2021年理工科專業(yè)畢業(yè)開(kāi)題報(bào)告

1、理工科專業(yè)畢業(yè)開(kāi)題報(bào)告 理工科專業(yè)畢業(yè)開(kāi)題報(bào)告范文 題目： AMOLED像素驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 內(nèi)容 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(jiǎn)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 _、PDA、數(shù)碼相機(jī)等小屏顯示應(yīng)用領(lǐng)域OLEDs已經(jīng)開(kāi)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(wú)源矩陣OLED(Passive Matrix OLED,簡(jiǎn)稱PMOLED)和有源矩陣OLED(Active Matrix OL

2、ED，簡(jiǎn)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(jiǎn)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(wú)法同TFT-LCD 相抗衡。在AMOLED 中,每個(gè)發(fā)光像素都有 _的TFT電路驅(qū)動(dòng),不存在交叉串?dāng)_問(wèn)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(lái)發(fā)展趨勢(shì)是向著高精細(xì)畫(huà)質(zhì)應(yīng)用，PMOLED驅(qū)動(dòng)方式已無(wú)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(wèn)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

3、示器像素驅(qū)動(dòng)電路的研究與實(shí)現(xiàn)。 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(shì)最大 。a-Si TFT與LTPS TFT相比具有工藝簡(jiǎn)單、 _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 _電壓都比較大，這些不利因素會(huì)造成顯示屏像素開(kāi)口率下降、OLED的壽命縮短 ，同時(shí)a-Si TFT技術(shù)存在著過(guò)高的光敏感性問(wèn)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

4、像素的開(kāi)口率，還可以實(shí)現(xiàn)將顯示器的 _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(guò)電流鏡的作用控制OLED上流過(guò)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(huà)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(huà)質(zhì)表現(xiàn)，但在低色階區(qū)電流寫(xiě)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(zhǎng)，掃描頻率不能太高，限制了電流編程模

5、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(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 _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(jiǎn)單，開(kāi)口率高，像素充電迅速，功耗小，控制方便， _驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)容易、成本低。通過(guò)像素驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)可補(bǔ)償LTPS TFT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 _顯示中電源線寄生電阻引起的電壓降，但無(wú)法補(bǔ)償TFT中載流子遷移率的差異。盡管如此，可以通過(guò)優(yōu)化LTPS TFT制備工藝提高遷移率的均勻性。 最簡(jiǎn)單的AMOLED像素驅(qū)

6、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(jiǎn)稱2T1C 電路)，其中一個(gè)開(kāi)關(guān) (switching) TFT，一個(gè)驅(qū)動(dòng) (driving)TFT。當(dāng)掃描線(scan line)開(kāi)啟時(shí)，外 部電路送入電壓數(shù)據(jù) _經(jīng)由開(kāi)關(guān)TFT存儲(chǔ)在存儲(chǔ)電 容(Cs)中，此電壓 _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(huà)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(lái)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的值電

7、壓存在不均勻性，這樣導(dǎo)致流過(guò)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(guò)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(guò)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Hspi _，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值漂移的補(bǔ)償。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2T1C像素驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，像素開(kāi)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(guò)傳統(tǒng)AMOLED像素驅(qū)動(dòng)電

8、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)償值漂移的2T1C電路，但是它并不能完全消除值漂移的影響。 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

9、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(guò)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,

10、文獻(xiàn)13少了一個(gè)晶體管從而提高了像素的開(kāi)口率。文獻(xiàn)1415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(kāi)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的值產(chǎn)生階段，從而控制 _波形與傳統(tǒng)2T1C電路一樣簡(jiǎn)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)的值電壓和遷移率的不均。當(dāng)像

11、素點(diǎn)溫度從27 升至60 時(shí)，該4T1C電路流過(guò)OLED的電路僅增加了1.5%，而傳統(tǒng)2T1C電路流過(guò)OLED的電流將增加37% 。 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(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)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Hspi _和AIM-spi _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)?，并提取出合理的模型和工藝參?shù)。 第13-1

