一种适用于可穿戴设备的高稳定性微显示像素电路

吴忠; 曹悦欣; 李晨

doi:10.37188/CJLCD.2022-0389

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

一种适用于可穿戴设备的高稳定性微显示像素电路

驱动与控制 | 更新时间：2023-04-10

- 一种适用于可穿戴设备的高稳定性微显示像素电路
- Microdisplay pixel circuit with high stability for wearable devices
- 液晶与显示 2023年38卷第4期页码：488-494
- 作者机构：
  
  1.东南大学电子科学与工程学院，江苏南京210096
- 作者简介：
  
  [ "吴忠（1978—），男，江苏南通人，硕士，2004年于东南大学获得硕士学位，主要从事电路系统设计开发，照明、显示、传感器件驱动与应用电路技术等方面的研究。E-mail：wuzhong@seu.edu.cn" ]
  [ "曹悦欣（1998—），女，安徽合肥人，硕士研究生，2020年于西安电子科技大学获得学士学位，主要从事微显示数模驱动电路的研究与设计。E-mail：yxcao@seu.edu.cn" ]
- 基金信息：
- DOI：10.37188/CJLCD.2022-0389
  中图分类号：
扫描看全文
吴忠, 曹悦欣, 李晨. 一种适用于可穿戴设备的高稳定性微显示像素电路[J]. 液晶与显示, 2023,38(4):488-494.

WU Zhong, CAO Yue-xin, LI Chen. Microdisplay pixel circuit with high stability for wearable devices[J]. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, 2023,38(4):488-494.
吴忠, 曹悦欣, 李晨. 一种适用于可穿戴设备的高稳定性微显示像素电路[J]. 液晶与显示, 2023,38(4):488-494. DOI： 10.37188/CJLCD.2022-0389.

WU Zhong, CAO Yue-xin, LI Chen. Microdisplay pixel circuit with high stability for wearable devices[J]. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, 2023,38(4):488-494. DOI： 10.37188/CJLCD.2022-0389.

摘要

为了满足可穿戴设备对微显示器高稳定性、低工作电压的要求，本文设计了一种新型低压微显示电路及其工作时序，在一帧时间内完成晶体管阈值电压偏移的提取、储存、补偿与发光，在最大灰度下发光电流达1 017.1 nA。当阈值电压偏移量在-50~+50 mV之间时，传统微显示电路误差最大达+18.67 LSB，而所设计的微显示电路发光电流误差保持在-0.54~+0.70 LSB之间，显著提高了显示稳定性。所设计的微显示电路经HSPICE仿真验证功能正确，符合可穿戴设备的应用要求。

Abstract

In order to meet the requirements of wearable devices for high stability and low operating voltage， a novel microdisplay pixel circuit and its working timing scheme are proposed in this paper. The proposed pixel circuit extracts， stores and compensates the threshold voltage variations to reach high current stability. The maximum driving current is up to 1 017.1 nA. When the threshold voltage variation is between -50 mV and +50 mV， the maximum current error of the conventional pixel circuit is +18.67 LSB， while that of the proposed circuit is between -0.54 LSB and +0.70 LSB. It indicates that the proposed pixel circuit significantly improves the display stability， which is simulated and verified successfully by HSPICE.

关键词

可穿戴设备微显示像素电路阈值补偿

Keywords

wearable devicesmicrodisplaypixel circuitthreshold voltage compensation

references

SIDIYA K， ALZANBAGI N， BENSENOUCI A. Google glass and apple watch will they become our learning tools？［C］//Proceedings of the 12th Learning and Technology Conference. Jeddah： IEEE， 2015： 6-8. doi: 10.1109/lt.2015.7587222http://dx.doi.org/10.1109/lt.2015.7587222

SESHADRI D R， BITTEL B， BROWSKY D， et al. Accuracy of the apple watch 4 to measure heart rate in patients with atrial fibrillation ［J］. IEEE Journal of Translational Engineering in Health and Medicine， 2020， 8： 2700204. doi: 10.1109/jtehm.2019.2950397http://dx.doi.org/10.1109/jtehm.2019.2950397

年双渡.可穿戴设备将成智能终端市场下一引爆点［J］.中国商界，2022（6）：116-119.

NIAN S D. Wearable devices will become the next tipping point in the smart terminal market ［J］. Business China， 2022（6）： 116-119. （in Chinese）

张积梅，吴玉琦，刘畅.硅基OLED微显示技术的优势与发展现状［J］.集成电路应用，2012（9）：20-22. doi: 10.3969/j.issn.1674-2583.2012.09.009http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1674-2583.2012.09.009

ZHANG J M， WU Y Q， LIU C. The advantages and development status of OLED-on-silicon microdisplay technology ［J］. Application of IC， 2012（9）： 20-22. （in Chinese）. doi: 10.3969/j.issn.1674-2583.2012.09.009http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1674-2583.2012.09.009

CHOI M K， YANG J， KANG K， et al. Wearable red-green-blue quantum dot light-emitting diode array using high-resolution intaglio transfer printing ［J］. Nature Communications， 2015， 6： 7149. doi: 10.1038/ncomms8149http://dx.doi.org/10.1038/ncomms8149

李晓剑，杨洪宝，朱毅.硅基Micro-LED微显示技术研究［J］.微纳电子与智能制造，2021，3（4）：32-39.

