薄膜晶体管与先进显示重点实验室
Thin Film Transistor and Advanced Display Lab

IEEE TED九月刊发表我实验室论文

时间:2016-09-21

        国际微电子领域权威期刊IEEE Trans. on Electron Devices今年第九期刊登了我实验室论文“One Gate Diode-Connected Dual-Gate a-IGZO TFT Driven Pixel Circuit for Active Matrix Organic Light-Emitting Diode Displays”(文章链接:http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber =7524746)

        近年来,基于薄膜晶体管(TFT)的AMOLED显示屏因其优越的性能,如,高对比度,快速响应时间,宽视角,高色彩饱和度等,被认为可能取代LCD,成为下一代主流显示技术。然而,TFT和OLED的阈值电压(VTH)在长时间的电应力下会发生偏移或者空间存在不匹配,导致流过OLED的电流发生变化。由于OLED是电流发光型器件,发光亮度与电流成正比,因此TFT和OLED的VTH变化会导致显示面板在时间上或者空间上存在偏差,造成显示的退化或者不均匀。

        为了补偿TFT和OLED的VTH退化或者不匹配而造成的影响,学术界提出了一些补偿电路。根据编程方式的不同,这些补偿方案可分为两类:1)电流编程和2)电压编程。虽然,电流编程方案可以同时补偿TFT和OLED的VTH变化,获得更精确的补偿效果,然而,其在小电流情况下的编程速度太慢,影响了其实际应用价值。另一方面,虽然电压编程方案的驱动速度快,但其补偿精度不高,即使进行了补偿,其电流误差也会随着VTH变化量的增大而增大。因此,要想获得高质量的AMOLED显示器,稳定的TFT是必要的。

        研究表明,双栅a-IGZO TFT相比于单栅a-IGZO TFT,有更高的稳定性;此外,双栅a-IGZO TFT工作于主栅模式下的VTH可以通过辅栅电压来调节。由于,辅栅可以跟像素电极同时制成,因此也不需要额外的工艺。这些特性使得双栅a-IGZO TFT更适合驱动AMOLED显示器。

        文章提出了一种基于二极管接法调整双栅a-IGZO TFT,进而补偿TFT和OLED阈值电压变化的像素驱动电路。在编程的过程中没有电流流过OLED,因此显示屏的对比度更高。文章中用实验证明了该像素电路的有效性。测试表明,当TFT或OLED的阈值电压变化量为0.5V时,在整个电流范围(7nA到1.13μA)内,电流误差小于3.2%。值得一提的是,与基于单栅二极管提取VTH方法不能补偿TFT的VTH为负值的情况不同,基于双栅a-IGZO TFT的像素电路依然可以补偿VTH为负值的情况,文章中关于这一点也进行了详细的说明。

        该论文的第一作者为博士生王翠翠,此项研究是在深圳TFT&SOP重点实验室完成,受NSFC (61574003),广东省科学基金(2014B050505005)和深圳科技计划(JSGG20150331101105708)等项目的赞助。该论文的通讯作者为张盛东老师,论文共同作者还有TFT&SOP重点实验室的胡治晋、贺鑫、廖聪维。