學(xué)習(xí)單元9OLED技術(shù)及其應(yīng)用

1、1學(xué)習(xí)單元學(xué)習(xí)單元9 OLED9 OLED技術(shù)及其應(yīng)用技術(shù)及其應(yīng)用9.1 OLED的概述的概述 9.2 OLED的驅(qū)動(dòng)技術(shù)的驅(qū)動(dòng)技術(shù) 9.3 OLED電源偏置及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)電源偏置及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 9.4 ALINETEK 的的 OLED 顯示模塊顯示模塊 9.5 OLED的特點(diǎn)及其問(wèn)題的特點(diǎn)及其問(wèn)題 9.6 OLED技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨 9.1 OLED的概述的概述 2 0LED的基本結(jié)構(gòu)發(fā)光原理 1 0LED技術(shù)研發(fā)簡(jiǎn)歷 提綱提綱4 0LED彩色化的實(shí)現(xiàn) 3 有機(jī)電致發(fā)光(OEL)材料 1987年，柯達(dá)公司的鄧青云等人以年，柯達(dá)公司的鄧青云等人以8-羥基喹啉鋁為發(fā)

2、光材料；羥基喹啉鋁為發(fā)光材料；1990年，英國(guó)劍橋大學(xué)的年，英國(guó)劍橋大學(xué)的J.H.Burroughes等人用共軛高分子材料制成了有機(jī)等人用共軛高分子材料制成了有機(jī)聚合物聚合物OLED器件；器件；1997年，日本的年，日本的Pioneer公司將公司將256x64單色單色OLED用在汽車音響面板上，正用在汽車音響面板上，正式打開了式打開了OLED產(chǎn)業(yè)化的突破口。產(chǎn)業(yè)化的突破口。1998年，日本出光興產(chǎn)公司和日本真空技術(shù)公司合作，開發(fā)出年，日本出光興產(chǎn)公司和日本真空技術(shù)公司合作，開發(fā)出20英寸的單色英寸的單色OLED顯示屏，使得顯示屏，使得OLED大尺寸化成為可能。大尺寸化成為可能。2001年，年，

3、Pioneer公司正式批量生產(chǎn)車載電視機(jī)用公司正式批量生產(chǎn)車載電視機(jī)用5.2英寸全彩英寸全彩OLED顯示器。顯示器。2004年年5月，月，Epson公司發(fā)布了全球當(dāng)時(shí)最大的公司發(fā)布了全球當(dāng)時(shí)最大的40英寸英寸OLED顯示器樣機(jī)，令顯示器樣機(jī)，令業(yè)界震驚。業(yè)界震驚。2005年，韓國(guó)三星公司宣布完成年，韓國(guó)三星公司宣布完成40英寸英寸AM-OLED面板原型開發(fā)面板原型開發(fā)。1 0LED技術(shù)研發(fā)簡(jiǎn)歷技術(shù)研發(fā)簡(jiǎn)歷2 0LED的基本結(jié)構(gòu)與發(fā)光原理的基本結(jié)構(gòu)與發(fā)光原理 0LED結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) OLED的發(fā)光過(guò)程可概括為以下的發(fā)光過(guò)程可概括為以下4個(gè)步驟個(gè)步驟 載流子的注入；載流子的注入； 載流子的傳輸；載流子的

4、傳輸； 載流子復(fù)合與激子的形成；載流子復(fù)合與激子的形成； 激子衰減而發(fā)出光子。激子衰減而發(fā)出光子。 OEL材料主要分小分子和高分子兩大類。小分子發(fā)光材料的材料主要分小分子和高分子兩大類。小分子發(fā)光材料的熒光量子效率高，容易提純，在亮度、色純及顏色表現(xiàn)等方面優(yōu)熒光量子效率高，容易提純，在亮度、色純及顏色表現(xiàn)等方面優(yōu)于高分子材料。于高分子材料。 3 有機(jī)電致發(fā)光有機(jī)電致發(fā)光(OEL)材料材料小分子發(fā)光材料的分子結(jié)構(gòu)小分子發(fā)光材料的分子結(jié)構(gòu) 高分子發(fā)光材料則在加工性、機(jī)械性能、穩(wěn)定性及成高分子發(fā)光材料則在加工性、機(jī)械性能、穩(wěn)定性及成本上占優(yōu)勢(shì)，通過(guò)分子設(shè)計(jì)還可以實(shí)現(xiàn)能帶調(diào)控，得到全本上占優(yōu)勢(shì)，通過(guò)分

