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Micro-LED三种驱动方式对比,哪种更具优势?

导读: Micro-LED是电流驱动型发光器件,其驱动方式一般只有两种模式:无源选址驱动与有源选址驱动,此文还延伸有源驱动的另一种“半有源”驱动。这几种模式具有不同的驱动原理与应用特色,下面将通过电路图来具体介绍其原理。

  Micro-LED是电流驱动型发光器件,其驱动方式一般只有两种模式:无源选址驱动(PM:Passive Matrix,又称无源寻址、被动寻址、无源驱动等等)与有源选址驱动(AM:Active Matrix,又称有源寻址、主动寻址、有源驱动等),此文还延伸有源驱动的另一种“半有源”驱动。这几种模式具有不同的驱动原理与应用特色,下面将通过电路图来具体介绍其原理。

  什么是PM驱动模式?

  无源选址驱动模式把阵列中每一列的LED像素的阳极(P-electrode)连接到列扫描线(Data Current Source),同时把每一行的LED像素的阴极(N-electrode)连接到行扫描线(Scan Line)。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像素即会被点亮。整个屏幕以这种方式进行高速逐点扫描即可实现显示画面,如图1所示。

 

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  这种扫描方式结构简单,较为容易实现。

  但不足之处是连线复杂(需要X+Y根连线),寄生电阻电容大导致效率低,像素发光时间短(1场/XY)从而导致有效亮度低,像素之间容易串扰,并且对扫描信号的频率需求较高。

  另外一种优化的无源选址驱动方式是在列扫描部分加入锁存器,其作用是把某一时刻第X行所有像素的列扫描信号(Y1, Y2… … Yn)提前存储在锁存器中。当第X行被选通后,上述的Y1-Yn信号同时加载到像素上[3]。这种驱动方式可以降低列驱动信号频率,增加显示画面的亮度和质量。但仍然无法克服无源选址驱动方式的天生缺陷:连线庞杂,易串扰,像素选通信号无法保存等。而有源选址驱动方式为上述困难提供了良好的解决方案。

  什么是AM驱动模式?

  在有源选址驱动电路中,每个Micro-LED像素有其对应的独立驱动电路,驱动电流由驱动晶体管提供。基本的有源矩阵驱动电路为双晶体管单电容(2T1C:2 Transistor 1 Capacitor)电路,如图2所示。

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  每个像素电路中使用至少两个晶体管来控制输出电流,T1为选通晶体管,用来控制像素电路的开或关。T2是驱动个晶体管,与电压源联通并在一场(Frame)的时间内为Micro-LED提供稳定的电流。该电路中还有一个存储电容C1来储存数据信号(Vdata)。当该像素单元的扫描信号脉冲结束后,存储电容仍能保持驱动晶体管T2栅极的电压,从而为Micro-LED像素源源不断的驱动电流,直到这个Frame结束。

  2T1C驱动电路只是有源选址Micro-LED的一种基本像素电路结构,它结构较为简单并易于实现。但由于其本质是电压控制电流源(VCCS),而Micro-LED像素是电流型器件,所以在显示灰度的控制方面会带来一定的难度,这一点我们在后面的《Micro-LED的彩色化与灰阶》部分中会讨论。刘召军博士课题组曾提出一种4T2C的电流比例型Micro-LED像素电路,采用电流控制电流源(CCCS)的方式,在实现灰阶方面具有优势。

  什么是“半有源”选址驱动方式

  另外需要提及的是一种 “半有源”选址驱动方式[6]。这种驱动方式采用单晶体管作为Micro-LED像素的驱动电路(如图3所示),从而可以较好地避免像素之间的串扰现象。

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