DE102016109296B4

DE102016109296B4 - Ansteuern mehrerer Lichtquellen

Info

Publication number: DE102016109296B4
Application number: DE102016109296.7A
Authority: DE
Inventors: Andrea Scenini; Giovanni Capodivacca; Adolfo de Cicco
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2015-05-21
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2024-05-02
Anticipated expiration: 2036-05-21
Also published as: US20170367160A1; DE102016109296A1; CN106169284A; US9781800B2; CN106169284B; US20160345392A1; US10321533B2

Abstract

Vorrichtung zum Ansteuern mehrerer Lichtquellen,- wobei die mehreren Lichtquellen in einer Matrixstruktur angeordnet sind;- wobei die mehreren Lichtquellen der Matrixstruktur mit einer Halbleitervorrichtung verbunden sind, wobei ein Teil der Halbleitervorrichtung einer Lichtquelle der Matrixstruktur zugeordnet ist;- wobei der Teil der Halbleitervorrichtung eine Diagnosefunktion umfasst, die, wenn sie aktiviert wird, dafür eingerichtet ist, ein Ausgangsdiagnosesignal zu liefern;- umfassend ein Schieberegister mit mindestens zwei Zellen, wobei ein Ausgang jeder Zelle eine der mehreren Lichtquellen steuert;- wobei die mindestens zwei Zellen in Reihe geschaltet sind und durch ein Taktsignal angesteuert werden;- wobei jede Zelle des Schieberegisters ein Flipflop und ein Register umfasst;- wobei der Ausgang des Flipflops mit dem Eingang des Registers verbunden ist;- wobei das Register eingerichtet ist zum Speichern der Ausgabe des Registers auf der Basis eines Aktualisierungssignals und wobei der Ausgang des Registers eine der Lichtquellen steuert;- wobei die Flipflops der mindestens zwei Zellen auf der Basis des Taktsignals mit einem Datensignal gefüllt werden;- wobei nach einer vorgegebenen Anzahl von Zyklen des Taktsignals das Aktualisierungssignal den Registern zugeführt wird, die die Lichtquellen gemäß den in den Flipflops der Zellen gespeicherten Werten ansteuern;- wobei das Ausgangsdiagnosesignal in der Zelle des Schieberegisters gespeichert wird, falls die Diagnosefunktion aktiviert wird.

Description

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine Vorrichtung zum Ansteuern mehrerer Lichtquellen. Die Lichtquellen können insbesondere LEDs sein, die in einer Matrixstruktur (LED-Array) angeordnet sind.
Aus [ US 7 265 572 B2 ] ist ein Display und eine möglichst platzsparende Lösung zum Testen des Displays bekannt.
[ US 9,355,596 B2 ] offenbart ein OLED-Display mit einer Kompensationselektronik.
[ US 7,518,393 B2 ] beschreibt eine Testmöglichkeit für ein Display-Element ohne Beeinträchtigung der Anzeige auf dem Display-Element.
Eine Aufgabe besteht insbesondere darin, die Ansteuerung einer Vielzahl von Lichtquellen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Diese hierin vorgeschlagenen Beispiele können insbesondere auf zumindest einer der nachfolgenden Lösungen basieren. Insbesondere können Kombinationen der nachfolgenden Merkmale eingesetzt werden, um ein gewünschtes Ergebnis zu erreichen. Die Merkmale des Verfahrens können mit (einem) beliebigen Merkmal(en) der Vorrichtung, des Geräts oder Systems oder umgekehrt kombiniert werden.
Es wird eine Vorrichtung vorgeschlagen zum Ansteuern mehrerer Lichtquellen,

- wobei die mehreren Lichtquellen in einer Matrixstruktur angeordnet sind;
- wobei die mehreren Lichtquellen der Matrixstruktur mit einer Halbleitervorrichtung verbunden sind, wobei ein Teil der Halbleitervorrichtung einer Lichtquelle der Matrixstruktur zugeordnet ist;
- wobei der Teil der Halbleitervorrichtung eine Diagnosefunktion umfasst, die, wenn sie aktiviert wird, dafür eingerichtet ist, ein Ausgangsdiagnosesignal zu liefern;
- umfassend ein Schieberegister mit mindestens zwei Zellen, wobei ein Ausgang jeder Zelle eine der mehreren Lichtquellen steuert;
- wobei die mindestens zwei Zellen in Reihe geschaltet sind und durch ein Taktsignal angesteuert werden;
- wobei jede Zelle des Schieberegisters ein Flipflop und ein Register umfasst;
- wobei der Ausgang des Flipflops mit dem Eingang des Registers verbunden ist;
- wobei das Register eingerichtet ist zum Speichern der Ausgabe des Registers auf der Basis eines Aktualisierungssignals und wobei der Ausgang des Registers eine der Lichtquellen steuert;
- wobei die Flipflops der mindestens zwei Zellen auf der Basis des Taktsignals mit einem Datensignal gefüllt werden;
- wobei nach einer vorgegebenen Anzahl von Zyklen des Taktsignals das Aktualisierungssignal den Registern zugeführt wird, die die Lichtquellen gemäß den in den Flipflops der Zellen gespeicherten Werten ansteuern;
- wobei das Ausgangsdiagnosesignal in der Zelle des Schieberegisters gespeichert wird, falls die Diagnosefunktion aktiviert wird.

