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1、1,学习单元9 OLED技术及其应用,9.1 OLED的概述 9.2 OLED的驱动技术 9.3 OLED电源偏置及驱动电路设计 9.4 ALINETEK 的 OLED 显示模块 9.5 OLED的特点及其问题 9.6 OLED技术与产业的现状及发展趋,9.1 OLED的概述,2 0LED的基本结构发光原理,1 0LED技术研发简历,提纲,4 0LED彩色化的实现,3 有机电致发光(OEL)材料,1987年，柯达公司的邓青云等人以8-羟基喹啉铝为发光材料； 1990年，英国剑桥大学的J.H.Burroughes等人用共轭高分子材料制成了有机聚合物OLED器件； 1997年，日本的Pioneer
2、公司将256x64单色OLED用在汽车音响面板上，正式打开了OLED产业化的突破口。 1998年，日本出光兴产公司和日本真空技术公司合作，开发出20英寸的单色OLED显示屏，使得OLED大尺寸化成为可能。 2001年，Pioneer公司正式批量生产车载电视机用5.2英寸全彩OLED显示器。 2004年5月，Epson公司发布了全球当时最大的40英寸OLED显示器样机，令业界震惊。 2005年，韩国三星公司宣布完成40英寸AM-OLED面板原型开发。,1 0LED技术研发简历,2 0LED的基本结构与发光原理,0LED结构,OLED的发光过程可概括为以下4个步骤载流子的注入； 载流子的传输； 载
3、流子复合与激子的形成； 激子衰减而发出光子。,OEL材料主要分小分子和高分子两大类。小分子发光材料的荧光量子效率高，容易提纯，在亮度、色纯及颜色表现等方面优于高分子材料。,3 有机电致发光(OEL)材料,小分子发光材料的分子结构,高分子发光材料则在加工性、机械性能、稳定性及成本上占优势，通过分子设计还可以实现能带调控，得到全色发光器件。,高分子发光材料的分子结构,由于磷光有机发光材料的发光效率远大于荧光材料，从降低显示面板功耗方面考虑将是一良好选择。,磷光有机发光材料分子结构图,利用发光材料独立发光是目前采用最多的彩色模式。它是利用精密的金属荫罩与CCD像素对位技术，首先制备红、绿、蓝三基色发
4、光中心，然后调节3种颜色组合的混色比，产生真彩色，使三色OLED元件独立发光构成一个像素。,4 0LED彩色化的实现,1）RGB像素独立发光（RGB三基色发光法）,光色转换是以蓝光OLED结合光色转换膜阵列，首先制备发蓝光OLED的器件，然后利用其蓝光激发光色转换材料得到红光和绿光，从而获得全彩色。该项技术的关键在于提高光色转换材料的色纯度及效率。这种技术不需要金属荫罩对位技术，只需蒸镀蓝光OLED元件。它的缺点是光色转换材料容易吸收环境中的蓝光，造成图像对比度下降，同时光导也会造成画面质量降低的问题。,2）光色转换法,3）彩色滤光膜法,0LED彩色化实现方法,9.2 OLED的驱动技术,2
5、0LED供电电源解决方案,1 0LED的驱动方式,提纲,1 0LED的驱动方式,1）无源矩阵OLED (PM- OLED)驱动,无源矩阵OLED驱动原理图,AM-OLED配置了具有开关功能的低温多晶硅薄膜晶体管，并且配备了储存电容器及驱动TFT,2）有源矩阵OLED (AM-OLED)驱动,有源矩阵OLED驱动电路,AM-OLED显示结构及工作原理图,3）PM-OLED与AM-OLED驱动方式比较,2 0LED供电电源解决方案,1）PM-OLED显示器需要1020V的正偏置电源供电,基于ZXLB1600的电感升压OLED偏置电源电路,开关波形和输出电压纹波,基于TPS61045的升压变换器电路
6、,2）AM-OLED显示器通常需要正和负的偏置电源供电,基于LTC3459的升压变换器电路,基于TPS65130的正负双输出变换器电路,3）OLED电源变换器必须具备快速瞬态响应特性,AAT1230与普通升压变换器瞬态响应曲线比较,9.3 OLED电源偏置及驱动电路设计,2 OLED驱动电路设计,1 OLED电源偏置电路设计,提纲,该芯片将功率MOSFET、节能电路、控制逻辑电路以及保护电路集成在一起，从而简化了外围电路的设计；工作频率高达800kHz，允许使用微型表面贴装元件。超低功耗 开路保护，能防止输出电容和负载损坏。允许采用锂离子电池供电；采用SOT23-6封装。,1 OLED电源偏置