5、子設(shè)計(jì)還可以實(shí)現(xiàn)能帶調(diào)控，得到全色發(fā)光器件。色發(fā)光器件。 高分子發(fā)光材料的分子結(jié)構(gòu)高分子發(fā)光材料的分子結(jié)構(gòu) 由于磷光有機(jī)發(fā)光材料的發(fā)光效率遠(yuǎn)大于熒光材料，從降由于磷光有機(jī)發(fā)光材料的發(fā)光效率遠(yuǎn)大于熒光材料，從降低顯示面板功耗方面考慮將是一良好選擇。低顯示面板功耗方面考慮將是一良好選擇。 磷光有機(jī)發(fā)光材料分子結(jié)構(gòu)圖磷光有機(jī)發(fā)光材料分子結(jié)構(gòu)圖 利用發(fā)光材料獨(dú)立發(fā)光是目前采用最多的彩色模式。利用發(fā)光材料獨(dú)立發(fā)光是目前采用最多的彩色模式。 它是利用精密的金屬蔭罩與它是利用精密的金屬蔭罩與CCD像素對(duì)位技術(shù)，首先制備紅、像素對(duì)位技術(shù)，首先制備紅、綠、藍(lán)三基色發(fā)光中心，然后調(diào)節(jié)綠、藍(lán)三基色發(fā)光中心，然后調(diào)節(jié)

6、3種顏色組合的混色比，產(chǎn)生真種顏色組合的混色比，產(chǎn)生真彩色，使三色彩色，使三色OLED元件獨(dú)立發(fā)光構(gòu)成一個(gè)像素元件獨(dú)立發(fā)光構(gòu)成一個(gè)像素。4 0LED彩色化的實(shí)現(xiàn)彩色化的實(shí)現(xiàn) 1）RGB像素獨(dú)立發(fā)光（像素獨(dú)立發(fā)光（RGB三基色發(fā)光法）三基色發(fā)光法） 光色轉(zhuǎn)換是以藍(lán)光光色轉(zhuǎn)換是以藍(lán)光OLED結(jié)合光色轉(zhuǎn)換膜陣列，首先結(jié)合光色轉(zhuǎn)換膜陣列，首先制備發(fā)藍(lán)光制備發(fā)藍(lán)光OLED的器件，然后利用其藍(lán)光激發(fā)光色轉(zhuǎn)換的器件，然后利用其藍(lán)光激發(fā)光色轉(zhuǎn)換材料得到紅光和綠光，從而獲得全彩色。材料得到紅光和綠光，從而獲得全彩色。 該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵在于提高光色轉(zhuǎn)換材料的色純度及效該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵在于提高光色轉(zhuǎn)換材料的色純度及效率

7、。這種技術(shù)不需要金屬蔭罩對(duì)位技術(shù)，只需蒸鍍藍(lán)光率。這種技術(shù)不需要金屬蔭罩對(duì)位技術(shù)，只需蒸鍍藍(lán)光OLED元件。元件。 它的缺點(diǎn)是光色轉(zhuǎn)換材料容易吸收環(huán)境中的藍(lán)光，造它的缺點(diǎn)是光色轉(zhuǎn)換材料容易吸收環(huán)境中的藍(lán)光，造成圖像對(duì)比度下降，同時(shí)光導(dǎo)也會(huì)造成畫面質(zhì)量降低的問(wèn)成圖像對(duì)比度下降，同時(shí)光導(dǎo)也會(huì)造成畫面質(zhì)量降低的問(wèn)題。題。 2）光色轉(zhuǎn)換法）光色轉(zhuǎn)換法3）彩色濾光膜法）彩色濾光膜法 0LED彩色化實(shí)現(xiàn)方法彩色化實(shí)現(xiàn)方法 9.2 OLED的驅(qū)動(dòng)技術(shù)的驅(qū)動(dòng)技術(shù) 2 0LED供電電源解決方案1 0LED的驅(qū)動(dòng)方式提綱提綱1 0LED的驅(qū)動(dòng)方式的驅(qū)動(dòng)方式1）無(wú)源矩陣）無(wú)源矩陣OLED (PM- OLED)驅(qū)動(dòng)驅(qū)

