使用發光二極體點矩陣的真彩色平板顯示器和發光二極體點矩陣激勵方法和設備的製作方法

2023-12-07 19:32:21

專利名稱：使用發光二極體點矩陣的真彩色平板顯示器和發光二極體點矩陣激勵方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子顯示器，尤其涉及其中各元件皆為發光二極體的電子顯示器。
電子顯示器是那些能夠把電信號實時地轉換成可見圖象的電子部件，可見圖象才適合於由人直接判斷，即觀察。上述顯示器通常用作人與電子裝置，例如計算機、電視機、各種形式的機器、和眾多其它應用裝置之間的可見接口。
近年來，電子顯示器的利用一直在快速增長，這一方面是由於個人計算機革命，另一方面是由於功利和工業的應用；在這些應用中，上述電子顯示器已開始部分地或全部地取代傳統的表示信息方法，例如機械錶和列印紙。
一種最熟悉類型的電子顯示器是常規電視機，其中陰極射線管(CRT)產生圖象。陰極射線管的性質與工作已熟知幾十年，在此不另作詳細討論，但要著重指出CRT的工作性質要求它佔據一個通常正比於CRT顯示表面尺寸的三維區。這樣，在常規的電視機或個人計算機中，CRT顯示器的深度傾向於等於，或在某些情況下大於其顯示屏的寬度和高度。
因此，一段時間以來已熟知在客觀上需要一種能更有效地利用空間的電子顯示器，為此而開發出一些種類繁多的器件，通常把這些器件統稱為「平板顯示器」。顯示器包括氣體放電器，等離子體顯示器，場致發光器，發光二極體(LED)，陰極射線發光器，和液晶顯示器(LCD)。迄今，平板技術已廣泛用於字符較少(即小於幾百個字符)的某些可攜式顯示器和數字顯示器。例如，手持計算器上的典型顯示器，雖然傾向於只以單色工作，但可以稱為平板顯示器；它通常採用LED或LCD。
由於一些原因，通常已把發光二極體看成是平板顯示器的有希望的候選器件。這些理由包括它們可在固態操作，作成較小尺寸的能力(從而可能提高解析度)，和可能以較低成本製作。然而，迄今，裝有LED的平板顯示器尚未在實際市場中實現其理論上潛力。
由於若干理由，LED平板顯示器尚未在技術和市場突破上取得成功。一個基本理由是沒有適宜的或商業上可接受的三基色(紅、綠和藍)的LED，要組合三色才能形成適宜的真彩色平板圖象。在這方面，在某些場合下可把顏色看成是「使人類觀察者可以在兩個具有相同尺寸、形狀和持續時間的無結構光場之間辨別其差異的視覺特點」，如參考文獻McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology，7th Edition，Volume4，p．150(1992)中所述。換一種方式說，在通常被視為「可見的」電磁波頻譜部分，可通過電磁輻射的傳播來形成和感知顏色。一般說來，如果認為電磁波頻譜所覆蓋的波長範圍是從長電振蕩(例如1014微米)到宇宙射線(10-9微米)，則認為該頻譜的可見部分範圍是從約0．770微米(770nm)到約0．390微米(390nm)。因此，為了發出即使是單色的可見光，發光二極體也必須產生其波長處於約390與770nm之間的輻射。在這方面，在參考文獻Sze，physics of Semiconductor Devices，Second Edition，pp．681-838(1981)中已一般地描述發光二極體和相關光電器件的理論和操作，在此除了描述本發明所需以外，不另作詳細描述。在參考文獻Dorf，The Electrical Engineering Handbook，pp．1763-1772(CRC press 1983)中可得到類似的但比較精簡的討論。
為了發光二極體顯示器可形成顏色合成，這些二極體必須發射一些能夠混合的基色，以形成其它的期望顏色。眾所周知的「CIE色度圖」是一種描述顏色的典型方法，它是幾十年以前由國際照明技術委員會(CIE)制訂的，在此列出其複製件，如圖6所示。CIE色度圖說明與亮度無關的各顏色之間的關係。一般說來，在CIE圖上，人類眼睛可見的顏色落在一個由一條邊界線確定的區域內。如圖6所示，這條邊界線由一條直線和一條曲線組成；直線位於380與660nm之間，而曲線構成大體錐形區的其餘部分。
雖然各人的色感當然可以不同，但通常熟知和期望大多數人可見的顏色會落在CIE圖邊界線範圍內。
因此，可以在CIE圖上繪出包括平板顯示器在內的電子顯示器的顏色輸出。更具體地說，如果把顯示器的紅、綠和藍基元的波長繪於CIE圖上，則可用取自所產生基本波長之間的三角形區域來表示該器件能夠產生的顏色合成。這樣，在圖6中，按照在用於鋁鎵砷化物(AlGaAs)紅色器件的約655或660nm的波長、用於磷化鎵綠色器件的約560nm的波長、與用於碳化矽(SiC)藍色器件的約480nm的波長之間的直線，繪出最好的有效器件。磷化鎵還可用於發紅光的器件，但這些器件通常發出700nm範圍內的光。因為人眼在700nm不敏感，故該器件傾向於缺乏亮度，從而通常限於對最大亮度要求不高的應用。同樣，碳化矽藍色器件商業應用只有不到10年。在CIE圖上連接這些波長線形成的三角形證明，在CIE圖的上部和下部存在著全範圍顏色，從而只靠限制其LED物理特性不能產生最新可用顯示器。
更簡單一些地說，雖然某些LED顯示器能夠描述成「全色」，但它們不能看成是「真彩色」；要直到它們裝有分別更綠、更紅和更藍的LED，並且這些LED是由有足夠亮度的器件形成，使這些器件有使用價值時，才能看成是真彩色。然而，為簡單起見，在下文中把詞語「全色」和「真彩色」用作同義詞。
關於顏色和亮度，如上述參考材料所述，LED的特徵，包括作為直接或間接發射體的特徵，主要取決於用來製作LED的材料。首先，如上所述，象電子領域技術人員通常熟悉的一樣，因為藍光屬於可見頻譜的最短波長，它代表三種基色光子中最高能量的光子。其次，藍光只能由那些具有足夠寬能帶隙的材料製作，這些材料才在電子伏上容許那些相當於較高能量較短波長的光子躍遷。上述材料通常限於碳化矽，氮化鎵，某些其它的Ⅲ族氮化物，和金剛石。由於一些原因，全部這些材料在歷史上都難以加工；通常它們的物理性質和結晶學性質使它們難以形成大晶體和外延層，而大晶體和外延層通常是(雖然不是唯一的)發光二極體的結構要求。
如上所述，近年來，一些SiC藍色LED，即那些在其中SiC形成激活層的LED，已變成可以用商業意義數量生產。儘管如此，但SiC發射的光子是來自一種「間接」的躍遷，而不是「直接」的躍遷(見Sze supra，§12．2．1，pp684-686)。其淨效應是Sic LED亮度有限。這樣，雖然其最新可用性代表一種技術和商業突破，但其有限的亮度也限制它們對顯示器，尤其是很希望在明亮條件下使用的較大顯示器，例如在白天使用的室外顯示器的可用性。
因此，更新的工作已集中於Ⅲ件(Al，In，Ga)氮化物，它們具有足以產生藍光的能帶隙，並且是直接發射體，從而有可能提供更大的亮度。Ⅲ族元素氮化物有其特有的一組問題和挑戰。儘管如此，但最新進展已使Ⅲ族元素氮化物器件進入商業領域，其中一些器件已描述於相關專利和待審申請中，它們包括1994年9月20日提出的專利申請號5，393，993和序號08／309，251，題為「具有Ⅱ族元素氮化物激活層和更長壽命的垂直幾何形狀發光二極體」；1994年9月20日提出的專利申請號08／309，247，題為「具有Ⅲ族元素氮化物激活層的低張力雷射結構」；和1995年5月8日提出的專利申請號08／436，141，題為「具有氮化鎵激活層的雙異質結髮光二極體」，在此編入其內容，供參考。
