Mini/Micro LED驅動技術淺析

　　隨著LED顯(xian)示產(chan)品像(xiang)素密度越來(lai)越高(gao)(gao)(gao)(gao)，LED顯(xian)示應用場(chang)景得到大(da)幅拓展，人們對畫質的(de)要求(qiu)越來(lai)越高(gao)(gao)(gao)(gao)，近年Mini/Micro LED已成(cheng)為(wei)(wei)顯(xian)示行(xing)業的(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)頻詞(ci)匯，可以(yi)說Mini/Micro LED是高(gao)(gao)(gao)(gao)清新型顯(xian)示的(de)未來(lai)，為(wei)(wei)此各大(da)顯(xian)示廠(chang)商紛(fen)紛(fen)加(jia)大(da)Mini/Micro LED技(ji)術研究(jiu)投(tou)入，布局(ju)Mini/Micro LED顯(xian)示產(chan)品。

　　LED顯(xian)(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)(shi)行(xing)業在(zai)(zai)中國發(fa)展30余年(nian)，戶內小(xiao)(xiao)間(jian)距(ju)產(chan)品也已發(fa)展10余年(nian)，那Mini/Micro LED 與以前的(de)(de)(de)小(xiao)(xiao)間(jian)距(ju)LED顯(xian)(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)(shi)到(dao)底有(you)何差異? 從應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)層(ceng)面來講(jiang)，Mini/Micro LED 顯(xian)(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)(shi)產(chan)品所用(yong)(yong)(yong)(yong)到(dao)的(de)(de)(de)發(fa)光體(ti)比常(chang)規小(xiao)(xiao)間(jian)距(ju)LED顯(xian)(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)(shi)產(chan)品的(de)(de)(de)發(fa)光體(ti)更小(xiao)(xiao)，意(yi)味著(zhu)(zhu)Mini/Micro LED顯(xian)(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)(shi)產(chan)品單位面積的(de)(de)(de)解析度(du)越(yue)來越(yue)高(gao)(gao)(gao)，這已經(jing)對整(zheng)個(ge)產(chan)業鏈(如(ru)驅動方案、基板(ban)、轉移設備(bei)等)產(chan)生了深(shen)遠影響，同時也促(cu)進(jin)(jin)(jin)了整(zheng)個(ge)行(xing)業向更高(gao)(gao)(gao)階(jie)的(de)(de)(de)顯(xian)(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)(shi)技(ji)術(shu)及產(chan)品方向發(fa)展，勢必會(hui)(hui)大(da)(da)幅(fu)拓展LED顯(xian)(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)(shi)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)場(chang)景，主要有(you)三大(da)(da)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)領(ling)域：第一個(ge)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)領(ling)域在(zai)(zai)大(da)(da)尺(chi)(chi)寸顯(xian)(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)(shi)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)，Micro LED發(fa)展潛(qian)力巨大(da)(da)，逐步向戶外超高(gao)(gao)(gao)清顯(xian)(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)(shi)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)發(fa)展，如(ru)戶外高(gao)(gao)(gao)清大(da)(da)屏、高(gao)(gao)(gao)端展覽展示(shi)(shi)(shi)(shi)、高(gao)(gao)(gao)端會(hui)(hui)議以及大(da)(da)尺(chi)(chi)寸Micro LED TV，將會(hui)(hui)大(da)(da)幅(fu)提升傳統大(da)(da)尺(chi)(chi)寸LED顯(xian)(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)質量; 第二個(ge)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)領(ling)域在(zai)(zai)中尺(chi)(chi)寸消費類應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)，Micro LED將會(hui)(hui)逐步替代LCD, 是OLED的(de)(de)(de)下(xia)一代先進(jin)(jin)(jin)顯(xian)(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)(shi)技(ji)術(shu)，將會(hui)(hui)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)在(zai)(zai)可穿戴、PC顯(xian)(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)(shi)器(qi)、高(gao)(gao)(gao)端TV等;第三個(ge)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)領(ling)域是在(zai)(zai)小(xiao)(xiao)尺(chi)(chi)寸微(wei)顯(xian)(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)(shi)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)，如(ru)AR、VR及MR。隨(sui)著(zhu)(zhu)Micro LED技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)不斷成熟，LED顯(xian)(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)(shi)市(shi)場(chang)進(jin)(jin)(jin)入大(da)(da)顯(xian)(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)(shi)時代，容量將隨(sui)著(zhu)(zhu)Micro LED發(fa)展逐步進(jin)(jin)(jin)入到(dao)萬億級(ji)市(shi)場(chang)。

