microled實(shí)用技術(shù)驅(qū)動原理

1、個人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)micro led技術(shù)驅(qū)動原理Micro-LED是電流驅(qū)動型發(fā)光器件，其驅(qū)動方式一般只有兩種模式： 無源選址驅(qū)動(PM Passive Matrix，又稱無源尋址、被動尋址、無 源驅(qū)動等等)與有源選址驅(qū)動(AM Active Matrix，又稱有源尋址、 主動尋址、有源驅(qū)動等)，此文還延伸有源驅(qū)動地另一種“半有源” 驅(qū)動.這幾種模式具有不同地驅(qū)動原理與應(yīng)用特色，下面將通過電路 圖來具體介紹其原理.什么是PM驅(qū)動模式？無源選址驅(qū)動模式把陣列中每一列地LED像素地陽極(P-electrode )連接到列掃描線(Data Current Source )，同時把 每一行地LE

2、D像素地陰極(N-electrode )連接到行掃描線(Scan Line). 當(dāng)某一特定地第Y列掃描線和第X行掃描線被選通地時候，其交叉點(diǎn)(X，Y)地LED像素即會被點(diǎn)亮.整個屏幕以這種方式進(jìn)行高速逐點(diǎn) 掃描即可實(shí)現(xiàn)顯示畫面，如圖1所示.9 / 91無源選址驅(qū)動方式這種掃描方式結(jié)構(gòu)簡單，較為容易實(shí)現(xiàn).但不足之處是連線復(fù)雜（需要 X+Y根連線），寄生電阻電容大 導(dǎo)致效率低，像素發(fā)光時間短（1場/XY）從而導(dǎo)致有效亮度低，像 素之間容易串?dāng)_，并且對掃描信號地頻率需求較高 .另外一種優(yōu)化地?zé)o源選址驅(qū)動方式是在列掃描部分加入鎖存器，其作用是把某一時刻第X行所有像素地列掃描信號（Y1, Y2 Yn）提

3、前存儲在鎖存器中當(dāng)?shù)赬行被選通后，上述地Y1-Yn信號同 時加載到像素上3.這種驅(qū)動方式可以降低列驅(qū)動信號頻率，增加顯 示畫面地亮度和質(zhì)量.但仍然無法克服無源選址驅(qū)動方式地天生缺 陷：連線龐雜，易串?dāng)_，像素選通信號無法保存等.而有源選址驅(qū)動方式為上述困難提供了良好地解決方案.什么是AM驅(qū)動模式?在有源選址驅(qū)動電路中，每個Micro-LED像素有其對應(yīng)地獨(dú)立 驅(qū)動電路，驅(qū)動電流由驅(qū)動晶體管提供.基本地有源矩陣驅(qū)動電路為 雙晶體管單電容（2T1C 2 Transistor 1 Capacitor ）電路，如圖2 所示.團(tuán)2有源選址聽動方式每個像素電路中使用至少兩個晶體管來控制輸出電流，T1為選通晶

4、體管，用來控制像素電路地開或關(guān).T2是驅(qū)動個晶體管，與電 壓源聯(lián)通并在一場（Frame）地時間內(nèi)為Micro-LED提供穩(wěn)定地電流. 該電路中還有一個存儲電容 C1來儲存數(shù)據(jù)信號（Vdata）.當(dāng)該像素 單元地掃描信號脈沖結(jié)束后，存儲電容仍能保持驅(qū)動晶體管T2柵極地電壓，從而為Micro-LED像素源源不斷地驅(qū)動電流，直到這個Frame 結(jié)束.2T1C驅(qū)動電路只是有源選址 Micro-LED地一種基本像素電路結(jié)構(gòu)，它結(jié)構(gòu)較為簡單并易于實(shí)現(xiàn)但由于其本質(zhì)是電壓控制電流源 （VCCS,而Micro-LED像素是電流型器件，所以在顯示灰度地控制方面會帶來一定地難度，這一點(diǎn)我們在后面地 Micro-LE

5、D地彩色化 與灰階部分中會討論.劉召軍博士課題組曾提出一種 4T2C地電流比 例型Micro-LED像素電路，采用電流控制電流源（CCCS地方式，在 實(shí)現(xiàn)灰階方面具有優(yōu)勢.什么是“半有源”選址驅(qū)動方式另外需要提及地是一種“半有源”選址驅(qū)動方式.這種驅(qū)動 方式采用單晶體管作為 Micro-LED像素地驅(qū)動電路（如圖3所示）， 從而可以較好地避免像素之間地串?dāng)_現(xiàn)象.6.圖s，半有源的選址驅(qū)動方式三大驅(qū)動方式對比與無源選址相比，有源選址方式有著明顯地優(yōu)勢，更加適用于Micro-LED這種電流驅(qū)動型發(fā)光器件.現(xiàn)詳細(xì)分析如下： 有源選址地驅(qū)動能力更強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)更大面積地驅(qū)動.而無源 選址地驅(qū)動能力受外部集

