全彩OLED显示屏LPSF096064A00-T3的应用

引言
 Lite Array是首间在中国拥有Kodak Passive OLED Display Technology许可证的公司。其研发的OLED是一种崭新的平面显示器技术，全名是「有机发光二极管」。 它主要有两类：低份子(OLED)和高份子(PLED)，因为材料的不同，整个工艺也有分别。 低份子的技术专利拥有者是KodakTM，而高份子是CDTTM。现在的技术以低份子比较成熟，寿命比较长和颜色饱和度高，而且已经大批量生产。 Lite Array最近更推出了全彩的OLED显示屏，型号LPSF096064A00-T3，主要的应用在手机副屏、MP3等。本文以MP3的应用例子来介绍它。

LPSF09606400-T3
LPSF096064A00-T3是一个65K色的全彩OLED显示屏，主要性能可参考表1。它最大的好处是自行发光，不需背光、高速反应、高对比度、广阔视角、耗电量低 (对比有背光的LCD)_更薄_更轻等_对比于CSTN/TFT_OLED可说有_对的优势。 特别用在小型的显示器上(对角线1")，它的清楚度非常好，点与点之间能明显的分辨出来，不像LCD当点距越小会越模糊，这主要归功于OLED主动发光的特性。
表1  LPSF096064A00-T3 显示屏主要参数
Resolution
96(RGB)x64

Display mode
Passive

Display color
65K

Duty
1/64

Dot pitch
0.222mm(W)*0.222mm(H)

Panel size
28.70mm(W)*20.40mm(H)*1.7mm(T)

Viewing Area
23.312mm(W)*14.848mm(H)

应用举例
目前_越来越多MP3使用色彩鲜艳、视角大的OLED显示屏。 图1是一般MP3 Player的框图。
图1  MP3 Player 模块路线图
下面从MCU接口、应用电路、色彩调整、省电模式和屏幕保护五方面作出讨论。

MCU接口
 LPSF096064A00-T3可支持3种MCU接口，包括8位6800/8080系列并口和SPI串口。8位6800/8080并口提供高速的写入和读回内部存储器，而SPI串口的接线较少_只需要四根控制线。 当中包括CS#，D/C，SCKL和SDIN，图2是SPI串口的驱动波形，用在MP3便携式的小型产品上，SPI串口会方便电路板的走线，它的最大工作频率是4MHz，在实际应用中可支持动画的显示。很多的单片机会内置SPI硬件接口，如果不需要显示动画，也可以用软件方式实现(见SPI程序实例)，不过会占用MCU较多资源。
图2  SPI驱动波形
SPI程序实例
sbit sck=P0^0;
sbit mosi=P0^1;
void wrSPI(BYTE d)
{ BYTE mask=0x80, i;
 for(i=0; i<8; i++)
 { if (d & mask)
   mosi = 1;
  else
   mosi =0 ;
  mask=mask >> 1;
  sck=1;
  sck=0; } }

应用电路
 LPSF096064A00-T3设有内置DC/DC电压变换器，可以省掉外置DC/DC电压变换器，因而减低产品成本，图3是使用内置DC/DC电压变换器的应用电路图。 为提供较弹性的应用，LPSF096064A00-T3亦可接受外置DC/DC电压变换器。 图4是使用LT1615电压变换器的应用电路图。 一般外置DC/DC电压变换器的效律较高，可达80%以上。
图3  LPSF096064A00-T3内置DC/DC电压变换器的应用电路图
图4  LPSF096064A00-T3外置DC/DC电压变换器的应用电路图

色彩调试
 色彩的微调对于全彩的显示效果是很重要的，特别是显示一些人物照。全彩主要的参数有色温、伽马校正等。 LPSF096064A00-T3拥有独立指令来调整三源色的电流，借此调整蓝、绿、红的亮度比例，从而改变色温。
人的眼睛对光的亮度不是线性反应，当亮度太高时就需要更大的对比才能分别光暗，伽马校正就是改变发光亮度，让眼睛有线性的反应。伽马校正是透过查表法来改变每个控制值的实际亮度，驱动器内部有64个控制值可任意设定128灰阶其中的一个，在显示时会先取出对应的灰阶，因此64个控制值可以改变它的相对亮度。 如果没足够的设备测量，可以先把64种不同的灰度显示出来，然后改动校正表直到获得平滑的渐变。

省电模式
 MP3一般可以播放长_十小时，而电源一般会选7号电池，以便放置在细小的盒子里，但是提供的电能只有800mAh，就是说工作电流不能大于80mA，或者功耗小于120mW，在省电模式下OLED的功耗能小于30mW，只占了25%。
 OLED最特别的一点是只有发光的地方才会用到电能，而且亮度与电流是正比的。所以省电模式可从显示内容和亮度着手；当使用者不作出操作动作时，可以用指令减少电流，建议把亮度调低一半，再过一会把OLED显示屏关掉，此时电流只有5uA。
 显示的内容以简单的线条为主，最好不要以反白的方式显示。有时_为了美观可能需要一些取舍。在使用者停下操作时，可把不必要的图像清除。如需要进一步减少功耗可以把驱动电压和占空比变成可调，他们跟亮度的关系如下式：。电流减少而占空比相对增加，那幺亮度就可以保持，或者可以把电流降得更低。当电流减少时，相对工作电压也可一起降低，那幺功耗会再少一些。这个省电模式很适合MP3的应用，因为歌名的滚动显示占了大部份时间，而且显示歌名不需要用到整个屏幕。

屏幕的保护
 OLED是一种主动发光组件，会有寿命的限制，随着工作的时间越长，它的亮度会减少，一般的半衰减期大约一万小时。如果长时间在某区点亮，而其它地方是暗；只要全屏亮，就会发现明显的残影，先前长时间发亮的地方会暗一些。这个现像在计算机的CRT上也有，解决的方法是加入屏幕保护动画。例如当显示的内容停留了一些时间，就启动屏幕保护动画；那些动画可以是屏幕滚动、动画等。
 LPSF096064A00-T3拥有垂直滚动指令，这指令会改变屏幕上的第一行对应内存任何一行，例如改变对应的行数从0至63，就可达成垂直向上滚动；把行数返过来，就是垂直向下滚动。水平滚动可能会复杂一些，需要在写入数据时做一些改动。如果需要向左移动一格，要先把下一格的数据写入。只要不断移动格数，就可以做到水平滚动。
 一些简单的动画可以用内置的图像指令动态地产生，提供的指令有：线条绘画、方体绘画、区域拷贝、区域亮度减少和区域删除。这些指令主要减少处理器的负荷，从而实现一些特别效果。例如可以用线条绘画指令产生转动的方体。

结语
OLED显示屏能供突破性的显示效果，快速反应、主动发光、省电、高清析度和极阔视角，这些特点是CSTN不能提供的，而且接口电路也是一样，要从LCD改用OLED所要更改的地方不多。现今MP3已经非常成熟，如何能突出自己的产品；改用一个显示效果更好的屏，更能吸引消费者的目光。