　　雖然市場前景一(yi)(yi)片光(guang)明(ming)，但(dan)在(zai)技(ji)(ji)術(shu)及(ji)產品上(shang)的挑戰也(ye)不容小(xiao)覷。首(shou)先，Micro LED芯片非(fei)常小(xiao)，要(yao)實現Micro LED的巨量(liang)(liang)轉移，真正(zheng)實現大(da)(da)規模(mo)量(liang)(liang)產并商(shang)用(yong)(yong)(yong)，需要(yao)產業(ye)上(shang)下游一(yi)(yi)起努力;其次(ci)，Micro LED在(zai)尺(chi)寸(cun)顯(xian)(xian)示應(ying)用(yong)(yong)(yong)方(fang)面當(dang)前主(zhu)(zhu)要(yao)采用(yong)(yong)(yong)PCB基板，在(zai)大(da)(da)尺(chi)寸(cun)顯(xian)(xian)示方(fang)面，PCB基板工(gong)藝技(ji)(ji)術(shu)成熟，可(ke)以大(da)(da)規模(mo)量(liang)(liang)產及(ji)商(shang)用(yong)(yong)(yong)，但(dan)在(zai)中(zhong)小(xiao)尺(chi)寸(cun)顯(xian)(xian)示應(ying)用(yong)(yong)(yong)方(fang)面，由(you)于像素密度大(da)(da)幅提升，PCB的線(xian)寬及(ji)翹(qiao)曲(qu)等(deng)精度不能(neng)滿足需求(qiu)，當(dang)前玻(bo)璃基板發展如火(huo)如荼(tu)，行業(ye)內也(ye)有樣(yang)品展示，但(dan)仍未達到能(neng)夠成熟大(da)(da)規模(mo)量(liang)(liang)產并商(shang)用(yong)(yong)(yong)這一(yi)(yi)步，主(zhu)(zhu)要(yao)還是受技(ji)(ji)術(shu)、成本的限制。除了上(shang)述兩個方(fang)面，Micro LED要(yao)在(zai)中(zhong)小(xiao)尺(chi)寸(cun)顯(xian)(xian)示上(shang)大(da)(da)規模(mo)應(ying)用(yong)(yong)(yong)，Micro LED的驅(qu)動(dong)技(ji)(ji)術(shu)也(ye)至(zhi)關重要(yao)，常規的LED小(xiao)間距驅(qu)動(dong)方(fang)案當(dang)前尚無法滿足Micro LED在(zai)更(geng)高解析(xi)度的中(zhong)小(xiao)尺(chi)寸(cun)應(ying)用(yong)(yong)(yong)。當(dang)前主(zhu)(zhu)要(yao)有三種驅(qu)動(dong)方(fang)案應(ying)用(yong)(yong)(yong)在(zai)Mini/Micro LED 顯(xian)(xian)示產品上(shang)，讓我們一(yi)(yi)探(tan)究竟。

　　PM驅動

　　PM驅動(dong)把(ba)LED顯示(shi)陣列(lie)中每一列(lie)LED的(de)(de)陽極(P-electrode)連(lian)接(jie)到(dao)列(lie)掃(sao)(sao)描線(Data Current Source)上，同時把(ba)每一行(xing)LED的(de)(de)陰極(N-electrode)連(lian)接(jie)到(dao)行(xing)掃(sao)(sao)描線(Scan Line)上。當某一特定(ding)的(de)(de)第(di)Y列(lie)掃(sao)(sao)描線和第(di)X行(xing)掃(sao)(sao)描線被(bei)選通的(de)(de)時候，其交叉點(dian)(X，Y)的(de)(de)LED就會被(bei)點(dian)亮。整個(ge)LED屏(ping)幕就是以這(zhe)種方式進行(xing)高(gao)速逐點(dian)掃(sao)(sao)描點(dian)亮，避開了人(ren)眼的(de)(de)視覺(jue)暫留(liu)，最終即(ji)可(ke)實(shi)現(xian)顯示(shi)畫面(mian)，如圖1所示(shi)。

