解密Micro-LED三种不同的驱动方式

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：ActiveMatrix，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(ScanLine)。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划面，如图1所示。[1,2]。

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，增加显示划面的亮度和质量。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：2Transistor 1Capacitor)电路，如图2所示[4]。

图2 有源选址驱动方式

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[5]。

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。