CN114641819B

CN114641819B - Pwm控制的电流源和方法

Info

Publication number: CN114641819B
Application number: CN202080075940.0A
Authority: CN
Inventors: 休伯特·哈尔布里特
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2020-10-23
Publication date: 2024-06-07
Anticipated expiration: 2040-10-23
Also published as: US20220418068A1; US12010774B2; CN114641819A; DE102019129212A1; WO2021083812A1

Abstract

一种PWM控制的电流源包括：选择输入端(15)和调制输入端(14)；以及电流源，该电流源能够借助于控制端子处的信号进行开关，该电流源的电流输出端被设计用于连接到用电器。具有输入节点和输出端的反相器电路与控制端子耦合，其中反相器电路具有由电路的元件决定的电容。能够根据选择输入端处的选择信号(COL)向输入节点输送信号(row_n)，所述信号经由反相器电路(30)来控制可开关电流源。电流源还包括电压‑电流转换器(40)，该电压‑电流转换器产生从调制输入端(14)处的调制信号(V_Analog)中导出的电流，并将该电流馈送至输入节点(31)，其中，在由所决定的电容预先确定的持续时间之后，所馈送的电流使可开关电流源断开。

Description

PWM控制的电流源和方法

本申请要求于2019年10月29日向德国专利商标局提交的德国专利申请No.102019129212.3的优先权。德国专利申请No.102019129212.3的公开内容以此并入到本申请的公开内容中。

本发明涉及一种PWM控制的电流源、一种像素布置以及一种用于操作PWM控制的电流源的方法。

用于脉冲宽度调制(PWM)的电路通常用于：向用电器供应可调的电流。典型的示例是光电子元件(即所谓的发光二极管)，该光电子元件借助于脉冲宽度调制来进行控制，以便如此产生通过调制预先确定亮度的光。在显示技术领域中，脉冲宽度调制是常见的。为此，例如，具有用电器(例如发光二极管)的可开关电流源连接到一个路径中。于是，能够通过脉冲的宽度来调节发光二极管的亮度。在此，脉冲宽度调制的频率被选择为较高使得眼睛或其他传感器不会注意到开关过程。

在某些情况下，还使用发光二极管的迟缓性，但该行为在更精确的亮度分级中是相当不期望的。在具有现代显示器和更高集成密度的当前应用中，迄今为止使用的电路正慢慢达到其极限。一方面，对亮度分级的要求越来越高，另一方面，电流源和PWM电路需要空间，该空间在所谓的μLED领域中变得越来越关键。μLED是边长在几μm范围内(例如小于70μm或者甚至小于20μm)的光电子元件。

因此，存在对一种也可在高集成密度中使用的PWM控制的电流源的需求。

独立权利要求中的电流源、像素布置和用于操作电流源的方法考虑了这种需要。从从属权利要求中得出方面和进一步改进方案。

本发明基于如下原理：将SRAM构思用于PWM调制，其中以合适的方式使用SRAM单元的切换过程。特别地，单元的如此控制的输出端信号用于将电流源连接到电流路径中或将其与供电装置断开。

由于SRAM的构思一方面很容易理解，并且还能够以高集成密度实现，因此能够实现PWM调制的电流源，该电流源的面积大小处于几μm边长范围内。因此，能够直接在也用于制造光电子元件或其他用电器的材料系统中实现该构思。替代地，PWM控制的电流源能够以一种技术来制造，而用电器则借助于另一种技术来制造。然后，能够将这两个单独生成的元件结合在一起。

在一个方面中，PWM控制的电流源包括选择输入端和调制输入端。还设有电流源，该电流源能够借助于控制端子处的信号进行开关。可如此开关的电流源的电流输出端被实现用于连接到用电器。控制装置还包括具有输入节点和与控制端子耦合的输出端的反相器电路，其中，反相器电路具有由电路的元件决定的电容。根据选择输入端处的选择信号，能够向反相器电路的输入节点馈送信号，该信号经由反相器电路来控制可开关电流源。因此，通过输入节点处的该信号能够接通或切断电流源。在这种情况下，“接通”意味着：邻接到电流源的用电器通过电流源供应电流。