Es ist eine Weiterbildung, dass die Diagnosefunktion über ein an den Teil der Halbleitervorrichtung angelegtes Diagnosesignal aktiviert wird.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Diagnosesignal an einen Multiplexer angelegt wird, um zwischen der Diagnosefunktion und einer normalen Betriebsfunktion umzuschalten.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Vorrichtung einen Komparator umfasst, der eingerichtet ist zum Bestimmen des Ausgangsdiagnosesignals wie folgt:

- das Ausgangsdiagnosesignal hat einen ersten Wert, falls eine Spannung zum Ansteuern der Lichtquelle unter einer vorbestimmten ersten Schwelle oder über einer vorbestimmten zweiten Schwelle liegt;
- das Ausgangsdiagnosesignal hat einen zweiten Wert, falls die Spannung zum Ansteuern der Lichtquelle nicht unter der vorbestimmten ersten Schwelle oder über einer vorbestimmten zweiten Schwelle liegt.

Es ist eine Weiterbildung, dass das Ausgangsdiagnosesignal an einem Ausgang des Teils der Halbleitervorrichtung zur Ansteuerung der Lichtquelle bereitgestellt wird.
Es ist eine Weiterbildung, dass jeder Teil der Halbleitervorrichtung die Diagnosefunktion umfasst.
Das Flipflop (auch als Latch bezeichnet) ist eine Schaltung mit zwei stabilen Zuständen, die zum Speichern von Zustandsinformationen verwendet werden kann. Durch Signale, die an einen oder mehrere Steuereingänge angelegt werden, kann bewirkt werden, dass die Schaltung ihren Zustand ändert, und sie kann mindestens einen Ausgang aufweisen. Das Flipflop ist ein einfaches Speicherelement, das in einer sequenziellen Logik verwendet werden kann.
Es wird angemerkt, dass das Register als Flipflop realisiert werden kann. Das Register kann ein beliebiges Mittel zum Speichern von Informationen sein; die gespeicherten Informationen können insbesondere (nur) zum Steuern der Lichtquelle verwendet werden, wobei die Lichtquelle direkt oder indirekt mit dem Ausgang des Registers gekoppelt sein kann. Für solche Zwecke kann das Register einen Eingang umfassen, an den das Aktualisierungssignal angelegt werden kann; ein aktives Aktualisierungssignal kann dann dazu führen, dass die Eingabe des Registers zu seinem Ausgang geleitet wird, um die mit dem Ausgang des Registers verbundene Lichtquelle entsprechend zu steuern. Anlegen des Aktualisierungssignals an mehrere Register gleichzeitig führt zur Steuerung mehrerer Lichtquellen, die jeweils über eine Ausgabe eines getrennten Registers zu einem solchen Zeitpunkt zugeführt wird; die Ausgabe zum Ansteuern der jeweiligen Lichtquellen stammt aus den Flipflops, denen das Datensignal über mehrere Zyklen des Taktsignals zugeführt wurde.
Ferner wird angemerkt, dass die Flipflops des Schieberegisters auf der Basis des Taktsignals folgendermaßen mit dem Datensignal gefüllt werden: das Datensignal umfasst einen Strom von Werten „0“ und „1", wobei sie sequenziell in das Schieberegister geleitet werden: ein erstes Taktsignal erlaubt Eintritt eines ersten Werts des Datensignals in das erste Flipflop des Schieberegisters. Mit einem zweiten Taktsignal wird der erste Wert des Datensignals von dem ersten Flipflop zu dem zweiten Flipflop des Schieberegisters übermittelt, und der zweite Wert des Datensignals wird im ersten Flipflop gespeichert. Der Strom von Werten „0“ oder „1“ wird daher nachfolgend durch die mindestens zwei Flipflops der Schieberegister geleitet, wobei jeder Taktzyklus, z.B. eine ansteigende Flanke des Taktsignals, die Schiebeoperation triggert.
Daher erlaubt der Ansatz eine gestapelte Matrixvorrichtung mit einer (Schiebe-)Registerfunktionalität zum einzelnen Zugreifen auf Pixel einer Matrix, wobei jedes Pixel eine Lichtquelle umfasst. Dieses Schieberegister erlaubt eine Umsetzung von seriell in parallel beim Adressieren der Pixel auf der Basis des Taktsignals.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Flipflop ein D-Flipflop ist und das Register ein zusätzliches D-Flipflop ist, wobei das Aktualisierungssignal dem Taktanschluss des zusätzlichen D-Flipflops zugeführt wird.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Matrix mindestens zwei Zeilen und mindestens zwei Spalten umfasst.
Es ist eine Weiterbildung, dass jeder Lichtquelle der Matrix eine Zelle der Schieberegister zugeordnet ist.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Zellen der Schieberegister Teil der Halbleitervorrichtung sind, wobei über der Halbleitervorrichtung die Matrixstruktur umfassend die mehreren Lichtquellen angeordnet ist.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Halbleitervorrichtung einen Treiber für jede Lichtquelle der Matrixstruktur umfasst.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Treiber für jede Lichtquelle der Matrixstruktur einen Stromspiegel aufweist, dem mindestens ein Referenzstrom zugeführt wird.
Es ist eine Weiterbildung, dass der mindestens eine Referenzstrom in einem gemeinsamen Bereich der Halbleitervorrichtung erzeugt und allen Treibern für die Lichtquellen der Matrixstruktur zugeführt wird.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Zelle des Schieberegisters und der Treiber, der einer einzelnen Lichtquelle der Matrix zugeordnet ist, auf einer Fläche angeordnet sind, die eine Größe aufweist, die (im Wesentlichen) der Größe der Fläche der einzelnen Lichtquelle der Matrix entspricht.
Daher können der Treiber und die Zelle des Schieberegisters, die für die einzelne Lichtquelle eingerichtet sind, auf der Halbleitervorrichtung unter der Lichtquelle angeordnet sein, erfordern aber nicht mehr als den Flächeninhalt der Halbleitervorrichtung, der dem Flächeninhalt dieser Lichtquelle entspricht. Dies erlaubt Bereitstellung der Matrix von Lichtquellen (z.B. LED-Matrix) auf der Halbleitervorrichtung angebracht und Verbinden der Lichtquellen der Matrixstruktur mit ihren jeweiligen Zellen.
Die hier dargestellte Lösung erlaubt eine flächeneffiziente Implementierung der Komponenten auf der Halbleitervorrichtung, die erforderlich sind, um die einzelne Lichtquelle der Matrixstruktur zu betreiben.
Der Treiber kann eine Stromquelle und/oder einen Stromspiegel zum Ansteuern einer einzelnen Lichtquelle umfassen.
Die Zelle des Schieberegisters kann Teil eines Pixeladressierungsblocks wie hier beschrieben sein.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Halbleitervorrichtung einen gemeinsamen Schaltkreis für die Lichtquellen der Matrixstruktur umfasst.
Es ist eine Weiterbildung, dass der gemeinsame Schaltkreis in einem Bereich neben dem Schieberegister bzw. in der Nähe des Schieberegisters angeordnet ist.
Es ist eine Weiterbildung, dass jede Lichtquelle mindestens eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere mindestens eine Leuchtdiode (LED), umfasst.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Vorrichtung eine integrierte Schaltung ist, die insbesondere als ein einzelner Chip realisiert ist.
Weiterhin wird ein System vorgeschlagen umfassend die hierin beschriebene Vorrichtung, wobei die Vorrichtung insbesondere eine Halbleitervorrichtung ist, wobei das System umfasst:

