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一种快速满幅度的集成源极驱动器 陈韬，廖聪维，郑灿，张盛东 北京大学，深圳研究生院，深圳，518055 摘 要：设计了一种于驱动电子纸非晶硅(a-Si:H)薄膜晶体管(thin film transistor, TFT)的源极驱动电路。源极驱动电路外围引脚数量极大地。模拟源极驱动电路、 关 键 词：电子纸e-paper)，非晶硅a-Si)，薄膜晶体管TFT)，源极驱动器 1 引言 电子纸e-paper)因具有柔性、低功耗、节能环保的特点，年发展引起了学术界和产业界广泛关注[1]。在各种电子纸显示中，微胶囊电子墨水较为成熟。微胶囊电子墨水的驱动是通过外加电场，对带电的黑白粒子在正负电极的位置进行控制而形成图像。(为了让电子纸真正像纸一样的柔性，集成驱动器引起了研究者的兴趣[2]-[5]。所谓集成驱动器是在显示基底上完成，从而减少模组中外围IC的使用。集成驱动器能够减少外部连线数量、极大地简化显示模组、降低模组。 得益于TFT LCD)技术的发展，集成栅极驱动器技术已经较为成熟。通用自举、、多相时钟等技术，幅度、快速度、长寿命、低功耗的集成栅极驱动器成功在的TFT LCD中实现。 近年也出现了电子纸的集成源极驱动器设计。David R. Allee[3],[4]通过采用自举反相器、dummy TFT等，成功实现了一种集成源极驱动器4’’ QVGA电子纸。Byung Seong Bae [5]，针对管存在VT损失的问题，采用自举完成了一种幅度的集成源极驱动器。这些研究TFT 能够胜任设计电子纸的集成源极驱动器的驱动要求。 但是，这些报道的集成驱动器基于反相器逻辑。TFT在反相器这集成驱动器的寿命较短[4]。虽然采用TFT的VT漂移有恢复的，但是表明集成驱动器的寿命[3]。本文报道了一种新的TFT源极驱动器，不仅能快速满幅度地实现源极驱动，而且具有长寿命的特点。这种新源极驱动器大屏幕、高灰阶的电子纸显示。 2 原理介绍2.1传统a-Si TFT源极驱动电路 如图所示，传统的a-Si TFT源极驱动器包括移位寄存器、第一级锁存器、第二级锁存器以及电压选择电路[3]-[5]。在移位寄存信号SR的控制下，第一级锁存器采样数据信号VI及其反相信号，存储在电容C以及C2上。在锁存同步信号LE的控制下，第二级锁存器输出选择信号选择产生像素电压。 采用自举反相器能够输出高电平图所示电路仍然存在如下两个问题：(1) 存在较多的晶体管处于直流偏置状态电路寿命较短(2)电路较为复杂，器件数量多需要较高的工作电压才能够实现满幅度的输出电压。 (a) (b) (c) 图(a)传统a-Si TFT源极驱动单元电路；(b)时序示意图；(c)反相器单元图 a-Si:H TFT source driver unit; (b) timing waveforms; (c) schematic of bootstrapped inverter 2.2 新的a-Si：H TFT源极驱动电路 图示了新的源极驱动单元电路及其图。单元电路包括管T高电平驱动管T，低电平驱动管T存储电容C。如图(b)所示，源极驱动单元电路的工作分为以下几个阶段 (1) 采样阶段 采样信号SR为高电平，管T被开启。因此输入信号VI被采样并存储于电容C上，节点A的电位VI的幅度相同。CS的一端(节点A)连接到T的漏极，另一端连接到低电平V若输入信号VI为高，电容C上存储着高电平；若输入信号VI为低，电容C上存储着低电平。 （1） (2) 电荷共享阶段 采样信号SR为电平，锁存同步信号LE为高电平，管T被开启。电容C的电荷由节点B上的电容分享。因此， （2） 若采样得到高电平，VBVDH3，则TDH开启，S1为低电平，因此输出低电平。若采样得到低电平，VBVDH3，则TDH为关闭由于T为开启，输出为低电平。 (3) 自举驱动阶段 信号S1变为高电平，锁存同步信号LE以及S2为低电平，故T、T、T关闭，节点B悬浮。若采样得到高电平，则T输出高电平。且由于节点B的悬浮，VO能够达到满幅度。若采样得到的是低电平，则T管为关闭，VO保持为低电平。 锁存保持阶段 信号S2变为高电平，节点B被拉到低电平，T被关断。从而VO保持着锁存的高、低电平，直到下一帧的采样信号的到来。 (a) (b) 图(a)新的a-Si TFT源极驱动单元电路(b) 时序示意图a-Si:H TFT source driver unit; (b) timing waveforms 3 模拟和分析 图传统电路和新电路比较：高电平驱动管的栅极电位波形和输出高低电平 a-Si:H TFT source driver unit 图比较传统新电路高电平驱动管的栅极电位。从图可以看到，传统的高电平(~