Maxim公司在其應(yīng)用電路中所指出的使用外部肖特基二極管的優(yōu)點(diǎn)在于,它能將開(kāi)關(guān)波形從芯片中引出到你能使用它的地方。

  Texas Instruments 公司提供的TPS65130升壓控制器/轉(zhuǎn)換器可利用2.7V~5.5V輸入產(chǎn)生±15V的輸出。這種控制電路結(jié)構(gòu)采用一個(gè)1.25MHz固定頻率 PWM開(kāi)關(guān)信號(hào)。其低功耗模式采用脈沖跳越方式來(lái)供應(yīng)輕載電流。TPS65130可提供高達(dá)200 mA的負(fù)載電流,而且,這種轉(zhuǎn)換器的500mA靜態(tài)電流在關(guān)機(jī)模式下可降低到1.5mA。

  這種售價(jià)為2.95美元 (1000件批量) 的IC與大多數(shù)其它器件相比有更多的引腳,因而采用QFN -24封裝。不過(guò),額外的連線也提供額外的功能,例如單獨(dú)的正電源使能輸入端和負(fù)電源使能輸入端可以控制電源順序。一個(gè)控制外部PMOS器件的輸出端可將電池與升壓電路隔離開(kāi)來(lái)。然而,除了外部PMOS器件之外,應(yīng)用電路還包括2個(gè)電感器、2個(gè)肖特基二極管、5只電阻器和8只電容器。這些外部元件看起來(lái)好像很多,尤其是在與較低電流單輸出升壓轉(zhuǎn)換器相比時(shí)更是如此,但其元件數(shù)與雙電荷泵處于同一數(shù)量級(jí)。

  隨著OLED在整個(gè)顯示器技術(shù)市場(chǎng)上建立更強(qiáng)的市場(chǎng)地位,OLED用的電源轉(zhuǎn)換器的多樣性肯定會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展,特別是在電流能力和功能方面。iSuppli公司的Allen預(yù)言:OLED顯示器市場(chǎng)“在從黑白向彩色轉(zhuǎn)變的推動(dòng)下將快速增長(zhǎng),預(yù)計(jì)到2006年將超過(guò)10億美元。”除了向彩色顯示器轉(zhuǎn)變之外,還有一個(gè)明顯的發(fā)展趨勢(shì)就是向有源矩陣OLED的發(fā)展,因?yàn)橛性淳仃嘜LED支持的屏幕要比無(wú)源矩陣顯示器大得多。

  附文:矩陣:顯示器用OLED

  構(gòu)成OLED(有機(jī)發(fā)光二極管)像素陣列的方法基本上有兩種,即:無(wú)源矩陣(PMOLED)和有源矩陣(AMOLED)。這兩種方法所用LED結(jié)構(gòu)相同(圖A),但對(duì)每個(gè)單元的尋址方法則各異。電子從陰極流到陽(yáng)極,而空穴則從陽(yáng)極流到陰極。有機(jī)發(fā)光材料層內(nèi)的電子與空穴的復(fù)合會(huì)放出光子。因此,除去光損耗之后,光輸出正比于電流。

  這樣的像素結(jié)構(gòu)與其它諸如LCD等的薄型顯示器技術(shù)相比,其優(yōu)點(diǎn)是很明顯的。LCD需要背光照明,并且采用光閘似的像素來(lái)局部控制顯示器的光傳播。從能量的角度來(lái)看,這種方法類似于汽車駕駛,當(dāng)需要使用剎車來(lái)調(diào)節(jié)速度時(shí)將氣動(dòng)踏板踩向地板。而OLED顯示器則產(chǎn)生構(gòu)成圖像所需的光,這類似于僅僅將汽車引擎節(jié)流閥開(kāi)啟到你希望的行駛速度所需的位置。OLED與LCD背光照明并不以同樣的效率產(chǎn)生光子。然而,LCD背光照明發(fā)出的光子大多數(shù)都從不出現(xiàn),所以 OLED顯示器的總能量效率更高。

  兩種OLED顯示器的像素尋址方法各不相同。在無(wú)源顯示器中,導(dǎo)電的行和列構(gòu)成一個(gè)矩陣。制造工藝在各個(gè)交叉點(diǎn)上的矩陣導(dǎo)體之間的空間內(nèi)形成OLED結(jié)構(gòu)。當(dāng)顯示器控制器掃描各行時(shí),電流流到包含被照亮像素的各列。然而,像素只是在控制器尋址到其所在的行時(shí)才被照亮,所以電流占空因素反比于行數(shù),而峰值電流則正比于行數(shù)。察覺(jué)到的亮度正比于幀間隔內(nèi)電流的時(shí)間積分。在下一幀期間內(nèi),控制器可以刷新該像素,給觀察者一種持久圖像的印象。

  AMOLED 顯示器利用每個(gè)像素的TFT(薄膜晶體管)在幀間隔持續(xù)時(shí)間內(nèi)獲得驅(qū)動(dòng)信號(hào)。如同 PMOLED一樣,控制器掃描各行,但卻利用一個(gè)在各次刷新之間保持的柵極驅(qū)動(dòng)電壓為像素編程。TFT像素控制器設(shè)定并維持OLED電流。在一幀之內(nèi),峰值電流和平均電流是一樣的。因?yàn)閷?duì)于一個(gè)有n行的顯示器來(lái)說(shuō), AMOLED電流是PMOLED電流的n分之一,所以陰極、陽(yáng)極和矩陣內(nèi)的電阻性損耗也同樣降低到n分之一。

  能量效率提高并非是AMOLED結(jié)構(gòu)的唯一優(yōu)點(diǎn)。由于占空因數(shù)隨顯示器變大而縮小,所以PMOLED局限在大約200行以內(nèi)。200行這一數(shù)字既不精確,又非固定不變;隨著加工工藝和發(fā)光聚合物化學(xué)特性的改進(jìn),這一數(shù)字還會(huì)增大。無(wú)論如何,對(duì)于任意給定的工藝和化學(xué)特性來(lái)說(shuō),最大實(shí)用的行數(shù)都是有限的。有源矩陣顯示器在這方面不受限制,許多制造商聲稱制作任意大的顯示器的前景僅受制造缺陷密度和控制器能力的限制。

  AMOLED顯示器的另一優(yōu)點(diǎn)是,其像素的峰值電流與平均電流之比為1,而不是PMOLED像素的n:1。這種差別使兩種顯示器的老化效應(yīng)大不相同,因?yàn)槔匣?yīng)正比于電流密度。(編輯:ZQY)

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