專利名稱：用于掃描單片集成led陣列的驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及顯示裝置，且更具體地說是涉及一種用于操作顯示器的新穎的驅(qū)動(dòng)裝置。
更具體地說，本發(fā)明涉及發(fā)光二極管(LED)陣列，且更準(zhǔn)確地說是涉及與一個(gè)LED陣列相集成的單片驅(qū)動(dòng)裝置。
矩陣尋址技術(shù)是現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的，并已經(jīng)被應(yīng)用于控制各種類型的顯示器一諸如發(fā)光二極管顯示器，液晶器件(LCD)顯示器、以及場致發(fā)射器件(FED)顯示器。矩陣尋址方案通常將光發(fā)射單元或象素組織成若干個(gè)行和列，而每一個(gè)象素位于一行和一列的交點(diǎn)處。對(duì)象素進(jìn)行照射，就需要激活相交的行和列從而提供包括所要照射的象素的閉合電流通路。
用于驅(qū)動(dòng)帶有多個(gè)象素的行和列的LED矩陣顯示器的電路，包括一個(gè)具有一定數(shù)目的位的寬度的存儲(chǔ)器，其中該位的數(shù)目等于象素的數(shù)目；一個(gè)列輸出端，用于把該數(shù)目的位并行地輸出到與列輸出端相連的矩陣顯示器；以及，一個(gè)與該存儲(chǔ)器和列輸出端相連的行選擇和驅(qū)動(dòng)電路，用于選擇存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)器中的完整的一行位數(shù)據(jù)并將該完整的一行位提供到列輸出端。用于驅(qū)動(dòng)電路的存儲(chǔ)器是例如可以從市場上獲得的電子存儲(chǔ)器中的任何一種，包括但不限于ROM、PROM、EPROM、EEPROM、RAM等等。
圖象信息通常是通過數(shù)據(jù)輸入端而提供給LED驅(qū)動(dòng)電路存儲(chǔ)器的，并借助提供給地址輸入端的一個(gè)地址而被存儲(chǔ)在一個(gè)預(yù)定的位置。存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通過一個(gè)鎖存/列驅(qū)動(dòng)器而被每次一整行地提供給LED顯示器。該行中的每一列的數(shù)據(jù)的每一位，都在存儲(chǔ)器中得到存取并被傳遞到鎖存電路。該現(xiàn)行數(shù)據(jù)隨后被提供到列驅(qū)動(dòng)器以同時(shí)驅(qū)動(dòng)該行中的每一個(gè)象素。同時(shí)，一個(gè)移位寄存器，每當(dāng)從一個(gè)時(shí)鐘接收到一個(gè)脈沖時(shí)，都依次選擇一行新的數(shù)據(jù)。這樣新選定的象素行受到行驅(qū)動(dòng)器的致動(dòng)，從而由鎖存/列驅(qū)動(dòng)器提供到相同的象素的數(shù)據(jù)使得象素發(fā)出所需量的光。
有兩種用于激活適當(dāng)?shù)男泻蛯?shù)據(jù)傳送到適當(dāng)?shù)牧械幕痉椒āＲ环N方法采用解碼器，而另一種方法采用移位寄存器。對(duì)于解碼器方法，每一個(gè)行或列得到分別的尋址。依次通過這些地址所需的電路是本領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的，因而為了簡化描述而沒有被包括在此。
移位寄存器利用了在矩陣顯示器中通常不需要對(duì)行和列的隨機(jī)存取這一事實(shí)，它們只需要得到依次尋址。移位寄存器方法的優(yōu)點(diǎn)在于它只需要時(shí)鐘脈沖來啟動(dòng)一個(gè)新的行序列。
還應(yīng)該注意的是，LED矩陣顯示器可以具有簡單的單色配置、利用單色灰度的顯示器或全色顯示器。對(duì)于簡單的單色顯示器，每一個(gè)象素只需要一個(gè)位數(shù)字信號(hào)，因?yàn)橄笏夭皇墙油ň褪顷P(guān)斷。對(duì)于采用單色灰度的顯示器，需要模擬信號(hào)或多位數(shù)字信號(hào)。例如一個(gè)十六電平的灰度需要四位的數(shù)字信號(hào)。全色顯示中每一個(gè)象素通常需要至少三個(gè)光發(fā)射單元，每一個(gè)單元用于基色(紅、綠和藍(lán))中的一種，且還需要一種灰度信號(hào)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)每種顏色的適當(dāng)?shù)墓饬俊?br> 通常，在單色型顯示器(黑白)中，每一個(gè)象素包含單個(gè)的發(fā)光器件—它必須在一定范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)完全導(dǎo)通(白)和完全關(guān)斷(黑)之間的一定范圍(灰度級(jí))。為了獲得良好的灰度，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通常必須能夠?qū)?zhǔn)確的模擬電壓傳送到各個(gè)象素。然而，模擬驅(qū)動(dòng)電路是非常昂貴的，且由于必須有數(shù)百個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器(每一行發(fā)光器件一個(gè))，因而它們構(gòu)成了顯示器成本的主要部分。
