OLED矩陣顯示屏控制電路的設計
發(fā)布時間:2008/8/29 0:00:00 訪問次數(shù):726
1. 引言
有機電致發(fā)光顯示(oled)技術是下一代最有競爭力的平板顯示技術。目前, oled的研究重點是提高器件的穩(wěn)定性、發(fā)光效率和高質量動態(tài)顯示的驅動技術以達到實用化的要求.本文從實用的角度出發(fā),首先論述了穩(wěn)定的綠色有機薄膜電致發(fā)光器件的研制,闡述了96×64點陣的pm-oled顯示屏的制作,重點論述了利用solomon公司的新產品,集控制器、行驅動器和列驅動器于一體的專用于oled顯示控制驅動電路ssd1303和單片機at89c51驅動oled顯示屏的方法。本文工作結果是從實驗室到應用的嘗試,為oled的實際應用提供了一種可行的方法。
2.矩陣顯示屏的制備
2.1 oled采用的結構及材料
oled的結構采用目前較為成熟的多層結構,即在陽極和陰極之間夾多層有機薄膜組成的穩(wěn)定的綠色有機薄膜電致發(fā)光器件。結構為ito/cupc/npb/alq3:qa/mg:ag。
為了有效地從陽極注入空穴,要求陽極的功函數(shù)盡可能高,采用ito(銦錫氧化物)作陽極.
為了有效地向有機材料注入電子,陰極材料的功函數(shù)要低。如mg、li等,但由于它們在空氣中易氧化而不穩(wěn)定,因此可采用與其它穩(wěn)定金屬合金的辦法,我們采用mg:ag做陰極,既可以提高器件量子效率和穩(wěn)定性,還可以在有機膜上形成穩(wěn)定堅固的金屬薄膜。
加入cupc(酞菁銅) 緩沖層,是為了提高器件穩(wěn)定性和壽命.npb(二胺衍生物: n,n’-二(1-萘基)-n,n’-二苯基-1,1’-聯(lián)苯-4,4’-二胺)為空穴傳輸層。 電子傳輸層兼發(fā)光層為alq3(8-羥基喹啉鋁),它既是一種電致發(fā)光材料,也是一種電子傳輸材料。傳輸層的引入是為了改善電子和空穴的注入平衡,以提高器件的發(fā)光效率.qa(喹吖啶酮)為器件產生綠光的摻雜劑,而摻qa的器件在穩(wěn)定性上具有優(yōu)勢。.
2.2顯示屏的制備
。穑-oled使用普通的矩陣交叉屏, oled位于交叉排列的陽極和陰極中間,通過對陽極和陰極組合的選通,可以控制每一個oled的點亮。
矩陣顯示屏的制備是在ito導電玻璃上采用光刻工藝形成x方向的條狀電極(陽極),其線寬為0.4mm,線間距0.1mm,然后在上面相繼蒸發(fā)上cupc、npb、alq3及摻雜劑qa,最后制作y方向的金屬mg:ag合金電極(陰極),其線寬也為0.4mm,線間距0.1mm,制作了每個像素尺寸0.4×o.4(mm2), 矩陣顯示屏分辯率96×64,有效面積48×32 mm2. 由于ito表面的清潔程度對器件的性能影響極大,在蒸發(fā)之前,要對ito基片進行清潔處理,包括超聲清洗、經(jīng)有機溶劑蒸汽脫脂處理后,再用去離子水多次沖洗和氧等離子體處理等。
我們采用pr650、keithley 2400 source meter等測試儀對像素特性進了測量,當外加電壓>15v時,器件所能達到的亮度>10000cd/m2 。當電流密度為20ma/cm2時,器件的亮度是1900 cd/m2 ,由于oled屬于電流型器件,顯示器的亮度可用電流來控制。我們用歸一化亮度(亮度/初始亮度)與工作時間(小時)的關系曲線來表示器件衰退曲線,初始亮度為420 cd/m2,半亮度壽命為3300小時, 當初始亮度為100 cd/m2,半亮度壽命為13860小時,因此顯示屏完全達到了實用化要求。
3. oled矩陣顯示屏驅動ic的選擇
目前,世界上有多家公司正在從事oled專用ic的設計工作, 我國內地還沒有能生產oled專用ic的公司,在國際上實力比較強的有我國香港的solomon公司和美國的clare公司等。
clare公司生產的用于oled顯示的驅動ic,有mxed102行驅動器和mxed202列驅動器i c等,被認為是綜合的、成品oled顯示驅動器.