根据本发明，还设有电压-电流转换器，该电压-电流转换器产生从调制输入端处的调制信号导出的电流，并将该电流馈送至输入节点，其中，在由所决定的电容预先确定的持续时间之后，所馈送的电流使可开关电流源断开。

因此，脉冲宽度调制在反相器电路与电压-电流转换器的相互作用中进行。为此，使用反相器电路中存在的电容。将术语“由电路的元件决定的电容”理解为所有影响开关过程的寄生的或有意引入的或技术决定的电容，尤其是，该电容为了切换反相器电路而必须进行重新充电。另外，这种电容通过反相器电路的场效应晶体管的栅极-源级电容和栅极-漏极电容形成。然而，输入线路在输入节点或其他结构中也显示出寄生电容。电容的大小为大约0.1fF至1fF。由于较低的电容，所需的电流量也非常低，由此避免了不必要的发热。能够实现4到5个数量级范围内的脉冲长度，例如0.1μs到10μs。

反相器电路中存在的电容通过电流充电或放电，使得反相器电路在一段时间后改变其输出信号。在此，持续时间取决于电流的大小。该电流由调制信号确定。由于调制信号代表其值能够被精确调节的电压，所以反相器电路的切换时间点进而脉冲宽度能够非常精细地被调节。

调制信号能够从数字信号中获得。在一些方面，这种数字信号的宽度能够是8、16或20位。

在另一方面，反相器电路由SRAM单元形成。在一个方面中，反相器电路包括第一反相器和第二反相器，其中第一反相器的输入端与第二反相器的输出端连接并且与输入节点连接。两个反相器相同地构建，即它们的电气参数基本相同(或彼此存在已知的关系)并且仅由于工艺变化而由所偏差。在另一方面，第一反相器的输出端与第二反相器的输入端耦合并且与电流源的控制端子耦合。

另一方面涉及反相器电路的控制。在一方面中，启动信号包括差分启动信号，其中将部分信号馈送至输入节点并且将反相的部分信号馈送至电流源的控制端子。在使用SRAM单元时，其保持启动信号。由此，启动信号能够很短，但电流源能够通过反相器电路控制明显更长的时间。

另一方面涉及电压-电流转换器。该电压-电流转换器能够包括用于存储调制信号的限定的电容。电容暂存调制信号的电压。这能够在不同的时间点进行，由此能够实现更大的灵活性。然后，将如此存储的电压转换成由其导出的电流，例如与其成比例的电流，该电流被馈送至反相器电路的输入节点。

在一种应用情况下，电压-电流转换在转换器中通过受控的区段进行，该受控的区段将调制信号或由此导出的信号转换为电流。为此，受控的区段被设置在输入节点与参考电位端子之间。为此，受控的区段能够包括作为可控电阻工作的场效应晶体管。

为了降低能耗，能够根据选择输入端处的信号来接通或切断电压-电流转换器。

另一方面涉及一种像素布置，尤其是用于显示器的像素布置。如开头所述，电流源适用于各种用电器，包括作为显示阵列或显示器矩阵一部分的光电组件。以下将其理解为规则地设置成行和列的多个光电子元件，这些光电子元件分别形成像素或子像素。像素布置包括光电子元件，该光电子元件形成在第一材料系统中并且在一侧上包括至少一个接触面。此外，设有上述PWM控制的电流源。该PWM控制的电流源形成在第二材料系统中并且在一侧上包括至少一个接触面。两个元件的接触面彼此电连接，使得光电子元件和电流源形成电流路径。

术语材料系统被理解为在其中实施有相应的器件或电流源的载体或主体。在半导体技术中，材料系统尤其包括作为基础材料的半导体材料。对于光电子元件，这能够是例如III-V族材料，如GaN、InGaN、AlGaInN，即，基于氮化物但也基于磷化物。如GaP之类的磷化物适用于其他颜色的器件，例如AlGaAs/GaAs系统用于红色发光二极管。替代地，能够通过利用染料转换从蓝色光学发光二极管产生不同的颜色。

