JPH07152327A

JPH07152327A - 発光ダイオードｌｓｉを用いた表示装置

Info

Publication number: JPH07152327A
Application number: JP29811593A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Okamoto; 勝彦岡本; Hajime Hiruma; 肇比留間
Original assignee: Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Priority date: 1993-11-29
Filing date: 1993-11-29
Publication date: 1995-06-16

Abstract

(57)【要約】【目的】小型化に適し、低消費電力で、寿命が長く、
しかも、画素の応答性が高い表示装置を提供する。【構成】ＧａＡｓ等の半導体基板１〜４の主面には複
数の発光ダイオードＤR，ＤG，ＤB…がマトリックス状
に所定のピッチで形成されて表示部１Ａ〜４Ａが構成さ
れている。当該基板には、その表示部１Ａ〜４Ａを囲む
ように、発光ダイオードＤR，ＤG，ＤB…の夫々の輝度
を調節するＸデコーダ１１，２１…，Ｙデコーダ１２，
２２…が形成されている。表示部には、赤色（Ｒ）、緑
色（Ｇ）、青色（Ｂ）発光ダイオードの３種類のダイオ
ードが所定の比率で配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像表示技術、更には
マトリックス状に整列された多数の画素にて所望の映像
を表示する表示装置に適用して特に有効な技術に関し、
例えば多数の発光ダイオードにて構成された表示装置に
利用して有用な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】映像を表示する表示装置としては、ブラ
ウン管を用いた表示装置、液晶表示装置等、多種多様の
表示装置が提供されており、使用用途に応じて表示装置
の種類が適宜選択される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、自動
車に搭載する小型カラーテレビ等、小型化（薄型
化）、低消費電力化、長寿命化が図られた表示装置
が注目されている。しかしながら、従来より提供されて
いる表示装置は、以下のような点で上記要請に応えられ
ない。

【０００４】即ち、ブラウン管を用いた表示装置（ＣＲ
Ｔ）は、奥行き（厚み）が長く、又、一万ボルト以上の
電圧を、アノードに印加するため、小型化に適さず、消
費電力も大きい。液晶表示装置（ＬＣＤ）は、通常、画
面の左右側端、又は、上下側端、若くは、その背面に、
蛍光管又はＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）発光体
を配置して使用することが多い。しかし、これらの蛍光
管の寿命は、１０⁴時間程度と短く、発光に必要な消費
電力も大きい。又、この液晶表示装置は視野角が狭く、
動画像に対する応答性（レスポンス）も低い。放電形パ
ネル表示装置は、その製造段階で、欠陥セルが発生しや
すく、寿命も１０⁴時間程度と短い。又、カラー化を図
るには、輝度が弱く、又、発光効率が低く、実用化には
至っていない。蛍光表示管を用いた表示装置（ＶＦＤ）
は、これを発光させるために数十ボルトのアノード電圧
が必要で、しかも熱電子放出のために数ボルトのヒータ
電圧が必要であり、消費電力が大きい。又、エレクトロ
・ルミネッセンス（ＥＬ）表示装置は、画像素子全体を
発光させるために５０〜数百ボルトの電圧を要し、ＩＣ
やＬＳＩでの駆動に不向きである。又、寿命も、１０⁴
時間程度と短い。

【０００５】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、小型化に適し、低消費電力で、寿命が長く、しか
も、画素の応答性が高い表示装置を提供することをその
主たる目的とする。この発明の前記ならびにそのほかの
目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添
附図面から明らかになるであろう。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。即ち、本発明は、半導体基板に、複数の発
光ダイオードを、マトリックス状に、所定のピッチで整
列させるように一体に形成すると共に、当該基板上に上
記複数の発光ダイオードの、夫々の輝度を調節する輝度
制御回路を形成したものである。

【０００７】

【作用】単一の半導体基板上に、画素を構成する発光ダ
イオード、及びこれらのダイオードの発光状態を制御す
る制御回路が設けられているため、小型化、低消費電力
化が図られ、しかも、Ｇａ−Ａｓを半導体基板に用いる
ことによって、画像表示の応答性を良くすることができ
る。又、その寿命も長くなる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
て説明する。図１は、本実施例のカラー表示装置の全体
構成を示す説明図、図２はカラー表示装置の主たる半導
体基板に形成された表示部及び画素制御回路の構成例を
示す回路図である。尚、本実施例で用いられる４枚の半
導体基板は、ガリウム系(Ｇａを含むIIIｂ−IVｂ族化合
物)半導体ウェハの４隅を切断して四角形に成形したも
のであり（図３）、これら４枚の半導体基板は、例えば
樹脂ボード（図示省略）上で互いに連結される。

