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基于SSD1303及AT89C51驱动OLED显示屏的解决方案
发布时间:2017-04-12 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]1. 引言
有机电致发光显示(OLED)技术是下一代最有竞争力的平板显示技术。目前, OLED的研究重点是提高器件的稳定性、发光效率和高质量动态显示的驱动技术以达到实用化的要求.本文从实用的角度出发,首先论述了稳定的绿色有机薄膜电致发光器件的研制，阐述了96×64点阵的PM-OLED显示屏的制作，重点论述了利用Solomon公司的新产品,集控制器、行驱动器和列驱动器于一体的专用于OLED显示控制驱动电路SSD1303和单片机AT89C51驱动OLED显示屏的方法。本文工作结果是从实验室到应用的尝试,为OLED的实际应用提供了一种可行的方法。
2.矩阵显示屏的制备
2.1 OLED采用的结构及材料
OLED的结构采用目前较为成熟的多层结构,即在阳极和阴极之间夹多层有机薄膜组成的稳定的绿色有机薄膜电致发光器件。结构为ITO工字电感器/CuPc/NPB/Alq3:QA/Mg:Ag。
为了有效地从阳极注入空穴,要求阳极的功函数尽可能高,采用ITO(铟锡氧化物)作阳极.
为了有效地向有机材料注入电子,阴极材料的功函数要低。如Mg、Li工字电感器等,但由于它们在空气中易氧化而不稳定,因此可采用与其它稳定金属合金的办法,我们采用Mg:Ag做阴极,既可以提高器件量子效率和稳定性,还可以在有机膜上形成稳定坚固的金属薄膜。
加入CuPc(酞菁铜) 缓冲层,是为了提高器件稳定性和寿命.NPB(二胺衍生物: N,N’-二(1-萘基)-N,N’-二苯基-1,1’-联苯-4,4’-二胺)为空穴传输层。 电子传输层兼发光层为Alq3(8-羟基喹啉铝)，它既是一种电致发光材料,也是一种电子传输材料。传输层的引入是为了改善电子和空穴的注入平衡,以提高器件的发光效率.QA(喹吖啶酮)为器件产生绿光的掺杂剂，而掺QA的器件在稳定性上具有优势。
2.2 显示屏的制备
PM-OLED使用普通的矩阵交叉屏, OLED位于插件电感器交叉排列的阳极和阴极中间,通过对阳极和阴极组合的选通,可以控制每一个OLED的点亮。
矩阵显示屏的制备是在ITO导电玻璃上采用光刻工艺形成X方向的条状电极(阳极一体成型电感),其线宽为0.4mm,线间距0.1mm,然后在上面相继蒸发上CuPc、NPB、Alq3及掺杂剂QA,最后制作Y方向的金属Mg:Ag合金电极(阴极),其线宽也为0.4mm,线间距0.1mm,制作了每个像素尺寸0.4×O.4(mm2), 矩阵显示屏分辩率96×64,有效面积48×32 mm2. 由于ITO表面的清洁程度对器件的性能影响极大,在蒸发之前,要对ITO基片进行清洁处理,包括超声清洗、经有机溶剂蒸汽脱脂处理后,再用去离子水多次冲洗和氧等离子体处理等。
我们采用PR650、Keithley 2400 Source Meter等测试仪对像素特性进了测量，当外加电压>15V时，器件所能达到的亮度>10000cd/m2 。当电流密度为20mA/cm2时,器件的亮度是1900 cd/m2 ，由于OLED属于电流型器件，显示器的亮度可用电流来控制。我们用归一化亮度(亮度/初始亮度)与工作时间(小时)的关系曲线来表示器件衰退曲线,初始亮度为420 cd/m2,东莞电感器半亮度寿命为3300小时, 当初始亮度为100 cd/m2,半亮度寿命为13860小时,因此显示屏完全达到了实用化要求。
3. OLED矩阵显示屏驱动IC的选择
目前,世界上有多家公司正在从事OLED专用IC的设计工作, 我国内地还没有能生产OLED专用IC的公司，在国际上实力比较强的有我国香港的Solomon公司和美国的Clare公司等。
Clare公司生产的用于OLED显示的驱动IC,有MXED102行驱动器和MXED202列驱动器I C等,被认为是综合的、成品OLED显示驱动器.
Solomon公司投入市场的SSD1301被公认为是第一枚把控制器、行驱动器、列驱动器集成于一体的专用于OLED显示控制驱动的集成电路.而SSD1303是目前Solomon公司新推出的产品, 通过实验,我们用SSD1303成功驱动了96×64点阵的OLED显示屏.
SSD1303芯片内部电路框图如图1所示：主要由MCU接口、命令译码器、振荡器、显示时序发生器、电压控制与电流控制、区颜色译码器、和图形显示数据存储器(GDDRAM)、行驱动和列驱动组成。这种IC的专用OLED驱动方案使OLED显示性能最佳,降低了功耗。该器件采用TCP/TAB封装。具有驱动最大132×64点阵的图形显示、提供的逻辑电源为2.4～3.5V、供给OLED屏的电源为7.0～16V、列输出的最大电流为320μA、行输入的最大电流为45mA、低电流睡眠模式小于5μA、256级对比度控制,可编程帧频、具有几个MCU接口,如68/80并行总线和串行的周边接口、132×65bit显示缓冲器、可以垂直滚动、支持部分显示、工作温度：-40 oC～ 85 oC.采用此类芯片可进一步提高产品的可靠性和竞争力,是今后的主流产品。
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