本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文開題報(bào)告

論文題目

AMOLED像素驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

班

級(jí)

姓

名

學(xué)

號(hào)

指導(dǎo)教師

填表日期

二〇一九

年

月

說

明

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)的開題報(bào)告是保證畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，為規(guī)范畢業(yè)設(shè)計(jì)的開題報(bào)告，特印發(fā)此表。

2、學(xué)生應(yīng)在開題報(bào)告前，通過調(diào)研和資料搜集，主動(dòng)與指導(dǎo)教師討論，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，完成開題報(bào)告。

3、此表一式三份，一份交學(xué)院裝入畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）檔案袋，一份交指導(dǎo)教師，一份學(xué)生自存。

4、開題報(bào)告需經(jīng)各系或論文指導(dǎo)小組討論、學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查合格后，方可正式進(jìn)入下一步畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）階段。

姓

名

開題時(shí)間

學(xué)

制

四年

專

業(yè)

指導(dǎo)教師

論文題目：

AMOLED像素驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

開題報(bào)告內(nèi)容

①

項(xiàng)目研究的背景和意義

有機(jī)發(fā)光顯示器(OLEDs)是當(dāng)今平板顯示器研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。與液晶顯示器(LCD)相比,OLEDs具有低能耗、生產(chǎn)成本低(比液晶低20%～30%)、自發(fā)光、寬視角、工藝簡單、成本低、溫度適應(yīng)性好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。目前,在手機(jī)、PDA、數(shù)碼相機(jī)等小屏顯示應(yīng)用領(lǐng)域OLEDs已經(jīng)開始取代傳統(tǒng)的LCD

顯示屏。

OLED顯示器驅(qū)動(dòng)方式可分為兩種類型：無源矩陣OLED（Passive

Matrix

OLED,簡稱PMOLED）和有源矩陣OLED(Active

Matrix

OLED，簡稱AMOLED)。PMOLED采用行列掃描的方式驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的像素發(fā)光,具有結(jié)構(gòu)簡單,生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn),但器件能耗高,分辨率有限,器件壽命和顯示品質(zhì)也無法同TFT-LCD

相抗衡。在AMOLED

中,每個(gè)發(fā)光像素都有獨(dú)立的TFT電路驅(qū)動(dòng),不存在交叉串?dāng)_問題,亮度、壽命以及分辨率等都較PMOLED

有大幅提高。由于顯示器未來發(fā)展趨勢是向著高精細(xì)畫質(zhì)應(yīng)用，PMOLED驅(qū)動(dòng)方式已無法滿足要求。因此，發(fā)展AMOLED驅(qū)動(dòng)技術(shù)，解決有機(jī)發(fā)光顯示器的“瓶頸”問題顯得日益迫切。

像素驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)是AMOLED顯示器的核心技術(shù)內(nèi)容，具有重要研究意義。本項(xiàng)目致力于基于薄膜晶體管（TFT）的AMOLED顯示器像素驅(qū)動(dòng)電路的研究與實(shí)現(xiàn)。

②

工作任務(wù)分析

目前，應(yīng)用于AMOLED的薄膜晶體管主要有非晶硅薄膜晶體管(a-Si

TFT)和低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPS

TFT)，二者實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的優(yōu)勢最大。a-Si

TFT與LTPS

TFT相比具有工藝簡單、價(jià)格低、制備成品率高、關(guān)態(tài)漏電流小等優(yōu)點(diǎn)。但a-Si

TFT載流子遷移率低，器件的尺寸要比LTPS

TFT大得多，而且驅(qū)動(dòng)電壓和信號(hào)電壓都比較大，這些不利因素會(huì)造成顯示屏像素開口率下降、OLED的壽命縮短，同時(shí)a-Si

TFT技術(shù)存在著過高的光敏感性問題。LTPS

TFT具有較高的載流子遷移率，相比于非晶硅工藝，其特征尺寸可以做到更小，增加OLED像素的開口率，還可以實(shí)現(xiàn)將顯示器的外圍驅(qū)動(dòng)電路集成于顯示器的周邊。

OLED有源矩陣驅(qū)動(dòng)方式可分為電流編程模式和電壓編程模式。電流編程是在數(shù)據(jù)線上提供一恒定電流通過電流鏡的作用控制OLED上流過的電流，即根據(jù)通入電流的大小控制像素的明暗程度(灰階)。文獻(xiàn)[4]和[9]是采用電流編程模式。采用電流編程技術(shù)的AMOLED畫面具有自動(dòng)補(bǔ)償LTPS