作為另一缺點，是現有技術中的平板顯示器通常只是比CRT「平」，而實際上具有相當大的厚度。例如，典型的「平」LED顯示器由多個LED燈構成。如在本文中所用的，術語「燈」指一個或多個發光二極體，它們包裝於象透明聚合物之類的某些光學媒質中，並且具有適當的尺寸和形狀，以改善LED的可感輸出。這些燈還必須連接於各種驅動電路，通常連接於一種多路復用電路，它驅動上述器件的兩維矩陣中的行和列。這些燈還需要適當的電源供電和相關電路。淨結果是雖然這些器件比CRT薄，仍有相當大的物理深度。
例如，任何尺寸的LED平板顯示器一般總有幾英寸深，如果在實用中生產出任何其尺寸小於1英寸深的器件，則為數很少。的確，一些公眾可能熟悉的最大平板顯示器(即露天體育場記分牌等)使用足夠大的LED或白熾燈，它們要求相當大的熱傳導能力。例如，通常由一個大氣控制空間，即空調室支持一個露天體育場規模的平板顯示器，以傳導所產生的熱量。
目前LED顯示器產生的熱量問題的部分原因是，用來建立紅、綠和藍色元件的各種LED的工作電壓不同。例如，在由氮化鎵形成的藍色LED情況下，LED兩端的正向電壓降在70mA電流下是7伏。然而，對於在70mA電流下的典型綠色LED，電壓降只有2．8伏；而對於在70mA電流下的紅色LED，電壓降只有2．1伏。這種正向電壓降的差異在驅動真彩色LED系統的LED方面具有上述困難。
在紅、綠與藍色LED之間的不同電壓降會導致過量產熱，因為電壓差產生的熱量要消散到LED的外面。雖然對於較大的顯示器，例如0．3英寸(7．6mm)或更大孔距的顯示器，可用表面散熱法或強制空氣冷卻法解決過量產熱問題，但隨著顯示器尺寸的減小，怎樣才能消散過量熱的問題就變大。不管尺寸是否減小，產熱依舊，但散熱表面積愈來愈小。
由LED兩端正向電壓降不同引起的過量熱會縮短LED的壽命，且超時會減小LED的亮度。LED的亮度在較低的工作溫度下會更高。因此，較小的熱量容許在相同的工作亮度下有較小的工作電流，而較小的工作電流又會產生較小的過量熱。這種電流的減小還可改善LED的顏色。例如，較低的工作電流可改善綠LED的顏色。此外，隨著工作溫度的提高，每個LED有不同的響應，從而顯示器的顏色特徵能在整個溫度範圍內變化。因為真彩色顯示器的部件的熱特徵不同，故過量熱能在這些部件內產生應力；而應力能產生機械缺陷，包括部件連接缺陷。事實上，如果熱量過多，則甚至能使塑料部件變形。
因此，存在和保持著一種需要使發光二極體形成的平板顯示器能夠產生全範圍的顏色，而不只是多色；並且能夠在一個很小的物理空間內這樣做。此外，還存在和保持一種需要使一個驅動由發光二極體形成的真彩色顯示器的系統能夠產生一個全範圍的顏色，而不只是多色；該系統可減小顯示器的產熱量，改善顯示器的顏色，減小顯示器所用電力的數量，增加顯示器的亮度，和提供用於顯示器的壽命更長的部件。
因此，本發明之一個目的在於提供一種平板顯示器它能夠產生全範圍的真彩色，並且能夠用模塊形式這樣做，以便能夠由上述模塊形成大的平板顯示器，並且還不增加顯示器所需的總厚度。
本發明之又一目的在於提供一種對由發光二極體形成的真彩色顯示器進行驅動的系統，它可減小由這些顯示器產生的熱量。
本發明之另一目的在於提供一種驅動真彩色顯示器的系統，它可改善顯示器的顏色和亮度。
本發明之又一目的在於提供一種驅動系統，它可減小驅動真彩色顯示器所需的電力數量。
本發明之另一目的在於提供一種驅動系統，它可延長真彩色顯示器的部件的使用壽命。
本發明以薄的全色平板顯示器模塊滿足這些目的，該模塊包括一個印刷電路板；一個在印刷電路板的第一表面上安裝的由基本平的全範圍真彩色象素組成的矩陣，其中每個象素都包括一個在可見光譜的紅色段發光的發光二極體(LED)，一個在可見光譜的綠色段發光的LED，和一個在可見光譜的藍色段發光的LED；和一個用於發光二極體的激勵電路，激勵電路裝在發光二極體的印刷電路板的反面上。
在本發明的另一個方面，本發明包括一個真彩色象素，該象素由下列LED組成一個在可見光譜的藍色區發光的LED；一個在可見光譜的綠色區發光的相鄰LED，藍色LED和綠色LED在基本上相同的平面內具有各自的頂接點；和一個在可見光譜的紅色區發光的相鄰LED，其中紅色LED包括至少一個鋁鎵砷化物(AlGaAs)激活層，並且在基本上與藍色LED和綠色LED的陽極接點平面相同的平面內具有它獨自的頂陽極接點。
在另一個方面，本發明包括一個真彩色象素，該象素由一個藍色LED、一個紅色LED和一個綠色LED組成；其中藍色LED包括一個碳化矽襯底和一個Ⅲ族元素氮化物激活層。
在又一個方面，本發明包括一個真彩色象素，該象素由一些固態發光二極體組成，這些二極體能形成在三角形區域內的CIE曲線的相應段任何顏色；三角形的各邊由一個在430nm與660nm之間的CIE曲線上的直線、一個在660nm與一個處於500-530nm之間的點之間的直線、和一個在500-530nm點與430nm之間的直線組成。
在另一個方面，本發明包括一個全範圍的真彩色平板顯示器模塊，模塊包含一個象素矩陣，矩陣由n行和2n列組成，在此n是2的乘方；和包括用於激勵兩組部件中的矩陣的裝置，其中每個部件有n／2行，該裝置用於使每個象素更亮，降低時鐘更新速度，和一般更有效地利用電力。
在又一個方面，本發明包括一個薄的全範圍的真彩色平板顯示器模塊，該模塊包含一個在印刷電路板上以水平行和垂直行(列)安排的LED象素的矩陣，其中每個象素都包含4個相應的象限。每個象素都具有一個第一象限中的紅色LED，一個第二象限中的綠色LED，一個第三象限中的藍色LED，和一個第四象限中的公用接觸墊片。這些LED在每個象素內具有互相間相同的象限關係。各列中的象素都具有相同取向的象限，而在任何給定列中象素內的象限都對相鄰列中象素取向90°，藉此對毗連一個相鄰列中各象素內公用接觸墊片的一列中各象素內公用接觸墊片進行定位。
本發明的另一些實施例還提供一種方法，用於對一種具有不同顏色LED矩陣的發光二極體(LED)顯示器進行激勵，其中矩陣的不同顏色LED被共同地連接，以便把加到共同連接的LED中一個LED上的電壓加到全部共同連接的LED上。該方法向LED矩陣中的共同連接的不同顏色LED提供不同的電壓。在本發明的一個確定實施例中，該方法向LED矩陣的第一選定組的LED提供一個第一電壓，並向LED矩陣的第二選定組的LED提供一個第二電壓。
在本發明的另一個實施例中，相繼地提供一些電壓，使第一電壓和第二電壓多路復用於共同連接的LED。
在本發明的又一個實施例中，LED的矩陣包括多行不同顏色的LED，這些LED被共同連接，使一個電壓加到一行LED中的每個LED上。對於上述LED矩陣，不同的電壓可以多路復用於一行LED，以便向該行LED中的LED提供不同的電壓。
在本發明的又一個實施例中，當向共同連接的LED提供第一電壓時，選擇地觸發那些來自LED第一選定組的LED。而當向共同連接的LED提供第二電壓時，選擇地觸發那些來自LED第二選定組的LED。
