硅基OLED微显示器驱动技术研究

摘要

硅基OLED微显示器是指把OLED制作在硅片上的一种平板显示器,其尺寸一般小于1英寸。它利用了成熟的CMOS工艺,在单晶硅片上制作驱动电路,并结合OLED视角大、响应速度快、功耗低、全固态等优点,既可应用于个人娱乐设备,又可应用于飞行员的头盔显示器等。是目前平板显示技术的研究热点之一。本论文从硅基OLED微显示器像素电路设计入手,对硅基OLED微显示器的驱动技术进行了研究,主要内容包括:
　　1、像素电路设计
　　由于微显示中像素面积较小,所以OLED的驱动电流很小,为了解决这个问题,本论文提出了一种像素电路。此像素电路由1个PMOS、3个NMOS、1个存储电容、1个OLED和4根信号线组成。且利用Pspice基于CSMC0.6mm CMOS5V工艺的参数进行了仿真验证。在此像素电路中,OLED仅处于两种状态:发光和不发光。当OLED发光时流过OLED的电流是恒定的,流过的恒定电流是35.38nA。并且此像素电路完全由数字信号控制。
　　2、时间比率灰度调节
　　利用时间比率灰度方法实现灰度等级调节,即通过控制OLED的发光时间来实现不同的灰度。具体实现方法是:利用分子场逐行扫描的方法,在一帧周期内分为6个子场,每个子场的时间是不同的。子场有两种:“开态子场”和“关态子场”,前者指的是该子场中OLED可以发光、后者指的是该子场中OLED始终不发光。所以可以通过控制6个子场中“开态子场”和“关态子场”的数目,实现从0到63级灰度。
　　3、数据处理模块系统设计
　　按照数字集成电路的设计方法,利用Verilog语言对数据处理模块进行了系统设计。此模块可以把输入的RGB数据转化为像素电路所需的信号时序,以实现输入数据的灰度等级与信号时序对应的灰度等级是相同的。并且经过Modelsim的仿真验证,此模块满足要求。
　　4、版图设计
　　遵照MOSIS/ORBIT2.0U SCNA Design Rules设计规则,利用L-edit软件设计了子像素电路的版图。在像素电路阵列中,扫描线和数据线上的寄生电阻和寄生电容会带来RC延迟,对像素电路的工作产生影响。利用最坏情况分析方法,对四个角的子像素的进行了仿真验证,结果表明:像素电路可以正常工作,像素电路版图设计满足要求。

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第一章 绪 论

1.1 平板显示技术概述

1.2 显示器件特性表征

1.3微显示器概述

1.4硅基OLED微显示技术现状及存在的问题

1.5 本文的主要工作及章节安排

第二章 OLED驱动原理

2.1 OLED器件结构

2.2 有源器件种类及MOSFET电学特性

2.3 OLED的驱动方式

2.4 OLED的彩色化实现方案

2.5 本章小结

第三章 像素电路设计

3.1像素电路设计

3.2 像素电路仿真验证

3.3 本章小结

第四章 数据处理模块的系统设计

4.1 信号时序分析

4.2 数据处理模块的系统设计

4.3 本章小结

第五章 版图设计

5.1 像素电路版图设计

5.2 互连线电容与互连线电阻的计算

5.3 布局布线后像素阵列仿真与分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

致谢

参考文献

附录

硕士期间取得的研究成果