采用oled的设计方案介绍

随着照明技术的发展,OLED汽车照明设计方案已经不再仅局限于照明,而是实现了实用性、艺术性、商业性、社会性、科学性等多重标准,无蓝光风险、无紫外线辐射、高效节能、高温下实现长寿命和高亮度,也可用在家电、商业办公、铁路、航空航天、航海、医疗设备等各场景的照明。为给人们带来高品质的照明体验,源自德国的OLED生产厂商OLEDWorks更是不断推动OLED汽车照明的技术,将严谨的德国制造与尖端的美国科技相结合,为全球不同汽车品牌的OLED汽车照明设计和创新提供了独特解决方案。

OLED 屏幕作为一种新型的显示技术，其自身可以发光，亮度，对比度高，功耗低，在当下备受追捧。而在我们正常的显示调整参数过程中，我们越来越多的使用这种屏幕。我们使用的一般是分辨率为 128×64 ，屏幕尺寸为 0.96 寸。由于其较小的尺寸和比较高的分辨率，让它有着很好的显示效果和便携性。

有机电致发光显示(OLED)技术是下一代最有竞争力的平板显示技术。目前， OLED的研究重点是提高器件的稳定性、发光效率和高质量动态显示的驱动技术以达到实用化的要求。本文从实用的角度出发，首先论述了稳定的绿色有机薄膜电致发光器件的研制，阐述了96×64点阵的PM-OLED显示屏的制作，重点论述了利用Solomon公司的新产品，集控制器、行驱动器和列驱动器于一体的专用于OLED显示控制驱动电路SSD1303和单片机AT89C51驱动OLED显示屏的方法。本文工作结果是从实验室到应用的尝试，为OLED的实际应用提供了一种可行的方法。

2.矩阵显示屏的制备

2.1 OLED采用的结构及材料

OLED的结构采用目前较为成熟的多层结构，即在阳极和阴极之间夹多层有机薄膜组成的稳定的绿色有机薄膜电致发光器件。结构为ITO/CuPc/NPB/Alq3:QA/Mg:Ag。

为了有效地从阳极注入空穴，要求阳极的功函数尽可能高，采用ITO(铟锡氧化物)作阳极。

为了有效地向有机材料注入电子，阴极材料的功函数要低。如Mg、Li等，但由于它们在空气中易氧化而不稳定，因此可采用与其它稳定金属合金的办法，我们采用Mg:Ag做阴极，既可以提高器件量子效率和稳定性，还可以在有机膜上形成稳定坚固的金属薄膜。

加入CuPc(酞菁铜) 缓冲层，是为了提高器件稳定性和寿命.NPB(二胺衍生物： N，N’-二(1-萘基)-N，N’-二苯基-1，1’-联苯-4，4’-二胺)为空穴传输层。 电子传输层兼发光层为Alq3(8-羟基喹啉铝)，它既是一种电致发光材料，也是一种电子传输材料。传输层的引入是为了改善电子和空穴的注入平衡，以提高器件的发光效率.QA(喹吖啶酮)为器件产生绿光的掺杂剂，而掺QA的器件在稳定性上具有优势。

2.2 显示屏的制备

PM-OLED使用普通的矩阵交叉屏， OLED位于交叉排列的阳极和阴极中间，通过对阳极和阴极组合的选通，可以控制每一个OLED的点亮。

矩阵显示屏的制备是在ITO导电玻璃上采用光刻工艺形成X方向的条状电极(阳极)，其线宽为0.4mm，线间距0.1mm，然后在上面相继蒸发上 CuPc、NPB、Alq3及掺杂剂QA，最后制作Y方向的金属Mg:Ag合金电极(阴极)，其线宽也为0.4mm，线间距0.1mm，制作了每个像素尺寸0.4×O.4(mm2)， 矩阵显示屏分辩率96×64，有效面积48×32 mm2. 由于ITO表面的清洁程度对器件的性能影响极大，在蒸发之前，要对ITO基片进行清洁处理，包括超声清洗、经有机溶剂蒸汽脱脂处理后，再用去离子水多次冲洗和氧等离子体处理等。

我们采用PR650、Keithley 2400 Source Meter等测试仪对像素特性进了测量，当外加电压》15V时，器件所能达到的亮度》10000cd/m2 。当电流密度为20mA/cm2时，器件的亮度是1900 cd/m2 ，由于OLED属于电流型器件，显示器的亮度可用电流来控制。我们用归一化亮度(亮度/初始亮度)与工作时间(小时)的关系曲线来表示器件衰退曲线，初始亮度为420 cd/m2，半亮度寿命为3300小时， 当初始亮度为100 cd/m2，半亮度寿命为13860小时，因此显示屏完全达到了实用化要求。

3. OLED矩阵显示屏驱动IC的选择

目前，世界上有多家公司正在从事OLED专用IC的设计工作， 我国内地还没有能生产OLED专用IC的公司，在国际上实力比较强的有我国香港的Solomon公司和美国的Clare公司等。

