192路PDP列驱动芯片关键技术研究

摘要

等离子体显示(PDP)是主流平板显示技术之一，具有良好的市场前景，是我国重点发展的产业。PDP驱动芯片是PDP模组的核心元件，实现低压显示控制信号到高压大电流驱动信号的转换。PDP驱动芯片从功能上可以分为列寻址驱动芯片和行扫描驱动芯片，在PDP模组中扮演重要角色。由于PDP驱动芯片直接与显示屏相连接，其驱动能力、功耗、可靠性、稳定性等参数指标将直接影响PDP整机的性能。本文重点研究的192路PDP列驱动芯片关键技术包括：高压LEDMOS器件与集成工艺、高压LEDMOS SPICE建模技术、低功耗低干扰高压驱动电路及其可靠性等。
　　 本文的研究采用理论分析、计算机辅助模拟及实验验证相结合的方法。首先，建立了0.5μm100VPDP列驱动芯片工艺平台，并研究了高压LEDMOS的高温效应及安全工作区，提高了集成工艺的兼容性与稳定性；在高压LEDMOS设计方面，提出了一种低热载流子退化的阶梯栅氧LEDMOS结构，在不增加工艺复杂度的前提下，改善驱动电流与器件寿命之间的矛盾。其次，在成功设计高压器件的基础上，提出并建立了高压精度95％的LEDMOS子电路宏模型和精度90％的BSIM3宏模型，其中子电路宏模型的AC仿真精度高，集成准饱和、自热等高压LEDMOS特性，而BSIM3宏模型宽度适应性、仿真速度、收敛性等方面具有优势。第三，重点研究了新型高压驱动电路结构及其可靠性，提出了带缓冲级和低dv/dt高压驱动电路，能够降低芯片自身功耗20％以上，同时分析高压驱动电路苛刻的工作条件，研究并改进了PDP系统“浮地”工作方式下高压驱动电路引起的闩锁(Latchup)问题，并通过高压ESD网络的设计与研究，解决192路高压驱动电路输出端ESD保护问题。
　　 以上关键技术的研究获得国家与国际专利2项授权，4项受理。在此基础上，本文完成了192路PDP列驱动芯片的系统级定义、设计及模块化封装，完成芯片电学功能和可靠性考核验证，并最终将所设计的192路PDP列驱动芯片应用到42英寸PDP模组中。测试表明所设计的192路PDP列驱动芯片功能正确、性能稳定，达到系统应用需求，同时也验证了本文所研究的关键技术，包括新型高压LEDMOS器件、高低压集成工艺、高压LEDMOS SPICE模型、新型高压驱动电路及其可靠性等的有效性。