手机屏幕设计

手机屏幕设计 毕 业 设 计 题目: 手机用OLED显示屏设计 学 生: 岳 挺 学 号: 8080613122 院 (系): 职业技术学院 专 业: 应用电子技术 指导教师: 张 麦 丽 2011 年5月31日 I 手机用OLED显示屏设计 摘 要 由于有机电致发光二极管同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。 手机用OLED显示屏设计就是设计一块可以以电路形式显示所需内容的OLED屏，以便于让使用者直观的了解信息。本设计主要是利用AUTO-CAD设计手机用显示屏的外观图，电极走线图，及完成掩模版。采用OLED材料设计屏，完善和优化手机的功能。使其流行化，大众化。 本文共分为四章。第一章介绍了现代显示技术，说明OLED的优越性。第二章介绍了OLED的理论知识，它的简史、结构、制造工艺、性能主要参数和应用。第三章是手机用OLED屏的设计，详细完成外观图的设计，完成阴阳极走线的设计，完成掩模板的设计。第四章对全文进行总结。 关键词:手机显示屏 ，有机电致发光显示器，阴阳极走线，掩模板设计 II Design of OLED Displays on Mobile Phone ABSTRACT Organic Light-Emitting Diode have both the self-illumination, do not need back light, contrast high, thickness thin, perspective wide and reaction speed, can be used for buckling sex panel, using temperature range, structure and process easier superior characteristic, is considered to be the next generation of flat-panel displays emerging application technology. Cell phones use OLED display design is a form of in circuit design of the OLED display screen, required content in order to let users intuitionistic knowledge information. This design is the main AUTO - CAD design cell phones use screen appearance figure, electrode walk, and complete chart cover template. Adopt OLED screen, material design, the function of improving and optimizing the mobile phone. Make it popular optimization, popularity. This paper is divided into four chapters. The first chapter presents that the modern display technology of OLED superiority. The second chapter presents the theoretical knowledge and its OLED brief history, structure, manufacture process, performance main parameters and applications. The third chapter is mobile phone use OLED screen design, detailed design of complete appearance figure, finish wiring design and cathode, completed the design of cover template. The fourth chapter of full-text were summarized in this paper. III 目录 摘 要................................................................................................................................................................ I ABSTRACT ................................................................................................................................................... II 1 引言............................................................................................................................................................. 1 1.1 LCD................................................................................................................................................... 1 1.1.1LCD的基本结构及工作原理 ................................................................................................ 