OLED дисплей. Управление OLED c пассивной адресацией.

OLED дисплей. Управление OLED c пассивной адресацией.

OLED дисплей имеет матричную структуру с n-строками и m-столбцами. В схеме с пассивной адресацией в узлах пересечений между строками располагается светодиод, работающий как пиксель (рис. 1). Цветное изображение представляет собой интегральную матрицу n×m (rij), представленную RGB-элементами. В отличие от ЖК-дисплеев, управление пикселями в OLED-дисплеях осуществляется токовыми сигналами.

Рис. 1. Эквивалентная схема пассивной адресации OLED

Яркость свечения органического светодиода, как и любого другого светодиода, пропорциональна протекающему току (рис. 2). Эта зависимость нелинейная. Следует напомнить, что у органического светодиода есть пороговое напряжение, ниже которого свечение не начинается.

Рис.2. Вольт-амперная характеристика органического светодиода

Величина порогового напряжения зависит от типа органического материала. В цветных OLED для каждого цветного светодиода существует свое пороговое напряжение и своя функциональная нелинейная зависимость яркости от тока (рис. 3).

Рис. 3. Типовая вольт-яркостная характеристика органического светодиода

В случае применения оптической схемы с использованием только одного белого эмиттера задача облегчается - формирование цветовых компонентов излучения обеспечивается цветными фильтрами. Предполагается, что и деградация по спектру всех цветовых компонентов в этом случае должна происходить равномерно.

Время выборки каждой строки при пассивной адресации фиксированное. Практически пассивная адресация OLED эквивалентна динамической адресации, используемой для управления дискретными матрицами твердотельных светодиодов.

Для адекватного управления яркостью каждого пикселя OLED-дисплея требуется дозировать ток. Это можно сделать двумя способами:

 - в первом при выборке строки используется фиксированное время для активной фазы подачи тока, а на выходе драйвера столбца используется программируемый видеосигналом генератор тока;

 - во втором методе применяется генератор тока фиксированного максимального значения, а для модуляции тока используется ШИМ.

Первый способ обеспечивает более щадящие режимы для возбуждения светодиода, поскольку регулируется величина самого тока, но этот способ более дорогой в реализации и более капризный в работе. Второй способ более простой и надежный, однако в нем приходится использовать максимальные амплитудные токовые значения. Перегрузка по току приводит к стрессу органической структуры и уменьшает ресурс дисплея.

Практически в настоящее время широкое распространение получил именно второй, более простой и дешевый, метод. Каждый цикл выборки строк состоит из трех фаз:

 - фазы предзаряда,

 - фазы возбуждения пикселя от генератора тока,

 - фазы разряда.

Часть времени (подготовительная фаза) должна быть потрачена на заряд паразитной емкости шин адресации и достижения уровня по крайней мере порогового напряжения. В зависимости от уровня рабочего тока меняется и уровень напряжения, который должен быть достигнут в фазе предзаряда. В фазе разряда производится быстрый разряд емкости шины строки до нулевого потенциала, чтобы зафиксировать процесс выборки (рис. 4).

Рис. 4. Фаза предзаряда для управления пикселем OLED

Если же использовать фиксированное напряжение для предзаряда, то часть времени в рабочей фазе будет израсходовано на дозарядку. В итоге будет наблюдаться искажение при передаче яркости. Следовательно, для сохранения точности передачи яркости за время предзаряда нужно выходить сразу на уровень напряжения, соответствующего току возбуждения. В современных драйверах разработан узел, который обеспечивает автоматическую подстройку уровня напряжения предзаряда в зависимости от цвета и средней яркости пикселя (рис. 5).

Рис. 5. Схема формирования напряжения предзаряда для одного цветного канала OLED

На рис. 6 приведена еще одна схема, основным отличием этой схемы от предыдущей (рис. 5) - наличие после схем формирователей напряжения предзаряда по каждому из цветовых каналов. Адекватность управления зависит от точности передачи токовых сигналов, от баланса фаз предзаряда, заряда и разряда. Подбор баланса позволяет уменьшить потребление и обеспечить надежное управление при различных рабочих температурах.

Рис. 6. Схема формирования напряжения предзаряда для трех цветных каналов OLED

Как правило, в микросхемах драйверов есть специальные управляющие выходы, через которые извне подаются уровни напряжения предзаряда (U precharge) для каждого из цветовых светодиодов матрицы экрана.

В большинстве современных драйверов уровни напряжений могут устанавливаться программно. Эти технологические параметры устанавливаются на стадии регулировки OLED-панели. Регулировка напряжения предзаряда доступна также и пользователю. В процессе деградации OLED-структуры можно скорректировать управляющие сигналы и сохранить баланс яркости.