理工科专业毕业开题报告.docx

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1、附件 4华南理工大学本科毕业设计（论文）开题报告论文题目 AMOLED 像素驱动电路设计班级姓名学号指导教师 填表日期 二一 年 3 月说明1、 毕业设计的开题报告是保证毕业设计质量的一个重要环节，为规范毕业设计的开题报告，特印发此表。2、 学生应在开题报告前，通过调研和资料搜集，主动与指导教师讨论，在指导教师的指导下，完成开题报告。3、 此表一式三份，一份交学院装入毕业设计（论文）档案袋，一份交指导教师，一份学生自存。4、 开题报告需经各系或论文指导小组讨论、学院教学指导委员会审查合格后，方可正式进入下一步毕业设计（论文）阶段。7姓名开题时间学制 四 年专业指导教师 *教授论文题目： AMO

2、LED 像素驱动电路设计开题报告内容 项目研究的背景和意义有机发光显示器(OLEDs)是当今平板显示器研究领域的热点之一。与液晶显示器(LCD) 相比,OLEDs 具有低能耗、生产成本低(比液晶低 20%30%) 、自发光、宽视角、工艺简单、成本低、温度适应性好、响应速度快等优点1-2 。目前,在手机、PDA、数码相机等小屏显示应用领域 OLEDs 已经开始取代传统的 LCD 显示屏3 。OLED 显示器驱动方式可分为两种类型：无源矩阵 OLED（Passive Matrix OLED,简称 PMOLED）和有源矩阵 OLED(Active Matrix OLED，简称 AMOLED)。PMO

3、LED 采用行列扫描的方式驱动相应的像素发光,具有结构简单,生产成本低的优点,但器件能耗高,分辨率有限, 器件寿命和显示品质也无法同 TFT-LCD 相抗衡。在 AMOLED 中,每个发光像素都有独立的 TFT 电路驱动,不存在交叉串扰问题,亮度、寿命以及分辨率等都较 PMOLED 有大幅提高 4-5 。由于显示器未来发展趋势是向着高精细画质应用，PMOLED 驱动方式已无法满足要求。因此，发展 AMOLED 驱动技术，解决有机发光显示器的“瓶颈”问题显得日益迫切。像素驱动电路的设计是 AMOLED 显示器的核心技术内容，具有重要研究意义。本项目致力于基于薄膜晶体管（TFT）的 AMOLED

4、显示器像素驱动电路的研究与实现。 工作任务分析目前，应用于 AMOLED 的薄膜晶体管主要有非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)和低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)，二者实现量产的优势最大5 。a-Si TFT 与 LTPS TFT 相比具有工艺简单、价格低、制备成品率高、关态漏电流小等优点。但 a-Si TFT 载流子迁移率低， 器件的尺寸要比 LTPS TFT 大得多，而且驱动电压和信号电压都比较大，这些不利因素会造成显示屏像素开口率下降、OLED 的寿命缩短6 ，同时 a-Si TFT 技术存在着过高的光敏感性问题7 。LTPS TFT 具有较高的载流子迁移率，相比于非晶硅工艺，其

5、特征尺寸可以做到更小，增加 OLED 像素的开口率，还可以实现将显示器的外围驱动电路集成于显示器的周边。OLED 有源矩阵驱动方式可分为电流编程模式和电压编程模式。电流编程是在数据线上提供一恒定电流通过电流镜的作用控制 OLED 上流过的电流，即根据通入电流的大小控制像素的明暗程度(灰阶)。文献4和9是采用电流编程模式。采用电流编程技术的 AMOLED 画面具有自动补偿 LTPS TFT 器件差异的功能，由此能提供高均匀度及高精细的画质表现，但在低色阶区电流写入不足5 。在电流编程之前还需要以电压驱动一小段时间使 OLED 本身的寄生电容预充电(precharge)使 OLED 的两端电压达到

6、导通电压,导致建立时间长，扫描频率不能太高，限制了电流编程模式只适用于中小尺寸显示8 。另外,电流镜设计中一般要求至少两个 LTPS TFT 的物理特性是一致的（阈值电压、迁移率等相同），对于目前的多晶硅工艺这是很难实现的。 电压编程模式是在数据线上使用电压信号控制流经 OLED 的电流而决定像素的明暗程度。电压编程模式结构简单，开口率高，像素充电迅速，功耗小， 控制方便，外围驱动芯片设计容易、成本低。通过像素驱动电路的设计可补偿 LTPS TFT 阈值电压的差异及 OLED 导通电压随时间退化，还可以补偿大面积显示中电源线寄生电阻引起的电压降，但无法补偿 TFT 中载流子迁移率的差异。尽管如