1 1.1.2 LCD的优缺点 ....................................................................................................................... 2 1.2 PDP ................................................................................................................................................... 2 1.2.1 PDP 显示的原理 .................................................................................................................. 2 1.2.2 PDP的优缺点 ....................................................................................................................... 3 1.3 LED ................................................................................................................................................... 3 1.3.1 LED工作原理 ....................................................................................................................... 3 1.3.2 LED的优缺点 ....................................................................................................................... 4 1.4 OLED ................................................................................................................................................ 4 1.4.1 OLED发光原理 ....................................................................................................................... 4 1.4.2 OLED的优缺点 .................................................................................................................... 5 2 理论基础..................................................................................................................................................... 7 2.1 OLED发展简史 ............................................................................................................................... 7 2.2 OLED结构 ....................................................................................................................................... 8 2.3 OLED的制备工艺 ......................................................................................................................... 10 2.4 评价OLED 性能的主要参数 ...................................................................................................... 11 2.5 OLED的应用 ............................................................................................................................... 13 3 手机用OLED显示屏的设计 .................................................................................................................. 15 3.1 OLED外观图的设计 ..................................................................................................................... 15 3.1.1显示图案的设计 .................................................................................................................. 15 3.1.2 OLED屏的设计 .................................................................................................................. 15 3.2 OLED阴阳极走线的设计 ............................................................................................................. 17 3.2.1真值 .................................................................................................................................. 17 3.2.2图案电极设计 ...................................................................................................................... 18 3.2.3 有机板设计 ......................................................................................................................... 21 3.3 OLED掩模板的设计 ..................................................................................................................... 22 3.3.1集成度 .................................................................................................................................. 22 3.3.2 掩模板的设计 ..................................................................................................................... 22 IV 4 设计总结................................................................................................................................................... 25 致 谢............................................................................................................................................................. 26 参考文献....................................................................................................................................................... 27 手机用OLED显示屏设计 1 1 引言 现代显示技术 监视器是电视监控系统的终端显示设备。由于整个系统的状态最终都体现在监视器的屏幕上，因而可反映系统的优劣，所以监视器是整个电视监控系统的关键设备之一。 长期以来，CRT一直占据着监视器(或显示器)市场的主流，但其体积大、面板厚、消耗功率大等，一直不为人们所接受。 随着光电技术、材料科学及其相关技术的发展，己出现、、、LCDPDPLED OLED的大小屏幕显示器。尤其是近期出现的，具有很多优点，其发展前景诱人。下面OLED [1]就简单扼要地介绍一下、、、等几种现代显示器。LCDPDPLED OLED 1.1 LCD 的基本结构及工作原理1.1.1LCD LCD器件的结构如图1-1所示。由于液晶 的四壁效应，在定向膜的作用下，液晶分子在 正、背玻璃电极上呈水平排列，但排列方向互 为正交，而玻璃间的分子呈连续扭转过渡，这 样的构造能使液晶对光产生旋光作用，使光的图1-1 LCD结构图 偏振方向旋转90?。 图1-2 LCD工作原理图 LCD工作原理如图1-2所示，当外部光线通过上偏振片后形成偏振光，其偏振方向成垂直方向。这种偏振光通过液晶材料之后，被旋转90?，使偏振方向成水平方向，此方向与下偏振片的偏振方向正好一致，因此此光线能完全穿过下偏振片而到达反射板，经反射后能沿原路返回，从而呈现出透明状态。如果在液晶盒的上、下电极加上一定的电压，则电极部分的液晶分子转成垂直排列，从而失去旋光性。因此，从上偏振片入射的偏振光不被旋转，这种偏振光到达下偏振片时，其偏振方向与下偏振片的偏振方 陕西科技大学毕业论文(设计#说明#) 2 向垂直，从而被下偏振片吸收，而无法到达反射板形成反射，所以呈现出黑色。由此，我们可根据需要将电极做成各种文字、数字或点阵，就可获得所需的各种显示。 1.1.2 LCD的优缺点 液晶显示器的优点是:工作电压低、功耗小;没有丝毫辐射、对人体健康无损害;完全平面、又薄又轻、能大量节省空间适应更多的应用领域;显示字苻锐利、画面无闪烁、环保护眼;精确还原图像、无失真;屏幕调节方便和抗干扰能力比CRT强等。 液晶显示器的缺点是:需靠背光源发光、亮度和对比度低;可视角度小、最多达140度;对输入信号响应速度偏慢、一般在40ms左右;大部分低价LCD采用模拟接口、数字接口尚未形成统一标准;与CRT相比价格偏高等。但随着科学技术的不断发展与 [2]提高，现在最新的TFT-LCD显示器在克服这些缺点方面已有了相当的进步。 1.2 PDP 1.2.1 PDP 显示的原理 如图1-3所示，等离子显示器是一种利用气体放电的显示装置，这种屏幕采用了等离子管作为发光元件。大量的等离子管排列在一起构成屏幕。每个等离子对应的每个小室内部充有氖氙气体。在等离子管电极间加上高压后，封在两层玻璃之间的等离子管小室中的气体会产生紫外光，从而激励平板显示器上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光。