在本發明的另一個方面，提供一種發光二極體矩陣顯示器。這種發光二極體矩陣顯示器包括一個具有不同顏色的LED矩陣的發光二極體(LED)顯示器，其中矩陣的不同顏色LED被共同連接，使一個加到共同連接的LED中一個LED上的電壓可加到全部的共同連接的LED上。一些激勵器把不同的電壓供給LED矩陣中不同顏色的LED。在發光二極體矩陣顯示器中，LED矩陣包括多行共同連接的LED以便把一個電壓加到一行LED中的各個LED，激勵器裝置可以包括把不同的電壓多路復用於LED行的裝置，用於把不同的電壓供給LED行中的各個LED。
在本發明的一個實施例中，提供一種發光二極體矩陣顯示器，它包括一個第一選定組的LED和一個第二選定組的LED，把第一電壓供給LED矩陣中第一選定組的LED，把第一電壓供給LED矩陣中第一選定組的LED，並把第二電壓供給LED矩陣中第二選定組的LED。本實施例還包括多路復用裝置，用於把第一電壓和第二電壓相繼地供給LED行，使第一電壓和第二電壓多路復用於LED行。該發光二極體矩陣顯示器還可包括一裝置，用於當把第一電壓供給LED時，選擇地觸發第一組的LED，和當把第二電壓供給LED行時，選擇地觸發第二選定組的LED。
在本發明的另一個實施例中，提供一種電路，用於激勵一個具有發光二極體矩陣的發光二極體顯示器；其中二極體被分成至少一行，在這一行中至少有一個二極體以第一電壓工作，並且至少有一個二極體以第二電壓工作。該電路包括一個連接於所述行中發光二極體的第一激勵器，它在第一激勵器被觸發時把第一電壓加到發光二極體上；一個連接於所述行中發光二極體的第二激勵器，它在第二激勵器被觸發時把第二電壓加到發光二極體上；一個連接於第一激勵器和第二激勵器的電壓選擇裝置，它選擇地觸發第一激勵器以便把第一電壓供給二極體行，並且選擇地觸發第二激勵器以便把第二電壓供給二極體行；和一個連接於所述行中二極體的發光二極體選擇裝置，它在一個電壓被加到二極體上時選擇地觸發二極體。
在本發明的又一個實施例中，激勵電路包括觸發裝置，用於當電壓選擇裝置觸發第一激勵器時，對以第一電壓工作的二極體選擇地觸發，和用於當電壓選擇裝置觸發第二激勵器時，對以第二電壓工作的二極體選擇地觸發。
在本發明的又一個實施例中，激勵電路包括多路復用裝置，用於相繼地使電壓選擇裝置把第一電壓和第二電壓供給所述行中的二極體。
在本發明的另一個實施例中，激勵電路包括一個與第一激勵器對應的第一移位寄存器和一個與第二激勵器對應的第二移位寄存器。第一移位寄存器具有一個對應於以第一電壓工作的行中各個二極體的位，並且第二移位寄存器具有一個對應於以第二電壓工作的行中各個二極體的位。通過把一個對應於選定二極體的位模式相繼地裝入相應的移位寄存器中，觸發二極體。在上述的電路中，最好是，當第二移位寄存器的輸出被截止時，起動第一移位寄存器的輸出；而當第一移位寄存器的輸出被截止時，就起動第二移位寄存器的輸出。當起動第一移位寄存器時，電壓選擇裝置可以選擇第一電壓；而當起動第二移位寄存器時，該裝置就選擇第二電壓。
在本發明的另一個實施例中，發光二極體矩陣包括多行LED。每個LED行都具有一個用於把第一電壓供給該行的相應第一激勵器，和一個用於把第二電壓供給該行的相應第二激勵器。
本發明的另一個實施例提供一種激勵電路，它具有一個對多行中的每個行掃描的裝置，用於相繼地使電壓選擇裝置觸發第一激勵器，以便把第一電壓供給一個行，並且觸發第二激勵器，以便把第二電壓供給該行。
下面結合附圖詳細描述本發明，會更容易了解本發明的上述和其它目的、優點和特點，以及實現它們的方式；


優選和典型的實施例，在附圖中圖1是一個根據本發明的模塊的立體圖；圖2是一個圖1所示模塊的後部的立體圖；圖3是一個電路圖，說明用於本發明模塊的激勵電路的一部分；圖3A是一個電路圖，說明用於本發明模塊的激勵電路的另一實施例的一部分；圖4是一個時序圖，說明本發明的操作；圖4A是一個時序圖，說明本發明另一實施例的操作；圖5是一個根據本發明的象素的示意圖；圖6是一個CIE曲線，說明通常由現有技術多色器件產生的可見色的一部分；
圖7是一個CIE圖，說明可由本發明的象素和模塊產生的附加色；圖8是一個在印刷電路板上象素安排的示意圖；圖9是一個本發明用來顯示數據的方式的一個方面的流程圖；圖10是一個流程圖，說明微處理機控制器能用來使用一個根據本發明的模塊產生一個顯示的方式；圖11是另一個流程圖，說明能夠用來把各種圖象信息傳送到本發明模塊的方式；和圖12是一個根據本發明的激勵電路的示意圖。
本發明是一種能夠產生全範圍真彩色的薄平板顯示器模塊。如上所述，同以前從裝有發光二極體或採用其他技術的現有器件得到的顏色相比，術語真彩色涉及範圍大得多的顏色。本發明提供一種薄平板顯示器模塊，適合於作為構造任何尺寸的，雖然主要是牆壁的尺寸，薄平板顯示器的組合件。本發明的模塊能用任何顏色或顏色組合對任何移動的或靜止的可見圖象部分進行顯示。通過水平地或垂直地組合模塊，實際上能夠構造任何尺寸的顯示板。
圖1和2是前視和後視立體圖，說明了以標號20概括表示的模塊。在印刷電路板22的第一表面上安裝一個基本的平全色象素矩陣，在圖1中以標號21標記一些象素。本文會較詳細地描述各個象素21都包括一個紅色LED，一個綠色LED和一個藍色LED。也許最好是如圖2所示，在印刷電路板22的反面安裝用於發光二極體象素的激勵電路。
還要了解，一個象素可能包括一個或多個顏色的一個以上的LED，這是象素和模塊的某些應用可能要求的。然而，為簡化起見，在此用一個紅色，一個綠色和一個藍色LED描述象素。
圖1還說明，模塊20還包括一個前屏蔽板23，它放在與象素21相同的印刷電路板23表面上。如圖1的放大部分所示，前屏蔽板能夠包括一個對比度增強裝置，它在所說明的實施例中包括屏蔽板23的暗段24和白反射段25。每當各象素21被照亮時，暗段24與白段25之間的對比度結合象素的輸出能有助於改善人觀察的總圖象。
在優選實施例中，前屏蔽板23包括一個模製塑料板，一般是一種象丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABC)之類的塑料板，孔28的矩陣分割板的前和後，以便按照和裝在印刷電路板22上的象素21相同的或基本上類似的位置和尺寸的矩陣來安排諸孔。在優選實施例中，孔28的壁有一定角度，藉此提供一個對從模塊前象素21斜射的光進行反射的裝置；並且在顯示器前面的孔的尺寸是孔徑相對於孔距足夠大，以提供適當高的密度和滿意的視覺圖象，同時在各孔的周圍留下足夠大的區域，以提供一對比度。
優選實施例使用的孔對象素間距的比值不小於5．5至7．62。如上所述，孔的內表面25是白色或者類似的反射色，而孔周圍的區域24是暗色或對比色。
圖2說明，顯示器模塊20還能包括一個在與象素21相反的印刷電路板表面上的支持架26。在優選實施例中，前屏蔽板還包括一個杆27。印刷電路板32包括一個能夠對準杆27的間隙孔30，杆27伸過此孔。支持架26包括一個如孔31所示的裝置，用於接受杆27，並且使杆27伸入其中；以及一個象杆27的螺紋內壁(未示出)之類的裝置，當它與螺釘或螺栓連接時，它可把支架26固定到杆27上。這些特徵可使前屏蔽板23固定到支持架26上，而印刷電路板22處於其間，從而把印刷電路板22與屏蔽板23或支架26之間的錯位減至最小或予以防止，同時還使印刷電路板和支架26獨立地移動，足以在熱膨脹情況下避免損傷。