8、動(dòng)無(wú)源矩陣無(wú)源矩陣OLED驅(qū)動(dòng)原理圖驅(qū)動(dòng)原理圖 AM-OLED配置了具有開關(guān)功能的低溫多晶硅薄膜晶體管，配置了具有開關(guān)功能的低溫多晶硅薄膜晶體管，并且配備了儲(chǔ)存電容器及驅(qū)動(dòng)并且配備了儲(chǔ)存電容器及驅(qū)動(dòng)TFT 2）有源矩陣）有源矩陣OLED (AM-OLED)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)有源矩陣有源矩陣OLED驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路AM-OLED顯示結(jié)構(gòu)及工作原理圖顯示結(jié)構(gòu)及工作原理圖 3）PM-OLED與與AM-OLED驅(qū)動(dòng)方式比較驅(qū)動(dòng)方式比較2 0LED供電電源解決方案供電電源解決方案 1）PM-OLED顯示器需要顯示器需要1020V的正偏置電源供電的正偏置電源供電基于基于ZXLB1600的電感升壓的電感升壓OLED偏

9、置電源電路偏置電源電路開關(guān)波形和輸出電壓紋波開關(guān)波形和輸出電壓紋波基于基于TPS61045的升壓變換器電路的升壓變換器電路 2）AM-OLED顯示器通常需要正和負(fù)的偏置電源供電顯示器通常需要正和負(fù)的偏置電源供電基于基于LTC3459的升壓變換器電路的升壓變換器電路基于基于TPS65130的正負(fù)雙輸出變換器電路的正負(fù)雙輸出變換器電路3）OLED電源變換器必須具備快速瞬態(tài)響應(yīng)特性電源變換器必須具備快速瞬態(tài)響應(yīng)特性AAT1230與普通升壓變換器瞬態(tài)響應(yīng)曲線比較與普通升壓變換器瞬態(tài)響應(yīng)曲線比較 9.3 OLED電源偏置及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)電源偏置及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 2 OLED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 1 OLED電源偏置

10、電路設(shè)計(jì)提綱提綱 該芯片將功率該芯片將功率MOSFET、節(jié)能電路、控制邏輯電路、節(jié)能電路、控制邏輯電路以及保護(hù)電路集成在一起，從而簡(jiǎn)化了外圍電路的設(shè)計(jì)；以及保護(hù)電路集成在一起，從而簡(jiǎn)化了外圍電路的設(shè)計(jì)； 工作頻率高達(dá)工作頻率高達(dá)800kHz，允許使用微型表面貼裝元件。，允許使用微型表面貼裝元件。 超低功耗超低功耗 開路保護(hù)，能防止輸出電容和負(fù)載損壞。開路保護(hù)，能防止輸出電容和負(fù)載損壞。 允許采用鋰離子電池供電；允許采用鋰離子電池供電； 采用采用SOT23-6封裝。封裝。1 OLED電源偏置電路設(shè)計(jì)電源偏置電路設(shè)計(jì)1）MAX8570變換器的特點(diǎn)及工作原理變換器的特點(diǎn)及工作原理 MAX8570的內(nèi)