進(jìn)一步地，在全色顯示器中，每一個(gè)象素包含至少三個(gè)發(fā)光器件—其每一個(gè)都產(chǎn)生不同的顏色(例如紅、綠和藍(lán))且其每一個(gè)都在一定值的范圍中得到驅(qū)動(dòng)(通常一次一行)以實(shí)現(xiàn)該特定顏色在全導(dǎo)通和全關(guān)斷之間的一個(gè)范圍。因此，全色顯示器所包含的模擬驅(qū)動(dòng)器的數(shù)目要多兩倍，從而使顯示器的制造費(fèi)用增大了至少兩倍。另外，額外的模擬驅(qū)動(dòng)器需要額外的空間和功率，而這在諸如尋呼機(jī)、蜂窩和常規(guī)電話、收音機(jī)、數(shù)據(jù)庫等等的袖珍電子裝置中將會(huì)成為問題。
如上所述，LED矩陣的列和行需要為每一列或行設(shè)置驅(qū)動(dòng)器并為列驅(qū)動(dòng)器設(shè)置額外的鎖存電路。這種配置非常地依賴于大量的I/O終端計(jì)數(shù)，且電路變得復(fù)雜且不便于小型化。
使具有大量光發(fā)射單元或象素的顯示器適合于袖珍應(yīng)用的另一個(gè)主要考慮，是功率的消耗。這是關(guān)于顯示器中的光發(fā)射單元以及驅(qū)動(dòng)電子電路的考慮。在典型的矩陣可尋址顯示器中，數(shù)據(jù)被串行輸入和鎖存在驅(qū)動(dòng)光發(fā)射單元的電路中。通常一行(或列)得到照射的時(shí)間只是顯示器每次得到掃描的時(shí)間的一小部分。由于高的掃描速率和大量的所涉及的象素?cái)?shù)目，因而將數(shù)據(jù)移入和移出存儲(chǔ)器涉及到高的時(shí)鐘速率。需要高掃描速率和高時(shí)鐘速率，造成了過度的動(dòng)態(tài)功率消耗。
利用兩維陣列或矩陣象素(其每一個(gè)都包含一或多個(gè)發(fā)光器件)的顯示器，在電子領(lǐng)域特別是袖珍電子和通信裝置領(lǐng)域中是非常流行的，因?yàn)槟軌蚍浅Ｑ杆俚匕汛罅康臄?shù)據(jù)和圖象發(fā)送到幾乎任何地方。與這些矩陣有關(guān)的一個(gè)問題，是矩陣中每一行(或列)的發(fā)光器件必須由視頻或數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器分別地進(jìn)行尋址和驅(qū)動(dòng)。
因此，如果能夠用更簡單和更少的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器和更少的I/O終端來制造顯示器—特別是彩色顯示器，將是有利的。
本發(fā)明的一個(gè)目的，是提供采用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的新穎的改進(jìn)驅(qū)動(dòng)的發(fā)光器件矩陣。
本發(fā)明的另一個(gè)目的，是提供采用較少數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的發(fā)光器件的新穎和改進(jìn)驅(qū)動(dòng)的矩陣。
本發(fā)明的再一個(gè)目的，是提供消耗功率比等價(jià)的現(xiàn)有技術(shù)顯示器小很多的矩陣顯示器和驅(qū)動(dòng)電路。
本發(fā)明的再一個(gè)目的，是提供對(duì)LED單片矩陣的解碼開關(guān)的改進(jìn)。
本發(fā)明的再一個(gè)目的，是提供更便宜、更小且更容易制造的LED顯示器。
本發(fā)明的再一個(gè)目的，是提供一種LED顯示器—它將用于列和行選擇的解碼開關(guān)集成在一個(gè)單片集成陣列中。
本發(fā)明的再一個(gè)目的，是提供一種LED顯示器，它帶有用于LED矩陣中的列和行選擇的減小的I/O終端計(jì)數(shù)。
簡要地說，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的根據(jù)其最佳實(shí)施例的所希望的目的，提供了一種驅(qū)動(dòng)裝置和發(fā)光器件矩陣—它包括多個(gè)發(fā)光器件且每一個(gè)發(fā)光器件都具有第一觸頭和第二觸頭，其中第一觸頭組成多行第一觸頭且第二觸頭組成多列第二觸頭。提供了多個(gè)行電路，這些電路把每一行第一觸頭耦合到一個(gè)電流陷落(current sink)或功率源。提供了多個(gè)列解碼開關(guān)，其中每一個(gè)都與多個(gè)單獨(dú)列的第一觸頭以及另一電流陷落或功率源相耦合。多個(gè)列數(shù)據(jù)線得到耦合，每一個(gè)列數(shù)據(jù)線耦合到每一個(gè)列解碼開關(guān)，以便在激活信號(hào)被提供到與選定的列解碼開關(guān)相關(guān)的列數(shù)據(jù)線時(shí)選擇并激活選定的列解碼開關(guān)。多個(gè)列地址線得到耦合，每一個(gè)都被耦合到多個(gè)數(shù)據(jù)解碼開關(guān)中的每一個(gè)上，用于選擇與選定的列解碼開關(guān)相耦合的多個(gè)單獨(dú)的第一觸頭列中被尋址的一列并將多個(gè)單獨(dú)的列中被尋址的一列耦合到另一個(gè)電流陷落或功率源。從而使矩陣中被選定的發(fā)光器件的一個(gè)觸頭通過一個(gè)行電路而與該電流陷落相耦合，并使選定發(fā)光器件的另一觸頭通過多個(gè)單獨(dú)的列中得到尋址的一列而與該功率源相耦合。