TFT器件差異的功能，由此能提供高均勻度及高精細(xì)的畫質(zhì)表現(xiàn)，但在低色階區(qū)電流寫入不足。在電流編程之前還需要以電壓驅(qū)動(dòng)一小段時(shí)間使OLED本身的寄生電容預(yù)充電(precharge)使OLED的兩端電壓達(dá)到導(dǎo)通電壓,導(dǎo)致建立時(shí)間長，掃描頻率不能太高，限制了電流編程模式只適用于中小尺寸顯示。另外,電流鏡設(shè)計(jì)中一般要求至少兩個(gè)LTPS

TFT的物理特性是一致的（閾值電壓、遷移率等相同），對(duì)于目前的多晶硅工藝這是很難實(shí)現(xiàn)的。

電壓編程模式是在數(shù)據(jù)線上使用電壓信號(hào)控制流經(jīng)OLED的電流而決定像素的明暗程度。電壓編程模式結(jié)構(gòu)簡單，開口率高，像素充電迅速，功耗小，控制方便，外圍驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)容易、成本低。通過像素驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)可補(bǔ)償LTPS

TFT閾值電壓的差異及OLED導(dǎo)通電壓隨時(shí)間退化，還可以補(bǔ)償大面積顯示中電源線寄生電阻引起的電壓降，但無法補(bǔ)償TFT中載流子遷移率的差異。盡管如此，可以通過優(yōu)化LTPS

TFT制備工藝提高遷移率的均勻性。

最簡單的AMOLED像素驅(qū)動(dòng)電路如右圖所示，包

含兩個(gè)薄膜晶體管(TFT)和一個(gè)存儲(chǔ)電容（簡稱2T1C

電路），其中一個(gè)開關(guān)

(switching)

TFT，一個(gè)驅(qū)動(dòng)

（driving）TFT。當(dāng)掃描線(scan

line)開啟時(shí)，外

部電路送入電壓數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)由開關(guān)TFT存儲(chǔ)在存儲(chǔ)電

容(Cs)中，此電壓信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)TFT導(dǎo)通電流大小，也就決定了OLED的灰階；當(dāng)掃描線關(guān)閉時(shí)，存儲(chǔ)于Cs中的電壓仍能保持驅(qū)動(dòng)TFT在導(dǎo)通狀態(tài)，故能在一個(gè)畫面時(shí)間內(nèi)維持OLED的固定電流。

與TFT-LCD利用穩(wěn)定的電壓控制亮度不同，OLED器件屬于電流驅(qū)動(dòng)，需要穩(wěn)定的電流來控制發(fā)光。由于制程和器件老化等原因，各個(gè)像素點(diǎn)驅(qū)動(dòng)管TFT的閾值電壓存在不均勻性，這樣導(dǎo)致流過各個(gè)像素點(diǎn)OLED的電流會(huì)發(fā)生變化，影響圖像顯示的均勻性。因此有必要對(duì)像素電路提出補(bǔ)償，使流過各個(gè)像素點(diǎn)的電流非均勻些控制在一定的范圍之內(nèi)。很多文獻(xiàn)在仿真的過程中，將OLED器件作為一個(gè)二極管和電容的并聯(lián)，本項(xiàng)目中采用的OLED模型也是將一個(gè)二極管和電容并聯(lián)。本項(xiàng)目采用EDA仿真軟件Hspice，對(duì)設(shè)計(jì)的AMOLED像素驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行模擬仿真，并提取出合理的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)管TFT閾值漂移的補(bǔ)償。

③

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2T1C像素驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)簡單，像素開口率高，適合大批量生產(chǎn)，因此2T1C電路的研究吸引了不少研究單位。吉林大學(xué)司玉娟等曾經(jīng)做過傳統(tǒng)AMOLED像素驅(qū)動(dòng)電路的仿真研究，在合理選擇Poly-Si

TFT模型參數(shù)的基礎(chǔ)上,對(duì)2T1C像素驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行詳細(xì)分析,總結(jié)出驅(qū)動(dòng)電路的合理工作參量,并詳細(xì)分析它們的變化對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的影響,為像素驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)分析提供依據(jù)。Sanford等把OLED器件不僅作為發(fā)光器件，而且把它作為一個(gè)電容使用，提出了一種可以補(bǔ)償閾值漂移的2T1C電路，但是它并不能完全消除閾值漂移的影響。

此外多個(gè)研究單位提出了多于2個(gè)TFT的TFT補(bǔ)償電路。1998年R.Dawson等首先提出了四個(gè)TFT和二個(gè)電容的補(bǔ)償電路，它不但可以補(bǔ)償值電壓的改變，還可以減少電源線寄生電阻導(dǎo)致的電壓降，與傳統(tǒng)2T1C驅(qū)動(dòng)電路相比，可以使得面板的亮度更加均勻。J.H.Lee等提出了一種基于氫化非晶硅薄膜晶體管（a-Si:H