【０００９】表示装置を構成する４枚の半導体基板１〜
４には、画素となる発光ダイオードＤR，ＤG，ＤB，…
がマトリックス状に多数配列されて、その表示部１Ａ〜
４Ａが構成されている。又、各半導体基板の、表示部１
Ａ〜４Ａの周辺には、当該発光ダイオードＤR,DG，Ｄ
B，…の発光状態を調整するためのＸドライバ１１，２
１，３１，４１、Ｙドライバ１２，２２，３２，４２が
設けられており、詳細は後述するように、インターフェ
イスコントローラ１３を介して、外部装置（例えばチュ
ーナ、ビデオデッキ、コンピュータ等）から送られてく
る、映像表示用データに基いて、当該発光ダイオードＤ
R，ＤG，ＤB…の発光量（輝度）の制御が行われる。
尚、上記表示部、ドライバ、コントローラ間の信号の遣
取りを行うための配線は、一般的なＬＳＩの配線と同様
に、アルミを当該基板上に蒸着させることによって形成
される。

【００１０】次に、上記表示装置の、主たる半導体基板
１に形成された表示部１Ａにおける画像表示処理につい
て説明する。この半導体基板１には、その表示部１Ａの
周辺に、Ｘドライバ１１、Ｙドライバ１２が設けられて
おり、更に、インターフェイスコントローラ１３、コネ
クタ１４が設けられている。

【００１１】このうちＸドライバ１１は、カラー情報も
含めた制御信号を、当該表示部１Ａにある発光ダイオー
ドＤR，ＤG，ＤB…に加わえるものである（色信号処理
回路としての機能）。一方、Ｙドライバ１２は、当該発
光ダイオードＤR，ＤG，ＤB…に、これを発光させる駆
動信号を出力するものである。

【００１２】上記インターフェイスコントローラ１３
は、コネクタ１４を介して外部装置（例えばビデオデッ
キ）から送られてくる画像信号を、上記Ｘドライバ１
１，Ｙドライバ１２に、所定の態様に信号処理して送る
ものである。この場合、コネクタ１４は、上記した樹脂
ボード上に形成してもよい。尚、このインターフェイス
コントローラ１３と、上記Ｘドライバ１１及びＹドライ
バ１２とは、夫々、データライン１５ａ，１５ｂにて接
続されている。このように、複数の半導体基板の、各々
に表示部を形成し、これらをつないで１つの表示装置を
構成する場合、上記インターフェイスコントローラ１３
は、分割処理対応仕様（１つの画像を複数の画面の組合
せにて表示する仕様）とされる。

【００１３】ところで、図１に示したように、インター
フェイスコントローラ１３は、表示装置全体で１つ設け
られるものであるから、他の半導体基板２〜４に設けら
れているＸドライバ２１，３１，４１，Ｙドライバ２
２，３２，４２と、このインターフェイスコントローラ
１３とは、各々の基板に形成されたデータライン２５
ａ，３５ａ，４５ａ、２５ｂ，３５ｂ，４５ｂによって
接続される。尚、互いに異なる基板間のデータラインの
接続は、各ボンディング部（例えば１５ｃと２５ｃ，１
５ｄと３５ｃ）間にボンディングワイヤ１６，１７，１
８を架橋することによって行われる。

【００１４】上記した表示部１Ａには、３種類の発光ダ
イオード（赤色発光ダイオードＲ、緑色発光ダイオード
Ｇ、青色発光ダイオードＢ）が、例えば、図４に示すパ
ターンに従ってマトリックス状に配列されている。そし
て、これら３種類のダイオードＲ，Ｇ，Ｂを１組とし
て、１単位の画素が構成される。

【００１５】上記したように、表示部１Ａの周辺部に設
けられたＸドライバ１１には色信号処理回路が形成され
ており、上記３種類の発光ダイオードＲ・Ｇ・Ｂ（図２
に示す例では、Ｙ方向に並んで表記された３つのダイオ
ード）が１つの画素とし、これらの色調合を行うための
信号（ＧＣＸ1，ＧＣＸ2，・・・，ＧＣＸn）が当該Ｘ
ドライバ１１より出力される（図２の１つの楕円で括っ
た３本の信号線毎に信号を送る）。この場合、Ｘドライ
バ１１は、発光ダイオードＤR，ＤG，ＤB…を発光させ
るための信号を、表示部に形成された多数のダイオード
に対して、順次、送り出すようになっている。