由SRAM单元制成的基于硅的系统适合于电流源。由此，像素布置的两个元件分别能够在面积和电流消耗方面进行优化，而不必做出妥协。

如上所述，像素布置能够由结合在一起的两个部分形成，但也能够单片地制造。同样地，多个光电子元件能够以矩阵的形式形成，这些光电子元件的接触面与相应的接触面电接触。

另一方面涉及一种用于操作PWM控制的电流源的方法。在此，受控的电流源包括可开关电流源和反相器电路。反相器电路在输出端侧与可开关电流源的控制输入端连接并且具有由反相器电路的元件决定的电容。在该方法中，提供具有第一脉冲持续时间的脉冲信号以及调制信号。然后，产生从脉冲信号导出的信号()，该信号通过反相器电路来启用可开关电流源。调制信号在第一脉冲持续时间期间被暂存。对此，替代地，调制信号也能够在第一脉冲持续时间的一部分期间被暂存，例如在第一脉冲持续时间结束时被暂存。产生电流信号，其中，电该流信号取决于暂存的调制信号。如此产生的电流信号被施加到反相器电路处，使得反相器电路在第二脉冲持续时间之后将电流源停用。

通过这种方式，利用了反相器电路中存在的电容，以便借助于电流信号产生一个或更多个脉冲，在此脉冲长度取决于电流信号，因为该电流信号对电容进行重新充电，从而导致反相器电路“切换”。电流信号能够在几nA的范围内，并且从调制信号导出。反相器电路能够被设置成SRAM单元，由此能够将已经良好理解的技术用于该新的应用。

在一个示例中，电流信号通过受控的区段产生，其中控制受调制信号的大小影响。为此，能够暂存调制信号，尤其是作为电压信号暂存。由于能够更精确地调节电压信号，所以能够经由间接地暂存调制信号来形成特别精细分级的电流信号，然后将该电流信号用于产生脉冲。

在所提出的方法中以及在像素布置中和在受控的电流源中，电流消耗非常低。反相器电路的消耗基本上通过反相器电路的元件的电容来决定，该电容附加地也用于设置脉冲持续时间。

下面参照附图根据多个实施例更详细地解释本发明。在此示出：

图1示出了根据所提出的原理的构思电路图；

图2示出了根据所提出的原理的借助于SRAM单元的设计方案；

图3示出了本发明的另一个实施方式；

图4示出了图3的图示的一个替选实施方式；

图5示出了根据图2的实施方式的呈用于示出不同信号的时间曲线的图表形式的时间信号；

图6示出了根据所提出的原理的像素布置的一个实施方式。

所提出的原理的以下实施方案和方面形成利用脉冲宽度调制操控用电器和尤其光学器件的不同的方面。在此，在不违背根据本发明的原理的情况下，各个方面能够彼此互换、彼此组合或者也能够部分省略。利用不同传导类型的场效应晶体管实现各个图示。本领域技术人员知道：交换这些晶体管的传导类型，或者在必要时使用其他晶体管类型，诸如MIS或BJT晶体管。

图1示出了脉冲宽度调制的电流源的所提出的原理的构思电路图，其中通过SRAM单元或其一部分进行调制。SRAM单元的技术和功能是众所周知的，使得这种SRAM单元能够在半导体本体中以仅非常小的空间消耗来实现。因此，这种类型的实现也适用于非常小的器件，诸如μLED。

PWM控制的电流源10包括设置在供电电位VDD与参考电位GND之间的电流路径。参考电位能够是接地电位或其他电位。电流路径包含串联连接的可开关电流源11和光电子元件20。代替光电子元件20，也能够使用其他元件或电路。可开关电流源11具有电流输出端13以及控制输入端12，用于启用或停用可开关电流源的信号施加在该控制输入端处。换言之，利用可开关电流源的控制输入端12处的信号来启用或停用其输出端13。

为了控制电流源，设有反相器电路30，该反相器电路的输出节点32与控制输入端12连接。反相器电路还包括输入节点31以及两个反相器33和34。具体地，第一反相器33在输入端侧与输入节点31连接并且在输出端侧与输出节点32连接。第二反相器34以其输出端邻接到输入节点31并且以其输入端邻接到反相器电路的输出节点32。因此，两个单独的反相器33和34相互连接。

