用于驱动密集阵列的可控制的恒定电流源集成电路

摘要

实现一个可控制的电流驱动器集成电路。所述可控制的电流驱动器包括多个不同的电流值的输出晶体管，其被数字控制和被组合以提供一个可控制的电流输出。所述不同电流值的晶体管的每一个被相邻设置在同一个基板上，成为单一的光刻设备，具有对应于不同的电流值的加权的漏区和源区。加权的驱动器减少用于解码和驱动输出晶体管的半导体芯片所需的执行区域，大大地增加了电流驱动器集成在一个半导体芯片内的密度。

说明书

相关申请

本申请是一个非临时申请，并且要求美国优先权：美国临时专利申请61/857,745，题 为″二进制加权驱动器″，优先权申请日为2013年7月24日，其全部内容在此引入作为参 考。

技术领域

本申请涉及电子电路，并且更具体地涉及可控制的恒定电流供给集成电路。

背景技术

在电子学领域，要求具体的驱动电流和驱动电压来驱动各种设备中的电子元件。某些电子 设备需要可控制的恒定电流源，以使它们能实现所需的功能。

由于幅度的很多因素，驱动电压和驱动电流，相比于用于提供部件的控制逻辑的集成电路 内采用的电压和电流要更高。例如，集成电路使用1.8V并在极小和微小的安培的范围内的电 流来驱动逻辑门，而单个控制组件需要高达数百伏特的电压(例如喷墨喷嘴进行操作需要 90V)和电流在约1至100毫安的范围。经常在一个整体设备中被驱动元件的数量，需要在 几安培的范围的组合电流。随着驱动电流(和驱动电压)的增加，一个驱动器电路的电路执行 区域也增加。大的驱动电流使得不可能实现驱动电路高密度地设置在一个集成电路中来控制多 个组件。

在许多应用中还需要精确地控制输送到每个组件的驱动电流量。高电流控制的分辨度进一 步限制了在集成电路芯片的面积内可容纳的组件控制驱动器的数量。

根据本领域中的知识，设置并联晶体管阵列，其可作为任何的组合被接通，以提供一个电 流，其是所有被接通的晶体管的总和。这样的电路被称为数模转换器控制器(DAC)，其输 出电流是二进制输入的反映。

一个可替换的电路通常用于提供可变的控制电子和电气设备，即是脉冲宽度调制 (PWM)电路。这里的电流不是可变的，但占空比是可变的。电流在可变的时间以高速率被 接通，从而向被驱动的设备提供可变的能量。该数字版本的PWM电路被称为DPWM。在一 个DPWM电路的外部的时钟提供了两个计数器。第一计数器的计数，以形成一个脉冲时钟， 用于确定脉冲的最大时间。第二计数器记下由数字输入提供的脉冲宽度的数量。比特数表示控 制电路的分辨度。因此脉冲(每单位时间)的数量由第一计数器测定和脉冲的持续时间是由第 二计数器控制。提供给被驱动的电子或电气设备的能量是电流脉冲对时间的积分。

除了提供良好的电流控制分辨度，根据一个解码器和附加控制迹线以激活晶体管阵列中的 晶体管的需要，采用大阵列的晶体管驱动器增加了集成电路电流驱动器的电路面积。这意味着 小型化和高控制分辨度这两者无法一起实现。

本领域的现有技术是，设置并联单元驱动器晶体管阵列，其可作为任何的组合被接通，以 提供一个电流，其是所有被接通的晶体管的总和。这种电流驱动电路被称为数模转换器控制器 (DAC)，其输出电流是二进制输入的数量的反映。

可替换的驱动电路，通常用于提供可变的控制电子和电气设备，即是脉冲宽度调制 (PWM)电路。PWM提供恒定输出电流，但具有可变的占空比。

输出电流在可变的时间周期以高速率被接通，从而向被驱动的设备提供可变的能量。在一 个数字的PWM(DPWM)电路的外部的时钟提供了增设的两个计数器。第一计数器记录脉 冲时钟的持续时间，用于确定时钟周期的每个脉冲的最大持续时间。第二计数器记下由数字输 入提供的脉冲宽度的具体持续时间。数字输入的比特数表示DPWM驱动电路的分辨度。因此 每单位时间脉冲的数量(重复率)由第一计数器测定和脉冲的持续时间是由第二计数器控制。 提供给被驱动的电子或电气元件/设备的能量是恒定电流脉冲对时间的积分。

