[发明专利]一种有源选址单片式LED微显示器

说明书

技术领域

本发明涉及LED微显示技术领域，特别涉及一种利用倒装焊技术的有源选址单片式LED微显示器。

背景技术

单片式LED阵列显示已被广泛用于各种应用，如LED大屏幕、DNA检测芯片等。现有的LED微型显示器都是采用无源选址的方式进行驱动，即每一行的LED像素的N电极连接在一起接到行扫描，每一列LED像素的P电极连接在一起接到列扫描。当扫描信号加在某一特定的行和列时，该行和该列交叉处的LED就会被选通，电流流过该LED，该LED就会发光。这种无源选址LED显示器存在很多技术问题：

第一，无源选址的LED微型显示器受“负载效应”的限制，即外围驱动芯片的驱动能力是恒定的，比如对每一行的驱动能力为100毫安电流。如果某一行有8个LED像素点亮，则每个LED像素的电流为100毫安/8＝12.5毫安；然而，假如另外一行有4个LED像素点亮，则每个LED像素的电流为100毫安/4＝24毫安。LED本身是电流型器件，流过的电流大小直接决定LED的发光亮度。这样就造成点亮像素数目不同的行之间的亮度不均匀。

第二，无源选址的LED微型显示器存在“串扰”的问题，即选通LED像素周围的其他像素会由于信号串扰而处于点亮和熄灭之间的不定状态，从而使图像失真。

第三，无源选址LED微型显示器的像素分辨率受限于外围驱动芯片的最大驱动能力。当分辨率增加，即每行和每列的像素数目增加时，每个LED像素所分的的驱动电流就会按比例减小。当像素数目很大时，为保证每个LED像素的亮度，这对外围驱动芯片提出了很大的挑战。

第四，无源选址LED微型显示器中，驱动电流直接流过数目繁多的行扫描和列扫描线，大量的电能消耗在信号线的寄生电阻和电容上面。这样产生了大量的热量，并且降低了电能利用率。

因此，亟需开发新的技术以提高单片式LED阵列的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何克服传统的无源选址的LED阵列的阵列尺寸和像素的亮度受限于在同一行或列的“负载效应”，以及如何提高电能利用率。

为此，本发明提出了一种有源选址单片式LED微显示器，该有源选址单片式LED微显示器通过倒装芯片技术把有源选址硅基板和LED微型阵列集成到一起的方式获得。在有源选址LED微型显示器中，每一个LED像素均由对应的晶体管像素驱动电路来进行驱动。驱动电流的大小取决于所加的信号电压大小，这样大大增加了驱动能力，解决了“负载效应”，提高了电能利用率。

本发明另外的优点、目的和特性，一部分将在下面的说明书中得到阐明，而另一部分对于本领域的普通技术人员通过对下面的说明的考察将是明显的或从本发明的实施中学到。通过在文字的说明书和权利要求书及附图中特别地指出的结构可实现和获得本发明目的和优点。

本发明提供了一种有源选址单片式LED微显示器，包括LED阵列和硅基有源驱动基板，所述LED阵列和硅基有源驱动基板通过倒装芯片技术键合在一起，其特征在于，

所述LED阵列包括多个LED像素，每一行LED像素的N电极均连接到总线，所述总线连接到每一行最右端的公共阴极，所述每一行LED像素的P电极相互独立，在每一个P电极上都有一个金属焊盘，金属焊盘通过焊球分别连接到所述硅基有源驱动基板的输出端；

所述硅基有源驱动基板包括电源、数据信号输入端、扫描信号输入端和多个像素驱动电路，每个所述像素驱动电路为对应的一个所述LED像素提供驱动电流；

每个所述像素驱动电路包括第一P-MOS晶体管、第二P-MOS晶体管和一个电容，所述第一P-MOS晶体管作为开关晶体管，所述第二P-MOS晶体管作为驱动晶体管；

所述第一P-MOS晶体管的栅极与所述扫描信号输入端相连，漏极与所述数据信号输入端相连，源极与所述第二P-MOS晶体管的栅极相连，所述第二P-MOS晶体管的栅极和源极之间连接所述电容，所述第二P-MOS晶体管的源极连接所述电源，所述第二P-MOS晶体管的漏极作为所述硅基有源驱动基板的输出端，所述输出端与所述LED像素的P电极相连。

根据本发明一优选实施例，数据信号通过所述第一P-MOS晶体管加到所述第二P-MOS晶体管的栅极，并同时被储存在所述电容中。

根据本发明一优选实施例，在所述LED阵列中的每一个LED像素的P电极上制作金属焊盘，同时在每个所述像素驱动电路的输出端制作金属焊球，通过回流处理，将所述金属焊盘和所述金属焊球键合在一起。