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OLED-On-Silicon微型显示系统是OLED显示技术发展的一个分支，传统的微型显示系统采用模拟IC驱动的方法，由于信息量的增加，分辨率的提高而引起像素矩阵电路的交叉串扰效应、信号建立时间长、功耗大、成本高等一系列问题。本文研究了传统的OLED-On-Silicon像素矩阵电路，提出了一种基于数字驱动技术的像素矩阵电路，利用时间控制灰度等级的方法，成功地解决了上述问题。
采用有源矩阵驱动的方法，消除了无源矩阵方法产生的交叉效应问题。这种方法不受扫描电极数的限制，可以对每个像素电度进行高速驱动；对于高分辨率的微型显示矩阵，避免了驱动电流密度过大的问题。
像素电路采用共源共栅电流镜结合二进制锁存器的结构。基准恒流源给每一个的OLED单元提供工作电流，这种结构属于有源驱动，不会产生交叉串扰效应。其中，利用二进制锁存器用来锁存数据信号，完成对恒流源的可编程控制，同时减少刷新，降低功耗。针对微显示的像素单元电流量级很小，容性负载对建立时间的影响很大等问题，取消了传统的利用电容来保存灰度等级值的方法，采用时间控制灰度等级显示技术，解决了高速扫描时图像失真问题。此外，还折中考虑了高速扫描时镜像电流镜的失配和寄生电容对宽带的影响，获得了均匀的显示效果。
本文使用Candence Spectre仿真工具，设计仿真了分辨率为640×480 OLED-On-Silicon微型显示系统的像素电路及电压基准，用Candence Virtuso版图工具完成了部分电路版图的设计和验证。最后用Chartered 0.35um 3.3/18V CMOS工艺模型仿真表明设计可以工作在3.3V工作电源电压下，实现256级可调灰度等级，满足了设计要求。