通常，例如元件电流驱动用的1/2ⁿ的电流控制分辨度，n＝8时需要256个不同的电流控 制值。逻辑控制电路将需要8位寄存器来驱动相应的元件。使用″单元电流驱动器″来实现 典型元件电流驱动器，需要一个多层次的解码器以解码8位，而提供单个单位电流驱动器控 制线，使每个单元的电流驱动器输出适当的电流。这种方法需要256个晶体管来实现所有单 元电流驱动器和解码器中的大约8000门和所述8位寄存器。不仅门的数量非常大，这些门的 互连也需要一个集成电路的半导体基板上的大的执行区域。

另外，在PWM方法要求计数器，门和相应的互联，但在输出位置只有一个额外的晶体 管，而该晶体管设为额定最大电流。在此替代方法中使用门的数目小于上述的解决方案，但为 实现PWM功能的高级别的切换，使PWM受到噪声影响，并使PWM电路昂贵，难以设计 和制造。

因此无论是半导体集成电路的上述电路的任一个的实施，需要不希望的半导体晶片的大量 执行区域，从而限制可以被包含在一个给定半导体芯片尺寸上的这样的驱动器的数量。

芯片的尺寸可受到其它因素的制约，例如所使用的晶片级制造技术，驱动装置连接的模式 和材料的限制。

对于给定的晶片级制造技术，所要求的电路执行区域的大小在很大程度上取决于三个因 素：最大输出电压，最大电流和电流控制的分辨度。最大输出电压决定了集成电路导电零件和 电路的迹线之间所需的间隙的大小，以避免在其间产生电弧。最大电流决定了电路迹线的宽 度，因为电路迹线的高度由金属沉积技术限制。这两个因素是由晶片级制造用材料自然属性所 决定，不能更改。第三个因素是通过设备的设计要求来确定。如果由电流驱动器电路驱动的装 置需要只有几级的控制，那么所需要的数字输入控制位的数目是少的。如果装置需要更高的分 辨度的控制，则所需要的数字输入控制位的数目是多的。例如四个级别的温度控制，只需要2 位的控制，而1％的控制分辨度将需要8个控制位。控制位的数量可以随控制分辨度缓慢增 长，但电子电路的实现的复杂性超过2的幂次增加，即对数，对在一个具体大小的集成电路 晶片上的控制电路的密度产生巨大的约束。作为一般规则，这种约束是上述两个现有技术的控 制方法固有的。

具体地，集成电路的半导体芯片上的逻辑电路部件的连接的密度是一个问题。当控制位的 数目增长，连接呈对数级增长。例如，使用该DAC单元驱动器晶体管阵列，其具有上文所述 的2ⁿ平行晶体管，需要所述n位输入的解码成2ⁿ个独立的晶体管的控制位来切换晶体管。所 要求的解码电路不仅在复杂性上呈对数增长，且其执行也需要逻辑控制水平的不断提高。逻辑 控制水平由于在电路中独立门的限制，增加以驱动后续门；这被称为″扇出″。给定技术的扇 出是有限的。该控制分辨度越高，所需要的解码逻辑水平就越大。同样地，采用DPWM电路 提供的电子或电气元件/设备的控制，从而增加被输送到两个计数器(或电压控制的脉冲宽度 发生器)的位数，以产生预定频率的脉冲，而使脉冲宽度(占空周期)变化，以限制连接密 度。实现此电路所需要的晶体管数量也大，且随着所要求的控制的分辨度而增长，但不以对数 级增长。因此，驱动器电路可被集成到一个给定的半导体芯片的面积的密度是有限的，是独立 于用于实现这样的电路的技术的。

