基于单晶片的交流LED显示阵列制造技术

本发明专利技术涉及一种基于单晶片的交流LED显示阵列。这种显示阵列完全集成在一片单晶片上，并且使用交流电供电。同时，这种交流LED显示阵列能够完全实现按位控制，具有亮度高，电能消耗少等优点。其技术方案是：由显示单元、控制线、控制端和阵列显示控制器组成，所述控制线的行控制线(2)连接到行控制端(1)上，列控制线(4)连接到列控制端(3)上，所述显示单元按点阵排列，其排列结构为任意阵列；所述显示单元有不同的电压值，不同电压显示单元结构相同，只是LED晶粒的数目减少或增加。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于单晶片的交流LED(发光二极管)显示阵列，这种显示阵列完全集成在一片单晶片上，并且使用交流电供电。同时，这种交流LED显示阵列能够完全实现按位控制，具有亮度高，电能消耗少等优点。
技术介绍
LED显示阵列是由发光二极管按一定次序排列组成的显示器件。具有亮度高、显示寿命长、耗电低、成本低、视角和可视距离远等优点。将越来越多的应用到文字显示，标识指示等方面。目前，LED显示阵列一般采用直流供电，这就需要将交流的市电通过转化装置转化为直流电供电。在交流电转直流电过程中，会造成严重的电能损失，且转换装置存在着体积较大、寿命较短等问题。如果采用交流直接供电将不用把交流电转化为直流电，从而减少了转化时的能量损耗，并且取消了转换装置使得显示阵列变得轻巧。目前，很多显示阵列都是通过将单个LED组装在一起，制作过程复杂。在同一单晶片上制作二极管阵列形成显示器件，制作工艺简单，可靠性与集成性高，同时晶片上的LED 性能不会存在较大差异。经查找发现我国国内没有采用交流供电且集成于一个晶片上的LED显示阵列的报道，这种显示阵列显示亮度高，制作简单灵活，与现有显示阵列相比有着很明显的优势。
技术实现思路
鉴于以上问题，本专利技术提出了基于单晶片的交流LED显示阵列。这种显示阵列完全集成于一片单晶片上，采用交流供电，并且能够控制阵列中任意显示单元的亮灭。大大简化了制作工艺和外围驱动电路，节省了更多电能。本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现，结合附图说明如下一种基于单晶片的交流LED显示阵列，由显示单元、控制线、控制端和阵列显示控制器组成，其特征在于，所述控制线的行控制线2连接到行控制端1上，列控制线4连接到列控制端3上，所述显示单元按点阵排列，其排列结构为任意阵列；所述显示单元有不同的电压值，不同电压显示单元结构相同，只是LED晶粒的数目减少或增加。所述显示单元为单个15V显示单元时，其有四个肖特基管和三个LED晶粒组成，当交流电正半周期通过金属桥联I 7进入，经肖特基管II 8后，由金属桥联II 11连至LED 晶粒II112的P区，金属桥联II113将LED晶粒II112的N区和LED晶粒II 10的P区相连，同样，金属桥联VI18将LED晶粒II 10的N区和LED晶粒I 9的P区相连，使得电流依次能够通过LED晶粒11112、LED晶粒II 10和LED晶粒I 9，金属桥联V 17将LED晶粒I 9的N区与肖特基管IV16相连，电流从肖特基管IV16流出后通过输出金属桥联IV15流入电源的另一电极；当交流电负半周期通过时，电流经金属桥联IV15进入经过肖特基管11114，金属桥连II11将肖特基管II114和LED晶粒II112的P区相连，接着电流依次通过LED晶粒11 10禾口 LED晶粒I 9 ； 金属桥联V 17将LED晶粒I 9和肖特基管I 6相连，电流从肖特基管I 6流出后经过金属桥联I 7后流至电源的另一极，这样在交流电的正负周期，LED晶粒III12、LED晶粒II 10和LED晶粒I 9均能发光。所述显示单元中的显示单元和控制线均在一个单晶片上集成，对于单个显示单元，电流通过金属桥联VII20流入肖特基管肖特基接触电极I 21，经肖特基管U-GAN区M 和肖特基管N-GAN区23后于肖特基管欧姆接触区22流出，金属桥联将肖特基管欧姆接触区22和LED的P区ITO透明电极沈相连，电流依次通过LED的P区P-GAN27、量子阱28和 LED的N区N-GAN^后于LED的N区电极31流出；同样，金属桥联将LED的N区电极31和右边肖特基管肖特基接触区电极II 37桥联；电流依次通过右边肖特基管U-GAN区1136和右侧肖特基管N-GAN区34，电流最终通过右边肖特基管欧姆接触区II 33经金属桥联VIII35 流入电源的另一端，隔离层32保证各导线在走线时不会造成短路。