OLED扫描驱动与灰度控制优化方法的研究与实现.doc.DOCVIP

OLED扫描驱动与灰度控制优化方法的研究与实现微电子中心 王浩 一、选题意义 OLED（Organic Light Emitting Diode，）PDP（Plasma Display Panel，）FED（Field Emission Display，），， 在目前的FPD技术中，高清晰度大屏幕平板显示产品是我国科学研究的优先主题和国民经济发展的重点领域，灰度是平板显示器显示效果的重要评定参数，而目前平板显示器图像的灰度控制多采用脉宽调制的方法，脉宽调制法也是PFD中常用的灰度实现方案，尤其对电流型器件，如OLED、FED、LED的驱动电路中均有采用。其实现原理是通过与计数器数值的比较得到变化的脉宽信号[1]。而脉宽调制法顺序地扫描显示像素的点、行和帧，在写入显示像素点的重复次数中获得灰度调制，存在较多时间资源的浪费，使存贮空间到显示平面的传递速度成为多媒体数字存贮型平板显示器在高清晰度发展方向上的瓶颈问题。本课题针对现有平板显示器灰度扫描存在的问题提出灰度级冗余概念，并给出一种优化灰度扫描算法；除此之外，针对现有灰度扫描方法中的时间冗余问题，根据子空间按位扫描方法消除时间冗余的思想构造高扫描效率的优化扫描结构来提高灰度扫描效率。 二、研究现状 平板显示器灰度控制专用芯片的产品类型主要表现以下几个方面：以日本TOSHIBA、EPSON和韩国三星公司为代表的灰度控制芯片的主流特征以SPC8030F0A电路芯片为代表，具有16/64/128级灰度，控制面在320(200~640(400显示点，配合LCD专用显示驱动芯片完成系统成像；美国TI公司的TLC5902、TLC5903等，控制灰度等级为256级，控制面为8×16显示点，采用组合芯片和单片微机及DSP通用设计，对FPD屏体分块以完成灰度扫描；HV632PG芯片是美国Supertex公司研制开发的FPD图像数据驱动芯片，适用于高速数据率的显示应用，图像灰度调制采用 PWM技术实现256级灰度的分辨率，内含全集成低压CMOS逻辑，支持较高显示分辨率的脉宽调制灰度转换。STV7610是ST公司生产的PDP(等离子显示屏)专用驱动芯片，可以驱动96列PDP数据输出，其输出电压高达100V，采用子场技术实现256级灰度显示。STV7697B是ST公司生产的扫描驱动芯片，在工艺上使用了高压BCD结构，该芯片包括一个64位的级联移位寄存器，可以实现64路高电压、大电流驱动输出。BHL2000由北方华虹微系统有限公司生产，采用PWM灰度调制方式和双端口SRAM技术，解决了其它芯片数据传输会占用可贵的显示时间的突出问题，保证了图像亮度和灰度，被广泛应用在LED大屏幕和其它类显示屏系统上。 学术界已经提出了一些克服灰度显示非线性的方法。美国的Johannes G. R.V M和Knoxville T.N于1998年提出了将8bit灰度显示数据转换成10bit数据的方法，并与2001年申请了美国国家专利（专利号US6,215,648 B1）。 上述研究已经认识到人眼视觉成像和显示器灰度等级方面之间的联系，并提出了一定的改进方法，但并未找出二者精确的量之间的联系和解决方法；另外，上述的灰度扫描方法会产生比较多的时间资源的浪费，导致三、研究内容 1、分析有机电致发光器件的基本结构，发光的基本原理，电流密度与OLED电流之间的关系以及OLED的电压－电流特性。对讲述采用有源矩阵驱动的方法，消除了无源矩阵方法产生的交叉效应问题。这种方法不受扫描电极数的限制，可以对每个像素电度进行高速驱动；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。并对AM-OLED像素驱动电路进行了深入的研究。对典型的两管电压信号像素驱动电路与四管电流信号像素驱动电路进行系统分析，根据显示要求精确选择电路参数，并给合等效的OLED模型进行了仿真验证。对交流驱动方式像素驱动电路进行了研究与探讨。在电压信号驱动像素电路上提出了交流驱动的实现方法，改进四管电流驱动像素驱动电路结构实现了交流驱动，最后进行了仿真验证。这对于合理设计像素驱动电路、延长OLED器件使用寿命具有重要意义。这篇文章涉及到了一些OLED的模型。这些模型应能不仅考虑到单向显示的特性，并且能考虑到容性负载和通过有机半导体期间的电流大小。 OLED的驱动就电压极性而言，可分为直流驱动和交流驱动。 直流驱动：在正向直流驱动即ITO接正、背电极接负时，空穴和电子的传输方向是固定不变的，它们分别从正负极注入到发光层，在发光层中形成激子，辐射发光。其中未参与复合的多余空穴(或电子)，或者积累在空穴传输层/发光层(或发光层/电子传输层)界面，或者越过势垒流入电极。直流反向偏置驱动时，其势垒高度太大，电子和空穴运动到EML复合发光的几率十分微小，因此直流反向偏置的