为了实现这种数字电路的复杂性，因此，实现所述电路的所需的半导体芯片的面积，理解 其背后的这一事实是有利的。

一个解码器电路的单元面积与n³成正比，其中n是数码的数量，其逆是所需的控制分辨 度。此外，数字电路的复杂性是由两个术语C和D来定义，其中C是在逆变器(NOR和 NOT门)的数目测得的电路尺寸和D是电路深度。例如，参考约翰.塞维奇，″计算的模 型″，艾迪生-韦斯利，1998(JohnSavage，″ModelsofComputation″，Addison- Wesley)，对于n，数字输入(分辨度)的数目：

C(f_n)≤2C(f_n/2)+2n，其中C(f_n/2)≤(2n-1)2ⁿ和

D(f_n)≤2D(f_n/2)+1，其中D(f_n/2)≤[log₂n]+1。

对于n＝8：

C(f_n)≤2(2n-1)2ⁿ+2n≤2(2x8-1)x256+256＝2x15x256+256＝30x256+256＝7936

D(f_n)≤2D(f_n/2)+1，whereD(f_n/2)≤[log₂n]+1＝3+1

D(f_n)≤2x4+1≤9

并且对于n＝9：

C(f_n)≤2(2n-1)2ⁿ+2n≤2(2x9-1)x512+256＝2x17x512+512＝17920

D(f_n)≤2D(f_n/2)+1，whereD(f_n/2)≤[log₂n]+1＝3+1

D(f_n)≤2x4+1≤9。

计算n＝8的解码器电路所需的执行面积采用0.35CMOS技术，每个逆变器需要2个晶体 管，每个晶体管占据16平方微米，在半导体芯片所需的面积是253952平方微米。此外，逻 辑电路的深度D是9，表示传播延迟和互连本身构成一个艰难的挑战。应当指出的是，当输 出电压的限制了最小元件尺寸，因此限制了可用于晶体管的制造工艺，不可能使用晶片级制造 技术，提供更小的晶体管。

同样，要理解如上所述的DPWM控制电路相关的复杂性，应当注意，每个DPWM控制 电路需要两个n位计数器和门电路。每个计数器需要80＊n和3＊n个门，共83＊n个晶体管。 对于n＝8和每晶体管16平方微米，每DPWM电路在半导体芯片的电路所需的执行面积是 10624平方微米。DPWM的不同方法，利用延迟线，需要远远更大的面积用于延迟线，同样 制约这些可控制的电流驱动电路在一个半导体电路芯片上的密度。

从国际专利申请WO2010/130051，公布于2010年11月18日，其中公开了被驱动的 器件被布置在密集阵列中。如其中图4，LED装置204被电子部件406中的驱动器驱动。发 光二极管514的阵列提供一个光源，用于扫描打印头，如图5。由于上述原因，在围绕每个 连接焊盘402的区域布置可控制的恒流源电路是一个问题。

发明内容

当设备执行区域在许多应用中被限制，现有的实施方法不能工作。可被集成在一个单片半 导体芯片中的可控制的电流驱动电路的密度受限于晶体管的数量，其用于实现装置的设计，或 DPWM密度由于电路开关噪声被禁止。

例如，用于实现128控制部件(微发光二极管(微LED))的高密度阵列，在下面描述 中详细说明，该半导体芯片的最大尺寸是4.5毫米＊3毫米，在其上实现控制电流驱动电路。

3毫米的边由于迹线路径考虑的限制，只有53个DAC单元晶体管阵列电流驱动电路可 以设置。当需要其他电路进行输入控制位的输入和存储，需要附加电路执行区域来实现内部互 连。电流驱动电路的密度的实际限值降低至小于32。因此，这种方法不能提供所需的128个 驱动器电路。参照上面的复杂方程式中，当n从8到9增加1，它可以在相同的芯片上被容 纳这样的电流驱动电路的数目减少到小于10。

