ОАО «ЦНИИ «ЦИКЛОН»
DESCRIPTION
ОАО «ЦНИИ «ЦИКЛОН». ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ по опытно-конструкторской работе «Разработка базовой технологии создания активно-матричных унифицированных микродисплеев на основе органических светоизлучающих диодов», ш ифр «Рассвет-МД» , этап 1. Цель работы:. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
ОАО «ЦНИИ «ЦИКЛОН»ОАО «ЦНИИ «ЦИКЛОН»
ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТпо опытно-конструкторской по опытно-конструкторской
работеработе«Разработка базовой «Разработка базовой
технологии создания активно-технологии создания активно-матричных унифицированных матричных унифицированных
микродисплеев на основе микродисплеев на основе органических органических
светоизлучающих диодов»,светоизлучающих диодов»,шшифр «Рассвет-МД»ифр «Рассвет-МД»,,
этапэтап 1 1
Цель работы:Цель работы:
Разработка базовой технологии Разработка базовой технологии создания активно-матричных создания активно-матричных унифицированных унифицированных микродисплеев на основе микродисплеев на основе органических светоизлучающих органических светоизлучающих диодовдиодов
Задачи работы:Задачи работы: разработка базовой технология создания разработка базовой технология создания
активно-матричных унифицированных активно-матричных унифицированных микродисплеев на основе органических микродисплеев на основе органических светоизлучающих диодов;светоизлучающих диодов;
разработразработкака техническ техническогоого проект проектаа;; разработана КД и ТД с литерой «О1»;разработана КД и ТД с литерой «О1»; изготовление опытных образцов изготовление опытных образцов
микродисплеев в количестве не менее 20 микродисплеев в количестве не менее 20 комплектов, в том числе монохромных комплектов, в том числе монохромных (белого цвета свечения) микродисплеев и (белого цвета свечения) микродисплеев и полноцветных микродисплеев в полноцветных микродисплеев в количестве 10 комплектов каждого типа;количестве 10 комплектов каждого типа;
проведение предварительных и проведение предварительных и приемочных испытаний опытных образцов приемочных испытаний опытных образцов микродисплеев.микродисплеев.
Преимущества ОСИД Преимущества ОСИД МД:МД:
быстрый отклик (менее 1 мкс);быстрый отклик (менее 1 мкс); широкий угол обзора (более 160широкий угол обзора (более 160оо);); широкая цветовая гамма в видимой области широкая цветовая гамма в видимой области
спектра спектра высокая яркость (до 100 000 кд/м2 при высокая яркость (до 100 000 кд/м2 при
отсутствии дополнительных источников отсутствии дополнительных источников света (как в случае ЖК);света (как в случае ЖК);
высокий контраст (более 300:1);высокий контраст (более 300:1); большой диапазон рабочих температур большой диапазон рабочих температур
(минус 40 до + 70 °C);(минус 40 до + 70 °C); низкое энергопотребление (до 10 мВт на 1 низкое энергопотребление (до 10 мВт на 1
см2 излучаемой поверхности);см2 излучаемой поверхности); высокое разрешение (размер пиксела высокое разрешение (размер пиксела
может быть меньше10х10 мкм)может быть меньше10х10 мкм)..
Области применения:Области применения: нашлемные и наголовные дисплеи;нашлемные и наголовные дисплеи; стереодисплеистереодисплеи, стереоочки;, стереоочки; тепловизионные системы;тепловизионные системы; видеоискатели цифровых фото- и видеоискатели цифровых фото- и
видеокамер;видеокамер; дисплеи портативных дисплеи портативных DVDDVD
проигрывателей и портативных проигрывателей и портативных видеоигр;видеоигр;
системы машинного зрения;системы машинного зрения; проекционные телевизоры и проекционные телевизоры и
мониторы;мониторы; фотонаборные устройствафотонаборные устройства..