11、的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及由其組成部結(jié)構(gòu)及由其組成的升壓變換器電路。的升壓變換器電路。 當(dāng)當(dāng)MAX8570上上電時(shí)，其芯片內(nèi)部電時(shí)，其芯片內(nèi)部的的P溝道溝道MOSFET導(dǎo)通，電源電壓導(dǎo)通，電源電壓VCc經(jīng)電感經(jīng)電感Li分成分成兩路兩路 MAX8570內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)單獨(dú)給電感供電的電路單獨(dú)給電感供電的電路輸出電壓的設(shè)置輸出電壓的設(shè)置2）OLED電源偏置電路的設(shè)計(jì)電源偏置電路的設(shè)計(jì)極限電流值的設(shè)置極限電流值的設(shè)置 電感的選擇電感的選擇 電感是升壓變換器的關(guān)鍵元件，其取值大小直接影響著整電感是升壓變換器的關(guān)鍵元件，其取值大小直接影響著整個(gè)電路的正常工作。個(gè)電路的正常工作。 如果需要追求高效率，最好選擇電感量較小

12、的電感。如果需要追求高效率，最好選擇電感量較小的電感。 在選擇電感時(shí)，需要根據(jù)輸出電流、在選擇電感時(shí)，需要根據(jù)輸出電流、MAX8570的工作頻率、電的工作頻率、電感的直流電阻、電感的額定電流和紋波電壓等條件來(lái)綜合決定。感的直流電阻、電感的額定電流和紋波電壓等條件來(lái)綜合決定。 推薦電感值的范圍為推薦電感值的范圍為l0l00H。 二極管的選擇二極管的選擇 二極管的開關(guān)損耗占系統(tǒng)損耗的二極管的開關(guān)損耗占系統(tǒng)損耗的1/61/5，是影響升壓變換，是影響升壓變換器效率的主要因素，包括正向?qū)〒p耗和反向恢復(fù)損耗。器效率的主要因素，包括正向?qū)〒p耗和反向恢復(fù)損耗。 使用具有快速恢復(fù)時(shí)間及正向壓降較小的肖特基二

13、極管，其使用具有快速恢復(fù)時(shí)間及正向壓降較小的肖特基二極管，其額定電流值應(yīng)大于峰值開關(guān)電流，反向擊穿電壓應(yīng)大于輸出電壓。額定電流值應(yīng)大于峰值開關(guān)電流，反向擊穿電壓應(yīng)大于輸出電壓。 常用的肖特基二極管有常用的肖特基二極管有MBR0520、MBR0530、ZHCS400等。等。 電容的選擇電容的選擇 輸出電容既能維持輸出電壓，也能平滑因輸出電容既能維持輸出電壓，也能平滑因MOSFET開關(guān)產(chǎn)開關(guān)產(chǎn)生的紋波電壓；生的紋波電壓； 在保證足夠帶寬的前提下，應(yīng)選擇在保證足夠帶寬的前提下，應(yīng)選擇ESR（串聯(lián)等效電阻）（串聯(lián)等效電阻）和和ESL（串聯(lián)等效電感）較小、耐壓值較高的輸出電容。（串聯(lián)等效電感）較小、耐壓

14、值較高的輸出電容。 輸入電容主要用于濾除電源中的紋波電壓，建議采用輸入電容主要用于濾除電源中的紋波電壓，建議采用X5R或或X7R介質(zhì)材料的陶瓷電容，其電容容量可取介質(zhì)材料的陶瓷電容，其電容容量可取16.8F。 在在MAX8570的輸出端與的輸出端與FB端之間增加一只反饋電容，端之間增加一只反饋電容，可改善輸出電壓的穩(wěn)定性，推薦使用一只可改善輸出電壓的穩(wěn)定性，推薦使用一只47pF的陶瓷電容。的陶瓷電容。3）AM-OLED電源偏置電路的設(shè)計(jì)電源偏置電路的設(shè)計(jì)基于基于MAX8570的正負(fù)雙電壓輸出電路的正負(fù)雙電壓輸出電路2 OLED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)1）SSD1303驅(qū)動(dòng)及接口電路驅(qū)動(dòng)及接口電

