TWI430575B - 用於驅動陣列元件之多維資料登記積體電路 - Google Patents

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Description

用於驅動陣列元件之多維資料登記積體電路
本發明係關於一種用於驅動陣列元件之多維資料登記積體電路，且更具體而言，係關於一種應用於大陣列微電子系統之驅動與控制的多維積體化多工晶片。
圖1係一用於驅動噴墨印表頭上25個噴嘴(nozzle)之傳統二維位址選擇電路之示意圖。二維位址選擇電路10包含複數個位址選擇線A1~A5(address selection lines)及複數個資料線D1~D5(data selection lines)，且該複數個位址選擇線A1~A5及複數個資料線D1~D5形成陣列狀佈置之複數個控制單元11。各控制單元11有一電晶體111及電阻112，並可控制一對應噴嘴(圖未示)產生微墨滴。當一電晶體11被所連接之位址選擇線開啟時，連接該一電晶體11之資料線可供應連接該一電晶體11之電阻112一脈衝電壓。藉由該脈衝電壓以產生氣泡，從而推出微墨滴於對應噴嘴外。圖中G1~G5係表示接地端。
由於噴墨印表機的列印技術不斷突破創新，對於列印品質和解析度等方面的要求不斷提高。墨滴的尺寸越小可達到越高的列印解析度，但若僅提高解析度則列印速度會隨之降低。現階段噴墨印表頭多已利用圖1中二維驅動電路直接驅動噴嘴陣列吐出微墨滴，但當列印速度要求越來越快，且解析度越來越高時，則需要縮短驅動時間及允許更多的噴嘴數被控制。然而上述技術之二維驅動電路或一維 驅動電路均會侷限列印速度及噴嘴數之提昇。為能同時提升列印速度和列印解析度，似應於單一噴墨頭晶片增加噴嘴的數量，但顯然之二維驅動電路或一維驅動電路均無法滿足此種需求。
上述習知技術亦可應用於陣列熱光光開關之驅動，且目前熱光光開關已發展為直流電壓驅動電阻發熱。當電流通過電阻型式之加熱器微環(heater ring)，其中金屬薄膜會因通電而發熱，因此改變了波導分支區域內的熱量分佈，導致其下面的波導的折射率發生變化。這樣就可以將光耦合從主波導引導至目的分支波導，從而實現光的開關動作，但存在缺點是無法滿足高速率及大容量資訊傳輸、存貯、交換與處理。因為陣列熱光光開關數目相當多，直流電壓驅動電阻造成可靠度降低，而且切換速度變慢及電阻之溫度不穩定。
另外，當此種陣列熱光光開關之數量增加時，它需要非常多的外部連接墊(pad)，因此就會造成封裝之成本及失效機率增加。例如：300個光開關陣列裡就需要302個外部連接墊，然而這些外部連接墊需要個別和外部之驅動電路板有良好之電性連接。若有一或兩個外部連接墊沒接好，則相對應之光開關就無法正常運作，因此在指定之波導途徑上沒有溫度產生，就不能將光耦合從主波導引導至目的分支波導。若減少外部連接墊數目，還能控制相同數目之熱光光開關，則將解決上述之問題。
本發明係提供一種用於驅動陣列元件之多維資料登記積體電路，係以多維或多階層之電路架構以減少外部接點。一個以多工選擇的方式將資料分區並依時序輸出，以控制數量龐大微電子元件陣列，例如：可應用於熱光光開關陣列元件及噴墨晶片噴嘴陣列元件。
本發明係提供一種具有可選擇處理訊號之多維資料登記積體電路，係採優先權的選擇方式完成資料處理，可大幅提昇微電子元件陣列之資料登記的效率。
