提出了一种可提高亮度均匀性的用于高分辨率硅基OLED微显示器的像素电路。该像素电路包含4个MOS管和1个电容(4T1C), 通过对不同像素驱动管之间的阈值电压(Vth)的差值进行补偿, 从而提高各个像素之间亮度均匀性。该电路采用0.18 μm 1P6M混合信号工艺完成了电路设计和仿真验证, 子像素面积仅为9 μm×3 μm, 像素密度达2 822 PPI。仿真结果表明, 在不补偿阈值电压的时候, 像素之间电流的偏差从-62.6 %变化到61.7 %, 补偿后, 像素之间电流的偏差从-14.8 %变化到11.8 %。

设计了一款对角线尺寸1.96 cm、分辨率为1 280×1 024的硅基OLED微显示驱动芯片。通过温度检测电路来检测芯片的实时温度, 同时用温度检测电路的读数来控制RAMPDAC输出电压的峰值和斜率, 从而实现OLED亮度随温度变化的自补偿。芯片采用0.18 μm 1P6M混合信号工艺完成了电路设计和仿真验证。测试结果表明, 在-40 ℃到80 ℃温度区间内, 温度检测电路读数从0~255线性上升, RAMPDAC输出电压的温度灵敏度达到14 mV/℃。

开发了一款对角线尺寸超过2.4 cm, 分辨率为1 400×1 050的单色高亮度硅基OLED微显示器件。器件驱动芯片中集成行列驱动、DAC、I2C、数据处理、电源模块、温度检测等功能模块。器件亮度大于35 000 cd/m2, 对比度大于10 000∶1, 器件亮度均一性大于90 %, 在10 000 cd/m2起始亮度下, 器件的T50寿命大于7 500 h。器件性能满足AR显示等需求。

基于硅基有源驱动芯片和单色LED显示阵列芯片,利用光刻及沉膜工艺,在芯片上完成了640×480铟柱阵列的制备,之后采用回流焊、倒装焊工艺,实现了驱动芯片和显示芯片的互联。结果表明: 采用倒装焊工艺可以实现硅基LED微显示器件的制作,具有可行性。

设计了一款分辨率为1400×1050的OLED微显示器驱动芯片。利用10位的DAC将数字视频信号转成模拟信号, 内置10位计数器和数字比较器完成视频信号的传输, 内置温度检测、负压电源CUK电路、正压电源LDO以及I2C接口等模块电路, 可满足硅基OLED微显示器高集成度的需要。像素电路采用了改进的电压型驱动方式, 能够在较宽的OLED公共阴极电压范围内维持很大的电流比率。采用0.18 μm 1P6M混合信号工艺完成了电路设计和仿真验证, 仿真结果表明, 芯片在120M时钟频率下能够实现256级灰度, 输出OLED像素电流范围为11 pA～215 nA, 可以满足高分辨率OLED阵列高亮度和高对比度的要求。

开发了一款对角线尺寸为1.5 cm, 分辨率为800×600的单色硅基OLED微显示器件。器件驱动芯片集成电源管理、温度检测、DA转换等功能模块。器件亮度大于10 000 cd/m2, 对比度大于10 000∶1, 器件亮度均一性大于90%, 在10 000 cd/m2起始亮度下, 器件的T50寿命大于500 h。器件性能满足头盔显示等需求。

设计了一款应用于硅基OLED微显示驱动芯片的Cuk型DC-DC变换器, 用于给硅基OLED的公共阴极提供负电压, 输出电压范围为0~-4 V, 可以实现动态可调。Cuk变换器采用单周期和III型补偿的混合控制方式, 使电路获得了良好的抗输入扰动性和负载调整率。该变换器使用0.35 μm CMOS工艺模型进行设计, 工作在2 MHz开关频率。仿真结果显示, 在150 mA负载跳变时, 瞬态恢复时间为24 μs, 过冲电压为33.47 mV, 同时负载调整率为0.003 mV/mA, 输出电压的纹波小于5 mV。