基于MRAM的OLED驱动芯片Gamma校正电路及方法、设备、介质与流程

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基于MRAM的OLED驱动芯片Gamma校正电路及方法、设备、介质与流程

2023-04-03 11:46| 来源: 网络整理| 查看: 265

基于MRAM的OLED驱动芯片Gamma校正电路及方法、设备、介质与流程基于mram的oled驱动芯片gamma校正电路及方法、设备、介质技术领域1.本发明涉及芯片器件及电路设计技术领域,特别涉及基于mram的oled驱动芯片gamma校正电路及方法、设备、介质。

背景技术:

2.有机发光二极管(organ i c l i ght-emi tt i ng d i ode,oled),又称为有机电激光显示、有机发光半导体,是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下,通过载流子注入和复合导致发光的器件。oled相比于lcd具有超薄、自发光、视角宽、响应快、发光效率高、温度适应性好、驱动电压低、能耗低等特点,oled的使用已是未来显示行业的一种发展趋势,oled具有十分广阔的应用前景,可为家电、通讯、电脑、仪器仪表等终端产品制造商提供新的显示方法,也为消费者带来更加便宜的便携、浏览、阅读和观赏体验。3.led在生产过程中需要多个工序,其中灰阶gamma调整就属于其中的一道工序。oled灰阶gamma调整主要针对oled灰色显示画面的亮度值进行调整,使其显示画面更适应人眼对亮度的变化响应,达到较好的显示效果。gamma调整是通过调整oled驱动电路中寄存器来改变输入电压值,从而改变oled亮度的输出,一方面达到人眼感受到的亮度均匀变换的显示效果,另一方面也可以对水波纹等缺陷进行一部分的修复,提高和改善产品良率。4.gamma校正电源管理芯片以模拟电路为主,受工艺制造等误差的影响,流片回来的芯片往往需要做参数校准,通过在芯片中添加otp和寄存器,调试完成后将确定的值烧写到otp中,芯片上电后otp的值被装载到寄存器中,模拟电路参数完成校准。图1是一种常见的gamma芯片电路系统框图,芯片上电后将otp的数值装载到寄存器中完成模拟电路的参数校准,嵌入低速接口i p(常选用i2c/spi/uart等)方便进行otp、寄存器的读写,大大提高了调试的便捷性。其中,寄存器的核心器件一般采用otp(one t ime programmab l e)器件,也就是一次性可编程器件,归属于非易失性存储器。采用otp主要是为了在oled屏幕电源关闭的情况下,依然可以存储gamme校准电压数值,并且在下一次启动时,可以直接将存储的电压数值直接调用进行屏幕灰阶调节。因此,otp电路模块需要具备支持编程的能力并且断电非易失性的特性。5.gamma校正电路需求的存储器需要具备如下条件:1.具有断电非易失性,保证在oled断电的情况下,依然能够存储像素校准需要的电压值;2.快速的读写速度,使oled再次工作时,能够迅速调用存储器中的电压数值,对oled像素进行快速校准3.多次读取的稳定性及数据保持的可靠性,延长oled的使用寿命。而目前的gamme校正电路采用otp器件,不论是fuse类型还是ant i-fuse类型,在读取速度、可靠性以及能耗方面都有一定的缺陷。6.mram(magnet i c random access memory)是指以磁电阻性质来存储数据的随机存储器,它采用磁化的方向不同导致的磁电阻不同来记录0和1,只要外部磁场不改变,磁化的方向就不会变化。因此具有非易失性的存储性能。mram作为下一代新型mram存储器,有着读写速度快(小于10ns),近乎无限次的读取次数(读取次数大于10e16),同时支持多次擦写(擦写次数大于10e13),同时具有常温数据保持时间大于10年的可靠性。因此,mram可以认为是非常契合oled驱动电路中gamma模块寄存器的优秀解决方案。mram的工作原理是,向mtj(megnet ic-tunne l juct ion)存储单元底部自旋轨道相互作用较强的材料层施加水平方向的电流,让因自旋霍尔效应而垂直极化的自旋电流改变自由层的磁化方向,如图2所示。7.a)当自由层与参考层磁化方向相同时,此时整个器件处于平行态(para l l e l),整个mram呈现低阻状态,可以作为写入“0”状态;8.b)当自由层与参考层磁化方向相反时,此时整个器件处于反平行态(ant i-pare l l e),整个mram呈现高阻状态,可以作为写入“1”状态;9.c)otp(one t ime programmab l e)器件,也就是一次性可编程器件,归属于非易失性存储器。10.现有gamma校准电路的寄存器一般采用otp电路,otp电路包含控制电路及存储器。其中,核心部分就是内嵌的一块one t ime programmab l e memory,仅可被烧写一次,但可以被多次读取。otp电路模块一般基于传统cmos工艺器件,其主要器件工作原理分为两种:基于熔丝(fuse)实现方式和基于反熔丝(ant i-fuse)实现方式,前者(fuse)通过i/o电压施加高密度电流,将efuse中的低电阻金属(一般为s i l i cide金属)由于高密度电流通过窄金属线或者多晶硅而被电迁移熔断,但是有功耗高,速度慢,可擦写次数少等缺点。后者(ant i-fuse)通过薄栅极施加高压使栅极氧化物击穿或者源漏极之间施加高压,产生雪崩击穿等效应,使mosfet永久处于低阻状态,从而存储数据,但功耗较高,速度较慢,并且随着时间推移mosfet的击穿会产生部分自我修复的情况,造成数据遗失和错漏。11.现有gamma校正电路中的otp存储单元,不管是运用fuse或者是ant i-fuse工作模式,为了实现其非易失性的基本功能,从器件工作原理上都是破坏性质,不可逆的。不能满足后续多次gamma校准功能的实现。