solomon公司投入市場的ssd1301被公認為是第一枚把控制器、行驅動器、列驅動器集成于一體的專用于oled顯示控制驅動的集成電路.而ssd1303是目前solomon公司新推出的產品, 通過實驗,我們用ssd1303成功驅動了96×64點陣的oled顯示屏.
ssd1303芯片內部電路框圖如圖1所示:主要由mcu接口、命令譯碼器、振蕩器、顯示時序發(fā)生器、電壓控制與電流控制、區(qū)顏色譯碼器、和圖形顯示數(shù)據(jù)存儲器(gddram)、行驅動和列驅動組成。這種ic的專用oled驅動方案使oled顯示性能最佳,降低了功耗。該器件采用tcp/tab封裝。具有驅動最大132×64點陣的圖形顯示、提供的邏輯電源為2.4~3.5v、供給oled屏的電源為7.0~16v、列輸出的最大電流為320μa、行輸入的最大電流為45ma、低電流睡眠模式小于5μa、256級對比度控制,可編程幀頻、具有幾個mcu接口,如68/80并行總線和串行的周邊接口、132×65bit顯示緩沖器、可以垂直滾動、支持部分顯示、工作溫度:-40 oc~ 85 oc.采用此類芯片可進一步提高產品的可靠性和競爭力,是今后的主流產品。
4.系統(tǒng)硬件及軟件設計:
整個系統(tǒng)由單片機、控制驅動電路ssd1303和oled顯示屏三部分組成.ssd1303與單片機接口的引腳有:do~d7為與單片機接口的數(shù)據(jù)總線,r/w(rw#)為讀寫選擇信號,d/c為數(shù)據(jù)/命令選擇信號,cs#
1. 引言
有機電致發(fā)光顯示(oled)技術是下一代最有競爭力的平板顯示技術。目前, oled的研究重點是提高器件的穩(wěn)定性、發(fā)光效率和高質量動態(tài)顯示的驅動技術以達到實用化的要求.本文從實用的角度出發(fā),首先論述了穩(wěn)定的綠色有機薄膜電致發(fā)光器件的研制,闡述了96×64點陣的pm-oled顯示屏的制作,重點論述了利用solomon公司的新產品,集控制器、行驅動器和列驅動器于一體的專用于oled顯示控制驅動電路ssd1303和單片機at89c51驅動oled顯示屏的方法。本文工作結果是從實驗室到應用的嘗試,為oled的實際應用提供了一種可行的方法。
2.矩陣顯示屏的制備
2.1 oled采用的結構及材料
oled的結構采用目前較為成熟的多層結構,即在陽極和陰極之間夾多層有機薄膜組成的穩(wěn)定的綠色有機薄膜電致發(fā)光器件。結構為ito/cupc/npb/alq3:qa/mg:ag。
為了有效地從陽極注入空穴,要求陽極的功函數(shù)盡可能高,采用ito(銦錫氧化物)作陽極.
為了有效地向有機材料注入電子,陰極材料的功函數(shù)要低。如mg、li等,但由于它們在空氣中易氧化而不穩(wěn)定,因此可采用與其它穩(wěn)定金屬合金的辦法,我們采用mg:ag做陰極,既可以提高器件量子效率和穩(wěn)定性,還可以在有機膜上形成穩(wěn)定堅固的金屬薄膜。
加入cupc(酞菁銅) 緩沖層,是為了提高器件穩(wěn)定性和壽命.npb(二胺衍生物: n,n’-二(1-萘基)-n,n’-二苯基-1,1’-聯(lián)苯-4,4’-二胺)為空穴傳輸層。 電子傳輸層兼發(fā)光層為alq3(8-羥基喹啉鋁),它既是一種電致發(fā)光材料,也是一種電子傳輸材料。傳輸層的引入是為了改善電子和空穴的注入平衡,以提高器件的發(fā)光效率.qa(喹吖啶酮)為器件產生綠光的摻雜劑,而摻qa的器件在穩(wěn)定性上具有優(yōu)勢。.
