硅基有机发光微显示像素驱动电路设计

由于微型显示像素面积的限制,硅基有机发光微显示像素驱动电路需要实现足够小的驱动电流。文章提出的三管电压控制型像素驱动电路与常规的采用电流镜电路的电流控制型像素驱动电路都能实现微显示所需的小电流驱动。利用Synopsys公司的H-spice软件对两种电路仿真比较,发现电流控制型电路具有线性灰度和较宽的有效灰度范围,但是通过调整电压控制型电路中与OLED并联的晶体管的宽长比,即可使其有效灰度范围与电流控制型电路可比。同时也发现电流控制型电路的功耗是电压控制型电路的4倍以上,且电路形式较复杂,工艺要求较高。所以三管电压控制型电路更适合于硅基有机发光微显示驱动电路。

基于超像素的硅基有机发光二极管微显示器

基于超像素技术,针对彩色硅基OLED(Organic Light Emitting Diode)微显示器,提出一种数字驱动策略,通过复用相邻像素信息,使单像素用于多个相邻像素成像,大幅提高显示分辨率.设计了一种数字驱动彩色OLEDoS(Organic Light Emitting Diode on Silicon)微显示器驱动电路,在120 Hz帧频的条件下,可实现256级灰度和4K显示分辨率,且电路面积和每秒数据传输量仅为传统驱动方式的50%.经测试验证,该驱动电路可实现的OLED像素平均电流范围为13.1 pA~3.74 nA,可满足微显示器近眼显示需求.

硅基OLED微显示器的集中式融合扫描策略

本研究针对数字驱动型硅基OLED(Organic Light-emitting Diode,OLED)微显示器在显示动态图像时引发的视觉感知问题,尤其是动态假轮廓和闪烁现象,提出了一种新的扫描策略——集中式融合扫描。集中式融合扫描策略采用灰度权值重分配和融合子场概念,通过对整数子场数目和权值的重新分配,以及将融合子场固定于调制周期中间位置,改善显示器图像质量。实验结果表明,集中式融合扫描在峰值信噪比方面较传统扫描方法平均提高约13%,均方误差降低了约10%,并且结构相似度评分接近1,显著高于现有扫描方法。集中式融合扫描在JEITA闪烁评估中的表现优于19子场扫描法,闪烁量化值降低了约22%。集中式融合扫描策略在改善数字驱动型硅基OLED微显示器的图像显示质量方面提供了一种有效解决方案,为未来显示技术的研究和创新提供了新的方向。

硅基OLED微显示的数模融合驱动电路设计

当前,硅基OLED(organic light-emitting diode,OLED)微显示器正向高分辨率、高刷新频率方向发展。为了实现像素面积微小型化、降低扫描数据流量从而更好满足高分辨率、高刷新率的要求,提出了一种新型的有源矩阵硅基微显示驱动电路结构。该电路采用数模融合的扫描策略,该策略结合了数字脉宽调制方式和模拟幅值调制方式;设计了多列像素复用列驱动通道的结构,满足数模融合扫描方式的时序要求。最后通过对列驱动单元后仿真,得到关键时序参数,结合数模融合扫描策略确定了几个具体结构方案。在保证红绿蓝三色像素尺寸在10μm以下的情况下,与单纯的数字扫描策略相比,每秒数据流量降低了25%~64%。结果表明:基于数模融合扫描策略的硅基OLED微显示驱动电路在保证像素面积微小型化基础上,降低了扫描数据流量,有利于高分辨率高刷新率的显示。

基于超像素的硅基OLED微显示器数字驱动成像质量研究

针对微显示器分辨率、刷新率低,显示运动画面时产生动态假轮廓等成像问题,通过分析超像素技术的特性及驱动原理,结合数字驱动方式,提出数字驱动型超像素扫描策略。利用人眼的积分特性和视觉暂留特性,通过帧与帧之间在时间上切换,空间上偏移的方式,降低数据传输带宽,改善动态假轮廓现象,提升显示器成像效果。结合超像素技术设计一款数字驱动型超像素微显示控制器,并在分辨率为2048×2048的全彩硅基OLED微显示器上验证其可行性。仿真分析结果表明,基于超像素的数字驱动扫描策略在分辨率主观感知不变的条件下,数据传输带宽减少50%。利用最小可察觉失真积分法进行评估,超像素扫描策略动态假轮廓等于0和不超过8灰度的概率分别约为93.3%和99.3%,成像质量有较大提升。

基于遗传算法的场堆叠硅基OLED微显示器伽玛校正研究

硅基有机发光二极管(OLED)微显示器的驱动方式主要分为数字驱动和模拟驱动。在数字驱动中,OLED器件的等效电容导致开启过程中产生亮度脉冲,特别是在场堆叠驱动方式中,固定小数子场的开关过程带来的亮度脉冲直接影响显示的亮度,导致灰阶曲线呈现出非线性递增,这为Gamma校正带来了挑战。为改善Gamma校正的过程及其结果,基于场堆叠数字驱动提出了一个新型亮度模型。该模型结合场顺序、场权值、Vcom电压值和Vcom电压配置,组成一个综合的参数空间。基于该模型,运用遗传算法对灰阶曲线进行了优化,并在分辨率为2560×2560×3的全彩硅基OLED微显示器上进行了实验验证。实验结果表明,通过优化参数空间,白色光灰阶曲线的均根方差和无效灰度点数从21.65 cd/m^(2)、15395个降至1.62 cd/m^(2)、2977个,得到显著改善。这一改进不仅使灰阶曲线更加线性和单调,还有效减少了无效灰度点,成功地实现了白色光Gamma 2.2曲线的精确校正。相比于模拟驱动,场堆叠数字驱动在低灰阶显示上展现出更佳的区分度,更符合人眼对显示效果的感知。

