技術分享丨Mini/Micro LED驅動技術大揭秘

   隨著LED顯示產品像素密度越來越高，LED顯示的應用邊界不斷拓展，人們對高畫質的需求日益提升。近年來Mini/Micro LED成為顯示行業的高頻詞匯，被稱為下一代顯示技術，各大廠商紛紛加大Mini/Micro LED技術研究投入，布局Mini/Micro LED顯示產品。

   LED顯示行業在中國發展30余年，戶內小間距產品也已發展10余年，那Mini/Micro LED與以前的小間距LED顯示到底有何差異？從應用層面來講，Mini/Micro LED顯示產品所用到的發光體比常規小間距LED顯示產品的發光體更小，意味著Mini/Micro LED顯示產品單位面積的解析度越來越高，這已經對整個產業鏈（如驅動方案、基板、轉移設備等）產生了深遠影響，同時也促進了整個行業向更高階的顯示技術及產品方向發展，勢必會大幅拓展LED顯示應用場景，主要有三大應用領域：

   1.大尺寸顯示應用。Micro LED發展潛力巨大，逐步向戶外超高清顯示應用拓展，如戶外高清大屏、高端展覽展示、高端會議以及大尺寸Micro LED TV，將會大幅提升傳統大尺寸LED顯示的質量；

   2.中尺寸消費類應用。Micro LED將會逐步替代LCD， 是OLED的下一代先進顯示技術，將會應用在可穿戴、PC顯示器、高端TV等；

   3.小尺寸微顯示應用。如AR、VR及MR。隨著Micro LED技術的不斷發展與成熟，進入大顯示時代，LED顯示市場容量有望達到萬億級規模。

   雖然前景一片光明，但在技術及產品上的挑戰也不容小覷。首先，Micro LED芯片非常小，要實現巨量轉移，真正做到大規模量產并商用，需要產業上下游共同努力；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基板工藝技術成熟，可以大規模量產及商用，但在中小尺寸顯示應用方面，由于像素密度大幅提升，PCB的線寬及翹曲等精度不能滿足需求，當前玻璃基板發展如火如荼，行業內也有樣品展示，但仍未達到能夠成熟大規模量產并商用這一步，主要還是受技術、成本的限制。

   除了上述兩個方面，Micro LED要實現在中小尺寸顯示上的大規模應用，驅動技術也至關重要，常規的LED小間距驅動方案目前尚無法滿足Micro LED在更高解析度的中小尺寸應用。當前主要有三種驅動方案應用在Mini/Micro LED 顯示產品上，讓我們一探究竟。

PM驅動

   PM驅動把LED顯示陣列中每一列LED的陽極（P-electrode）連接到列掃描線（Data Current Source）上，同時把每一行LED的陰極（N-electrode）連接到行掃描線（Scan Line）上。當某一特定的第Y列掃描線和第X行掃描線被選通的時候，其交叉點（X，Y）的LED就會被點亮。整個LED屏幕就是以這種方式進行高速逐點掃描點亮，避開了人眼的視覺暫留，最終即可實現顯示畫面，如圖1所示。

   這種PM逐點掃描方式，較容易實現，PCB設計布線比較繁瑣，并且LED是循環高速掃描點亮，點亮時間非常短，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，這其實對驅動技術也提出了挑戰，已經不能滿足Micro LED在中小尺寸高解析度屏幕的應用。

圖1

   像素密度在Mini/Micro LED顯示產品上較傳統小間距產品得到了大幅提升，LED發光器件數量大量增加，如何才能將更多的LED發光器件控制好？當前多數采用的是大掃描，多通道的高度集成驅動IC方案來解決，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IC, 這時候超16通道的驅動IC就陸續上市，以支持行業做更高清的LED顯示產品。

   目前PM高掃描，多通道的小間距LED驅動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題。這些問題的產生，主要是受寄生電容的影響，在PCB設計的階段，可以做Layout線路調整降低寄生電容大小，同時像素間距越來越小，PCB線路越來越密集，寄生電容影響越明顯，目前看驅動方案很重要，同時PCB設計也不容忽視，見圖2。

圖2

AM驅動

   AM驅動方式基本是隨著Micro LED的出現開始深入研究，因為Micro LED能實現更高PPI的顯示產品，PM驅動難以滿足需求，當前在COG上嘗試應用。與PM驅動相比，AM驅動就像是動車組，每節車廂都自帶動力，能夠將Micro LED的亮度利用率做到更高，PM驅動就像是綠皮火車，僅僅車頭有動力，最終采用的是車頭傳遞動力到后續車廂的，就好比是PM的逐點掃描點亮一樣，LED是高速循環點亮的，所以PM驅動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用于消費級市場是不匹配的。

   綜合來看，AM主要有以下優勢：能較好實現更高PPI的Micro LED顯示產品，實現更高亮度、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AM驅動未來將成為Micro LED在中小尺寸大規模量產并商業化的較好的驅動方案。

“半有源”驅動

   半有源驅動采用單晶體管作為Micro LED像素的驅動電路，可以避免像素間的串擾現象。這種驅動方案其實是PM與AM中的中間方案，能將PM與AM優勢都發揮出來，當前在LED顯示上應用較少，但隨著行業內上下游對Micro LED的商業化應用的研究逐步深入，“半有源”驅動未來或許也有用武之地。

   以上便是對當前Mini/Micro LED顯示應用的思考，以及Micro LED常用的三種驅動方案及優劣勢，行業內會針對大、中、小尺寸的應用，基于技術、量產以及價格的成熟度來選擇應用，但基于Mini/Micro LED顯示技術及產品高速發展的現狀，更高清、更高畫質、更低能耗，是超高清發展的趨勢，我們認為將來AM驅動可能成為Mini/Micro LED顯示在中小尺寸顯示用的主要驅動技術方向。