中心議題：

• OLED顯示器的結構
• OLED的電源驅動方案

解決方案：

• 采用無需電感的電壓控製器
• 采用高時鍾速率和相應的電感器的升壓轉換器

OLED（有機發光二極管）顯示器與LCD相比，雖然成本較高
，但功耗卻很低。隨著OLED製造工藝的成熟和產量的攀升，功率轉換器製造商正在開始製造用於OLED顯示器的IC。
　　
不可以不變應萬變：根據OLED顯示器類型的不同，所需的電源電壓和電流也隨之改變。在功率轉換器的應用係統清單上，“OLED”這個詞並不保證該器件適合您的顯示器。
　　
提高成品率和降低製造成本這兩個因素正在促進OLED（有機發光二極管）顯示器的使用量穩定攀升。作為響應
，一些半導體製造商已經開始提供用於OLED和LCD偏置電源的功率轉換IC，為OEM設計師在如何實現顯示器電源子係統方麵帶來靈活性。盡管IC製造商沒有嚴格地優化這些供OLED用的功率控製器，但這些器件確實有助於保持OLED優異的能量效率
，並發揮顯示器市場中像LCD所能提供的規模經濟優勢。
　　
黑白OLED的首次商業應用是便攜式測量儀器和娛樂設備中的小型低分辨率前麵板顯示器。由於製造工藝已經成熟，OLED作為翻蓋手機中的第二顯示器業已取得了更大的商業成功。
　　
彩色OLED作為取景器首次應用於模擬攝錄機、數字攝錄機和數碼相機中。在這一方麵


，彩色OLED很好地順應了OEM向更小型
、更高分辨率照相機發展的趨勢。自彩色OLED首次應用以來，顯示器製造商一直在改進製造工藝和顯示器的設計，以降低成本，改善性能
，增強可靠性。
　　
LCD類似於壓控半透明光閘。與LCD不同，OLED是光發射器，因而不需要背光照明。當前的OLED顯示器具有比LCD更佳的能量效率、圖像質量、堅固性以及低溫性能。OLED暫時還比較昂貴
，不過，成品率和市場滲透力的不斷提高正在逐漸縮小OLED和LCD的價格差距。

正如iSuppli公司的技術與戰略研究總監KimberlyAllen所指出的，“Kodak公司的原始（OLED技術）專利開始過期。”OLED廠商一直承擔的相關許可費用負擔也同樣即將過期。LCD製造商已經做出了回應，價差繼續有利於其顯示器，而圖像質量和效率則趨近於OLED顯示器。
　　
用微瓦功率驅動毫瓦設備
　　
並非所有製造出來的OLED顯示器都是一樣的，它們對電源的需求反映出它們之間的差別。兩種基本的顯示器結構是無源矩陣和有源矩陣。

STMicroELectronics公司的OLED產品係列經理JoelRoibet評述道：“材料是類似的……不過
，因為我們采用更大的電流來驅動PMOLED（無源矩陣OLED），所以我們具有更高的壓降。因此PMOLED要求高達20V的電壓，而AMOLED（有源矩陣OLED）則由於電流低得多隻需要低於10V的電壓。PMOLED顯示器的驅動電流範圍為每列幾十到幾百微安，而AMOLED顯示器則為每列幾微安到幾十微安。”
　　
AdvancedAnalogicTechnologies公司的副總裁JanNilsson評述道：“許多手機
、數碼相機及其它便攜式設備中的有源矩陣LCD和OLED……子係統要求正負兩種小電流偏置電源。”這種情況使得電源前景複雜化。AdvancedAnalogicTechnologies公司推出的AAT3190能滿足這種需求

，因為它借助一塊采用自同步雙電荷泵體係結構其工作於標稱1MHz的開關頻率芯片來生成正負兩種電源（圖1）。這種電荷泵可利用2.7V～5.5V的單極性輸入電源產生最大可達±25V的可調輸出電壓。
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這zhe種zhong電dian壓ya控kong製zhi器qi不bu需xu要yao任ren何he電dian感gan器qi
，而er電dian感gan器qi通tong常chang會hui影ying響xiang小xiao型xing便bian攜xie式shi設she備bei中zhong電dian路lu板ban的de高gao度du極ji限xian。取qu而er代dai之zhi的de是shi
，每mei一yi個ge電dian荷he泵beng驅qu動dong外wai部bu二er極ji管guan/電容器倍增器級。你可以級聯倍增器級來增大輸出電壓。每個輸出端有一個外部電阻分壓器，用來為轉換器提供反饋信號。