如圖2所示，在優選實施例中，支架26確定一個毗連印刷電路板22的第一槽32，用於使空氣流動於支架26與印刷電路板22之間，以有助於散熱。在優選實施例的又一個方面，支架26還包括一個在印刷電路板22反面的導電裝配裝置，用於把模塊以可拆卸方式夾到電源上。裝配裝置最好包括一個與印刷電路板象素相對的第二槽29，它能夠連接於一個標準電源，例如匯流條。
在優選實施例中，前屏蔽板23還能包括一些槽38，用於空氣流動；還能包括一個導電的塗層，通常是一個噴塗的導電塗層，它接觸激勵電路的接地信號，藉此減小模塊20的電磁輻射。
本發明的模塊20還包括一個激勵電路系統，如圖2中一些電路元件所示，其中一些元件以標號34表示。電路元件34通過印刷電路板22與象素21互相連接。通過在與象素相同的印刷電路板上安裝激勵電路系統，本發明提供一種截面很窄的模塊，而與單個模塊(即行與列)的總局就寸無關，並且與連接多少個模塊以形成總顯示器無關。
圖3說明本發明的一些具體電路元件。最好是，激勵電路系統包括一個輸入緩衝器35，一個電響應於輸入緩衝器35的多路分解器36，一行對多路分解器36電響應的激勵器37，和一列對輸入緩衝器電響應的以標號40泛指的激勵器。然而，會了解，存在一些電路，或能夠設計一些電路，去激勵電子顯示器。請參考例如Dorf，《電氣工程手冊》(CRC出版社，1993)，第77章，1767頁之後。
同樣，圖3A說明一個優選的激勵電路系統，它包括一個輸入緩衝器35，一個對輸入緩衝器35電響應的多路分解器36，幾行對多路分解器36電響應的激勵器37，和幾列對輸入緩衝器電響應的以標號41、42和43表示的激勵器。
在圖3所示的實施例中，矩陣包括n行和2n列，在此n是2的乘方，且其中行激勵器包括2個激勵器，其中每個激勵器激勵n／2(即一半)行。圖3示出兩個上述激勵器37，其中每個模塊具有矩陣中的16行和32列。因此，在圖3所示的實施例中，n是16，2n是32，和／2是8，從而每個激勵器(最好是場效應電晶體FET)激勵8行。
在圖3A所示的實施例中，矩陣包括n行和2n列，在此n是2的乘方，且其中行激勵器包括4個激勵器，其中每個激勵器激勵n／4(即四分之一)行。圖3A示出4個上述激勵器37。另一方面，可以利用一種單獨的行激勵器，它能夠激勵一個群中的好幾行。例如，如圖3A所示，把矩陣分成4組4行部件。因此，一個有能力激勵4行的單獨行激勵器可以用於全部4行部件。由行驅動器組數確定部件數。本專業的技術人員會了解，在從本發明的指導原理受益的同時，還可以利用其它的列激勵器和行激勵器的組群方式。
圖3說明，在一個實施例中，激勵電路系統包括兩組列激勵器40，其中每一組都代表用於藍色數據41(即激勵藍色LED的數據)、綠色數據42和紅色數據43的相應32位移位寄存器、鎖存器和激勵器。三個相應的電位計39(藍色)、48(綠色)和49(紅色)整個地控制流向各顏色的電流。可按需要或條件手工地或數位化地控制這些電位計。
圖3A還說明，在一個替代實施例中，激勵電路系統包括4組列激勵器41、42和43，其中每一組都代表用於藍色數據43(即激勵藍色LED的數據)、綠色數據42和紅色數據41的相應32位移位寄存器、鎖存器和激勵器。然而，在圖3A中只示出4組列激勵器中的兩組；4組激勵器除下述不同外都相同根據矩陣的行形成列，和把數據供給列激勵器。這樣，在圖3A所示的實施例中，列激勵器把矩陣分成4個相當於4行的部件，帶有32列紅色LED、32列綠色LED和32列藍色LED。部件的行相當於4組行激勵器37。
因此，優選實施例是一個32×16點矩陣LED平板顯示器模塊，它用混合和脈衝寬度調製方法組合紅色(660nm)、綠色(525nm)和藍色(430nm)LED，能夠顯示約16．7百萬種顏色。通過水平地、垂直地或二者都用地組合模塊，實際上能夠構造任何尺寸的顯示板。模塊包含組合移位寄存器、鎖存器和恆定電流激勵器集成電路，和行激勵場效應電晶體(FET)。模塊能以1／8佔空周期使用一種4重4行多路復用激勵方法或一種雙重8行多路復用激勵方法，用於最大亮度和最小時鐘速度。
將多路復用用於顯示器上，在模塊上顯示數據。在以水平行互連各個LED公用陽極和以列互連LED不同顏色陰極的情況下，在一個格柵矩陣中安排各個象素。在圖3的系統中，每行(兩組8個)被連接於一個P型MOSFET電流源，並且每列(每個LED列3列，總數96)被連接於一個恆定電流吸收激勵器和一個有關的移位寄存器。對於圖3A所示的系統，每行(總計4組4個)被連接於兩個P型MOSFET電流源，即一個7．5伏下的電流源和一個4．5伏下的電流源；並且每列(每個LED列3列，總數96)被連接於一個恆定電流吸收激勵器和一個相關移位寄存器。在開動時，在兩個系統中任何一個系統中，都斷開全部行激勵器FET。雖然針對P型場效應電晶體和正電壓描述本發明，但本專業技術人員會明白，不論行中二極體是否已共同連接陽極或陰極，皆可利用其它的開關器件，並可利用取決於二極體特徵的其它電壓。
圖4示意地說明與圖3所示系統有關的下述步驟，在一種連續重複的循環中從頂行開始把這些步驟順序地用於每一行，以顯示一個可見實象；把涉及要在下一步顯示的兩行燈的RGB數據組(6位寬)數在時鐘信號的上升沿記錄到6個移位寄存器組中(即一組用於紅色，一組用於綠色和一組用於藍色，這三組用於上8行，其它三組用於下8行)。移位的數據組的數目應當等於顯示器中列數，並且在優選實施例情況下是32個時鐘周期。要在離輸入緩衝器最遠的(電子地)模塊側上顯示的數據是首先輸出的。然後，通過取「起動」信號高，斷開行激勵器FET。然後通過使「閉鎖」信號跳低不少於25毫微秒(ns)，把移位寄存器的數據鎖入列激勵器。然後把針對移出數據的行地址置於A0-A2信號上(地址0是頂行(行8)，且7是底行(行7))。通常把這值增加0，1，…7等(對每半個顯示器，從頂到底)。然後通過取起動信號低，起動行激勵器FET。現在LED的諸行示出用於該行的圖象。然後用一種每秒訪問全部行60次左右的循環方式，對各行重複這一過程，以顯示一種無閃爍的多路復用可見實象。