在列和行電路之一或二者中，可以采用類似的解碼開關(guān)。用于列或行掃描的所有解碼開關(guān)具有公共的地址線。其結(jié)果，當(dāng)解碼開關(guān)被集成到與LED矩陣相同的芯片上時(shí)，該設(shè)備和所提出的掃描方法提供了與列和行有關(guān)的I/O終端計(jì)數(shù)的較大的減小。
從以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例所進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和進(jìn)一步及更多的具體目的和優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，將變得顯而易見。在附圖中

圖1是簡化示意圖，它顯示了根據(jù)本發(fā)明的帶有單片驅(qū)動(dòng)電路的發(fā)光二極管陣列；圖2是簡化框圖，顯示了多個(gè)LED陣列列解碼開關(guān)；圖3顯示了圖2顯示的LED陣列列解碼開關(guān)的真值表；圖4顯示了LED陣列行解碼開關(guān)的真值表；圖5是簡化示意圖，它顯示了一個(gè)發(fā)光二極管陣列列解碼開關(guān)電路；圖6是簡化示意圖，它顯示了一個(gè)發(fā)光二極管陣列行解碼開關(guān)電路；圖7是簡化示意圖，它顯示了發(fā)光二極管陣列的多個(gè)列解碼開關(guān)和行解碼開關(guān)；
圖8是簡化示意圖，它顯示了多個(gè)外延層—這些層包括帶有發(fā)光二極管陣列的開關(guān)的電流外延結(jié)構(gòu)；且圖9是簡化圖，顯示了多個(gè)外延層—它們包括具有發(fā)光二極管陣列的開關(guān)的一種修正外延結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在參見附圖—其中相同的標(biāo)號(hào)在全部圖中表示了對(duì)應(yīng)的部件；首先參見圖1，其中顯示了一個(gè)發(fā)光二極管(LED)陣列集成電路10。集成電路10包括由240乘144個(gè)發(fā)光器件或元件指定象素的陣列11，每一個(gè)象素都具有唯一的列和行的電連接。當(dāng)然應(yīng)該理解的是，集成電路10是用于本說明書的目的的且實(shí)際上可以包括任何不同類型的陣列和特別包括不同數(shù)目的列和行和/或不同類型的器件。
如在本發(fā)明的該實(shí)施例中所顯示的，多個(gè)列解碼開關(guān)12與60條列數(shù)據(jù)線C0至C59相連。線C0至C59被指定為數(shù)據(jù)線，而數(shù)據(jù)信號(hào)可互換地被指定為C0至C59，且兩對(duì)互補(bǔ)的輸入信號(hào)A0、A0、A1和A1作為尋址信號(hào)而被加到四條地址線上—這些地址線被可互換地指定為A0、A0、A1和A1。每一個(gè)列解碼開關(guān)12都被顯示為其上加有地址信號(hào)A0、A0、A1和A1、以及C0至C59之一。應(yīng)該理解的是，在此只采用了兩個(gè)信號(hào)和它們的補(bǔ)碼，因?yàn)橐话愕貑蝹€(gè)的電路能夠產(chǎn)生各種信號(hào)和它們的補(bǔ)碼，從而進(jìn)一步節(jié)省了電路和芯片面積。陣列11的四個(gè)單獨(dú)的(即分別而分開的)列13與每一個(gè)列解碼開關(guān)12相耦合，從而使多個(gè)列解碼開關(guān)12能夠?qū)ぶ逢嚵?1的60乘4即總共240個(gè)列13。列解碼開關(guān)12的提出，是為了用于同解碼開關(guān)單片集成的LED陣列以同時(shí)減小芯片的I/O計(jì)數(shù)。所有用于列掃描的列解碼開關(guān)12都耦合有公共的地址線A0、A0、A1和A1。其結(jié)果，提出的列解碼開關(guān)12大大地減小了與列有關(guān)的I/O計(jì)數(shù)。驅(qū)動(dòng)列電路13的單元的數(shù)目的減小所提供的這些改進(jìn)，特別涉及I/O終端的數(shù)目和陣列的功率消耗的減小。陣列11的尋址列13的裝置一般如下列選擇設(shè)定C0＝1和C1至C59為0，從而選擇列0、2、4或6；以及通過把高信號(hào)提供到由A0、A0、A1或A1組成的不同的對(duì)(例如A0、A1；A0、A1；A0、A1；或A0、A1)而選擇具體的列0、2、4或6。