每个离子管作为一个像素，由这些像素的明暗和颜色变化组合，产生各种灰度和色彩的图像，与显示像管发光相似。等离子体技术同其它显示方式相比存在明显的差别，在结构和组成方面领先一步。其工作机理类似普通日光灯，等离子显示器的结构一般由三层玻璃板组成。在第一层的里面涂有导电材料的垂直，中间层是灯泡阵列，第三层表面涂有导电材料的水平条。要点亮某个地址的灯泡，开始要在相应行上加较高的电压，等该灯泡点亮后，可用低电压维持氖气灯泡的亮度。关掉某个灯泡，只要将相应的电压降低。灯泡开关的周期时间是15ms，通过改变控制电压，可以使等离子板显示不同灰度的图形。彩色等离子板目前还处于快速发展阶段。 手机用OLED显示屏设计 3 1-3 PDP工作原理图 1.2.2 PDP的优缺点 等离子体显示器的优点是:PDP是自发光，其显示亮度高(达150Lx)、对比度高(500:1);纯平面图像清晰、色彩鲜艳、即使边缘也无扭曲失真;超薄(仅为几厘米)、超宽视角(达160度)，可作壁挂;不受磁场影响，环保无辐射，对人眼无伤害;屏幕不存在聚焦，对迅速变化的画面响应速度快;有齐全的输入接口，可接收电脑、VCD、DVD、HDTV等各种信号源;散热性能好，无风扇等噪音困扰等。 等离子体显示器的缺点是:因PDP显示是平面设计，其显示屏上的玻璃极薄，其表面不能承受太大或太小的大气压力，更不能承受意外的重压;因PDP显示的每一个像素都是独立地自行发光，所以耗电量大，一般达300瓦;由此，其发热量大，因此要 [3]注意散热;此外，PDP的制造成本高等。 1.3 LED 1.3.1 LED工作原理 发光二极管是由?-?族化合物，如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光。 假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带、介带中间附近)捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近 陕西科技大学毕业论文(设计说明书) 4 PN结面数μm以内产生。 1.3.2 LED的优缺点 发光二极管的优点是: (1)、体积小 (2)、耗电量低 (3)、使用寿命长 (4)、高亮度、低热量 (5)、环保 (6)、坚固耐用 (7)、多变幻 (8)、技术先进 发光二极管的缺点是: 第一点LED中的砷、铅、镍和铜元素对人体和环境的影响最为严重，未来应当进行更为细致深入的调查，以促进政府对LED产品的安全使用和回收处理制定规范。简单的说，虽然LED的能效非常高，但它绝非完全环保的选择，只是蕴含的潜在危险和其他照明技术不同罢了。 第二点 LED需要由于单个发光面比较窄，通常大规模集成在线路板上，形成一个比较大的发光源，由此会造成大量热量积累，有时会击穿电路板。所以LED [4]灯的散热一定要好。 1.4 OLED 1.4.1 OLED发光原理 OLED器件的结构如图1-4所示。OLED属于载流子双注入型发光器件，其发光机理为:在外界电压的驱动下，由电极注入的电子和空穴在有机材料中复合而释放出能量，并将能量传递给有机发光物质的分子，后者受到激发，从基态跃迁到激发态，当受激分子回到基态时辐射跃迁而产生发光现象。 手机用OLED显示屏设计 5 1-4 OLED器件的结构 OLED的发光过程通常由以下5个阶段完成。 1(在外加电场的作用下载流子的注入:电子和空穴分别从阴极和阳极向夹在电极之间的有机功能薄膜注入。 2(载流子的迁移:注入的电子和空穴分别从电子输送层和空穴输送层向发光层迁移。 3(载流子的复合:电子和空穴复合产生激子。 4(激子的迁移:激子在电场的作用下迁移，能量传递给发光分子，并激发电子从基态跃迁到激发态。 5(电致发光:激发态能量通过辐射跃迁，产生光子，释放出能量 1.4.2 OLED的优缺点 OLED的优点是: (1)厚度可以小于1毫米，仅为LCD屏幕的1/3，并且重量也更轻; (2)固态机构，没有液体物质，因此抗震性能更好，不怕摔; (3)几乎没有可视角度的问题，即使在很大的视角下观看，画面仍然不失真; (4)响应时间是LCD的千分之一，显示运动画面绝对不会有拖影的现象; (5)低温特性好，在零下40度时仍能正常显示，而LCD则无法做到; (6)制造工艺简单，成本更低; (7)发光效率更高，能耗比LCD要低; (8)能够在不同材质的基板上制造，可以做成能弯曲的柔软显示器。 陕西科技大学毕业论文(设计说明书) 6 OLED的缺点是 : (1)寿命通常只有5000小时，要低于LCD至少1万小时的寿命; (2)不能实现大尺寸屏幕的量产，因此目前只适用于便携类的数码类产品; [5](3)存在色彩纯度不够的问题，不容易显示出鲜艳、浓 手机用OLED显示屏设计 7 2理论基础 2.1 OLED发展简史 随着信息时代的到来，显示器在仪器仪表、计算机、通讯设备、家用电器等领域得到广泛使用。当前正在设用的显示器件主要有阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子显示器(PDP)、发光二极管(LED)、场致发射(FED)等，它们已形成年产数百亿美元的产业群体。由于它们自身有不同程度的性能缺陷，在信息社会中使用受到一定的限制。而有机发光器件可大大克服他们的缺点，已成为当今显示器件研究的热门。 早在60年代，就有人注意到有机电致发光现象。1963年，Pope等人以电解质溶液为电极，在蒽单晶的两侧加400v直流电压时，观察到了蒽的蓝色电致发光。1969年，Dresner等人在有机EL器件中引入固体电极。这些早期的EL器件，单晶难于生长，驱动电压很高(400,2000v)，几乎没有实际用处，但这些早期研究建立了对有机电致发光的全过程的认识:1)电子、空穴从阴极注入;2)载流子复合;3)复合产的激子通过能量辐射完成能量衰减。 真正使用有机电致发光器件(OLED)获得划时代的发展是在八十年代。1987年，美国Eastman Kodak公司的C.W.Tang等人以空穴传输效果较好的芳香二胺作为空穴传输层，8-羟基喹啉铝作为发光层，以透明的ITO导电膜和镁银合金分别作为阳极和阴极，制作了双层薄膜加薪式绿光OLED，其驱动电压低于10v，发光效率为1.51m/W，发光亮度高达1000cd/m2.