圖4A示意地說明與圖3A所示系統有關的下述步驟，然後在一種連續重複的循環中從頂行開始把這些步驟順序地用於每一行，以顯示一個可見實象；把涉及要在下一步顯示的諸行燈的數據組(3位寬，全部4個部件總計12位)數在時鐘信號的上升沿記錄到12個移位寄存器組中(即對相當於4行激勵器的每個部件來說，一組用於紅色，一組用於綠色和一組用於藍色)。移出的數據組數應當等於顯示器中列數，並且在優選實施例的情況下是32個時鐘周期。要在離輸入緩衝器最遠(電子地)的模塊側上顯示的數據是首先輸出的。然後，通過取「起動」信號高的補碼，斷開行激勵器FET。然後通過使「閉鎖」信號跳低不少於25毫微秒(ns)，把移位寄存器中的數據鎖入列激勵器。然後把針對移出數據的行地址置於A0-A1信號上(地址0是每個行部件的頂行(行0)，且地址3是其底行(行3))。通常把值增加0，1，2，3等(對每四分之一個顯示器，從頂到底)。然後通過取起動信號低，起動行激勵器FET。對於每個地址，在激活起動信號的同時，「顏色選擇」信號都對每個數據循環，從低態變到高態一次。這個「顏色選擇」信號把激勵器從LED的第一電壓轉接到第二電壓，以便當顏色選擇信號選擇藍色LED移位寄存器時，激勵器把7．5伏供給該行，而當顏色選擇信號選擇紅色和綠色移位寄存器時，行激勵器把4．5伏供給該行。這可多路復用每個更新周期的時間，在此周期激活藍、紅和綠色LED；且同時保持系統的總更新率。這可保證行更新率保持在1至8。LED的諸行會示出該行的圖象。然後用一種循環方式對各行重複該過程，通常以大於每秒60次，最好以約每秒1000次訪問全部行，以顯示一種無閃爍的多路復用可見實象。
在本發明另一些實施例中，每個象素21都包括一個用於全部三個LED的公用陽極，以便接通或斷開整個象素；和一個用於象素中每個單獨LED的單獨陰極，以便控制每個LED的狀態和亮度，藉此控制象素髮射的全部顏色。可用一個與LED串聯地安置的電阻器，控制流過LED的電流大小。這個電阻器是可調的。
在一些優選實施例中，本發明還包括一個單穩態電路裝置，用於防止象素中二極體最大額定值被超過。更準確地說，在起動信號的上升沿，在一個由電容器和電阻器串聯建立的時間周期內，輸出升高或停留在高位。調節電容器和電阻器，使輸出停留在高位的時間長度長於在相繼起動轉移之間的時間。因此，如果由於控制器故障而不發生起動轉移，則輸出信號處於低態，從而阻塞列激勵器4，且斷開LED。
如本說明書背景部分所述，本發明解決的一個問題和本發明提供的一個優點是，從LED可得到寬廣範圍的顏色，這些顏色可結合到象素中，從而到矩陣和模塊中。這樣，在另一方面，本發明包括一個象素。圖5示意地表示這樣一個象素，並且用與早先標號一致的21概括地表示。該象素包括一個在可見光譜紅色段發光的LED44，一個在可見光譜綠色段發光的LED45，和一個在可見光譜綠色段發光的LED46。紅、綠和藍色LED44、45和46是互相毗連的，並且在象素上的基本相同平面中有其各自的頂端接點。紅色LED44包括至少一個鋁鎵砷化物(AlGaAs)的激活層，並且紅色LED44還在一個和藍色LED46與綠色LED45的陽極接點基本相同的平面中具有其相應的陽極頂端接點。
同樣，全部LED的後接點也能置於一個公用平面中(最好與頂端接點的平面不同)。
熟悉這方面內容的專業人員立即會了解有能力把全部頂端接點置於基本上相同的平面中和把全部底端接點置於其自己的公用平面中，可大大地改善象素的可操作性，以及矩陣和整個模塊的可操作性。
也如圖5所示，每個二極體皆有一個相應的二極體陰極接點47和一個陽極接點50。然而，陽極接點50還連接於一個公用陽極墊片51，該墊片又連接於一個公用陽極接點52。這種安排供上述單獨控制之用。
在一些優選實施例中，藍色LED46包括一個碳化矽基片和一個活性的Ⅲ族元素氮化物層，氮化鎵是一種特別優選的活性層。在前述的編入的專利和同時進行的申請中，詳細描述這種發光二極體。
如上所述，最好是由鋁鎵砷化物製成紅色LED。
可由活性的Ⅲ族磷化物層，例如磷化鎵層或鋁銦鎵磷化物層形成綠色LED45，即，綠色LED可以類似於藍色LED地形成，它也包括一個碳化矽基片和一個氮化鎵活性層。
在一些其中藍色LED和綠色LED都包括碳化矽基片和活性Ⅲ族元素層的實施例中，通常它們的電壓參數可以互相匹配，以簡化激勵電路系統。
在一些優選實施例中，LED全由恆定電流器件激勵，然而這些激勵源把不同的電壓選擇地供給LED，以補償在紅色LED、綠色LED和藍色LED的正向電壓特徵之間的差異。
另一方面，LED可全由恆定電流器件激勵，但在恆定電流激勵裝置與紅色LED44陰極之間的電路中串聯一個電阻器，以便在由鋁鎵砷化物形成的紅色LED的正向電壓特徵與由碳化矽和氮化鎵形成的匹配藍色和綠色LED的正向電壓特徵之間補償其差異。
在另一方面，由於本發明採用的那種發光二極體以前是不適用的，故本發明包括一種由可形成在CIE曲線相應部分上的任何顏色的固態發光二極體形成的象素，該曲線位於由下列直線形成其各邊的三角形內在430nm與660nm之間的CIE曲線上的直線，在660nm與一些在500與530nm之間的點之間的直線，和在500-530nm點與430nm之間的直線。上述CIE曲線和三角形示於圖7中。換句話說，由於在本發明的象素中體現的LED輸出是基本上在CIE曲線上互相更遠地離開，故可由本發明的象素，以及由模塊產生的顏色範圍要比以前可用的範圍大得多。的確，本發明基本上提供真彩色顯示能力，而以前的器件只能產生多色顯示。
當然，會了解，代表本發明所產生顏色的CIE曲線上的區域是示範性的，而不是本發明的絕對限制或其它限制。例如，圖7說明落在約525nm的顏色三角形的「綠色」角。然而，如在別處所述，這裡所述的綠色角能落在從500至530nm的範圍，取決於特定的二極體。在上述情況下，在CIE曲線上確定的三角形的形狀與圖7所示形狀稍有不同，在識別LED精確輸出以後，容易把它迭加在CIE曲線上。
在另一方面，本發明包括一個印刷電路板上的象素的新設置。在本實施例中，顯示器模塊包括一個在印刷電路板上水平行和垂直行(列)中安排的LED象素矩陣，它的一部分示意地示於圖8中。圖8採用與上述說明相同的標號方法，以標號22表示印刷電路板，且以標號21表示各個象素。同樣，在每個象素內以標號44、45和46分別表示紅色、綠色和藍色LED。圖8還示出一些通孔53。
圖8還說明印刷電路板22上的5行和2列部分。如上面針對圖5所述，每個象素都包括4個相應的象限，它們基本被定義成紅色、綠色和藍色LED部分(44，45，46)和第4象限中的公用接觸墊片51。圖8說明，LED具有每個象素內彼此相同的象限關係，並且諸象限在每列的象素內具有相同的取向。這樣，圖8說明，在左邊的列中，紅色LED44佔據下左象限，綠色LED45佔據上左象限，藍色LED46佔據下右象限，且公用接觸墊片51佔據上右象限。
然而，為了把所需的通孔數減至最少，本發明有利地轉動LED交替列的方向，使任何給定列中的象素相對於相鄰列的象素取向90°或180°。這樣，在圖8所示的右邊列中，公用接觸墊片51是在下左象限中，藍色LED46在上左象限，綠色LED45在下右象限，且紅色LED44在上右象限。如圖8所示，能夠顯著減少那些在左邊列中公用接觸墊片51和在右邊列中公用接觸墊片互相毗連的位置，使一個單通孔可接納來自兩個LED的引線。這樣，圖8說明，印刷電路板22具有用於每兩個象素的一個公用陽極通孔53，每個公用通孔53都位於兩個相鄰的象素列之間，且位於各個相鄰列中相應象素21的相應公用陽極墊片51之間，使來自兩個象素每一個的陽極引線52能穿過公用通孔53，從而使印刷電路板22所需的通孔總數，和其餘電路系統及其製作和其它因素的複雜性減至最小。