输入节点31经由开关与用于馈送启动信号的启动信号输入端17连接。开关能够经由选择输入端15处的信号进行控制。最后，设有电压-电流转换器40，该电压-电流转换器在输出端侧与输入节点31连接。电压-电流转换器40根据调制信号V_Analog在其调制输入端14处产生电流信号，该电流信号馈送至输入节点31。

图1所示的PWM控制的电流源的构思图示此时以如下方式工作。在第一时间点，端子17处的启动信号经由选择输入端15处的选择信号COL施加到反相器电路30的输入节点31上。该信号(逻辑“1”或“高”)在反相器电路的输出端32处产生逻辑“0”，即低电平，由此切断电流源。在第二时间点，此时向输入端17馈送启动信号，例如从逻辑“1”到逻辑“0”的短暂的脉冲。由此，输出节点32的反相器电路切换到高电位并因此启用电流电路，使得电流能够在电流路径中流过用电器20。在反相器电路切换后不久，同样通过选择输入端15处的选择信号COL进行开关的断开，使得反相器电路30此时暂时保持其输出信号。

在相同的时间点，经由模拟电压信号V_Analog启动电压-电流转换器40，并且将与模拟电压信号V_Analog成比例的电流信号馈送至输入节点31。

反相器电路30的不同的电容(例如反相器33在输入端处的栅极-源极或栅极-漏极电容，也还有输入线路中的寄生电容)都基本上通过之前的启动信号(即低脉冲)进行放电。然后，这些电容在节点31处由电压-电流转换器40的电流信号进行缓慢再次充电，其中，电流强度与模拟调制信号相关。所馈送的电流因此引起反相器33的栅极处的电压升高，由此该反相器在由其电容大小确定的限定时间段之后切换，并且输出点32处的输出信号从逻辑1回落到逻辑0。由此电流源被再次停用。

反相器电路的不同的输入电容通过由电压-电流转换器产生的电流信号进行充电，并因此在反相器电路33的输入端处建立电压。如果该电压达到由反相器电路预先确定的阈值电压，则反相器电路切换并产生相应的输出信号。因此，通过选择和调节电流信号的大小能够产生非常短的脉冲持续时间。

图2示出了通过PWM信号控制的电流源的具体的设计方案，其中该PWM信号通过SRAM单元产生。在此，可开关电流源也是连接在供电电位VDD与参考电位GND之间的电流路径的一部分。电流源11包括第一场效应晶体管，将参考信号V_Ref馈送至该第一场效应晶体管的栅极。该参考信号调节经过场效应晶体管的电流。

此外，电流源11包括控制端子12，该控制端子同样邻接到串联连接的第二场效应晶体管11B的栅极。晶体管11B中断或连接整个电流路径。呈发光二极管20形式的用电器邻接到晶体管11B的端子处，该端子同时形成可开关电流源13的输出端。因此，利用由晶体管11B的栅极形成的控制输入端12处的控制信号向用电器供应电流。流过用电器20的电流由参考信号V_Ref确定。

反相器电路30的输出节点32与控制信号端子12连接。反相器电路30包括第一反相器33以及第二反相器34。两个反相器彼此以相反的方向连接，即反相器34的输出端与反相器32的输入端连接，反相器33的输出端与反相器34的输入端连接。反相器33和34中的每一个包括串联连接的不同传导类型的两个场效应晶体管。特别地，P型场效应晶体管332或342与供电电位端子VDD连接。各自串联连接的n型第二场效应晶体管331和341邻接到接地电位端子。

反相器电路的输入节点31此时经由作为开关工作的场效应晶体管15A与信号端子17耦合。场效应晶体管15A用于启动信号row_n的选择，并且为此与用于馈送选择信号COL的选择输入端15耦合。以类似的方式，反相器电路30的输出节点32也经由另外的场效应晶体管15B邻接到信号端子17。然而，在该信号端子处施加差分的(即反相的)启动或开关信号row。选择晶体管15B又与选择输入端连接，该选择晶体管的栅极与选择输入端15连接。最后，输入节点31包括用于电压-电流转换器40的端子。电压-电流转换器40包括预先确定电容的电容器41，调制输入端14处的模拟调制信号V_Analog经由可开关场效应晶体管43被引导至该电容器。晶体管43以其控制端子邻接到用于馈送选择信号COL的选择输入端。在场效应晶体管43与电容器41之间设置有引导至受控的区段42的控制端子处的节点。受控的区段42同样被实现成场效应晶体管并且形成用于电压-电流转换的可变电阻。受控的区段42的输出端与节点31连接，受控的区段42的输入端与用于参考信号VDD的参考电压输入端16连接。

