Mini/Micro LED驅動(dòng)技術(shù)淺析

　　隨著(zhù)LED顯示產(chǎn)品像素密度越來(lái)越高，LED顯示應用場(chǎng)景得到大幅拓展，人們對畫(huà)質(zhì)的要求越來(lái)越高，近年Mini/Micro LED已成為顯示行業(yè)的高頻詞匯，可以說(shuō)Mini/Micro LED是高清新型顯示的未來(lái)，為此各大顯示廠(chǎng)商紛紛加大Mini/Micro LED技術(shù)研究投入，布局Mini/Micro LED顯示產(chǎn)品。

　　LED顯示行業(yè)在中國發(fā)展30余年，戶(hù)內小間距產(chǎn)品也已發(fā)展10余年，那Mini/Micro LED 與以前的小間距LED顯示到底有何差異? 從應用層面來(lái)講，Mini/Micro LED 顯示產(chǎn)品所用到的發(fā)光體比常規小間距LED顯示產(chǎn)品的發(fā)光體更小，意味著(zhù)Mini/Micro LED顯示產(chǎn)品單位面積的解析度越來(lái)越高，這已經(jīng)對整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈(如驅動(dòng)方案、基板、轉移設備等)產(chǎn)生了深遠影響，同時(shí)也促進(jìn)了整個(gè)行業(yè)向更高階的顯示技術(shù)及產(chǎn)品方向發(fā)展，勢必會(huì )大幅拓展LED顯示應用場(chǎng)景，主要有三大應用領(lǐng)域：第一個(gè)應用領(lǐng)域在大尺寸顯示應用，Micro LED發(fā)展潛力巨大，逐步向戶(hù)外超高清顯示應用發(fā)展，如戶(hù)外高清大屏、高端展覽展示、高端會(huì )議以及大尺寸Micro LED TV，將會(huì )大幅提升傳統大尺寸LED顯示的質(zhì)量; 第二個(gè)應用領(lǐng)域在中尺寸消費類(lèi)應用，Micro LED將會(huì )逐步替代LCD, 是OLED的下一代先進(jìn)顯示技術(shù)，將會(huì )應用在可穿戴、PC顯示器、高端TV等;第三個(gè)應用領(lǐng)域是在小尺寸微顯示應用，如AR、VR及MR。隨著(zhù)Micro LED技術(shù)的不斷成熟，LED顯示市場(chǎng)進(jìn)入大顯示時(shí)代，容量將隨著(zhù)Micro LED發(fā)展逐步進(jìn)入到萬(wàn)億級市場(chǎng)。

　　雖然市場(chǎng)前景一片光明，但在技術(shù)及產(chǎn)品上的挑戰也不容小覷。首先，Micro LED芯片非常小，要實(shí)現Micro LED的巨量轉移，真正實(shí)現大規模量產(chǎn)并商用，需要產(chǎn)業(yè)上下游一起努力;其次，Micro LED在尺寸顯示應用方面當前主要采用PCB基板，在大尺寸顯示方面，PCB基板工藝技術(shù)成熟，可以大規模量產(chǎn)及商用，但在中小尺寸顯示應用方面，由于像素密度大幅提升，PCB的線(xiàn)寬及翹曲等精度不能滿(mǎn)足需求，當前玻璃基板發(fā)展如火如荼，行業(yè)內也有樣品展示，但仍未達到能夠成熟大規模量產(chǎn)并商用這一步，主要還是受技術(shù)、成本的限制。除了上述兩個(gè)方面，Micro LED要在中小尺寸顯示上大規模應用，Micro LED的驅動(dòng)技術(shù)也至關(guān)重要，常規的LED小間距驅動(dòng)方案當前尚無(wú)法滿(mǎn)足Micro LED在更高解析度的中小尺寸應用。當前主要有三種驅動(dòng)方案應用在Mini/Micro LED 顯示產(chǎn)品上，讓我們一探究竟。

　　PM驅動(dòng)

　　PM驅動(dòng)把LED顯示陣列中每一列LED的陽(yáng)極(P-electrode)連接到列掃描線(xiàn)(Data Current Source)上，同時(shí)把每一行LED的陰極(N-electrode)連接到行掃描線(xiàn)(Scan Line)上。當某一特定的第Y列掃描線(xiàn)和第X行掃描線(xiàn)被選通的時(shí)候，其交叉點(diǎn)(X，Y)的LED就會(huì )被點(diǎn)亮。整個(gè)LED屏幕就是以這種方式進(jìn)行高速逐點(diǎn)掃描點(diǎn)亮，避開(kāi)了人眼的視覺(jué)暫留，最終即可實(shí)現顯示畫(huà)面，如圖1所示。