2.2顯示屏的制備
。穑-oled使用普通的矩陣交叉屏, oled位于交叉排列的陽極和陰極中間,通過對陽極和陰極組合的選通,可以控制每一個oled的點亮。
矩陣顯示屏的制備是在ito導電玻璃上采用光刻工藝形成x方向的條狀電極(陽極),其線寬為0.4mm,線間距0.1mm,然后在上面相繼蒸發(fā)上cupc、npb、alq3及摻雜劑qa,最后制作y方向的金屬mg:ag合金電極(陰極),其線寬也為0.4mm,線間距0.1mm,制作了每個像素尺寸0.4×o.4(mm2), 矩陣顯示屏分辯率96×64,有效面積48×32 mm2. 由于ito表面的清潔程度對器件的性能影響極大,在蒸發(fā)之前,要對ito基片進行清潔處理,包括超聲清洗、經(jīng)有機溶劑蒸汽脫脂處理后,再用去離子水多次沖洗和氧等離子體處理等。
我們采用pr650、keithley 2400 source meter等測試儀對像素特性進了測量,當外加電壓>15v時,器件所能達到的亮度>10000cd/m2 。當電流密度為20ma/cm2時,器件的亮度是1900 cd/m2 ,由于oled屬于電流型器件,顯示器的亮度可用電流來控制。我們用歸一化亮度(亮度/初始亮度)與工作時間(小時)的關系曲線來表示器件衰退曲線,初始亮度為420 cd/m2,半亮度壽命為3300小時, 當初始亮度為100 cd/m2,半亮度壽命為13860小時,因此顯示屏完全達到了實用化要求。
3. oled矩陣顯示屏驅動ic的選擇
目前,世界上有多家公司正在從事oled專用ic的設計工作, 我國內地還沒有能生產oled專用ic的公司,在國際上實力比較強的有我國香港的solomon公司和美國的clare公司等。
clare公司生產的用于oled顯示的驅動ic,有mxed102行驅動器和mxed202列驅動器i c等,被認為是綜合的、成品oled顯示驅動器.
solomon公司投入市場的ssd1301被公認為是第一枚把控制器、行驅動器、列驅動器集成于一體的專用于oled顯示控制驅動的集成電路.而ssd1303是目前solomon公司新推出的產品, 通過實驗,我們用ssd1303成功驅動了96×64點陣的oled顯示屏.
ssd1303芯片內部電路框圖如圖1所示:主要由mcu接口、命令譯碼器、振蕩器、顯示時序發(fā)生器、電壓控制與電流控制、區(qū)顏色譯碼器、和圖形顯示數(shù)據(jù)存儲器(gddram)、行驅動和列驅動組成。這種ic的專用oled驅動方案使oled顯示性能最佳,降低了功耗。該器件采用tcp/tab封裝。具有驅動最大132×64點陣的圖形顯示、提供的邏輯電源為2.4~3.5v、供給oled屏的電源為7.0~16v、列輸出的最大電流為320μa、行輸入的最大電流為45ma、低電流睡眠模式小于5μa、256級對比度控制,可編程幀頻、具有幾個mcu接口,如68/80并行總線和串行的周邊接口、132×65bit顯示緩沖器、可以垂直滾動、支持部分顯示、工作溫度:-40 oc~ 85 oc.采用此類芯片可進一步提高產品的可靠性和競爭力,是今后的主流產品。
4.系統(tǒng)硬件及軟件設計:
整個系統(tǒng)由單片機、控制驅動電路ssd1303和oled顯示屏三部分組成.ssd1303與單片機接口的引腳有:do~d7為與單片機接口的數(shù)據(jù)總線,r/w(rw#)為讀寫選擇信號,d/c為數(shù)據(jù)/命令選擇信號,cs#
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