如上所述，最好是公用接觸墊片51包括陽極墊片。在模塊20上的這種裝置中的象素21都位於一個矩陣中(如上所述，優選實施例是8個水平行和32個垂直列的兩個部件)，在相同水平行中用於全部象素的諸公用陽極之間的電接線連接於一個相關行激勵器，並且在同一部件內的垂直列中相同顏色二極體的諸陰極之間的互連線連接於相關的恆定電流吸收激勵器。因此，象素21裝有4個控制裝置一個陽極接線裝置控制整個單元燈是通還是不通，和3個陰極接線裝置控制有燈的各色二極體的狀態和亮度，從而控制燈的發光色。
當然，會了解，依靠列或行是否要被多路復用，能夠在水平行之間而不在列之間使用相同的定位概念。同樣，雖然圖8說明的右邊列的象素已從左邊列的象素旋轉180°，但逆時鐘旋轉90°也會在每列中的接觸墊片之間產生類似的相鄰關係。在所說明的實施例中，水平行是多路復用的(如下所述)，從而一列一列地交替的象素取向是很方便的。如果需要，模塊也能垂直地多路復用(即按列)，並且象素取向可在交替行的基礎上加以旋轉。這樣，下面進行的圖8和多路復用的描述是旨在說明本發明的一個優選實施例，而不是限制本發明。
優選實施例採用本領域熟知的多路復用掃描技術方案，其中，以足夠高的重複率按照連續的順序單獨地照射矩陣中的各行或列，以形成一個明顯的連續可見圖象。這種模塊通常使用一個等於行顯示高度的多路復用率。在多行模塊形成顯示的情況下，並聯地控制每個模塊的行。上述裝置提供一種控制大量象素的低成本方法，使大量的象素行只需要一組列激勵器。還可垂直地構造上述裝置，使大量的象素列只需要一組行激勵器。
供給燈的功率通常等於由各二極體連續額定電流多路復用的行數的功率。因此，當各二極體具有20毫安(mA)的名義直流額定電流並且進行16路復用時，就施加320mA的電流。然而，這樣高的電流使二極體受力，並縮短其壽命。此外，一些二極體材料在低得多的電流下就達到飽和。此外，通常認為，100mA是維持燈壽命的理想最大電流。
還有一個與多路復用16行有關的問題在循環時間內需要16個獨立的更新。這就產生較高的移位時鐘速度，導致使用昂貴的緩衝器，和需要廣泛濾波以減小電磁輻射。因此，在本發明的優選實施例中，把諸行分成一些不大於每個部件4行的部件，這一特徵容許較大的每象素亮度(即100mA／8對100mA／16)，較低的時鐘更新速度，和較小的來自列激勵器輻射的熱量。當然，可把這種分隔用於具有大於4行的任何數量行的模塊。
圖9、圖10和11進一步說明本發明優選實施例的操作。圖9是一個流程圖，說明要顯示的圖象能作為一種複合視頻輸入或作為一種VGA型輸入而產生。如果它是一種複合視頻輸入，則由用標號56表示的模擬數字轉換器把信號從模擬轉換到數字。然後把來自轉換器56或VGA輸入55的輸入送到幀接收器57，再送到抽樣器60。幀接收器57同步於在每幀和排視頻信號開始時出現的水平或垂直信號。
在檢測到同步信號以後，在同步信號提供一個已知基準的情況下把數字數據存入存儲器64中，以便能用一種可重複和識別的方法存儲數據。
通常在交替幀緩衝器區61存儲交替幀，使抽樣器60在幀接收器57存儲當前幀的同時閱讀以前接收的幀。然後把信號轉到本發明的形成顯示器62的模塊。
圖10說明一個微處理機控制器怎樣用於運行每個模塊。來自期望源的數據轉到輸入時鐘63，它能把數據或者送到抽樣器60或者送到隨機存取存儲器(「RAM」)64。圖10還說明能在何處把所需信號送到模數轉換器56。然後能把數據從RAM送到時鐘和尋址系統65，或送到數據選擇器66。時鐘和地址選擇器把信號送到期望的行和列，同時數據選擇器把它送到以前所述的模塊中移位寄存器。
圖11說明能夠從一些源產生一個顯示，這些源包括通過遠程通信線路(用數據機67說明)得到的信息，和上面用標號54表示的並且在圖10中示出的視頻輸入信息，這種視頻輸入信息由攝像機或磁帶之類的磁存儲器通過幀接收器57送到微處理機(例如個人計數機)70。這種信息還可來自掃描器71或者來自磁碟之類的電磁存儲器(或任何等效器件)72。個人計算機中微處理器70根據參考圖9和10所述的方案進行操作，並且產生用於模塊顯示的信息。
圖12進一步說明本發明的實施例。如圖12所示，示出一部分矩陣20。這部分矩陣20顯示一行LED，該行中每個燈20A和20B皆有一個紅色、綠色和藍色LED。雖然兩個燈被示出，但如上所述，該行可包括不同數目的燈。示出多路分解器36和行激勵器37的兩個電晶體激勵器100和102。還示出列激勵器41，42和43，激勵器42和43作為單獨的部件示出。
如圖12所示，激勵電晶體100連接於7．5伏的電壓源，和激勵電晶體102連接於4．5伏的電壓源。電晶體100和102的輸出連在一起，並且連接於矩陣20的LED行。在操作中，如上所述，把列激勵器41，42和43的移位寄存器裝以用於一行矩陣的數據。然後起動信號降低，以觸發行激勵器。根據顏色選擇信號的狀態，多路分解器36觸發電晶體100或電晶體102。如圖12所示，當顏色選擇信號變高，使紅／綠色列激勵器42和43被起動時，多路分解器36選擇電晶體102，並且把4．5伏加到矩陣行中二極體的陽極上。當顏色選擇信號變低，使藍色激勵器41被起動時，多路分解器36選擇電晶體100，並且把7．5伏加到矩陣行中二極體的陽極上。這樣，就把不同的電壓加到矩陣20中不同顏色的LED上。根據顏色選擇信號使電壓多路復用於該行。完成這一操作的方法是電晶體100向LED矩陣中藍色LED提供一個第一電壓，並且電晶體102向LED矩陣中紅色和綠色LED提供一個第二電壓。
雖然本發明是針對兩個電壓和紅色與綠色LED同組來描述的，但本專業技術人員會了解，可以把兩個以上的電壓多路復用於LED矩陣。例如，能夠對矩陣中每種顏色的LED提供一個獨立的電壓。換句話說，能夠對具有共同操作特徵的每組LED提供一個獨立的電壓。同樣，能夠使用LED顏色的其它分組。這些替代實施例需要具有一個用於每個期望電壓的激勵器，和一個在適當的時間選擇期望電壓的信號。
除了在加到LED上的電壓之間容易進行選擇之外，選擇LED觸發的信號工作循環也可以改變，以便在每個掃描循環期間用一段不同的時間照亮不同顏色的LED。例如，可以利用這種改變的工作循環會平衡LED之間的顏色。
雖然本發明是針對單獨的象素和單個的模塊進行描述的，但會了解，本發明特別有利方面之一是有能力使任何數量的模塊互相連接，並且以任何適宜的方式激勵，以形成幾乎任何尺寸的大屏幕顯示器。如本專業技術人員所熟知，象素和模塊的尺寸能夠隨所期望點光源而變。在這方面，眾所周知，對於一種特定尺寸的多個光源來說，當一個觀察者移動一段遠離這些多光源的距離以後，他會把它們看成是一個單點光源。因此，對於電視之類的較小顯示器來說，要維持比較小的單獨象素，使觀察者能坐在相當靠近顯示器的地方，仍然看出由點光源形成的圖畫。另一方面，對於象室外顯示器之類的較大顯示器，例如標牌或記分牌來說，觀察者通常以更大的距離觀看顯示器。因此，能夠引用較大的象素、較大的模塊等去給出較亮的光，而仍向較遠的觀察者提供點源的光學圖象。
在附圖和說明書中，已公開本發明的一些典型優選實施例，並且雖然採用過一些專門術語，但它們只在普通和描述意義上使用，而不用於限制目的，本發明的範圍在下述權利要求中提出。
權利要求
1．一種薄型全色平板顯示器模塊，包括一個印刷電路板；一個裝在所述印刷電路板的第一表面上的基本平的全色象素的矩陣；各個所述象素皆包括一個在可見光譜的紅色段發光的發光二極體，一個在可見光譜的綠色段發光的發光二極體，和一個在可見光譜的藍色段發光的發光二極體；和用於所述發光二極體的激勵電路系統，裝於所述印刷電路板的相對表面上。