　　這種PM逐點(diǎn)掃描方式，較容易實(shí)現，PCB設計布線(xiàn)比較繁瑣，并且LED是循環(huán)高速掃描點(diǎn)亮，點(diǎn)亮時(shí)間非常短，所以亮度效率低，其次由于大量的掃描電路的設計，采用了大量的阻容器件，導致LED像素間串擾明顯，對掃描信號的頻率要求很高，這其實(shí)對驅動(dòng)技術(shù)也提出了挑戰，已經(jīng)不能滿(mǎn)足Micro LED在中小尺寸高解析度屏幕的應用。

　　像素密度在Mini/Micro LED顯示產(chǎn)品上較傳統小間距產(chǎn)品得到了大幅提升，LED發(fā)光器件數量大量增加，如何才能將更多的LED發(fā)光器件控制好?當前多數采用的是大掃描，多通道的高度集成驅動(dòng)IC方案來(lái)解決，如掃描方式從16掃、32掃、64掃甚至96掃， 如果僅僅是增大掃描數，可能還不夠，這樣面積有限的基板上很難布下太多的驅動(dòng)IC, 這時(shí)候超16通道的驅動(dòng)IC就陸續上市，以支持行業(yè)做更高清的LED顯示產(chǎn)品。

　　目前PM高掃描，多通道的小間距LED驅動(dòng)方案仍然不能完美的解決暗亮、低灰不均勻、高對比下的耦合等問(wèn)題。這些問(wèn)題的產(chǎn)生，主要是受寄生電容的影響，在PCB 設計的階段，可以做Layout線(xiàn)路調整降低寄生電容大小，同時(shí)像素間距越來(lái)越小，PCB 線(xiàn)路越來(lái)越密集，寄生電容影響越明顯，目前看驅動(dòng)方案很重要，同時(shí)PCB 設計也不容忽視，見(jiàn)圖2。

　　AM 驅動(dòng)

　　AM驅動(dòng)方式基本是隨著(zhù)Micro LED的出現開(kāi)始深入研究，因為Micro LED能實(shí)現更高PPI的顯示產(chǎn)品，PM驅動(dòng)難以滿(mǎn)足需求，當前在COG上嘗試應用。AM驅動(dòng)相比PM驅動(dòng)形象來(lái)講，AM驅動(dòng)就像是動(dòng)車(chē)組，每節車(chē)廂都自帶動(dòng)力，能夠將Micro LED的亮度利用率做到更高，PM驅動(dòng)就像是綠皮火車(chē)，僅僅車(chē)頭有動(dòng)力，最終采用的是車(chē)頭傳遞動(dòng)力到后續車(chē)廂的，就好比是PM的逐點(diǎn)掃描點(diǎn)亮一樣，LED是高速循環(huán)點(diǎn)亮的，所以PM驅動(dòng)的屏亮度有效率較低，由于高速掃描，顯示圖像也不穩定，這對中小尺寸Micro LED用于消費級市場(chǎng)是不匹配的，綜合來(lái)看，AM主要有以下優(yōu)勢：能較好實(shí)現更高PPI的Micro LED顯示產(chǎn)品，實(shí)現更高亮度、更低功耗、亮度更均勻、更高對比度以及更穩定的圖像顯示，可以預見(jiàn)AM驅動(dòng)未來(lái)將成為Micro LED在中小尺寸大規模量產(chǎn)并商業(yè)化的較好的驅動(dòng)方案。

　　3.“半有源”驅動(dòng)

　　半有源驅動(dòng)采用單晶體管作為Micro-LED像素的驅動(dòng)電路，可以避免像素間的串擾現象。這種驅動(dòng)方案其實(shí)是PM與AM中的中間方案，能將PM與AM優(yōu)勢都發(fā)揮出來(lái)，當前在LED顯示上應用較少，但隨著(zhù)行業(yè)內上下游的不斷對Micro LED的商業(yè)化應用的研究，“半有源”驅動(dòng)將來(lái)或許也有用武之地。

　　以上便是對當前Mini/Micro LED顯示應用的思考，以及Micro LED常用的三種驅動(dòng)方案及優(yōu)劣勢，行業(yè)內會(huì )基于大、中、小尺寸的應用，基于技術(shù)、量產(chǎn)以及價(jià)格的成熟度來(lái)選擇應用，但基于Mini/Micro LED顯示技術(shù)及產(chǎn)品高速發(fā)展的現狀，更高清、更高畫(huà)質(zhì)、更低能耗，是超高清發(fā)展的趨勢，我們認為將來(lái)AM驅動(dòng)可能成為Mini/Micro LED顯示在中小尺寸顯示用的主要驅動(dòng)技術(shù)方向。