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理科論文開題報告 篇1
論文題目：AMOLED畫素驅動電路設計
①專案研究的背景和意義
有機發光顯示器（OLEDs）是當今平板顯示器研究領域的熱點之一。與液晶顯示器（LCD）相比，OLEDs具有低能耗、生產成本低（比液晶低20%～30%）、自發光、寬視角、工藝簡單、成本低、溫度適應性好、響應速度快等優點。目前，在手機、PDA、數碼相機等小屏顯示應用領域OLEDs已經開始取代傳統的LCD顯示屏。
OLED顯示器驅動方式可分為兩種型別：無源矩陣OLED（Passive Matrix OLED，簡稱PMOLED）和有源矩陣OLED（Active Matrix OLED，簡稱AMOLED）。PMOLED採用行列掃描的方式驅動相應的像素髮光，具有結構簡單，生產成本低的優點，但器件能耗高，解析度有限，器件壽命和顯示品質也無法同TFT—LCD相抗衡。在AMOLED中，每個發光畫素都有獨立的TFT電路驅動，不存在交叉串擾問題，亮度、壽命以及解析度等都較PMOLED有大幅提高。由於顯示器未來發展趨勢是向著高精細畫質應用，PMOLED驅動方式已無法滿足要求。因此，發展AMOLED驅動技術，解決有機發光顯示器的“瓶頸”問題顯得日益迫切。
畫素驅動電路的設計是AMOLED顯示器的核心技術內容，具有重要研究意義。本專案致力於基於薄膜電晶體（TFT）的AMOLED顯示器畫素驅動電路的研究與實現。
② 工作任務分析
目前，應用於AMOLED的薄膜電晶體主要有非晶矽薄膜電晶體（a—Si TFT）和低溫多晶矽薄膜電晶體（LTPS TFT），二者實現量產的優勢最大。a—Si TFT與LTPS TFT相比具有工藝簡單、價格低、製備成品率高、關態漏電流小等優點。但a—Si TFT載流子遷移率低，器件的尺寸要比LTPS TFT大得多，而且驅動電壓和訊號電壓都比較大，這些不利因素會造成顯示屏畫素開口率下降、OLED的壽命縮短，同時a—Si TFT技術存在著過高的光敏感性問題。LTPS TFT具有較高的載流子遷移率，相比於非晶矽工藝，其特徵尺寸可以做到更小，增加OLED畫素的開口率，還可以實現將顯示器的外圍驅動電路集成於顯示器的周邊。
OLED有源矩陣驅動方式可分為電流程式設計模式和電壓程式設計模式。電流程式設計是在資料線上提供一恆定電流通過電流鏡的作用控制OLED上流過的電流，即根據通入電流的大小控制畫素的明暗程度（灰階）。文獻[4]和[9]是採用電流程式設計模式。採用電流程式設計技術的AMOLED畫面具有自動補償LTPS TFT器件差異的功能，由此能提供高均勻度及高精細的畫質表現，但在低色階區電流寫入不足。在電流程式設計之前還需要以電壓驅動一小段時間使OLED本身的寄生電容預充電（precharge）使OLED的兩端電壓達到導通電壓，導致建立時間長，掃描頻率不能太高，限制了電流程式設計模式只適用於中小尺寸顯示。另外，電流鏡設計中一般要求至少兩個LTPS TFT的物理特性是一致的（閾值電壓、遷移率等相同），對於目前的多晶矽工藝這是很難實現的。電壓程式設計模式是在資料線上使用電壓訊號控制流經OLED的電流而決定畫素的明暗程度。電壓程式設計模式結構簡單，開口率高，畫素充電迅速，功耗小，控制方便，外圍驅動晶片設計容易、成本低。通過畫素驅動電路的設計可補償LTPS TFT閾值電壓的差異及OLED導通電壓隨時間退化，還可以補償大面積顯示中電源線寄生電阻引起的電壓降，但無法補償TFT中載流子遷移率的差異。儘管如此，可以通過優化LTPS TFT製備工藝提高遷移率的均勻性。
最簡單的AMOLED畫素驅動電路如右圖所示，包含兩個薄膜電晶體（TFT）和一個儲存電容（簡稱2T1C電路），其中一個開關 （switching） TFT，一個驅動（driving）TFT。當掃描線（scan line）開啟時，外部電路送入電壓資料訊號經由開關TFT儲存在儲存電容（Cs）中，此電壓訊號控制驅動TFT導通電流大小，也就決定了OLED的灰階；當掃描線關閉時，儲存於Cs中的電壓仍能保持驅動TFT在導通狀態，故能在一個畫面時間內維持OLED的固定電流。
