【導讀】本文詳細分析了OLED的結構特性和無源驅動的特點，重點解析了OLED無緣驅動技術。本文為了達到OLED的均勻顯示效果，采用了預充電技術和電流源驅動。
為了達到OLED 的均勻顯示效果和解決交叉效應，首先分析了OLED 結構特性以及無源OLED 器件的驅動特點，介紹了OLED 的無源驅動技術。其次，為了達到均勻的現示，采用電流源驅動和預充電技術來提高現示亮度的均勻性。最后，在分析了交叉效應形成原因的基礎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，從而有效的解決了交叉效應現象對顯示的影響。
目前，在平板顯示技術中，有機發光二極管(OLED， Organic Light Emitting Diode)具有自發光性、高對比度、高的反應速度、廣視角等優點，在近幾年引起了世界范圍內的關注，在平板顯示技術中發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、手機等數碼產品及軍事領域都有廣闊的發展空間和應用前景。
驅動控制電路是有源發光二極管中必不可少的重要組成部分，其性能的優劣直接關系到整個系統性能的優劣。因此，高性能的驅動控制電路的設計在OLED顯示設計中起著舉足輕重的作用。OLED的驅動方式主要有無源驅動(Passive Matrix Driving)和有源驅動(Active Matrix Driving)兩種方式。
采用無源驅動的OLED稱為PM-OLED，采用有源驅動的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的無源驅動方式。
OLED 的構成和發光原理
OLED的基本結構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，包成如三明治的結構。接著是空穴注入層、復合發光層、電子傳輸層和金屬陰極。如圖1所示。
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OLED 的電光特性
OLED的電流密度和電壓的關系曲線及亮度和電壓的關系曲線如圖2所示。
如圖2(b)所示，OLED 電壓和亮度呈非線性關系，若采用電壓驅動的方式來實現亮度級別的區分，那么驅動電壓必須要有很高的精度，對驅動電源部分的設計有很高的要求，不易實現。
如圖2(c)所示，電流與發光亮度有著較好的線性關系，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亮度級別的區分。
綜上所述，OLED 每一像素的亮度正比于與流過像素的電流， 需要電流源驅動。由于OLED的流入電流與外加電壓為冪級數的關系，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。
預充電技術
OLED是電流控制的器件，它的亮度和電流通過的平均時間成比例，當電流未到OLED的發光閾值前，器件的發光亮度很小，當電流達到其發光閾值后，OLED會隨著電流增加發光強度增大。一個OLED單元可以簡化成一個LED和一個20~30 PF的寄生電容并聯，如圖3所示，要使OLED發光，電流源首先要將電容充電到OLED的發光電壓，則充電時間會比較長，響應時間會比較慢。因此，可以在電流源驅動電路中加入預充電電路，先對其電容預充電到預先計算的電壓，該電壓略小于其閾值電壓VTH，后再用準確的恒流源來驅動，從而提高其電光響應速度。
discharge、precharge、display，這3個階段原理圖如圖5所示。
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但是從圖4所示的Segment和Commmon顯示波形中可以看出，在實際應用的一個掃描周期內，首先是discharge動作，然后是precharge動作，其次是display動作，原因是由于屏的制作工藝和相鄰的行列電極之間的漏電使相鄰像素電容上存有部分電荷，當下一個掃描周期開始時，直接充電，會使CD 兩端電壓超過PMOLED的閾值電壓，導致電流源不能準確控制其發光亮度。所以在一個掃描周期內，首先將CD 兩端電壓放掉，再充電置閾值電壓以下，后用準確的電流源控制其發光亮度，提高其顯示對比度。
當行掃描開始后，先采用圖5(a)所示電路對 CD放電，行列驅動電路均接地，使電容兩端電壓為零。
放電結束后，利用圖5(b)所示電路對CD 充電，充電過程中，行驅動電路接地，列驅動電路接充電電壓PRE V .
預充電結束后，利用圖5(c)所示電路進入發光階段，此時掃描行的CD兩端電壓為PRE V (接近OLED閾值電壓)，行驅動電路接地，列驅動電路接恒流源，這樣在很大程度上減少了電流源對電容的充電時間；非掃描行驅動電路接高電平VOH，流過PMOLED的電流為I，CD 兩端電壓為VCS，VCS-VOH小于OLED的閾值電壓，使半選像素點處于截止狀態。
交叉效應的形成和抑制
OLED是電流型發光器件，從無源驅動內部等效電路結構中，如圖6所示。可以看出在OLED驅動電路等效結構中所有行像素都使用同一行電極，并且所有列像素也都使用同一列電極。這樣會使被選中像素的相鄰像素由于電流的注入而發出微弱的光；除此之外，由于屏的功能膜是直接連接在一起的，相鄰的行列電極之間的漏電都會使相鄰像素電容存儲一定電荷，當電荷積累到OLED發光閾值時就會使相鄰的非選通像素發光，造成顯示時交叉效應現象的產生。
總結
本文著重分析了無緣OLED器件的驅動特點。OLED屬于電流型器件，如果使用恒壓源驅動，則會因為OLED顯示屏制造工藝問題使行列電極上的電阻不一致，從而導致屏上各個位置的OLED單元流經的電流不一致。結果導致顯示亮度的不均勻。從OLED伏安特性曲線得出即使電壓的變換很小也會導致電流的較大波動，而電流源與發光亮度呈現良好的線性關系，采用電流源驅動最適合。能夠達到預期的顯示效果和電光響應速度。進一步提出預充電技術。本文還分析了交叉效應產生的原因，根據OLED等效電路結構和制作工藝上的限制以及其單向導電性的特性，故而采用反向電壓抑制法。
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