这种超薄平板器件以其高亮度，高效率和低驱动电压等优点引起人们的极大关注。随后，日本九州大学的C.Adachi等人在器件中引入了电子传输层做成了三层夹心结构，进一步降低了驱动电压并提高了器件的发光效率。 1933年，N.C.Greenhan等人在两层聚合物间插入另一层聚合物实现载流子匹配注入，发光量子效率提高了20倍，这不仅拓宽了对OLED器件机制的了解，且预示着OLED开始走向产业化。 在提高有机电致发光二极管性能的同时，有机电致发光显示器也获得了飞速的发展。1955年，日本先锋公司率先报道了单色绿光256*64点阵的OLED显示器。并于1997年成功用于汽车显示面板，首先是单个非晶-Si薄膜晶体管TFT驱动，再到多晶硅 TFT驱动，为了获得均匀的发光，有研究了二个TFT、三个TFT、四个TFT驱动方式。先锋公司于1999年展示了有源驱动5.2全彩色1/4VGA AM-OLED,2000年，柯达与其合作伙伴日本三洋公司采用低温多晶硅薄膜驱动有机电致发光显示器，制成了5.5″全彩色VGA AM-OLED,该器件仅有一个硬币厚，功耗是相同尺寸AMLCD的一半，成本只有其75%。2001，Sony又推出13″全彩色AM-OLED,东芝公司首次采用喷墨印刷技术制作成功2.8″全彩色聚合物AM-OLED。2006年OSRAM Opto半导体公司发布 陕西科技大学毕业论文(设计说明书) 8 55000小时寿命的OLED显示器件，具有180度视角，2000:1对比度的优异性能。2005年底Cambridge Display Technology(剑桥显示技术)宣布成功开发了14英寸的OLED的屏，并称未来更大尺寸的的OLED显示屏也将很容易开发出来。出光兴产于2004年10月18日正式宣布，开发出兼顾高效率和长寿命OLED荧光型绿色发光材料。新材料OLED在亮度3000cd/m?下的电流效率为30cd/A，材料寿命方面，亮度半衰期长达4万小时(亮度初期1000cd/m?),相当于磷光型的两倍以上。2006年英国剑桥显示器技术公司(Cambridge Display Technology.CDT)宣布，与住友的合资公司Sumation开发成功了蓝色、红色、以及绿色寿命更长的高分子型OLED元件，蓝色OLED元件方面，初始亮度为400cd/m?，亮度半衰寿命为1万个小时。电流效率为9 cd/A。蓝色色度的CIF坐标值为(0.14，0.21)。红色OLED元件方面，同样的初始亮度时，亮度半衰寿命达5万个小时。电流效率为11 cd/A.红色色度坐标为(0.67，0.32)。绿色OLED元件方面，同样的初始亮度时，亮度半衰寿命也长达5万个小时。电流效率为16 cd/A，色度坐标为(0.36，0.60)，与现有绿色OLED元件相比，色彩度更浓。 有机发光二极管(OLED)的发展很快，每年以200%的速度在怎加。目前，介入新型OLED研发的公司超过85家，预计OLED将会在许多领域挤占LCD的市场。OLED的市场将不断扩大。这一切都表明，OLED技术正在逐步实用化，显示技术又将面临新 [6]的革命。 2.2 OLED结构 有机电致发光器件的基本结构属于夹层式结构，即发光层被两侧电极像三明治一样夹在中间。并且一侧为透明电极以便获得面发光。根据有机膜的功能，器件结构可以分为以下几类: (1)单层器件结构 在器件的正极和负极间，制作由一种或数种物质组成的发光层，这种结构(如图 [7]2-1所示)，在聚合物电致发光中较为常见。 图2-1 单层器件结构示意图 (2)双层器件结构 手机用OLED显示屏设计 9 由于大多数OLED材料是单极性的，不是具有传输空穴的性质，就是具有传输电子的性质，但同时具有均等的空穴和电子传输性质的有机物很少。如果用这种单极性的物质作为单层器件的发光材料，会使电子与空穴的复合区自然的靠近某一电极，当复合区越靠近这一电极就越容易被电极所猝灭，而这种猝灭有损于有机物的有效发光，从而使OLED的发光效率降低。Kodak公司提出的双层有机膜结构有效的解决了电子和空穴的复合区远离电极和平衡载流子注入速率问题，提高了OLED器件的效率。它的主要特点是发光层材料具有电子传输性，需要加入一层空穴传输材料去调节空穴和电子注入到发光层的速率，这层空穴传输材料还起着阻挡电子的作用，使注入的电子和空穴在发 [8]光层出发生复合。如图2-2所示 图2-2DH-A型器件结构示意图 图2-3 DH-B型器件结构示意图 如果发光材料具有空穴传输性质，就需要使用DH-B型双层器件结构(如图2-3所示)，即需要加入电子传输层以调节载流子的注入速率，使注入的电子和空穴在发光层处复合。 (3)三层或多层结构 三层器件结构的OLED有空穴传输层(HTL)，电子传输层(ETL)和将电能转化成光能的发光层组成。在实际的器件设计中，为了使OLED器件的各项性能最优，充分到发挥各个功能层的作用，通常采用如图2-4所示的多层器件结构，这种器件结构不但保证了OLED功能层与玻璃间的良好附着性，而且还使得来自阳极和金属阴极的载流子更容易注入到有机功能薄膜中。 陕西科技大学毕业论文(设计说明书) 10 图2-4 多层器件结构示意图 但是由于大多数有机物具有绝缘性，只有在很高的电场强度(10 uv•cm)下才能是载流子从一个分子流向另一个分子，所以有机膜的总厚度不超过几百个纳米，否则器件 [9]的驱动电压太高，失去了有机电致发光的实际应用价值。 2.3 OLED的制备工艺 OLED显示屏的制备工艺包括:ITO玻璃清洗?光刻?再清洗?前处理?真空蒸镀有机层?真空蒸镀背电极?真空蒸镀保护层?封装?测试，关键工序的工艺如下: (1)ITO玻璃的洗净及表面处理 ITO作为阳极其表面状态直接影响空穴的注入和与有机薄膜层间的界面电子状态及有机材料的成膜性。如果ITO表面不清洁，其表面自由能变小，从而导致蒸镀在上面的空穴传输材料发生凝聚、成膜不均匀。 ITO表面的处理过程为:洗洁精清洗?乙醇清洗?丙酮清洗?纯水清洗，均用超声波清洗机进行清洗，每次洗涤采用清洗5分钟，停止5分钟，分别重复3次的方法。然后再用红外烘箱烘干待用。对洗净后的ITO玻璃还需进行表面活化处理，以增加ITO表面层的含氧量，提高ITO表面的功函数。也可以用比例为水:双氧水:氨水=5:1:1混合的过氧化氢溶液处理ITO表面，使ITO 表面过剩的锡含量减少而氧的比例增加，以提高ITO表面的功函数来增加空穴注入的几率，可使OLED 器件亮度提高一个数量级。 