OLED显示器件的原理及应用

1、32仪表技术2007年第8期OLED显示器件的原理及应用王云景,方勇军(海军医学研究所,上海200433)摘要:介绍有机发光二极管(OLED)的特点、结构、发光原理以及微处理器AT89L51与VGG12864G-S002OLED显示模块的接口应用。关键词:OLED;器件;单片机;接口中图分类号:TP334文献标识码:B文章编号:1006-2394(2007)08-0032-03PrincipleandApplicationofDisplayElementsOLEDWANGYun2jing,FANGYong2jun(ShanghaiNavalMedicalResearchInstitute,Sh

2、anghai200433,China)Abstract:Features、structureandlightprincipleofOrganicLight2EmittingDiode(OLED)wereintroducedinthepaper,andtheinterfaceapplicationofVGG12864G-S002OLEDdisplaymodulewereintroducedwithAT89L51micro2processor.Keywords:OLED;element;microprocessor;interface1结构与原理1.1结构,一(ITO)制成导电薄膜,而阴极一般使用

3、低功函数的有机金属,制成有机金属薄膜电极,可以使用蒸镀法制备。这主要是要求各层薄膜之间的能带匹配要好,以求达到最好的发光效率。玻璃基板要求平整光滑,表面粗糙度小,在封装前需要预处理。在双层结构中,其发光材料也作为电子传输层或者是作为空穴传输层,这是一种模糊界面层结构,于是形成:玻璃极板阳极ITO空穴传输层HTL(或发光体)电子传输层ETL(或发光体)阴极(有机金属)的结构;在三层结构中,采用异质界面的迭层结构,发光层是独立的,也就是在空穴传输层HTL和电子传输层ETL之间加入发光层EML,于是形成:玻璃极板阳极ITO空穴传输层HTL发光层EL电子传输层ETL阴极(有机金属)的结构。以上都是基本

4、的结构,还有其他一些特殊结构和含有染料剂的有机发光二极管)件,大致可分为三类:(1)低分子聚合物;(2)高分子聚合物;(3)镧系有机金属。但不管采用何种材料,其基本原则就是提高发光效率和稳定性。OLED所发出的可见光可以是单色的,白、红、绿、蓝、黄、橙等,也可以是全色的。全色OLED比单色OLED的实现略为复杂,一般采用三种方法来实现:(1)在单色发光层加滤色片实现彩色化,这种技术也是LCD和CCD使用的一种成熟技术;(2)使用多层发光材料,形成红、绿、蓝三原色实现全色显示;(3)使用蓝色发光材料,再通过激发颜色转换材料而获得绿光和红光,从而形成三原色实现全色显示。根据OLED发光颜色,其制备

5、结构大致有:双层结构、三层结构、掺杂结构和多层结构。不论是何种结构,实际上都由这几部分组成:基板、阳极、阴极、电子传输层、空穴传输层、有机材料发光层。结构见示意图1。基板若是使用透明导电玻璃,所制成的OLED就是硬质的,不能弯曲,若使用塑料或聚酯薄膜作为基板制成的OLED就是软质的,可以弯曲或折图1OLED结构示意图收稿日期:2007-04作者简介:王云景(1956),男,副研究员,主要从事电子技术、仪器仪表的设计研究。2007年第8期仪表技术2与单片机的接口应用2.1OLED模块结构33掺杂型结构。而对于全色OLED,结构一般都超过三层,因为若使用红、绿、蓝三原色实现全色显示,发光层至少有三

6、层。1.2原理OLED属于一种电流型的有机发光器件,是通过OLED显示模块有多种型号可供选择,但目前国内仍以单色显示为主。为了说明OLED显示模块与单片机的接口应用,以VGG12864G-S002型号为例加以介绍。该模块为128列×64行像素的单色、字符、图形显示模块,采用SSD1303驱动OLED矩阵,内部集成有128×64=8192个单元的RAM,对应于OLED128×64个像素,被分成8页(Page0Page7),每页又分成8行。每个RAM单元的数据直接作为图形显示的驱动信号,显示数据为“1”,OLED点“亮”,数据为“0”,OLED“灭”。其模块结构见图3

7、。载流子的注入和复合而致发光的现象,发光强度与注入的电流成正比。其单个像素的发光机理为:在阳极上加上210V的直流正电压,阴极为0V。OLED在电场的作用下,阳极产生的空穴和阴极产生的电子就会发生移动,分别向空穴传输层和电子传输层注入,迁移到发光层。当二者在发光层相遇时,产生能量激子,从而激发发光分子最终产生可见光。OLED不像LED那样使用,以单个像素为主,而是要实现平面显示技术。因此需要大量像素的组合,形成OLED阵列。要点亮这些像素就需要相应的驱动电路,一般通过两种方式来实现。一种是以动态扫描的方式,也叫无源驱动方式或被动驱动方式(PM-OLED)。这种方式都采用共阴极结构,即把各像素的