图5此时示出用于根据图2的电路在不同时间点操作的不同信号。差分的行信号row和row_n用作为启动或开关信号。在此，信号row_n经由选择信号COL馈送至输入节点，差分的和反相的启动信号row根据选择信号COL馈送至输出节点32和控制端子12。

一方面，选择信号COL控制用于反相器电路的启动信号，并且附加地用于暂存模拟调制信号V_Analog。在图5的最后两行中示出了点A和B处的信号，即实质上示出了在反相器电路的输入节点31和输出端32处的电压信号。

在时间点t0，电压信号row_n处于高电平，以相同的方式，差分的启动信号row被反相并且处于低电平。同时，选择信号COL处于逻辑高电平。由此，场效应晶体管15A针对启动信号row_n接通，使得高电平同样施加在节点31处。这以线A进行标记。与此相应地，反相器电路的输出节点32处于逻辑低电平。该电平由反相器本身的输出信号以及由差分启动信号row和开关晶体管15B来确保。借此，使可开关电流源和用电器截止，在该情况下，发光二极管被关断。

在时间点t1，选择信号COL切换到低电平。由此，使晶体管15A和15B截止，使得反相器电路30与差分的启动信号无关地保持其相应的输出端信号，在该情况下保持逻辑低。因此，在该工作方式中，由两个反相器构成的SRAM单元保持其最后状态。电流源11还保持截止。

在时间点t2，再次启用选择输入端15处的选择信号COL并且连接晶体管15A和15B两者。于是，相应地，逻辑低电平还施加在反相器电路的输出端32处，由此同样还使电流源同样还截止。此时，应接通电流源。为此，在时间点t3，通过差分的启动信号row_n和row产生短脉冲。该短脉冲是由差分的启动信号row_n从逻辑高电平下降到逻辑低电平而形成的。反相器的输出端处的反相的启动信号row发出短脉冲。相应地，反相器电路在输出端处产生逻辑高电平并且向用电器20供应电流。在时间段T3到T4期间，反相器33的输入电容以及寄生电容还进行放电，因为节点31基本上被拉至低电平，例如被拉至接地电位。

与其无关的，电压-电流转换器也通过选择信号COL被启用。在此，开关晶体管43从时间点t2到时间点t4闭合，进而将调制信号V_Analog施加到电容器41处。该调制信号被存储在电容器中。同时，调制信号V_Analog被施加至受控的区段42的栅极处的节点。受控的区段因此产生电流Iana，该电流被馈送至输入节点41。在此，电流Iana的大小与参考电位VDD和调制输入端14处的模拟调制信号相关。因此，在受控的区段的线性范围内从调制信号中产生成比例的电流信号。

该电流信号自时间点T2起被馈送至反相器电路，并且在时间段t2到t3期间与启动信号row_n叠加。在时间点t3，输入节点31通过差分的启动信号row_n以及反相器34的输入端被拉至逻辑低电平，并且这不依赖于所馈送的电流。其原因是：所馈送的电流Iana非常小，并且接通的晶体管341相对于接地电位仅具有非常小的电阻。由此，不会在晶体管331和332的栅极之上产生电压。

在时间点t4，切断选择信号COL，并且使晶体管15A和15B截止。同样地，也使电压-电流转换器的晶体管43截止。因此，暂存施加在电容器41上的电压V_Analog。电容器41还在受控的区段42的栅极处产生电压，进而引起成比例的电流信号。馈送至节点31的电流信号此时再次对反相器电路33的电容进行充电。由此，晶体管331和332两者的栅极-源极电压缓慢上升，直到达到切换时间点t_TH。该切换时间点处于逻辑高电平之下，例如超过逻辑高电平的50％(例如55％到60％)。反相器能够具有内置的迟滞，因此轻微的波动不导致干扰。在该时间点，反相器电路也再次从输出信号32处的逻辑高电平切换到逻辑低电平，并且使电流源再次截止。

