基于FPGA的OLED真彩色顯示的實現(xiàn)

摘要 利用FPGA控制模塊，設計了OLED真彩色動態(tài)圖像驅動控制電路。介紹采用FPGA實現(xiàn)OLED外圍控制電路和256級灰度的方法，并分析電路中模塊的作用及整個電路的工作過程。電路系統(tǒng)采用基于Altera公司的FPCA技術進行設計，以Verlog HDL為描述語言，Modelsim仿真結果表明，該方案能夠實現(xiàn)預定目標，實現(xiàn)480×RGB×640彩色OLED屏256級灰度顯示。
關鍵詞 OLED；FPGA；256級灰度；外圍控制電路

作為第3代顯示器，有機電致發(fā)光器件(Organic Light Emitting Diode，OLED)由于其主動發(fā)光、響應快、高亮度、全視角、直流低壓驅動、全固態(tài)以及不易受環(huán)境影響等優(yōu)異特性，具有LCD無法比擬的優(yōu)點，在手機、個人電子助理(PDA)、數(shù)碼相機、車載顯示、筆記本電腦、壁掛電視以及軍事領域都具有廣闊的應用前景，因而得到了業(yè)界廣泛的關注。OLED發(fā)展至今，已經(jīng)由最初的單色發(fā)展到現(xiàn)在的全彩，與此同時對驅動電路也提出了更高的要求，由最初的無灰階單色靜態(tài)驅動，到彩色動態(tài)驅動。
目前，OLED的研究重點是研制高穩(wěn)定性的器件以達到實用化的要求，但同時研究實現(xiàn)高質量動態(tài)顯示的驅動技術也很重要，因為只有結合良好的驅動技術，提高反應速度和分辨率，才能表現(xiàn)出OLED的優(yōu)異特點。然而，單色OLED顯示就要求驅動電壓具有較高的控制精度，彩色OLED顯示如要同時精確地控制RGB三基色的灰度，實現(xiàn)起來難度更大。為實現(xiàn)真彩色，R、G、B三基色要各自實現(xiàn)256級灰階。文中所述電路屬于全彩色動態(tài)驅動電路，將對其256級灰度顯示以及外圍驅動進行研究與設計，為今后大尺寸OLED顯示器提供一個可行的技術方案。

1 驅動控制系統(tǒng)設計
顯示器性能的好壞，一方面取決于顯示器的制作材料，另一方面取決于顯示器的驅動電路系統(tǒng)。驅動電路系統(tǒng)是保證顯示器正常工作必不可少的部分，對顯示性能起著舉足輕重的作用，驅動電路系統(tǒng)的不同會導致顯示器顯示色彩、亮度以及顯示的灰度、響應時間、功耗等顯示器參數(shù)。而OLED顯示屏需要專用的控制驅動芯片，只有OLED屏與驅動控制芯片的成功結合，才能推動OLED的發(fā)展從而取代LCD。然而，目前國內外對OLED研究的熱點主要在器件與材料上，關于驅動電路和灰度控制方面的研究相對較少，現(xiàn)有的OLED驅動電路集成度低，針對OLED特性的掃描效率優(yōu)化度也不高。因此，設計高性能的OLED驅動電路，成為顯示領域一個亟待解決的問題。文中在現(xiàn)有的研究基礎上，自行設計了分辨率為480×640彩色OLED屏外圍驅動電路，并對256級灰度實現(xiàn)方法進行了優(yōu)化，使其與OLED完美結合，從而進一步推動OLED向前發(fā)展。
1．1 OLED像素單元電路
對于OLED驅動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)，關鍵技術在于數(shù)據(jù)的寫入和掃描控制，圖1是單個像素的雙管驅動電路。一個TFT用來尋址，另一個是電流調制晶體管，用來為OLED提供電流。為防止OLED開啟電壓的變化導致電流變化，使用的是P溝器件，這樣，OLED處于驅動TFT的漏端，源電壓與有機層上的電壓無關。