6、成電路驅(qū)動性能地影響， 驅(qū)動面積于分辨率 受限制. 有源選址有更好地亮度均勻性和對比度.在無源選址方式 中，由于外部驅(qū)動集成電路驅(qū)動能力地有限，每個像素地亮度受這一列亮起像素地個數(shù)影響.一般來說，同一列地 Micro-LED像素共享外 部驅(qū)動集成電路地一個或多個輸出引腳地驅(qū)動電流.所以，當(dāng)兩列中亮起地像素個數(shù)不一樣地時，施加到每個LED像素上地驅(qū)動電流將會 不一樣，不同列地亮度就會差別很大.這個問題將會更加嚴(yán)重地體現(xiàn) 在大面積顯示應(yīng)用中，如LED電視與LED大屏幕等.同時隨著行數(shù)和 列數(shù)地增加，這個問題也會變得更嚴(yán)峻. 有源選址可實(shí)現(xiàn)低功耗高效率.大面積顯示應(yīng)用需要比較 大地像素密度，因此就必

7、須盡可能減小電極尺寸， 而驅(qū)動顯示屏所需 地電壓也會極大地上升，大量地功率將損耗在行和列地掃描線上， 從 而導(dǎo)致效率低下. 高獨(dú)立可控性.無源選址中，較高地驅(qū)動電壓也會帶來第二個麻煩，即串?dāng)_，也就是說，在無源選址 LED陣列中，驅(qū)動電流理論 上只從選定地LED像素通過，但周圍地其他像素將會被電流脈沖影 響，最終也會降低顯示質(zhì)量.有源選址方式則通過由選通晶體管和驅(qū) 動晶體管構(gòu)成地像素電路很好地避免了這種現(xiàn)象 . 更高地分辨率.有源選址驅(qū)動地更適用于高 PPI高分辨率地 Micro-LED 顯示.而第三種“半有源”驅(qū)動雖然可以較好地避免像素之間地串 擾現(xiàn)象，但是由于其像素電路中沒有存儲電容，并且每

8、一列地驅(qū)動電流信號需要單獨(dú)調(diào)制，并不能完全達(dá)到上面列出地有源選址驅(qū)動方式 地全部優(yōu)勢.以藍(lán)寶石襯底上外延生長地藍(lán)光 Micro-LED為例，像素和驅(qū)動 晶體管T2地連接方式有圖4所示地4種但由于LED外延生長結(jié)構(gòu)是 p型氮化鎵(GaN在最表面而n型氮化鎵在底層，如圖5所示.從制 備工藝角度出發(fā)驅(qū)動晶體管地輸出端與 Micro-LED像素地p電極連接 較為合理，即圖4中地心)和(c).圖4( a)中Micro-LED像素連接在N型驅(qū)動晶體管地源極(Source).由外延生長(EpitaxialGrowth)、制備工藝、及器件老化所產(chǎn)生地不均勻性所導(dǎo)致地 Micro-LED電學(xué)特性地不均勻性將會

9、直接影響驅(qū)動晶體管地 VGS從而造成顯示圖像地不均勻.而圖4 (c) 中地Micro-LED像素連接在P型驅(qū)動晶體管地漏極（Drain ）,可以避 免上述影響，其電流-電壓關(guān)系圖6所示.因此，有P管像素電路驅(qū)動 Micro-LED較為適宜.團(tuán)4 LtooLED像素與驅(qū)動晶體管的4種連接方貳.ip*GaN layer (200nm)5 stadt InGaN/GaH MQWs 70nm|n-GN layer (ZSum|Sapphire Substrate 5常見的LED外延生耗結(jié)茲Ln the atumtiun reuiotiLn the linear region圖E Micro丄ED與驅(qū)動

10、晶體管的電濂電展關(guān)黍版權(quán)申明本文部分內(nèi)容，包括文字、圖片、以及設(shè)計(jì)等在網(wǎng)上搜集整理.版權(quán)為個人所有This articlein eludes someparts, in cludi ng text, pictures,and desig n. Copyright is pers onal own ership.b5E2RGbCAP用戶可將本文地內(nèi)容或服務(wù)用于個人學(xué)習(xí)、研究或欣賞，以及其他非商業(yè)性或非盈利性用途，但同時應(yīng)遵守著作權(quán)法及其他相關(guān)法律 地規(guī)定，不得侵犯本網(wǎng)站及相關(guān)權(quán)利人地合法權(quán)利.除此以外，將本文任何內(nèi)容或服務(wù)用于其他用途時，須征得本人及相關(guān)權(quán)利人地書面 許可，并支付報(bào)酬.p1Ean

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