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三种Micro-LED驱动方式对比,哪种更具优势?

2016年11月05日 08:59 次阅读
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:无源选址驱动与有源选址驱动,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(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画面,如图1所示。

 

 

三种Micro-LED驱动方式对比,哪种更具优势?

 

  

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,增加显示画面的亮度和质量。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:2 Transistor 1 Capacitor)电路,如图2所示。

 

 

三种Micro-LED驱动方式对比,哪种更具优势?

 

 

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。

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。

 

 

三种Micro-LED驱动方式对比,哪种更具优势?

 

 

三大驱动方式对比
与无源选址相比,有源选址方式有着明显的优势,更加适用于Micro-LED这种电流驱动型发光器件。现详细分析如下:

①有源选址的驱动能力更强,可实现更大面积的驱动。而无源选址的驱动能力受外部集成电路驱动性能的影响,驱动面积于分辨率受限制。

② 有源选址有更好的亮度均匀性和对比度。在无源选址方式中,由于外部驱动集成电路驱动能力的有限,每个像素的亮度受这一列亮起像素的个数影响。一般来说,同一列的Micro-LED像素共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不一样的时,施加到每个LED像素上的驱动电流将会不一样,不同列的亮度就会差别很大。这个问题将会更加严重地体现在大面积显示应用中,如LED电视与LED大屏幕等。同时随着行数和列数的增加,这个问题也会变得更严峻。

③ 有源选址可实现低功耗高效率。大面积显示应用需要比较大的像素密度,因此就必须尽可能减小电极尺寸,而驱动显示屏所需的电压也会极大的上升,大量的功率将损耗在行和列的扫描线上,从而导致效率低下。

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麻烦,即串扰,也就是说,在无源选址LED阵列中,驱动电流理论上只从选定的LED像素通过,但周围的其他像素将会被电流脉冲影响,最终也会降低显示质量。有源选址方式则通过由选通晶体管和驱动晶体管构成的像素电路很好的避免了这种现象。

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显示。

而第三种“半有源”驱动虽然可以较好地避免像素之间的串扰现象,但是由于其像素电路中没有存储电容,并且每一列的驱动电流信号需要单独调制,并不能完全达到上面列出的有源选址驱动方式的全部优势。

以蓝宝石衬底上外延生长的蓝光Micro-LED为例,像素和驱动晶体管T2的连接方式有图4所示的4种。但由于LED外延生长结构是p型氮化镓(GaN)在最表面而n型氮化镓在底层,如图5所示。从制备工艺角度出发驱动晶体管的输出端与Micro-LED像素的p电极连接较为合理,即图4中的(a)和(c)。

图4(a)中Micro-LED像素连接在N型驱动晶体管的源极(Source)。由外延生长(Epitaxial Growth)、制备工艺、及器件老化所产生的不均匀性所导致的Micro-LED电学特性的不均匀性将会直接影响驱动晶体管的VGS,从而造成显示图像的不均匀。而图4(c)中的Micro-LED像素连接在P型驱动晶体管的漏极(Drain),可以避免上述影响,其电流-电压关系图6所示。因此,有P管像素电路驱动Micro-LED较为适宜。

三种Micro-LED驱动方式对比,哪种更具优势?

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高度集成电源管理、AC/DC功率转换、固态照明(SSL)和蓝牙®智能无线技术提供商德商Dialog半...

发表于 2015-02-11 15:21 368次阅读
DIALOG推全新SSL LED驱动器平台,具备...

Diodes LED驱动器为非可调光MR16灯设...

Diodes公司 (Diodes Incorporated) 推出LED驱动转换器AL8820。新产...

发表于 2015-02-09 15:34 515次阅读
Diodes LED驱动器为非可调光MR16灯设...

电容触摸MSP430电路与LED驱动电路设计详解

MSP430 系列单片机以低功耗和外设模块的丰富性而著称,而针对电容触摸应用,MSP430 的PIN...

发表于 2015-01-30 10:36 1890次阅读
电容触摸MSP430电路与LED驱动电路设计详解

设计达人分享干货:LED驱动设计心得

对于新手来讲,LED驱动设计并不是一件容易的事儿,针对这方面问题,小编特别总结了设计达人的一些在工作...

发表于 2015-01-12 15:33 905次阅读
设计达人分享干货:LED驱动设计心得

2014年LED频道最受关注热文TOP 20

中国智能照明产业整体上升态势不变,虽然行业竞争不断加剧,个别企业也出现减产、“跑路” 等现象,但未来...

发表于 2015-01-08 10:26 680次阅读
2014年LED频道最受关注热文TOP 20

6巨头和6新星闪耀第三届华强国际LED照明前瞻技...

NXP市场营销总监、Marvell技术市场经理、明微副总经理、英飞特副总经理、拓扑产业研究所所长、清...

发表于 2014-11-26 17:50 503次阅读
6巨头和6新星闪耀第三届华强国际LED照明前瞻技...

LED“三无”革命:去电源化大有可为?

以“无封装、无散热、无电源”为首的技术方案,将成为引领LED行业未来发展趋势的“三驾马车”,也会成为...

发表于 2014-11-18 11:15 1645次阅读
LED“三无”革命:去电源化大有可为?

高效高可靠性LED驱动设计心得技巧分享

近日,小编采访了LED驱动电路设计方面的资深达人DougBailey,他总结了设计工作中需要注意的问...

