[发明专利]硅基微型显示器驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅基微型显示器驱动电路，特别是该电路的内部结构及其布局布线的版图规则。

背景技术

在众多显示器中，微型显示器是一种特殊的形态，一般定义屏幕对角线小于3.3cm的显示器为微型显示器。不同于普通大屏幕显示器，微显示自身的物理尺寸很小，但是却可以通过光学系统实现超大屏幕显示，该类显示系统成本低，体积小，应用灵活，携带方便，具有非常广阔的发展前景。微显示有两大类应用，投影仪和NTE（近眼显示）系统。投影仪已经成为现代办公室、会议室、展览会等场合必不可少的显示器。NTE系统的应用面非常广泛，例如，数码相机取景器、头戴式视频播放器、头戴式家庭影院、头戴式虚拟现实模拟器、头戴式游戏机、飞行员头盔系统、单兵野战系统、武器瞄准系统、红外夜视仪、飞行训练模拟器、头戴式医疗诊断系统等。

普通中大尺寸屏幕的平板显示器一般以多晶硅或非晶硅玻璃为基板，在其上制作TFT（薄膜晶体管）以完成显示器件的驱动电路。人们已开发了诸多TFT生产工艺，但是TFT的晶体管特征尺寸相对较大，通常为几至几十微米，而微型显示器像素尺寸仅十微米左右，要求驱动晶体管的尺寸为微米以下，因此，基于现有玻璃基板的TFT工艺无法满足微型显示器的需要。而目前CMOS工艺已经相当成熟，模拟电路晶体管特征尺寸可达0.35um以下，数字电路40nm以下，且MOS晶体管电路性能稳定可靠，驱动晶体管与发光器件可以设计为立体结构。因此，可以利用CMOS工艺来开发微型显示器，将硅芯片作为显示器的基板，将显示器件制造于硅基芯片上，硅基芯片中集成CMOS电路用于控制和驱动显示器件，形成硅基微型显示器，简称硅基微显示。目前应用最广泛的微型显示器是基于LCD的LCoS（硅基液晶）微显示，其次为基于OLED（有机发光二极管）的硅基OLED微显示，此外还有基于硅发光二极管（Silicon Light Emitting Diode）微显示等。

现有技术的硅基微型显示器的驱动电路一般由像素驱动电路阵列、行驱动电路和列驱动电路组成，其中，像素驱动电路阵列由呈矩阵排布的单元驱动电路构成，单元驱动电路结构相同且对应一个像素，像素电极位于驱动电路的正上方，每一个行驱动器对应了一行像素数据，像素驱动电路为一般为“数模转换器+电流镜”的模拟驱动方式，支持的显示灰度一般在256级以下，分辨率达到高清标准（HDTV）时，传输速度和数据位宽也非常高。中国专利101261810B公开了一种硅基有机发光显示设备中的像素驱动电路，该像素驱动电路支持数字方式驱动，但是像素驱动电路包含有12个晶体管，且大多为面积较大的12V高压管，驱动电路的面积和功耗均较大。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种硅基微型显示器驱动电路，适用于具有较快响应速度的微显示器，特别是硅基OLED微显示器，也适用于响应速度较快（<1ms）的硅基液晶微显示器和硅发光二极管微显示器。

为达到上述目的，本发明的构思是：

本发明基于具有分形扫描结构的驱动策略，支持高清高分辨率和超高灰度显示，在32bit数据位宽和100MHz传输时钟下，支持1280×1024×RGB和4096级灰度。由于传统的模拟电路驱动方法不适用于分形扫描，因此本发明采用数字电路驱动方案，所有行、列驱动电路工作于同一个时钟域，时钟周期10ns，所有像素驱动电路必须要满足时序关系，在固定时钟周期内完成列数据存储，通过列锁存信号将数据锁存于列锁存器，通过行选通信号将数据写入像素驱动电路。由于每一个行方向上晶体管数量非常多，行信号驱动延迟较大，最大可达到十至上百个时钟周期，因此，有必要在行方向上增加行缓存器，增强行驱动能力。虽然增加的行缓存器同样会引入延迟，但是由于行驱动器的结构相同，因此增加的延迟也相同，可以在列驱动器上也增加具有像素驱动电路相同结构的行缓存器，使不同列的数据信号延迟相同，从而使整个驱动电路达到同步状态。在驱动电路布图时，考虑相邻两行复用布线和阱以节省布图资源，减小驱动电路面积。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：