設(shè)定C0＝0、C1＝1和C2至C59為0，從而選擇列1、3、5或7；并通過把高信號(hào)提供到由A0、A0、A1或A1組成的不同的對(duì)，而選擇具體的列1、3、5或7。
設(shè)定C0和C1為0，C2＝1，且C3至C59為0，從而選擇列8、10、12或14等等。
現(xiàn)在可以看到，借助對(duì)數(shù)據(jù)輸入端C0至C59的激活以及對(duì)地址線A0、A0、A1和A1的激活，能夠?qū)λ臈l分立的列13的選擇保持這種序列，并隨后從四條分立的列選擇具體的列。列解碼開關(guān)12具有這樣的特性，該特性提供了依次掃描的手段并通過減小芯片I/O計(jì)數(shù)的數(shù)目而減小了陣列的功率消耗。
在圖1中還顯示了多個(gè)行解碼開關(guān)15-其每一個(gè)都帶有與其相耦合的多個(gè)輸入數(shù)據(jù)線R0至R35(在本實(shí)施例中用于總共36個(gè)行解碼開關(guān)15)中的一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)線。陣列11的四個(gè)單獨(dú)的(即分開且獨(dú)立的)行14與每一個(gè)行解碼開關(guān)15相耦合。每一個(gè)行解碼開關(guān)15都受到與其耦合的數(shù)據(jù)線R0至R35上的各個(gè)信號(hào)以及在行地址線B0，B0，B1和B1上的信號(hào)的激活。陣列11的尋址行14的作用一般如下行選擇設(shè)定R0＝1且R1至R35為0，從而選擇行0、2、4或6；且通過把高信號(hào)提供到由B0，B0，B1或B1組成的不同的對(duì)上(例如B0，B1；B0，B1；B0，B1；或B0，B1)，而選擇具體的行0、2、4或6。
設(shè)定R0＝0和R1＝1且R2至R35為0，從而選擇行1、3、5或7；且通過把高信號(hào)提供到由B0，B0，B1或B1組成的不同的對(duì)上，而選擇具體的行1、3、5或7。
把R0和R1設(shè)定為0，設(shè)定R2＝1且R3至R35為0，從而選擇行8、10、12或14等等。
列13和行14可以一個(gè)一個(gè)地得到選擇，或者借助這種邏輯而每次從各個(gè)解碼開關(guān)的四個(gè)列/行中選出一個(gè)來得到選擇。I/O計(jì)數(shù)的數(shù)目因而大大減小了，且數(shù)據(jù)輸入和地址線的交替是選擇所需的列13和行14的方法。通過低功率列解碼開關(guān)12和行解碼開關(guān)15與LED陣列11在同一基底上的單片集成，功率得到了大大減小。例如，在傳統(tǒng)的解碼器中，前述240乘144個(gè)LED陣列所消耗的功率是11瓦，而本發(fā)明的列解碼開關(guān)12和行解碼開關(guān)15組件的為79毫瓦。I/O計(jì)數(shù)的額外減小，從384至140，是對(duì)傳統(tǒng)的解碼電路的重大改進(jìn)。
在硅驅(qū)動(dòng)器集成電路中包括一個(gè)固定電源(見圖7)，且該電源作為電源而與列解碼電路12相連。另外，在硅驅(qū)動(dòng)器集成電路中還包括一個(gè)恒流陷落電路(見圖7)，且該恒流陷落電路作為來自行驅(qū)動(dòng)器15的電力返回電路而得到連接。所有的列解碼開關(guān)12都具有公共地址線。其結(jié)果，這些列能夠依次得到掃描，且一次依賴于來自列輸入選擇線Cn的輸入信號(hào)的列解碼器12的數(shù)目不大于n/4(其中n是列的總數(shù))。所有行解碼開關(guān)15都具有公共地址線。其結(jié)果，這些行能夠得到依次掃描，且一次依賴于行輸入信號(hào)Rn的行解碼器14的數(shù)目不大于m/4(其中m是行的總數(shù))。功率消耗受到MESFET漏電流的限制。其結(jié)果，功率消耗比采用傳統(tǒng)的解碼開關(guān)從LED陣列11獲得的要低得多。本發(fā)明因而減小了對(duì)陣列11的每一個(gè)LED象素進(jìn)行尋址所需的I/O終端的數(shù)目，并大大減小了LED集成電路10的功率消耗。
借助低功率列解碼開關(guān)12和行解碼開關(guān)15與LED陣列11在同一基底上的單片集成，功率消耗被大大減小了。例如，在傳統(tǒng)的解碼器中，上述240乘140 LED陣列11所消耗的功率為11瓦，而本發(fā)明的LED集成電路10所消耗的功率為79毫瓦。I/O終端的減少，從384至140(在這個(gè)具體的例子中)，表明了對(duì)傳統(tǒng)的解碼器電路的重大改進(jìn)。
參見圖2，其中以框圖的形式顯示了一個(gè)單個(gè)的列解碼開關(guān)12n(代表了所有的列解碼開關(guān)12)。解碼器開關(guān)12n包括多個(gè)列解碼電路16、17、18和19-它們得到適當(dāng)連接以響應(yīng)于適當(dāng)?shù)膶ぶ沸盘?hào)而把一個(gè)信號(hào)輸出到LED陣列11的列0至列3中的一個(gè)。與該顯示有關(guān)的，是圖3中所示的一個(gè)真值表30，它將在描述圖2時(shí)得到引用。真值表30顯示了各個(gè)地址線的信號(hào)電平A0、A0、A1和A1-它們用“1”或“0”表示，而列解碼開關(guān)12n由高數(shù)據(jù)信號(hào)Cn選擇。
