被動矩陣顯示器需要一組電源升壓轉換器

圖1：被動矩陣OLED顯示器的簡單示意圖

被動矩陣OLED顯示器需要一組正電壓來做為它的電源或偏壓，這組正電壓和液晶顯示器所使用的電壓非常類似，它必須提供低功耗和高效率，解決方案的體積也要很小。隨著顯示器尺寸和解析度不同，OLED驅動元件需要15 V到20 V之間的電壓，因此電感式升壓轉換器是最理想的解決方案。

圖2是使用TPS61045的解決方案。
　

圖2：升壓轉換器將OLED顯示器的輸入與輸出隔離
　

輸入端與輸出端的電氣隔離是OLED偏壓電源供應的另一項重要要求，這在選擇電源供應時非常重要。標準升壓轉換器所用的蕭特基二極體，會提供一條從輸入到輸出的直接路徑，使輸出電壓大約等於輸入電壓；但若應用系統需要開機或關機的電源順序功能，或是將關機模式的洩漏電流減至最小，這個路徑就會成為問題來源。圖2所示元件利用內建MOSFET開關切斷輸入和輸出之間的連線。

主動矩陣顯示器需要正負偏壓電源供應

圖3：主動矩陣顯示器的簡單示意圖

OLED像素的導通和定址是由主動開關控制，這個開關則由薄膜電晶體擔任，它的製造技術和TFT液晶顯示器完全相同：電流源已經簡化到只需要一個MOSFET與OLED串聯。有些設計會使用電壓驅動架構，有些則採用電流驅動架構，所有設計都需要二至四顆，甚至更多的整合式薄膜電晶體。為了克服不同顏色OLED像素的不同老化速度問題，某些解決方案會在電路中整合一顆光電晶體，由它來設定較大的OLED電流，避免像素亮度隨著時間減弱。低溫多晶矽 (LTPS) 基板的元件結構較小，因此若工程師想在基板上做出更多的主動元件，這將是一項優點。目前這種基板所用的技術有兩種，分別是低溫多晶矽和非晶矽。

除了提供正負電壓做為視頻訊號驅動器的電源之外，主動OLED顯示器的偏壓電源供應電路還必須提供偏壓，讓列選擇 (row select) 薄膜電晶體能夠導通和截止。由於偏壓的電壓值很高，所以電感性升壓轉換器是最合適的解決方案。為了將解決方案的體積減至最小，圖4所示的完全整合式升壓轉換器，除了會提供正電壓之外，還利用反相器來提供負電壓。
　

圖4：單顆元件同時提供正電壓和負電壓

為了將關機模式的洩漏電流減至最少，同時替正電壓提供電源順序功能，圖4中的元件會控制另一顆採用SOT-23或更小封裝的外接MOSFET電晶體 (Q1)。這顆元件使用鋰離子電池做為輸入電源 (2.7 V至5.5 V)，並提供高達+15 V和-15 V的輸出電壓，以及整合式800 mA/2 A的開關限流功能，使得輸出電流最高可達200 mA。欲提供電源給OLED顯示器，輸出電壓漣波必須很小，開關頻率也必須固定，才能將OLED顯示器的畫面失真和交互耦合效應減至最少。就此而言，採用1.38 MHz固定頻率PWM機制的TPS6513x，正是提供電源給OLED顯示器的理想選擇。雖然在負載電流範圍內，提供高精確度的穩壓輸出對於電壓驅動的液晶顯示器特別重要，但它對於電流驅動的OLED顯示器並不會構成太大問題。有些顯示器在戶外使用時需要較大的電流，在室內則可將電流減少，它們還必須在很寬廣的負載電流範圍內提供很高的電源效率。由於標準升壓轉換器只能在目標負載電流下實現最佳效率，因此TPS65130還另外提供一種可由使用者選擇的「省電模式」，它能將開關頻率和靜態電流降低，使得元件在整個負載電流範圍內都能維持很高的工作效率。