全彩AMOLED屏驱动设计及其节能显示模式的探索

【摘要】：自从1987年有机电致发光器件(OLED, Organic Light-emitting Device)被报道出来以后,OLED得到飞速发展,由于采用薄膜发光机理,OLED并不需要高电压即可发生较强的光,OLED还具有高饱和度、反应速度快、宽视角、低功耗等技术优势,使其成为了一种可应用于照明、显示等方面的新型器件,并逐步在显示技术市场占据了一个主要的位置,成为显示业发展前景不可估量的明日之星。因此,从工程应用角度如何更好地应用OLED,使其与市场产品更全面的结合,并找寻一种节能显示模式以应对便携设备的需求也是十分必要的。基于此,本论文开展了以下工作： 在实验中,搭建了全彩AMOLED(Active Matrix Organic Light-Emitting Diode)的驱动电路及测试平台,通过PC机上的人机交互界面程序,对显示特定图片的数据加以处理。通过由Matlab编写的测试程序,求出所显示的16位图像对应的RGB色度值以及图像的灰度值。实验中还对AMOLED宽广角的特性加以验证,并测试了显示不同相对亮度的同一图片以及具有不同灰度值的图片的工作电流。将对应图片的特征值与其工作电流进行综合分析,得到一些关于AMOLED在工程应用时需注意的事项。具体工作是分为硬件和软件两部分。 1、通过对OLED器件相关文献的大量阅读,了解了OLED的驱动方式及特点,根据其优缺点确定实验用AMOLED器件。有机电致发光器件可按照是否有单独像素驱动电路分为有源、无源两种,前者具有更好的操控性以及电气特性,因此基于AMOLED的优秀特性在实验中我们使用一款作为实验研究样品有源有机电致发光器件,LG3.0英寸的LH300WQ1 (240xRGBx400)屏,其相应的驱动芯片采用LGDP4251。 2、由于市场上现有的很多产品,尤其是须采用AMOLED显示屏的产品,如手机、MP4等电子产品中,其中央控制器大多采用ARM控制系统,因为一般单片机能力有限,无法适应产品要求,因此为了与工程应用更为接近,实验中选择了ARM7芯片S3C44BOX作为中央处理器。测试系统中,通过PC机进行显示内容的选择与处理,之后PC机与控制系统通信,将要显示的内容传递到AMOLED显示系统,在ARM系统中使用其NOR FLASH存储数据,用于接受和存储16位位图形式的图像数据。 论文中还设计AMOLED显示器外围驱动电路,包括有效地为AMOLED提供所需的稳定电源,为实验的顺利进行提供了有力保证。系统中,预留了测试接口,为瞬时电流的测试提供了便利。 3、在PC机上采用Matlab编写图形分析程序,建立人机对话界面。将要显示的目标图像文件首先转化成16位位图格式,之后根据图像色彩原理计算出目标图像的R、G、B、H、S、I以及灰度平均值并绘制直方图,从直观上了解图像的基本特征,对色彩分量进行分析。 4、测试了不同图像显示时的AMOLED电流值,并对所得结果进行讨论及分析。将测试所得到的显示指定图像时的瞬时电流与色彩分量以及灰度值等图像特征进行了综合分析,进而得到AMOLED显示与功耗的一些关系,从而总结出AMOLED节能显示的一些特点,为工程设计及应用提供节能显示方面的合理化意见和建议,如： 一、显示纯白色图片时其工作电流远大于纯黑色图片时电流。因为OLED是电流驱动型的自发光器件,显示白色图像时其红、蓝、绿像素都工作,消耗的电流大,而黑屏时OLED不工作,因此电流小。这一点与LCD大不相同。因此工程应用中采用AMOLED时应尽可能少用白色背景或菜单条。另外,当显示全黑色图片时,由于电源仍处于供电之中,其中的电子元件还会消耗一定的功率,比如像素驱动电路中的元件薄膜晶体管,因此黑屏时AMOLED仍有一定的小电流流过,并不为零。 二、分别显示红、蓝、绿三基色纯色图片时工作电流之和与纯白色工作电流基本相等,并且纯蓝色的功耗最大,绿色次之、红色最小,因此显示时可以根据显示要求少用蓝色。 三、图像的平均灰度与工作电流成明显的趋正比关系,但由于特定的图像有且只有一组灰度值与其相对应,而一组灰度值有无限个图像配色方案与其相对应,所以灰度与电流的关系稍显复杂,应用中也须多家注意。 【关键词】：有源有机发光器件(AMOLED) 图像特性 功耗 驱动电路 产品
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TN141
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 概述12-20
• 1.1 平板显示器12-13
• 1.2 OLED显示技术概述13-16
• 1.2.1 OLED显示的基本原理13-14
• 1.2.2 OLED显示的特点14-15
• 1.2.3 OLED显示的分类15
• 1.2.4 OLED显示的发展现状及应用15-16
• 1.3 AMOLED介绍16-18
• 1.3.1 AMOLED的分类16-17
• 1.3.2 AMOLED的优点和缺点17-18
• 1.4 本文具体工作及意义18-20
• 第二章 显示驱动硬件电路的设计20-36
• 2.1 概述20
• 2.2 LH300WQ1型彩色AMOLED的介绍及其应用20-27
• 2.2.1 LH300WQ1的特点20-22
• 2.2.2 驱动芯片的选用22-23
• 2.2.3 驱动芯片块的部分功能及原理23-25
• 2.2.4 OLED与驱动芯片接口25-27
• 2.2.5 OLED与LGDP4251的连接27
• 2.3 基于ARM7的控制系统27-36
• 2.3.1 LH300WQ1的使用27-30
• 2.3.2 ARM 7系统的选用及开发30-36
• 第三章 系统中显示图像的处理与软件设计36-52
• 3.1 视觉与色度36-38
• 3.1.1 光觉和色觉36
• 3.1.2 色度学原理36-37
• 3.1.3 格拉斯曼(H-Grassman)颜色混合定律37-38
• 3.2 CIE的R、G、B颜色表示系统38-40
• 3.3 图像处理系统中的位图40
• 3.3.1 图像处理系统构成40
• 3.3.2 位图40
• 3.3.3 图像灰度40
• 3.4 灰度直方图40-44
• 3.4.1 灰度直方图定义41-42
• 3.4.2 灰度直方图的性质42-43
• 3.4.3 灰度直方图的用途43-44
• 3.5 基于Matlab的图像分析软件设计44-52
• 3.5.1 Matlab概述44
• 3.5.2 16位位图的灰度处理44-45
• 3.5.3 16位位图处理软件人机交互界面的设计(Color ImageFeature Computer)45-52
• 第四章 实验实施与结果分析52-64
• 4.1 实验步骤53-59
• 4.2 实验结果分析与讨论59-63
• 4.3 实验结论63-64
• 第五章 结论与展望64-66
• 参考文献66-69
• 作者简介69-70
• 致谢70

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