Clare公司生产的用于OLED显示的驱动IC，有MXED102行驱动器和MXED202列驱动器I C等，被认为是综合的、成品OLED显示驱动器。

Solomon公司投入市场的SSD1301被公认为是第一枚把控制器、行驱动器、列驱动器集成于一体的专用于OLED显示控制驱动的集成电路。而 SSD1303是目前Solomon公司新推出的产品， 通过实验，我们用SSD1303成功驱动了96×64点阵的OLED显示屏。

利用FPGA 控制模块，设计了OLED 真彩色动态图像驱动控制电路。介绍采用FPGA 实现OLED 外围控制电路和256 级灰度的方法，并分析电路中模块的作用及整个电路的工作过程。电路系统采用基于Altera 公司的FPGA技术进行设计，以Verilog HDL 为描述语言，Modelsim 仿真结果表明，该方案能够实现预定目标，实现480 × RGB ×640 彩色OLED 屏256 级灰度显示。

作为第3 代显示器，有机电致发光器件( OrganicLight Emitting Diode,OLED) 由于其主动发光、响应快、高亮度、全视角、直流低压驱动、全固态以及不易受环境影响等优异特性，具有LCD 无法比拟的优点，在手机、个人电子助理( PDA) 、数码相机、车载显示、笔记本电脑、壁挂电视以及军事领域都具有广阔的应用前景，因而得到了业界广泛的关注。OLED 发展至今，已经由初的单色发展到现在的全彩，与此同时对驱动电路也提出了更高的要求，由初的无灰阶单色静态驱动，到彩色动态驱动。

目前，OLED 的研究重点是研制高稳定性的器件以达到实用化的要求，但同时研究实现高质量动态显示的驱动技术也很重要，因为只有结合良好的驱动技术，提高反应速度和分辨率，才能表现出OLED 的优异特点。然而，单色OLED 显示就要求驱动电压具有较高的控制精度，彩色OLED 显示如要同时地控制RGB 三基色的灰度，实现起来难度更大。为实现真彩色，R、G、B 三基色要各自实现256 级灰阶。文中所述电路属于全彩色动态驱动电路，将对其256 级灰度显示以及外围驱动进行研究与设计，为今后大尺寸OLED 显示器提供一个可行的技术方案。

1 驱动控制系统设计

显示器性能的好坏，一方面取决于显示器的制作材料，另一方面取决于显示器的驱动电路系统。驱动电路系统是保证显示器正常工作必不可少的部分，对显示性能起着举足轻重的作用，驱动电路系统的不同会导致显示器显示色彩、亮度以及显示的灰度、响应时间、功耗等显示器参数。而OLED 显示屏需要专用的控制驱动芯片，只有OLED 屏与驱动控制芯片的成功结合，才能推动OLED 的发展从而取代LCD.然而，目前国内外对OLED 研究的热点主要在器件与材料上，关于驱动电路和灰度控制方面的研究相对较少，现有的OLED 驱动电路集成度低，针对OLED 特性的扫描效率优化度也不高。因此，设计高性能的OLED 驱动电路，成为显示领域一个亟待解决的问题。文中在现有的研究基础上，自行设计了分辨率为480 × 640 彩色OLED 屏外围驱动电路，并对256 级灰度实现方法进行了优化，使其与OLED 完美结合，从而进一步推动OLED 向前发展。

1. 1 OLED 像素单元电路

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，图1 是单个像素的双管驱动电路。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。

图1 OLED 双管驱动电路

Data Line 与寻址TFT 的源级相连，Scan Line 使地址TFT 选通，数据线上的内容通过漏电流写入到存储电容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。

1. 2 256 级灰度显示

所谓图像的灰度等级就是指图像亮度深浅的层次，将基色的发光亮度按强度大小划分，就是灰度级。

显示屏能产生的灰度级越高，显示的颜色和图像层次就越多。而且人的视觉系统对亮度强弱的感受不仅与亮度本身的强弱相关，还与发光时间和点亮面积有关，在一定时间范围内，点亮时问越长、面积越大，人眼感觉的发光强度就越强。因而利用人眼对快速的亮暗闪烁并不敏感的"暂留"效应，变换发光体的点亮时间和面积来区分亮度，就会形成一种不同灰度级画面的视觉，一般灰度级越高，所显示的颜色和图像层次就越多，图像越柔和，图像层次越逼真。高灰度级以及有效的灰度调制方式对高清晰度显示的发展极其重要，目前OLED 显示驱动一个亟需解决的是灰度的性问题。

OLED 显示屏是可以用传统的模拟电压控制法来实现灰度，问题在于： 亮度和数据电压之间呈非线性关系，缺少一个渐变的易于控制的线性区间，因此，采用模拟电压法调节发光强度，难以、有效地实现OLED 的灰度级显示，现在总的趋势是使用数字驱动电路。