2．根據權利要求1的薄型全色平板顯示器模塊，其中，所述的激勵電路系統包括在所述象素與塗敷於所述印刷電路板的所述激勵電路系統之間的互連線。
3．根據權利要求2的薄型全色平板顯示器模塊，其中，所述的激勵電路系統包括一個輸入緩衝器；一個響應於所述輸入緩衝器的多路分解器；一個響應於所述多路分解器的行激勵器；和一個響應於所述輸入緩衝器的列激勵器。
4．根據權利要求2的薄型全色平板顯示器，其中每個所述象素皆包括一個用於所述象素中全部三個LED的公用陽極，旨在接通或斷開整個象素；和一個用於所述象素中各個單獨LED的單獨陰極，旨在控制所述各個LED的狀態和亮度，從而控制由所述象素髮出的總顏色。
5．根據權利要求2的薄型全色平板顯示器模塊，還包括一個單穩態電路裝置，用於檢測一個或多個周期輸入信號的確立，和用於當上述輸入信號在一段確定時期不存在時，阻塞供給象素的功率，以便不超過所述象素中所述二極體的最大額定功率。
6．根據權利要求1的薄型全色平板顯示器模塊，還包括一個在與所述象素相同的所述印刷電路板表面上的前屏蔽板。
7．根據權利要求6的薄型全色平板顯示器模塊，其中所述的前屏蔽板還包括一些所述象素上面的透鏡，以及毗連所述象素的反射鏡和對比度加強裝置。
8．根據權利要求6的薄型全色平板顯示器模塊，其中所述的前屏蔽板還包括一個接觸所述激勵電路系統接地信號的導電塗層，用來減小所述模塊的電磁輻射。
9．根據權利要求6的薄型全色平板顯示器模塊，還包括一個支承架，它裝在與所述象素相對的所述印刷電路板的所述相對表面上。
10．根據權利要求9的薄型全色平板顯示器模塊，其中所述的前屏蔽板還包括一個杆；所述的印刷電路板包括一個間隙孔，它匹配所述的杆，並且所述的杆穿過它；所述的支承架包括用於接受所述杆的裝置，在其中放入所述杆；和用於把所述支承架固定到所述杆上的裝置，以把所述前屏蔽板固定到所述支承架上，使所述印刷電路板置於其間，藉此最大程度地減小或防止所述印刷電路板脫離所述屏蔽板或所述架，而同時容許所述印刷電路板和所述架在熱膨脹情況下可獨立地移動。
11．根據權利要求9的薄型全色平板顯示器模塊，其中所述的支承架包括一個毗連所述印刷電路板的第一槽，用於容許空氣流動於所述支承架與所述電路板之間，以便幫助散熱。
12．根據權利要求9的薄型全色平板顯示器模塊，其中所述的支承架包括相對於所述印刷電路板的導電裝配裝置，用於可拆卸地將所述模塊夾連至電源。
13．根據權利要求1的薄型全色平板顯示器模塊，它能夠形成在落於一個三角形區域內的CIE曲線相應部分上的任何顏色，該三角形的各邊由下列直線形成一條在約430nm與660nm之間的CIE曲線上的直線，一條在660nm與一個在500與530nm之間的點之間的直線，和一條在所述500-530nm點與約430nm之間的直線。
14．一種象素，包括一個在可見光譜藍色段發光的發光二極體(LED)；一個在可見光譜綠色段發光且毗連所述藍色LED的發光二極體；所述藍色LED和所述綠色LED的各自頂端接點在基本上相同平面內；和一個在可見光譜紅色段發光且毗連於所述藍色LED和所述綠色LED的發光二極體，所述紅色LED包括至少一個鋁鎵砷化物(AlGaAs)激活層，並且所述紅色LED在與所述藍色LED和綠色LED的所述頂端陽極接點基本相同的平面內具有其相應的頂端陽極接點。
15．根據權利要求14的象素，其中所述的LED包括一些相應的底端接點，並且其中所述的底端接點都處於一個與所述頂端接點的所述公共平面不同的基本公共平面內。
16．根據權利要求15的象素，其中所述頂端接點是陽極接點；每個二極體的陰極連接於一個單獨的插頭，和每個二極體的所述陽極頂端接點連接於一個公用陽極插頭。
17．根據權利要求l4的象素，其中所述的藍色LED包括一個碳化矽基片和一個Ⅲ族元素氮化物激活層。
18．根據權利要求17的象素，其中所述的Ⅲ族元素氮化物激活層包括氮化鎵。
19．根據權利要求14的象素，其中所述的綠色LED包括一個碳化矽基片和一個Ⅲ族元素氮化物激活層。
20．根據權利要求19的象素，其中所述的Ⅲ族元素氮化物包括氮化鎵。
21．根據權利要求14的象素，其中所述的綠色LED包括一個Ⅲ族元素磷化物激活層。
22．根據權利要求21的象素，其中所述的Ⅲ族元素磷化物包括磷化鎵。
23．根據權利要求21的象素，其中所述的Ⅲ族元素磷化物包括鋁銦鎵磷化物(AlInGaP)。
24．根據權利要求14的象素，其中所述的藍色LED包括一個碳化矽基片和一個Ⅲ族元素氮化物激活層；所述的綠色LED包括一個碳化矽基片和一個Ⅲ族元素氮化物激活層；和所述的藍色LED和所述的綠色LED具有其互相匹配的電壓參數，以簡化其激勵。
25．根據權利要求14的象素，它能夠形成在落於一個三角形內的CIE曲線的相應部分上的任何顏色，三角形的各邊由下列直線形成一條在約430nm與660nm之間的CIE曲線上的直線，一條在約660nm與在500與530nm之間的點之間的直線，和一條在所述500-530nm點與約430nm之間的直線。
26．一種由固態發光二極體形成的象素，它能夠形成在落於一個三角形內的CIE曲線的相應部分上的任何顏色，三角形的各邊由下列直線形成一條在430nm與660nm之間的CIE曲線上的直線，一條在660nm與在500與530nm之間的點之間的直線，和一條在所述500-530nm點與430nm之間的直線。
27．一種薄型全色平板顯示器模塊，包括一個由n行和2n列形成的象素矩陣，在此n是2的乘方；和用於激勵矩陣的裝置，矩陣由成套的兩組部件組成，每部件有n／2行，藉此容許得到每象素較大的亮度(電流)，較低的時鐘更新速度，和通常比較有效的功率利用。
28．根據權利要求27的薄型全色平板顯示器模塊，其中n等於8。
29．根據權利要求27的薄型全色平板顯示器模塊，其中各個所述象素包括一個紅色LED，一個藍色LED和一個綠色LED；一個用於所述象素中全部三個LED的公用陽極，以便接通或斷開整個象素；和一個用於所述象素中各個單獨LED的單獨陰極，以便控制各個所述LED的狀態和亮度，從而控制由所述象素髮出的總顏色。
30．根據權利要求29的薄型全色平板顯示器模塊，還包括一個單穩態電路裝置，用於檢測一個或多個周期輸入信號的確立，和用於當上述輸入信號在一段確定時期不存在時，阻塞供給象素的功率，以便不超過所述象素中所述二極體的最大額定功率。
31．一種薄型全色平板顯示器模塊，包括一個在印刷電路板上按照水平和垂直行安排的LED象素的矩陣；每個所述象素皆包括4個相應的象限；一個在所述象限的第一象限內的紅色LED，一個在所述象限的第二象限內的綠色LED，一個在所述象限的第三象限內的藍色LED，和一個在所述象限的第四象限內的公用接點墊片；所述的LED在各個象素內具有彼此相同的象限關係；所述的象限在各行中的所述象素內是取向相同的；和在任何給定行中所述象素內的所述象限相對於相鄰行中所述象素取向90°或180°，藉此使在一行中每個象素內的公用接點墊片的位置毗連在相鄰象素行中各個象素內的公用接點墊片。
