OLED技术及其应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,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,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,方法,三基色发光法,彩色滤光膜法,光色转换法,色纯度,优,佳,佳,发光效率,高,低,一般,尺寸,一般,可大尺寸,可大尺寸,精细度,一般,佳,佳,成本,高,低,中等,厂商,NEC. Pioneer. SONY. Stamley. Samsung,等,TDK,、,Sanyo,出光兴产、富士电机,0LED,彩色化实现方法,9.2 OLED,的驱动技术,2 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,驱动方式,比较项目,PM-OLED,AM-OLED,特点,瞬间高亮度发光，面板,IC,外附，扫描线循序扫描,连续发光，,TFT,驱动电器，信息循序写入扫描，需在,TFT,面板上形成,OEL,像素,显示能力,单色或者多色,全彩,优势,构造简单，成本低，容易设计，单色控制简单,低电压驱动，低电耗，适合高清晰大尺寸画面，亮度高，发光寿命长，响应时间快,劣势,耗电量大，寿命短，组件易老化，不适合向高清、大尺寸方向发展,技术门槛高，需要低温多晶硅,(LTP-Si TFT),技术或者非晶硅,(a_ Si),技术，生产成本高,应用产品,汽车音响显示、手机副屏、游戏机,手机主屏、数码相机、,PDA,、数字摄像机等,主要厂商,日本东北先锋、三星,SDI,、铼宝科技、,TDK,等,SK Display,（已退出）、,ELDis,（已退出）、,TMD,、,Hitachi. Toshiba. Sony,等,目前市场比重,97%,3%,2 0LED,供电电源解决方案,1,）,PM-OLED,显示器需要,10,20V,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,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,l0,l00H,。,二极管的选择,二极管的开关损耗占系统损耗的,1/6,1/5,，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,1,6.8F,。,在,MAX8570,的输出端与,FB,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,功能,RD,WR,CS,DC,写命令,H,L,L,读状态,H,L,L,写数据,H,L,H,读数据,H,L,H,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,显示器类型,比较项目,CRT,LCD,OLED,LED,PDP,VFD,电压特性,亮度,O,O,O,发光效率,O,O,O,寿命,O,O,重量,O,厚度,O,响应速度,O,O,视角,O,色彩,O,O,产量,O,O,O,O,成本价格,O,O,O,0LED,与其他几种显示器的比较,显示类型,比较项目,LCD,OLED,OLED,产品的优势,视角,受限制,接近,1800,宽视角，侧视画面色彩不失真,响应时间,10-3S,10-6S,更适合动态图像显示，无拖尾现象,发光方式,被动发光,自主发光,色彩更鲜艳，对比度更高，无须背光源,温度范围,-20-60,-40-80,高、低温性能优越，适合严寒等特殊环境,工艺过程,复杂,简单,成本更低,制造成本,中等,较低,更高的性价比,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,