ITO玻璃在使用前还应经过“紫外线,臭氧”或“等离子”表面处理，主要目的是去除ITO 表面残留的有机物、促使ITO 表面氧化、增加ITO 表面的功函数、提高ITO表面的平整度。未经处理的ITO表面功函数约为4.6 eV，经过紫外线,臭氧或等离子表面处理后的ITO表面的功函数为5.0 eV以上，发光效率及工作寿命都会得到提高。对ITO玻璃表面进行处理一定要在干燥的真空环境中进行，处理过的ITO玻璃不能在空气中放置太久，否则ITO表面就会失去活性。 手机用OLED显示屏设计 11 (2)ITO的光刻工艺 ITO的光刻工艺如图2-5所示。 图2-5 ITO的光刻工艺 (3)有机薄膜的真空蒸镀工艺 OLED器件需要在高真空腔室中蒸镀多层有机薄膜，薄膜的质量关系到器件质量和寿命。在高真空腔室中设有多个放置有机材料的蒸发舟，加热蒸发舟蒸镀有机材料，并利用石英晶体振荡器来控制膜厚。ITO 玻璃基板放置在可加热的旋转样品托架上，其下面放置的金属掩膜板控制蒸镀图案。膜厚通过晶振频率点数和蒸发舟挡板联合控制。 但是，有机材料的蒸镀目前还存在材料有效使用率低(〈10,)、掺杂物的浓度难以精确控制、蒸镀速率不稳定、真空腔容易污染等等不足之处，从而导致样片基板的镀膜均匀度达不到器件要求。 (4)金属电极的真空蒸镀工艺 金属电极仍要在真空腔中进行蒸镀。金属电极通常使用低功函数的活泼金属，因此在有机材料薄膜蒸镀完成后进行蒸镀。常用的金属电极有Mg/Ag、Mg:Ag/Ag、Li/Al、LiF /Al 等。用于金属电极蒸镀的舟通常采用钼、钽和钨等材料制作，以便用于不同的金属电极蒸镀(主要是防止舟金属与蒸镀金属起化学反应)。 (5)器件封装工艺 OLED器件的有机薄膜及金属薄膜遇水和空气后会立即氧化，使器件性能迅速下降，因此在封装前决不能与空气和水接触。因此，OLED的封装工艺一定要在无水无氧的、通有惰性气体(如氩气)的手套箱中进行。封装材料包括粘合剂和覆盖材料。粘合剂使用紫外固化环氧固化剂，覆盖材料则采用玻璃封盖，在封盖内加装干燥剂来吸附残 [10]留的水分。 2.4 评价OLED 性能的主要参数 通常，OLED发光材料及器件的性能可以从发光性能和电学性能两个方面来评价。发光性能主要包括发射光谱、发光亮度、发光效率、发光色度和寿命;而电学性能则包括电流与电压的关系、发光亮度与电压的关系等，这些都是衡量OLED材料和器件性 陕西科技大学毕业论文(设计说明书) 12 能的主要参数。 1、发射光谱 发射光谱指的是在所发射的荧光中各种波长组分的相对强度，也称为荧光的相对强度随波长的分布。发射光谱一般用各种型号的荧光测量仪来测量，其测量方法是:荧光通过单色发射器照射于检测器上，扫描单色发射器并检测各种波长下相对应的荧光强度，然后通过仪记录荧光强度对发射波长的关系曲线，就得到了发射光谱。 OLED的发光光谱有两种，即光致发光(PL)光谱和电致发光(EL)光谱。PL光谱需要光能的激发，并使激发光的波长和强度保持不变;EL光谱需要电能的激发，可以测量在不同电压或电流密度下的EL光谱。通过比较器件的EL光谱与不同载流子传输材料和发光材料的PL光谱，可以得出复合区的位置以及实际发光物质的有用信息。 2、发光亮度 发光亮度的单位是cd/?，表示每平方米的发光强度，发光亮度一般用亮度计来测量。最早制作的OLED器件的亮度已超过了1000cd/?，而目前最亮的OLED亮度可以超过140000cd/?。 3、发光效率 OLED的发光效率可以用量子效率、功率效率和流明效率来表示。 量子效率ηq是指输出的光子数Nf与注入的电子空穴对数Nx之比。量子效率又分为内量子效率ηqi和外量子效率ηqe。内量子效率ηqi是在器件内部由复合产生辐射的光子数与注入的电子空穴对数之比;其实，器件的发光效率由外量子效率ηqe来反映，可由下式来表示。 外量子效率可以用积分球光度计来测量单位时间内发光器件的总光通量，通过计算来得出器件的外量子效率。 激发光光子的能量总是大于发射光光子的能量，当激发光波长比发射光波长短很多时，这种能量损失就很大，而量子效率不能反映出这种能量损失，需要用功率效率来反映。功率效率ηp，又称为能量效率，是指输出的光功率Pf与输人的电功率Px之比。衡量一个发光器件的功能时，多用流明效率这个参量。流明效率ηl ，也叫光度效率，是发射的光通量 L(以流明为单位)与输入的电功率 Px 之比。 其中，S 为发光面积(?)，B 为发光亮度(cd/?)，I和V分别为测量亮度时所加的偏置电流和电压，J为相应的电流密度(A/?)，流明效率的单位是lm/W。 4、发光色度 发光色度用色坐标(x，y，z)来表示，x表示红色值，y表示绿色值，Z表示蓝色值，通常x，y两个色品就可表注颜色。 5、发光寿命 寿命是指为亮度降低到初始亮度的50,所需的时间。对商品化的OLED器件要求连续使用寿命达到10000小时以上，存储寿命要求5年。在研究中发现影响OLED器 手机用OLED显示屏设计 13 件寿命的因素之一是水和氧分子的存在，因此在器件封装时一定要隔绝水和氧分子。 6、电流密度,电压关系 在OLED器件中，电流密度随电压的变化曲线反映了器件的电学性质，它与发光二极管的电流密度,电压的关系类似，具有整流效应。在低电压时，电流密度随着电压的增加而缓慢增加，当超过一定的电压电流密度会急剧上升。 7、亮度,电压关系 亮度-电压的关系曲线反映的是OLED器件的光学性质，与器件的电流,电压关系曲线相似，即在低驱动电压下，电流密度缓慢增加，亮度也缓慢增加，在高电压驱动时，亮度伴随着电流密度的急剧增加而快速增加。从亮度,电压的关系曲线中，还可以得到 [11]启动电压的信息。启动电压指的是亮度为1cd/?的电压。 2.5 OLED的应用 (1)OLED在头戴显示器领域的应用 以视频眼镜和随身影院为重要载体的头戴式显示器得到了越来越广泛的应用和发展。其在数字士兵、虚拟现实、虚拟现实游戏、3G与视频眼镜融合、超便携多媒体设备与视频眼镜融合方面有卓越的优势。 与LCD和LCOS相比，OLED在头戴显示器的应用有非常大的优势:清晰鲜亮的全彩显示、超低的功耗等，是头戴式显示器发展的一大推动力。 率先把OLED应用在视频眼镜上的是美国的eMagin. 无论是对于民用消费领域还是工业应用乃至军事用途都提供了一个极佳的近眼应用解决途径。随之，采用欧洲的超微OLED显示屏的视频眼镜被推上市场。