顯示器件驅(qū)動(dòng)技術(shù)章

第6章OLED的驅(qū)動(dòng)技術(shù)1、OLED的驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)2、PMOLED驅(qū)動(dòng)電路3、PMOLED的交叉效應(yīng)4、PMOLED的功耗5、預(yù)充電驅(qū)動(dòng)技術(shù)OLED的發(fā)光機(jī)理有機(jī)發(fā)光二極管(OrganicLightEmittingDiode)，簡稱OLED金屬陰極電子傳輸層發(fā)光層空穴傳輸層陽極基板玻璃GlassSubstrateAdhesiveOrganicCathodeGlasslidInertgasTCPACFITOBuslineDesiccantOLED構(gòu)造--

Passive:Passivematrix

OLEDITO陽極陽極Cr焊盤PI絕緣層陰極分離器陰極Cr焊盤像素有機(jī)層金屬陰極&有機(jī)層Cr圖案6-1-1OLED的驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)

1）OLED屬于低壓驅(qū)動(dòng)器件驅(qū)動(dòng)電壓在0～30V之間2）OLED象素可等效為一個(gè)發(fā)光二極管和電容并聯(lián)電容值與象素面積有關(guān)，范圍在20PF～30PF之間Cv大約為400PF/mm2OLED的亮度－電流曲線

3）OLED是主動(dòng)發(fā)光器件，發(fā)光亮度與注入電流成正比故OLED常采用恒流源驅(qū)動(dòng)OLED的驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)

4）無源OLED器件，都采用共陰結(jié)構(gòu)即OLED的陰極與行電極連接行電極接OLED陰極列電極接電流源OLED的兩種驅(qū)動(dòng)方式（a）程控電壓源驅(qū)動(dòng)OLEDProgrammableCurrentSource（b）程控電流源驅(qū)動(dòng)OLED程控電壓源驅(qū)動(dòng)電容快速的充、放電，影響小準(zhǔn)確控制電流（亮度）困難程控電流源驅(qū)動(dòng)電流首先對(duì)電容充電電容兩端電壓逐漸增大大于Vth后OLED開始發(fā)光6-1-2OLED的亮度-電壓-電流特性

正向反向整流比>103OLED的阻抗－電壓曲線

V<VON

高阻V>VON

阻抗減小共陰極結(jié)構(gòu)原因OLED是電流型器件列上電流都要流過掃描行電極，產(chǎn)生行、列電極電壓降陰極材料電阻率小于陽極6-2-1OLED的無源驅(qū)動(dòng)電路列電極

選擇電流源I非選接地選擇接地VCS(注入電流為I)發(fā)光0截止非選高電平VCCVCS-VCC截止-VCC反偏截止行電極象素電壓VCS>VthVCS-VCC<Vth平均亮度、電流

與峰值亮度Bp

、電流Ip的關(guān)系M×N無源OLEDs，每一行OLEDs驅(qū)動(dòng)占空比d為1/N作業(yè)：P2596-3、6-46-2-2預(yù)充電驅(qū)動(dòng)技術(shù)要使OLED發(fā)光，電流源首先要把電容充電到OLED的導(dǎo)通電壓為了把選通的OLED象素電壓升高到導(dǎo)通電壓（即閾值電壓Vth），必須給全部的寄生電容充電列充電將占據(jù)行掃描時(shí)間，如果充電電流小，將可能達(dá)不到導(dǎo)通電壓1、OLED為何采用預(yù)充電電壓源先對(duì)電容預(yù)充電到預(yù)先設(shè)定的電壓（略小于Vth），后用精確恒流源驅(qū)動(dòng)OLED優(yōu)點(diǎn)：OLED的光輸出與流經(jīng)的電流的幅度和占空比成正比

DCIOUTIDIC6-2-2預(yù)充電驅(qū)動(dòng)技術(shù)1、為何采用預(yù)充電無預(yù)充電：充電時(shí)間長，發(fā)光時(shí)間短有預(yù)充電：達(dá)到目標(biāo)電平時(shí)間短，亮度控制容易IDICIDICIOUTIOUT無預(yù)充電有預(yù)充電2、預(yù)充電技術(shù)