本發明係提供一種用於驅動陣列元件之多維資料登記積體電路。該陣列元件係分為複數個第一層群組，各該第一層群組再分為複數個第二層群組，該多維資料登記積體電路包含一第一層位址選擇電路、第二層位址選擇電路及一資料供應電路。該第一層位址選擇電路掃描該複數個第一層群組，並選擇該複數個第一層群組中至少一者作用。該第二層位址選擇電路掃描該複數個第二層群組。該資料供應電路配合該第二層位址選擇電路之掃描順序將複數資料寫入該被選擇該第二層群組中。
各該第二層群組再分為複數個第三層群組。該多維資料登記積體電路另包含一第三層位址選擇電路，該第二層位址選擇電路掃描該複數個第三層群組。
以下係搭配所附圖式解釋本發明，以清楚地揭示本發明之技術特徵。
圖2(a)係本發明多維資料登記積體電路驅動陣列元件之 示意圖。圖中D1,1 、D1,2 、…、DN,M 代表將複數個陣列狀佈置之元件分為複數個第一層群組，各第一層群組係包含一部份呈陣列狀佈置之要被驅動的元件。各該元件可以是一個開關(例如：電晶體)及一電阻之組合，如圖1中標號111及112所示；或者是一個電晶體及熱光光開關之組合。S1 、S2 、…、SN+M 是第一層位址選擇訊號，可以掃描並選擇該複數個第一層群組D1,1 、D1,2 、…、DN,M 中一者作用。又A1 、A2 、…、AN+M 是第二層位址選擇訊號，可以掃描並選擇各該第一層群組中複數個第二層群組d1,1 、d1,2 、…、dN,M 。各第二層群組係包含一部份呈陣列狀佈置之元件，也可以是位於同一列或同一行之元件。當一第二層群組被一第二層位址選擇訊號選擇而作用後，資料訊號P1 、P2 、…、PN+M 會被寫入該被選擇該第二層群組中之對應元件。
相類似地，該第二層群組可以再分成複數個第三層群組，各第三層群組係包含一部份呈陣列狀佈置之元件，也可以是位於同一列或同一行之元件。針對此一實施例則需要一組第三層位址選擇訊號，該組第三層位址選擇訊號會選擇一第三層群組並作用，同樣P1 、P2 、…、PN+M 中有一對應資料訊號會被寫入該被選擇該第三層群組中之一元件。
圖2(b)係本發明多維資料登記積體電路之架構圖。多維資料登記積體電路20包含一第一層位址選擇電路22、第二層位址選擇電路21、一資料供應電路23及一準位移位暫存電路24。第一層位址選擇電路22會產生第一層位址選擇訊號 S1 、S2 、…、SN+M ，第二層位址選擇電路21會產生第二層位址選擇訊號A1 、A2 、…、AN+M ，又資料供應電路23會產生資料訊號P1 、P2 、…、PN+M 。
若要使一電阻Rx,y 產生熱量，則對應之第一層位址選擇訊號、第二層位址選擇訊號及資料訊號都要同時處於高準位或開啟準位。例如：當電阻Rx,y 為R1,1 時，訊號S1 、A1 、P1 都需要處於開啟準位。訊號S1 會使得電晶體Ts1 開啟，同時藉由反向器(inverter)221會使得電晶體222關閉。當電晶體222關閉時，縱使電晶體Ts2 、Ts3 、…、Tsn 被第一層位址選擇訊號開啟，但仍無法有第二層位址選擇訊號通過。此時，第二層位址選擇訊A1 、A2 、…、AN+M 會經過電晶體Ts1 而輸入準位移位暫存器24，而由準位移位暫存器24依序輸出並掃描第一層群組D1,1 中呈陣列狀佈置之複數個第二層群組d1,1 、d1,2 、…、dN,M ，其中因訊號S1 、A1 、P1 同時處於開啟準位，使得電晶體Ts1 被開啟而電阻R1,1 有訊號P1 之電流通過而產生熱量。