硅基AM-OLED高清微显示器像素驱动电路的研究

本文提出几种新型的硅基OLED高清微显示器像素驱动电路。通过对这几种电路工作方式的详细研究,在性能、面积等方面分别进行对比,评价各个电路的优缺点。文中像素阵列的驱动方式基于分形扫描理论,提高扫描效率。

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。

面向数字驱动式硅基微显示器的双帧分权融合扫描

当micro LED处于正向工作区时,难以精确调节它们的电压来获得不同的发光亮度;且当micro LED/OLED工作时,会较长时间处于闭合状态,导致人眼观察到的图像显示亮度变差。为解决以上问题,本文提出一种双帧分权融合扫描策略,通过调节micro LED/OLED导通时间来获得不同亮度。该方法先对数据位重新分权,使导通时间分散插入到闭合时间内,然后将分权后的各数据位权值进行双帧融合,最后重新定义数据位的扫描顺序。并根据所提出的扫描策略设计了一款面向数字驱动式硅基微显示器的扫描控制器。结果表明:本文提出的双帧分权融合扫描策略可以精确调节micro LED/OLED的发光亮度,提高人眼观察到图像显示亮度。该扫描策略与其它扫描策略相比,扫描效率提升至93.75%,场频提升至2040 Hz,扫描时钟频率为102.36 MHz,且同时减小了扫描数据带宽。最后通过测试证明了扫描控制器的可行性。

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。

硅基高清OLED微显示器像素驱动电路的设计

本文提出几种新型的硅基OLED高清微显示器像素驱动电路。通过对这几种电路工作方式的详细研究,在性能、面积等方面分别进行对比,评价各个电路的优缺点。文中像素阵列的驱动方式基于分形扫描理论,提高扫描效率。

高亮单色硅基LED微显示器件的制作

基于硅基有源驱动芯片和单色LED显示阵列芯片,利用光刻及沉膜工艺,在芯片上完成了640×480铟柱阵列的制备,之后采用回流焊、倒装焊工艺,实现了驱动芯片和显示芯片的互联。结果表明:采用倒装焊工艺可以实现硅基LED微显示器件的制作,具有可行性。

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。

硅基Micro-LED微显示技术研究

硅基Micro-LED微显示技术是将自发光的LED器件与成熟的CMOS硅片结合在一起的技术,是下一代主流显示技术的热点发展方向。本文设计了一种用于Micro-LED微显示的有源驱动电路,并在该电路的基础上,结合晶圆级金金键合、深硅刻蚀、氮化镓ICP刻蚀、金属IBE刻蚀等工艺技术,制作出了硅基Micro-LED微显示器件,并能成功点亮和显示图像。其有望在AR/VR等领域实现产业运用的价值。

基于200 mm硅基GaN的单色Micro LED微显示芯片制备及量产难点分析

应用200 mm硅基GaN外延片,研究晶圆级键合、薄膜转移和微小尺寸像素制备等技术,实现了Micro LED微显示阵列的点亮与显示功能。相对于传统蓝宝石基GaN外延晶圆,200 mm硅基GaN外延晶圆与硅基驱动晶圆尺寸更匹配,有利于通过晶圆键合工艺实现低成本量产。同时对工艺量产的难点和解决思路进行了分析,指出显示缺陷是目前亟待解决的问题。

硅基液晶显示（或反射型液晶微显示器）

它是由将绝缘栅型功牢场效应晶体管矩阵制作在单晶硅片上形成的基板与另一透明导电玻璃基板之问蜂乳液晶的一种反射式有源矩阵液晶显示器件。在单晶硅基板上形成有MOSFET矩阵电路、配线、铝反射镜电极，以及相应的外部驱动和控制电路等。因为在反射镜面的电极的下面才有MOSFET驱动电路，所以能对入射光进行全像素面积的光调制，从而可以获得90％以上的开口率，具有同时得到高清晰化与高亮度化的优点。

一种高分辨率硅基OLED驱动芯片设计

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0.18μm 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11pA^215nA,可以满足高分辨率OLED阵列高亮度和高对比度的要求。

硅基OLED像素及驱动电路研究

从分析不同OLED(Organic light emitting diode,有机发光二极管)像素电路特点出发,分析并总结硅基OLED像素电路特点及设计要点。根据电压控制和电流控制电路的仿真结果,并从人眼的视觉时间积分特性出发,提出采用由两个晶体管一个电容构成的交流电压控制OLED像素电路及时间灰度法驱动相结合设计方案,在实现灰度的线性控制同时改善OLED寿命。并且随着分辨率及灰度级数的增加,可结合采用像素数据并行写入的方式降低电路系统的工作频率,并降低电路功耗。

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。

反向混合并联Micro LED/OLED显示器件的驱动IC控制

提出一种集成蓝光微发光二极管(Micro LED)和红绿光有机发光二极管(OLED),具有特殊子像素排列的新型无源驱动全彩显示器件.该器件无需巨量转移就可实现全彩化显示,且较传统全彩OLED及Micro LED,器件效率更高,寿命更长.另外,将蓝色与绿色子像素反向并联,可以减少电极走线,提高器件像素密度.针对该器件的特殊结构,设计一套全新的驱动方案,具体以现场可编程逻辑门阵列FPGA作为主控制器,利用驱动芯片提供稳定的电流点亮LED,实现器件的全彩显示.通过仿真测试进一步验证了该器件良好工作的可行性.