单个LED晶粒的伏安特性为单个晶粒的导通电压为3-4V，每个显示单元中包含四个肖特基管，肖特基管上压降为4V，通过增加或减少串联LED晶粒制造不同交流电压的 LED显示阵列，交流电驱动电压为9V、24V或36V。所述阵列显示控制器39与阵列双向可控晶闸管38的控制端相连，当阵列显示控制器39无信号输出时，双向可控晶闸管38保持断路，有正信号或负信号输入时，双向可控晶闸管38双向均导通，通过阵列显示控制器39控制行和列的导通控制阵列中每一个显示单元的亮暗，实现阵列显示控制。所述阵列显示控制采用的控制信号为标准的TTL电平信号，要点亮点阵中的任意一单元，将其所在的行控制线和列控制线加一高电平，所述阵列显示控制器39采用常用的单片机或其他器件。通过改变在单晶片上集成显示单元的数目，制作成不同数目的交流显示阵列，包括16X16、8X 16，或将这一系列显示阵列作为一个个单元串联在一起构成更大显示范围的显示阵列，多点阵控制采用随机存取MM存储器，将每一个点阵单元对应于RAM存储器的一位，在需要控制相应点阵时，只需要将RAM空间的对应位置高电平或低电平即可。所述基于单晶片的交流LED显示阵列，采用交流直接供电，或在控制系统中仍然采用逻辑电平控制。本专利技术由于控制信号为标准的TTL电平信号，所以其控制器可以采用常用的单片机或其他器件，控制简单，同时具有良好的和其他数字控制器相连的通用性。在多点阵控制时，采用RAM随机存取存储器可按需随意取出或存入，且存取的速度与存储单元的位置无关。这种存储器还具有响应速度高等特点。也就是说将每一个点阵单元对应于RAM存储器的一位。在需要控制相应点阵时，只需要将RAM空间的对应位置高电平或低电平即可。这样的控制方法能够节省更多的控制线接口，同时控制器也不用一直扫描来控制每一位显示单元，提高了控制的可靠性。本专利技术基于单晶片的交流LED显示阵列，采用交流直接供电， 但是在控制系统中仍然采用逻辑电平控制。这就保证了显示阵列的良好接口性，其完全能够和现有设备或芯片相兼容，扩大了其使用的范围。附图说明图1基于单晶的交流LED显示阵列整体图。图2阵列中单个显示晶粒效果图。图3肖特基管伏安特性图。图415V单个显示单元电路原理图。图5单个显示单元侧视效果图。图68X8阵列整体电路原理图。图7LED晶粒的伏安特性曲线。图89V单个显示单元电路原理图。图924V单个显示单元电路原理图。图1036V单个显示单元电路原理图。图11控制电路图。图12双向可控晶闸管伏安特性图。图13刻蚀单晶片示意图。图14刻蚀出肖特基管的金属接触区示意图。图15刻蚀出肖特基管的肖特基接触区示意图。图16刻蚀出LED的N区电极示意图。图17镀ITO透明电极示意图。图18镀隔离层示意图。图19镀LED的N区电极与肖特基管金属接触区电极示意图。图20镀肖特基管的肖特基接触端示意图。图21对各电极进行金属桥连示意图。图中1-行控制端2-行控制线3-列控制端4-列控制线5-单个15V交流LED显示单元6-肖特基管I 7-金属桥联I 8-肖特基管II 9-LED晶粒I 10-LED晶粒II 11金属桥联II 12-LED晶粒III 13-金属桥联III 14-肖特基管III 15-金属桥联 IV16-肖特基管IV17-金属桥联V 18-金属桥联VI19-电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于单晶片的交流ＬＥＤ显示阵列，由显示单元、控制线、控制端和阵列显示控制器组成，其特征在于，所述控制线的行控制线（２）连接到行控制端（１）上，列控制线（４）连接到列控制端（３）上，所述显示单元按点阵排列，其排列结构为任意阵列；所述显示单元有不同的电压值，不同电压显示单元结构相同，只是ＬＥＤ晶粒的数目减少或增加。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，张佳全，张铁强，林晓珑，冯毅，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82