TFT）可補(bǔ)償閾值漂移的6T1C像素驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)驗(yàn)表明文獻(xiàn)[12]中所設(shè)計(jì)的像素驅(qū)動(dòng)電路隨著工作時(shí)間的變化，流過OLED的電流只有7%的衰減，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)2T1C電路的28%，仿真和實(shí)驗(yàn)都表明這種6T1C電路能夠維持相當(dāng)?shù)碾娏鞣€(wěn)定性，從而保持面板發(fā)光亮度的基本不變。C.L.Lin等提出了一種改進(jìn)型的電路，這款基于Poly-Si

TFT的5T1C

像素電路采用光學(xué)反饋的方式，不僅消除了Poly-Si

TFT的驅(qū)動(dòng)管閾值電壓不均造成的像素點(diǎn)發(fā)光亮度不均，而且彌補(bǔ)了由于OLED本身的退化導(dǎo)致的發(fā)光亮度下降。同時(shí)，相比于文獻(xiàn)[12],文獻(xiàn)[13]少了一個(gè)晶體管從而提高了像素的開口率。文獻(xiàn)[14][15]均是五個(gè)TFT和一個(gè)電容的像素驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)LTPS

TFT的驅(qū)動(dòng)管由于制程工藝造成閾值電壓不均提出了補(bǔ)償，提高了像素點(diǎn)的發(fā)光均勻程度。文獻(xiàn)[11]-[15]的像素電路使用了多個(gè)TFT，導(dǎo)致控制線路復(fù)雜，降低了像素點(diǎn)的開口率，基于此文獻(xiàn)[16]提出了三個(gè)TFT和一個(gè)電容的補(bǔ)償電路，這個(gè)電路不需要驅(qū)動(dòng)管TFT的閾值產(chǎn)生階段，從而控制信號(hào)波形與傳統(tǒng)2T1C電路一樣簡單。以上像素補(bǔ)償電路[11]-[16]皆是基于電壓編程模式。文獻(xiàn)[9]提出了一種基于電流編程的4T1C電路，仿真和實(shí)驗(yàn)同時(shí)證明該電路能夠補(bǔ)償?shù)蜏囟嗑Ч璞∧ぞw管（LTPS-TFT）的閾值電壓和遷移率的不均。當(dāng)像素點(diǎn)溫度從27升至60時(shí)，該4T1C電路流過OLED的電路僅增加了1.5%，而傳統(tǒng)2T1C電路流過OLED的電流將增加37%。

④

畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃及進(jìn)度

第1-2周：閱讀相關(guān)文獻(xiàn)資料及撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告。

第3-4周：優(yōu)化傳統(tǒng)2T1C像素電路設(shè)計(jì)參數(shù)，2T1C電路動(dòng)態(tài)分析和仿真，進(jìn)一步熟悉Hspice和AIM-spice仿真軟件的使用。

第5-6周：研究文獻(xiàn)[13]中的像素電路，提取OLED器件、存儲(chǔ)電容和TFT器件的模型參數(shù)。

第7-8周：進(jìn)一步閱讀文獻(xiàn)，找像素電路設(shè)計(jì)的靈感，并構(gòu)思新的閾值補(bǔ)償電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

第9-12周：仿真分析新的電路拓?fù)洌⑻崛〕龊侠淼哪Ｐ秃凸に噮?shù)。

第13-14周：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。

第15周：畢業(yè)答辯。

⑤

參考文獻(xiàn)

略

指導(dǎo)教師意見：

簽

名：

****年**月**日

備注：

1、要有10篇以上相關(guān)文章的閱讀量。

2、理、工科開題報(bào)告撰寫不少于2500字，人文社科開題報(bào)告不少于3500字，包括論文選題的背景和意義、工作任務(wù)分析、調(diào)研報(bào)告、方案擬定與分析、畢業(yè)論文撰寫提綱及實(shí)施計(jì)劃、文獻(xiàn)綜述（理、工科可不提交文獻(xiàn)綜述）等。

3、電腦打印，用A4紙，頁邊距左邊3.2cm，右邊2.54cm,上下邊距2.54cm，在左邊裝訂；內(nèi)容為小四號(hào)宋體，行距為固定值20磅。

4、文獻(xiàn)綜述（按文獻(xiàn)綜述格式打印）附在開題報(bào)告后面一起裝訂。