12、4周：撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告，準(zhǔn)備畢業(yè)。 第15周：畢業(yè)答辯。 1黃春輝，李富友，黃維.有機(jī)電致發(fā)光材料與器件導(dǎo)論M. _：復(fù)旦大學(xué)出版社.xx.第一章. 2 司玉娟, 馮凱, 郎六琪, 劉式墉. 一種有源有機(jī)發(fā)光顯示屏(AM-OLED)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)J. 發(fā)光學(xué)報(bào), xx, (02)：257-261 3 劉小靈, 劉漢華, 鄭學(xué)仁, _, 馮秉剛, 彭俊彪. OLED點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)及OLED驅(qū)動(dòng)特性研究J. 液晶與顯示, xx, (02)：140-144 4 郭英英, 李榮玉, 梁寶聞, 王帥, 陳秀錦. AM-OLED四管像素驅(qū)動(dòng)電路特性研究J. 液晶與顯示, xx, (06)：667-670

13、 5陳金鑫，黃孝文.OLED有機(jī)電致發(fā)光材料與器件M.北京：清華大學(xué)出版社，xx.第九章. 6 司玉娟,李春星,劉式墉. 有源OLED兩管TFT像素驅(qū)動(dòng)電路的仿真研究J. 發(fā)光學(xué)報(bào), xx, 23(05)：518-522 . 7李震梅, 董傳岱. AM-OLED像素驅(qū)動(dòng)電路的研究J. 電視技術(shù), xx, (12)：49-51 8 A. Nathan, G. R. Chaji, and S. J. Ashtiani, “Driving schemes for a-Si and LTPS AMOLED displays,” J. Display Technol., vol. 1, no. 2, p

14、p. 267277, Dec. xx. 9 J. H. Lee , W. J. Nam , B. K. Kim , H. S. Choi , Y. M. Ha and M. K. Han A new poly-Si TFT current-mirror pixel for active _trix organic light emitting diode, IEEE Electron Devi _ Lett., vol. 27, pp. 830 xx. 10 J. L. Sanford and F. R. Libsch, “Vt pensation perfor _n _ of voltage

15、 data AMOLED pixel circuits,” in Proc. IDRC, xx, pp. 3840. 11R.Dawson, Z. Shen, D.A. Furst, S. Connor, J. Hsu,M.G. Kane, R.G. Stewart, A. Ipri, C.N. King, P.J.Green, R.T. Flegal, S. Pearson, W.A. Barrow, E. _ey, K. Ping, S. Robinson, C.W. Tang, S. VanSlyke, F. Chen, J. Shi, J.C. Sturm and M.H. Lu,“D

16、esign of an Improved Pixel for a Polysilicon Active-Matrix Organic LED Display,” SID, International Symposium Pro _edings, 1998, pg. 11. 12 J. H. Lee, J. H. Kim, and M. K. Han, “A new a-Si:H TFT pixel circuit pensating the threshold voltage shift of a-Si:H TFT and OLED for active _trix OLED,” IEEE E

17、lectron Devi _ Lett., vol. 26, no. 12, pp. _7 _9, Dec. xx. 13 C. L. Lin and Y. C. Chen, “A novel LTPS-TFT pixel circuit pensating for TFT threshold-voltage shift and OLED degradation for AMOLED，” IEEE Electron Devi _ Lett., vol. 28, no. 2, pp. 129131,Feb. xx. 14 H.Y.Lu, P.T.Liu,T.C.Chang, S.Chi. “Enhan _ment of brightness uniformity by a new voltage-modulated pixel design for AMOLED displays.” IEEE Electron Devi _ Letters. xx, 27(9):743-745. 15 B.T. Chen, Y.H. Tai, Y.J. Kuo, C.C. Tsai and H.C. Cheng, “New pixel circuits for