功用先进的显现器渐成为如今消费电子产品的重要特征,这些新式显现器所发挥的效果,通常会强化运用者关于全体产品的形象,而这样的形象最终会决议该产品在 商场上会多成功。运用者在面对举动电话和口袋型核算机时,对新式显现器的形象尤为重要,因为高分辨率五颜六色屏幕已成为这些产品的必备功用。
多种新式显现技能正扩展其商场占有率,包含新呈现的OLED显现器在内,它们具有超高的比照值、快速的呼应时刻和广大的视角。就像其它新技能相同,厂商正利 用不同的LED资料(聚合物或小分子)、自动或被迫矩阵操控、电流和电压驱动技能,以及不同的偏压供给电路来评价和制作不同的解决方案。
本文将评论各种OLED技能和恰当的偏压电源供给电路,而关于OLED技能和驱动办法的挑选,也会影响电源供给电路的需求。工程师所面对的应战为怎么挑选最恰当的电源供给电路,以便支撑电池供电型可携式设备,以及特定OLED显现器的需求。
OLED技能的优缺陷
内广视角及杰出的色彩饱和度是OLED显现器的首要长处,它在这方面远胜过液晶显现器等其它技能;除此之外,OLED显现器也是一种自发光技能,因而不但不 需求背光照明,还能供给比液晶显现器更快的呼应时刻以支撑多媒体运用。现在商场上的OLED资料有两种,分别是小分子和发光聚合物;相较于规范LED,这 两种技能的电路参数都很相似,它们的发光强度是由LED顺向偏压电流决议,液晶显现器的像素亮度则是由加在液晶像素的电压决议。
OLED显现器的另一项长处是它能运用现有的基板技能,这和薄膜晶体管(TFT)液晶显现器的基板技能彻底相同,自动矩阵OLED显现器可以运用非晶硅(a-Si)或低温多晶硅(LTPS)的TFT基板。
现有OLED技能的首要应战之一是它的寿数时刻,这项约束源自于RGB色彩的衰减速度并不相同,特别是当大部份显现内容为白色时,它需求这三种原色一起宣布 相同的亮度。遭到这些色彩约束的影响,单色显现器就成为商场上最早呈现的显现器,全彩显现器只用于在产品寿数期限的大都时刻内会将显现器关掉的运用。
第一种全彩显现器用于数字相机,但关于运用电池的可携式产品来说,全彩显现器仍有其问题。OLED显现器在功耗上有必要与液晶显现器竞赛,关于不需求为液晶 显现器供给背光照明的运用,它的功耗远低于OLED显现器。假如发动液晶显现器的背光照明,则会依据显现内容来决议OLED是否需求较多的功耗;假如显现 内容大部份是白色,OLED的功耗仍会超越液晶显现器,但跟着「白色」画面内容逐步削减,功耗不同将不再是问题。
在户外运用OLED显现器是OLED技能的另一项应战。因为这种屏幕遭到光子碰击时会开端发光,所以在户外运用OLED显现器时,画面比照会下降,可读性也跟着变差。
OLED技能层面的缺陷使它们现在较合适可携式设备的小型屏幕,但跟着这项技能逐步老练,也能运用于大型显现器。短期而言,笔记型核算机或桌上显现器关于 OLED是过于困难的应战,因为在显现很多「白色」图片内容时,RGB色彩会呈现不同的老化速度。但在电视机面板运用上,OLED的未来技能却极有展望, 因为这类运用不需求显现很多的「白色」图片内容。
被迫矩阵显现器需求一组电源升压转换器
矩阵OLED屏幕是现在的商场干流,首要用于举动电话,大大都做为贝壳型手机的外屏幕。关于仍在初期阶段的OLED技能来说,这些单色或双色被迫矩阵显现 器是最抱负的运用方针。图1是这类显现器的简略示意图,它的寻址方法十分相似规范的被迫矩阵液晶显现器。首要差异在于OLED是一种电流驱动型设备,因而 OLED显现器的驱动电路就和液晶显现器有所不同。
图1：被迫矩阵OLED显现器的简略示意图
