OLED显示器中的多线寻址技术

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    多线寻址技术可以同时驱动显示器中的一条或多条线,它能在不增加线速率的情况下提高帧速率。在OLED显示器中,多线寻址能够降低功耗,增长寿命,通常还能给无源OLED(POLED)显示器提供有源矩阵功能。
无源OLED显示器在每个像素点都有一个真正有源的器件——有机发光二极管(OLED),这个二极管可以用作显示器行和列上的幅度调制正交频分复用(OFDM)载波的解调器。虽然这种复杂的方法被用来在显示器中寻址像素,初看起来没有必要(毕竟对大多数显示器来说我们只需将行和列调到高电平或低电平),图1表明任何使用二进制(数字)信号的方法都无法同时寻址一条线以上的像素而不影响其它线上的像素。如图1所示,尝试以数字方式控制不同线上的两个像素(图中是像素1和像素8)将导致无意点亮两个以上非目标像素,如像素1和像素7,它们是像素2和像素8的镜像。

 

 

 

 




图1:数字多线寻址遇到的问题。


图文:为什么数字显示器不能同时访问所有像素?

像素被定义为行和列的交叉点。

当列为“1”、行为“0”时,像素被点亮。

为了试图同时点亮像素1和像素8,将前两列置“1”,第1行和第3行置“0”。结果像素1和像素8是点亮了,但像素2和像素7也被点亮,这是不想要的结果。控制矩阵型显示器的所有二进制信号组合都会产生同样的结果。


由于存在上述数字控制问题,像素级的多线寻址方法一直是模拟的。图像数据仍在处理器中以数字方式处理。在处理器中使用图像分解方法将图像分解成行数据和列数据,然后用数模转换器(DAC)转换成模拟信号。模拟的行和列信号通常是OFDM载波,行和列信号中的每个频率分量完成对显示器中单个像素的控制。

目前实现多线寻址的POLED显示器(在任何有源矩阵显示器中寻址而不使用Walsh函数,例如仅用于无源LCD的有源寻址)最早在1995年申请的5644340号专利(美国)中就有描述。在这种方法中,显示器的每列信号是一个独立的参考频率(与本振相同),每行是指定幅度下的所有列参考频率的线性组合。

每个行列信号的交叉点映射每个像素的频率控制(每列存在相同的频率,但每行是不同频率)。每个像素包含一个简单的解调电路,它解调输入的行和列信号,产生一个信号幅度用于控制像素的亮度(图2)。这样,所有像素就可以被同时控制,并且有不同的亮度。

 

 

 

 

 

 




图2:像素单元架构


每个像素都有完全相同的电路:用于行频和列频识别(鉴频)的解调器和用于产生像素直流幅度控制信号的低通滤波器。图2中的鉴频电路和低通滤波器特性决定了行频和列频的间距以及特定显示器分辨率所要求的最高频率。

从图3可以看出,在200Hz频率分辨率条件下,1920×1080HDTV显示器可以用最大为385kHz的线频率实现。鉴频和显示器帧速率受图2中每个像素点的低通滤波器的截止频率控制。相同的385kHz最大频率同时驱动每条线,从而减少了对更快的逐行时钟的需求。由于图3中的显示器只要求低频率工作,与使用单个高频点时钟的显示器相比,在相同的像素亮度条件下功耗有显著降低。

 

 

 

 

 

 




图3:HDTV的最大频率


图文:在行列交叉点(像素位置),解调器和低通滤波器决定了与频率f有关的像素幅度A(A1,A2等),其中行频和列频是相等的(200Hz频率分辨率)。

早在矿石收音机时代我们就已经发现,无源OLED显示器中的OLED二极管可以同时用作行列信号的解调器和低通滤波器(备注:如果你不熟悉二极管和基础的无源矿石收音机——这可是第一代大众化“电子”电路,你最好做一些基础研究,甚至搭建一台出来!)。将阳极连接到行线,阴极连接到列线(如果考虑信号的极性可能要反过来接),OLED解调器将产生特征化的和频与差频,然后经过低通滤波器正确滤波,产生所需的像素直流控制信号。有源矩阵OLED(AMOLED)显示器中的薄膜晶体管经过正确偏置(比如将源极连接列信号,栅极连接列信号)后能和解调器工作得一样好甚至更好。

随着AMOLED显示器价格的快速下降,OLED显示器中多线寻址的优势似乎维持不了多久,但即使是AMOLED也能从多线寻址对频率与功耗要求降低中受益。多线寻址的更大优势可能来自驱动数据到显示器时的带宽节省,因为更低的像素频率允许更宽带宽,从而有助于提高基于最快OLED响应时间的帧速率。另外,还有助于开发出更大的显示器,如UXGA,这种分辨率需要运行在很高的帧速率,而且不能影响OLED像素响应。随着高分辨率和高带宽显示设备的推出,使用多线寻址的架构是非常值得考虑的。

 

 

 
 

 

 

 

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