技术实现要素:

12.为了实现根据本发明的上述目的和其他优点,本发明的第一目的是提供基于mram的oled驱动芯片gamma校正电路,包括mram存储逻辑控制电路、灰度检测电路、电阻选择电路、差分放大电路、灰度分压电路、oled像素驱动电路;其中,13.所述mram存储逻辑控制电路用于读取mram存储阵列中的数据,以及将新的校准数据存储至mram存储阵列中;14.所述电阻选择电路用于选择对应的电压;15.所述灰度检测电路用于生成开机自检电压信号;16.所述差分放大电路用于将通过所述电阻选择电路选择的电压与通过所述灰度检测电路生成的开机自检电压信号进行比对校准;17.所述灰度分压电路用于将经过校准过的信号转换为电压信号;18.所述oled像素驱动电路用于通过所述电压信号调节oled像素驱动的电压,并将经过校准后的电压信号传输至所述mram存储逻辑控制电路。19.进一步地,所述mram存储逻辑控制电路包括地址译码器、控制逻辑模块、读取电路、写入电路、mram存储阵列和数据端口;所述mram存储阵列包括多个存储单元;其中,20.所述地址译码器,用于存储oled驱动芯片内部所有的地址译码;21.所述控制逻辑模块,用于产生控制信号对mram存储阵列的读写操作进行控制;22.所述读取电路,用于读取存储数据,识别选中的存储单元的存储值,并将数据传输至数据端口;23.所述写入电路,用于将外部高压电路信号传送至选中的存储单元位线上,对选中的存储单元进行写操作;24.所述mram存储阵列,用于存储数据信号;25.所述数据端口,用于输入写入数据和输出读取数据。26.进一步地,按照mram存储阵列的分布,所述地址译码器分为块选译码器、行选译码器和列选译码器。27.进一步地,所述写入电路采用写位线上的mos管产生电流,对存储单元的铁磁层磁性方向进行翻转,存储单元阻值产生变化,并且在断电后依然保持该阻值,达到写入数据并且保持的功能。28.进一步地,所述数据端口为双向数据端口。29.本发明的第二目的是提供基于mram的oled驱动芯片gamma校正电路的校正方法,包括以下步骤:30.s1、测量当前oled灰阶亮度和坐标范围;31.s2、通过读取电路读取mram存储阵列中预存的或者上次校正结果的gamma存储数值,对当前oled的灰阶亮度和坐标进行校正运算;32.s3、根据校正运算的结果,以及电压和亮度的关系调整驱动电路电压,对mram存储阵列进行读写,达到校正oled发光亮度的效果;33.s4、测量经过校正的oled的灰阶亮度和坐标范围,判断是否符合预期的显示效果;34.s5、若符合预期的显示效果,则将当前的gamma校准数值通过写入电路存储到mram存储阵列中,供下次开机直接调用;35.s6、若不符合预期的显示效果,则根据当前的灰阶亮度和坐标范围重新进行计算,对gamma寄存器中的数值表进行修正,然后重复s2步骤和s3步骤,直至达到预期的显示效果;36.s7、将本次修正的结果信息存储到对应的存储器中,供后续检测及oled产品质量分级。37.进一步地,所述s2步骤包括:38.给mram的编程/擦除引脚通电;39.给mram的高电压电源引脚通电;40.准备mram的数据线中需要写入的数据;41.拉高mram的读控制引脚,等待数据输出;42.关闭高电压电源引脚;43.关闭编程/擦除引脚。44.进一步地,所述s3步骤包括:45.通过数字模拟转换器进行数字量到模拟量的转换;46.在mram的高电压电源引脚及编程/擦除引脚完成上电操作之后,将mram的烧写控制引脚拉升至高电位,mram进行写入状态,mram的数据线准备好写入的数据,通过mram的写数据线进行写入数据写入,mram的读控制引脚进入高电位,对写入的数据进行输出。47.本发明的第三目的是提供一种电子设备,包括:存储器,其上存储有程序代码;处理器,其与所述存储器联接,并且当所述程序代码被所述处理器执行时,实现基于mram的oled驱动芯片gamma校正电路的校正方法。48.本发明的第四目的是提供一种计算机可读存储介质,其上存储有程序指令,所述程序指令被执行时实现基于mram的oled驱动芯片gamma校正电路的校正方法。49.与现有技术相比,本发明的有益效果是:50.本发明在oled驱动芯片中的gamma校正电路采用mram作为存储单元,不仅具有断电存储数据的能力,而且读写的能耗低,速度快,并且大幅度提高了数据存储的可靠性。51.相较于传统的otp存储器,本发明采用mram作为存储单元,具备可重复擦写的能力。