與TFT—LCD利用穩定的電壓控制亮度不同，OLED器件屬於電流驅動，需要穩定的電流來控制發光。由於製程和器件老化等原因，各個畫素點驅動管TFT的閾值電壓存在不均勻性，這樣導致流過各個畫素點OLED的電流會發生變化，影響影象顯示的均勻性。因此有必要對畫素電路提出補償，使流過各個畫素點的電流非均勻些控制在一定的範圍之內。很多文獻在模擬的過程中，將OLED器件作為一個二極體和電容的並聯，本專案中採用的OLED模型也是將一個二極體和電容並聯。本專案採用EDA模擬軟體Hspice，對設計的AMOLED畫素驅動電路進行模擬模擬，並提取出合理的引數，實現對驅動管TFT閾值漂移的補償。
③國內外研究現狀
2T1C畫素驅動電路結構簡單，畫素開口率高，適合大批量生產，因此2T1C電路的研究吸引了不少研究單位。吉林大學司玉娟等曾經做過傳統AMOLED畫素驅動電路的模擬研究，在合理選擇Poly—Si TFT模型引數的基礎上，對2T1C畫素驅動電路進行詳細分析，總結出驅動電路的合理工作參量，並詳細分析它們的變化對驅動電路的影響，為畫素驅動電路設計分析提供依據。Sanford等把OLED器件不僅作為發光器件，而且把它作為一個電容使用，提出了一種可以補償閾值漂移的2T1C電路，但是它並不能完全消除閾值漂移的影響。
此外多個研究單位提出了多於2個TFT的TFT補償電路。1998年R。Dawson等首先提出了四個TFT和二個電容的補償電路，它不但可以補償值電壓的改變，還可以減少電源線寄生電阻導致的電壓降，與傳統2T1C驅動電路相比，可以使得面板的亮度更加均勻。等提出了一種基於氫化非晶矽薄膜電晶體（a—Si：H TFT）可補償閾值漂移的6T1C畫素驅動電路，實驗表明文獻[12]中所設計的畫素驅動電路隨著工作時間的變化，流過OLED的電流只有7%的衰減，遠遠小於傳統2T1C電路的28%，模擬和實驗都表明這種6T1C電路能夠維持相當的電流穩定性，從而保持面板發光亮度的基本不變。等提出了一種改進型的電路，這款基於Poly—Si TFT 的5T1C畫素電路採用光學反饋的方式，不僅消除了Poly—Si TFT的驅動管閾值電壓不均造成的畫素點發光亮度不均，而且彌補了由於OLED本身的退化導致的發光亮度下降。同時，相比於文獻[12]，文獻[13]少了一個電晶體從而提高了畫素的開口率。文獻[14][15]均是五個TFT和一個電容的畫素驅動電路，對LTPS TFT的驅動管由於製程工藝造成閾值電壓不均提出了補償，提高了畫素點的發光均勻程度。文獻[11]—[15]的畫素電路使用了多個TFT，導致控制線路複雜，降低了畫素點的開口率，基於此文獻[16]提出了三個TFT和一個電容的補償電路，這個電路不需要驅動管TFT的閾值產生階段，從而控制訊號波形與傳統2T1C電路一樣簡單。以上畫素補償電路[11]—[16]皆是基於電壓程式設計模式。文獻[9]提出了一種基於電流程式設計的4T1C電路，模擬和實驗同時證明該電路能夠補償低溫多晶矽薄膜電晶體（LTPS—TFT）的閾值電壓和遷移率的不均。當畫素點溫度從27升至60時，該4T1C電路流過OLED的電路僅增加了1。5%，而傳統2T1C電路流過OLED的電流將增加37%。
④畢業設計專案實施計劃及進度
第1—2周：閱讀相關文獻資料及撰寫畢業設計開題報告。
第3—4周：優化傳統2T1C畫素電路設計引數，2T1C電路動態分析和模擬，進一步熟悉Hspice和AIM—spice模擬軟體的使用。
第5—6周：研究文獻[13]中的畫素電路，提取OLED器件、儲存電容和TFT器件的模型引數。
第7—8周：進一步閱讀文獻，找畫素電路設計的靈感，並構思新的閾值補償電路拓撲結構。
第9—12周：模擬分析新的電路拓撲，並提取出合理的模型和工藝引數。
第13—14周：撰寫畢業設計報告，準備畢業答辯。
第15周：畢業答辯。
⑤參考文獻
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理科論文開題報告 篇2
1.論文題目：zno壓電薄膜製造瓷磚的.研究
2.選題意義：
2.1理論意義
根據當前的物理尖端技術，利用壓電陶瓷的特性，利用真空制膜機，使用zno等材料製成可以將壓力轉化成電能的壓電薄膜。
2.2實踐意義
將壓電薄膜新增在瓷磚中，鋪設在火車站，飛機場等人流量大的地方，從而將人們走過的壓力轉化成電能以供給照明的用處從而達到節能減排的效果。
3.文獻綜述
3.1查閱的文獻型別
主要有：書籍。期刊
3.2文獻查閱的方法
主要有：圖書館。CNKI。維普。萬方
3.3參考的著作
1.《ZnO壓電薄膜的製備與效能表徵》