本發明提出多維觀念以減少外部接點，一個以多工選擇的方式將資料分區時序輸入且控制數量龐大的微電子元件陣列，並以非對稱金氧半導體(MOS)元件及互補金氧半導體(CMOS)元件及製程技術完成電路。本發明係利用非對稱金氧半場效電晶體(MOSFET)元件驅動器或互補式金氧半場效電晶體(CMOSFET)元件，以製程整合該種類元件以構成選擇定址之邏輯多工時序控制電路於熱光光開關陣列元件或噴墨晶片噴嘴陣列中。
本發明係主要提供一種多維資料登記積體電路，因此噴孔數增加時必須採用多維解碼之方式以減少外部連接墊之數目。例如：N為外部連接墊數目及Y為噴嘴數，若採三維資料登記則外部連接墊數目為N ＝3×＋1。相較於傳統之二維資料登記電路需要外部連接墊數目為N ＝3×＋1，本發明不但減少外部連接墊數目，且可以簡化相關驅動電路，因此降低製造成本。參見下表外部連接墊數與噴嘴數目關係，可比較出傳統600dpi噴墨印頭若是有1024個噴孔時，至少需要65個外部連接墊，但是依照本發明之技術只要31個外部連接墊。亦即若以相同數目之外部連接墊，本發明能控制更多噴孔數，並產更高解析度及更快列印之優勢。
當噴嘴數超過27個，則使用本發明三維電路架構較傳統二維電路架構開始有明顯之優勢。並且當單顆噴孔數超過27個以上，建議第一層址選擇訊號之數目在四個以上為較佳。
圖3係本發明多維資料登記積體電路產生訊號之波形圖。第一層位址選擇訊號S1 、S2 、…、S5 同時處於開啟準位，雖然訊號S2 、…、S5 能開啟電晶體Ts2 、Ts3 、…、Ts5 ，但因反向器221及電晶體222使得第二層位址選擇訊號無法通過。第二層位址選擇訊A1 、A2 、…、A5 上脈衝依序於第一層位址選擇訊號S1 作用於電晶體Ts1 之期間內送出，資料訊號P1 、P2 、…、P5 上脈衝則係同時發生於第二層位址選擇訊A1 、A2 、…、A5 上脈衝之期間內。
圖4(a)係本發明準位移位暫存電路架構圖。準位移位暫存電路40包含複數個串聯之暫存器41，並藉由選通脈衝訊號之觸發及參考時脈訊號之時脈，準位移位暫存電路40係一串進並出電路。
針對圖2(a)中各第二層群組d1,1 、d1,2 、…、dN,M 再分成複數個第三層群組，則需要第三層位址選擇訊號S1(1)、S1(2)、…、S1(n)、…、Sn(1)、…、Sn(n)，如圖4(b)所示。圖4(b)係本發明另一實施例之準位移位暫存電路架構圖，圖中標示42係一暫存器。
相較於圖2(a)之應用，圖5(a)係本發明多維資料登記積體電路50驅動熱光開關模組之示意圖。複數個熱光開關模組51~5n分別被第一層位址選擇電路22'選擇並作用，各該熱光開關模組51~5n則被第二層位址選擇訊號A1~An及資料訊號P1~Pn控制光通路。圖5(b)係圖5(a)之多維資料登記積體電路產生訊號之波形圖，圖中係以5個熱光開關模組為例。
本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並以為以下之申請專利範圍所涵蓋。
10‧‧‧二維位址選擇電路
11‧‧‧控制單元
20‧‧‧多維資料登記積體電路
21‧‧‧第一層位址選擇電路
22‧‧‧第二層位址選擇電路
23‧‧‧資料供應電路
24‧‧‧準位移位暫存電路
40‧‧‧準位移位暫存電路
41、42‧‧‧暫存器
50‧‧‧熱光開關模組之多維資料登記積體電路
51~5n‧‧‧熱光開關模組
22'‧‧‧第一層位址選擇電路
111‧‧‧電晶體
112‧‧‧電阻
221‧‧‧反向器
222‧‧‧電晶體