【００１６】一方、Ｙドライバ１２は、発光に必要な発
光信号（ＧＹ1，ＧＹ2，ＧＹ3，ＧＹ4，ＧＹ5，ＧＹ6，
・・・，ＧＹn-2，ＧＹn-1，ＧＹn）を、該ドライバ１
２から引き出されている信号線を介して、各発光ダイオ
ードＤR，ＤG，ＤB，…に送るようになっている。この
Ｙドライバ１２も、Ｘドライバと同様に、多数の発光ダ
イオードＤR，ＤG，ＤB…に対して、当該ダイオードを
発光させるための信号を、順次、送り出すようになって
いる。

【００１７】上記のように３種類の発光ダイオードＤ
R，ＤG，ＤBを用いる際に、各々のダイオードの発光点
電圧が異なる場合には、各ダイオードに接続された抵抗
Ｒr・Ｒg・Ｒbの値を調節して、当該発光点電圧を実質
的に一致させるようにすればよい。

【００１８】そして、抵抗値が調整された上記３種類の
ダイオードＤR，ＤG，ＤBを、仮に２.５Ｖで発光させた
いのであれば、Ｘドライバ１１からの信号のレベルを＋
１.２５Ｖ、Ｙドライバ１２からの信号のレベルを−１.
２５Ｖとすればよい。

【００１９】又、上記カラー表示装置において、任意の
色彩を表示したいのであれば、上記した１画素を構成す
る３つ１組の発光ダイオード（図２の楕円で括られたダ
イオードＤR，ＤG，ＤB）につながる各信号線の電圧
を、＋１.２５〜＋２.５０Ｖの範囲で変化させればよ
い。この場合、外部装置から送られてきたカラー情報を
表わす信号は、インターフェイスコントローラ１３、Ｘ
ドライバ１１内の色信号処理回路の働きによって、上記
した＋１.２５〜＋２.５０Ｖの範囲に制御され、当該信
号を受けた、各ダイオードＤR，ＤG，ＤB…の色強が調
整（発光量の制御）されて、１つの画素で所望の色彩が
表示されるようになる。

【００２０】尚、各画素に対する、３つの信号線毎（信
号ブロックＧＣＸ1，ＧＣＸ2，…）の色調信号による色
彩の指示は、表示部１Ａの水平方向に順次行われる。し
かし、表示部１Ａは水平方向に走査線方式による、応答
性のよい表示が可能となり、テレビジョンの信号伝達方
式に則って、所望の映像表示が行われるようになる。

【００２１】即ち、水平方向（Ｘ方向）の最終信号線
（ＧＣＸn）に、色調信号が到達したら、一段下の行
（例えば信号線ＧＹ₁に対しては信号線ＧＹ₂と云う具合
い）に、色調信号が送られるようにしておく。この場
合、Ｘドライバ１１からは当該信号線（ＧＣＸ₁〜ＧＣ
Ｘn）に接続された各ダイオードＤR，ＤG，ＤB…に向け
て、色調信号が送られることになるが、このときＹドラ
イバ１２によって選択されたＹ方向信号線に接続された
ダイオードのみが当該色調信号の入力を有効なものとし
て扱うことになる。このようにＸ方向信号線に順次、所
望の色調信号を出力し、一方で、当該色調信号に基いて
その表示が行われるべきダイオードがＹドライバによっ
て選択されることとなる。今回発生した色調信号にて発
光状態が調整されるべきダイオードは、水平に移動して
いくこととなって、Ｘ方向の走査が行われる。この場
合、色調が調整される画素が水平方向（Ｘ方向）に移動
する速度と、垂直方向（Ｙ方向）に移動する速度は、相
互に同期するように調整されて、残像効果を利用した映
像の表示がなされる。

【００２２】尚、表示装置１０に接続される外部装置
は、当該表示装置に適した映像制御信号を出力する装置
とすることが望ましいが、インターフェイスコントロー
ラ１３、Ｘドライバ１１、Ｙドライバ１２の設計を変更
することで、一般的なブラウン管方式の表示装置に映像
制御信号を出力する外部装置に接続可能な仕様とするこ
とができる。尚、図２に示した、３原色の発光ダイオー
ド（ＤR，ＤG，ＤB）において、それぞれの発光点電圧
が異なる場合は、抵抗器Ｒr・Ｒg・Ｒbの値を最適に選
んで同一電圧で発光するように設定すればよい。

