OLED顯示屏驅動電路的設計

1. 引言
目前，在光電顯示領域，CRT已經走向末路，LCD正處于發展的頂峰時期，與技術成熟、產業鏈完善、規模龐大的LCD產業相比，OLED還處于發展的初級階段，它的優勢可以從技術與產業兩方面來看，在技術上：OLED很薄、很輕，厚度可以做到比LCD薄；由于是不需要背光源的主動發光，所以OLED視角很廣，一般認為接近180度；并且具有省電、耐低溫特性，在低溫下的性能遠遠優于LCD；響應速度快，圖像刷新率幾乎是LCD的100至1000倍；除了圖像質量的根本性改進外，還具有抗震性好這一特性，這對于便攜式設備而言十分有利；不僅如此，由于可彎曲的塑料也可以用作基質材料，所以OLED顯示屏的外形不受限制，可以是任何形狀，可以放到任意物體的表面。由于使用了新的基質材料，OLED顯示屏比目前最薄的薄膜電晶體管（TFT）屏幕還要平整得多。但上述優點在目前上市的采用OLED的電子產品中并沒有完全表現出來，許多產品選用OLED，并不是因為上述優點，而僅僅是覺得它清晰度高、色彩艷麗；OLED與LCD將有一個長期共存的階段，但隨著OLED這些優勢的逐步實現，OLED將來可以對LCD發起挑戰。 產業上：與TFT-LCD動輒數億美元的投資相比，OLED的投資相對來說則少得多，成本上更具優勢。由于自身突出的性能優勢，OLED在市場上大受歡迎，從目前的情況來看，一直處于上升趨勢。

2. OLED的發光機理
OLED屬載流子雙注入型發光器件，它利用了電子發光的特性：當電流通過時，某些材料會發光，而且從每個角度看，都比液晶顯示器清晰；其發光機理為：在外界電壓的驅動下，由電極注入的電子和空穴在有機材料中復合而釋放出能量，并將能量傳遞給有機發光物質的分子，使其受到激發，從基態躍遷到激發態，當受激分子從激發態回到基態時輻射躍遷而產生發光現象[1]。發光過程通常由以下五個階段完成：
1）載流子的注入：在外加電場的作用下，電子和空穴分別從陰極和陽極向夾在電極之間的有機功能薄膜注入；
2）載流子的遷移：注入的電子和空穴分別從電子輸送層和空穴輸送層向發光層遷移；
3）載流子的復合：電子和空穴復合產生激子；
4）激子的遷移：激子在電場作用下遷移，能量傳遞給發光分子，并激發電子從基態躍遷到激發態；
5）電致發光：激發態能量通過輻射失活，產生光子，釋放出能量。
光的顏色與材料有關：一種方法是用小分子層工作，例如鋁氧化物；另一種方法是將激活的色素嵌入聚合物長鏈，這種聚合物非常容易溶化，可以制成涂層。電子流和載流子通常是不等量的，這意味著，占主導地位的載流子穿過整個結構層時，不會遇到從相反方向來的電子，能耗投入大，效率低。

3. OLED無源驅動技術
OLED以驅動方式可分為無源驅動(Passive Matrix，PMOLED)與有源驅動(Active Matrix，AMOLED)兩種，OLED的驅動方式是屬于電流驅動。無源方式的構造較簡單，驅動視電流決定灰階，主要應用在小尺寸產品上，它的分辨率及畫質表現不錯，但若要往大尺寸應用產品發展，存在消耗電量大、壽命短的問題，最好采用有源驅動方式，因為有源的電流整流性比無源方式要好，不易產生漏電現象，同時使用低溫多晶硅(Poly-Si)TFT技術時，電流可以產生阻抗較低的小型TFT，符合大尺寸、大畫面OLED顯示器的需求。下面就無源驅動電路進行詳細的描述。
OLED顯示器是由眾多的像素點組成，這些像素點按行、列排成矩陣；顯示圖像時，按行掃描或按列掃描。本文以行掃描為例，說明無源單色n行m列OLED屏驅動時序關系。若使第x行與第y列交叉的發光元件發光（導通），僅需使列驅動電路的第y列選通開關閉合，輸出高電平，并使行掃描電路的第x行輸出低電平，屏上的其它發光元件發光原理類同，圖3.1是單色n行m列OLED屏掃描原理時序圖。
其中TFRM為幀周期，TLINE為行掃描周期，確定了幀頻率fFRM后也就確定了一幀的時間每一行的掃描時間TLINE在幀頻確定的情況下是確定的，即。