16级灰度320×240像素硅基有机发光驱动电路研究

使用华润上华（CSMC）0.5微米标准CMOS工艺实现了320×240像素硅基有机发光（OLED-on-Silicon）驱动电路。驱动电路集成了4位D/A转换器,实现16级灰度。提出了一种能够实现OLED微显示要求的极小电流驱动的3管电压控制型像素驱动电路。D/A转换器与像素驱动电路均以PMOS晶体管组成。OLED像素驱动中的传输门与电容器能够用来对D/A转换器的输出进行取样。在OLED像素驱动电路中加入一个额外的PMOS管,可以控制D/A转换器只驱动开启的一行,以降低芯片功耗。驱动电路可以正确的工作在50Hz帧频状态下,并给出了最终的电路版图。单个像素面积28.4μm×28.4μm,整个显示区域面积为10.7mm×8.0mm（对角线尺寸为0.52英寸）。测量的像素灰度电压波形表明驱动电路功能正确,测量芯片功耗为350mW左右。     

SVGA OLEDoS 微显示驱动电路的实现

本文提出了一种分辨率为800?600硅基有机发光二极管(Organic-Light-Emitting-Diode -on-Silicon, OLEDoS)像素驱动电路。采用亚阈值驱动的像素单元电路工作电流范围为170pA到11.4nA。为了保证列总线的电压维持在一个比较高的值,采样保持电路采用“乒乓”操作。驱动电路采用已经商业可用的0.35μm 2P4M的CMOS 混合信号工艺进行制备。像素单元面积大小是15*15μm2,整个芯片的尺寸为15.5?12.3mm2。实验结果表明芯片能在刷新频率为60Hz下正常工作,并且能实现64阶灰度（单色）显示。在3.3V供电电压下整个芯片的功耗大约为85毫瓦。     

一种驱动MOS管工作在饱和区的硅基OLED微显示像素电路

硅基OLED微显示中为了在极小的像素面积内实现微小的OLED工作电流,其像素驱动电路的驱动MOS管一般工作在亚阈值区,存在OLED电流对驱动MOS管的阈值电压和栅源电压失配敏感、外围电路复杂等问题,如果驱动MOS管工作在饱和区则可避免这些问题,但为了获得微小的驱动电流,必须采用尺寸大的倒比MOS管,这又与极小的像素面积冲突。本文提出了一种采用脉宽调制(PWM)技术、驱动MOS管工作在饱和区的OLED微显示像素驱动电路,PWM信号减少了一帧内OLED的实际工作时间,OLED的脉冲电流变大,使驱动MOS倒比管的尺寸减小;由于PWM信号占空比小,同时实现了OLED微小的平均像素驱动电流和亮度。结果表明PWM信号占空比为3%时,实现的OLED驱动电流和像素亮度范围分别为27pA~2.635nA、2.19~225.1cd/m~2,同时采用双像素版图共用技术,在15μm×15μm的像素面积内实现了像素驱动电路的版图设计。     

一种应用于硅基OLED微显示驱动芯片的负压DC-DC变换器的设计

设计了一款应用于硅基OLED微显示驱动芯片的Cuk型DC-DC变换器,用于给硅基OLED的公共阴极提供负电压,输出电压范围为0~-4V,可以实现动态可调。Cuk变换器采用单周期和III型补偿的混合控制方式,使电路获得了良好的抗输入扰动性和负载调整率。该变换器使用0.35μm CMOS工艺模型进行设计,工作在2 MHz开关频率。仿真结果显示,在150mA负载跳变时,瞬态恢复时间为24μs,过冲电压为33.47 mV,同时负载调整率为0.003 mV/mA,输出电压的纹波小于5mV。     

一种应用于OLED显示驱动芯片的CMOS升压型PFM DC-DC转换器设计

由于DC-DC芯片工作模式的多样性,电源转换器的系统结构有多种不同选择。为了电源模块的安全可靠,往往需要多种保护电路模块。文中从系统的角度,阐述了适合于OLED显示驱动电路的PFM工作模式的升压DC-DC电源转换器的原理。在此基础上,设计了一种应用于OLED驱动电路芯片的升压DC-DC电路。当输入电压为2.4～4.2V时,输出电压可以达到15V,负载电流最大可以达到50mA,纹波电压小于200mV。这个设计可以与OLED驱动芯片集成在一起,实现OLED驱动芯片和电源管理芯片的集成。     

