OLED 的無源驅(qū)動技術(shù)研究（一）

摘 要：為了達到OLED 的均勻顯示效果和解決交叉效應(yīng)，首先分析了OLED 結(jié)構(gòu)特性以及無源OLED 器件的驅(qū)動特點，介紹了OLED 的無源驅(qū)動技術(shù)。其次，為了達到均勻的現(xiàn)示，采用電流源驅(qū)動和預充電技術(shù)來提高現(xiàn)示亮度的均勻性。最后，在分析了交叉效應(yīng)形成原因的基礎(chǔ)上采取反向電壓抑制法，使非選中像素在反向電壓的作用下處于截止狀態(tài)，從而有效的解決了交叉效應(yīng)現(xiàn)象對顯示的影響。

0 引言

目前，在平板顯示技術(shù)中，有機發(fā)光二極管(OLED, Organic Light Emitting Diode)具有自發(fā)光性、高對比度、高的反應(yīng)速度、廣視角等優(yōu)點，在近幾年引起了世界范圍內(nèi)的關(guān)注，在平板顯示技術(shù)中發(fā)揮著越來越重要的作用。作為新一代顯示器件，OLED在頭戴顯示器、MP3、電視、手機等數(shù)碼產(chǎn)品及軍事領(lǐng)域都有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。

驅(qū)動控制電路是有源發(fā)光二極管中必不可少的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。因此，高性能的驅(qū)動控制電路的設(shè)計在OLED顯示設(shè)計中起著舉足輕重的作用。OLED的驅(qū)動方式主要有無源驅(qū)動(Passive Matrix Driving)和有源驅(qū)動(Active Matrix Driving)兩種方式。

采用無源驅(qū)動的OLED稱為PM-OLED,采用有源驅(qū)動的OLED稱為AM-OLED.AM-OLED具有制作復雜、多像素、大尺寸、高成本等特點而PM-OLED則具有制作簡單、少像素、小尺寸、低成本等特性，因此主要介紹OLED的無源驅(qū)動方式。

1 OLED 的構(gòu)成和發(fā)光原理

OLED的基本結(jié)構(gòu)是由一薄而透明具半導體特性之銦錫氧化物(ITO, Indium Tin Oxide)，與正極相連，再加上另一個金屬陰極，包成如三明治的結(jié)構(gòu)。接著是空穴注入層、復合發(fā)光層、電子傳輸層和金屬陰極。如圖1所示。

其發(fā)光原理為：在所施加的電壓達到適當值時，正極的電洞(空穴)和陰極電子以電流的形式分別由陽極和陰極注入且在電場的作用下反方向移動到達發(fā)光層中結(jié)合，在結(jié)合的過程中電子以光子的形式釋放出能量產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。

2 OLED 的電光特性

OLED的電流密度和電壓的關(guān)系曲線及亮度和電壓的關(guān)系曲線如圖2所示。

由如圖2(a)知當外加電壓小于OLED 閾值電壓時，流過器件的電流接近零，當外加電壓超過閾值電壓，發(fā)現(xiàn)電流密度隨著外加電壓的增大而增大。

如圖2(b)所示，OLED 電壓和亮度呈非線性關(guān)系，若采用電壓驅(qū)動的方式來實現(xiàn)亮度級別的區(qū)分，那么驅(qū)動電壓必須要有很高的精度，對驅(qū)動電源部分的設(shè)計有很高的要求，不易實現(xiàn)。

如圖2(c)所示，電流與發(fā)光亮度有著較好的線性關(guān)系，所以只要控制好流過各個OLED 像素的電流，就可簡單有效的實現(xiàn)亮度級別的區(qū)分。

綜上所述，OLED 每一像素的亮度正比于與流過像素的電流， 需要電流源驅(qū)動。由于OLED的流入電流與外加電壓為冪級數(shù)的關(guān)系，得知很小的電壓變化必會導致電流的大范圍變化。因此電流的大小必須得到精確的控制。