行A所示的信号斜率通过电流大小和反相器电路的电容来确定。根据预先确定的电容和所调节的电流，能够实现10ns至1μs的脉冲时间。在此，电容为0.1fF至大约10fF。相应地，得到几纳安到大约1μA的电流强度。

为了进一步稳定图2的实施方式，能够在某些情况下是有意义的是：在反相器电路的反馈路径中，即从反相器34到输入节点31，设有由并联设置的不同传导类型的两个场效应晶体管构成的附加的开关。这两个场效应晶体管被控制成使得它们在时间段t4直到切换时间点t_TH期间断开，以便在此经由施加在电压-电流转换器40上的电流仅对晶体管33的电容进行充电。通过该附加的措施将反相器34的输出端与输入节点分离，防止了朝向接地的不期望的电流流动。在其他时间点，开关闭合并且将43的输出端引导至输入节点31或反相器33的输入端。

图3示出了所提出的原理的一个替代设计方案。在本实施例中，电流路径以类似的方式设有电流源11以及由场效应晶体管形成的开关12。在该开关处施加脉冲宽度调制的信号，使得电流源连接到电流路径中。反相器电路30的输出节点32与控制输入端12和场效应晶体管的栅极连接。除了输出节点32之外，该反相器电路还包括输入节点31、反相器33和输出级36。反相器33以与图2的对应的反相器相似的方式实现。输出级36包括N型场效应晶体管，该N型场效应晶体管一方面与接地电位连接并且另一方面形成输出节点32。输出级36的场效应晶体管的控制端子与反相器33的输出端连接。

在输入端侧，节点31连接在两个场效应晶体管51与52之间。N型第一场效应晶体管51被设置在接地电位与输入节点31之间，P型第二场效应晶体管52被设置在供电电位VDD与输入节点31之间。晶体管51同时形成用于电压-电流转换器40的受控的区段。该电压-电流转换器包括调制输入端14、开关晶体管43和存储电容器41。

受控的区段51的栅极是邻接到开关43与电容器41之间的节点。将不同的或相同的选择信号COL1至COL3馈送至晶体管15B、52和开关晶体管43。如果选择信号COL3处于逻辑低电平，则反相器电路33的节点30处于逻辑高电平，输出节点处于逻辑低电平。由此，使输出端晶体管36截止并且在输出节点32处施加与选择信号COL1相关的电平。该电平基本上取决于输出端信号COL1的状态。当输出端信号COL1处于低电平时，信号V_Data信号被施加到电流源的控制端子。否则，保留节点32中的先前值。

下表描述选择信号COL1到COL3的不同电路状态以及由此获得的节点31、38和32处的状态。

在此，“低”表示低电平，该低电平是场效应晶体管43、52和15B接通。COL2的低电平一方面连接受控的区段，并且另一方面对电容器41进行充电。在此，如果COL3同时处于“低”，则节点31保持在高电平。由此也对与该节点连接的内部电容进行充电。选择信号COL1控制端子12，从而利用数据信号V_DATA对电路充电。如果晶体管36截止，则电流源根据数据信号接通或关断。在选择信号COL3处于“低”的情况下，节点38同样处于低电平，晶体管36截止。

在另外的运行情况下，选择信号COL1、COL2、COL3置于高电平(HIGH)，由此使晶体管43、52和165B截止。由于电容器41暂存电荷，受控的区段51继续被控制，并且电流流入节点31中。该电流对节点的电容和反相器33的输入电容进行放电，即例如对栅极-源级电容放电。由此，节点31处的电压相对于接地缓慢下降，其中下降取决于区段51的电阻并且因此取决于调制信号V_ana。当达到切换时间点时，反相器在输出侧从低电平切换到高电平，并且输出级36断开并且将接地端子与输出节点32连接。由此，控制端子12被拉至接地并且使电流源截止。

因此，通过数据信号和调制信号在电流源的控制端子处得到脉冲，该脉冲的宽度通过调制信号预先确定。电流本身仅为几nA，并且该脉冲能够从10ns到大约1μs进行选择。

在上图中，存在多个外部馈送的信号。除了供电VDD和数据信号V_DATA之外，其是接地GND、用于电流源的参考信号BIAS和不同的选择信号COL！至COL3。然而，如上文能够看出的，这些选择信号能够组合成一个选择信号。在这一点上，只需要注意：适当地选择切换时间点，以实现电路的不期望或未限定的状态。这例如能够通过直至相应的控制端子的稍微不同的运行时间来避免。