对于4.5＊3毫米的控制电路芯片，它可以具有更多数量的DPWM电流控制电路，但是所 产生的噪音，禁止在同一芯片上实现有大量的DPWM电流控制电路。噪音是门切换时产生的 噪音。由于所有的门和晶体管在每个脉冲切换，以在PWM的脉冲中控制工作，开关噪声禁 止在一个集成电路上实现大的DPWM电路密度。DPWM电路相对于切换，需要远远更多的 能量。

按照所提出的方案，通过采用外部控制逻辑，大量节省电路执行区域。

提出通过提供加权晶体管阵列，降低解码电路的复杂度，使得仅需要选择所述n位数， 从集成逻辑电路的复杂性移到外部软件或其他不需要在半导体芯片上的执行区域的装置。在一 些实施例中，控制逻辑可以在固件中提供。

因此，每单位面积的执行区域可以容纳更大数目的组件驱动器，使得可以实现之前无法实 现的元件密度。

附图说明

本发明将通过参照所附的附图详细描述实施例，以更好的理解本发明的实施方 式，其中：

图1是示意曲线图，示出MOSFET晶体管电流与电压的(I-V)曲线；

图2是示意图，根据提出的解决方案，示出了多个单片加权电流驱动中的一个，在常规的 半导体电路芯片上实现，提供具有高的控制分辨度的电流到负载组件；

图3是一个示意图，根据提出的解决方案，示出一个提供高控制分辨度的电流驱动器的细 节；

图4是另一示意图，根据提出的解决方案，示出一个提供高控制分辨度的电流驱动器的细 节；

图5是一个示意图，根据提出的解决方案，示出由单片的控制电流驱动器驱动的一个高密 度组件阵列，

其中类似的特征在整个附图中具有相似的附图标记。

具体实施例

图1示出了金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的电流-电压关系，示出了饱和 门电压和恒定电流的特性。MOSFET结构制作的晶体管通过饱和门电压，成为电流源。图1 显示了MOSFET晶体管的该电流源的属性。

如图2，根据提出的解决方案，可以通过采用外部控制逻辑的同一半导体基板上实现的可 控制的电流驱动电路的驱动电流，以用于控制多个组件。

晶体管T₁至T_n并联布置，使得形成所有的漏极被连接在一起、所有的源极连接在一起的 阵列。饱和的门电压是由一个二进制寄存器输出提供的。

例如，n个并行的晶体管T₁至T_n的阵列被用来驱动一个相应的组件。参照图2所示的电 子原理图，T₁具有xμA的额定电流，T₂可以具有2＊xμA的额定电流，T₃是2＊2＊xμA和T_n是 2ⁿ＊xμA。不限制本发明于此，提供了二进制加权晶体管阵列。

这种晶体管阵列可以由n位寄存器直接控制。通过选择所述n位二进制值，输出驱动电 流可以被选择从x到2ⁿ＊x，其具有x的分辨度来驱动负载。任何晶体管的电流贡献是I_n或0 (零)，这取决于晶体管的输入控制位(门电流)。

对于n＝8，电子电路示意图示于图2。输出电流Io由下式给出：

Io＝I1+I2+...+I8，

其中，I8＝2＊I7＝2＊I6＝2＊I5＝2＊I4＝2＊I3＝2＊I2＝2＊I1。

图2示出了电子示意图，制造具有不同电流额定值的晶体管T_n的过程，通常包括采用与 上述不同额定值相同的因子增加半导体基板上的漏极和源极区域执行面积。应该理解的是，这 是通过场效应晶体管实现的，并且是与将所需数量的单元晶体管连接在一起的常规方法相违背 的。门区域可以是相同的。由T₁所形成的电流源提供的最小量恒定电流I₁来驱动负载部件。 这是通过在半导体基板上建立(选择)的漏极和源极执行区域的大小为T₁实现。相应地，为 T₂所选择的漏极和源极区的晶体管使得由T₂所形成的电流源具有一个电流I₂，其中I₂＝2＊I₁。 可以肯定，在本说明书的″实施不同漏极和源极区的晶体管″意味着：平版印刷实现同一半导 体基板上的不同的源漏区的单晶体管，而不是现有技术的晶体管的从属晶体管(见图2， US3747088)。以这种方式，阵列中的每个晶体管具有电流源值，其为：

