一种基于单片机之面阵OLED驱动电路的设计

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1.1oled发展及应用

如今,OLED的产品已经从实验型逐渐市场化,在中小尺寸显示面板上形成了竞争态势,并且在手机、数码相机及音响显示面板等产品中占据了半壁江山。OLED的产业化进程正在有条不紊的进行着,各种类型器件都基本达到了量产标准,大尺寸全彩器件也逐步走出了实验室向量产发展。OLED的应用发展主要分为三个阶段:20世纪末是有机电致发光器件从实验室向市场化发展的试行阶段。在这一阶段,的应用主要集中在小型显示器件上,如手机、掌上电脑、数码相机等小型产品。所生产的器件规格也比较单一,并多采用无源驱动、单色或区域彩色显示。21世纪前五年,是有机电致发光器件市场化的发展阶段。OLED显示器件正式进入显示市场,越来越多的显示器件采用有机材料。器件的尺寸也从试行阶段的较小面板发展到寸左右显示面板,并采用有源驱动和全彩显示。

1.2OLED驱动电路研究的意义

我们正在经历一个显示器世代交替的时期,平面显示器以一定速度逐渐取代,未来进入电视、电脑一体化的数字时代后更会使显示技术迅猛发展。在显示技术的未来竞争中,尤其是中小尺寸的产品,谁会在竞争中胜出,取决于谁了解顾客的需求,顾客会选择可以展现生命力的显示器。而有源有机电致发光显示则具有终极显示器的特质,其相关的产业化工作正迅速展开。我国具有一定的机电致发光显示产业化基础,有机发光材料的制备技术也有良好的趋势,所以一定要充分利用显示市场,加大研发力度,全面实现产业化。

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第二章灰度控制原理及方式

2.1OLED的显示原理

电致发光,又称为电场发光,是自然界中一种普遍的物理现象,是光电变换中的一个基本步骤。对于电致发光物质而言,可以划分为有机电致发光和无机电致发光两种。其中有机电致发光又可以分为发光物质为高分子聚合物的聚合物发光和发光物质为小分子有机突光材料的小分子发光器件,OLED典型结构如图2.1所示。有机发光二极管的发光原理为当对元件施加正向偏压时,电子与空穴受电压能量的驱动分别由阴极与阳极注入到器件中,此时电子和空穴在运动中相遇并结合,就形成了电子一空穴对。而当分子受到外来能量激发后,若电子自旋和基态电子成对,则为単重激发态,那么所释放的光为突光;相反,若激发态电子和基态电子自旋不成对并且平行,则称作双重激发态,其所释放的光为磷光。

2.2OLED的工作特性

图2.4所示为OLED的电压一亮度关系曲线图。从图中可以看出OLED的电压和亮度属于非线性关系,不利于缓慢而稳定的控制亮度,因此如果用电压驱动控制法来控制显示屏的亮度,则需要有一定控制精度的驱动屯压。而电压控制法由于电阻的作用会导致不同像素点的开启电压也不尽相同,再加上面阵屏幕制备工艺的限制,会造成画面显示不均匀、图像质量低下等问题。图2.5所示为OLED器件中亮度与电流密度的关系。从图中可以看出OLED器件的亮度和电流之间保持着良好的线性特性,想要控制屏幕上各个二极管的亮度,只要能够很好的控制各个像素点电流就可以,所以像素电流能够保持稳定的恒定电流驱动是现阶段使用较为普遍的方式。釆用恒定电流驱动的方法可以解决OLED显示图像不均匀的问题,只是其缺点是不容易实现灰度等级较低的显示,但对于本论文中的设计,不构成影响。此外,OLED的老化属于库企型的,OLED器件的老化原因是驱动器件时产生的热效应,对于驱动OLED器件而言,器件寿命受电流密度的强度影响,电流密度越大寿命越短,电流密度越小寿命越长。尽可能减小OLED的驱动电流,可以尽量减小这种焦耳热的影响。

第三章灰度控制模块的设计....................14

3.1灰度扫描系统...................14> 3.2优化灰度扫描结构..................15

第四章面OLED阵显示系统设计...............24

4.1系统的硬件设计...............24

第五章实验结果及分析.....................35

5.1系统调试.................35

5.2实验结果分析................................36

第五章实验结果及分析

5.1系统调试

系统调试主要是电路方面的测试,对理论设计和实际操作之间出现的问题进行整改,最终使系统实现设计中所要求的功能。在设计阶段用绘制电路板,根据图制作电路板完成后,先进行简单的检查,主要是各个接口及各模块之间的连接。检查电路中元器件之间是否连接正确,各连线之间有无连接错误的情况;查看电路板在实际中布线位置是否合理,元器件之间有无短路;检查电源和各个元器件极性有无接反的情况,对地是否短路。经过基本的检查之后,接通电源,在通电情况下对电路板进行硬件调试:接通电路后检查各个器件及连线有无温度过高等异常现象;没有烧程序到时,使用万用表检测电位,以此判断系统是否正常工作;将程序烧录到中,检查各个接口是否正常驱动。系统调试完成后,通过计算机对进行操作,编写程序,在数据存储器中存储显示数据,通过向电路提供显示的行、列偏移信号和各种显示信号。控制信号到达显示面板的同时,产生显示所需的行列驱动信号,从而控制的显示区域、灰度等显示参数。

5.2实验结果分析

这里计算的只是单色显示时的时钟频率,对于高灰度的彩色屏,时钟要求也要相应的提高。显而易见,本方案的时钟频率与传统扫描方式的比较,具有明显的优势,并且这种差距随着灰度等级的提高和显示面积的增大而更加显着。相对静态图像显示而言,显示动画中的每帧图像时,首先需要更新缓存中的显示数据,同时驱动电路从接收显示所需的各种控制信号,从而达到动画图像显示的目的。在屏幕进行静态图像显示时,将显示数据从单片机的数据存储器中输出到缓存之后,显示屏通过驱动电路以的频率刷新。因此,对于动态图像显示和静态图像显示,前者要低于后者的刷新频率。

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结论

本设计主要针对现在市场较大的便携设备,所以采用了分辨率较低的显示屏和成本低廉的单片机控制核心,因为OLED如果想要成为显示市场中的主流,必须要有效降低OLED显示系统的成本。单片机作为高度集成的片上系统,可靠性强、成本低等优点众所周知,因此采用单片机构成整个系统,不仅增强了显示系统的灵活性,而且大幅度降低系统的生产成本,对有机电致发光显示的实用化和产业化有着重大意义。