采用渐进斜率补偿斜坡信号的金属氧化物TFT栅极驱动器与模拟PWM像素电路在Micro-LED显示中的创新应用

本文创新性地提出了一种基于金属氧化物薄膜晶体管（MO TFT）的栅极驱动器，通过渐进可调斜率补偿斜坡信号驱动Micro-LED像素阵列，并设计了补偿型模拟脉宽调制（PWM）像素电路。该架构无需外部集成电路（IC）即可实现高一致性亮度调控（误差率<5%），在±0.7?V阈值电压（Vth）偏移下仍保持稳定性能，为高分辨率Micro-LED显示提供了高效集成解决方案。

　　

Highlight

本研究通过背沟道蚀刻（BCE）工艺制备的金属氧化物薄膜晶体管（MO-TFT）成功构建驱动电路（工艺流程详见图2a）。栅电极采用直流溅射沉积的200纳米钼（Mo）层，经湿法刻蚀成型后，依次覆盖200纳米氮化硅（SiN_x）与100纳米二氧化硅（SiO₂）组成的复合栅绝缘层（GI）。有源层由50纳米铟镓锌氧化物（IGZO）构成，最终通过溅刻工艺形成源漏电极。

Results and discussion

实验数据显示，通过外部偏压可精准调控Micro-LED的发光特性：当偏压范围在-6至-7?V时，斜坡信号斜率可在-0.35至-0.57间线性调节；而在3至9?V偏压下，LED电流（I_LED）可实现17.3至61.7?μA的精确调控。经1.5小时正负偏压应力测试后，系统在±0.7?V阈值电压偏移下仍保持斜率误差率<2%、亮度误差率<5%的优异稳定性。扫描信号（SCAN）输出宽度可达8.68?μs、6.51?μs及4.32?μs，充分验证了电路在高分辨率显示场景下的高速响应能力。

Conclusion

本研究成功开发出集成渐进斜率补偿斜坡信号的栅极驱动器与补偿型模拟PWM像素电路，通过补偿放电TFT的阈值电压（V_th）使斜率均匀性达98%，显著提升Micro-LED发光一致性。在十级级联电路测试中，系统可实现100至3000?cd/m²的宽范围灰度调控，为高分辨率Micro-LED显示提供了高性能解决方案。