作者：許恆星，王金良，唐寧，彭洪勇，範超
於2009年8月第38卷第4期《人工晶體學報》
摘要：採用射頻磁控濺射法在矽（100）襯底上製備高質量的ZnO壓電薄膜。利用x射線衍射儀（XRD）。原子力顯微鏡（AFM）。壓電響應力顯微鏡（PFM）等儀器研究了薄膜成分，表面形貌和壓電性質。結果表明：實驗製備的ZnO薄膜具有很好的壓電性質，C軸取向和表面粗糙度對薄膜壓電特性有很大影響，高度c軸取向生長和表面粗糙度較小的ZnO薄膜表現出更好的壓電性質
2.《陶瓷薄膜製備及應用》
作者：盧旭晨；李佑楚；韓鎧；王風鳴；
於1999期06版《材料導報》
摘要：對各種薄膜製備方法的特點（即物理方法。化學方法）進行闡述，並且從氧化物和非氧化物的角度，綜述了陶瓷薄膜作為硬質薄膜。氣敏薄膜以及鐵電。壓電等微電子薄膜的應用。
3.《0—3型壓電陶瓷/聚合物複合材料的製備工藝新進展》
作者：李小兵；田蒔；張躍；
於2001年04期《功能材料》
摘要：03型壓電陶瓷/聚合物複合材料具有單相壓電陶瓷或聚合物所不具備的良好的綜合性能，因此引起了人們廣泛的興趣和研究。本文綜述了03型壓電覆合材料的製備工藝及相應複合材料的壓電效能，重點介紹了水解聚合法。凝聚膠體法。溶液聚合法3種新型製備工藝，簡要分析各種製備工藝的優缺點，為壓電陶瓷/聚合物複合材料（甚至是奈米級壓電覆合材料）的進一步研究。開發和應用提供依據。
4.《用PLD法制備聲表面波器件用ZnO薄膜》
作者：劉彥鬆；王連衛；李偉群；黃繼頗；林成魯；
於2001年01期《功能材料》
摘要：採用脈衝鐳射澱積（PLD）法在單晶Si（100）襯底上澱積了ZnO薄膜。XRD。TEM和AFM分析表明，澱積的ZnO薄膜具有良好的c軸取向性和表面平整度。通過改變澱積氣氛或在純氧中高溫退火，ZnO薄膜的電阻率提高到107Ω·cm。這些結果表明，用PLD法澱積的ZnO薄膜能夠滿足聲表面波（SAW）器件的需要。
5.《ZnO薄膜及其效能研究進展》
作者：黃焱球；劉梅冬；曾亦可；劉少波；
於2001年03期《無機材料學報》
摘要：ZnO薄膜是一種具有優良的壓電。光電。氣敏。壓敏等性質的材料，在透明導體。發光元件。太陽能電池視窗材料。光波導器。單色場發射顯示器材料。高頻壓電轉換器。表面聲波元件。微感測器以及低壓壓敏電阻器等方面具有廣泛的用途。ZnO薄膜的製備方法多樣，各具優缺點；而薄膜性質的差異則取決於不同的摻雜組分，並與製備工藝緊密相關。本文綜述了ZnO薄膜的製備及性質特徵，並對其發展趨勢及前景進行了探討。
4.研究設計
4.1概念界定
zno壓電薄膜：ZnO薄膜是一種具有優良的壓電。光電。氣敏。壓敏等性質的材料，在透明導體。發光元件。太陽能電池視窗材料。光波導器。單色場發射顯示器材料。高頻壓電轉換器。表面聲波元件。微感測器以及低壓壓敏電阻器等方面具有廣泛的用途
瓷磚：是以耐火的金屬氧化物及半金屬氧化物，經由研磨。混合。壓制。施釉。燒結之過程，而形成之一種耐酸鹼的瓷質或石質等之建築或裝飾之材料，總稱之為瓷磚。其原材料多由粘土。石英沙等等混合而成。
4.2研究假設
通過採用射頻磁控濺射法在矽（100）襯底上製備高質量的ZnO壓電薄膜可以做到將壓力轉換為電能的效果。
4.3研究內容
4.3.1查閱論文期刊，從理論上分析出可以利用zno製作出壓電薄膜；
4.3.2通過藉助我們的指導教師任嶽導師實驗室中的射頻磁控濺射法在矽（100）襯底上製備高質量的ZnO壓電薄膜
4.3.3檢測製作的zno壓電薄膜導電能力並結合到瓷磚中從而利用到實踐中。
4.4研究方法
文獻法。實驗法。觀察法等，通過理論加實驗分析相結合的方法，利用到學校的一些地方加以檢驗。
4.5研究步驟
查閱資料→理論分析→射頻磁控濺射製作薄膜→驗證轉化效率→結合瓷磚→實際檢測→得出結論
5.結論
通過研究發現可以實現將壓力轉化為電能，但效率比較低，可以進一步研究通過zno和其他材料相結合的或者通過合理佈局瓷磚設計從而提高轉化以及利用效率。
6.參考文獻
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[2]李世濤,喬學亮,陳建國.透明導電薄膜的研究現狀及應用[J].鐳射與光電子學進展,2003,4o(7):53-59.
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