正電源的反饋調整電壓容差為50mV，即大約4%，而負電源則是100mV。AAT3190芯片的每一根電荷泵驅動引腳均可提供200mA最大絕對值電流，而AdvancedAnalogicTechnologies公司使該芯片的效率高，負載調整能力達到40mA。由於兩根驅動引腳可按給定極性泵浦所有倍增級
，所以倍增器級聯能夠提供的負載電流與級數成反比。
　　
AAT3190可提供軟啟動
、欠壓切斷以及關機模式。關機模式可使轉換器的靜態電流從最大的800mA降低到隻有1mA。AAT3190的售價為1.73美元(1000件批量)。AdvancedAnalogicTechnologies公司提供的AAT3190有MSOP-8和TSOP-12兩種封裝形式。
　　
提升OLED
　　
FairchildSemiconductor公司推出的FAN5331升壓轉換器，可供單極性顯示器係統使用。與AAT3190一樣

，FAN5331工作於很高的開關速率（在本例中為1.6MHz），以縮小外部電抗元件的尺寸
，因此，盡管這種升壓轉換器需要一個電感器，但隻需要10mH的電感器。FAN5331因其SOT23-5封裝尺寸小和外部元件較少而有助於縮小顯示器的電源尺寸。
　　
在其整個輸入範圍內，FAN5331能夠以穩定的狀態在15V電壓下輸出35mA的最小電流。在同樣的工作條件下，如果輸入電壓為3.2V或更高，則輸出電流上升到50mA。此外，這種轉換器的分數歐姆（fractional-ohm）輸出開關可提供1A的峰值電流；一個逐周期限流監視電路可確保峰值輸出電流保持在這一極限值之內。
　　
這種售價為50美分(1000件批量)的IC在關機模式下消耗2mA電流。一個電阻分壓器能將輸出電壓設置在輸入電壓和轉換器的20V最大輸出電壓之間。標稱1.23V的反饋電壓具有25mV的容差。
　　
時shi鍾zhong速su率lv高gao和he相xiang應ying的de電dian感gan器qi小xiao這zhe兩liang點dian說shuo明ming小xiao巧qiao便bian攜xie設she備bei用yong的de升sheng壓ya轉zhuan換huan器qi的de發fa展zhan趨qu勢shi
，而er傳chuan統tong的de較jiao低di時shi鍾zhong速su率lv則ze要yao求qiu使shi用yong較jiao大da的de磁ci性xing元yuan件jian
，從cong而er對dui布bu局ju設she計ji和he機ji械xie設she計ji提ti出chu了le挑tiao戰zhan。盡jin管guan有you這zhe些xie挑tiao戰zhan以yi及ji其qi它ta挑tiao戰zhan，小xiao型xing電dian源yuan設she計ji師shi曆li來lai鍾zhong情qing於yu升sheng壓ya轉zhuan換huan器qi的de性xing能neng優you勢shi。

正如LinearTechnology公司的資深設計師EddyWells所指出的，“傳(chuan)統(tong)升(sheng)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)工(gong)作(zuo)效(xiao)率(lv)較(jiao)高(gao)
，升(sheng)壓(ya)比(bi)範(fan)圍(wei)較(jiao)大(da)，但(dan)是(shi)
，升(sheng)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)電(dian)源(yuan)通(tong)常(chang)占(zhan)用(yong)更(geng)大(da)的(de)空(kong)間(jian)，而(er)且(qie)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)和(he)短(duan)路(lu)保(bao)護(hu)等(deng)係(xi)統(tong)問(wen)題(ti)往(wang)往(wang)需(xu)要(yao)利(li)用(yong)附(fu)加(jia)的(de)外(wai)部(bu)電(dian)路(lu)來(lai)解(jie)決(jue)。”
　　
LinearTechnology公司推出的LTC3459是解決這些應用問題的一係列升壓轉換器中的一個例子。LTC3459這種器件有一種突發模式，用以在輕載電流下保持轉換器的效率。它還具有浪湧電流限製