圖1係一用於驅動噴墨印表頭上25個噴嘴之傳統二維位址選擇電路之示意圖；圖2(a)係本發明多維資料登記積體電路驅動陣列元件之示意圖；圖2(b)係本發明多維資料登記積體電路之架構圖；圖3係本發明多維資料登記積體電路產生訊號之波形圖；圖4(a)係本發明準位移位暫存電路架構圖；圖4(b)係本發明另一實施例之準位移位暫存電路架構圖；圖5(a)係本發明多維資料登記積體電路驅動熱光開關模組之示意圖；以及圖5(b)係圖5(a)之多維資料登記積體電路產生訊號之波形圖。
20‧‧‧多維資料登記積體電路
21‧‧‧第一層位址選擇電路
22‧‧‧第二層位址選擇電路
23‧‧‧資料供應電路
24‧‧‧準位移位暫存電路
221‧‧‧反向器
222‧‧‧電晶體

Claims (10)

  1. 一種具有階層式驅動架構用於驅動陣列元件之多維資料登記積體電路，該多維資料登記積體電路包含複數個第一層群組，各該第一層群組包含複數個第二層群組，各該第二層群組包含複數個陣列元件，該多維資料登記積體電路還包含：一第一層位址選擇電路，該第一層位址選擇電路包含一第一串進並出電路，該第一串進並出電路包含用於相應地選擇該複數個第一層群組的複數個並聯輸出一第二層位址選擇電路包含複數個第二串進並出電路，該複數個第二串進並出電路用於相應地選擇該複數個第二層群組，各該第二串進並出電路與相應的該第一串進並出電路的該複數個並聯輸出中之一對應者連接；以及一資料供應電路，配合該第二層位址選擇電路之掃描順序，並將複數資料寫入該被選擇該第二層群組中。
  2. 根據請求項1之具有階層式驅動架構用於驅動陣列元件之多維資料登記積體電路，其中該第一層位址選擇電路包含一準位移位暫存電路，該準位移位暫存電路輸出複數個第一層位址選擇訊號，該複數個第一層位址選擇訊號係用來選擇該複數個第一層群組。
  3. 根據請求項1之具有階層式驅動架構用於驅動陣列元件之多維資料登記積體電路，其中該第二層位址選擇電路包含一準位移位暫存電路，該準位移位暫存電路輸出複 數個第二層位址選擇訊號，該複數個第二層位址選擇訊號係用來選擇該複數個第二層群組。
  4. 根據請求項1之具有階層式驅動架構用於驅動陣列元件之多維資料登記積體電路，其中該陣列元件係複數個熱光光開關。
  5. 根據請求項1之具有階層式驅動架構用於驅動陣列元件之多維資料登記積體電路，其中該陣列元件係複數個熱電阻，該複數個熱電阻係用於控制一噴墨晶片上複數噴嘴。
  6. 根據請求項1之具有階層式驅動架構用於驅動陣列元件之多維資料登記積體電路，其中各該第二層群組再分為複數個第三層群組，該第二層位址選擇電路可掃描該複數個第三層群組，並選擇該複數個第一層群組中至少一者作用。
  7. 根據請求項6之具有階層式驅動架構用於驅動陣列元件之多維資料登記積體電路，其中另包含一第三層位址選擇電路，該第三層位址選擇電路輸出複數個用來掃描及選擇該複數個第二層群組之第三層位址選擇訊號。
  8. 根據請求項1之具有階層式驅動架構用於驅動陣列元件之多維資料登記積體電路，其中該第一層位址選擇電路係包含非對稱金氧半導體元件或互補金氧半導體元件。
  9. 根據請求項1之具有階層式驅動架構用於驅動陣列元件之多維資料登記積體電路，其中該第二層位址選擇電路係包含非對稱金氧半導體元件或互補金氧半導體元件。
  10. 根據請求項1之具有階層式驅動架構用於驅動陣列元件之多維資料登記積體電路，其中該陣列元件係複數個噴印頭。
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