I₂＝2＊I₁，I₃＝2＊I₂，...I_(n)＝2＊I_(n-1)

应该理解的是，在阵列中晶体管的选择性地饱和的门电压，提供了组合恒定电流，其中总 电流值被由施加到晶体管门上的二进制输入位值控制(形成)。这是因为寄存器的二进制位输 出的电压值将确保对应的晶体管门电压是高于饱和，从而确保每个选择的晶体管(开启时)将 作为一个电流源，提供由其实施面积决定的一个定量电流。所述晶体管阵列所提供的总电流是 所有门电压高于饱和的晶体管的电流总和：

I_o＝b₁I₁+b₂I₂+...+b_n＊I_n。

下表说明了对应于8位寄存器的所有可能的二进制值输出驱动电流值，其中n＝8和 I1＝x＝10μA。电流可控制的范围是从0到2550μA，间隔(电流控制分辨度)10μA。

图3示意性示出了根据提出的解决方案的实施方案，半导体基板上的总体布局和二进制加 权晶体管T_x(x＝1到n)的互连。每个晶体管T_n示于2n区域内，正比于其他晶体管。可以 确定的，并且不限制本发明，图3是一个高度示意的布局图，例如晶体管T_n可以不作精确地 正比于电路迹线的长度或电路迹线的宽度。本领域的技术人员可以理解，可能需要额外的电路 迹线，具有适当间距的设定和/或接地，以减少电弧放电。

如图3所示，晶体管控制迹线可以不连接到晶体管如上表中和示意性的图2中的二进制 的比特序列的模式中。在这种情况下，位寄存器提供的比特序列的模式，不同于数学的二进制 位序列模式(上文表列的顺序)，然而电流水平Io的电流总和被传递到负载是相同的。采用 执行区域的晶体管T_x一般对应于采用独特的控制位模式的二进制过程。

可以肯定，本发明不限于以一个独特的过程和/或通过一个唯一的位模式提供驱动电流到 所述负载组件。至少一些上述考虑，可以通过使用不同的多个晶体管T_n来实现，未必具有在 半导体基板上独特的执行区域。图4示出在半导体基板上实施的另一可控制的电流驱动电路 的示意性布局的细节。该晶体管执行区域不按二进制过程，例如一些晶体管T_n具有在基板上 类似的执行区域。在基板上晶体管执行区域示出了比例系数x＝1。对于n＝9，采用比上述表 中更高的电流控制分辨度(700电流步进)，其使用不同的，不一定是唯一的位模式来驱动晶 体管T_n，控制位模式从基板上的可控制的电流驱动器电路的实现模式中解耦。

更一般地，外部电流驱动控制逻辑提供输入晶体管促动模式，来命令特定晶体管T_x打开 或关闭。

根据所提出的方案，电流控制步骤和晶体管致动位模式之间的对应关系表优选地在外部电 流驱动控制逻辑来实现。外部电流驱动器控制逻辑可以在固件/软件中实现，使用由一个微芯 片执行编码逻辑的步进，以提供所述控制晶体管的致动位模式。

所述具有n输入的晶体管阵列可直接通过一个n位寄存器来控制。不需要进一步的集成 电路逻辑。这种控制能力提供了可以集成在一个半导体芯片上可控制的电流驱动电路的密度的 显著改善。

位寄存器也设置在相同的半导体芯片上，外部连接到电流驱动器控制逻辑电路可以从n 个单独晶体管控制线减小。例如，外部控制线可以简化为：寄存器选择，串行数据，时钟，启 动和复位，如通常图2中所示。电源和接地线未示出，因为这些可通用于半导体芯片的所有 位寄存器。该位寄存器可以组合有n＊y的字符宽度，与DATA，SELCL，EN，RES控制线 相同，同时用于控制y负载元件阵列。这样可控制的电流驱动器电路可以被实现为在单个半导 体芯片控制128个负载部件，同时采用如图5的约6个外部触点。在n位寄存器，在图2中 示出，可以通过传输移位寄存器中的内容来填补，而移位寄存器是由外部来源移位所需要的n 位数据模式来填充的。