Микродисплей eMagin в нашлемных системах
Внешний вид видеомодуляProView S035-A
Экипировка пехотинцевфранцузской армии FELINE
Тепловизионная системаUTAC-32 фирмы Nivisys
Industries
Тепловизионная система Сыч-4
Тепловизионная система Шахин
Наголовный 3D дисплей HMZ-T1 фирмы Sony
Комплект стереоочков Z800 3D Visor фирмы eMagin
Технические Технические характеристикихарактеристики
Наименование параметраНаименование параметра ЗначениеЗначение Максимальная яркость в белом цвете, кд/м2Максимальная яркость в белом цвете, кд/м2 не менее 70не менее 70
Неравномерность яркости, %Неравномерность яркости, % не более 15не более 15
Контраст, отн.ед.Контраст, отн.ед. не менее 100:1не менее 100:1
Уровни серого, отн. ед.Уровни серого, отн. ед. не менее 256не менее 256
Напряжение выходного сигнала по выходам Напряжение выходного сигнала по выходам RGBRGB, В , В
0…0,70…0,7
Наряжение выходного сигнала по Наряжение выходного сигнала по монохромному выходумонохромному выходу
0…1,00…1,0
Напряжение сигналов управления и Напряжение сигналов управления и последовательного интерфейса, Впоследовательного интерфейса, В
3,33,3
Напряжение питания, ВНапряжение питания, В не более 4,0не более 4,0
Потребляемый ток по шине питания, мА Потребляемый ток по шине питания, мА не более 150не более 150
Частота смены кадров, ГцЧастота смены кадров, Гц не менее 25не менее 25
Микродисплей серииSVGA+OLED фирмы eMagin
Микродисплей фирмы MicroOLED
Микродисплей фирмы MED
Микродисплей SVGA 060фирмы OLiGHTEK
Образец изображения на экране микродисплея
ОСИД микродисплей
Чертеж общего вида микродисплея
Фрагмент топологического чертёжа цветных фильтровполноцветной светоизлучающей матрицы
Типовая ОСИД структура
Структура органического светодиода микродисплея
Al2O3
Катод MgAg
EIL
ETL
LB Host+LB Dopant
HTL+Orange Dopant
HIL
Анод
К токозадающему транзистору пиксельной ячейки
преобразов ательнапряжение-ток
умножающий8 разрядный ЦАП
с токов ым выходом
8 разрядный ЦАПс токов ым выходом
источник опорных токов
внешнийинтерфейс блок у прав ления
му
льт
ипл
екс
ор
матрицапиксельных ячеек
матрицатоковых зеркалсо схемами ВХ
региструправляющих драйверов
столбцов
региструправляющих драйверов
столбцов
реги
стр
упра
вляю
щих
дра
йве
ров
стр
ок
селекторсинхроимпульсов
R
G
B
формирователь тактовой частотыпиксельных драйверов
буф
кр т
око
вого
зер
кал
асо
схе
мой
пред
вари
тел
ьног
о за
ряд
а
входной каналпреобразов ания
входной каналпреобразов ания
входной каналпреобразов ания
входной каналпреобразов ания
Управляющиеданные
Вертикальнаясинхронизация
Вх
од к
омп
онен
тног
о ви
део
сиг
нал
а
Горизонтальнаясинхронизация
Вход композитноговидеосигнала
управлениеконтрасностью
управлениеярк остью
500
мкА
500
мкА
500
мкА
500
мкА
500
мкА
166
мкА
166
мкА
166
мкА
166
мкА
166
мкА
166
мкА
166
мкА
166
мкА
166
мкА
5 м кА
I2
C
матрицатоковых зеркалсо схемами ВХ
формировательопорных масштабирующих
уровней
Структурная схема СБИС АМСУ микродисплея
Схема управления пиксельной ячейки микродисплея
Последовательныйинтерфейс
Преобразовательнапряжение/ток
Формировательзадающих
токов
Генераторопорного
тока и напряжения
Схема
упрвления
Схемасмещ ения
тока
Умножающ ий8-разрядный
ЦАПСхема
предварительного заряда
СхемаВ/Х строки
Матрица
драйверов
ПЯ
Формировательмасштабирующ его
напряжения
Генераторлинейно
изменяющ егося напряжения
Кольцевойгенератор
ТестовыйPMOS
транзистор
Тестовыйдрайвер ПЯ
потенциальноготипа
Тестовыйдрайвер ПЯ с
модернизированныммасштабированием
WRI
E
D
C
Uвх
Rпреоб
Iсм
80 мкА
120 мкА
Iпреоб
500 мкА
500 мкА
100 мкА
100 мкА
Nупр цап
Вы
х IB
Вых IA
Iвых
Вх В/Х строки
Uоп
Rопор
на OLED1
на OLED2
на OLED3
на OLED4
на OLED5
на OLED6
на OLED7
на OLED8
Cp
Cf
Csh
COsh
RS
Cp/256
G
D
Uкг
Uлг
Uh
Ul
Uвх
на OLED
на OLED
Iвх
выборка Uвх
выборка Iвх
Iоп
Структурная схема макетной СБИС
Топологический чертеж общего вида макетной СБИС
ВАХ и ВЯХ структуры ITO/CuPc/NPD/Da-BuTAZ/Ca:Al
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 2 4 6 8 10 12U, V
I, m
A/c
m2
0
100
200
300
400
500
600
700
800