8、阴极与行电极相连,而阳极与列电极相接,行列交叉点组成像素矩阵。当需要某一行发光时,与之交叉的相应列都加上正电压,无关列上不加电压时该行若接地就可以点亮该行,扫描,。,势必引起功耗的大大增加。因此无源驱动方式仅适合于中小尺寸的OLED。另一种是静态的驱动方式,也叫有源驱动方式或主动驱动方式(AM-OLED)。这种方式是制作薄膜晶体管(TFT)阵列,每一个晶体管对应一个OLED像素,需要像素点亮时,打开相应的晶体管驱动OLED,并使之连续发光。每个厂家所采用的TFT阵列有所不同,图2是AUO公司的像素驱动电路示意图。打开多个晶体管就会使多个OLED同时点亮,无须扫描,供电电流是恒定的,不需要很高的

9、峰值电流,因此功耗比无源驱动方式低得多,很适合大尺寸的OLED。图3模块结构图2.2模块的引脚说明VGG12864G-S002模块经封装后,留有20个与系统相连的引脚,每个引脚都有固定的含义。其中有3个空脚,还有电源、控制信号、8位数据线。各引脚的定义如下:1,2,20PIN:NC空脚,使用时短路相接;3PIN:CS选片端,低电平有效;4,9PIN:VDD逻辑驱动电压输入端,DC2.43.5V,典型值为3V;5PIN:RES复位端,低电平有效;6PIN:D/C数据/指令选择控制端,D/C=0时数据线输入指令;D/C=1时输入数据;7PIN:WR写入控制端,在CS=0时,WR的下降沿写入RAM;

10、8PIN:RD读出控制端,在CS=0时,RD的下降沿读出RAM;1017PIN:D0D78位数据总线;18,19PIN:VSS地。2.3模块的控制指令VGG12864G-S002OLED显示模块除了在单片图2像素驱动示意图机的指令控制下进行操作,它自身还带有指令组。在这些指令的控制下,可以完成一些特定的显示功能。34指令组的代码及说明如下:指令定位低位列地址代码说明仪表技术3结束语2007年第8期使用半个字节设置低位列地址,另半个0000X3X2X1X0字节作为数据Bits0001X3X2X1X00010111100101110OLED作为一种全新的平面显示器件,具有强大定位高位列地址激活水平

11、轴向翻卷取消水平轴向翻卷使用半个字节设置高位列地址,另半个字节作为数据Bits使水平轴向翻帧停止水平轴向翻帧A2:0设定每步翻卷列数的有效值B2:0定义起始页地址C1:0根据画面翻卷的频率来设定时的生命力,被业界公认为是最理想和最具发展前景的下一代显示技术,但目前还存在一些需要解决的问题,如?寿命问题(有机物的化学老化)、色度问题(彩色纯度不够)、大尺寸问题(驱动形式)以及工艺问题等。随着技术的不断完善,这些问题会迎刃而解,OLED的应用会越来越广。参考文献:1费民权.OLED:显示器件的未来J.显示器件技术,2004,(1):1-8.2章百宝,姚毅.OLED显示屏接口电路的设计J.兵工自动水

12、平轴向翻卷设置001001100间间隔D1:0定义结束页地址,可以大于或等于起始页地址设定对比度控制寄存器设定页地址设置显示平面的开/关10000001可选择1256步进对比度,步值越大对比度也越大化,2006,(9):86-92.3程晓红,等.有机电致发光材料研究新进展J.云南化工,2005,(4):1-5.4VGG12864G-S002显示模块技术说明书Z.重庆瑞控科用X3X2X1X0来设置07页的读/写1011X3X2X1X0页地址1010111X0X0=0,OLED关;X=1,OLED开技有限公司,2005.(许雪军编发)2.4接口电路一般OLED显示模块都需要提供驱动电压,的范围在D

13、C711V之间,典型值为5V-S002OLED不需要另加外围31页)升压,只需提供逻辑电压即可。如果使用AT89L51型号的低电压(2.76V)单片机,采用3V供电则单片机与显示模块之间无须进行电平变换,可直接相连。由于该模块采用8位并行数据接口,读、写操作时序,所以很容易实现与8位微处理器的接口。AT89L51与VGG12864G-S002OLED显示模块的接本检测软件能够实现实时在线采集检测信号并且同时对信号进行系统的分析,判断所检测的钢丝绳是否发生故障,故障发生的位置以及故障的大小,检测完毕后,能够以文本文件格式生成检测结果的报告,报告中除了显示故障的所有信息外,还参照国家标准给钢丝绳的使用状态下了结论,即此被测钢丝绳能否继续使用以及使用期限。从图6可以看到,检测软件采集的波形与Matlab软件所显示的曲线波形基本一致。3结论口应用见图4。本文详细描述了钢丝绳无损检测系统的搭建以及对检测信号的处理过程,经实际检验表明,此系统能够实现检测信号的采集,存储功能,并