因此,校正电路能够对gamma数值参数进行多次微调,更加精准的控制oled电压,提高显示效果及延长使用寿命。52.本发明能够降低对oled错误gamma校准的机会,oled随时都有机会实现重新测试及校正,降低错误风险的成本。53.上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。附图说明54.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本技术的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:55.图1为常见的gamma芯片电路系统框图;56.图2为mram器件原理图;57.图3为实施例1的基于mram的oled驱动芯片gamma校正电路原理图;58.图4为实施例1的mram存储逻辑控制电路原理图;59.图5为实施例2的基于mram的oled驱动芯片gamma校正电路的校正方法流程图;60.图6为实施例2的mram芯片示意图;61.图7为实施例2的mram数据读取过程时序图;62.图8为实施例2的mram数据写入过程时序图;63.图9为实施例3的电子设备示意图;64.图10为实施例4的计算机可读存储介质示意图。具体实施方式65.下面,结合附图以及具体实施方式,对本发明做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。66.现有的otp存储器因为具备在断电关机情况下不会丢失数据的非易失性特点,从而被广泛应用于oled驱动芯片电路的gamma校准电路中作数据存储模块。但是由于其写入速度慢,需要的能耗高,并且数据保持的稳定性及可靠性有所欠缺,以及类似破坏性数据存储机理,也就是数据录入次数只有一次,无法满足多次gamma校正的功能需求。因此,本发明采用新型存储器件mram作为gamma校正电路的存储器,可以进一步提高gamma校正的写入及读取速度,同时降低功耗,提高稳定性。并且利用mram可以多次擦写的特性,本发明对应提出一种新的gamma校正电路,可以进行多次重复校准,进一步提高了oled的寿命及显示质量。67.实施例168.基于mram的oled驱动芯片gamma校正电路,如图3所示,包括mram存储逻辑控制电路、灰度检测电路、电阻选择电路、差分放大电路、灰度分压电路、oled像素驱动电路;其中,69.mram存储逻辑控制电路用于读取mram存储阵列中的数据,以及将新的校准数据存储至mram存储阵列中,供下一次开机时进行读取。70.电阻选择电路用于选择对应的电压大小;71.灰度检测电路用于生成开机自检电压信号;72.差分放大电路用于将通过电阻选择电路选择的电压与通过灰度检测电路生成的开机自检电压信号进行比对校准;73.灰度分压电路用于将经过校准过的信号转换为电压信号;74.oled像素驱动电路用于通过电压信号调节oled像素驱动的电压,并将经过校准后的电压信号传输至mram存储逻辑控制电路。75.如图4所示,mram存储逻辑控制电路包括地址译码器、控制逻辑模块、读取电路、写入电路、mram存储阵列和数据端口;mram存储阵列包括多个存储单元;其中,76.地址译码器,用于存储oled驱动芯片内部所有的地址译码;按照mram存储阵列的分布,地址译码器分为块选译码器、行选译码器和列选译码器,分别控制mram的块、行、列寻址。77.控制逻辑模块,用于产生控制信号对mram存储阵列的读写操作进行控制;主要包含地址检测电路,脉冲扩展电路,高压泄放电路和一些组合逻辑控制电路。78.读取电路,用于读取存储数据,识别选中的存储单元的存储值,并将数据传输至数据端口;主要包含灵敏放大器和采样锁存电路。79.写入电路,用于将外部高压电路信号传送至选中的存储单元位线上,对选中的存储单元进行写操作;具体地,写入电路采用写位线上的mos管产生电流,对存储单元的铁磁层磁性方向进行翻转,存储单元阻值产生变化,并且在断电后依然保持该阻值,从而达到写入数据并且保持的功能。80.mram存储阵列,用于存储数据信号,主要具有数据可读写性,并且具有非易失性的数据保持功能。81.数据端口,用于输入写入数据和输出读取数据。本实施例中,数据端口为双向数据端口。82.实施例283.实施例1的基于mram的oled驱动芯片gamma校正电路的校正方法,如图5所示,包括以下步骤:84.s1、开机之后测量当前oled灰阶亮度和坐标范围;图6为128*8bit的marm芯片示意图。