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。     

一种用于硅基OLED驱动芯片的PWM电路设计

为改善传统模拟驱动方式在调亮时会改变OLED灰阶特性的现象,提出了一种可用于硅基OLED驱动芯片的脉宽调制电路(Pulse Width Modulation,PWM)电路。该电路对加在OLED阵列上的共阴极电压进行PWM调制,从而达到在调节亮度时灰阶特性不变的目的。电路采用0.18μm 1P6M混合信号工艺完成了电路设计和流片验证。仿真和测试结果表明,当亮度从100 cd/m^2调节到500 cd/m^2时,灰阶特征得到了明显的改善。     

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。     

一种提高硅基OLED微显示器对比度的像素电路

提出了一种应用于硅基有机发光二极管(Organic light emitting diode,OLED)微显示驱动芯片的新型像素单元电路,具有三个MOSFET和一个存储电容。相比传统的电压驱动像素单元电路,增加的一个MOSFET,可以根据输入数据的变化,自动调节其等效电阻,降低像素单元的最小输出电流。本像素电路能够在较宽的OLED公共阴极电压范围内维持很大的电流比率。该电路采用SMIC 0.35μm 2P4M混合信号工艺进行设计,目前已成功应用于一款分辨率为800×600,像素节距为15μm×15μm的硅基OLED驱动芯片,经测试验证,输出电流范围为280pA~65nA,可以同时满足OLED阵列高亮度和高对比度的要求。     

Si基OLED微显示器阳极图案化研究

在传统的Si基OLED微显示器像素阳极工艺流程基础上,提出利用互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺制作像素阳极的一次图案化工艺,从而精简工艺流程,节省投资。分析了常规CMOS工艺中Al作为像素阳极表面材料对OLED微显示器光电性能的影响,开发了一种Si芯片作为微显示器基板,最小像素面积为12mm×4mm,在其表面制作有机发光材料,形成Si基OLED微显示器。实验结果表明,在5V驱动电压下,本文研制的OLED微显示器发光强度可达1 000cd/m2以上,电流密度0.1mA/mm2以上,光电响应速度280ns以下,表明利用常规CMOS工艺开发Si基微显示器的可行性。     

一种支持OLED亮度补偿的电流型PWM像素驱动电路

OLED(organic light-emitting diode,OLED)微显示器长时间工作在高对比度、高亮度的状态下,OLED像素衰退不一致,发光亮度衰退也不一致,会产生残影现象。因此,提出了一种改进的电流型PWM像素驱动电路,保持了对OLED像素衰退补偿效果,同时可以读出OLED阳极电压,计算得到OLED衰退信息,以便于对OLED亮度衰退进行有效的补偿。文章中分析了改进的电流型PWM驱动电路结构,及其对OLED衰退补偿和亮度补偿的原理。通过模拟仿真,得到几个影响OLED衰退补偿效果的关键参数。当OLED像素衰退电阻R_oled小于40 MΩ时,该电流型PWM驱动电路电流衰退度与传统2T1C驱动电路相比,只为其衰退度的50%。     

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.     

一种新型的OLED像素补偿驱动电路

为了防止有机发光二极管(organic light-emitting diode,OLED)显示器随着使用时间增加而造成OLED像素驱动电路发生阈值电压和电源电压漂移,从而引起显示屏亮度不均匀和不稳定的现象,本文对OLED像素补偿驱动电路进行研究。首先对通用型的2T1C驱动电路进行分析,找出引起显示器亮度不均匀和不稳定的原因,然后以目前使用较多的4T1C像素补偿驱动电路为例,对该电路进行了深入的分析,指出这种电路结构的缺陷,最后针对这些缺陷,提出了改进的5T1C像素补偿驱动电路,并且对该电路进行了仿真,验证了其可行性。仿真结果表明,在显示阶段,输出电流稳定在2μA。基本可以改善OLED显示器亮度不稳定和不均匀的缺点。     

A 64-Step Gray Scale Driver Chip for a 132×64-Pixel Passive Matrix OLED

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Chartered 0.35μm 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.     