參見真值表30，還應(yīng)該注意的是A0和A0是互補(bǔ)的信號(hào)，且A1和A1是互補(bǔ)的信號(hào)，因而當(dāng)一對(duì)中的一個(gè)處于邏輯高電平時(shí)，則另一個(gè)處于邏輯低電平。第一行31顯示了選擇列電路16所需的邏輯信號(hào)，注意數(shù)據(jù)線Cn處于邏輯高電平，A0和A1處于邏輯低電平且A0和A1處于邏輯高電平。參見真值表30中的第二行32，它顯示了選擇列電路17所需的邏輯信號(hào)，數(shù)據(jù)線Cn仍然處于邏輯高電平，而A0和A1處于邏輯低電平且A0和A1處于邏輯高電平。在真值表30的第三行33(該行顯示了選擇列電路18所需的邏輯信號(hào))中，數(shù)據(jù)線Cn仍然處于邏輯高電平，而A0和A1處于邏輯高電平，且A0和A1處于邏輯低電平。最后，在真值表30的第四行34(它顯示了選擇列電路19所需的邏輯信號(hào))中，數(shù)據(jù)線Cn仍然處于邏輯高電平，而A0和A1處于邏輯高電平且A0和A1處于邏輯低電平。因此，通過把邏輯高電平信號(hào)加到有關(guān)的數(shù)據(jù)線Cn上，就可以選擇任何列解碼開關(guān)12n，且通過激活地址線A0、A0、A1和A1的適當(dāng)組合，可以選擇列中與選定的解碼器開關(guān)12n相連的任何列。
圖4顯示了用于行解碼開關(guān)15n的選擇邏輯真值表40，它與真值表30的列選擇類似。通過把邏輯高電平信號(hào)加到有關(guān)的數(shù)據(jù)線Rn上，可以選擇特定的行解碼開關(guān)15n(代表所有的行解碼開關(guān)15)。在選定的行解碼開關(guān)15n中，四行中的一行的選擇，是借助地址線B0、B0、B1和B1而進(jìn)行的。數(shù)據(jù)線Rn在被激活時(shí)被指定為電路邏輯中的1。當(dāng)?shù)刂肪€處于高電平(在真值表40中被指定為1)時(shí)，來自地址線的輸入的變化確定了與解碼器開關(guān)15n相連的哪一個(gè)行將得到激活。如結(jié)合圖3的真值表30所描述的，真值表40的四行41至44顯示了選擇與具體的解碼器開關(guān)15n有關(guān)的陣列10的四行的選擇所需的邏輯。
參見圖5，其中顯示了單個(gè)的列解碼器電路20(在各個(gè)列解碼開關(guān)12中包括有四個(gè)，如所要說明的)的最佳實(shí)施例的示意圖。列解碼器電路20包括三個(gè)場致效應(yīng)晶體管(FET)21、22和23-它們被串聯(lián)在終端24與一個(gè)特定的列13n(被顯示為終端13n)之間，而終端24與一個(gè)電源(在本實(shí)施例中為5伏特)相連。如所要說明的，終端24與列解碼開關(guān)中的其他四個(gè)列解碼器電路的類似終端和一個(gè)固定電源相連。地址線A0被顯示為與FET 21的柵極相耦合的電終端。FET 21在高信號(hào)被傳送到地址線A0時(shí)把來自終端24的電勢耦合到第二個(gè)FET 22。FET 21當(dāng)?shù)刂肪€A0上加有低信號(hào)時(shí)將變得不導(dǎo)通。
地址線A1把一個(gè)激活信號(hào)送到FET 22的柵極—該信號(hào)路徑包含兩個(gè)電平移動(dòng)二極管25和26。電平移動(dòng)二極管25和26向FET 22的柵極提供了一個(gè)電壓移動(dòng)，以防止FET 22的柵極-漏極二極管的正向偏置。如所示的，F(xiàn)ET 22當(dāng)尋址信號(hào)A1處于高電平時(shí)導(dǎo)通，并將來自FET 21的電勢耦合到FET 23。然而，如果FET 21不導(dǎo)通，則沒有什么耦合到FET 23。來自地址線A1的邏輯低電平信號(hào)將阻止FET 23的導(dǎo)通。
四個(gè)電平移動(dòng)二極管27、28、29和30與FET 23的柵極端相串聯(lián)，并為數(shù)據(jù)線Cn提供了電路通路，它要么使FET 23導(dǎo)通并將來自FET22的電勢耦合到一個(gè)高信號(hào)上，要么阻止任何激活信號(hào)到達(dá)列13n，如果數(shù)據(jù)線Cn上的信號(hào)是低信號(hào)的話。。四個(gè)電平移動(dòng)二極管27、28、29和30從較多數(shù)目的二極管提供了數(shù)據(jù)線Cn的更大的電平移動(dòng)。
