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电压模式a-Si TFT AMOLED象素驱动电路的设计与仿真

作　者: 张明庆
导　师: 滕枫
学　校: 北京交通大学
专　业: 物理电子学
关键词: 有机发光二极管(OLED) 非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT) 有源矩阵(AM) 像素驱动电路 PSpice
分类号: TN312.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

目前,针对a-Si TFT AMOLED象素驱动电路的研究有很多,在熟知的两管驱动方案中【1】,由于各像素驱动管的阈值电压Vth的不一致性将导致整个显示屏亮度的不均匀,另外随着使用时间的增加,象素驱动管的阈值电压也会发生变化【2】,从而引起显示屏亮度前后的变化。为了补偿由于驱动管阈值电压的变化以及各个驱动管阈值电压的不一致性对显示屏亮度所造成的影响,人们提出了多TFT管的象素驱动方案。其中主要有电流控制型(电流模式)和电压控制型(电压模式)两种。在一般的电流模式驱动电路中,由于其存储电容需要很长的充电时间,所以应用中受到了极大的限制。在Yen-Chung Lin等的文章中【3】提出了一种新颖的电流模式驱动电路,主要通过调节输入数据电流与流经发光器件OLED的电流的缩减比例,来减小数据线与像素间的充电时间,这种电路虽然能够减少存储电容CS的充电时间,但是对于发光器件OLED本身的等效电容来说仍然需要很长的充电时间【4】,因此还是存在着整体电路充电时间过长的问题。在电压模式驱动电路中,由于开始时会有一个瞬间的大电流对电容充电,所以能够极大地降低充电时间。近年来对于电压模式驱动电路的研究也逐渐增多,在J. C. Goh的文章中【5】提出了一种四管的放电式补偿阈值电压变化的电压模式驱动电路,但在这种电路中所有驱动管的源极都间接的连接了一条电压跳变的信号线而不是稳定的电源地线,这样会造成驱动管栅源电压的不稳定性,从而影响屏亮度的均匀性。在后来的文章【6】中J. C. Goh又提出了改进的五管驱动方案,其中驱动管的源极通过OLED和一开关TFT管连接到电源地线,但是生产过程中OLED的电阻以及开关管漏源间电阻的不均匀性同样会造成驱动管栅源电压的变化,从而对屏亮度的均匀性造成影响。本文设计了一种新颖的电压模式非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)AMOLED的像素驱动电路,该电路包含五个开关晶体管、一个驱动晶体管和一个存储电容。通过对整个电路的时序分析表明,该电路能够成功地补偿由于各像素驱动管阈值电压的差异对电路性能所造成的影响;并且由于在电路中采用了倒置OLED的结构,使得发光器件OLED本身电阻的非均匀性等其它因素的影响也被克服了,从而使显示屏灰度的一致性得到进一步改善。通过对电路采用PSpice仿真分析,我们进一步给出了电源电压Vdd、存储电容CS、以及开关晶体管T3、T4、T1和驱动晶体管T2沟道的宽长比(W/L)等参数对电路输出特性的影响,并得出了这些参数的合理取值。对这些参数值的仿真分析将对实际的工业生产起到良好的指导作用。

全文目录

中文摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
序  10-13
引言  13-19
  1.1 OLED 显示器简介  13-15
    1.1.1 OLED 的技术优点  13-14
    1.1.2 OLED 存在的问题  14
    1.1.3 OLED 象素驱动电路中存在的问题及其解决方案  14-15
  1.2 最优化电路设计的仿真分析方法简介  15-19
    1.2.1 PSpice 简介  15-16
    1.2.2 常用的PSpice 仿真分析方法  16-19
2 有机电致发光驱动特性  19-32
  2.1 OLED 的发光原理及构造  19
  2.2 OLED 的电流驱动特性  19-21
  2.3 OLED 的有源驱动方式  21-22
  2.4 薄膜晶体管TFT 简介  22-27
    2.4.1 TFT 的制备工艺  22
    2.4.2 TFT 的工作原理  22-23
    2.4.3 TFT 的阈值电压  23
    2.4.4 TFT 的漏电流  23-27
  2.5 两管TFT 结构及其存在的问题  27-28
  2.6 典型的多管OLED 象素驱动电路存在的问题分析  28-32
3 电压模式a-Si TFT AMOLED 象素驱动电路的设计  32-39
4 电路的分析与仿真  39-46
  4.1 分析方法  39
  4.2 仿真步骤  39-40
  4.3 仿真结果及分析  40-46
    4.3.1 电源电压V_(dd) 对电路特性的影响  40-41
    4.3.2 驱动管（T_2）W/L 的选择  41-42
    4.3.3 存储电容C_S 及开关管（T_3、T_4 、T_1）W/L 的选择  42-44
    4.3.4 驱动管T_2 的漏极、栅极电压随时间的变化曲线  44-46
结论  46-47
参考文献  47-49
作者简历  49-50

电压模式a-Si TFT AMOLED象素驱动电路的设计与仿真

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