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關鍵詞：MOS集成電路；有機發光二極管；脈沖幅度調制；彩色顯示；數模混合；高低壓結合
隨著顯示技術的不斷推進和發展，平板顯示已經成為業界顯示的主要方向，而平板顯示則主要包括液晶(LCD)顯示、等離子體(PDP)顯示以及新生力量有機發光二極管(OLED)顯示。雖然目前LCD占據著平板顯示市場的巨大份額，但其存在諸多缺點且不易解決；相比LCD，OLED則具有許多優點，包括：視角寬，響應速度快，功耗低，重量輕，可折疊，色彩鮮艷等。于是OLED顯示技術已經廣泛引起業界的重視，有可能代替LCD成為下一代顯示技術的主流。
類似于LCD顯示器件，OLED也可以分為2種類型，即無源OLED(PM-OLED)和有源OLED(AM-OLED)。兩者之間的主要區別是每個像素點是否存在薄膜晶體管(TFT)和用來存儲信息的電容，因而無源OLED只能用于小屏幕的顯示，例如手機和mp3的顯示屏。為了能夠充分支持和利用這一新生的顯示技術，本文設計了能夠實現6．5萬彩色顯示，具有256級對比度調節，采用PAM調制的適用于96×64 PM-OLED的顯示控制與驅動芯片。芯片中既包括數字控制模塊，也包括模擬調節電路；既包括低壓邏輯，也包括高壓驅動：所以整個芯片類似于一個SOC。同種類的OLED顯示控制與驅動芯片在國內大陸地區尚未報道過。
1 PM-OLED的器件模型及相關特性
對于PM-OLED顯示器件，每個像素點的結構和等效模型如圖1所示。顯示面板即是由這些像素排列而成，將面板上每列像素的ITO電極連接在一起形成數據線；同時，每行像素的金屬電極也連接在一起形成掃描線。當對面板進行逐行掃描時，某列數據線上的信息將決定處在該行該列上的像素點是否發光。
由于OLED屬于電流型器件，其發光強度是由流過器件的電流控制的。目前，主要有2種方式進行調制：一是脈沖寬度調制(PWM)，即通過控制流過器件電流的時間長短來調節；二是脈沖幅度調制(PAM)，即通過控制流過器件電流的幅度大小來調節。本文設計的芯片采用的是PAM調制方式。
由圖1可看出，當某行顯示剛開始，掃描線為低電平時，二極管中并沒有電流經過，而是由列驅動電路經由數據線給寄生電容充電，當電容上的電壓達到二極管的開啟電壓(約4v)時，二極管才會發光；因而考慮顯示效果，必須注意寄生電容的快速充電問題。
2 芯片各部分模塊的工作原理
圖2是整個芯片的結構框圖，主要包括數字控制部分，容量為96×16×64的靜態隨機存儲器(SRAM)，振蕩器，DC-DC，基準電流產生調節模塊，64個行驅動和96×3(R／G／B)個列驅動。
2．1 數字控制部分與SRAM
數字控制部分是整個芯片電路的核心，主要負責接收片外單片機(MCU)的指令和數據，來協調芯片內部各模塊之間的相互運作，確保電路能夠正確實現預期功能。為了增強設計芯片的通用性，數字的MCU接口電路能夠兼容8 080、6 800并行MCU以及串行MCU讀寫方式，而且還兼容8 bit和16bit讀寫操作。當接收到MCU的指令時，數字控制電路開始鎖存指令，進行譯碼，然后轉換成控制信號輸送給各相關模塊進行工作；當接收到MCU的圖像數據時，數字控制電路就會把數據寫入SRAM以備后續顯示之用。為了能夠判斷寫入SRAM數據的正確與否，數字控制電路還會從SRAM中讀出數據進行對比糾正，確保顯示圖像的正確性。
SRAM負責存儲緩沖圖像數據，為了滿足96×64矩陣、6．5萬彩色顯示，SRAM的容量至少為98 304 bit。每個像素的顏色顯示是由16 bit數據決定的，其中紅色5 bit、綠色6 bit、藍色5 bit。SRAM是數字控制模塊與列驅動模塊之間的橋梁，當SRAM接收數字控制部分一幀完整的圖像數據后，數字控制部分就可以發出控制信號進入顯示模式，此時，SRAM中的數據就會在顯示時鐘的作用下，經過地址譯碼逐行將顯示數據串行輸出給列驅動模塊。
2．2 基準電流產生調節模塊
為了能夠統一調節顯示對比度和保證顯示效果的一致性，芯片就需要有一個對電源電壓和溫度不敏感的電流基準，其基本電路結構如圖3所示。
圖中Ubg是來自于片上電壓基準源的輸出電壓，因而具有很好的穩定性，通過運算放大器OPA的負反饋作用，可知節點P處的電壓等于Ubg，從而得到的基準電流為
調節外接電阻R的大小，使Ibg為1 μA，則通過指令調節來控制圖中的開關，就可以得到0～255 μA連續可調的基準電流Iref輸出給列驅動R／G／B模塊。
2．3 列驅動電路
由于所需要的列驅動單元為96×3個，為了減少SRAM和