參見圖6，其中所示的行解碼開關(guān)33包括其柵極分別連接有地址線B0和B1以及行數(shù)據(jù)信號(hào)Rn的三個(gè)串聯(lián)的FET 34、35和36。FET34的自由端與相應(yīng)的行14n相連，并在圖6中被顯示為端14。FET34在激活信號(hào)(邏輯高)被加到地址線B0上時(shí)將行14耦合到FET35。在數(shù)據(jù)線B1上的信號(hào)必須處于邏輯高電平以激活FET 35，從而進(jìn)一步完成至FET 36的電路。數(shù)據(jù)線Rn現(xiàn)在必須處于邏輯高電平，以完成從行14n至一個(gè)電流陷落(被顯示為端38)的電路。如所解釋的，端38與行解碼開關(guān)中的其他四個(gè)行解碼器電路的類似的終端相連，并與一個(gè)恒流陷落相連。從行14n至終端38的導(dǎo)電性，完成了一個(gè)電路—該電路激活了耦合在列13n與行14n的交點(diǎn)之間的所有發(fā)光器件，以使其發(fā)光。
圖7顯示了由列0至列2n-1和行0至行2m-1組成的陣列11中的多個(gè)LED。為了本說明的目的，LED0被電連接到列解碼開關(guān)120和行解碼開關(guān)150，作為對(duì)連接到陣列11中的多個(gè)LED列和行以尋址并激活具體的LED的多個(gè)列解碼開關(guān)12和多個(gè)行解碼開關(guān)15的單個(gè)顯示。圖7示意顯示了一個(gè)列解碼開關(guān)12(在圖1、2和3中描述)—它把一個(gè)固定的電源50耦合到四個(gè)列，以及一個(gè)行解碼開關(guān)15-它通過使一個(gè)選定的行與它相電連接而完成至電流陷落51的電路。如所示，有多個(gè)其操作與上述電路相同的LED電路。
由于新穎的列和行解碼開關(guān)12和15，故LED陣列11的功率消耗有很大的減小，從傳統(tǒng)解碼器中的11瓦減至本發(fā)明的解碼開關(guān)和陣列中的79毫瓦。如圖1中所示的LED陣列集成電路10的I/O終端的數(shù)目也有很大的減小，在與本發(fā)明的解碼開關(guān)相集成的LED陣列中I/O終端從384個(gè)減小到了140個(gè)。
圖8所示的是與低功率解碼開關(guān)82(顯示為單個(gè)的FET)和LED陣列83(顯示為單個(gè)的LED)單片集成在同一基底上的外延結(jié)構(gòu)80。LED陣列83包括多個(gè)依次形成在半絕緣砷化鎵基底84上的摻雜和未摻雜外延層。如所示，這些外延層是n+-GaAs層85、n-InGap層86、n-AlInP層87、未摻雜AlGaInP層88、未摻雜AlInP層89、p-AlInP層90、大約200厚的未摻雜p-InGaP層91、以及大約500厚的未摻雜GaAs層92，以形成與相應(yīng)的開關(guān)82相集成的LED陣列83。顯示的還有為象素絕緣而設(shè)置的插入片94、為至每一個(gè)象素的較低端的電連接而提供的插入片95、和為行絕緣而提供的插入片96。借助觸頭97和98，提供了至陣列83中的每一個(gè)LED的金屬化連接。開關(guān)82包括器件絕緣插入片100、源極和漏極連接插入片102和104、以及分別用于源極、柵極和漏極的金屬化觸頭112、113和114。在1995年9月26日頒發(fā)的、題目為“插入LED陣列的制造方法”并轉(zhuǎn)讓給同一受讓人的美國專利第5,453,386號(hào)中，可以找到有關(guān)這種陣列的其他信息。另外，關(guān)于集成技術(shù)，參見1996年1月9日頒發(fā)的、題目為“帶有二極管解碼器的電-光集成電路”并轉(zhuǎn)讓給同一受讓人的美國專利第5,483,085號(hào)。
圖9中顯示了一種修正的外延結(jié)構(gòu)120，它包括以單片集成的方式與LED陣列130集成在同一基底上的解碼開關(guān)122。LED陣列130與圖8的LED陣列83類似。解碼開關(guān)122與圖8的開關(guān)82類似，只是它是通過在制成LED陣列130之后加上額外的外延層而制成的，從而在器件制作期間從LED 130至FET 122的p摻雜物的擴(kuò)散較為容易。
因此，公布了用更為簡單和少的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器和更少的I/O終端來制造顯示器特別是彩色顯示器的方法。還公布了利用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的新穎的改進(jìn)的發(fā)光器件驅(qū)動(dòng)矩陣，且特別是利用較少的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的發(fā)光器件矩陣。另外，還公布了所用功率比相應(yīng)的現(xiàn)有技術(shù)顯示器小得多且更為便宜、更小且更容易制造的矩陣顯示器和驅(qū)動(dòng)器電路。本發(fā)明提供了一種LED顯示器，它將用于列和行選擇的解碼開關(guān)集成在單片集成陣列中，且LED矩陣中用于列和行選擇的I/O終端數(shù)目減小了很多。當(dāng)然還應(yīng)該理解的是，可以只用一個(gè)列或行解碼開關(guān)組件來提供LED顯示器，而其他的行或列解碼開關(guān)組件(這些當(dāng)然是可互換的)可以用正常的硬件連接、某種形式的解碼、移位寄存器等等來取代。
功率消耗受到MESFET漏電流的限制。其結(jié)果，功率消耗比傳統(tǒng)解碼器陣列的功率消耗低得多。
