電源供應(yīng)是否會(huì)影響顯示器畫質(zhì)

     有機(jī)發(fā)光二極管 (OLED) 輸出器越來越普遍，在手機(jī)、媒體播放器及小型入門級電視等產(chǎn)品中*為顯著。不同于標(biāo)準(zhǔn)的液晶輸出器，OLED 像素是由電流源所驅(qū)動(dòng)。若要了解 OLED 電池供應(yīng)如何及為何會(huì)影響輸出器畫質(zhì)，必須先了解 OLED 輸出器工藝及電池供應(yīng)需求。本文將說明*新的 OLED 輸出器工藝，并探討主要的電池供應(yīng)需求及解決方案，另外也介紹專為 OLED 電池供應(yīng)需求而提出的**性電池供應(yīng)架構(gòu)。
市場環(huán)境
     各大手機(jī)公司現(xiàn)在都推出一款或多款采用 OLED 輸出器的機(jī)型，Sony 則率先量產(chǎn) OLED 電視，其它多家公司也推出首款樣品機(jī)種。OLED 輸出器具有廣色域、高對比度、寬視角及快速反應(yīng)時(shí)間等特性，這使得這類輸出器相當(dāng)適用于多媒體應(yīng)用。自體發(fā)光的 OLED 工藝不須要采用背光，而且耗電量視輸出內(nèi)容而定，其耗電量遠(yuǎn)低于使用背光的 LCD。面板尺寸加大之后，OLED 的高畫質(zhì)特性更為明顯，因此愈來愈多 OLED 面板的輸出器尺寸都大于 3 吋，而未來的應(yīng)用層面仍將以電視面板為大宗。另一個(gè) OLED 輸出器市場是軟性輸出器。目前 OLED 及電泳輸出器工藝的前景相當(dāng)看好，應(yīng)用于電子閱讀器的電泳或雙穩(wěn)態(tài)輸出器須要提升色彩質(zhì)量。另一方面，在使用完全軟性材質(zhì)的情況下，OLED 輸出器目前仍不適合量產(chǎn)，這主要取決于背板工藝的發(fā)展。
背板工藝造就軟性輸出器
     高分辨率彩色主動(dòng)式矩陣有機(jī)發(fā)光二極管 (AMOLED) 輸出器須要采用主動(dòng)式矩陣背板，此背板使用主動(dòng)式開關(guān)進(jìn)行各像素的開關(guān)。目前液晶 (LC) 輸出器非晶硅制程已臻成熟，可供應(yīng)低成本的主動(dòng)式矩陣背板，并且可用于 OLED。許多公司目前正針對軟性輸出器開發(fā)有機(jī)薄膜晶體管 (OTFT) 背板制程，此一制程也可用于 OLED 輸出器，以實(shí)現(xiàn)全彩軟性輸出器的推出。不論是標(biāo)準(zhǔn)或軟性 OLED，都須要運(yùn)用相同的電池供應(yīng)及驅(qū)動(dòng)工藝。若要了解 OLED 工藝、功能及其與電池供應(yīng)之間的互動(dòng)，必須深入剖析這項(xiàng)工藝本身。OLED 輸出器是一種自體發(fā)光輸出器工藝，完全不須要任何背光。OLED 采用的材質(zhì)屬于化學(xué)結(jié)構(gòu)適用的有機(jī)材質(zhì)。
OLED 工藝須要電流控制驅(qū)動(dòng)方法
     圖 1 是僅輸出一個(gè)像素的簡易電路示意圖。OLED 具有與標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)發(fā)光二極管 (LED) 相當(dāng)類似的電氣特性，亮度均取決于 LED 電流。若要開啟和關(guān)閉 OLED 并控制 OLED 電流，須要使用薄膜晶體管 (TFT)的控制電路。

圖 1.簡易的主動(dòng)式矩陣 OLED 單一像素控制范例 (ITO – 透明導(dǎo)電膜)
     在圖 1 中，晶體管 T2 是開啟和關(guān)閉像素的像素控制晶體管，這類似于其它任何主動(dòng)式矩陣液晶輸出器工藝。T1 被當(dāng)作電流來源，電流就是由此閘極電壓源所驅(qū)動(dòng)。儲存電容為 Cs，它用來維持穩(wěn)定的 T1 閘極電壓，并鎖定供應(yīng)電流的大小，一直到像素被重新配置。在圖 1 中，簡易的單一晶體管電流源具有重大的成本優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橹豁氁獌蓚€(gè)晶體管。這類簡易電路的缺點(diǎn)是電流會(huì)產(chǎn)生變化，變化的因素包括過程變化及 Vdd 電壓變化。OLED 電池供應(yīng)電路通常提供 Vdd 和 Vss 兩種電壓電池軌。電壓軌 Vdd 必須達(dá)到極嚴(yán)格的調(diào)節(jié)效用，才能發(fā)揮*佳畫質(zhì)并避免影像閃爍。Vss 通常是負(fù)電壓，其電壓調(diào)節(jié)準(zhǔn)確度可降低，因?yàn)榇穗妷狠^不會(huì)影響 LED 電流。圖 2 輸出 Vdd 對于 OLED 輸出器所產(chǎn)生的電壓波動(dòng)效應(yīng)。

