京东方科技集团股份有限公司 技术中心, 北京 100176
为改善LTPS AMOLED显示器像素电路阈值电压变动性补偿效果, 本文分析了相关电压型像素电路的工作过程, 确认了影响阈值电压补偿效果的关键因素, 包括显示信号刷新扫描行周期对阈值电压获取充电时间的制约、驱动信号形成过程中相关TFT电容增量造成的阈值电压精度损失等。针对这些关键因素, 本文提出了像素电路改进对策。通过分离阈值电压获取和数据电压信号刷新过程实现阈值电压获取充电时间的延长, 通过反向增量电容补偿相关电容增量误差。在像素OLED驱动电流受阈值电压变动影响突出的低灰阶状态下, 模拟结果表明阈值电压获取和数据电压信号刷新过程分离像素电路的OLED驱动电流变动性是参考电路的1/7; 反向增量电容补偿像素电路OLED驱动电流变动性大约为无补偿参考电路的1/2。补偿效果样品视觉评价结果与模拟结果趋势相符。
阈值电压补偿 充电时间 电容增量 LTPS AMOLED LTPS AMOLED threshold voltage compensation charging time capacity increment
1 上海交通大学 电子信息与电气工程学院, 上海200240
2 江苏省知识产权局, 江苏 南京210036
低温多晶硅-氧化物半导体混合集成 (Low temperature polycrystalline silicon and oxide, LTPO)的薄膜晶体管(thin-film transistor, TFT)背板技术融合了低温多晶硅和氧化物半导体TFT两者的优势, 为低功耗、高性能显示以及功能化集成提供了新的发展机遇, 获得了产业界和学术界的广泛关注。本文系统地总结和分析了LTPO相关技术与应用的研究进展以及面临的技术挑战。首先, 讨论了分别针对液晶显示(Liquid crystal display, LCD)和有机发光二极管(Organic light emitting diode, OLED)显示的LTPO背板的集成方式, 进一步总结分析了实现LTPO集成的器件结构和工艺挑战。此外, 针对有源矩阵OLED显示, 分析了LTPO技术用于设计兼容低帧率和高帧率驱动、具有内部补偿功能的像素电路的优势, 以及在超低帧率(如1 Hz)驱动情况下, TFT器件稳定性带来的影响和相关的补偿驱动方法。最后, 对LTPO技术进一步发展的可能趋势进行了展望 。
薄膜晶体管 低温多晶硅 氧化物半导体 有源矩阵有机发光二极管 液晶显示 低功耗 thin-film transistor(TFT) low temperature polycrystalline silicon oxide semiconductor LTPO AMOLED LCD low power
合肥工业大学 微电子设计研究所, 安徽 合肥 230009
针对AMOLED显示驱动芯片对高精度、低功耗的应用需求, 设计了一种宽电压摆幅、高精度、具有温度补偿功能的伽马校正电路。电路通过幅值调节和斜率调节, 并微调关键点, 从而改变DAC输出曲线, 更好地拟合灰阶-电压曲线实现高精度。通过使用轨到轨输入级及基于亚阈值跨导恒定设计的输出缓冲器电路保证了宽输入电压范围, 采用Cascode Miller补偿结构以降低补偿电容大小, 提高稳定性和响应速度。电路使用了温度补偿结构以平衡温度变化对灰阶电压带来的影响。仿真结果表明: 在UMC 80 nm的工艺下, 在输入电压为0.2~6.3 V的范围内, 设计的伽马校正电路的响应时间在20 μs, 电路输出电压的误差在3 mV以内。性能基本不受温度影响, 满足了分辨率为1 080×2 160的AMOLED驱动芯片的设计需求。
AMOLED显示驱动芯片 伽马校正 低压差线性稳压器(LDO) 高精度 AMOLED display driver chip Gamma correction low drop output high precision
1 合肥工业大学 微电子设计研究所, 安徽 合肥 230009
2 深圳清华大学研究院, 广东 深圳 518057
