硅基有机发光二极管微显示器(Organic Light-Emitting Diodes-on-Silicon Microdisplay,OLED-on-Silicon)是一种将有机发光二极管制作在单晶硅片上的新型显示技术,它具有自发光、全固态、响应速度快、视角宽和易于集成化等优点,吸引了广大研究者的兴趣。本文将硅基OLED微显示器的像素电路作为主要研究对象,并提出一种800×600像素分辨率的驱动方案。本文的主要工作内容如下:(1)提出一个基于陷阱电荷限制电流理论(Trapped-Charge-Limited Current,TCLC)的硅基OLED等效电路模型。该模型由3个电阻、2个电容和1个二极管构成,通过HSPICE软件仿真,仿真电流与实验测量电流的最大误差为6.7%,相比于传统的OLED等效电路模型减少了17.8%,仿真结果表明本文所提出的硅基OLED等效电路模型跟实验测量数据有很好的一致性,可以精确的反映OLED的V-I特性,提高了像素驱动电路仿真结果的精确性。(2)为了同时补偿驱动管阈值电压漂移和解决OLED老化衰减所引起的像素电流稳定性下降的问题,本文提出了一种6T1C型像素驱动电路,该电路由6个NMOS管和1个电容构成。在驱动管阈值电压漂移量为-7.25mV~7.12mV和OLED内部电阻偏移量为0~8MΩ时,6T1C型像素驱动电路的电流偏差为-0.144LSB~0.416LSB和-0.48LSB~0.6LSB,像素尺寸为5.5μm×16.5μm。为了在提高像素电流稳定性的同时进一步缩小像素面积和减少驱动的复杂性,本文又提出了一种4T1C型像素驱动电路,该电路由4个NMOS管和1个电容构成,在驱动管阈值电压漂移量为-7.25mV~7.12mV和OLED内部电阻偏移量为0~8MΩ时,4T1C型像素驱动电路的电流偏差为-0.16LSB~0.24LSB和-0.72LSB~0.024LSB,像素尺寸为5μm×15μm,相比于6T1C型像素驱动电路面积缩小了17.36%。(3)设计了一个硅基OLED微显示器的驱动系统,包括行驱动电路、像素矩阵和列驱动电路。所设计的微显示器的分辨率为800×600,帧频为60Hz,实现256级灰度显示,采用3.3V/5V双电源电压驱动。Cadence软件仿真结果表明,本文所设计的硅基OLED微显示器驱动系统方案符合器件设计指标要求。