图4示出了一个替代实施方式。与图3中的示例相反，电容器41由寄生电容(例如由晶体管51的栅极电容)形成。同样地，线路能够具有模拟调制信号能够存储在其中的电容。能够通过晶体管尺寸的适当加工和选择来实现所需的电容。同样地，能够在输入节点31中以及还有在输出节点32中指定寄生电容。该寄生电容同样影响脉冲长度，并且在切换过程中同样必须重新充电，由此得到一定的上升时间或下降时间，进而得到最小的脉冲宽度。

使用SRAM单元的原理连同电压-电流转换器一起来产生用于控制电流源的PWM调制信号，使得能够：利用适合于此的技术高度集成地制造该电流源。在此，由用电器和电流源形成的电流路径能够以不同的技术分开制造。图5示出了出自这种像素布置的一部分。这是较大显示器矩阵的一部分，其中多个像素20以列和行设置。作为光电子元件的像素被实现为μLED，其边长仅为几μm。μLED在第一材料系统200中制造。在此，以适配于μLED的期望波长的方式选择材料系统200。例如，像素布置的μLED20被实现为在运行中产生蓝色光。基于GaN的材料系统适用于此。

不同掺杂的层被施加在由GaN构成的半导体中或以其他方式制造，使得在不同掺杂的层之间形成有源层，在该有源层中载流子重新组合以发射蓝色光。量子阱也能够用作有源层。不同掺杂的层被接触。在图5中，这是通过第一触点202和第二触点201来引起的，这两个触点被设置在由第一材料系统200构成的半导体主体的表面上。在此，触点201接触两个不同掺杂的层之一(例如n掺杂层)。另一个触点202借助于通孔以绝缘的方式引导穿过半导体主体，并经由结构化的透明的传导层接触半导体主体的第二层。透明的传导层例如包含ITO，其被结构化，以改进来自半导体主体的放射。如所示的那样，能够设置触点202作为用于多个光电子元件或μLED的公共触点。

在半导体主体上和在各个μLED之上能够设有其他的光学元件，以用于射束引导和光引导。在图5的示例中为μ透镜，其引起基本上垂直于半导体主体表面的定向放射。

由第二材料系统构成的半导体主体并且尤其触点被施加到另外的半导体主体的对应的接触面上。该另外的半导体主体包括控制电子装置和电流源并且由其他的材料系统100制造。如所示的那样，电流源与表面上的触点101连接，以便如此与光电子元件一起形成电流路径。材料系统100不同于材料系统200并且包括例如硅。硅适合于制造根据所提出的原理的电路，因为其能够仅以少量空间消耗来实现较高的集成密度。相应地，半导体主体100在其表面上包括多个接触垫，这些接触垫导电地与具有材料系统200的半导体主体的触点连接。为此，将两个主体相互对准，然后借助于粘合或其他方法进行连接。

以两种不同的材料系统进行制造实现了：将两个部件(即μLED以及控制和供电装置)分开地以各自应用的最佳技术单独制造。然后，能够将这两个部件结合在一起。

附图标记说明

10 PWM控制的电流源

11 可开关电流源

12 控制端子

13 电流输出端

14 调制输入端

15 选择输入端

16 参考电压输入端

17

20 光电子元件

30 反相器电路

31 输入节点

32 输出端

33、34 反相器

40 电压-电流转换器

COL 选择信号

row_n、row 启动信号

Claims

1.一种PWM控制的电流源，包括：

- 选择输入端（15）和调制输入端（14）；

- 可开关电流源（11），所述可开关电流源能够借助于控制端子（12）处的信号进行开关，所述可开关电流源的电流输出端（13）被设计用于连接到用电器；

- 反相器电路（30），所述反相器电路具有输入节点（31）和输出端（32），所述输出端与所述控制端子（12）耦合，其中，所述反相器电路（30）具有由所述反相器电路的元件决定的电容；

