СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №1/2016

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 36 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2016 Demux Demux Генератор гамма-напряжений ЦАП Demux Demux Demux Tab<255> Tab<19> Tab<1> Tab<0> Кремниевая пластина Р-типа Пиксельная область Стекло Катод Анод Герметик Катодный контакт УЗ-сварка N-карманы р+ р+ р+ р+ р+ М1 М2 М3 М4 М5 Цветной фильтр Органические слои 3,09 В 3,31 В 3,47 В 3,61 В 3,74 В 3,85 В 3,96 В 4,07 В 4,16 В 4,25 В 50 000 40 000 30 000 20 000 Интенсивность, отн. ед. 10 000 350 400 450 500 Длина волны, нм 550 600 650 700750 0 25 000 20 000 15 000 10 000 5000 0 Интенсивность, отн. ед. 350 400450500 Длина волны, нм 550600650700750 Синий Зеленый Красный Белый V0 V1 Гамма-напряжение V19 V39 V71 V119 V183 V255 0 Чёрный Уровни серого Белый 255 содержит следующие регистры: регистр управления режимами работы микро- дисплея, регистры гамма-коррекции, регистры управления смещением крас- ного, зелёного, синего и монохромного входных сигналов, регистр управления работой датчика температуры. Про- граммирование регистров производит внешний управляющий микроконтрол- лер. Для этих целей можно использо- вать любой микроконтроллер с интер- фейсом I 2 C, выполненным аппаратно или программно. Как правило, загруз- ка режимных регистров производится всего один раз при включении питания, за исключением режима температур- ной коррекции, о котором будет ска- зано далее. Режимы работы микроди- сплея приведены в таблице 2. Для управления кривой яркости пик- селей ЦАПформирователя данных объ- единён с генератором гамма-напряже- ний (см. рис. 4). На выходе генератора можно получить семь различных зна- чений напряжения (см. рис. 5), которые задаются значениями уровней оттен- ков серого (1, 19, 39, 71, 119, 183, 255). Последние записываются в режим- ные регистры гамма-коррекции через линию I 2 C. Светоизлучающая матрица микродисплея содержит 800 × 600 пик- селей. Каждый пиксель имеет размер 15 × 15 мкм. Цветной пиксель состоит из трёх RGB-субпикселей размером 5 × 15 мкм. Субпиксель представляет собой светодиод белого цвета. Строе- ние пиксельной области полноцветно- го микродисплея с основными элемен- тами представлено на рисунке 6. Спектры излучения монохром- ных и полноцветных МД показаны на рисунках 7 и 8. Как видно из рисунка 7, форма кривой спектральной характе- ристики монохромного МД в диапа- зоне рабочих напряжений V AN сохра- няется. При этом яркость излучения меняется с изменением V AN . Форма спектральной характеристики белого света полноцветного МД на рисунке 8 повторяет спектральную характеристи- ку монохромного МД с уменьшением интенсивности излучения из-за погло- щения света в светофильтрах. Функциональная схема субпиксель- ной ячейки представлена на рисун- ке 9. Управление светодиодом суб- пикселя производится генератором тока на основе p-канальных МОП- транзисторов, включённых в анодную цепь светодиода. Свет, излучаемый све- тодиодом, пропорционален плотности протекающего через него тока. Катоды всех светодиодов матрицы соединены вместе и подключены к источнику V COM . Яркость микродисплеев зависит от температуры (см. рис. 10). Измене- ние яркости при изменении темпера- туры можно компенсировать измене- нием анодного напряжения, используя типовые зависимости, приведённые на рисунке 11. Регулирование V AN в зави- симости от температуры необходимо потому, что срок службы органическо- го светодиода при увеличении яркости сокращается [8, 9]. На рисунке 12 для примера показано уменьшение ярко- сти дисплея в ходе наработки при тем- пературе +55 ° С. Для контроля температуры в микро- дисплей встроен датчик температу- ры, функциональная схема которо- го приведена на рисунке 13. Датчик состоит из чувствительной к темпера- Таблица 2. Режимы работы микродисплеев Режим* Частота Формат изображения SVGA 800 × 600 H 37,879 кГц 800 пикселей V 60,317 Гц 600 строк Р 40,000 МГц – SVGA 800 × 600 H 47,348 кГц 800 пикселей V 50 Гц 600 строк Р 33,333 МГц – SMPTE- 170M 640 × 480 H 15,748 кГц 640 пикселя V 30 Гц, чересстрочный 240 строк Р 12 МГц – PAL 768 × 576 H 15,625 кГц 768 пикселей V 25 Гц, чересстрочный 288 строк Р 15 МГц – * H – горизонтальная (строчная) развёртка, V – вертикальная (кадровая) развёртка, Р – пиксельная развёртка; полярность синхроимпульсов (H SYNC и V SYNC ) должна быть отрицательной, согласно стандарту VESA DMT. Рис. 4. Функциональная схема генератора гамма-напряжений и ЦАП Рис. 6. Строение пиксельной области полноцветного микродисплея Рис. 7. Спектры излучения монохромного микродисплея при разных значениях напряжения питания анода Рис. 8. Спектры излучения белого, красного, зелёного и синего цветов свечения полноцветного микродисплея Рис. 5. Зависимость напряжений гамма- генератора от значений уровней серого