10-bit TFT-LCD源驱动电路的设计

DAC和驱动Buffer是TFT-LCD源驱动电路芯片中的重要模块,决定着芯片的主要性能。文章讨论了传统的R-DAC结构及其用于10-bit TFT-LCD源驱动电路时的弊端,详细阐述了新型R-DAC+C-DAC的原理以及设计方法,并采用0.35μm 5VCMOS工艺设计和实现了该电路。Hspice仿真结果表明,所设计的DAC电路的DNL和INL分别小于0.4LSB和1.5LSB,输出电压的建立时间小于3.5μs。该新型结构DAC的面积约是传统结构面积的1/8,且能够实现10亿色(210×210×210)的全真彩显示。     

一个高精度、低成本10位数字模拟转换器的设计与实现

随着集成技术的日益发展,高精度的数字模拟信号转换器模块（DAC）已经是许多芯片中不可或缺的模块。影响数模转换精度关键的因素之一是电阻的匹配程度。本文详细地描述和实现了一个采用UMC0.35μm工艺的高精度、低成本的10位DAC的设计电路,该电路对电阻匹配系数要求与7位DAC的要求相同,对工艺、版图精度的要求降低了8倍,在相同精度要求下有效减小了版图面积,降低了设计难度和生产成本。最后在版图上采用新颖的排列方式,进一步降低了温度等因素的影响。本文设计的DAC的精度为DNL范围在-0.2～＋0.2,INL范围在-0.6～＋0.6。该模块已经成功应用在某些驱动芯片中。     

STV7610在场致发射显示驱动电路系统中的应用

论述场致发射显示(FED)驱动系统的工作原理,介绍了STV7610的性能以及作为列图像驱动器的接口电路及其现场可编程门阵列(FPGA)的控制技术等。采用STW610芯片和位帧显示技术研制出了FED显示器驱动电路。图像亮度达 160 cd／m2、对比度达300:1,显示分辨率为320×240,电路灰度等级达256级,有效显示对角线尺寸为25英寸。     

基于SG3525的液晶显示器平面背光源驱动电路设计

介质阻挡放电平面荧光灯(Flat Fluorescent Lamps,FFL)是一种新型的平面光源,在液晶显示器背光源方面具有很好的应用前景.研制了一种基于PWM控制芯片SG3525的FFL驱动电路,采用一种反激逆变结构,以直流80～100 V作为输入电压,产生出脉宽为3～4 μs,幅值为1 500～2 000 V的高压高频尖峰脉冲信号.本方案具有电路设计简单、灵活、效率高及成本低的优点.对FFL进行点屏试验的结果表明,设计出的电路可使FFL的平均亮度达到6 000 cd/m2,亮度均匀性达到80%以上.     

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。     

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。     

4×5Gbit/s VCSEL阵列驱动集成电路

基于GSMC 130 nm工艺设计并制备了一款4通道垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列驱动电路芯片。该芯片核心电路主要包括限幅放大器(LA)、输出级驱动电路、带隙基准电压源、8 bit数模转换器(DAC)电路等。输出级驱动电路将LA输出的电压信号转换成电流信号,并配合偏置电路驱动VCSEL,实现调制发光,其中LA采用有源电感峰化结构,其峰化强度可通过DAC进行配置,输出级驱动加入前馈电容补偿技术以拓展带宽。在典型输出配置(输入差分峰峰值200 mV、5 Gbit/s的PRBS7信号)下,每个通道可输出最大12.5 mA的调制电流和2 mA的偏置电流。芯片实测结果表明,在典型输出配置下得到干净清晰的5 Gbit/s眼图,每个通道的总抖动为31.535 ps,功耗为84.5 mW。     

一种抑制关态漏电流和提高亮度稳定性的OLED微显示像素电路研究

OLED微显示像素驱动电路中,由于较小的存储电容和开关MOS管关态漏电流的影响,导致其存储电压和亮度不稳定.通过分析影响关态漏电流的主要因素,提出了一种多开关管串联和存储电容拆分相结合的办法以减小关态漏电流,并设计了一种含有两个开关管和两个存储电容的像素电路,该电路将关态漏电流由大于3 pA减小为0.4pA,存储电压和亮度稳定性得到了很大的改善,小亮度时一帧的亮度变化仅为0.18 cd/m2.电路可实现的最小OLED驱动电流为25 pA,像素亮度范围为1.82～217.37 cd/m2.     

采用自适应滞环控制的LED恒流驱动芯片

设计了一种降压型LED恒流驱动芯片。该芯片采用电流滞环控制技术对输出电流进行恒流控制,实现输出高达2 MHz的开关频率。通过比较外部反馈电阻上的压降与芯片内部的滞环电压,使输出电流的波形为滞环变化三角波。采用了全新的自适应滞环电压产生电路,以补偿芯片内部的延时,实现了在2 MHz的开关频率下小于3%的恒流精度。该LED恒流驱动芯片采用ASMC 0.35 μm 5 V/60 V BCD工艺,工作电源电压范围为5~60 V,最高工作频率为2 MHz,典型平均输出电流为700 mA。该芯片具有PWM调光功能,通过DIM信号的占空比来调节LED的亮度。     

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。