【００２３】以上説明したように本実施例の表示装置に
よれば、半導体ウェハ上に形成された発光ダイオード
を、素子とした表示装置が提供される。この半導体ウェ
ハからなる表示装置は、奥行き幅(厚み)が少なく、又、
上記実施例のように、複数のウェハを連結することで、
所望の大きさの表示装置とすることができる。又、画素
自体が発光するので、鮮明で明瞭度が高くコントラスト
比率の高い表示が、低消費電力で可能となる。又、視野
角が広いディスプレィが実現できる。又、半導体基板と
して、ガリウム系半導体基板を用いているので、応答性
の良い表示装置が実現できる。斯かる表示装置は、例え
ばポインティングデバイスや高速動作グラフィックを適
用するコンピュータなどの高い応答性が要求されるディ
ジタル機器のディスプレイに最適である。又、上記表示
装置は、テレビジョン，魚群探知機等のアナログ機器の
表示部として用いることができ汎用性が良い。又、上記
表示装置は振動にも強く、自動車等に搭載される表示装
置に用いて良好である。更に、寿命の長いディスプレイ
が実現可能となる。

【００２４】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上
記実施例では、１画素を、３原色(ＤR，ＤG，ＤB)の発
光ダイオードで構成して、カラー表示を可能とした表示
装置について説明したが、１色の発光ダイオードで画素
を構成した表示装置（モノクロ、モノカラー表示装置）
としてもよい。この場合のダイオードの配置は、図４に
示すダイオードＤR，ＤG，ＤBをダイオードＤR又はＤB
のみに置き換えてもよい。

【００２５】又、３原色(ＤR，ＤG，ＤB)の発光ダイオ
ードを用いる代わりに、１種類又は２種類の発光ダイオ
ードを基板上に配設し、その一部のダイオードの発光部
に、２種類又は１種類の有色ガラスフィルタを被覆して
おいて、３原色を発光できるようにしても良い（例え
ば、緑色ダイオードＤGを青色ダイオードＤBと赤色ダイ
オードＤRに置き換え、この置き換えられたダイオード
の発光部に青色と赤色ガラスを被覆し、緑色部分はその
ままにして、合計で３原色を得る）。又、表示装置をモ
ノクロ(モノカラー)とする場合には、単色の発光ダイオ
ードをそのまま使用し、又は、当該ダイオードの発光部
に所望の色のガラスを被覆しても良い。因に、モノクロ
のディスプレイの場合は、色信号処理の回路は不要であ
り、図４中に示すＤR，ＤG，ＤB発光ダイオードは総て
単色になるので、これらを発光させる信号をＧＸ1，Ｇ
Ｘ2，ＧＸ3，ＧＸ4，ＧＸ5，ＧＸ6，・・・，ＧＸn-2，
ＧＸn-1，ＧＸnとし、回路から出ている垂直の信号線に
対して左より順に印加するだけで、モノクロ（モノカラ
ー）の表示装置が達成できる。この場合、Ｙドライバに
関しては、カラー・モノクロ(モノカラー)の区別はな
い。

【００２６】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。即ち、小型化（薄型化）に適し、低消
費電力で、寿命が長く、しかも、画素の応答性が高い、
視認性に優れた表示装置が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のカラー表示装置の全体構成を示す説
明図である。

【図２】カラー表示装置の主たる半導体基板に形成され
た表示部及び画素制御回路の構成例を示す回路図であ
る。

【図３】半導体ウェハの４隅を切断して半導体基板を成
形した状態を示す平面図である。

【図４】表示部１Ａの３種類の発光ダイオードの配設パ
ターンを示す説明図である。

【符号の説明】

１，２，３，４表示装置１Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａ表示部１１，２１，３１，４１Ｘドライバ１２，２２，３２，４２Ｙドライバ１３インターフェイスコントローラ１４コネクタ１５ａ，１５ｂ，２５ａ，２５ｂ，３５ａ，３５ｂデ
ータライン１５ｃ，１５ｄ，２５ｃ，３５ｃボンディング部１６，１７ボンディングワイヤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板の主面に複数の発光ダイオー
ドがマトリックス状に所定のピッチで形成された表示部
と共に、上記表示部を囲むように、当該発光ダイオード
の、夫々の輝度を調節する輝度制御回路が、当該半導体
基板上に形成されていることを特徴とする発光ダイオー
ドＬＳＩを用いた表示装置。
【請求項２】上記半導体基板には、赤色発光ダイオー
ド、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードの３種類
のダイオードが所定の比率で配設されていることを特徴
とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】上記半導体基板には、１種類又は２種類
の発光ダイオードが多数配設され、これらダイオードの
全部またはその一部には、その発光部に、２種類又は１
種類の有色ガラスフィルタが被覆されていることを特徴
とする請求項１に記載の表示装置。