OLED-On-Silicon微型显示系统的驱动IC设计

摘要

OLED-On-Silicon微型显示屏由于信息容量增加，分辨率提高而引起交叉串扰效应、高驱动电流密度、信号建立时间短、功耗大、成本高等一系列问题，本文从驱动电路角度进行系统分析、电路设计、模拟仿真，成功解决了上述存在的问题。 采用有源矩阵驱动方法，消除了无源矩阵驱动方法无法消除的交叉串扰效应；而且这种方法不受扫描电极数的限制，可以对每个像素单元独立进行高速的驱动；对于高分辨率的微型显示矩阵，避免了驱动电流密度过大的问题。 像素单元电路的设计采用内置SRAM的可编程恒流源驱动电路。内置恒流源分别给相对应的OLED提供工作电流，这种结构不会产生交叉串扰效应。内置SRAM用来锁存控制信号，完成对恒流源的可编程控制，同时减少刷新，降低功耗。针对微型显示的像素电流量级很小，容性负载对建立时间的影响很大的问题，采用了电压预驱动结构，解决了高速扫描时的图像失真问题。此外，还折衷考虑了高速扫描时镜像电流镜的失配和寄生电容对带宽的影响，获得了均匀的显示效果。 驱动电路模块的设计重点考虑了低功耗的性能，实现了低电源电压的稳定工作；此外，本文将周边驱动电路模块和显示区域核心驱动电路模块集成在一起，实现电路模块一体化，解决大容量高分辨率显示的高密度引线的问题，同时提高产品的集成度，增加稳定性。 本文使用CandenceSpectre仿真工具，设计仿真了分辨率为640×480周边集成的Oled-On-Silicon微型显示驱动电路，用CandenceVirtuso版图工具完成了部分电路版图的设计和验证。最后用Chartered0.35um3.3V/18VCMOS工艺模型仿真表明设计实现了在3.3/-6V工作电源电压下，扫描频率15-70MHz线形可调，像素电流12nA-1.6uA，16级对比度亮度调节，满足了设计要求。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章绪论

1.1课题来源

1.2课题研究的目的和意义

1.3国内外研究概况

1.3.1 OLED-On-Silicon微型显示技术的发展现状

1.3.2 OLED-On-Silicon微型显示技术的市场应用

1.4论文的研究课题的提出和创新点

1.4.1.驱动方法问题

1.4.2.低功耗和低成本问题

1.4.3.高分辨率和高集成度问题

1.5论文的主要研究内容

第二章OLED-ON-SILICON结构与驱动方法分析

2.1 OLED发光原理

2.2 OLED-ON-SILICON基本结构

2.3 OLED的Ⅵ特性和等效模型

2.3.1 OLED的Ⅵ特性

2.3.2等效模型

2.4 OLED-ON-SILICON驱动方法分析

2.4.1 无源矩阵驱动方式

2.4.2有源矩阵驱动方式

2.4.3 像素内置SRAM的可编程恒流源驱动模式

2.5本章小结

第三章OLED-ON-SILICON的系统构成及核心驱动电路设计

3.1 OLED-ON-SILICON的系统构成

3.1.1 信号源

3.1.2 接口电路

3.1.3 输入缓冲增益控制电路

3.1.4 采样保持电路

3.1.5 像素驱动单元

3.1.6 行列驱动选择电路和控制逻辑

3.1.7 直流变换(DC-DC)电路

3.2核心驱动电路模块设计

3.2.1 设计规格

3.2.2模块设计流程

3.2.3 对比度亮度调节DAC

3.2.4 折叠式自偏压共源共栅运放

3.2.5 采样保持电路

3.2.6 Level Shift与非交叠电路

3.2.7 驱动电路的电路原理图和版图设计

3.3本章小结

第四章周边集成电路模块设计仿真

4.1带隙基准电压源

4.1.1 带隙电压源温度补偿原理

4.1.2 带隙基准电压源工作原理

4.1.3 低压带隙基准电压源电路设计

4.1.4 带隙基准的电路仿真和版图设计

4.2压控振荡器(VCO)

4.2.1 VCO的数学模型

4.2.2 VCO的工作原理

4.2.3 VCO的电路设计

4.2.4 VCO的电路仿真和版图设计

4.3 本章小结

第五章结论与展望

5.1 结论

5.2展望

参考文献

作者在攻读学位期间公开发表的论文

作者在攻读学位期间所作的项目

致 谢