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研究生: 鄭進通
Chin-Tung Cheng
論文名稱: 電漿顯示器驅動積體電路設計
The Design of Plasma Display Panel Integrated Circuit
指導教授: 龔 正
Jeng Gong
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 電子工程研究所
Institute of Electronics Engineering
論文出版年: 2001
畢業學年度: 89
語文別: 中文
論文頁數: 109
中文關鍵詞: 電漿顯示器驅動電路設計參數萃取移位暫存器閂鎖器控制邏輯閘
外文關鍵詞: plasma, display, driver, circuit design, parameter extraction, shift register, latch, control logic
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  • 本論文的目的是以自行設計的高電壓半導體元件來完成電漿平面顯示器的驅動積體電路。基本上驅動系統的電路方塊有二種:低壓數位控制電路以及高壓輸出級電路。我們採用台灣積體電路製造公司的高壓製程條件來完成模擬設計,並且適當的調整製程以符合電漿平面顯示器驅動IC的設計,且作高壓元件參數萃取來完成高壓輸出級的模擬。最後,對於使用不同高壓元件LDMOSFET及LIGBT所完成的高壓輸出級電路之間的特性差異做一比較,再討論造成這些特性差異的原因。此外,並在理論上探討電漿平面顯示器元件的特性與其對高壓輸出級電路所造成的影響。
    在數位資訊傳輸的時代裡,為了達到高畫質及多媒體應用,大畫面的顯示器越來越顯重要。目前電漿平面顯示器(Plasma Display Panel,PDP )即將慢慢的取代陰極射線管(CRT)。產業界亦有越來越多的廠商投入此一行列之中,因為目前國內大部分的廠商尚在實驗性質階段尚未量產化及普及化。因此誰先在市場卡位就是贏家。而電漿平面顯示器的價格就是決定市場贏家的主要因素。電漿平面顯示器驅動IC的價格在總成本中佔有一定的比重,因此便宜兼特性好的驅動IC是有其必要性的。

    基本上驅動IC的內部電路是由低壓數位控制電路與高壓輸出級電路所構成的。低壓數位控制電路主要是由移位暫存器(shift register)、閂鎖器(latch)、及一般控制邏輯閘(control logic)所構成的。高壓輸出級電路的型態依製程的不同有BiCMOS type、MOS and Pinched resistor type、及Complementary type等等。而本篇論文所採用的高壓輸出級電路為Complementary type。使用此電路具有低功率消耗與高速操作的優點。往後電漿平面顯示器若要取代CRT則電路的低電力化是一大課題,因此本論文的高壓輸出級電路直接從100V以下切入。


    In this paper we designed a monolithic 80V plasma display panel (PDP) driver IC. The control block of this driving system is composed of 5V low-voltage control circuit and 80V high-voltage output circuit. A 5V 0.8μm CMOS fabrication process developed by TSMC Fab.1 is used and extended to design high voltage devices. The characteristic parameters of high voltage LDMOSFET and LIGBT are extracted to design the output circuit of a PDP driver IC that satisfies with the specifications. Finally, the circuit performance difference between the high-voltage output circuits of utilizing LIGBT and LDMOSFET is discussed.

    目錄 摘要……………………………………………………………………Ⅰ 致謝……………………………………………………………………Ⅱ 目錄……………………………………………………………………Ⅲ 圖目錄…………………………………………………………………Ⅵ 表目錄………………………………………………………………ⅩⅡ 第一章 簡介……………………………………………………………01 第二章 理 理論演進及回顧……………………………………………03 2.1電漿平面顯示器成像元件的特性…………………………………03 2.2 電漿平面顯示器cell的驅動電路………………………………04 2.2.1 AC型PDP的驅動原理………………………………………05 2.2.2電漿平面顯示器的的驅動架構……………………………05 2.2.3高壓輸出級的電路…………………………………………06 2.2.3.1 BiCMOS type…………………………………………06 2.2.3.2 MOS and Pinched resistor type……………………06 2.2.3.3 Complementary type…………………………………06 2.2.3.4 N-通道and P-通道IGBT for PDP Drivers ICs……07 2.3 電漿平面顯示器cell模型的建立………………………08 第三章 電路設計與電腦模擬結果……………………………………11 3.1 低壓數位控制電路………………………………………………11 3.1.1移位暫存器(shift register)…………………………12 3.1.1.1設計原理………………………………………12 3.1.1.2 移位暫存器的電路設計與模擬結果………13 3.1.2閂鎖器(latch)……………………………………………15 3.1.2.1設計原理………………………………………15 3.1.2.2閂鎖器的電路設計與模擬結果………………15 3.1.3控制邏輯閘(control logic)……………………………16 3.2 高壓元件模擬與參數萃取………………………………………17 3.2.1高壓元件模擬………………………………………………17 3.2.2高壓元件的參數萃取………………………………………18 3.2.2.1 LDMOSFET的等效電路模型…………………19 3.2.2.2 LIGBT的等效電路模型………………………20 3.2.2.3 高壓元件參數萃取的結果…………………22 3.3 高壓輸出級的電路………………………………………………24 3.3.1 80V LDMOSFET 輸出級電路………………………………24 3.3.2 80V LIGBT輸出級電路……………………………………25 第四章 模擬結果比較與討論…………………………………………28 4.1 60V LDMOSFET 輸出級電路 ……………………………………28 4.2 60V LIGBT 輸出級電路……………………………………………28 4.3 比較與討論………………………………………………………30 4.3.1 比較……………………………………………………...30 4.3.2 討論……………………………………………………...30 第五章 結論……………………………………………………………32 參考文獻………………………………………………………………33

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