、短路保護和關機期間負載隔離等功能。盡管具有這些功能，但典型的應用電路隻要求在開關電路中有三隻電容器
、兩隻電阻器和一個升壓電感器（圖2）。Wells說
，因為“轉換器工作時的峰值電流小約75mA，所以一個0805小型電感器……能輕易達到與一個集成電荷泵相同的占用電路板麵積。”
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這種SOT23-6封裝的IC，其輸入電壓為1.5V～5.5V
，輸出電壓為2.5V～10V
，適合於有源矩陣OLED顯示器。與許多采用固定時鍾頻率的低功耗轉換器不同，LTC3459采用可變開關頻率，這一開關頻率可根據輸入-輸出電壓差別在大約0.6MHz～高於2.6MHz的範圍內自行調節。反饋基準為1.22V，容差為30mV。這種售價為1.95美元(1000件批量)的轉換器，其最大靜態電流為20mA。當轉換器處於關閉模式時，其剩餘工作電流降低到低於1mA。
　　
這些升壓控製器都采用2.7V~5.5V輸入電源；輸出電壓可調的轉換器具有3V~28V的輸出電壓範圍並具有19mV的基準容差。857x係列轉換器具有軟啟動
、欠壓切斷和電流限製等功能。一根低電平有效關機引腳可使該轉換器的靜態電流從50mA降低到1mA。Maxim公司提供的857x係列均采用SOT23-6封裝，其售價為1.25美元(1000件批量)。
　　
對Maxim公司
、LinearTechnology公司和Fairchild公司提供的三種升壓轉換器進行的比較表明
，對提高和降低集成度都有微妙的好處，這要視你的應用係統而定；這一比較再次表明
，即使是概念上與升壓轉換器一樣簡單的產品，也不存在一種處理這種布局的最佳方法。LTC3459利用一個典型溝道電阻約為4Ω的片上PMOSqijian，jiangqishuchuyushengyadianganqigelikailai。jieguo
，yingyongdianlujiubuxuyaoxuduoshengyazhuanhuanqidianluchangyongdexiaotejierjiguan

，congerxiangyingdijianxiaobujumianjiyijicailiaoyuzhuangpeifeiyong。
　　
Fairchild公司的FAN5331和Maxim公司的MAX8570及其同一係列產品都使用一個外部肖特基二極管，從而引入大約400mV的結電壓以及幾歐姆的增量正向電阻。然而，正如Maxim公司在其應用電路中所指出的使用外部肖特基二極管的優點在於
，它能將開關波形從芯片中引出到你能使用它的地方。
　　
TexasInstruments公司提供的TPS65130升壓控製器/轉換器可利用2.7V～5.5V輸入產生±15V的輸出。這種控製電路結構采用一個1.25MHz固定頻率PWM開關信號。其低功耗模式采用脈衝跳越方式來供應輕載電流。TPS65130可提供高達200mA的負載電流，而且，這種轉換器的500mA靜態電流在關機模式下可降低到1.5mA。
　　
這種售價為2.95美元(1000件批量)的IC與大多數其它器件相比有更多的引腳，因而采用QFN-24封裝。不過，額外的連線也提供額外的功能，例如單獨的正電源使能輸入端和負電源使能輸入端可以控製電源順序。一個控製外部PMOS器件的輸出端可將電池與升壓電路隔離開來。

然而，除了外部PMOS器件之外，應用電路還包括2個電感器、2個肖特基二極管、5隻電阻器和8zhidianrongqi。zhexiewaibuyuanjiankanqilaihaoxianghenduo，youqishizaiyujiaodidianliudanshuchushengyazhuanhuanqixiangbishigengshiruci，danqiyuanjianshuyushuangdianhebengchuyutongyishuliangji。
　　
隨著OLED在整個顯示器技術市場上建立更強的市場地位
，OLED用的電源轉換器的多樣性肯定會繼續擴展，特別是在電流能力和功能方麵。iSuppli公司的Allen預言：OLED顯示器市場“在從黑白向彩色轉變的推動下將快速增長，預計到2006年將超過10億美元。”除了向彩色顯示器轉變之外
，還有一個明顯的發展趨勢就是向有源矩陣OLED的發展，因為有源矩陣OLED支持的屏幕要比無源矩陣顯示器大得多。
　　
矩陣：顯示器用OLED
　　
構成OLED（有機發光二極管）像素陣列的方法基本上有兩種，即：無源矩陣（PMOLED）和有源矩陣（AMOLED）。這兩種方法所用LED結構相同（圖A）
，但dan對dui每mei個ge單dan元yuan的de尋xun址zhi方fang法fa則ze各ge異yi。電dian子zi從cong陰yin極ji流liu到dao陽yang極ji，而er空kong穴xue則ze從cong陽yang極ji流liu到dao陰yin極ji。有you機ji發fa光guang材cai料liao層ceng內nei的de電dian子zi與yu空kong穴xue的de複fu合he會hui放fang出chu光guang子zi。因yin此ci
，除chu去qu光guang損sun耗hao之zhi後hou，光guang輸shu出chu正zheng比bi於yu電dian流liu。
　　
這樣的像素結構與其它諸如LCD等的薄型顯示器技術相比
，其優點是很明顯的。LCD需xu要yao背bei光guang照zhao明ming
，並bing且qie采cai用yong光guang閘zha似si的de像xiang素su來lai局ju部bu控kong製zhi顯xian示shi器qi的de光guang傳chuan播bo。從cong能neng量liang的de角jiao度du來lai看kan，這zhe種zhong方fang法fa類lei似si於yu汽qi車che駕jia駛shi
，當dang需xu要yao使shi用yong刹sha車che來lai調tiao節jie速su度du時shi將jiang氣qi動dong踏ta板ban踩cai向xiang地di板ban。