发表于 2014-10-23 15:21 1877次阅读
高效高可靠性LED驱动设计心得技巧分享

巨头核心LED驱动资料,高效电源设计的秘密

物联网空前发展,作为物联网核心的电源技术也随之势起,尤其是在应用广泛的LED领域更是凸显出电源技术的...

发表于 2014-10-11 11:34 800次阅读
巨头核心LED驱动资料,高效电源设计的秘密

智能照明大势所趋 LED驱动IC现新蓝海

在国际照明大厂竞相投入下,智能照明市场正快速升温。为与传统照明系统灯具架构相容,智能照明的LED驱动...

发表于 2014-10-04 21:30 737次阅读
智能照明大势所趋 LED驱动IC现新蓝海

新型LED照明驱动电源解决方案,无需电解电容

市场上的LED照明驱动电源通常分为二级架构和一级架构,一级架构指的是直接从220V市电转换出LED发...

发表于 2014-09-10 08:51 3418次阅读
新型LED照明驱动电源解决方案,无需电解电容

探讨LED驱动电源设计中存在的问题

LED驱动电源的质量好坏将会直接影响LED的寿命,因此如何做好一个LED驱动电源是LED电源设计者的...

发表于 2014-08-19 08:45 599次阅读
探讨LED驱动电源设计中存在的问题

浅谈LED在汽车中的应用及其驱动电路的设计

LED 是一种高效环保的新型半导体光源,有其它光源无法比拟的优势。在未来汽车照明应用中前景光明。LE...

发表于 2014-08-05 10:37 747次阅读
浅谈LED在汽车中的应用及其驱动电路的设计

大幕将启:LED智能照明疯狂来袭

LED智能照明大幕已经开启、全球LED照明黄金发展期已经到来,8月7日,电子发烧友网即将举办【LED...

发表于 2014-07-31 09:51 864次阅读
大幕将启:LED智能照明疯狂来袭

基于Zigbee技术的LED灯光控制器的设计及应...

本设计主要是将Zigbee 无线技术应用在LED 照明工程中,解决了白炽灯耗电严重,使用寿命短的问...

发表于 2014-07-27 12:11 1487次阅读
基于Zigbee技术的LED灯光控制器的设计及应...

一款长寿命LED驱动电路设计方案

该方案以延长电路使用寿命为主题,以开关电源与线性电源相互结合为基础,扬长避短充分利用各自的优势,因为...

发表于 2014-07-10 10:10 598次阅读
一款长寿命LED驱动电路设计方案

新型高调光比LED驱动器设计大功率照明方案

ED照明解决方案广受欢迎的原因之一,是LED能通过简单的电流控制来获得很宽的调光范围,比如汽车仪表盘...

发表于 2014-07-10 09:23 668次阅读
新型高调光比LED驱动器设计大功率照明方案

大联大友尚集团推出德州仪器LED智慧照明驱动解决...

大联大集团旗下的友尚集团宣布,推出了TI LED智能照明解决方案。该芯片具有的特性有:1、具有调节L...

发表于 2014-07-03 19:19 416次阅读
大联大友尚集团推出德州仪器LED智慧照明驱动解决...

强攻智能照明 LED驱动IC厂统包方案出鞘

发光二极体(LED)驱动IC厂商将挟统包方案(Turnkey Solution)进击智能照明(Sma...

发表于 2014-06-30 09:20 800次阅读
强攻智能照明 LED驱动IC厂统包方案出鞘

ROHM:多项优势技术互补 发力智能照明

ROHM融合了LED驱动芯片技术、LED光源技术、先进通信技术、超低功耗技术、LED模块技术,全面整...

发表于 2014-06-19 17:10 499次阅读
ROHM:多项优势技术互补 发力智能照明

NXP:携无线技术优势 力推智能照明

2014年,LED照明行业已全面开战,那么在新一轮的竞赛中哪个才是LED照明行业的主战场? 对此,恩...

发表于 2014-06-18 16:27 1979次阅读
NXP:携无线技术优势 力推智能照明

安森美半导体:完善产品线 驱动LED放光彩

安森美半导体中国区应用工程总监吴志民表示,“LED灯泡光效近年来大幅提升,且会不断提升直至达到268...

发表于 2014-06-17 18:22 335次阅读
安森美半导体:完善产品线 驱动LED放光彩

基于四路LED驱动器驱动的解决方案

STP4CMP是基于电荷泵的四路LED驱动器,设计用于RGB照明或LCD显示器背光。支持正向电压高达...

发表于 2014-06-13 10:19 962次阅读
基于四路LED驱动器驱动的解决方案

LED照明市场启示录:红海如何横渡

现今的LED照明市场竞争不可谓不激烈,用“你死我活”“血雨腥风”来形容市场争夺战一点也不为过,LED...

发表于 2014-05-22 20:44 582次阅读
LED照明市场启示录:红海如何横渡

新一代汽车前后灯LED驱动器 为外部照明实现高可...

日前,德州仪器 (TI) 宣布推出汽车产业首款前灯双通道开关 LED 驱动器与唯一一款支持后灯单短路...

发表于 2014-05-21 10:26 290次阅读
新一代汽车前后灯LED驱动器 为外部照明实现高可...

带有PFC的初级端调节反激式LED驱动

消费电子市场(特别是LED驱动市场)最近几年发展迅速。这些市场需要功耗低、尺寸小且成本超低的电源/驱...

发表于 2014-05-20 09:40 638次阅读
带有PFC的初级端调节反激式LED驱动