根据所提出的解决方案，在解决高密度可控制的恒定电流源的问题的重要性可以看到，所 提出的方案应用到驱动微型LED的高密度阵列(发光二极管)。

微型LED是非常小的。器件采用微型LED具有通信，健康科学和光刻众多的应用。这些 应用需要微发光二极管阵列。光刻，特别光刻用于生产印刷电路板，薄膜，厚膜和MEMS， 需要微发光二极管非常大的阵列。这些阵列必需是非常密集的，以提供高的像素密度，准确性 和光刻(图像)的分辨度。例如，不限制本发明，所述微LED部件可以优选在GaN半导体基 板上实现。例如，一个特定的应用需要布置4096个20μm的LED阵列为：当与适当的硬件 和其他相关系统配合，允许创建图像上照片抗蚀剂，用于制备上述组件(印刷电路板)。示出 的线性阵列被配置成采用交错的微LED部件，来减少相邻微LEDs之间透过基板的光溢出。

微型LED的这种阵列可以以每毫米200点(50580dpi)产生连续的图像。这需要在5μ m的间距下4倍的减少光学器件的产生5μm的像素。微型LED需要恒定的电流来操作，这 恒定电流对应于不同的照片抗蚀剂是不同的，以及LED本身可能由于制造误差(公差范围 内)，互相在辐射上彼此也不同。由于这两个原因，有必要有一个单独的可控制的恒流源，用 于每个微发光二极管。

打印头的小型化是非常重要的，同时优选，增加打印像素间距分辨度，依赖于增加打印元 件在这样的阵列的密度。精细控制在打印头装置微LED组件也是非常重要的，理想的是，增 加控制分辨度，术语称为光度，提供了改进的对比度，用于增加打印分辨度的每单位长度的离 散可辨别线。

可以在一个单一的半导体芯片提供256微LED单片线性阵列。单片半导体基片上实现的 这种微LED的密度为每毫米50微发光二极管。整个装置的几何结构需要可控制的电流驱动 源，具有相同的间距或更少。微LED和电流驱动器这样的排列，强制用于驱动阵列中的单个 微型LED器件的导体迹线的路径在20μm的空间。提供一个1mA电流，要求操作每一个微 LED，需要10μm的导体。一个10μm空间是电路迹线之间必需的，以避免在7V的正向压 降和3V的安全边际的导体之间的电弧。这要求可控制的恒流驱动器必须有相同的间距，或否 则，它们必须被设置为使得连接的这种密度是可能的。

标准CMOS集成电路技术可以很密，然而实际密度还受到工作电压和电流要求的限定， 如上文详述的。这限制CMOS技术为0.35μm特征尺寸。这种限制的影响是，可控制的恒流 源，必须要求在CMOS半导体芯片非常小的电路执行区域。

根据所提出的一个实施方案，256微LEDs的每个单片阵列是由线性阵列的每一侧的128 组的加权晶体管可控制的电流的驱动电路控制的。图5示出这样一个单片微LED阵列的部 分，其分开的单片可控制的恒流源驱动电路在CMOS中实现，微LED阵列的每一侧有一个 CMOS晶片。

微型LED被示为具有20微米的间距和CMOS芯片提供电流驱动导体在相同的间距。在 垂直于微LED阵列的方向拉长CMOS晶片，将不会有助于提高连接或电流驱动器密度，因为 微LED的间距不会改变。如果CMOS晶片交错以增加CMOS晶片可访问更大的区域，导电 迹线长度将变得不平衡和整个微型LED的正向压降会改变，因为采用了一个共同的电压源。

每个电流驱动半导体芯片为4mm的宽度和包含128个可控制的电流驱动电路单片地实 现在其上，为微LED的阵列的密度提供一个配合的设置。4096个微LED的整体微LED阵列 由32个电流驱动其晶片排成两列，每边一个。