　　這種PM逐(zhu)點掃描(miao)方(fang)式，較容易實現，PCB設(she)計布(bu)線比(bi)較繁瑣，并且(qie)LED是循環(huan)高(gao)速掃描(miao)點亮(liang)，點亮(liang)時(shi)間(jian)非常短，所(suo)以亮(liang)度效(xiao)率低，其次由于大量(liang)的(de)掃描(miao)電路(lu)的(de)設(she)計，采用(yong)了大量(liang)的(de)阻容器件，導致LED像素間(jian)串擾明顯(xian)，對掃描(miao)信號的(de)頻率要(yao)求(qiu)很高(gao)，這其實對驅動技術也(ye)提出(chu)了挑戰，已(yi)經不能滿(man)足(zu)Micro LED在(zai)中(zhong)小(xiao)尺寸高(gao)解析度的(de)應用(yong)。

　　像素密(mi)度在Mini/Micro LED顯(xian)(xian)示(shi)產(chan)品上(shang)較傳統小間距產(chan)品得到(dao)了(le)大幅提升，LED發(fa)光器(qi)件(jian)數量大量增(zeng)加，如(ru)(ru)何才能將更多的(de)(de)LED發(fa)光器(qi)件(jian)控(kong)制好?當(dang)前多數采用的(de)(de)是大掃描，多通(tong)道的(de)(de)高度集成驅(qu)(qu)動(dong)IC方案來(lai)解決，如(ru)(ru)掃描方式(shi)從(cong)16掃、32掃、64掃甚至96掃， 如(ru)(ru)果僅僅是增(zeng)大掃描數，可能還(huan)不夠，這(zhe)樣面(mian)積有限(xian)的(de)(de)基板上(shang)很難(nan)布下(xia)太多的(de)(de)驅(qu)(qu)動(dong)IC, 這(zhe)時候超16通(tong)道的(de)(de)驅(qu)(qu)動(dong)IC就(jiu)陸續上(shang)市，以支持行業做更高清的(de)(de)LED顯(xian)(xian)示(shi)產(chan)品。

　　目(mu)前(qian)PM高掃(sao)描，多通(tong)道的(de)小(xiao)間距(ju)LED驅動方(fang)案仍(reng)然不能(neng)完(wan)美的(de)解決暗(an)亮(liang)、低(di)灰不均勻、高對(dui)比(bi)下的(de)耦合等問題。這些(xie)問題的(de)產(chan)生，主(zhu)要是受寄生電(dian)容(rong)(rong)的(de)影(ying)響，在PCB 設(she)計的(de)階段，可(ke)以做Layout線路調整(zheng)降低(di)寄生電(dian)容(rong)(rong)大小(xiao)，同時(shi)像素間距(ju)越(yue)來越(yue)小(xiao)，PCB 線路越(yue)來越(yue)密集(ji)，寄生電(dian)容(rong)(rong)影(ying)響越(yue)明(ming)顯，目(mu)前(qian)看(kan)驅動方(fang)案很(hen)重要，同時(shi)PCB 設(she)計也(ye)不容(rong)(rong)忽視，見圖2。

