显示器件驱动技术章

第6章OLED的驱动技术1、OLED的驱动特点2、PMOLED驱动电路3、PMOLED的交叉效应4、PMOLED的功耗5、预充电驱动技术OLED的发光机理有机发光二极管(OrganicLightEmittingDiode)，简称OLED金属阴极电子传输层发光层空穴传输层阳极基板玻璃GlassSubstrateAdhesiveOrganicCathodeGlasslidInertgasTCPACFITOBuslineDesiccantOLED构造--

Passive:Passivematrix

OLEDITO阳极阳极Cr焊盘PI绝缘层阴极分离器阴极Cr焊盘像素有机层金属阴极&有机层Cr图案6-1-1OLED的驱动特点

1）OLED属于低压驱动器件驱动电压在0～30V之间2）OLED象素可等效为一个发光二极管和电容并联电容值与象素面积有关，范围在20PF～30PF之间Cv大约为400PF/mm2OLED的亮度－电流曲线

3）OLED是主动发光器件，发光亮度与注入电流成正比故OLED常采用恒流源驱动OLED的驱动特点

4）无源OLED器件，都采用共阴结构即OLED的阴极与行电极连接行电极接OLED阴极列电极接电流源OLED的两种驱动方式（a）程控电压源驱动OLEDProgrammableCurrentSource（b）程控电流源驱动OLED程控电压源驱动电容快速的充、放电，影响小准确控制电流（亮度）困难程控电流源驱动电流首先对电容充电电容两端电压逐渐增大大于Vth后OLED开始发光6-1-2OLED的亮度-电压-电流特性

正向反向整流比>103OLED的阻抗－电压曲线

V<VON

高阻V>VON

阻抗减小共阴极结构原因OLED是电流型器件列上电流都要流过扫描行电极，产生行、列电极电压降阴极材料电阻率小于阳极6-2-1OLED的无源驱动电路列电极

选择电流源I非选接地选择接地VCS(注入电流为I)发光0截止非选高电平VCCVCS-VCC截止-VCC反偏截止行电极象素电压VCS>VthVCS-VCC<Vth平均亮度、电流

与峰值亮度Bp

、电流Ip的关系M×N无源OLEDs，每一行OLEDs驱动占空比d为1/N作业：P2596-3、6-46-2-2预充电驱动技术要使OLED发光，电流源首先要把电容充电到OLED的导通电压为了把选通的OLED象素电压升高到导通电压（即阈值电压Vth），必须给全部的寄生电容充电列充电将占据行扫描时间，如果充电电流小，将可能达不到导通电压1、OLED为何采用预充电电压源先对电容预充电到预先设定的电压（略小于Vth），后用精确恒流源驱动OLED优点：OLED的光输出与流经的电流的幅度和占空比成正比

DCIOUTIDIC6-2-2预充电驱动技术1、为何采用预充电无预充电：充电时间长，发光时间短有预充电：达到目标电平时间短，亮度控制容易IDICIDICIOUTIOUT无预充电有预充电2、预充电技术

设C=25pF，驱动电路要驱动3.2nF的电容1）预充电

列驱接预充电电源Vpre所有的行驱接高电平VOH如果VOH被设为OLED的导通电压，OLED会非常接近发光状态这样，列驱上的电流源不需要再浪费时间对电容进行充电2）OLED发光状态扫描行接地所有的非扫描行接高电平VOH同时列驱转向接高阻电流源原理由于电容上的电压不能跳变当非扫描行接OLED阴极处的电压变为VOH处于扫描行的OLED阳极电压同样也变为VOH3）放电对电容放电，电容上电压为零当第N行OLED发光结束后，为寻址N＋1行准备，需对电容放电列驱保持接地状态所有的行驱输出接地全彩OLED（2005）FPCCOFDVIPCBOLED模组设计单色，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屏显示电路

京东方2009年新品展览（2009-12-28）3、4.3″OLED屏显示电路

6-4AMOLED驱动技术

无源驱动1）发光效率行电极数目↑，行扫描时间↓脉冲峰值电流↑，发光效率↓↓图5-51发光效率与亮度～电压曲线（绿色PLED）2）功耗在行、列电极产生的焦耳热OLED构造--

Active:无源与有源OLED比较(a)Passivematrixmode

(b)ActivematrixmodeAMOLED驱动技术

每个象素上接一个电子开关在整个帧周期中，利用TFT为每个象素提供一程控恒流源存储电容可在一帧中把视频信息保持在OLED象素上注入到每个OLED象素的电流类似于直流，可有效地消除大峰值电流问题。这样OLED的驱动电流大幅下降，寿命随之升高并且功耗也随着降低。AMOLED显示40″LTPS-OLED2005韩国三星电子