32．根據權利要求31的薄型全色平板顯示器模塊，其中所述的象素是以交替水平行的方式相對地取向的。
33．根據權利要求31的薄型全色平板顯示器模塊，其中所述的象素是以交替垂直行的方式相對地取向的。
34．根據權利要求31的薄型全色平板顯示器模塊，其中所述的印刷電路板具有用於每兩個象素的一個公用陽極通孔，每個所述的公用通孔被定位於象素的兩個相鄰行之間，和定位於各個所述相鄰行中所述相應象素的所述相應公用陽極墊片之間，使來自兩個所述象素每一個的陽極引線能穿過所述的公用通孔，從而使所述印刷電路板中所需的通孔總數減至最小。
35．根據權利要求31的薄型全色平板顯示器模塊，其中所述的接點墊片包括一個陽極墊片。
36．一種對具有不同顏色的LED矩陣的發光二極體(LED)顯示器進行激勵的方法，其中矩陣的不同顏色LED被共同地連接，以便把一個加到共同連接LED中一個LED上的電壓加到全部的共同連接的LED上，該方法包括對所述LED矩陣中共同連接的不同顏色LED提供不同的電壓。
37．根據權利要求36的方法，其中所述的提供步驟包括把第一電壓提供給所述LED矩陣的第一選定群的LED；和把第二電壓提供給所述LED矩陣的第二選定群的LED。
38．根據權利要求36的方法，其中，LED矩陣包括多行共同連接的不同顏色的LED，使一個電壓加到一行LED中的各個LED上；並且其中所述的提供步驟包括把不同的電壓多路復用於LED行，以便向LED行中的LED提供不同的電壓。
39．根據權利要求37的方法，其中所述的提供第二電壓的步驟是相繼地進行的，以便把第一電壓和第二電壓多路復用於共同連接的LED上。
40．根據權利要求39的方法，還包括下述步驟當向共同連接的LED提供第一電壓時，從第一選定群的LED選擇地觸發LED；而當向共同連接的LED提供第二電壓時，從第二選定群的LED選擇地觸發LED。
41．一種發光二極體矩陣顯示器，包括一個具有不同顏色LED矩陣的發光二極體(LED)顯示器，其中矩陣的不同顏色LED被共同連接，以便一個加到共同連接LED中一個LED上的電壓可加到全部的共同連接LED上；和激勵器裝置，用於向所述LED矩陣中共同連接的不同顏色LED提供不同的電壓。
42．根據權利要求41的發光二極體矩陣顯示器，其中所述的激勵器裝置包括提供裝置，用於向所述LED矩陣的第一選定群的LED提供第一電壓；和提供裝置，用於向所述LED矩陣的第二選定群的LED提供第二電壓。
43．根據權利要求41的發光二極體矩陣顯示器，其中所述的LED矩陣包括多行共同連接的不同顏色的LED，以便把一個電壓加到LED行中每個LED上；和其中所述的激勵器裝置包括把不同的電壓多路復用於LED行的裝置，以便向LED行中的LED提供不同的電壓。
44．根據權利要求41的發光二極體矩陣顯示器在，還包括多路復用裝置，它可操作地連繫所述的用於提供第一電壓的裝置和所述的用於提供第二電壓的裝置，旨在相繼地觸發所述的用於提供第一電壓的裝置和所述的用於提供第二電壓的裝置，使第一電壓和第二電壓多路復用於共同連接的LED。
45．根據權利要求44的發光二極體矩陣顯示器，還包括觸發裝置，用於當向共同連接的LED提供第一電壓時，從第一選定群的LED選擇地觸發LED；和用於當向共同連接的LED提供第二電壓時，從第二選定群的LED選擇地觸發LED。
46．一種用於對具有發光二極體矩陣的發光二極體顯示器進行激勵的電路，其中二極體被分成至少一行，該行具有至少一個以第一電壓工作的二極體和至少一個以第二電壓工作的二極體，該電路包括一個連接於所述行中所述發光二極體的第一激勵器，用於把所述第一電壓加到所述發光二極體上，其中第一電壓在所述第一激勵器被激活時被加到二極體行的發光二極體上；一個連接於所述行中所述發光二極體的第二激勵器，用於把所述第二電壓加到所述發光二極體上，其中第二電壓在所述第二激勵器被激活時被加到二極體的發光二極體上；一個連接於所述第一激勵器和所述第二激勵器上的電壓選擇裝置，用於選擇地觸發所述第一激勵器，以便向所述的二極體行提供所述的第一電壓，和用於選擇地觸發所述第二激勵器，以便向所述的二極體行提供所述的第二電壓；和一個連接於所述行中二極體的發光二極體選擇裝置，用於在把一個電壓加到所述二極體上時選擇地觸發所述的二極體。
47．根據權利要求46的激勵電路，其中所述的發光二極體選擇裝置還包括觸發裝置，用於當所述電壓選擇裝置觸發所述第一激勵器時，選擇地觸發以第一電壓工作的所述二極體，和用於當所述電壓選擇裝置觸發所述第二激勵器時，選擇地觸發以第二電壓工作的所述二極體。
48．根據權利要求46的激勵電路，其中所述的需要所述第一電壓的二極體包括藍色發光二極體，且其中所述的需要所述第二電壓的二極體包括紅色和綠色發光二極體。
49．根據權利要求46的激勵電路，其中所述的行發光二極體具有共同連接的陽極，且其中每行發光二極體。
50．根據權利要求46的激勵電路，還包括多路復用裝置，用於相繼地使所述電壓選擇裝置向行中的二極體提供所述第一電壓和所述第二電壓。
51．根據權利要求46的激勵電路，其中所述的二極體選擇裝置包括一個對應於所述第一激勵器的第一移位寄存器，和一個對應於所述第二激勵器的第二移位寄存器；所述的第一移位寄存器具有一個對應於以所述第一電壓工作的行中每個所述二極體的位，並且所述的第二移位寄存器具有一個對應於以所述第二電壓工作的行中每個所述二極體的位；並且其中所述的二極體的觸發方法是，把一個對應所選定二極體的位模式相繼地裝入所述的移位寄存器。
52．根據權利要求51的激勵電路，其中所述的第一移位寄存器在所述第二移位寄存器被阻塞時起動；並且其中所述的第二移位寄存器在所述第一移位寄存器被阻塞時起動。
53．根據權利要求52的激勵電路，其中所述的電壓選擇裝置在所述第一移位寄存器被起動時選擇所述的第一電壓，並且在所述第二移位寄存器被起動時選擇所述的第二電壓。
54．根據權利要求52的激勵電路，其中所述的發光二極體矩陣包括多個行，並且其中每個所述的行皆有一個用於向該行提供第一電壓的相應第一激勵器，和一個用於向該行提供第二電壓的相應第二激勵器。
55．根據權利要求54的激勵電路，還包括掃描裝置，用於對所述多行中的每一行相繼地使所述的電壓選擇裝置觸發所述第一激勵器，以便向一行提供所述的第一電壓，並且觸發所述第二激勵器，以便向所述的行提供所述的第二電壓。
全文摘要
由成行成列的象素矩陣形成全色平板顯示器模塊。各象素由相應紅、綠和藍色固態發光二極體組成,它可形成在落入一個三角形內的CIE曲線的相應段上的任何顏色,三角形各邊由下述直線組成:在430nm與660nm之間的CIE曲線上的直線,在660nm與在500與530nm之間的點之間的直線,和在500—530nm點與430nm之間的直線。通過把不同的電壓加到LED矩陣中共同連接的不同顏色LED上,激勵共同連接LED矩陣。激勵電路具有共同連接的激勵器,它們把電壓多路復用於共同連接的LED陣列,使不同電壓可加到有不同工作電壓的LED上。
文檔編號G09F9/33GK1206484SQ96199365
公開日1999年1月27日 申請日期1996年12月20日 優先權日1995年12月29日
發明者安東尼·P·范德維恩, 查理斯·M·斯沃博達 申請人:克裡研究公司