提出了一种可提高亮度均匀性的用于高分辨率硅基OLED微显示器的像素电路。该像素电路包含4个MOS管和1个电容(4T1C), 通过对不同像素驱动管之间的阈值电压(Vth)的差值进行补偿, 从而提高各个像素之间亮度均匀性。该电路采用0.18 μm 1P6M混合信号工艺完成了电路设计和仿真验证, 子像素面积仅为9 μm×3 μm, 像素密度达2 822 PPI。仿真结果表明, 在不补偿阈值电压的时候, 像素之间电流的偏差从-62.6 %变化到61.7 %, 补偿后, 像素之间电流的偏差从-14.8 %变化到11.8 %。

设计了一款对角线尺寸1.96 cm、分辨率为1 280×1 024的硅基OLED微显示驱动芯片。通过温度检测电路来检测芯片的实时温度, 同时用温度检测电路的读数来控制RAMPDAC输出电压的峰值和斜率, 从而实现OLED亮度随温度变化的自补偿。芯片采用0.18 μm 1P6M混合信号工艺完成了电路设计和仿真验证。测试结果表明, 在-40 ℃到80 ℃温度区间内, 温度检测电路读数从0~255线性上升, RAMPDAC输出电压的温度灵敏度达到14 mV/℃。

开发了一款对角线尺寸超过2.4 cm, 分辨率为1 400×1 050的单色高亮度硅基OLED微显示器件。器件驱动芯片中集成行列驱动、DAC、I2C、数据处理、电源模块、温度检测等功能模块。器件亮度大于35 000 cd/m2, 对比度大于10 000∶1, 器件亮度均一性大于90 %, 在10 000 cd/m2起始亮度下, 器件的T50寿命大于7 500 h。器件性能满足AR显示等需求。

针对单绿高亮硅基OLED显示屏的特点,研究了其亮度调节电路,以满足高低温、宽范围亮度条件下的应用要求。选取2.4 cm单绿高亮硅基OLED作为显示屏组件,设计了具有温度-亮度补偿功能的宽范围亮度调节电路,并优化了调亮曲线,以满足高低温下亮度一致性的应用要求。最后进行了相应的光电测试,验证其有效性。

基于磁控溅射法制备用于OLED器件阳极的TiNx薄膜电极。研究了N2流量和溅射功率对TiNx薄膜电阻率和反射率的影响。采用四探针、光学光度计、SEM等测试手段对TiNx薄膜进行了表征。结果表明, TiNx薄膜电阻率为35.6μΩ·cm时性能最佳, 制作的OLED器件在5 V电压下亮度可到22 757 cd/m2。

设计了一款分辨率为1400×1050的OLED微显示器驱动芯片。利用10位的DAC将数字视频信号转成模拟信号, 内置10位计数器和数字比较器完成视频信号的传输, 内置温度检测、负压电源CUK电路、正压电源LDO以及I2C接口等模块电路, 可满足硅基OLED微显示器高集成度的需要。像素电路采用了改进的电压型驱动方式, 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。采用0.18 μm 1P6M混合信号工艺完成了电路设计和仿真验证, 仿真结果表明, 芯片在120M时钟频率下能够实现256级灰度, 输出OLED像素电流范围为11 pA～215 nA, 可以满足高分辨率OLED阵列高亮度和高对比度的要求。

开发了一款对角线尺寸为1.5 cm, 分辨率为800×600的单色硅基OLED微显示器件。器件驱动芯片集成电源管理、温度检测、DA转换等功能模块。器件亮度大于10 000 cd/m2, 对比度大于10 000∶1, 器件亮度均一性大于90%, 在10 000 cd/m2起始亮度下, 器件的T50寿命大于500 h。器件性能满足头盔显示等需求。

分别研究了顶发射有机发光二极管光输出耦合层、薄膜封装层以及出光界面对光出射强度的影响, 同时综合优化器件的光学性能提出了相应提高硅基OLED器件的性能方法, 提出制备高亮度硅基OLED器件新思路。