其中,vss为节点端口,vdd为存储器的高压电源引脚,一般在mram存储时需要灌高压,而在mram读时悬空或与vdd电压相同;pa为数据线;pdin为写数据线;pprog为烧写控制引脚;prd为读控制引脚;vdd为高电压电源引脚;vss为低电压电源引脚;vpp为编程/擦除引脚。85.s2、通过读取电路读取mram存储阵列中出厂预存的或者上次校正结果的gamma存储数值,对当前oled的灰阶亮度和坐标进行校正运算;该mram的读过程如图7所示。具体地,给mram的编程/擦除引脚vpp通1.8v电;给mram的高电压电源引脚vdd通1.8v电;准备mram的数据线pa中需要写入的数据[6:0];拉高mram的读控制引脚prd,等待pdob数据输出;关闭高电压电源引脚vdd;关闭编程/擦除引脚vpp。[0086]s3、根据校正运算的结果,以及电压和亮度的关系调整驱动电路电压,对mram存储阵列进行读写,达到校正oled发光亮度的效果;该mram的写过程如图8所示。具体地,通过数字模拟转换器(dac)进行数字量到模拟量的转换;在mram的高电压电源引脚vdd及编程/擦除引脚vpp完成上电操作之后,将mram的烧写控制引脚pprgo拉升至高电位,mram进行写入状态,mram的数据线pa准备好写入的数据,通过mram的写数据线pdi n进行写入数据写入,mram的读控制引脚prd进入高电位,由pdob对写入的数据进行输出。[0087]s4、测量经过校正的oled的灰阶亮度和坐标范围,判断是否符合预期的显示效果;[0088]s5、若符合预期的显示效果,则将当前的gamma校准数值通过写入电路存储到mram存储阵列中,供下次开机直接调用;[0089]s6、若不符合预期的显示效果,则根据当前的灰阶亮度和坐标范围重新进行计算,对gamma寄存器中的数值表进行修正,然后重复s2步骤和s3步骤,直至达到预期的显示效果;[0090]s7、将本次修正的结果信息存储到对应的存储器中,供后续检测及oled产品质量分级。本次gamma校准环节结束。其中,结果信息包括修改的次数以及修改后的gamme数值等。[0091]与传统采用otp存储器的gamma流程而言,本发明采用mram作为gamma存储器,不仅具有otp存储器的断电数据保持功能,同时由于mram具有可重复擦写的特性,可以对gamma存储器中的数值参数进行微调,因此本发明的gamma电路具备多次校准的能力,不仅可以提高oled亮度的精准控制,而且可以考虑oled的老化进行多次调整,提高oled的使用寿命。[0092]需要说明的是,由于mram存储器制作工艺可以与传统cmos电路工艺相兼容,因此可以设计制造成为soc芯片,降低芯片面积的同时能更好的降低模块之间的延迟。[0093]根据oled驱动芯片的市场细分需求,可以采用不同技术节点的制造工艺,达到兼顾性能与成本的目的。[0094]实施例3[0095]一种电子设备,如图9所示,包括:存储器,其上存储有程序代码;处理器,其与存储器联接,并且当程序代码被处理器执行时,实现基于mram的oled驱动芯片gamma校正电路的校正方法。关于方法的详细描述,可以参照上述方法实施例中的对应描述,在此不再赘述。[0096]实施例4[0097]一种计算机可读存储介质,如图10所示,其上存储有程序指令,程序指令被执行时实现基于mram的oled驱动芯片gamma校正电路的校正方法。关于方法的详细描述,可以参照上述方法实施例中的对应描述,在此不再赘述。[0098]还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。[0099]本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。[0100]以上仅为本说明书实施例而已,并不用于限制本说明书一个或多个实施例。对于本领域技术人员来说,本说明书一个或多个实施例可以有各种更改和变换。凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本说明书一个或多个实施例的权利要求范围之内。本说明书一个或多个实施例本说明书一个或多个实施例本说明书一个或多个实施例本说明书一个或多个实施例。



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