圖 2.電池軌的電壓波動(dòng)造成水平條紋
     當(dāng)電壓供應(yīng)的 Vdd 變動(dòng)時(shí)，OLED 亮度也會(huì)隨之變動(dòng)。Vdd 上的迭加電壓鏈波(superimposed voltage ripple)會(huì)讓影像出現(xiàn)水平條紋，這是因?yàn)榱炼炔煌?。視輸出器而定，大?20mV 的電壓鏈波就可能會(huì)造成這種現(xiàn)象。水平條紋的顯現(xiàn)程度與迭加電壓鏈波的振幅及頻率有關(guān)。一旦頻率干擾訊框頻率，就會(huì)出現(xiàn)條紋。在一般的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，Vdd 上的迭加電壓鏈波通常小于 20mV。將輸出器與電池供應(yīng)整合成為系統(tǒng)時(shí)，這個(gè)問題就會(huì)出現(xiàn)。一旦系統(tǒng)中任何的子電路從系統(tǒng)電池供應(yīng)器汲取脈動(dòng)電流（pulsating current），就會(huì)出現(xiàn)電壓鏈波，所有連接系統(tǒng)電池供應(yīng)器的電路都是如此。一般汲取脈動(dòng)電流的子電路包括手機(jī)中的GSM 功率放大器、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器、音訊功率放大器等等。在這些系統(tǒng)中，系統(tǒng)供應(yīng)電池軌都會(huì)出現(xiàn)迭加電壓鏈波。如果 AMOLED 電池供應(yīng)不抑制這種鏈波，鏈波便會(huì)出現(xiàn)在輸出端，并造成前述的影像失真。為避免這類問題的發(fā)生，AMOLED 的電池供應(yīng)須要有極高的電池抑制比及線路瞬時(shí)響應(yīng)。
     對于 AMOLED 的電池供應(yīng)而言，正電壓電池軌Vdd 須要升壓轉(zhuǎn)換器，負(fù)電壓電池軌 Vss 須要升降壓轉(zhuǎn)換器或反相器。這對于提供適用電池供應(yīng)的 IC 制造商而言是一大挑戰(zhàn)，因?yàn)橹圃焐添氁峁┫喈?dāng)準(zhǔn)確的正電壓電池軌 Vdd 與負(fù)電壓電池軌 Vss，以達(dá)到*低的組件高度與*小的解決方案尺寸。
     為了符合所有這些要求，須要選擇全新的電池供應(yīng)拓樸架構(gòu)，以便在僅使用單一電感的情況下從鋰離子電池提供正輸出及負(fù)輸出的電壓電池軌。
SIMO 穩(wěn)壓器工藝可達(dá)到同級產(chǎn)品中*佳的畫質(zhì)

圖 3. 支持雙重輸入的 TPS65136 降壓升壓轉(zhuǎn)換器拓樸
     圖 3 輸出使用 TPS65136 的一般應(yīng)用電路，此裝置采用單一電感多重輸出 (SIMO) 穩(wěn)壓器工藝，并且以四開關(guān)的降壓升壓轉(zhuǎn)換器拓樸進(jìn)行運(yùn)作。SIMO 工藝可達(dá)到同級產(chǎn)品中*佳的線路瞬時(shí)調(diào)節(jié)、兩個(gè)輸出的降壓升壓模式，以及整體負(fù)載電流范圍的*高效率。
進(jìn)階節(jié)能模式可達(dá)到*高效率
     和任何電池供電的設(shè)備一樣，只有在轉(zhuǎn)換器以整體負(fù)載電流范圍的*高效率進(jìn)行運(yùn)作時(shí)，才能達(dá)到較長的電池待機(jī)時(shí)間，這對于 OLED 輸出器尤其重要。OLED 輸出器呈現(xiàn)全白時(shí)會(huì)耗用*大的電池，對于其它任何輸出色彩則電流相對較小，這是因?yàn)橹挥邪咨氁屑t、綠、藍(lán)子像素都全亮。舉例來說，2.7 吋輸出器須要 80mA 電流來呈現(xiàn)全白影像，但只須要 5mA 電流輸出其它圖標(biāo)或圖形。因此，OLED 電池供應(yīng)須要針對所有負(fù)載電流達(dá)到高轉(zhuǎn)換器效率。為了達(dá)到如此的效率，須要運(yùn)用進(jìn)階的節(jié)能模式工藝來減少負(fù)載電流，以降低轉(zhuǎn)換器切換頻率。由于這是透過電壓控制震蕩器 (VCO) 完成，因此能夠?qū)⒖赡艿?EMI 問題降至*低，并且能夠?qū)?低切換頻率控制在一般 40kHz 的音訊范圍以外，這可避免陶瓷輸入或輸出電容產(chǎn)生噪音。在手機(jī)應(yīng)用中使用這類裝置時(shí)，這特別重要，而且可簡化設(shè)計(jì)流程。