1. 引言
目前，在光電顯示領域，CRT已經(jīng)走向末路，LCD正處于發(fā)展的頂峰時期，與技術成熟、產(chǎn)業(yè)鏈完善、規(guī)模龐大的LCD產(chǎn)業(yè)相比，OLED還處于發(fā)展的初級階段，它的優(yōu)勢可以從技術與產(chǎn)業(yè)兩方面來看，在技術上：OLED很薄、很輕，厚度可以做到比LCD??；由于是不需要背光源的主動發(fā)光，所以OLED視角很廣，一般認為接近180度；并且具有省電、耐低溫特性，在低溫下的性能遠遠優(yōu)于LCD；響應速度快，圖像刷新率幾乎是LCD的100至1000倍；除了圖像質(zhì)量的根本性改進外，還具有抗震性好這一特性，這對于便攜式設備而言十分有利；不僅如此，由于可彎曲的塑料也可以用作基質(zhì)材料，所以OLED顯示屏的外形不受限制，可以是任何形狀，可以放到任意物體的表面。由于使用了新的基質(zhì)材料，OLED顯示屏比目前最薄的薄膜電晶體管（TFT）屏幕還要平整得多。但上述優(yōu)點在目前上市的采用OLED的電子產(chǎn)品中并沒有完全表現(xiàn)出來，許多產(chǎn)品選用OLED，并不是因為上述優(yōu)點，而僅僅是覺得它清晰度高、色彩艷麗；OLED與LCD將有一個長期共存的階段，但隨著OLED這些優(yōu)勢的逐步實現(xiàn)，OLED將來可以對LCD發(fā)起挑戰(zhàn)。 產(chǎn)業(yè)上：與TFT-LCD動輒數(shù)億美元的投資相比，OLED的投資相對來說則少得多，成本上更具優(yōu)勢。由于自身突出的性能優(yōu)勢，OLED在市場上大受歡迎，從目前的情況來看，一直處于上升趨勢。
2. OLED的發(fā)光機理
OLED屬載流子雙注入型發(fā)光器件，它利用了電子發(fā)光的特性：當電流通過時，某些材料會發(fā)光，而且從每個角度看，都比液晶顯示器清晰；其發(fā)光機理為：在外界電壓的驅(qū)動下，由電極注入的電子和空穴在有機材料中復合而釋放出能量，并將能量傳遞給有機發(fā)光物質(zhì)的分子，使其受到激發(fā)，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，當受激分子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時輻射躍遷而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象[1]。發(fā)光過程通常由以下五個階段完成：
1）載流子的注入：在外加電場的作用下，電子和空穴分別從陰極和陽極向夾在電極之間的有機功能薄膜注入；
2）載流子的遷移：注入的電子和空穴分別從電子輸送層和空穴輸送層向發(fā)光層遷移；
3）載流子的復合：電子和空穴復合產(chǎn)生激子；
4）激子的遷移：激子在電場作用下遷移，能量傳遞給發(fā)光分子，并激發(fā)電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)；
5）電致發(fā)光：激發(fā)態(tài)能量通過輻射失活，產(chǎn)生光子，釋放出能量。
光的顏色與材料有關：一種方法是用小分子層工作，例如鋁氧化物；另一種方法是將激活的色素嵌入聚合物長鏈，這種聚合物非常容易溶化，可以制成涂層。電子流和載流子通常是不等量的，這意味著，占主導地位的載流子穿過整個結構層時，不會遇到從相反方向來的電子，能耗投入大，效率低。
3. OLED無源驅(qū)動技術
OLED以驅(qū)動方式可分為無源驅(qū)動(Passive Matrix，PMOLED)與有源驅(qū)動(Active Matrix，AMOLED)兩種，OLED的驅(qū)動方式是屬于電流驅(qū)動。無源方式的構造較簡單，驅(qū)動視電流決定灰階，主要應用在小尺寸產(chǎn)品上，它的分辨率及畫質(zhì)表現(xiàn)不錯，但若要往大尺寸應用產(chǎn)品發(fā)展，存在消耗電量大、壽命短的問題，最好采用有源驅(qū)動方式，因為有源的電流整流性比無源方式要好，不易產(chǎn)生漏電現(xiàn)象，同時使用低溫多晶硅(Poly-Si)TFT技術時，電流可以產(chǎn)生阻抗較低的小型TFT，符合大尺寸、大畫面OLED顯示器的需求。下面就無源驅(qū)動電路進行詳細的描述。
OLED顯示器是由眾多的像素點組成，這些像素點按行、列排成矩陣；顯示圖像時，按行掃描或按列掃描。本文以行掃描為例，說明無源單色n行m列OLED屏驅(qū)動時序關系。若使第x行與第y列交叉的發(fā)光元件發(fā)光（導通），僅需使列驅(qū)動電路的第y列選通開關閉合，輸出高電平，并使行掃描電路的第x行輸出低電平，屏上的其它發(fā)光元件發(fā)光原理類同，圖3.1是單色n行m列OLED屏掃描原理時序圖。
其中TFRM為幀周期，TLINE為行掃描周期，確定了幀頻率fFRM后也就確定了一幀的時間500)this.style.width=500;" border="0" />每一行的掃描時間TLINE在幀頻確定的情況下是確定的，即500)this.style.width=500;" border="0" />。
