Mini/Micro LED驱动技术浅析

　　随着LED显示产品像素密度越来越高，LED显示应用场景得到大幅拓展，人们对画质的要求越来越高，近年Mini/Micro LED已成为显示行业的高频词汇，可以说Mini/Micro LED是高清新型显示的未来，为此各大显示厂商纷纷加大Mini/Micro LED技术研究投入，布局Mini/Micro LED显示产品。

　　LED显示行业在中国发展30余年，户内小间距产品也已发展10余年，那Mini/Micro LED 与以前的小间距LED显示到底有何差异? 从应用层面来讲，Mini/Micro LED 显示产品所用到的发光体比常规小间距LED显示产品的发光体更小，意味着Mini/Micro LED显示产品单位面积的解析度越来越高，这已经对整个产业链(如驱动方案、基板、转移设备等)产生了深远影响，同时也促进了整个行业向更高阶的显示技术及产品方向发展，势必会大幅拓展LED显示应用场景，主要有三大应用领域：第一个应用领域在大尺寸显示应用，Micro LED发展潜力巨大，逐步向户外超高清显示应用发展，如户外高清大屏、高端展览展示、高端会议以及大尺寸Micro LED TV，将会大幅提升传统大尺寸LED显示的质量; 第二个应用领域在中尺寸消费类应用，Micro LED将会逐步替代LCD, 是OLED的下一代先进显示技术，将会应用在可穿戴、PC显示器、高端TV等;第三个应用领域是在小尺寸微显示应用，如AR、VR及MR。随着Micro LED技术的不断成熟，LED显示市场进入大显示时代，容量将随着Micro LED发展逐步进入到万亿级市场。

　　虽然市场前景一片光明，但在技术及产品上的挑战也不容小觑。首先，Micro LED芯片非常小，要实现Micro LED的巨量转移，真正实现大规模量产并商用，需要产业上下游一起努力;其次，Micro LED在尺寸显示应用方面当前主要采用PCB基板，在大尺寸显示方面，PCB基板工艺技术成熟，可以大规模量产及商用，但在中小尺寸显示应用方面，由于像素密度大幅提升，PCB的线宽及翘曲等精度不能满足需求，当前玻璃基板发展如火如荼，行业内也有样品展示，但仍未达到能够成熟大规模量产并商用这一步，主要还是受技术、成本的限制。除了上述两个方面，Micro LED要在中小尺寸显示上大规模应用，Micro LED的驱动技术也至关重要，常规的LED小间距驱动方案当前尚无法满足Micro LED在更高解析度的中小尺寸应用。当前主要有三种驱动方案应用在Mini/Micro LED 显示产品上，让我们一探究竟。

　　PM驱动

　　PM驱动把LED显示阵列中每一列LED的阳极(P-electrode)连接到列扫描线(Data Current Source)上，同时把每一行LED的阴极(N-electrode)连接到行扫描线(Scan Line)上。当某一特定的第Y列扫描线和第X行扫描线被选通的时候，其交叉点(X，Y)的LED就会被点亮。整个LED屏幕就是以这种方式进行高速逐点扫描点亮，避开了人眼的视觉暂留，最终即可实现显示画面，如图1所示。

　　这种PM逐点扫描方式，较容易实现，PCB设计布线比较繁琐，并且LED是循环高速扫描点亮，点亮时间非常短，所以亮度效率低，其次由于大量的扫描电路的设计，采用了大量的阻容器件，导致LED像素间串扰明显，对扫描信号的频率要求很高，这其实对驱动技术也提出了挑战，已经不能满足Micro LED在中小尺寸高解析度屏幕的应用。

　　像素密度在Mini/Micro LED显示产品上较传统小间距产品得到了大幅提升，LED发光器件数量大量增加，如何才能将更多的LED发光器件控制好?当前多数采用的是大扫描，多通道的高度集成驱动IC方案来解决，如扫描方式从16扫、32扫、64扫甚至96扫， 如果仅仅是增大扫描数，可能还不够，这样面积有限的基板上很难布下太多的驱动IC, 这时候超16通道的驱动IC就陆续上市，以支持行业做更高清的LED显示产品。

　　目前PM高扫描，多通道的小间距LED驱动方案仍然不能完美的解决暗亮、低灰不均匀、高对比下的耦合等问题。这些问题的产生，主要是受寄生电容的影响，在PCB 设计的阶段，可以做Layout线路调整降低寄生电容大小，同时像素间距越来越小，PCB 线路越来越密集，寄生电容影响越明显，目前看驱动方案很重要，同时PCB 设计也不容忽视，见图2。

　　AM 驱动

　　AM驱动方式基本是随着Micro LED的出现开始深入研究，因为Micro LED能实现更高PPI的显示产品，PM驱动难以满足需求，当前在COG上尝试应用。AM驱动相比PM驱动形象来讲，AM驱动就像是动车组，每节车厢都自带动力，能够将Micro LED的亮度利用率做到更高，PM驱动就像是绿皮火车，仅仅车头有动力，最终采用的是车头传递动力到后续车厢的，就好比是PM的逐点扫描点亮一样，LED是高速循环点亮的，所以PM驱动的屏亮度有效率较低，由于高速扫描，显示图像也不稳定，这对中小尺寸Micro LED用于消费级市场是不匹配的，综合来看，AM主要有以下优势：能较好实现更高PPI的Micro LED显示产品，实现更高亮度、更低功耗、亮度更均匀、更高对比度以及更稳定的图像显示，可以预见AM驱动未来将成为Micro LED在中小尺寸大规模量产并商业化的较好的驱动方案。

　　3.“半有源”驱动

　　半有源驱动采用单晶体管作为Micro-LED像素的驱动电路，可以避免像素间的串扰现象。这种驱动方案其实是PM与AM中的中间方案，能将PM与AM优势都发挥出来，当前在LED显示上应用较少，但随着行业内上下游的不断对Micro LED的商业化应用的研究，“半有源”驱动将来或许也有用武之地。

　　以上便是对当前Mini/Micro LED显示应用的思考，以及Micro LED常用的三种驱动方案及优劣势，行业内会基于大、中、小尺寸的应用，基于技术、量产以及价格的成熟度来选择应用，但基于Mini/Micro LED显示技术及产品高速发展的现状，更高清、更高画质、更低能耗，是超高清发展的趋势，我们认为将来AM驱动可能成为Mini/Micro LED显示在中小尺寸显示用的主要驱动技术方向。