在国内，iTheater(爱视代)凭雄厚的研发实力率先推出世界首款高分子超微OLED显示屏的视频眼镜;凭借其全知识产权的背景顺利打入国内军事领域，为中国数字士兵的建设出一份力。 (2) OLED在MP3领域的应用 MP3作为一款数字随身听已经在市场上日益成为时尚娱乐的主角，对于它的功能、容量、价格等等都得到了人们广泛的关注，也是各厂家目光的焦点所在，可是对于作为MP3的眼睛的屏幕却很少有人涉及。 除了影音随身看产品之外，不论Flash型还是HDD型的MP3，大多采用黑白单色LCD面板，仅仅停留在能够聆听音乐的简单要求上。但现如今的MP3除了这种最基本的功能外，更多的立足于人们对于个性、时尚追求的心理，表达的是一种生活的观念。所以在面板的设计上，出现了多彩背光设计，就是经常听到的“7色背光”的产品。在此基础上进一步发展，已经有用到区域彩色OLED面板(如:黄、蓝双色等区域各16色阶)的产品，有代表性的有BenQ的Joybee180、iRiver N10等。 陕西科技大学毕业论文(设计说明书) 14 OLED(Organic Light Emitting Display)，即有机发光显示屏，在MP3 屏幕的应用领域属于新崛起的种类，被誉为“梦幻显示屏”。它无需背光灯，而是“主动发光”。以BenQ Joybee180的OLED液晶屏为例，它摒弃了传统LCD的缺点，每个像素都可自行发光，不管在什么角度什么光线下都可以比传统LCD显示更加清晰的画面，而且环境越黑屏幕越亮，犹如夜间的莹彩精灵。 MP3的消费者多为年轻族群，对他们而言MP3除了基本功用之外，还带有一点点炫耀的色彩。在夜晚寂静的街边，边走边听着音乐，看着OLED屏幕跳动的蓝光，音符的跳动伴着脚步的跳动和心情的起伏，定有一种别样的感觉。或是在朋友欢聚的Party上，OLED蓝光的闪烁熠熠生辉，定能让你成为聚会的主角。 除了带来全新的视觉感受之外，OLED还有很多LCD面板无法比拟的优点。比如可以使MP3做得更轻更薄，可视角度更大，并且能够显著节省电能。不过OLED的应用还要搭配MP3的整体设计，才能展现出它的魅力。目前刚刚上市的BenQ Joybee180可以说是液晶屏的应用与整体设计相结合的典范。Joybee180的造型时尚、简约、大方，整款机器呈正方形，看上去像一个精致小巧的手提袋，精华部分又好似一款华丽精美的手表。而且，运用表带的流行元素取代传统的佩戴方法，提供一系列不同的面板，可依服饰的不同进行替换，改变以往一成不变的搭配，秀出你的时尚搭配，秀出你的独特心情。 OLED应用于MP3产品上不仅增加了产品绚丽的美感，而且也为图文资讯的 [12]表达锦上添花，无疑将成为MP3显示面板的主流。 手机用OLED显示屏设计 15 3 手机用OLED显示屏的设计 手机用OLED显示屏的设计主要可分为:外观图的设计、阴阳极走线的设计和掩模板的设计等三部分内容。 3.1 OLED外观图的设计 外观图的设计主要包括:显示图案和和的OLED屏的设计。 3.1.1显示图案的设计 显示图案即显示器显示信息对应的图案。主要为8字、点阵等。 8字 点阵5*7 图3-1 显示信息对应的图案 显示图案注意事项: a.8字长宽比例为2:1;考虑人们的美观性，8字的倾斜角度在85度左右，符合人们的习惯;另外还要考虑段宽、段艰巨、圆角和尖角等要素。 [13]b.点阵、图形倾斜角度为90度。 3.1.2 外观图的设计 陕西科技大学毕业论文(设计说明书) 16 图3-2 外观图 图3-2中: 1.OLDE外形的长37?，宽为52?; 2.OLED大片长为37?，宽为52?; 3.OLED小片的长为37?，宽为48?; 4.OLED大片在下，小片在上; 5.OLED可视区长为30?，宽为40?; 6.可视区距小片玻璃左边缘距离3.5?;可视区距小片玻璃下边缘距离4?; 7.引线的电极共有48个; 8.引线电极长为3.5?，宽为0.4?; 9.引线电极间隙为0.2?; 10.引线电极(第一根)距玻璃边缘的距离为0.7?; 11.封口位于玻璃左边中央部位，长2mm宽为1?; 12.偏光片的外形尺寸在小玻璃的基础之上向内偏移了0.5?; 13.OLED玻璃的厚度为0.7?. 手机用OLED显示屏设计 17 图3-3 整体图 3.2 OLED阴阳极走线的设计 3.2.1真值表 图3-4“8”字的笔段分布图 陕西科技大学毕业论文(设计说明书) 18 表3×3驱动显示的“8”字真值表 PIN Seg1 Seg2 Seg3 Com1 f a b Com2 e g c Com3 / d / 3.2.2图案电极设计 (1)确定上、下电极(COM、SEG层)的走线 首先确定(上、下电极的)驱动方式，再确定真值表COM、SEG层的走线分布，保证真值表和COM、SEG层的走线关系一一对应。 电路的驱动方式由静态驱动和动态驱动两种，一般采用的是动态驱动的方法。动态驱动的优点是不同笔段(8字)的响应段可以用不同的COM和SEG电极组合控制，从而需要的引脚数量较少。 (2)设计电极图案时考虑“帖合余量”，由COM电极和SEG电极相互配合、控制， [14]使COM电极和SEG电极的叠加区域成为要显示的图案。 a、COM电极图案 8字 5*7点阵 图 3-5 COM电极出线 手机用OLED显示屏设计 19 图3-6 COM电极图案 b、SEG电极图案 8字 5*7点阵 图3-7 SEG电极出线 陕西科技大学毕业论文(设计说明书) 20 图3-8 SEG电极图案 (3)COM电极和SEG电极叠加在一起后就可以实现点亮整个屏的效果，下面的图就是把COM电极与SEG电极叠加之后所得到的显示图案。图3-9中的电极走线图在实际当中并没有被点亮，因为他们并非实现了叠加，只是电极密集排列而已，只不过有些银点是会被点亮的，但由于这些点很小所以也是不可见的。 手机用OLED显示屏设计 21 图3-9 COM和SEG电极图案 3.2.3 有机板设计 在完成图案电极设计后，为防止COM电极和SEG电极在走线过程中发生交叉、重叠等，而导致短路。需在COM电极和SEG电极之间设计一个有机板。如图3-10所示，有机板的外形为L=W=30mm。 图3-10 有机板 陕西科技大学毕业论文(设计说明书) 22 3.3 OLED掩模板的设计 3.3.1集成度 在设计掩模板以前，首先要介绍一下集成度的概念。 