設(shè)C=25pF，驅(qū)動(dòng)電路要驅(qū)動(dòng)3.2nF的電容1）預(yù)充電

列驅(qū)接預(yù)充電電源Vpre所有的行驅(qū)接高電平VOH如果VOH被設(shè)為OLED的導(dǎo)通電壓，OLED會(huì)非常接近發(fā)光狀態(tài)這樣，列驅(qū)上的電流源不需要再浪費(fèi)時(shí)間對(duì)電容進(jìn)行充電2）OLED發(fā)光狀態(tài)掃描行接地所有的非掃描行接高電平VOH同時(shí)列驅(qū)轉(zhuǎn)向接高阻電流源原理由于電容上的電壓不能跳變當(dāng)非掃描行接OLED陰極處的電壓變?yōu)閂OH處于掃描行的OLED陽極電壓同樣也變?yōu)閂OH3）放電對(duì)電容放電，電容上電壓為零當(dāng)?shù)贜行OLED發(fā)光結(jié)束后，為尋址N＋1行準(zhǔn)備，需對(duì)電容放電列驅(qū)保持接地狀態(tài)所有的行驅(qū)輸出接地全彩OLED（2005）FPCCOFDVIPCBOLED模組設(shè)計(jì)單色，0.97英寸96×64，2006256色，1.5英寸128×128，200865K色，1.5英寸128×128，20092、2.0″OLED屏顯示電路

京東方2009年新品展覽（2009-12-28）3、4.3″OLED屏顯示電路

6-4AMOLED驅(qū)動(dòng)技術(shù)

無源驅(qū)動(dòng)1）發(fā)光效率行電極數(shù)目↑，行掃描時(shí)間↓脈沖峰值電流↑，發(fā)光效率↓↓圖5-51發(fā)光效率與亮度～電壓曲線（綠色PLED）2）功耗在行、列電極產(chǎn)生的焦耳熱OLED構(gòu)造--

Active:無源與有源OLED比較(a)Passivematrixmode

(b)ActivematrixmodeAMOLED驅(qū)動(dòng)技術(shù)

每個(gè)象素上接一個(gè)電子開關(guān)在整個(gè)幀周期中，利用TFT為每個(gè)象素提供一程控恒流源存儲(chǔ)電容可在一幀中把視頻信息保持在OLED象素上注入到每個(gè)OLED象素的電流類似于直流，可有效地消除大峰值電流問題。這樣OLED的驅(qū)動(dòng)電流大幅下降，壽命隨之升高并且功耗也隨著降低。AMOLED顯示40″LTPS-OLED2005韓國三星電子

24″LTPS-OLEDSONY200520″a-TFT-OLEDIDTECH&MEM

20036-4-1非晶硅TFT技術(shù)

（1）非晶硅的電子遷移率低：0.5～1.0cm2/V·s。（2）非晶硅技術(shù)不能制造出合適的p溝TFT（3）非晶硅技術(shù)存在著過高的光敏感性問題6-4-2LTPSTFT技術(shù)

（1）速度快：多晶硅的電子遷移率高達(dá)幾百cm2/V·s（2）產(chǎn)品輕薄：可將周邊驅(qū)動(dòng)電路制作在玻璃基板上，解決高密度引線的困難玻璃基板玻璃基板行驅(qū)列驅(qū)內(nèi)置行驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)置列驅(qū)動(dòng)電路PCBTAB（a）非晶硅顯示器（b）低溫多晶硅顯示器（3）成本低：由于將驅(qū)動(dòng)IC集成在顯示屏內(nèi)，降低IC成本，而且可提升成品率（4）分辨率高：由于LTPSTFT體積較?。?）可靠性高：周邊驅(qū)動(dòng)電路連接管腳較少，故接線的連接點(diǎn)較少，使其產(chǎn)生缺陷的機(jī)率減小，增加了產(chǎn)品的可靠性6-4-3AMOLED的驅(qū)動(dòng)電路

優(yōu)點(diǎn)：更高的對(duì)比度，產(chǎn)品率高缺點(diǎn)：占空比1/N，峰值電流與無源差不多

控制電流困難1、簡單驅(qū)動(dòng)電路

圖5-42單管驅(qū)動(dòng)OLED1）單管驅(qū)動(dòng)利用TFT的柵極－漏極電壓VGS控制OLED的驅(qū)動(dòng)電流ID由于TFT輸出的離散性亮度的不均勻性轉(zhuǎn)移到TFT閾值電壓的零散性上行未掃描(零電位):T1截止,Cs上的電荷繼續(xù)維持T2的柵極電壓

T2保持飽和狀態(tài)，OLED處于恒流控制2）兩管驅(qū)動(dòng):開關(guān)管＋驅(qū)動(dòng)管＋存儲(chǔ)電容→類似于直流驅(qū)動(dòng)