动矩阵OLED显现器需求一组正电压来做为它的电源或偏压,这组正电压和液晶显现器所运用的电压十分相似,它有必要供给低功耗和高功率,解决方案的体积也 要很小。跟着显现器尺度和分辨率不同,OLED驱动组件需求15V到20V之间的电压,因而电感式升压转换器是最抱负的解决方案。
输入端与输出端的电气阻隔是OLED偏压电源供给的另一项重要要求,这在挑选电源供给时十分重要。规范升压转换器所用的萧特基二极管,会供给一条从输入 到输出的直接途径,使输出电压大约等于输入电压;但若运用体系需求开机或关机的电源次序功用,或是将关机形式的走漏电流减至最小,这个途径就会成为问题来 源。图2所示组件运用内建MOSFET开关堵截输入和输出之间的联机。
图2：升压转换器将OLED显现器的输入与输出阻隔
自动矩阵显现器需求正负偏压电源供给
若运用需求较高分辨率、较大显现面积、更高比照和快速反应时刻,它们可以运用图3所示的自动矩阵OLED显现器。
图3：自动矩阵显现器的简略示意图
OLED像素的导通和寻址是由自动开关操控,这个开关则由薄膜晶体管担任,它的制作技能和TFT液晶显现器彻底相同：电流源现已简化到只需求一个 MOSFET与OLED串联。有些规划会运用电压驱动架构,有些则选用电流驱动架构,一切规划都需求二至四颗,乃至更多的整合式薄膜晶体管。
战胜不同色彩OLED像素的不同老化速度问题,某些解决方案会在电路中整合一颗光敏晶体管,由它来设定较大的OLED电流,防止像素亮度跟着时刻减 弱。低温多晶硅(LTPS)基板的组件结构较小,因而若工程师想在基板上做出更多的自动组件,这将是一项长处。现在这种基板所用的技能有两种,分别是低温 多晶硅和非晶硅。
除了供给正负电压做为视频信号驱动器的电源之外,自动OLED显现器的偏压电源供给电路还有必要供给偏压,让列挑选(rowselect)薄膜晶体管可以导 通和截止。因为偏压的电压值很高,所以电理性升压转换器是最合适的解决方案。为了将解决方案的体积减至最小,图4所示的彻底整合式升压转换器,除了会供给 正电压之外,还运用反相器来供给负电压。
图4：单颗组件一起供给正电压和负电压
为了将关机形式的走漏电流减至最少,一起替正电压供给电源次序功用,图4中的组件会操控另一颗选用SOT-23或更小封装的外接MOSFET晶体管 (Q1)。这颗组件运用锂离子电池做为输入电源(2.7V至5.5V),并供给高达+15V和-15V的输出电压,以及整合式800mA/2A的开关限流 功用,使得输出电流最高可达200mA。
欲供给电源给OLED显现器,输出电压涟波有必要很小,开关频率也有必要固定,才能将OLED显现器的画面失真和交互耦合效应减至最少。就此而言,选用 1.38MHz固定频率PWM机制的TPS6513x,正是供给电源给OLED显现器的抱负挑选。虽然在负载电流范围内,供给高精确度的稳压输出关于电压 驱动的液晶显现器特别重要,但它关于电流驱动的OLED显现器并不会构成太大问题。
有些显现器在户外运用时需求较大的电流,在室内则可将电流削减,它们还有必要在很广大的负载电流范围内供给很高的电源功率。因为规范升压转换器只能在方针负 载电流下完成最佳功率,因而TPS65130还别的供给一种可由运用者挑选的「省电形式」,它能将开关频率和静态电流下降,使得组件在整个负载电流范围内 都能保持很高的工作功率。
跟着OLED技能逐步老练,它的商场占有率也会不断上升,这种技能在手机、数字相机和口袋型核算机屏幕的运用潜力都很惊人。自动矩阵显现器将来或许替代被 动矩阵显现器成为商场干流,OLED显现器驱动组件也会变得更先进,OLED偏压电源供给电路则将开端细小化和特殊化,这在本文所介绍的部份解决方案中都 曾加以评论。关于电源供给组件技能,首要应战则在于怎么一起供给高功率和最小体积的解决方案。