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對于以上所講的無源OLED顯示屏的驅(qū)動，主要是采用現(xiàn)有的IC來進行驅(qū)動的。本設計的驅(qū)動電路是采用臺灣普誠的PT6807、PT6808，其中PT6807為行驅(qū)動IC，PT6808為列驅(qū)動IC。以128X128點陣為例來說明具體的操作，模塊接口如圖3.2所示：
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PT6807是點陣OLED圖形顯示系統(tǒng)64路行驅(qū)動器[2]，它利用CMOS技術，提供64個移位寄存器和64路輸出驅(qū)動，PT6807自己產(chǎn)生時鐘信號用來控制PT6808列驅(qū)動器。
功能描述：
PT6807可以設計為主，從兩種模式，為大塊OLED驅(qū)動顯示提供方便；主/從模式選擇由控制腳MS來控制，在主模式下，選擇MS腳為高電平，輸入/輸出腳DIO1，DIO2，CL2只作為輸出腳來用；在從模式下，MS腳被置為低電平，輸入/輸出腳CL2作為輸入來用，而DIO1，DIO2的狀態(tài)由SHL腳來決定。
晶振電路：主模式下，可由R、C、CR端來決定時鐘頻率； 在從模式下，晶振電路的R，C端為懸空狀態(tài)，CR端接高電平。
顯示占空比選擇：顯示占空比靠輸入腳DS1，DS2的狀態(tài)來決定；在主模式下根據(jù)DS1，DS2腳的設置來選擇占空比，有四種占空比1/48，1/64，1/96，1/128可供選擇；在從模式下，DS1，DS2腳與電源VDD相連。
移位時鐘和相位選擇：PCLK2用來選擇移位數(shù)據(jù)是在CL2時鐘信號的上升沿，還是下降沿移出；數(shù)據(jù)移位方向的選擇由MS，SHL腳來控制。
PT6808是點陣OLED圖形顯示系統(tǒng)64路列驅(qū)動器[3]，它也利用CMOS技術，并提供顯示RAM、64位數(shù)據(jù)鎖存、64位驅(qū)動和解碼邏輯，內(nèi)部顯示RAM用來存儲由八位微處理器傳來的顯示數(shù)據(jù)，它根據(jù)存儲數(shù)據(jù)產(chǎn)生點陣OLED驅(qū)動信號，與PT6807（行驅(qū)動器）配合使用。
輸入緩存用來允許和禁止PT6808，當輸入輸出數(shù)據(jù)和指令被執(zhí)行時，CS1B和CS3必須處于工作狀態(tài)，不論CS1B和CS3處于任何狀態(tài)，RSTB和ADC都可以正常操作，并且內(nèi)部狀態(tài)不會改變。
輸入寄存器用來與MPU接口，并臨時存儲要寫入顯示RAM的數(shù)據(jù)，當CS1B和CS3處于工作狀態(tài)時，輸入寄存器通過R/W和RS來選定，數(shù)據(jù)通過MPU被寫入輸入寄存器，然后寫入顯示RAM中，數(shù)據(jù)在E信號的下降沿被鎖入，通過內(nèi)部操作自動寫入顯示RAM中。
輸出寄存器：當CS1B和CS3處于工作狀態(tài)，并且R/W和RS為高電平時，輸出寄存器用來臨時存儲顯示數(shù)據(jù)RAM，也即顯示數(shù)據(jù)RAM中的存儲數(shù)據(jù)被鎖存到輸出寄存器。當CS1B和CS3處于工作狀態(tài)，R/W為高，RS為低時，狀態(tài)數(shù)據(jù)（忙檢測）可以被讀出。
為了讀出顯示數(shù)據(jù)RAM中的內(nèi)容，需要訪問讀指令兩次，在第一次訪問中，顯示數(shù)據(jù)RAM中的數(shù)據(jù)被鎖存到輸出寄存器中，在第二次訪問中，MPU讀鎖存數(shù)據(jù)。這就是說，在讀顯示數(shù)據(jù)RAM時需要一次假讀，但是，在讀狀態(tài)數(shù)據(jù)時不需要假讀。
在本設計中有一點很容易被忽視，就是在工作過程中當OLED亮度較高時，很容易自動關屏，所以在寫入數(shù)據(jù)之前應該查看該項，若關屏，則將其打開，以保證OLED屏的正常工作。其中判斷是否關屏，若關閉則將其自動打開子程序如下：
rs = 0; // rs為數(shù)據(jù)/指令選擇腳
r_w = 1; // r_w為讀/寫輸入腳
e = 1; // e為允許信號輸入腳
busy = P3; // P3接數(shù)據(jù)線端口
e = 0;
if(busy&0x20==0x00) // 若為真，表示已關屏
{com=0x3f; // com為形參
wr_command(com);} // wr_command()是寫命令子程序
用于無源驅(qū)動OLED的芯片還有臺灣普誠的PT6885，PT6886；以及由晶門科技有限公司開發(fā)出的用于手機的單色，區(qū)域色，灰階OLED驅(qū)動控制器SSD1300，SSD1301，SSD1303等系列驅(qū)動器；另外還有上海航天上大歐德科技有限公司研制的國內(nèi)第一款自主知識產(chǎn)權OLED驅(qū)動IC：SC16805，SC16806等。
4．結束語
目前在OLED的兩大技術體系中，低分子OLED技術為日本掌握，而高分子的PLED技術及專利則由英國的科技公司CDT掌握；兩者相比PLED產(chǎn)品的彩色化上仍有困難，而低分子OLED則較易彩色化，雖然將來技術更優(yōu)秀的OLED會取代TFT等LCD，但有機發(fā)光顯示技術還存在使用壽命短、屏幕大型化難等缺陷。
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