　　AM 驅動

　　AM驅動(dong)(dong)方式基本(ben)是(shi)隨(sui)著(zhu)Micro LED的(de)出(chu)現開(kai)始深入研究(jiu)，因為(wei)Micro LED能實現更(geng)高(gao)PPI的(de)顯(xian)示(shi)產品(pin)，PM驅動(dong)(dong)難(nan)以(yi)(yi)(yi)滿足需(xu)求，當前在(zai)COG上嘗試應(ying)用。AM驅動(dong)(dong)相比(bi)PM驅動(dong)(dong)形象來(lai)(lai)講，AM驅動(dong)(dong)就(jiu)像(xiang)是(shi)動(dong)(dong)車(che)(che)組，每節車(che)(che)廂都自帶動(dong)(dong)力(li)，能夠將Micro LED的(de)亮度(du)(du)利用率做到(dao)更(geng)高(gao)，PM驅動(dong)(dong)就(jiu)像(xiang)是(shi)綠(lv)皮火車(che)(che)，僅(jin)僅(jin)車(che)(che)頭(tou)(tou)有動(dong)(dong)力(li)，最終采(cai)用的(de)是(shi)車(che)(che)頭(tou)(tou)傳(chuan)遞(di)動(dong)(dong)力(li)到(dao)后(hou)續車(che)(che)廂的(de)，就(jiu)好(hao)比(bi)是(shi)PM的(de)逐點(dian)掃描點(dian)亮一樣(yang)，LED是(shi)高(gao)速(su)循環點(dian)亮的(de)，所以(yi)(yi)(yi)PM驅動(dong)(dong)的(de)屏亮度(du)(du)有效(xiao)率較低，由(you)于高(gao)速(su)掃描，顯(xian)示(shi)圖像(xiang)也不穩定(ding)，這(zhe)對中小(xiao)尺(chi)寸Micro LED用于消費級市場是(shi)不匹(pi)配的(de)，綜(zong)合(he)來(lai)(lai)看，AM主要有以(yi)(yi)(yi)下優勢(shi)：能較好(hao)實現更(geng)高(gao)PPI的(de)Micro LED顯(xian)示(shi)產品(pin)，實現更(geng)高(gao)亮度(du)(du)、更(geng)低功耗(hao)、亮度(du)(du)更(geng)均勻(yun)、更(geng)高(gao)對比(bi)度(du)(du)以(yi)(yi)(yi)及更(geng)穩定(ding)的(de)圖像(xiang)顯(xian)示(shi)，可以(yi)(yi)(yi)預見AM驅動(dong)(dong)未來(lai)(lai)將成為(wei)Micro LED在(zai)中小(xiao)尺(chi)寸大規模(mo)量產并商業(ye)化(hua)的(de)較好(hao)的(de)驅動(dong)(dong)方案。

　　3.“半有源”驅動

　　半(ban)有源驅動采用單(dan)晶(jing)體(ti)管作為Micro-LED像素(su)(su)的驅動電(dian)路，可以避免像素(su)(su)間(jian)的串擾現象。這種(zhong)驅動方案(an)其實是PM與(yu)AM中的中間(jian)方案(an)，能(neng)將(jiang)PM與(yu)AM優(you)勢都(dou)發揮出來(lai)，當前在(zai)LED顯示上應(ying)用較少(shao)，但隨著行業(ye)(ye)內(nei)上下(xia)游的不斷(duan)對(dui)Micro LED的商業(ye)(ye)化(hua)應(ying)用的研究，“半(ban)有源”驅動將(jiang)來(lai)或許也(ye)有用武之(zhi)地。

　　以(yi)上便(bian)是(shi)對當前Mini/Micro LED顯示(shi)應(ying)用(yong)的(de)思考(kao)，以(yi)及(ji)(ji)Micro LED常用(yong)的(de)三(san)種驅動方案及(ji)(ji)優(you)劣勢(shi)，行業(ye)內會基于(yu)大、中(zhong)、小尺(chi)寸的(de)應(ying)用(yong)，基于(yu)技(ji)術、量產(chan)以(yi)及(ji)(ji)價(jia)格(ge)的(de)成熟度來選(xuan)擇應(ying)用(yong)，但(dan)基于(yu)Mini/Micro LED顯示(shi)技(ji)術及(ji)(ji)產(chan)品高(gao)速發展(zhan)的(de)現(xian)狀，更高(gao)清(qing)、更高(gao)畫質、更低(di)能耗，是(shi)超(chao)高(gao)清(qing)發展(zhan)的(de)趨(qu)勢(shi)，我們認為將來AM驅動可能成為Mini/Micro LED顯示(shi)在中(zhong)小尺(chi)寸顯示(shi)用(yong)的(de)主要驅動技(ji)術方向(xiang)。