LI X J， YANG H B， ZHU Y. Research of silicon-based Micro-LED micro-display technology ［J］. Micro/Nano Electronics and Intelligent Manufacturing， 2021， 3（4）： 32-39. （in Chinese）

LEE H， CHO H， BYUN C W， et al. Device characteristics of top-emitting organic light-emitting diodes depending on anode materials for CMOS-based OLED microdisplays ［J］. IEEE Photonics Journal， 2018， 10（6）： 8201809. doi: 10.1109/jphot.2018.2877196http://dx.doi.org/10.1109/jphot.2018.2877196

赖良德.硅基OLED微显示器关键电路研究［D］.南京：东南大学，2019. doi: 10.3969/j.issn.1005-9490.2019.04.017http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1005-9490.2019.04.017

LAI L D. Research on key circuit of OLED-on-silicon microdisplay ［D］. Nanjing： Southeast University， 2019. （in Chinese）. doi: 10.3969/j.issn.1005-9490.2019.04.017http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1005-9490.2019.04.017

LAM H M， WANG Y， ZHANG M， et al. A compact pixel circuit for externally compensated AMOLED displays ［J］. IEEE Journal of the Electron Devices Society， 2018， 6： 936-941. doi: 10.1109/jeds.2018.2861890http://dx.doi.org/10.1109/jeds.2018.2861890

JEONG M， KIM E， HONG O， et al. A 0.37‐in. 5 900 PPI liquid crystal on silicon CMOS SoC using low voltage high dynamic voltage range novel pixel circuit for augmented reality micro-displays ［J］. Journal of the Society for Information Display， 2021， 29（10）： 785-792. doi: 10.1002/jsid.1065http://dx.doi.org/10.1002/jsid.1065

宋玉龙.一种新型LCoS低功耗帧存储像素电路设计［J］.液晶与显示，2010，25（3）：401-406. doi: 10.3969/j.issn.1007-2780.2010.03.021http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1007-2780.2010.03.021

SONG Y L. Design of LCoS low-power frame buffer pixel circuit ［J］. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays， 2010， 25（3）： 401-406. （in Chinese）. doi: 10.3969/j.issn.1007-2780.2010.03.021http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1007-2780.2010.03.021

赖良德，李晨，许虞俊.硅基OLED微显示器像素发光电流稳定性的研究［J］.电子器件，2019，42（4）：898-903. doi: 10.3969/j.issn.1005-9490.2019.04.017http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1005-9490.2019.04.017

LAI L D， LI C， XU Y J. Pixel circuit of OLED-on-silicon micro displays with high current stability ［J］. Chinese Journal of Electron Devices， 2019， 42（4）： 898-903. （in Chinese）. doi: 10.3969/j.issn.1005-9490.2019.04.017http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1005-9490.2019.04.017

徐勇，祁鹏赫，黄苒，等.硅基OLED数字型像素驱动电路MOS管尺寸对数据写入的影响［J］.液晶与显示，2021，36（5）：680-686. doi: 10.37188/CJLCD.2020-0357http://dx.doi.org/10.37188/CJLCD.2020-0357

XU Y， QI P H， HUANG R， et al. Influence of MOS transistor size on data writing in digital driving pixel circuit of OLED-on-silicon ［J］. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays， 2021， 36（5）： 680-686. （in Chinese）. doi: 10.37188/CJLCD.2020-0357http://dx.doi.org/10.37188/CJLCD.2020-0357

LEE J P， JEON H S， MOON D S， et al. Threshold voltage and IR drop compensation of an AMOLED pixel circuit without a VDD line ［J］. IEEE Electron Device Letters， 2014， 35（1）： 72-74. doi: 10.1109/led.2013.2289315http://dx.doi.org/10.1109/led.2013.2289315

徐涛.人类视觉系统的时间响应特性研究［D］.呼和浩特：内蒙古工业大学，2010.

XU T. Investigation on temporal property of human visual system ［D］. Hohhot： Inner Mongolia University of Technology， 2010. （in Chinese）

陈宏.用于AM-OLED驱动芯片的驱动电路设计与优化［D］.成都：电子科技大学，2011.

CHEN H. Design and optimization of driver circuit for AMOLED ［D］. Chengdu： University of Electronic Science and Technology of China， 2011. （in Chinese）

孟宇.AMOLED驱动芯片中源极驱动电路的研究与设计［D］.合肥：合肥工业大学，2019.

MENG Y. Study and design of source driver circuit in AMOLED driver chip ［D］. Hefei： Hefei University of Technology， 2019. （in Chinese）

浏览量

245

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

硅基OLED数字型像素驱动电路MOS管尺寸对数据写入的影响

折射率匹配对绿光发光二极管微显示光学性能影响

应用于硅基OLED微显示器的分段可调伽马校正

一种LTPS-TFT AMOLED像素电路的理论研究