OLED驱动电源解决方案

本文将讨论各种OLED技术和适当的偏压电源供应电路,而关于OLED技术和驱动方法的选择,也会影响电源供应电路的需求。工程师所面临的挑战为如何选择最适当的电源供应电路,以便支持电池供电型可携式装置,以及特定OLED显示器的需求。

OLED技术的优缺点

内广视角及良好的色彩饱和度是OLED显示器的主要优点,它在这方面远胜过液晶显示器等其它技术;除此之外,OLED显示器也是一种自发光技术,因此不但不需要背光照明,还能提供比液晶显示器更快的响应时间以支持多媒体应用。目前市场上的OLED材料有两种,分别是小分子和发光聚合物;相较于标准LED,这两种技术的电路参数都很类似,它们的发光强度是由LED顺向偏压电流决定,液晶显示器的像素亮度则是由加在液晶像素的电压决定。

OLED显示器的另一项优点是它能使用现有的基板技术,这和薄膜晶体管(TFT)液晶显示器的基板技术完全相同,主动矩阵OLED显示器可以使用非晶硅(a-Si)或低温多晶硅(LTPS)的TFT基板。

现有OLED技术的主要挑战之一是它的寿命时间,这项限制源自于RGB色彩的衰减速度并不相同,特别是当大部份显示内容为白色时,它需要这三种原色同时发出相同的亮度。受到这些色彩限制的影响,单色显示器就成为市场上最早出现的显示器,全彩显示器只用于在产品寿命期限的多数时间内会将显示器关掉的应用。

第一种全彩显示器用于数字相机,但对于使用电池的可携式产品来说,全彩显示器仍有其问题。OLED显示器在功耗上必须与液晶显示器竞争,对于不需要为液晶显示器提供背光照明的应用,它的功耗远低于OLED显示器。如果启动液晶显示器的背光照明,则会根据显示内容来决定OLED是否需要较多的功耗;如果显示内容大部份是白色,OLED的功耗仍会超过液晶显示器,但随着「白色」画面内容逐渐减少,功耗差别将不再是问题。

在户外使用OLED显示器是OLED技术的另一项挑战。由于这种屏幕受到光子撞击时会开始发光,所以在户外使用OLED显示器时,画面对比会降低,可读性也跟着变差。

OLED技术层面的缺点使它们目前较适合可携式装置的小型屏幕,但随着这项技术逐渐成熟,也能应用于大型显示器。短期而言,笔记型计算机或桌上显示器对于OLED是过于困难的挑战,因为在显示大量「白色」图片内容时,RGB色彩会出现不同的老化速度。但在电视机面板应用上,OLED的未来技术却极有展望,因为这类应用不需要显示大量的「白色」图片内容。

被动矩阵显示器需要一组电源升压转换器

矩阵OLED屏幕是目前的市场主流,主要用于行动电话,大多数做为贝壳型手机的外屏幕。对于仍在初期阶段的OLED技术来说,这些单色或双色被动矩阵显示器是最理想的应用对象。图1是这类显示器的简单示意图,它的寻址方式非常类似标准的被动矩阵液晶显示器。主要区别在于OLED是一种电流驱动型装置,因此OLED显示器的驱动电路就和液晶显示器有所不同。

图1：被动矩阵OLED显示器的简单示意图

被动矩阵OLED显示器需要一组正电压来做为它的电源或偏压,这组正电压和液晶显示器所使用的电压非常类似,它必须提供低功耗和高效率,解决方案的体积也要很小。随着显示器尺寸和分辨率不同,OLED驱动组件需要15V到20V之间的电压,因此电感式升压转换器是最理想的解决方案。

输入端与输出端的电气隔离是OLED偏压电源供应的另一项重要要求,这在选择电源供应时非常重要。标准升压转换器所用的萧特基二极管,会提供一条从输入到输出的直接路径,使输出电压大约等于输入电压;但若应用系统需要开机或关机的电源顺序功能,或是将关机模式的泄漏电流减至最小,这个路径就会成为问题来源。图2所示组件利用内建MOSFET开关切断输入和输出之间的联机。

图2：升压转换器将OLED显示器的输入与输出隔离