CMOS技术提供晶片上的接触垫，其直径为50μm，具有至少100μm的间距，本技术 的当前的限制是需求电流和电压来驱动微型LED。因此，只有一个导体可以在CMOS晶片的 每个垂直触点之间通过，制造所需要的密度是不可能的。采用垫触点之间的250μm空间允许 多个导体在CMOS晶片的垂直接触点之间通过。这种布置允许128个接点与导体布线，实现 所需的密度的连接。没有解码逻辑的减少和不实施的CMOS半导体加权晶体管驱动器，它不 能够提供可控制的恒流源的密度和连接的密度。

MEMS器件增加了复杂性和其他印刷装置需要更高的可控制的恒定电流源密度，在此提 出的解决方案将允许对这些设备适当地控制。

作为阵列内的发光二极管在一个晶片上同时形成，光强度和电流的关系可以在本申请公开 的可视化的应用中很好地在可容忍的范围内变化。因此，要控制一个单片阵列内发光二极管的 光强度，一个可编程电流源被使用。电流到阵列中的二极管可以被改变，因此可改变二极管发 光(光度)的强度。驱动电子器件可包含存储器，用于保持电流对阵列的光照强度的关系(例 如，非易失性电子存储器，例如处理器的非易失性存储器，它不管是否有电，保持内容的可用 性)。根据一些实施方案，控制器电子器件可存储到电流与光强度比例数据，为LED器件的 一个或多个子集。例如，控制器可以存储和利用阵列的LED元件的电流和光强度数据。

强度控制，如上所述，可以用于在2个或多个LED阵列中产生相等的强度，以形成如上 所述的密集阵列。

控制光在每个单独的发光二极管元件的强度，可以通过使用在非易失性存储器的数据表来 实现，可以是嵌入式处理器的一部分。数据表可以在初始校准期间被构建，其中光强度可以通 过一个安装在设备内的集成功率传感器(例如，光受体)测得。

为了校准阵列中的元素，每个发光二极管元件可以一次打开一个，可以得到一个功率传感 器的读数。功率传感器的读数然后可被储存在非易失性存储器中。这些值，一个对应一个元 件，然后可用于计算需要纠正的不均匀性晶体管致动位模式。该数据可以随后被转移到合适的 控制电子器件，从而当发光二极管被导通，它们根据这个从非易失性存储器传送到控制电子器 件的定义，都被关掉。由于不同的照片受体具有不同的对强度的敏感性，一个或两个方法可以 用于实现光强所需的均匀性。

根据所提出的另一个实施方案，当应用只需要准确的开/关输出，例如有选择地打开微 LED元件的开/关，然而具有精确的光度，可控制的恒流源可以用更高的密度来实现，实施一 个晶体管，用于提供几乎所有必要的电流来驱动微LED内的微LED(即基本电流水平)，和/ 或(多个)可控制的恒定电流电路的制造公差，而电流的其余部分由一个(较小)数目的优选 加权晶体管提供，可提供一个剪裁函数。例如，中间尺寸的晶体管中的一个可从该阵列被省 略，具有晶体管致动位模式的相应调整。没有控制分辨度的损失，但降低电流控制范围，这提 供了在半导体芯片中的晶体管执行面积的减少，减少比特寄存器的大小和半导体芯片中连接寄 存器和加权晶体管阵列的迹线的数量减少。每个微型LED的实际减少晶体管驱动位模式可以 通过校准来确定。

使用高密度单片可控制的电流源的另一个例子是：在神经激励的新兴领域中的微神经电极 应用。这种新兴的嵌入式神经兴奋电路领域，需要大规模通过光或电的电极的元件阵列的刺 激。由于小型化的必要性，高密度单片可控制的电流源提供一种方式，以减少在这样的刺激电 路的植入的物理干预。

虽然本发明已经示出并参照其优选实施例描述，但将被本领域的技术人员可以在形式和细 节上的各种改变可以在不脱离本发明的精神和范围由限定被识别所附的权利要求。