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micro led技能驱动原理

2017-10-01 10:45分类:电工考证知识 阅读:

 

Micro-LED是电流驱动型发光器材,其驱动办法通常只需两种办法:无源选址驱动(PM:Passive Matrix,又称无源寻址、被逼寻址、无源驱动等等)与有源选址驱动(AM:Active Matrix,又称有源寻址、自动寻址、有源驱动等),此文还延伸有源驱动的另一种“半有源”驱动。这几种办法具有纷歧样的驱动原理与运用特征,下面将经过电路图来详细介绍其原理。

  啥是PM驱动办法?

  无源选址驱动办法把阵列中每一列的LED像素的阳极(P-electrode)联接到列扫描线(Data Current Source),一同把每一行的LED像素的阴极(N-electrode)联接到行扫描线(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分,其穿插点(X,Y)的LED像素即会被点亮。悉数屏幕以这种办法进行高速逐点扫描即可完结显现画面,如图1所示。

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  这种扫描办法构造简略,较为简略完结。

  但短少的本地是连线凌乱(需求X+Y根连线),寄生电阻电容大致使功率低,像素发光时间短(1场/XY)然后致使有用亮度低,像素之间简略串扰,而且对扫描信号的频率需求较高。

  别的一种优化的无源选址驱动办法是在列扫描有些参加锁存器,其作用是把某一时间第X行悉数像素的列扫描信号(Y1, Y2… … Yn)提早存储在锁存器中。当第X行被选通后,上述的Y1-Yn信号一同加载到像素上[3]。这种驱动办法能够下降列驱动信号频率,添加显现画面的亮度和质量。但依然无法战胜无源选址驱动办法的天然生成缺点:连线凌乱,易串扰,像素选通讯号无法保留等。而有源选址驱动办法为上述艰难供应了杰出的处理计划。

  啥是AM驱动办法?

  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供应。底子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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  每个像素电路中运用起码两个晶体管来操控输出电流,T1为选通晶体管,用来操控像素电路的开或关。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供应安稳的电流。该电路中还有一个存储电容C1来贮存数据信号(Vdata)。当该像素单元的扫描信号脉冲完毕后,存储电容仍能坚持驱动晶体管T2栅极的电压,然后为Micro-LED像素连绵不断的驱动电流,直到这个Frame完毕。

  2T1C驱动电路仅仅有源选址Micro-LED的一种底子像素电路构造,它构造较为简略并易于完结。但因为正本质是电压操控电流源(VCCS),而Micro-LED像素是电流型器材,所以在显现灰度的操控方面会带来必定的难度,这一点咱们在后边的《Micro-LED的五颜六色化与灰阶》有些中会谈论。刘召军博士课题组曾提出一种4T2C的电流份额型Micro-LED像素电路,选用电流操控电流源(CCCS)的办法,在完结灰阶方面具有优势。

  啥是“半有源”选址驱动办法

  别的需求提及的是一种 “半有源”选址驱动办法。这种驱动办法选用单晶体管作为Micro-LED像素的驱动电路(如图3所示),然后能够较好地防止像素之间的串扰景象。

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  三大驱动办法比照

  与无源选址比照,有源选址办法有着显着的优势,愈加适用于Micro-LED这种电流驱动型发光器材。现详细剖析如下:

  ①有源选址的驱动才干更强,可完结更大面积的驱动。而无源选址的驱动才干受外部集成电路驱动功用的影响,驱动面积于分辨率受捆绑。

  ② 有源选址有十分好的亮度均匀性和比照度。在无源选址办法中,因为外部驱动集成电路驱动才干的有限,每个像素的亮度受这一列亮起像素的个数影响。通常来说,同一列的Micro-LED像素同享外部驱动集成电路的一个或多个输出引脚的驱动电流。所以,当两列中亮起的像素个数纷歧样的时,施加到每个LED像素上的驱动电流将会纷歧样,纷歧样列的亮度就会纷歧样很大。这个疑问将会愈加严重地体如今大面积显现运用中,如LED电视与LED大屏幕等。一同跟着行数和列数的添加,这个疑问也会变得更严重。

  ③ 有源选址可完结低功耗高功率。大面积显现运用需求比照大的像素密度,因而就有必要尽或许减小电极尺度,而驱动显现屏所需的电压也会极大的上升,许多的功率将损耗内行和列的扫描线上,然后致使功率低下。

  ④ 高独立可控性。无源选址中,较高的驱动电压也会带来第二个费事,即串扰,也即是说,在无源选址LED阵列中,驱动电流理论上只从选定的LED像素经过,但周围的别的像素将会被电流脉冲影响,终究也会下降显现质量。有源选址办规矩经过由选通晶体管和驱动晶体管构成的像素电路极好的防止了这种景象。

  ⑤更高的分辨率。有源选址驱动的更适用于高PPI高分辨率的Micro-LED显现。

  而第三种“半有源”驱动尽管能够较好地防止像素之间的串扰景象,可是因为其像素电路中没有存储电容,而且每一列的驱动电流信号需求独自调制,并不能彻底抵达上面列出的有源选址驱动办法的悉数优势。

  以蓝宝石衬底上外延成长的蓝光Micro-LED为例,像素和驱动晶体管T2的联接办法有图4所示的4种。但因为LED外延成长构造是p型氮化镓(GaN)在最外表而n型氮化镓在底层,如图5所示。从制备技术视点动身驱动晶体管的输出端与Micro-LED像素的p电极联接较为合理,即图4中的(a)和(c)。

  图4(a)中Micro-LED像素联接在N型驱动晶体管的源极(Source)。由外延成长(Epitaxial Growth)、制备技术、及器材老化所发作的不均匀性所构成的使的Micro-LED电学特性的不均匀性将会直接影响驱动晶体管的VGS,然后构成显现图画的不均匀。而图4(c)中的Micro-LED像素联接在P型驱动晶体管的漏极(Drain),能够防止上述影响,其电流-电压联络图6所示。因而,有P管像素电路驱动Micro-LED较为合适。

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