基于多晶硅TFT的有源OLED顯示屏驅(qū)動(dòng)電路關(guān)鍵技術(shù)的研究項(xiàng)目摘要

基于P-Si TFT（Poly-Silicon Thin Film Transistor）的有源OLED(Organic Light Emitting Device)顯示屏以其諸多優(yōu)點(diǎn)成為OLED顯示屏的發(fā)展趨勢(shì)。P-Si TFT驅(qū)動(dòng)電路關(guān)鍵技術(shù)的研究，是有源OLED顯示屏發(fā)展的課題之一。.本項(xiàng)目提出實(shí)用的有源OLED像素交流驅(qū)動(dòng)的電路結(jié)構(gòu)，從驅(qū)動(dòng)方式上，提高OLED器件復(fù)合效率和壽命；自主研究部

薄膜晶體管（TFT）是主動(dòng)驅(qū)動(dòng)平板顯示的核心元件，微晶硅TFT性能優(yōu)于非晶硅，制作工藝比多晶硅簡(jiǎn)單，是實(shí)現(xiàn)AM-OLED的方案之一。 我們的研究由單個(gè)TFT器件，到TFT器件的集成，最終實(shí)現(xiàn)7英寸的TFT-OLED 顯示屏。主要結(jié)果如下。 一．微晶硅TFT 器件的研究 1.有源層的研究；（a）研究了生長(zhǎng)條件如氫稀釋濃度、襯底溫度、功率密度和反應(yīng)氣體壓強(qiáng)對(duì)微晶硅晶化率的影響。（b）采用PECVD雙倍頻（27.12MHz）直接生長(zhǎng)微晶硅薄膜：采用雙倍頻技術(shù)提升微晶硅薄膜的沉積速率，改善薄膜的晶化率，直接生長(zhǎng)出高質(zhì)量的微晶硅薄膜。 2.絕緣層的研究:(a)通過優(yōu)化工藝參數(shù)從而調(diào)節(jié)表面的粗糙度及薄膜的折射率。將SiNx的折射率控制在1.85-1.90之間，有利于生長(zhǎng)高質(zhì)量的微晶硅薄膜.(b)SiNx絕緣層采用沉積速率“先快后慢”兩步沉積工藝，改善絕緣層/有源層之間的界面態(tài)， 3.界面的改善:(a) SiNx絕緣層表面采用plasma處理，改善了器件的關(guān)態(tài)電流，提高開關(guān)比，降低了閾值電壓。（b）雙有源層結(jié)構(gòu)：采用a-Si/uc-Si復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜代替uc-Si薄膜作為有源層，改善了關(guān)態(tài)電流，由6x10-10 A 降到 6x10-12 A. 4．基于無重?fù)诫s的新型源漏電極的微晶硅TFT研究：為了避免傳統(tǒng)重?fù)诫s電極使用磷烷硼烷等有毒氣體，研制安全的歐姆電極.(a)采用鋁合金作為源漏電極我們采用鋁合金作用源漏電極。(b)制備 Al/LiF源漏電極。在Al電極與μc-Si之間插入LiF薄層，制成Al/LiF源漏電極，其電子注入勢(shì)壘由Al電極的0.512eV降到0.12eV。優(yōu)化后TFT性能：遷移率0.5cm2/V.s， 閾值電壓0.59V，開關(guān)比大于106 。 二．TFT 基板的制作：（a）像素采用2T1C 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?；宄叽纾?英寸。分辨率：VGA 640×RGB（H）×480（V）。驅(qū)動(dòng)電壓：6-13V。像素大?。?22um×74um。（b）工藝：6 MASK 工藝：制作柵極；形成硅島；制作源漏電極及溝道；接觸孔；制作像素電極 (ITO)；制作平坦化層。 三．TFT-OLED顯示屏的制作。 在TFT基板上制備OLED 得到7inch AMOLED彩色顯示屏。分辨率：640X480；亮度：165 cd/m2；NTSC：65.5%。項(xiàng)目圓滿完成.

薄膜晶體管（TFT）是主動(dòng)驅(qū)動(dòng)平板顯示的核心元件，微晶硅TFT由于性能優(yōu)于非晶硅，其制作工藝又與非晶硅基本相同，比多晶硅便宜，因此是當(dāng)前最具競(jìng)爭(zhēng)力的AM-OLED 的控制元件。我們將開展以下研究（1）微晶硅薄膜的新的制備和晶化研究。它具雙層結(jié)構(gòu)，先生長(zhǎng)一層很薄微晶硅子晶層然后是非晶硅層；再用液相加熱晶化的方法進(jìn)行晶化的以期得到高質(zhì)量，適合于量產(chǎn)的工藝。（2）歐姆接觸層的研究：以插入超薄的絕緣層來代替?zhèn)鹘y(tǒng)n a-Si:H來實(shí)現(xiàn)歐姆接觸；并探索其他制歐姆接觸層的可能性。（3）絕緣層的研究：研究Si3N4和SiO2 絕緣層制備條件與深能級(jí)的濃度和深度，表面粗糙度的關(guān)系。（4）界面層的研究。（5）新型TFT器件結(jié)構(gòu)的研究，如頂柵結(jié)構(gòu)的微晶硅TFT器件的研制等。（6）微晶硅TFT與OLED的集成的研究。尋找最佳的參數(shù)及最合適的器件結(jié)構(gòu)如底柵或頂柵TFT，微腔頂發(fā)射或微腔底發(fā)射OLED等。