缺點(diǎn)：同樣由于TFT閾值電壓的零散性，導(dǎo)致OLED亮度的不均勻性

行掃描（負(fù)電位）：T1開啟，列上的信號(hào)（負(fù)電位）通過T1

傳輸?shù)絋2，VG2在整個(gè)幀被Cs所保持OLED的驅(qū)動(dòng)電流是由T2的VGS2控制

T2工作在飽和區(qū)，提供一恒流，與T2的VDS2無關(guān)（a）p溝道TFT（b）n溝道TFTT1：開關(guān)管采樣和保持T2的VGS2

T2：驅(qū)動(dòng)管為OLED充當(dāng)恒流源

CS為存儲(chǔ)電容

6-5硅基OLED微顯示器硅基微型顯示器特征1、顯示器制作在CMOS驅(qū)動(dòng)電路的單晶硅芯片的基底上2、顯示器的外觀尺寸非常?。ㄆ翆?duì)角線尺寸不超過1″）

圖6-32E-magin公司制作的OLEDoS微顯示器眼睛光鏡微型顯示器虛擬圖像要借助光學(xué)放大系統(tǒng)才能看到所顯的圖像信息6-5-1OLEDoS特點(diǎn)與微電子工藝兼容、高度集成價(jià)格低廉通過光鏡系統(tǒng)可形成大畫面高分辨率更寬的使用溫度范圍優(yōu)異的抗振動(dòng)性能低功耗重量輕應(yīng)用：軍事領(lǐng)域(一)、軍用市場：1.武器熱瞄準(zhǔn)器：武器熱瞄準(zhǔn)器使陸軍士兵幾乎在任何條件下都能看清目標(biāo)，無論是漆黑的夜晚、惡劣的天氣，還是硝煙彌漫和塵埃瑣屑的戰(zhàn)場。含火炮瞄準(zhǔn)器、槍械瞄準(zhǔn)器等2.用于夜視裝備：OLED微型顯示器非常適合夜視應(yīng)用。美國陸軍士兵裝備了大量使用OLED微型顯示器的夜視設(shè)備

3.電子瞄準(zhǔn)鏡：OLED微型顯示器可以大量應(yīng)用于電子瞄準(zhǔn)鏡。由于可以實(shí)現(xiàn)1000CD/CM的高亮度，美軍已開始使用OLED微型顯示器應(yīng)用于步兵的電子瞄準(zhǔn)鏡系統(tǒng)數(shù)字化士兵系統(tǒng)美國陸軍士兵GPS/指揮系統(tǒng)臺(tái)灣陸軍士兵GPS/指揮系統(tǒng)美軍在伊拉克應(yīng)用：消費(fèi)娛樂領(lǐng)域

(二)消費(fèi)娛樂1.娛樂/游戲

-電子游戲系統(tǒng)

-3D電子旅行、3D電子健身環(huán)境

-DVD/電視觀視器

-數(shù)碼相機(jī)/DV觀景器2.手持通訊器材、計(jì)算機(jī)

-移動(dòng)電話

-移動(dòng)電話

-攜帶式電腦、電子書3.電子虛擬教學(xué)4.頭配電視應(yīng)用：醫(yī)療與工業(yè)領(lǐng)域(四)醫(yī)療與工業(yè)內(nèi)窺鏡手術(shù)、顯微手術(shù)放射性醫(yī)療、眼球訓(xùn)練系統(tǒng)

3D建筑設(shè)計(jì)遙控手術(shù)試驗(yàn)、工業(yè)攜帶式HMD

保安貨存/運(yùn)輸安裝線操作模擬訓(xùn)練6-5-2OLEDoS結(jié)構(gòu)白光OLED單晶硅片空穴傳輸層顯

示

接

口

電

路

和

微

顯

芯

片空穴注入層發(fā)光層電子注入層透明ITO

陰極薄膜封裝層玻璃蓋板彩色濾色器發(fā)光金屬陽極1、OLEDoS微顯模塊

：用極小電流（幾百pA~幾十nA）在很短的時(shí)間（幾十nS）驅(qū)動(dòng)OLED子象素象素間亮度均勻性問題接口電路＋控制電路列驅(qū)動(dòng)器列驅(qū)動(dòng)器采樣/保持器采樣/保持器行驅(qū)動(dòng)器852×600×3象素陣列解決途徑

1）電壓源對(duì)OLED進(jìn)行預(yù)充電

2）可控比例微電流源驅(qū)動(dòng)OLED，工作在亞閾值區(qū)域

3）輸入緩沖器對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行電壓－電流轉(zhuǎn)換，并預(yù)處理信號(hào)以補(bǔ)償系統(tǒng)的非線形

4）其它電路技術(shù)：高精度基準(zhǔn)電壓、電流源，雙S/H電路，PLL電路等6-5-3