实现64级灰度显示的无源OLED驱动芯片的设计

设计出了一种实现64级灰度显示的单片混合信号驱动芯片,它采用脉冲宽度调制方法和两级电压预充方式,适用于驱动132×64像素的无源OLED显示屏.芯片内部主要包括数字控制器,显示数据存取器,DC-DC电压转换器,参考电流产生器,电压预充电路产生器,64个行驱动电路和132个列驱动电路.它已经用Chartered0.35μm 18V高压CMOS工艺制作完成,芯片面积约为10mm×2mm.测试结果表明芯片性能良好,在电源低压为3V,高压为12V,显示电流为100mA并处于最高级灰度显示的条件下,芯片与面板的总功耗为294mW.     

实现64级灰度显示的无源OLED驱动芯片的设计

设计出了一种实现64级灰度显示的单片混合信号驱动芯片,它采用脉冲宽度调制方法和两级电压预充方式,适用于驱动132×64像素的无源OLED显示屏.芯片内部主要包括数字控制器,显示数据存取器,DC-DC电压转换器,参考电流产生器,电压预充电路产生器,64个行驱动电路和132个列驱动电路.它已经用Chartered0.35μm 18V高压CMOS工艺制作完成,芯片面积约为10mm×2mm.测试结果表明芯片性能良好,在电源低压为3V,高压为12V,显示电流为100mA并处于最高级灰度显示的条件下,芯片与面板的总功耗为294mW.     

应用于AMOLED源极驱动的高精度DAC设计

针对OLED显示面板更高分辨率、更高精度的需求,本文提出了一种应用于高分辨率AMOLED源极驱动的高精度10bit DAC结构。设计的DAC由6bit的GAMMA校正电阻串DAC及4bit的基于尾电流源插值的输出缓冲器级联构成,达到高精度的同时占用较小的芯片面积。为进一步提高AMOLED驱动的灰阶电压精度,增加了一个DAC斜率可编程单元对线性DAC输出曲线进行进一步调节,以更好地拟合AMOLED显示屏所需的灰阶-电压曲线,此外,输出缓冲器采用尾电流源插值的方法来实现高精度的第二级DAC。在UMC 80nm CMOS工艺下,仿真结果表明设计的DAC的最大INL和DNL分别为0.47LSB、0.24LSB。在10kΩ电阻及30pF电容负载下,DAC电压从最低灰阶到最高灰阶的建立时间为3.38μs。驱动电路可以快速、精确地将图像数据转换为建立在像素电路上的电压,满足分辨率为1080×2 160驱动芯片的应用需求。     

硅基OLED微显示器像素发光电流稳定性的研究

为了提高硅基OLED微显示器的电流稳定性，提出了一种6T1C型像素电路，该电路既可以减小驱动管阈值电压Vth的偏移，又补偿了OLED发光层电流衰减，利用HSPICE进行仿真，仿真结果表明:在阈值电压偏移量为-7.25ｍＶ~ 7.12ｍＶ和OLED内部电阻偏移量为0~ 8ＭΩ时，该像素电路的发光电流偏差分别为－0.144LSB~ 0.416LSB和-0.48LSB~0.6LSB电流稳定性得到大幅提高。同时，为了保证像素电路能精确反映OLED的电流－电压特性，提出了基于TCLC理论的OLED等效电路模型,该OLED等效电路的仿真数据和实验数据具有良好的一致性。     

分辨率为800×600的硅基OLED微显示驱动芯片设计

设计了一款用于驱动分辨率为800×600的OLED微显示器的驱动芯片,利用10位的DAC将数字视频信号转成模拟信号,然后经过两个8位DAC实现数据的偏压和增益调整,可以适应微显示器在不同环境下对亮度和对比度的需要。像素电路采用了改进型的电压型驱动方式,能够在较宽的OLED公共阴极电压范围内维持很大的电流比率。该电路采用0.35μm 2P4M混合信号工艺完成了设计,进行了流片验证,已在芯片表面成功制作了OLED阵列,实现了微显示器的静态和动态画面显示,微显示器亮度可达11 000cd/m2,在此条件下,对比度可达到10 000∶1。