Mini/Micro LED 驱动技术的深度洞察与未来展望

在 LED 显示产品像素密度持续攀升，画质要求日益严苛的当下，Mini/Micro LED 已成为显示领域的热门话题，被视为高清新型显示的发展方向。众多显示厂商纷纷加大投入，积极布局相关产品。那么，Mini/Micro LED 与以往的小间距 LED 显示存在哪些差异？其驱动技术又有何特点？让我们一同深入探究。
Mini/Micro LED驱动技术浅析

LED 显示行业在中国历经三十余年的发展，户内小间距产品也已走过十余年历程。那么，Mini/Micro LED 与传统的小间距 LED 显示究竟有何不同？
从应用层面来看，Mini/Micro LED 显示产品所采用的发光体相较常规小间距 LED 显示产品更为小巧，这意味着 Mini/Micro LED 显示产品单位面积的分辨率显著提高。这一变化对整个产业链，包括驱动方案、基板、转移设备等，均产生了深刻影响，同时也有力地推动了整个行业朝着更高阶的显示技术和产品迈进，进而大幅拓展了 LED 显示的应用场景，主要涵盖以下三大领域：
第一个应用领域：大尺寸显示应用
Micro LED 潜力巨大，正逐步向户外超高清显示领域拓展，例如户外高清大屏、高端展览展示、高端会议以及大尺寸 Micro LED TV 等，这将显著提升传统大尺寸 LED 显示的品质。
第二个应用领域：中尺寸消费类应用
Mini/Micro LED驱动技术浅析

Micro LED 有望逐步取代 LCD ，成为 OLED 的下一代先进显示技术，并将应用于可穿戴设备、PC 显示器、高端 TV 等。
第三个应用领域：小尺寸微显示应用
例如 AR、VR、MR 等。
随着 Micro LED 技术的不断成熟，LED 显示市场步入大显示时代，市场容量有望随着 Micro LED 的发展逐步迈入万亿级规模。
然而，尽管市场前景一片光明，但在技术和产品方面仍面临诸多挑战。首先，Micro LED 芯片极小，要实现 Micro LED 的巨量转移，并真正达成大规模量产和商用，需要产业上下游协同努力。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 基板工艺成熟，能够大规模量产和商用，但在中小尺寸显示应用中，由于像素密度大幅提升，PCB 的线宽及翘曲等精度无法满足需求。当前，玻璃基板发展迅速，行业内已有样品展示，但距离成熟的大规模量产和商用仍有距离，主要受技术和成本的制约。除上述两方面外，Micro LED 在中小尺寸显示的大规模应用中，其驱动技术也至关重要，常规的 LED 小间距驱动方案目前难以满足 Micro LED 在更高分辨率的中小尺寸应用需求。当前，主要有以下三种驱动方案应用于 Mini/Micro LED 显示产品。
PM 驱动
PM 驱动将 LED 显示阵列中每一列 LED 的阳极（P-electrode）连接至列扫描线（Data Current Source），同时将每一行 LED 的阴极（N-electrode）连接至行扫描线（Scan Line）。当特定的第 Y 列扫描线和第 X 行扫描线被选通时，其交叉点（X，Y）的 LED 便会被点亮。整个 LED 屏幕以此方式进行高速逐点扫描点亮，以规避人眼的视觉暂留，从而实现显示画面，如图 1 所示。
这种 PM 逐点扫描方式，实现相对容易，但 PCB 设计布线较为复杂，并且 LED 是循环高速扫描点亮，点亮时间极短，导致亮度效率低下。其次，由于大量扫描电路的设计，使用了众多阻容器件，致使 LED 像素间串扰明显，对扫描信号的频率要求颇高，这无疑对驱动技术提出了挑战，已无法满足 Micro LED 在中小尺寸高分辨率屏幕的应用。
像素密度在 Mini/Micro LED 显示产品上较传统小间距产品大幅提升，LED 发光器件数量显著增加。如何有效控制众多的 LED 发光器件？当前，多数采用大扫描、多通道的高度集成驱动 IC 方案来解决，例如扫描方式从 16 扫、32 扫、64 扫甚至 96 扫。倘若仅仅增大扫描数，或许还不够，毕竟在面积有限的基板上难以布设过多的驱动 IC ，此时超 16 通道的驱动 IC 相继上市，以支持行业打造更高清的 LED 显示产品。
目前，PM 高扫描、多通道的小间距 LED 驱动方案仍无法完美解决暗亮、低灰不均匀、高对比下的耦合等问题。这些问题的产生，主要源于寄生电容的影响。在 PCB 设计阶段，可通过 Layout 线路调整来降低寄生电容大小。同时，像素间距不断缩小，PCB 线路愈发密集，寄生电容的影响愈发显著。目前来看，驱动方案至关重要，同时 PCB 设计也不容忽视，见图 2 。
AM 驱动
AM 驱动方式随着 Micro LED 的出现而深入研究，由于 Micro LED 能够实现更高 PPI 的显示产品，PM 驱动难以满足需求，当前在 COG 上进行尝试应用。形象地说，AM 驱动犹如动车组，每节车厢均自带动力，能够使 Micro LED 的亮度利用率更高，而 PM 驱动则类似绿皮火车，仅车头具备动力，最终通过车头向后续车厢传递动力，这就如同 PM 的逐点扫描点亮，LED 是高速循环点亮的，因此 PM 驱动的屏亮度有效率较低，且由于高速扫描，显示图像也不稳定，这与中小尺寸 Micro LED 用于消费级市场的需求不匹配。综合来看，AM 主要具有以下优势：能够较好地实现更高 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 驱动未来或将成为 Micro LED 在中小尺寸大规模量产并商业化的理想驱动方案。
“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，能够避免像素间的串扰现象。这种驱动方案实际上是 PM 与 AM 的中间方案，能够发挥 PM 与 AM 的优势。当前在 LED 显示中的应用较少，但随着行业内上下游对 Micro LED 商业化应用的不断研究，“半有源”驱动未来或许能有所作为。
Mini/Micro LED驱动技术浅析

以上是对当前 Mini/Micro LED 显示应用的思索，以及 Micro LED 常用的三种驱动方案及其优劣势。行业内将基于大、中、小尺寸的应用，以及技术、量产和价格的成熟度来进行选择应用。基于 Mini/Micro LED 显示技术和产品的高速发展态势，更高清、更高画质、更低能耗，无疑是超高清发展的必然趋势。我们认为，未来 AM 驱动极有可能成为 Mini/Micro LED 显示在中小尺寸显示中的主流驱动技术方向。

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