L,c
d/m
2
ВАХ
ВЯХ
Логарифмический масштаб
1,E-06
1,E-05
1,E-04
1,E-03
1,E-02
1,E-01
1,E+00
1,E+01
1,E+02
0 2 4 6 8 10 12
U, V
I, m
A/c
m2
1,E-01
1,E+00
1,E+01
1,E+02
1,E+03
L, c
d/m
2
ВАХ и ВЯХ макетного образца белого цвета свеченияс рабочей структурой ITO/CuPc/NPD/DPVBi/Alq3+DCM2/DPVBi/Alq3/ LiF/Ca/Al
Спектр излучения ОСИД структуры белого цвета свечения
Спектры излучения макетных образцов с цветными фильтрами
Белый ОСИДБелый ОСИД WW CIExCIEx 0,33350,3335
CIEyCIEy 0,41680,4168
Белый ОСИД Белый ОСИД с цветными с цветными фильтрами фильтрами
WW CIExCIEx 0,34100,3410
CIEyCIEy 0,41620,4162
RR CIExCIEx 0,60920,6092
CIEyCIEy 0,37950,3795
GG CIExCIEx 0,32190,3219
CIEyCIEy 0,55150,5515
BB CIExCIEx 0,11590,1159
CIEyCIEy 0,18710,1871
Координаты цветности макетных образцов
Наименование параметраНаименование параметра Единица Единица измеренияизмерения
Режим измеренияРежим измерения
Начальное входное Начальное входное напряжениенапряжение,, Uзн Uзн
ВВ Iсн=250 нА, Uс=3,3 Iсн=250 нА, Uс=3,3 ВВ
Конечное входное Конечное входное напряжениенапряжение,, Uзк Uзк
ВВ Iск=25 мкА, Uс=3,3 Iск=25 мкА, Uс=3,3 ВВ
Фоновый ток стокаФоновый ток стока,, Iо Iо нАнА Uз=0 В, Uс=3,3 ВUз=0 В, Uс=3,3 В
Уровень шумовУровень шумов,, Uш Uш нВнВ Uз= Uзн, Uс=3,3 ВUз= Uзн, Uс=3,3 В
Коэффициент Коэффициент преобразования преобразования «напряжение–ток», «напряжение–ток», GG
В/АВ/А UUвхо=0,7 В,вхо=0,7 В,
UUвх=0,1 В, вх=0,1 В, ffс=1 кГц с=1 кГц
Средний ток матрицыСредний ток матрицы,, Iмс Iмс мАмА Uп+=3,3 В, Uп-=0 ВUп+=3,3 В, Uп-=0 В
Перечень измеряемых критических параметровтестовой СБИС управления
0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.6510
-8
10-7
10-6
10-5
10-4
Gate-Source Voltage, Volt
Dra
in C
urr
ent,
Am
p
Comparison of calculated and measured test PMOS drain current
calculated
measured
W=2400u L=0.4u Drainvoltage=3.0V
График зависимости тока (выходного) стока токозадающего МОП транзисторапиксельной ячейки от напряжения на его затворе (входе)
0 50 100 150 200 250 300 350 40010
-7
10-6
10-5
10-4
Frequency, Hz
W=2400u L=0.4u Id=0.1uA/1uA RD=1Meg
Nois
e v
oltade a
t dra
in,
V/s
qrt
(Hz)
Measured noise voltage of test PMOS
Id-1uA
Id=0.1uA
График зависимости спектральной плотности эффективногонапряжения шумов на стоке токозадающего МОП транзистора
пиксельной ячейки для двух значений тока стока
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.60
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8x 10
-3 Transfer curve of the voltage to current converter
Input voltage, Volts
Outp
ut
curr
ent,
Am
ps
Передаточная характеристика преобразователя входного RGB сигналав выходной ток, подаваемый на вход драйвера OLED матрицы
2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 41.2725
1.273
1.2735
1.274
1.2745
1.275Bandgap reference voltase versus power supply
Power supply voltage, Volts
Vre
f, V
olts
График зависимости напряжения источника опорного напряженияот напряжения электропитания тестовой СБИС
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 110
-8
10-7
10-6
10-5
10-4
10-3
10-2 Output current of the active matrix
Input voltage, Volts
Outp
ut
curr
ent,
Am
ps
VL/VH = 2.62/2.70
VL/VH = 2.62/2.85
VL/VH = 2.62/3.0
Графики зависимости выходного тока матрицы от напряжения входного RGBсигнала при трех значениях напряжения масштабирования
Проведенные исследования Проведенные исследования макетных образцов, показали, макетных образцов, показали,
что выбранные конструкторские, что выбранные конструкторские, технологические и технологические и
схемотехнические решения для схемотехнические решения для создания ОСИД микродисплеев создания ОСИД микродисплеев соответствуют поставленным соответствуют поставленным
задачам и могут быть задачам и могут быть использованы для разработки использованы для разработки
КД и ТД микродисплеев, КД и ТД микродисплеев, отвечающих требованиям ТЗ.отвечающих требованиям ТЗ.
Многокамерная высоковакуумная кластерная система HELISYSкомпании ANS Inc. (Корея)
БлагодарюБлагодарюза вниманиеза внимание