7、此，可以通过优化 LTPS TFT 制备工艺提高迁移率的均匀性。最简单的 AMOLED 像素驱动电路如右图所示，包含两个薄膜晶体管(TFT)和一个存储电容（简称 2T1C 电路），其中一个开关(switching) TFT ，一个驱动（driving）TFT。当扫描线(scan line)开启时，外部电路送入电压数据信号经由开关 TFT 存储在存储电容(Cs)中，此电压信号控制驱动 TFT 导通电流大小，也就决定了 OLED 的灰阶；当扫描线关闭时，存储于 Cs 中的电压仍能保持驱动 TFT 在导通状态，故能在一个画面时间内维持 OLED 的固定电流。与 TFT-LCD 利用稳定的电压控制亮度

8、不同，OLED 器件属于电流驱动，需要稳定的电流来控制发光。由于制程和器件老化等原因，各个像素点驱动管 TFT 的阈值电压存在不均匀性，这样导致流过各个像素点 OLED 的电流会发生变化，影响图像显示的均匀性。因此有必要对像素电路提出补偿，使流过各个像素点的电流非均匀些控制在一定的范围之内。很多文献6-16 在仿真的过程中，将 OLED 器件作为一个二极管和电容的并联，本项目中采用的 OLED 模型也是将一个二极管和电容并联。本项目采用 EDA 仿真软件 Hspice，对设计的AMOLED 像素驱动电路进行模拟仿真，并提取出合理的参数，实现对驱动管 TFT 阈值漂移的补偿。 国内外研究现状2T

9、1C 像素驱动电路结构简单，像素开口率高，适合大批量生产，因此 2T1C 电路的研究吸引了不少研究单位610 。吉林大学司玉娟等6 曾经做过传统 AMOLED 像素驱动电路的仿真研究，在合理选择 Poly-Si TFT 模型参数的基础上, 对 2T1C 像素驱动电路进行详细分析, 总结出驱动电路的合理工作参量, 并详细分析它们的变化对驱动电路的影响, 为像素驱动电路设计分析提供依据。Sanford 等10 把 OLED 器件不仅作为发光器件，而且把它作为一个电容使用，提出了一种可以补偿阈值漂移的 2T1C 电路，但是它并不能完全消除阈值漂移的影响。此外多个研究单位提出了多于 2 个 TFT 的

10、 TFT 补偿电路。1998 年 R.Dawson 等11 首先提出了四个 TFT 和二个电容的补偿电路，它不但可以补偿值电压的改变，还可以减少电源线寄生电阻导致的电压降，与传统 2T1C 驱动电路相比，可以使得面板的亮度更加均匀。J.H.Lee 等12 提出了一种基于氢化非晶硅薄膜晶体管（a-Si:H TFT）可补偿阈值漂移的 6T1C 像素驱动电路，实验表明文献12中所设计的像素驱动电路随着工作时间的变化，流过 OLED 的电流只有 7%的衰减，远远小于传统 2T1C 电路的 28%，仿真和实验都表明这种 6T1C 电路能够维持相当的电流稳定性，从而保持面板发光亮度的基本不变。C.L.Li

11、n 等13 提出了一种改进型的电路，这款基于 Poly-Si TFT 的 5T1C 像素电路采用光学反馈的方式，不仅消除了 Poly-Si TFT 的驱动管阈值电压不均造成的像素点发光亮度不均，而且弥补了由于 OLED 本身的退化导致的发光亮度下降。同时，相比于文献12, 文献13少了一个晶体管从而提高了像素的开口率。文献1415均是五个 TFT 和一个电容的像素驱动电路，对 LTPS TFT 的驱动管由于制程工艺造成阈值电压不均提出了补偿， 提高了像素点的发光均匀程度。文献11-15的像素电路使用了多个 TFT，导致控制线路复杂，降低了像素点的开口率，基于此文献16提出了三个 TFT 和一个

12、电容的补偿电路，这个电路不需要驱动管 TFT 的阈值产生阶段，从而控制信号波形与传统 2T1C 电路一样简单。以上像素补偿电路11-16皆是基于电压编程模式。文献9提出了一种基于电流编程的 4T1C 电路，仿真和实验同时证明该电路能够补偿低温多晶硅薄膜晶体管（LTPS-TFT）的阈值电压和迁移率的不均。当像素点温度从 27 o C 升至 60 o C 时，该 4T1C电路流过 OLED 的电路仅增加了 1.5%，而传统 2T1C 电路流过 OLED 的电流将增加 37% 。 毕业设计项目实施计划及进度第 1-2 周：阅读相关文献资料及撰写毕业设计开题报告。第 3-4 周：优化传统 2T1C 像

