Мультистрочная адресация в OLED.

Мультистрочная адресация в OLED.

        OLED является новой технологией, с помощью которой можно производить тонкие, гибкие и яркие дисплеи. OLED-дисплеи изготовляются из органических светоизлучающих материалов и поэтому OLED-дисплеи не требуют подсветки и поляризационных фильтрующих систем, которые используются в LCD-дисплеях. Ho в OLED есть и проблемы - деградация.

                Основной причиной деградации в OLED является большой пиковый ток, который протекает через светодиоды пикселя в момент адресации строки. В традиционной схеме пассивной адресации для визуализации изображения производится последовательная выборка строк. Этот метод имеет одно, но очень существенное достоинство - он прост и очень дешев. Однако это не единственный способ адресации в матричных дисплеях. Альтернативой ему является мультистрочная или же активная адресация (не путать с активноматричной адресацией). 
                Мультистрочная адресация в настоящее время широко используется в малоформатных цветных и монохромных STN-панелях для сотовых телефонов. Свои методы мультистрочной адресации запатентовало несколько известных производителей ЖК-дисплеев. Безусловно, реализация мультистрочной адресации значительно сложнее, чем традиционная последовательная адресация. Используются ортогональные функциональные преобразования, память, специальные вычисления для синтеза сигналов строк и столбцов.             В случае с STN-дисплеями использование мультистрочной адресации позволяет увеличить контраст и уменьшить время реакции дисплея. Существенное отличие пассивной адресации ЖК-дисплеев и OLED-дисплеев: для первых управляющим сигналом является эффективное напряжение, а для вторых — интегральный ток. То есть при пассивной адресации OLED через шины адресации требуется передавать энергию для возбуждения светодиодных пикселей матрицы. Для OLED-панелей применение мультистрочной адресации позволит значительно уменьшить пиковый ток. Основная идея метода — использование токовой закачки в пиксели матрицы не за один цикл выборки, а за несколько. Импульсный ток при этом может быть значительно уменьшен, следовательно, будет снижена деградация органического материала. При этом можно уменьшить проявление и кросс-эффекта, связанного с протеканием больших токовых сигналов по шинам адресации. Другой положительный эффект - расширение степени мультиплексирования и границ применимости пассивной адресации на больший формат OLED-экранов.        Путей для реализации метода может быть несколько. Например, можно использовать декомпозицию или интеграцию требуемого изображения из нескольких последовательных изображений - сэмплов. Синтез сэмплов осуществляется на основе анализа контекста исходного изображения. Традиционная схема пассивной адресации может быть представлена как суперпозиция во времени последовательных N кадров, в каждом из которых светится всего одна строка. В этом случае яркость элементов строки должна быть в N раз больше яркости изображения. Интегрирование полной картинки обеспечивается зрительной системой человека. С другой стороны, теоретически профиль изображения может быть представлен как сумма профилей, набранных из отдельных «кирпичиков». Однако в рамках простой пассивной адресации сделать это несколько затруднительно. Нужно найти функциональные преобразования, обеспечивающие простую реализацию алгоритма в дисплейной электронике, так чтобы полученный эффект стоил бы выше дополнительных аппаратных затрат. В результате мы должны получить размазывание энергии при выборке на некоторое множество элементов матрицы, которое имеет больше элементов изображения, чем при обычной пассивной адресации. Уже за счет этого можно снизить амплитуды сигналов и уменьшить стресс органической структуры светодиодов пикселей, а также уменьшить потери мощности на шинах адресации. При этом можно подобрать такие профили, которые можно реализовать в рамках возможностей пассивной адресации. В «штатном» режиме пассивной адресации выбирается всего одна строка. Если выбирать несколько строк, то на экране будут воспроизводиться фрагменты вертикальных или горизонтальных полосок, прямоугольников. Синтез изображения можно выполнять по определенной схеме.
                На основе анализа изображения (требуется организовать два кадровых буфера) вычисляются сектора изображения, имеющие большой уровень яркости. Эти объекты будут адресоваться в виде суперпозиции агрегатов — нескольких прямоугольных областей. Яркость областей будет рассчитываться так, чтобы обеспечить нужный уровень яркости восстанавливаемого изображения. Таким образом, процесс будет состоять из двух фаз - первой фазы, в которой крупными «мазками» прорисовываются фрагменты изображения, имеющие больший уровень яркости и большие размеры, и юстировочной фазы, в которой методом обычной последовательной адресации «строка за строкой» подрисовываются тонкие детали и добирается нужный уровень яркости в больших фрагментах. И все это для того, чтобы решить технологические проблемы адресации за счет усложнения дисплейной электроники. Нужно найти оптимальный алгоритм, чтобы реализовать обработку в реальном масштабе времени с минимальными аппаратными затратами и минимальными искажениями. Должна быть использована арифметика, работающая только с целыми числами.
                Более простой вариант мультистрочной адресации не требует анализа контекста всего изображения в кадре. Достаточно иметь буфер памяти всего на несколько строк. На рис. 1 показан пример синтеза яркостного рельефа, представленного матрицей формата 355, посредством суммирования матричных сигналов трех последовательных кадров, в которых используется одновременная выборка нескольких строк. При этом на пиксели данных строк подаются одинаковые сигналы. Например, в первом кадре одновременно выбираются строки 1+2, 3+4, во втором кадре — строки 2+3 и 4+5, а в третьем кадре — 2+4.
                В узлах матрицы вписаны значения яркостей фрагмента изображения. Матрица слева - исходное изображение. Справа три матрицы, содержащие сэмплы сигналов для композиции изображения (на рис. 2 приведена только иллюстрация метода, а в реальности все гораздо сложнее).


Рис. 1. Фазы управления OLED-пикселом на основе MEMS-ключа (режим ШИМ-модуляции).


Рис. 2. Пример декомпозиции изображения тремя последовательными матрицами.