OLED灰阶显示调制方法

2020年12月17日

对于OLED驱动控制系统的实现,关键技术在于数据的写入和扫描控制,中国电子展以单个像素的双管驱动电路为案例来讲解,一个TFT用来寻址,另一个是电流调制晶体管,用来为OLED提供电流。为防止OLED开启电压的变化导致电流变化,使用的是P沟器件,这样OLED处于驱动TFT的漏端,源电压与有机层上的电压无关。Data Line 与寻址TFT的源级相连,ScanLine使地址TFT选通,数据线上的内容通过漏级写入到存储电容CS上,并以电荷的形式暂存。当Power Line为高电平时,驱动TFT的源级为高电平,同时CS上的电荷将选通驱动TFT,其漏电流流过OLED显示器件,驱动其发光。数据线电平的高低决定了像素的亮暗。

 

幅值调制法

 

OLED是一种电流驱动器件,亮度正比于电流密度。当发光面积为常数时,亮度正比于电流。通过调制电流幅值来实现灰度显示。

 

空间调制法

 

其基本原理是把每个像素分成为若干个子像素,那么每个像素的灰度将由子像素被点亮的数目来决定。按照这种方法,具体的实现方式为,将 OLED 显示屏上的一个显示单元定义成许多子单元的集合,这些子单元是可独立控制的;当该单元中不同数量的子单元被选通时,将获得相应灰度等级;由不同数量的子像素的选通组合而组成的显示像素,就会显示出不同的灰度级别。

 

这种方法是用降低分辨率和增加微细加工的成本来换取一定的灰度级别的,为了保持原有的分辨率,必须在原有的子像素基础上,对子像素再次进行分割加工起来必将十分困难。

 

时间调制法

 

在较短的时间范围内,人眼对亮度的感觉取决于发光物体的发光强度和发光体点亮的时间,即点亮的时间越长,人眼对发光强度的感觉也就越强,呈现出类似于积分的效果。是常用的灰度显示方案之一,主要有脉宽调制法、子分场调制法。

 

脉宽调制法

 

脉宽调制法是把行扫描周期分段,例如为实现 16 级灰度级显示,可以行扫描周期再把分解成 16 个子段。在各个子段上,由列电极按一定的时间比例加上导通/断开的电压。当全部子段上都加上导通电压时,该单元即处于选通状态,从而具有高等级的亮度;反之,当全部都加上断开电压时,该单元即处于非选通状态,从而具有低等级的亮度;而当一部分子段处于导通状态、另一部分子段处于断开状态时,根据断开和导通时间的长短,就可以实现不同的灰度显示。但中国电子展认为这样在每个子段的时间都是很小的时候,就可以实现高灰度级的显示。其缺点是时序关系复杂,电路开销大,且受到 OLED 显示器不能响应过窄的脉冲宽度值的限制。

 

子分场调制法

 

子分场调制法也是一种时间灰度调制的方式。如前所述,在一定的时间范围内,点亮的时间越长,人眼对发光强度的感觉也就越强。子分场调制技术就是利用人眼视觉上的这种暂留特性,将 OLED 的点亮时间分成若干个子分场,利用点亮的时间不同来区分亮度,以实现灰度级显示。

 

将OLED的发光单元只当作“熄灭”和“发光”两种状态,将一帧内的输入信号的显示时间按 1:2:4:8…的比例分成若干个子分场,利用子分场的组合就可以得到任意级别的灰度显示所对应的像素点亮时间,以此来实现OLED的灰度级显示。对于全彩色OLED显示屏,只需将RGB三色像素以各自的方式驱动,然后在屏上进行合成即可。