所有列解碼開關(guān)都具有公共地址線。其結(jié)果，列可以依次或以n/4的方式得到掃描，其中n是一次的列數(shù)并取決于來自驅(qū)動(dòng)器的輸入功率。所有的行解碼開關(guān)都具有公共地址線。其結(jié)果行可以依次或以m/4的方式得到掃描，其中m是一次的行數(shù)并取決于輸入行控制信號(hào)Rn的狀態(tài)。用于防止MESFET柵極被驅(qū)動(dòng)到正向偏置狀態(tài)的電平移動(dòng)二極管，與MESFET集成在一起。其結(jié)果，解碼開關(guān)的輸出電壓與商業(yè)TTL電路的輸出電壓相容。
本發(fā)明減小了激活LED象素的I/O終端的數(shù)目，并大大降低了LED集成電路的功率消耗。通過將低功率解碼開關(guān)與LED陣列單片集成在同一基底上，功率得到了大大降低。例如，在傳統(tǒng)的解碼器中，用于240乘140LED陣列的功率為11瓦，而本發(fā)明的解碼開關(guān)LED陣列的只有79毫瓦。I/O終端的減少—從384至140個(gè)—大大地改進(jìn)了陣列，而不用集成解碼開關(guān)。
對(duì)在此為了說明的目的而選擇的實(shí)施例的各種修正和改變，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。例如，集成電路可以用任何方便的半導(dǎo)體材料系統(tǒng)或任何方便的有機(jī)系統(tǒng)制成。另外，LED陣列和開關(guān)能夠以各種方式制成，而仍然能夠執(zhí)行所述的功能。另外，可以采用各種不同的發(fā)光器件，且這些器件可以用在一定程度上修正和/或互換的步驟來制成。
以上只是以舉例的方式進(jìn)行了描述。在不脫離如權(quán)利要求書所述的本發(fā)明的范圍的前提下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以作出各種其他修正和改變。
以上已經(jīng)以明確而簡明的方式充分描述和公布了本發(fā)明及其最佳實(shí)施例，從而使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解并實(shí)施本發(fā)明及其最佳實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件驅(qū)動(dòng)裝置和矩陣，其特征在于一個(gè)矩陣，包括多個(gè)發(fā)光器件，每一個(gè)發(fā)光器件都具有第一觸頭和第二觸頭，第一觸頭組成多個(gè)第一觸頭行，且第二觸頭組成多個(gè)第二觸頭列；多個(gè)行電路，它們把每一行第一觸頭耦合到一個(gè)電流陷落或一個(gè)電源中的一個(gè)；多個(gè)列解碼開關(guān)，其每一個(gè)都被耦合到多個(gè)單獨(dú)的第一觸頭列并耦合到電流陷落或電源中的另一個(gè)上；多個(gè)列數(shù)據(jù)線，每一個(gè)列數(shù)據(jù)線被耦合到每一個(gè)列解碼開關(guān)上，用于當(dāng)激活信號(hào)被提供到與所選擇的列解碼開關(guān)相關(guān)的列數(shù)據(jù)線上時(shí)選擇并激活選定的列解碼開關(guān)；以及多個(gè)列地址線，每一個(gè)都被耦合到多個(gè)列解碼開關(guān)中的每一個(gè)，以選擇耦合到選定的列解碼開關(guān)的多個(gè)單獨(dú)的第一觸頭列中受到尋址的一列并將多個(gè)單獨(dú)的列中受到尋址的一列耦合到電流陷落或電源中的另一個(gè)；從而使矩陣的選定的發(fā)光器件的一個(gè)觸頭通過一個(gè)行電路而與電流陷落相耦合，且選定的發(fā)光器件的另一觸頭通過多個(gè)單獨(dú)的列中受到尋址的一列而與電源相耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件的驅(qū)動(dòng)裝置和矩陣，其進(jìn)一步的特征在于發(fā)光器件包括有機(jī)發(fā)光器件、半導(dǎo)體發(fā)光二極管、和液晶器件中的一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件的驅(qū)動(dòng)裝置和矩陣，其進(jìn)一步的特征在于多個(gè)列解碼開關(guān)中的每一個(gè)都包括帶有電流承載電極和控制電極的第一晶體管，其中電流承載電極形成了列解碼開關(guān)的第一和第二電流承載端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光器件的驅(qū)動(dòng)裝置和矩陣，其進(jìn)一步的特征在于多個(gè)列解碼開關(guān)中的每一個(gè)進(jìn)一步包括一個(gè)第二晶體管—該晶體管帶有與第一晶體管的第二電流承載端相連的第一電流承載電極、第二電流承載端、多個(gè)二極管、以及一個(gè)控制電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光器件的驅(qū)動(dòng)裝置和矩陣，其進(jìn)一步的特征在于多個(gè)列解碼開關(guān)中的每一個(gè)都包括與第一晶體管的控制電極相耦合的多個(gè)公共地址線中的第一公共地址線和與第二晶體管的控制電極相耦合的多個(gè)公共地址線中的第二公共地址線。