7、电路设计,1）MAX8570变换器的特点及工作原理,MAX8570的内部结构及由其组成的升压变换器电路。当MAX8570上电时，其芯片内部的P沟道MOSFET导通，电源电压VCc经电感Li分成两路,MAX8570内部结构,单独给电感供电的电路,输出电压的设置,2）OLED电源偏置电路的设计,极限电流值的设置,电感的选择电感是升压变换器的关键元件，其取值大小直接影响着整个电路的正常工作。如果需要追求高效率，最好选择电感量较小的电感。在选择电感时，需要根据输出电流、MAX8570的工作频率、电感的直流电阻、电感的额定电流和纹波电压等条件来综合决定。推荐电感值的范围为l0l00H。,二极管的选择二极
8、管的开关损耗占系统损耗的1/61/5，是影响升压变换器效率的主要因素，包括正向导通损耗和反向恢复损耗。使用具有快速恢复时间及正向压降较小的肖特基二极管，其额定电流值应大于峰值开关电流，反向击穿电压应大于输出电压。常用的肖特基二极管有MBR0520、MBR0530、ZHCS400等。,电容的选择输出电容既能维持输出电压，也能平滑因MOSFET开关产生的纹波电压；在保证足够带宽的前提下，应选择ESR（串联等效电阻）和ESL（串联等效电感）较小、耐压值较高的输出电容。输入电容主要用于滤除电源中的纹波电压，建议采用X5R或X7R介质材料的陶瓷电容，其电容容量可取16.8F。在MAX8570的输出端与F
9、B端之间增加一只反馈电容，可改善输出电压的稳定性，推荐使用一只47pF的陶瓷电容。,3）AM-OLED电源偏置电路的设计,基于MAX8570的正负双电压输出电路,2 OLED驱动电路设计,1）SSD1303驱动及接口电路,SSD1303结构图,DC/DC升压变换器电路,2）软件设计,内部寄存器初始化程序,9.4 ALINETEK 的 OLED 显示模块,2 模块原理,1 模块特点,提纲,4 初始化过程,3 SSD1306常用的命令,模块有单色和双色两种可选，单色为纯白色，而双色则为黄蓝双色。 尺寸小，显示尺寸为 0.96 寸，而模块的尺寸仅为 27mm*26mm 大小。 高分辨率，该模块的分辨
10、率为 128*64。 多种接口方式，该模块提供了总共 5 种接 不需要高压，直接接 3.3V 就可以工作了。,1 模块特点,ALIENTEK OLED 模块外观图,2 模块原理,有2种方式与 OLED 模块连接，一种是 8080的并口方式，另外一种是 4线SPI方式。,1）模块连接方式,8080 并口写时序图,SSD1306的 8080并口读时序图,控制脚信号状态功能表,线串行（SPI）方式,4线串口模式使用的信号线有如下几条： CS：OLED片选信号。 RST(RES)：硬复位 OLED。 DC：命令/数据标志（0，读写命令；1，读写数据）。 SCLK：串行时钟线。在 4线串行模式下，D0信
11、号线作为串行时钟线 SCLK。 SDIN：串行数据线。在 4线串行模式下，D1信号线作为串行数据线 SDIN。 模块的 D2 需要悬空，其他引脚可以接到 GND。在 4 线串行模式下，只能往模块写数据而不能读数据。,4线 SPI写操作时序图,SSD1306 的显存总共为128*64bit大小，SSD1306将这些显存分为了8页,2）模块的显存,SSD1306 显存与屏幕对应关系表,3 SSD1306常用的命令,SSD1306 常用命令表,4 初始化过程,9.5 OLED的特点及其问题,2 0LED存在的问题,1 0LED的特点和优点,提纲,结构和制造工艺简单，成本低。 OLED视角宽，轻薄、便
12、携。 OLED的亮度、对比度高，色彩丰富，响应速度快。 尤其独特的是，OLED产品可实现软屏。 OLED的工作温度范围宽，采用低压驱动，功耗低。 白光OLED可做成平板或其他任意形状的光源。,1 0LED的特点和优点,OLED与LCD结构对比,0LED与其他几种显示器的比较,OLED与LCD的对比,寿命还不是足够长 量产成品率比较低 市场上目前仍以PM-OLED为主 OLED欲开拓新的应用领域和摆脱LCD的威胁,2 0LED目前存在的问题,9.6 OLED技术与产业的现状及发展趋势,2 OLED技术与产业的发展趋势,1 OLED技术与产业的现状,提纲,1 OLED技术与产业的现状,全球PM-OLED生产线,OLED主要厂商量产时间与技术,目前在世界范围内，致力于OLED技术研发的机构、组织和公司正呈现勃勃生机。 未来技术的发展趋势，仍然围绕着延长寿命、改善画质、大屏幕、柔性显示方面。,2 OLED技术与产业的发展趋势,
