薄膜晶体管驱动OLED技术中关键问题的研究

论文摘要

OLED（Organic Light-Emitting Diode）显示屏具有超薄、超轻、自发光、高清晰、制备成本低及可实现柔性显示等优点,近年来,OLED成为平板显示领域研究的热点。利用薄膜晶体管阵列实现OLED的有源驱动可以满足OLED高对比度、高信息含量显示的需要。围绕OLED有源驱动这个问题,本文按照从单管到电路单元、再到集成电路设计的顺序,研制了单管OTFT,在此基础上制备了有机电路单元,最后完成了128×96×3像素全彩色OLED屏有源驱动多晶硅TFT阵列布图设计。以ITO为衬底,分别制备了底栅结构和顶栅结构的CuPc薄膜晶体管。底栅结构的TFT是利用高分子聚合物（甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸环氧丙脂）为绝缘层,三氧化钼做为有源层和源漏接触之间的缓冲层,在低功函数铝作为源漏金属的情况下,器件具有开启电压低,电流开关比高的特点。顶栅结构的OTFT利用高介电常数的CaF2为绝缘层,增大了器件的开态电流,获得的器件具有较高的迁移率。提取了顶栅结构OTFT在H-SPICE下模型的参数,用此模型对OTFT构成的电路单元进行仿真。在此基础上,制备了基于顶栅结构薄膜晶体管的反相器、与非门、电流镜等基本电路单元,并对电路单元的性能进行了测试。开展了低温多晶硅薄膜晶体管有源驱动OLED的研究,经仿真确定了像素电路内各个参数的值,采用了128×96×3像素的全P沟道低温多晶硅薄膜晶体管驱动阵列的设计,完成将部分周边驱动与显示屏的像素阵列集成在一起的布图设计,有效地减少了外接引线的数目。针对设计工作,提出了一种电流测试方法来快速检测多晶硅TFT阵列驱动管工作状态,具有高精度、不影响开口率、对阵列无损伤等优点。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 薄膜晶体管的发展历史与研究现状
• 1.2 非晶硅薄膜晶体管、多晶硅薄膜晶体管和有机薄膜晶体管性能比较
• 1.2.1 非晶硅（a-Si）TFT 技术简介
• 1.2.2 多晶硅（Poly-Si）TFT 技术简介
• 1.2.3 有机（OTFT）技术简介
• 1.3 多晶硅薄膜晶体管制备技术及应用
• 1.3.1 低温多晶硅薄膜晶体管制备技术
• 1.3.2 多晶硅薄膜晶体管在AMOLED 中的应用
• 1.4 有机薄膜晶体管研究状况
• 1.4.1 有机薄膜晶体管的结构和分类
• 1.4.2 全有机显示技术的研究现状
• 1.5 本论文的主要工作
• 参考文献
• 第二章 高迁移率酞菁铜薄膜晶体管的制备和表征
• 2.1 底栅结构酞菁铜薄膜晶体管的研究
• 2.1.1 器件的结构和制备
• 2.1.2 源漏电极/有源层界面修饰
• 2.1.3 器件的测试及结果讨论
• 2.2 顶栅结构酞菁铜薄膜晶体管的场效应特性的研究
• 2.2.1 器件的结构和制备
• 2.2.2 绝缘层修饰对器件性能的影响
• 2.2.3 器件的性能测试及结果讨论
• 2.3 本章小结
• 参考文献
• 第三章 基于顶栅结构酞菁铜薄膜晶体管电路单元器件的研制
• 3.1 OTFT 模型参数提取与性能仿真
• 3.2 基于CUPC-OTFT 反相器电路的设计、仿真和制备
• 3.3 基于CUPC-OTFT 与非门电路的设计、仿真和制备
• 3.4 基于CUPC-OTFT 电流镜的结构设计、制备和测试
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 AMOLED 显示与周边驱动集成一体化的全P 沟道POLY-SI TFT 阵列布图设计的研究
• 4.1 全P 沟道LPTS POLY-SI TFT 行列驱动与显示区集成一体化的研究的意义
• 4.2 电路仿真与版图设计
• 4.2.1 单元像素驱动电路仿真
• 4.2.2 行列驱动的电路仿真
• 4.2.3 反相器、单元像素、移位寄存器的布图设计
• 4.2.4 行列驱动及整体布图设计
• 4.3 版图校验
• 4.3.1 DRC 校验
• 4.3.2 版图网表提取
• 4.3.3 LVS 校验
• 4.3.4 信号延迟分析
• 4.4 POLY-SI TFT 阵列测试电路的研究
• 4.4.1 检测方法的提出
• 4.4.2 测试方法与仿真分析
• 4.4.3 结论
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 第五章 总结
• 作者在读期间发表的学术论文及申报的专利
• 致谢
• 摘要
• Abstract