针对AMOLED驱动芯片小面积、高精度、低功耗的需求, 设计了一种具有DAC功能的高性能输出缓冲器。该缓冲器采用轨对轨的输入级和Class AB输出级以适应大的输入输出电压范围, 采用Cascode Miller补偿以减小补偿电容大小, 其尾电流源可编程以实现4 bit DAC功能插值, 节约了整体功耗和芯片面积。在UMC80 nm CMOS工艺下, 仿真结果表明, 在0.2～6.3 V的输入电压范围内, 缓冲器直流增益大于70 dB, 相位裕度大于60°, 静态电流最小可至0.5 μA, 建立时间低至1.49 μs; 典型中压3.3 V的情况下, 直流增益可达129 dB, 相位裕度为75°, 增益带宽为9.4 MHz, 静态电流为1.3 μA; 对60 mV输入电压进行4 bit插值后, 输出误差小于0.255 mV。设计的缓冲器精度高、建立时间快且功耗低, 输出缓冲器实现了第二级DAC的作用, 满足了AMOLED源极驱动的应用需求。
AMOLED源极驱动 轨对轨 尾电流源可编程 Class AB输出级 Cascode Miller补偿 AMOLED source driver rail-to-rail tail current source programmable Class AB output stage Cascode Miller
1 华南理工大学 高分子光电材料及器件研究所, 发光材料与器件国家重点实验室,广东 广州 510640
2 创维集团, 广东 深圳 518053
OLED电视在使用过程中会出现OLED显示屏因驱动电路的阈值电压漂移和寿命不足而导致性能退化的问题, 进而使显示屏出现残影(烧屏)现象。本文提出了采用像素补偿和电流补偿两种方案来消除或者减弱OLED显示屏的残影, 通过加速老化实验的方法, 验证了该两种方案能够有效消除或缓解OLED电视屏幕残影的产生, 可以使显示屏出现残影的时间点延后13 340 h, 将其正常使用时间延长近80%, 有效提高了OLED电视屏幕使用寿命。
像素补偿 电流补偿 AMOLED电视 残影 寿命 pixel compensation current compensation OLED TV sticking image lifetime
成都京东方光电科技有限公司, 四川 成都 611730
为了提高有源矩阵有机发光二极管面板(AMOLED)亮点不良修复成功率, 优化设备性能, 本文研究一种AMOLED亮点修复方法, 实现阴极隔离原理。由装置激光调形机构(Slit)的激光修复设备构造一束固定形状和频率的脉冲激光束。该激光束透过AMOLED面板封装层, 照射目标亚像素上方阴极膜层, 使目标亚像素发光层与面板整体阴极隔断, 阴极电子无法迁移至目标亚像素发光层, 目标亚像素由亮点变为暗点, 达到亮点修复目的。提出并比较了矩形修复法与线修复法, 结果表明: 矩形修复方法成功率为33.5%, 容易出现封装层损伤, 信赖性风险高; 线修复方法成功率为100%, 无封装层损伤风险, 信赖性风险低。将线修复方法导入量产后, 亮点不良修复良率由96.9%提升至100%。
有源矩阵有机发光二极体面板 亮点 修复 阴极 AMOLED bright pixel defect repair cathode
1 北京大学深圳研究院, 信息工程学院, 广东 深圳 518055
2 深圳市华星光电技术有限公司研发中心,AMOLED技术开发部, 广东 深圳 518132
提出了一种新型的GOA(阵列基板栅极驱动)电路。此电路可以有效抑制GOA输出信号的震荡效应, 提高有源矩阵有机发光二极管(active matrix organic light emitting diode, AMOLED)像素电流的稳定性。研究了新添加的TFT(T71/T72)尺寸, 以及VGL3的幅值变化对电路性能以及电流震荡的影响。仿真结果显示采用该GOA作为栅极驱动电路, OLED像素电流震荡是原始值的1%以内。
阵列基板栅极驱动 有源矩阵有机发光二极管 电流震荡 上升/下降时间 gate driver on array(GOA) active matrix organic light emitting diode(AMOLED) current ripple rising/falling time
1 中国电子科技集团公司第五十五研究所, 南京 210016
2 国家平板显示工程技术研究中心, 南京 210016
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。
有机发光二极管 微显示 有源矩阵有机发光二极管显示 高亮度 高级图形扩展阵列 OLED microdisplay AMOLED high brightness SXGA+