1 單一電能質(zhì)量事件的監(jiān)測(cè)

電壓暫降、暫升、中斷的監(jiān)測(cè)

信號(hào)的采樣頻率為 1 kHz(本文信號(hào)中的噪聲、采樣頻率均如此設(shè)置)。分別采用全周 FT 算法、基于 Morlet復(fù)小波的 CWT(中心頻率設(shè)置為 50 Hz)和 TFT 方法(TFA 的中心頻率為 50 Hz，頻域窗口半徑為 13 Hz)測(cè)量波形中基波分量的瞬時(shí)幅值并比較其動(dòng)態(tài)特性 。

基于 TFT 的電壓暫降監(jiān)測(cè)結(jié)果可見：對(duì)于單一電壓暫降事件，上述 3 種方法都可準(zhǔn)確檢測(cè)出暫降事件開始和結(jié)束的時(shí)刻；暫降的幅值和暫降過程中的頻率與實(shí)際情況相吻合；TFT 的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度也要優(yōu)于連續(xù)小波變換方法。類似地， TFT 可對(duì)單一電壓暫升和電壓中斷 2 種電能質(zhì)量事件進(jìn)行有效監(jiān)測(cè) 。

TFT 的動(dòng)態(tài)特性為 2 個(gè)周波，因此 TFT 無法精確檢測(cè) 0.5~2 個(gè)周波的瞬時(shí)電壓暫降(暫升)、電壓中斷的幅值。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)電壓暫降(暫升)的持續(xù)時(shí)間小于 2 個(gè)周波時(shí)，基于 TFT 的測(cè)量結(jié)果會(huì)比實(shí)際值略大(小)，誤差約為 10%，因此本文采用 TFT 和半波 FT 算法相結(jié)合的方法，當(dāng)TFT 檢測(cè)到電壓暫降(升)、電壓中斷的持續(xù)時(shí)間小于 2 個(gè)周波時(shí)，依據(jù) TFT 測(cè)量的頻率來設(shè)置半波FT 算法的參數(shù)實(shí)現(xiàn)其同步采樣，該軟件自動(dòng)啟動(dòng)半波 FT 算法檢測(cè)電壓的幅值，并將其作為 TFT 的修正值，用于上述瞬時(shí)電壓暫降(升)、電壓中斷的特征提取 。

頻率偏移的監(jiān)測(cè)

用仿真軟件中生成頻率為 50.5 Hz，幅值為 1 pu的頻率偏移擾動(dòng)波形，即 s(t) = sin(2 × 50.5πt) n(t)，t = 0~0.6 s。利用 TFT 得到的頻率可看出，測(cè)量結(jié)果與實(shí)際情況完全相符， 說明 TFT 可以在非同步采樣條件下準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)電能擾動(dòng)波形中的基波頻率偏移，基波幅值測(cè)量精度不受頻率偏移的影響 。

電壓波動(dòng)的監(jiān)測(cè)

用仿真軟件生成電壓波動(dòng)的擾動(dòng)波形，基波頻率為 50 Hz，幅值為 1 pu 且波動(dòng)頻率為 4 Hz，電壓波動(dòng)值為 0.32 pu，即 s = sin(2 × 50πt)(1 0.16sin(2 ×4πt)) n(t) 。

2 多重電能質(zhì)量事件的監(jiān)測(cè)

電能擾動(dòng)波形中往往同時(shí)存在多種電能質(zhì)量事件，需要對(duì)每一個(gè)電能質(zhì)量事件進(jìn)行精確監(jiān)測(cè)和準(zhǔn)確識(shí)別。0~0.6 s 期間電能擾動(dòng)波形中存在頻率偏移、 3次諧波和間諧波 3 種電能質(zhì)量事件； 0.2~0.4 s 期間另有電壓暫升。

采用 TFT 逐采樣間隔監(jiān)測(cè)依次測(cè)量基波和諧波、間諧波分量的參數(shù)，如圖 5、 6 所示。 TFT 不受基波頻率波動(dòng)的影響和各信號(hào)分量相互之間的干擾，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出基波分量的 2 種電能質(zhì)量事件(電壓暫升和頻率偏移)并精確測(cè)量出基波分量的幅值和頻率，且動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度也優(yōu)于復(fù)連續(xù)小波變換方法。而全周 FT 算法受頻率偏移和諧波、間諧波分量的影響，幅值和頻率測(cè)量誤差較大。同時(shí)TFT 能夠在多種電能質(zhì)量事件同時(shí)存在的情況下準(zhǔn)確地檢測(cè)出擾動(dòng)波形中的諧波和間諧波，且幅值和頻率的監(jiān)測(cè)精度遠(yuǎn)優(yōu)于復(fù)連續(xù)小波變換方法 。