13、素电路设计参数，2T1C 电路动态分析和仿真，进一步熟悉Hspice 和 AIM-spice 仿真软件的使用。第 5-6 周：研究文献13中的像素电路，提取 OLED 器件、存储电容和 TFT 器件的模型参数。第 7-8 周：进一步阅读文献，找像素电路设计的灵感，并构思新的阈值补偿电路拓扑结构。第 9-12 周：仿真分析新的电路拓扑，并提取出合理的模型和工艺参数。第 13-14 周：撰写毕业设计报告，准备毕业答辩。第 15 周：毕业答辩。 参考文献1 黄春辉，李富友，黄维.有机电致发光材料与器件导论M.上海：复旦大学出版社.2005. 第一章.2 司玉娟, 冯凯, 郎六琪, 刘式墉. 一种有源

14、有机发光显示屏(AM-OLED)驱动电路的设计J. 发光学报, 2005, (02)：257-2613 刘小灵, 刘汉华, 郑学仁, 李斌, 冯秉刚, 彭俊彪. OLED 点阵驱动电路设计及 OLED 驱动特性研究J. 液晶与显示, 2005, (02)：140-1444 郭英英, 李荣玉, 梁宝闻, 王帅, 陈秀锦. AM-OLED 四管像素驱动电路特性研究J. 液晶与显示, 2008, (06)：667-6705 陈金鑫，黄孝文.OLED 有机电致发光材料与器件M.北京：清华大学出版社，2007.第九章.6 司玉娟,李春星,刘式墉. 有源 OLED 两管 TFT 像素驱动电路的仿真研究J.

15、 发光学报, 2002, 23(05)：518-522 .7 李震梅, 董传岱. AM-OLED 像素驱动电路的研究J. 电视技术, 2004, (12)：49-518 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, pp. 267277, Dec. 2005.9 J. H. Lee , W. J. Nam , B. K. Kim , H. S. Choi , Y. M. Ha

16、and M. K. Han A new poly-Si TFT current-mirror pixel for active matrix organic light emitting diode, IEEE Electron Device Lett., vol. 27, pp. 830 2006.10 J. L. Sanford and F. R. Libsch, “Vt compensation performance of voltage data AMOLED pixel circuits,” in Proc. IDRC, 2003, pp. 3840.11R.Dawson, Z.

17、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.Dickey, K. Ping, S. Robinson, C.W. Tang, S. VanSlyke, F. Chen, J. Shi, J.C. Sturm and M.H. Lu,“Design of an Improved Pixel for a Polysilicon Active-Matrix Organic LED D

18、isplay,” SID, InternationalSymposium Proceedings, 1998, pg. 11.12 J. H. Lee, J. H. Kim, and M. K. Han, “A new a-Si:H TFT pixel circuit compensating the threshold voltage shift of a-Si:H TFT and OLED for active matrix OLED,” IEEE Electron Device Lett., vol. 26, no. 12, pp.897899, Dec. 2005.13 C. L. L

19、in and Y. C. Chen, “A novel LTPS-TFT pixel circuit compensating for TFT threshold-voltage shift and OLED degradation for AMOLED，” IEEE Electron Device Lett., vol. 28, no. 2, pp. 129131,Feb. 2007.14 H.Y.Lu, P.T.Liu,T.C.Chang, S.Chi. “Enhancement of brightness uniformity bya new voltage-modulated pixe

20、l design for AMOLED displays.”IEEE Electron Device Letters. 2006, 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 driving active matrix organic light emitting diodes,” Solid-State Electron 50 (2) (2006), pp. 27227516 Chih-Lung Lin, Tsung-Ting Tsai, “

21、A Novel Voltage Driving Method Using 3-TFT Pixel Circuit for AMOLED,” IEEE Electron Device Letters, vol. 28, no.6, pp. 489-491, June 2007.指导教师意见：签 名：年月日备注：1、要有 10 篇以上相关文章的阅读量。2、理、工科开题报告撰写不少于 2500 字，人文社科开题报告不少于 3500 字，包括论文选题的背景和意义、工作任务分析、调研报告、方案拟定与分析、毕业论文撰写提纲及实施计划、文献综述（理、工科可不提交文献综述）等。3、电脑打印，用 A4 纸，页边距左边 3.2cm，右边 2.54cm,上下边距 2.54cm，在左边装订；内容为小四号宋体，行距为固定值 20 磅。4、文献综述（按文献综述格式打印）附在开题报告后面一起装订。