通常玻璃基板有多种如:300*360mm，300*360*0.7mm，300*360*0.55mm，但OLED产品的外形却是千差万别的，生产时标准盒一般由设备确定，生产时一个标盒的生产，那么一个标盒能分割出几个OLED产品呢,这个问题就是如何计算集成度的问题 图3-11 OLED的外观尺寸 如图3-11所示若a、OLED的外形为玻璃长L=37mm，大玻璃宽W=52mm,小玻璃宽W1=48mm，台阶宽Wp=4mm。b、选用ITO玻璃300mm*360mm*1.1mm。c、标盒四周留7.5mm的边用于生产对位等。此时一个标盒可以设计多少OLED产品，即集成度表示一个标盒所能设计出的OLED产品的个数。有上述条件a、b、c可按下列公式计算集成度: N1=[(360-15)/L] *[ (300-15) /(2W1+Wp)] (3-1) N2=[(360-15)/ (2W1+Wp)] *[ (300-15) /L] (3-2) 其中L=37mm W1=48mm Wp=4mm 充分考虑利用标盒，N1和N2中较大的就是可以设计出的集成度。N1=9*2=18， [15]N2=6*3=18，取N1和N2中较大的，集成度为18。 3.3.2 掩模板的设计 掩模板的设计一般有两种方法:一种是传统的方法，即“贴红膜-照相-拼版”;另一种方法是用计算机绘图软件绘制底图，它是目前常用的方法，也是我们采用的方法。根据这一底图，在不同的层面设计面(背)电极、边框、银点、凸版版图，并通过转换软件将数据转换成光绘数据，由光绘仪直接制成1:1单体菲林，在通过高精度拼版机拼版成为生产用菲林。 手机用OLED显示屏设计 23 (1)加工标记 一套光刻掩膜版包括两张版，我们习惯称之为上版、下版，即UP版和DOWN版，除此之外，还有一些生产过程中必要的加工标记，主要包括: 光刻上版时的对位标记，如图3-12示。 上下两张版重合时，贴合对位标记的圆点和圆圈分别在两个电极版图上，是生产时贴合对位的依据，也是检查贴合质量的依据。圆点和圆圈同心为标记贴合位置，圆点与圆圈相切时为贴合允许最大偏离位置，圆点与圆圈内圆相交时的贴合偏离是不允许的。 这些标记是生产工艺中必不可少的标记，如果在设计时有一种标记丢掉或错误生产 [16]就无法正常进行。 掩膜版上版标记 上下玻璃压合对位标记 图3-12加工标记 (2)掩模板设计原则 a、排版方向要有利于单元图形数量最大。 b、排版时图形排列要中心对称，且与PI版和丝网版能配套，上下图形重合后留有对位余量。 (3)掩模板的设计过程 考虑掩模板排版原则排版方向有利于单元图形数量最大，取最大的集成度，所以集成度N=18.因此可知一个标盒可设计3行6列即18对OLED产品。。 按照集成度的计算原则在单粒显示器版图的基础上设计出Masku版和Maskd版， [17]然后对各单元进行“阵列”，最终设计出Masku版和Maskd版。 图 3-13和图 3-14分别为Masku版和Maskd版 陕西科技大学毕业论文(设计说明书) 24 图 3-13 Masku版 图 3-14 Maskd版 手机用OLED显示屏设计 25 4 设计总结 本文为“手机用OLED显示屏设计” ，旨在完成外观图的设计，阴阳极走线的设计，掩模板的设计以及运用AUTO CAD进行绘图。通过检索、资料，了解OLED的结构，发光原理;OLED的优缺点;OLED发展简史;OLED的制造工艺;OLED性能主要参数; OLED的应用。 本课题的设计内容可以分为三部分: :1.OLDE外形的长37?，宽为52?; 2.OLED(1)手机用OLED显示屏的尺寸为 小片的长为37?，宽为48?; 3.OLED可视区长为30?，宽为40?;4.可视区距小片玻璃左边缘距离3.5?;可视区距小片玻璃下边缘距离4?;5.引线的电极共有48个; 6.封口位于玻璃左边中央部位，长2mm宽为1?; 7.OLED玻璃的厚度为0.7?. (2)通过对电路的驱动方式,,静态驱动和动态驱动，两种方式进行比较，最终选择动态驱动。再确定真值表COM、SEG层的走线分布，使COM电极和SEG电极的叠加区域成为要显示的图案。 (3)按照集成度的计算原则在单粒显示器版图的基础上设计出Masku版和Maskd版，然后对各单元进行“阵列”，最终设计出3行6列的Masku版和Maskd版。 此次设计中通过查阅大量的相干资料，详细了解了OLED的理论知识和OLED显示屏的原理，了解了OLED的现状，清楚的了解了OLED显示屏与其它显示屏相比较有哪些优点，明确了研究目标。 陕西科技大学毕业论文(设计说明书) 26 致 谢 这次毕业设计得到了很多老师和同学的帮助，其中我的老师张麦丽对我的关心和支持尤为重要，每次遇到难题，我最先做的就是向张老师寻求帮助，而张老师每次不忙或闲，总会抽空来找我面谈，然后一起商量解决的办法。 另外，感谢校方给予我这样一次机会，能够独立地完成一个课题，并在这个过程当中，给予我们各种方便，使我们在即将离校的最后一段时间里，能够更多学习一些实践应用知识，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。再一次对我的母校表示感谢。 感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的同学，和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们，在大学生活即将结束的最后的日子里，我们再一次演绎了团结合作的童话，把一个庞大的，从来没有上手的课题，圆满地完成了。正是因为有了你们的帮助，才让我不仅学到了本次课题所涉及的新知识，更让我感觉到了知识以外的东西，那就是团结的力量。 最后，感谢所有在这次毕业设计中给予过我帮助的人。本文参考了大量的文献资料，在此，向各学术界的前辈们致敬～ 手机用OLED显示屏设计 27 参考文献 [1]应根裕，屠彦.平板显示应用技术手册[M]:电子工业出版社，2007 :102-104 [2]张艳君.空间各向异性两体势向列相液晶形变研究[D].河北工业大学,2005:253-254 [3]王明炯. 高清晰度PDP的新驱动技术[J]光电子技术 , 1999,(04):16-19 [4]张延林.真彩色LED显示模块亮度测试系统[D]. 东北林业大学,2003:178-180 [5]杰瑞. 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