求理工科毕业论文开题报告范文

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

二〇一〇年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。

姓名

开题时间

学制

四年

专业

指导教师

***教授

论文题目：

AMOLED像素驱动电路设计

开题报告内容

①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。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。

OLED显示器驱动方式可分为两种类型：无源矩阵OLED（PassiveMatrixOLED,简称PMOLED）和有源矩阵OLED(ActiveMatrixOLED，简称AMOLED)。PMOLED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。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显示器像素驱动电路的研究与实现。

②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-SiTFT)和低温多晶硅薄膜晶体管(LTPSTFT)，二者实现量产的优势最大。a-SiTFT与LTPSTFT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-SiTFT载流子迁移率低，器件的尺寸要比LTPSTFT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，同时a-SiTFT技术存在着过高的光敏感性问题。LTPSTFT具有较高的载流子迁移率，相比于非晶硅工艺，其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LTPSTFT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。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。另外电流镜设计中一般要求至少两个LTPSTFT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LTPSTFT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。尽管如此可以通过优化LTPSTFT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(scanline)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。

③国内外研究现状

2T1C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。吉林大学司玉娟等曾经做过传统AMOLED像素驱动电路的仿真研究，在合理选择Poly-SiTFT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。

另外多个研究单位提出了多于2个TFT的TFT补偿电路。1998年R.Dawson等首先提出了四个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等提出了一种基于氢化非晶硅薄膜晶体管（a-Si:HTFT）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.Lin等提出了一种改进型的电路，这款基于Poly-SiTFT的5T1C像素电路采用光学反馈的方式，不仅消除了Poly-SiTFT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[14][15]均是五个TFT和一个电容的像素驱动电路，对LTPSTFT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升至60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%。

④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。

⑤参考文献

[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.一种有源有机发光显示屏(AM-OLED)驱动电路的设计[J].发光学报,2005,(02)：257-261

[3]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)：140-144

[4]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)：667-670

[5]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].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)：49-51

[8]A.Nathan,G.R.Chaji,andS.J.Ashtiani,“Drivingschemesfora-Siand

LTPSAMOLEDdisplays,”J.DisplayTechnol.,vol.1,no.2,pp.267–277,

Dec.2005.

[9]J.H.Lee,W.J.Nam,B.K.Kim,H.S.Choi,Y.M.HaandM.K.HanAnewpoly-SiTFTcurrent-mirrorpixelforactivematrixorganiclightemittingdiode,IEEEElectronDeviceLett.,vol.27,pp.8302006.

[10]J.L.SanfordandF.R.Libsch,“Vtcompensationperformanceofvoltage

dataAMOLEDpixelcircuits,”inProc.IDRC,2003,pp.38–40.

[11]R.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.Dickey,K.Ping,S.Robinson,C.W.Tang,S.VanSlyke,F.Chen,J.Shi,J.C.SturmandM.H.Lu,“DesignofanImprovedPixelforaPolysiliconActive-MatrixOrganicLEDDisplay,”SID,InternationalSymposiumProceedings,1998,pg.11.

[12]J.H.Lee,J.H.Kim,andM.K.Han,“Anewa-Si:HTFTpixelcircuit

compensatingthethresholdvoltageshiftofa-Si:HTFTandOLEDforactivematrixOLED,”IEEEElectronDeviceLett.,vol.26,no.12,pp.897–899,Dec.2005.

[13]C.L.LinandY.C.Chen,“AnovelLTPS-TFTpixelcircuitcompensating

forTFTthreshold-voltageshiftandOLEDdegradationforAMOLED，”IEEEElectronDeviceLett.,vol.28,no.2,pp.129–131,Feb.2007.

[14]H.Y.Lu,P.T.Liu,T.C.Chang,S.Chi.“Enhancementofbrightnessuniformitybyanewvoltage-modulatedpixeldesignforAMOLEDdisplays.”IEEEElectronDeviceLetters.2006,27(9):743-745.

[15]B.T.Chen,Y.H.Tai,Y.J.Kuo,C.C.TsaiandH.C.Cheng,“Newpixelcircuitsfordrivingactivematrixorganiclightemittingdiodes,”Solid-StateElectron50(2)(2006),pp.272–275

[16]Chih-LungLin,Tsung-TingTsai,“ANovelVoltageDrivingMethodUsing3-TFTPixelCircuitforAMOLED,”IEEEElectronDeviceLetters,vol.28,no.6,pp.489-491,June2007.

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。