6.一種發(fā)光器件驅(qū)動(dòng)裝置和矩陣，其特征在于一個(gè)矩陣，包括多個(gè)發(fā)光器件，其中每一個(gè)發(fā)光器件都具有第一觸頭和第二觸頭，第一觸頭組成了多個(gè)第一觸頭行且第二觸頭組成了多個(gè)第二觸頭列；多個(gè)行解碼開關(guān)，每一個(gè)行解碼開關(guān)都包括多個(gè)行耦合電路，其中每一個(gè)行耦合電路都具有耦合到多個(gè)第一觸頭行中的每一行的第一電流承載端和耦合到一個(gè)電流陷落的第二電流承載端；多條行數(shù)據(jù)線，每一條行數(shù)據(jù)線都耦合到各個(gè)行解碼開關(guān)，用于當(dāng)激活信號(hào)被加到與選定的行解碼開關(guān)相關(guān)的行數(shù)據(jù)線上時(shí)選擇并激活選定的行解碼開關(guān)；多個(gè)行地址線，每一個(gè)都耦合到多個(gè)行解碼開關(guān)中的每一個(gè)上，用于選擇所選定的行解碼開關(guān)中的行耦合電路中受到尋址的一個(gè)；多個(gè)列解碼開關(guān)，每一列解碼開關(guān)都包括多個(gè)列耦合電路，且每一個(gè)列耦合電路都具有與多個(gè)第二觸頭列中的一個(gè)單獨(dú)的列相耦合的第一電流承載端和與一個(gè)電源相耦合的第二電流承載端；多個(gè)列數(shù)據(jù)線，每一個(gè)列數(shù)據(jù)線都與各個(gè)列解碼開關(guān)相耦合，用于當(dāng)激活信號(hào)被加到與選定的列解碼開關(guān)相關(guān)的列數(shù)據(jù)線上時(shí)選擇并激活選定的列解碼開關(guān)；以及多個(gè)列地址線，其每一個(gè)都與多個(gè)列解碼開關(guān)中的每一個(gè)相耦合，用于選擇所選定的列解碼開關(guān)中的列耦合電路中受到尋址的一個(gè)；從而使矩陣的選定發(fā)光器件的第一觸頭通過選定的行解碼開關(guān)中受到尋址的一個(gè)行耦合電路而耦合到電流陷落，且選定的發(fā)光器件的第二觸頭通過選定的列解碼開關(guān)中受到尋址的一個(gè)列控制電路而而被耦合到該電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光器件的驅(qū)動(dòng)裝置和矩陣，其進(jìn)一步的特征在于發(fā)光器件包括有機(jī)發(fā)光器件、半導(dǎo)體發(fā)光器件和液晶器件中的一個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光器件的驅(qū)動(dòng)裝置和矩陣，其進(jìn)一步的特征在于多個(gè)控制電路中的每一個(gè)都包括與第一晶體管的控制電極相耦合的多個(gè)列地址線中的第一公共地址線、與第二晶體管的控制電極相耦合的多個(gè)列地址線中的第二公共地址線、以及與第三晶體管的控制電極相耦合的選定列解碼開關(guān)所涉及的列數(shù)據(jù)線。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光器件的驅(qū)動(dòng)裝置和矩陣，其進(jìn)一步的特征在于多個(gè)行耦合電路中的每一個(gè)都包括與第一晶體管的控制電極相耦合的多個(gè)行地址線中的第一行地址線、與第二晶體管的控制電極相耦合的多個(gè)行地址線中的第二行地址線、以及與第三晶體管的控制電極相耦合的選定行解碼開關(guān)所涉及的一個(gè)行數(shù)據(jù)線。
全文摘要
用于發(fā)光器件矩陣的驅(qū)動(dòng)器包括多個(gè)列解碼開關(guān)—其每一個(gè)都包括多個(gè)列電路,每一個(gè)電路都耦合到單獨(dú)的列和一個(gè)電源。一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)線與每一個(gè)解碼開關(guān)相耦合以選擇并激活具體的解碼開關(guān)。多個(gè)列地址線與每一個(gè)解碼開關(guān)相耦合對(duì)具體的電路進(jìn)行邏輯選擇。類似的行解碼開關(guān)被可選地連接到矩陣諸行和一個(gè)電流陷落并受到類似的尋址。因而選定的LED的一個(gè)觸頭通過受到尋址的一個(gè)行耦合電路而被耦合到該電流陷落,且LED的第二觸頭通過耦合電路而耦合到該電源。
文檔編號(hào)G09G3/20GK1180881SQ97113430
公開日1998年5月6日 申請(qǐng)日期1997年5月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月23日
發(fā)明者黃榮庭, 非爾·萊特, 法里德·阿克哈巴里, 杰拉爾德·D·哈爾馬克 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司