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

20036-4-1非晶硅TFT技术

（1）非晶硅的电子迁移率低：0.5～1.0cm2/V·s。（2）非晶硅技术不能制造出合适的p沟TFT（3）非晶硅技术存在着过高的光敏感性问题6-4-2LTPSTFT技术

（1）速度快：多晶硅的电子迁移率高达几百cm2/V·s（2）产品轻薄：可将周边驱动电路制作在玻璃基板上，解决高密度引线的困难玻璃基板玻璃基板行驱列驱内置行驱动电路内置列驱动电路PCBTAB（a）非晶硅显示器（b）低温多晶硅显示器（3）成本低：由于将驱动IC集成在显示屏内，降低IC成本，而且可提升成品率（4）分辨率高：由于LTPSTFT体积较小（5）可靠性高：周边驱动电路连接管脚较少，故接线的连接点较少，使其产生缺陷的机率减小，增加了产品的可靠性6-4-3AMOLED的驱动电路

优点：更高的对比度，产品率高缺点：占空比1/N，峰值电流与无源差不多

控制电流困难1、简单驱动电路

图5-42单管驱动OLED1）单管驱动利用TFT的栅极－漏极电压VGS控制OLED的驱动电流ID由于TFT输出的离散性亮度的不均匀性转移到TFT阈值电压的零散性上行未扫描(零电位):T1截止,Cs上的电荷继续维持T2的栅极电压

T2保持饱和状态，OLED处于恒流控制2）两管驱动:开关管＋驱动管＋存储电容→类似于直流驱动

缺点：同样由于TFT阈值电压的零散性，导致OLED亮度的不均匀性

行扫描（负电位）：T1开启，列上的信号（负电位）通过T1

传输到T2，VG2在整个帧被Cs所保持OLED的驱动电流是由T2的VGS2控制

T2工作在饱和区，提供一恒流，与T2的VDS2无关（a）p沟道TFT（b）n沟道TFTT1：开关管采样和保持T2的VGS2

T2：驱动管为OLED充当恒流源

CS为存储电容

6-5硅基OLED微显示器硅基微型显示器特征1、显示器制作在CMOS驱动电路的单晶硅芯片的基底上2、显示器的外观尺寸非常小（屏对角线尺寸不超过1″）

图6-32E-magin公司制作的OLEDoS微显示器眼睛光镜微型显示器虚拟图像要借助光学放大系统才能看到所显的图像信息6-5-1OLEDoS特点与微电子工艺兼容、高度集成价格低廉通过光镜系统可形成大画面高分辨率更宽的使用温度范围优异的抗振动性能低功耗重量轻应用：军事领域(一)、军用市场：1.武器热瞄准器：武器热瞄准器使陆军士兵几乎在任何条件下都能看清目标，无论是漆黑的夜晚、恶劣的天气，还是硝烟弥漫和尘埃琐屑的战场。含火炮瞄准器、枪械瞄准器等2.用于夜视装备：OLED微型显示器非常适合夜视应用。美国陆军士兵装备了大量使用OLED微型显示器的夜视设备

3.电子瞄准镜：OLED微型显示器可以大量应用于电子瞄准镜。由于可以实现1000CD/CM的高亮度，美军已开始使用OLED微型显示器应用于步兵的电子瞄准镜系统数字化士兵系统美国陆军士兵GPS/指挥系统台湾陆军士兵GPS/指挥系统美军在伊拉克应用：消费娱乐领域

(二)消费娱乐1.娱乐/游戏

-电子游戏系统

-3D电子旅行、3D电子健身环境

-DVD/电视观视器

-数码相机/DV观景器2.手持通讯器材、计算机

-移动电话

-移动电话

-携带式电脑、电子书3.电子虚拟教学4.头配电视应用：医疗与工业领域(四)医疗与工业内窥镜手术、显微手术放射性医疗、眼球训练系统

3D建筑设计遥控手术试验、工业携带式HMD

保安货存/运输安装线操作模拟训练6-5-2OLEDoS结构白光OLED单晶硅片空穴传输层显

示

接

口

电

路

和

微

显

芯

片空穴注入层发光层电子注入层透明ITO

阴极薄膜封装层玻璃盖板彩色滤色器发光金属阳极1、OLEDoS微显模块

：用极小电流（几百pA~几十nA）在很短的时间（几十nS）驱动OLED子象素象素间亮度均匀性问题接口电路＋控制电路列驱动器列驱动器采样/保持器采样/保持器行驱动器852×600×3象素阵列解决途径

1）电压源对OLED进行预充电

2）可控比例微电流源驱动OLED，工作在亚阈值区域

3）输入缓冲器对视频信号进行电压－电流转换，并预处理信号以补偿系统的非线形

4）其它电路技术：高精度基准电压、电流源，双S/H电路，PLL电路等6-5-3