而OLED顯示器則產生構成圖像所需的光，這類似於僅僅將汽車引擎節流閥開啟到你希望的行駛速度所需的位置。OLED與LCD背光照明並不以同樣的效率產生光子。然而
，LCD背光照明發出的光子大多數都從不出現，所以OLED顯示器的總能量效率更高。
　　
兩種OLED顯xian示shi器qi的de像xiang素su尋xun址zhi方fang法fa各ge不bu相xiang同tong。在zai無wu源yuan顯xian示shi器qi中zhong，導dao電dian的de行xing和he列lie構gou成cheng一yi個ge矩ju陣zhen。製zhi造zao工gong藝yi在zai各ge個ge交jiao叉cha點dian上shang的de矩ju陣zhen導dao體ti之zhi間jian的de空kong間jian內nei形xing成chengOLED結構。當顯示器控製器掃描各行時，電流流到包含被照亮像素的各列。

然ran而er
，像xiang素su隻zhi是shi在zai控kong製zhi器qi尋xun址zhi到dao其qi所suo在zai的de行xing時shi才cai被bei照zhao亮liang，所suo以yi電dian流liu占zhan空kong因yin素su反fan比bi於yu行xing數shu
，而er峰feng值zhi電dian流liu則ze正zheng比bi於yu行xing數shu。察cha覺jiao到dao的de亮liang度du正zheng比bi於yu幀zhen間jian隔ge內nei電dian流liu的de時shi間jian積ji分fen。在zai下xia一yi幀zhen期qi間jian內nei，控kong製zhi器qi可ke以yi刷shua新xin該gai像xiang素su，給gei觀guan察cha者zhe一yi種zhong持chi久jiu圖tu像xiang的de印yin象xiang。
　　
AMOLED顯示器利用每個像素的TFT（薄膜晶體管）在幀間隔持續時間內獲得驅動信號。如同PMOLED一樣，控製器掃描各行，但卻利用一個在各次刷新之間保持的柵極驅動電壓為像素編程。TFT像素控製器設定並維持OLED電流。在一幀之內，峰值電流和平均電流是一樣的。因為對於一個有n行的顯示器來說
，AMOLED電流是PMOLED電流的n分之一
，所以陰極、陽極和矩陣內的電阻性損耗也同樣降低到n分之一。
　　
能量效率提高並非是AMOLED結構的唯一優點。由於占空因數隨顯示器變大而縮小

，所以PMOLED局限在大約200行以內。200行這一數字既不精確，又非固定不變
；suizhejiagonggongyihefaguangjuhewuhuaxuetexingdegaijin，zheyishuzihaihuizengda。wulunruhe，duiyurenyigeidingdegongyihehuaxuetexinglaishuo，zuidashiyongdexingshudoushiyouxiande。youyuanjuzhenxianshiqizaizhefangmianbushouxianzhi，xuduozhizaoshangshengchengzhizuorenyidadexianshiqideqianjingjinshouzhizaoquexianmiduhekongzhiqinenglidexianzhi。
　　
AMOLED顯示器的另一優點是，其像素的峰值電流與平均電流之比為1，而不是PMOLED像素的n:1。這種差別使兩種顯示器的老化效應大不相同
，因為老化效應正比於電流密度。

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