导航菜单

硅基OLED像素驱动电路与彩色化浅析

1.什么是硅基OLED微显示器?

硅基OLED微显示器指的是在硅晶片上制造OLED的显示器。

采用成熟的CMOS工艺在单晶硅片上制作驱动电路,结合OLED视角大,响应速度慢,功耗低,全固态等优点,可应用于个人娱乐设备和军用头部显示。等待。

OLED微显示器的尺寸通常小于1.5厘米(0.6英寸),而显示器的分辨率可达到SXVGA(1280 x 1024)的水平。

2.硅基OLED特性

基芯片采用成熟的集成电路技术,可由集成电路代工厂制造。制造产量远高于目前的主流LTPS技术。

采用单晶硅,移动性高,性能稳定,寿命长于AMOLED显示器。 200mm×200mm的OLED蒸发封装设备可以满足制造要求(兼容8英寸晶圆尺寸),不像AMOLED需要追求高代生产线。 OLED微显示器体积小,非常便携,并且由小体提供的近眼显示器可与大尺寸AMOLED显示器相媲美。

与其他微显示技术相比,OLED微显示技术还具有许多优点:

低功耗,比LCD功耗小20%,电池重量可以更轻。工作温度很宽,LCD不能在极端温度下工作,例如0°C,必须加热附加组件,并且必须在高温下使用冷却系统,所有这些都会增加整个显示器的重量,尺寸和功耗。 OLED是一种全固态器件,工作温度范围为-46°C至70°C,无需加热或冷却。高对比度,LCD使用内置背光,对比度为60: 1,而OLED微显示器的对比度为10,000: 1。响应速度快,OLED像素更新所需的时间小于1μs。

3.硅基OLED像素驱动电路

与具有TFT作为背板的AMOLED显示装置相比,像素区域小得多,并且流过像素的电流也很小,其在几百皮安和几十纳安之间。

如何实现OLED微显示像素驱动电路所需的小电流是设计像素驱动电路的关键和难点。

为了解决这个问题,提出了以下解决方案:

亚阈值电压调节电流法,在目前的IC工艺下,MOS管的亚阈值工作特性不一致,导致显示均匀性问题,对电路设计和工艺要求高;源跟随结构方法,这种方法的缺点是电路结构复杂;增加了分流MOS方法,其缺点是浪费MOS管支路电流并增加系统功耗。

OLED仅处于两种状态:照射或不发光,并且当OLED照射时流过OLED的电流是恒定的。

通过时间比例灰度法实现灰度调整,即,通过控制OLED的照射时间来实现不同的灰度级,并且照射时间的长度决定了灰度级。

该像素电路具有简单的结构,完全由数字信号控制,并且当发光时流过OLED的电流是恒定的并且不随MOS的阈值电压而变化。

4.像素电路工作过程

像素电路结构如下图所示,其中P1和P2为PMOS,N1和N2为NMOS,CS为存储电容,OLED为发光单元。 P1和N1形成反相器,P2和N2作为开关。

点A是CS的左端,点B是CS的右端和反相器的输入,点C是反相器的输出,P1的漏极和OLED的阳极。

从逆变器的特性可以看出,如果VB(B点的电压)足够小,则N1可以关断,P1可以导通。此时,相当于VDD通过P1驱动OLED,并且恒定电流流动,从而OLED发光。

如果VB足够大,可以关闭P1并打开N1。此时,点C通过N1接地,没有电流流过OLED,并且OLED不发光。

该电路可以实现流过OLED的恒定电流,并且通过控制OLED的照射时间来实现灰度级。

帧信号被分成6个子场。如果在某个子场中,OLED可以发光,则该子场称为开放子场。如果OLED在某个子场中并不总是发光,则该子场称为闭合子场。

下图是打开子场中信号的时序图:

下图是关闭子场中信号的时序图:

从图中可以看出,所有信号都是数字信号。

解释了以下两种情况:

1.打开子字段

第一阶段:SCAN信号处于高电平,SELECT信号处于低电平,DATA信号处于高电平。 N2和P2都打开了。 A点的电压为VDATA,B点的电压为VDD,电容两端的电压为VDD-VDATA。

由于B点处于高电平,P1关闭,N1打开。点C的电压为0,OLED不发光;

第二阶段:SCAN信号仍处于高电平,SELECT信号变为高电平,DATA信号仍处于高电平。 N2仍然打开,P2关闭。

B点悬空。由于A点的电压仍为VDATA,因此B点的电压仍为VDD。 P1关闭,N1打开。点C的电压为0,OLED不发光;

第三阶段:SCAN信号仍处于高电平,SELECT信号仍处于高电平,DATA处于低电平。 N2仍然打开,P2关闭。

B点悬空。由于A点的电压为0,因此B点的电压为VDD-VDATA。此电压使P1打开,N1关闭。 C点的电压为VDD,OLED点亮;

第四阶段:SCAN信号变低,SELECT信号仍然为高电平。 N2和P2都关闭了。 A点和B点都是浮动的,A点的电压保持为0,因此B点保持在VDD-VDATA。

该电压使P1导通,N1截止。 C点的电压仍然是VDD,OLED继续发光。

2,关闭子字段

在闭合子场中,在第三阶段,由于DATA信号的电压不变,因此B点的电压不能拉低,B点的电压维持在VDD,C点的电压为零, OLED不发光。进入第四阶段后,这个状态保持不变。

如果所需的灰度级数是n(n=2k),则需要将一个帧信号分成k个子场SF1,SF2,SF3。 SFK。如果帧周期是T,则对应于每个子场的时间是:

应当注意,即使在打开子场的第一和第二阶段中,OLED也不发光,但是这种不发光的时间小于每条线的扫描时间。

用于硅基OLED微显示器的像素驱动电路通过分子场扫描控制OLED的发光时间,从而实现不同的灰度级。

并且在像素电路中,当OLED发光时流动的电流是恒定的并且对阈值电压的变化不敏感。与传统的硅基OLED像素驱动电路相比,该方案结构简单,易于实现,完全由数字信号控制,可实现精确的灰度调整。

5.硅基OLED着色

鉴于现有技术的不足,本发明的专利[i]提供了一种基于硅的OLED微显示器芯片及其着色实现方法。该专利通过以下技术手段解决了上述技术问题:硅基OLED微显示芯片,包括含CMOS的硅基板,其上设置有发光层隔离柱,发光层An隔离柱间距分布; OLED发光层在发光层隔离柱的外围蒸发;在发光层的周边上形成透明的共阴极电极,在透明的共用阴极电极的周围密封薄膜封装层。将包含滤色器的玻璃板胶合在膜包封层上。

解决方案1:实现上述硅基oled微显示芯片着色的方法,包括以下步骤:

包含红色、绿色和蓝色的玻璃片包括以下步骤:

解决方案2:对上述硅基oled微显示芯片进行着色的方法,包括以下步骤:

该专利的优点在于,由于工艺相对简单,滤色片在提高产量的同时降低了成本。另外,由于滤色片是在玻璃罩上制作的,所以可以制作金属黑基质来提高对比度。

进一步的rgbw-cf全色模式,即“rgbw”四亚像素排列cf模式。与传统的RGB三色滤光片相比,该方法既能实现低功耗,又能获得良好的色彩性能。具体地说,在该方法中,rgb和w(白色)的四个彩色像素显示为一个像素以显示彩色图片。由于w段没有滤波器,因此在显示全白屏时,功耗比传统方法低。此外,在显示特定颜色时,只需要使用w和rgb三种颜色中的两种。剩余的颜色可以不发光,有助于延长寿命和降低功耗。

参考文献:

[i]cn.x,硅基oled微显示芯片及其色彩实现方法[发明]

——