15、路SSD1303結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖DC/DC升壓變換器電路升壓變換器電路2）軟件設(shè)計(jì)）軟件設(shè)計(jì)內(nèi)部寄存器初始化程序內(nèi)部寄存器初始化程序9.4 ALINETEK 的的 OLED 顯示模塊顯示模塊 2 模塊原理1 模塊特點(diǎn)提綱提綱4 初始化過(guò)程3 SSD1306常用的命令 模塊有單色和雙色兩種可選，單色為純白色，而雙色則為模塊有單色和雙色兩種可選，單色為純白色，而雙色則為黃藍(lán)雙色。黃藍(lán)雙色。 尺寸小，顯示尺寸為尺寸小，顯示尺寸為 0.96 寸，而模塊的尺寸僅為寸，而模塊的尺寸僅為 27mm*26mm 大小。大小。 高分辨率，該模塊的分辨率為高分辨率，該模塊的分辨率為 128*64。 多種接口方式，該模塊

16、提供了總共多種接口方式，該模塊提供了總共 5 種接種接 不需要高壓，直接接不需要高壓，直接接 3.3V 就可以工作了。就可以工作了。1 模塊特點(diǎn)模塊特點(diǎn)ALIENTEK OLED 模塊外觀圖模塊外觀圖2 模塊原理模塊原理 有有2種方式與種方式與 OLED 模塊連接，一種是模塊連接，一種是 8080的并口方式，的并口方式，另外一種是另外一種是 4線線SPI方式方式。1）模塊連接方式8080 并口寫時(shí)序圖并口寫時(shí)序圖SSD1306的的 8080并口讀時(shí)序圖并口讀時(shí)序圖 控制腳信號(hào)狀態(tài)功能表控制腳信號(hào)狀態(tài)功能表線串行（線串行（SPI）方式）方式4線串口模式使用的信號(hào)線有如下幾條：線串口模式使用的信號(hào)

17、線有如下幾條：CS：OLED片選信號(hào)。片選信號(hào)。RST(RES)：硬復(fù)位：硬復(fù)位 OLED。DC：命令：命令/數(shù)據(jù)標(biāo)志（數(shù)據(jù)標(biāo)志（0，讀寫命令；，讀寫命令；1，讀寫數(shù)據(jù)）。，讀寫數(shù)據(jù)）。SCLK：串行時(shí)鐘線。在：串行時(shí)鐘線。在 4線串行模式下，線串行模式下，D0信號(hào)線作為串行時(shí)鐘線信號(hào)線作為串行時(shí)鐘線 SCLK。SDIN：串行數(shù)據(jù)線。在：串行數(shù)據(jù)線。在 4線串行模式下，線串行模式下，D1信號(hào)線作為串行數(shù)據(jù)線信號(hào)線作為串行數(shù)據(jù)線 SDIN。模塊的模塊的 D2 需要懸空，其他引腳可以接到需要懸空，其他引腳可以接到 GND。在。在 4 線串行模式下，線串行模式下，只能往模塊寫數(shù)據(jù)而不能讀數(shù)據(jù)。只能往

18、模塊寫數(shù)據(jù)而不能讀數(shù)據(jù)。 4線線 SPI寫操作時(shí)序圖寫操作時(shí)序圖 SSD1306 的顯存總共為的顯存總共為128*64bit大小，大小，SSD1306將這些將這些顯存分為了顯存分為了8頁(yè)頁(yè) 2）模塊的顯存）模塊的顯存 SSD1306 顯存與屏幕對(duì)應(yīng)關(guān)系表顯存與屏幕對(duì)應(yīng)關(guān)系表3 SSD1306常用的命令常用的命令 SSD1306 常用命令表常用命令表 4 初始化過(guò)程初始化過(guò)程9.5 OLED的特點(diǎn)及其問(wèn)題的特點(diǎn)及其問(wèn)題2 0LED存在的問(wèn)題1 0LED的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)提綱提綱 結(jié)構(gòu)和制造工藝簡(jiǎn)單，成本低。結(jié)構(gòu)和制造工藝簡(jiǎn)單，成本低。 OLED視角寬，輕薄、便攜。視角寬，輕薄、便攜。 OLED的亮度、對(duì)比度高，色彩豐富，響應(yīng)速度快。的亮度、對(duì)比度高，色彩豐富，響應(yīng)速度快。 尤其獨(dú)特的是，尤其獨(dú)特