- 其中，能够根据所述选择输入端（15）处的选择信号（COL）向所述输入节点（31）馈送启动信号（row_n），所述启动信号经由所述反相器电路（30）来控制可开关电流源（11）；

- 电压-电流转换器（40），所述电压-电流转换器产生从调制输入端（14）处的调制信号（V_Analog）中导出的电流，并将所述电流馈送至所述输入节点（31），其中，在由所决定的电容预先确定的持续时间之后，所馈送的电流使可开关电流源（11）断开，

其中，所述反相器电路（30）包括第一反相器（33）和第二反相器（34），其中，所述第一反相器（33）的输入端与所述第二反相器（34）的输出端连接并且与所述输入节点（31）连接。

2.根据权利要求1所述的PWM控制的电流源，其中所述第一反相器（33）的输出端与所述第二反相器（34）的输入端耦合并且与所述可开关电流源（11）的控制端子（12）耦合。

3.根据权利要求1或2所述的PWM控制的电流源，其中由电路的元件决定的电容至少部分地通过所述反相器电路（30）的场效应晶体管（331、332、341、342）的栅极-源极电容和栅极-漏极电容形成。

4.根据权利要求1或2所述的PWM控制的电流源，其中所述启动信号（row_n）是差分启动信号，其中，部分信号馈送至所述输入节点（31）并且反相的部分信号馈送至所述可开关电流源（11）的所述控制端子（12）。

5.根据权利要求1或2所述的PWM控制的电流源，其中所述电压-电流转换器（40）包括限定的电容（41），以用于存储所述调制信号（V_Analog）。

6.根据权利要求1或2所述的PWM控制的电流源，其中所述电压-电流转换器（40）包括由所述调制信号（V_Analog）或从所述调制信号导出的信号控制的区段（42），所述区段被设置在输入节点（31）与参考电位端子（16）之间。

7.根据权利要求2所述的PWM控制的电流源，其中所述电压-电流转换器（40）能够根据所述选择输入端（15）处的选择信号（COL）来启用。

8.根据权利要求1或2所述的PWM控制的电流源，其中所述电压-电流转换器（40）包括具有限定的电容的电容器，以用于存储所述调制信号（V_Analog）。

9.一种像素布置，所述像素布置包括：

- 光电子元件（20），所述光电子元件形成在第一材料系统（200）中，并且在一侧上包括至少一个接触面（201、202）；

- 根据前述权利要求之一所述的PWM控制的电流源，其形成在第二材料系统（100）中并且在一侧上具有至少一个接触面（101、102），该至少一个接触面与所述光电子元件（20）的至少一个接触面（201、202）电连接，使得光电子元件和PWM控制的电流源形成电流路径（104）。

10.根据权利要求9所述的像素布置，其中所述光电子元件（20）被设置成其接触面位于主体（110）的包括所述PWM控制的电流源的一侧上。

11.根据权利要求9至10之一所述的像素布置，其中所述第二材料系统（100）基于硅。

12.根据权利要求9所述的像素布置，其中所述像素布置用于显示器。

13.一种用于操作PWM控制的电流源的方法，所述PWM控制的电流源包括可开关电流源（11）和反相器电路（30），其中，所述反相器电路（30）在输出端侧与所述可开关电流源（11）的控制端子（12）连接，其中，所述反相器电路（30）具有由电路的元件决定的电容，所述方法包括以下步骤：

- 提供具有第一脉冲持续时间的脉冲信号（COL）；

- 提供调制信号（V_Analog）；

- 产生从所述脉冲信号导出的信号，该信号通过所述反相器电路启用所述可开关电流源（11）；

- 在所述第一脉冲持续时间或其一部分期间暂存所述调制信号（V_analog）；

- 根据暂存的调制信号（V_analog）产生电流信号（Iana）；

- 将所述电流信号（Iana）馈送至所述反相器电路（30），使得所述反相器电路在第二脉冲持续时间后停用所述可开关电流源，

其中，所述反相器电路（30）包括第一反相器（33）和第二反相器（34），其中，所述第一反相器（33）的输入端与所述第二反相器（34）的输出端连接并且与所述反相器电路（30）的输入节点（31）连接。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第二脉冲持续时间取决于由受控的区段产生的电流信号。