- einen Pixelzellenschaltkreis auf einem ersten Bereich, über dem die Matrixstruktur, die eine Matrix von Lichtquellen umfasst, verbunden ist, und
- einen gemeinsamen Schaltkreis auf einem zweiten Bereich, der neben dem ersten Bereich angeordnet ist, wobei der gemeinsame Schaltkreis eingerichtet ist, den Pixelzellenschaltkreis zu betreiben und/oder zu versorgen.

Ausführungsformen werden mit Bezug auf die Zeichnungen gezeigt und dargestellt. Die Zeichnungen dienen zur Veranschaulichung des Grundprinzips, so dass nur für das Verständnis des Grundprinzips notwendige Aspekte dargestellt sind. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu. In den Zeichnungen bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche Merkmale.

1 zeigt eine beispielhafte Anordnung mit einem LED-Array, das über einer Halbleitervorrichtung platziert wird;
2 zeigt eine beispielhafte Blockdarstellung mit einer Matrix von LEDs und einer Halbleitervorrichtung mit einer LED-Treibermatrix und einem gemeinsamen Schaltkreis;
3 zeigt High-Side-Stromquellen, die jeweils an der LED-Treibermatrix angeordnet sind, worauf LEDs angebracht werden;
4 zeigt einen beispielhaften Pixeladressierungsschaltkreis, der auf der Halbleitervorrichtung für zwei Pixelzellen n und n+1 angeordnet sein kann;
5 zeigt eine schematische Blockdarstellung einer Pixelzelle mit einem Pixeladressierungsblock, einem Treiber und einem Komparator;
6 zeigt eine beispielhafte Blockdarstellung einer Pixelzelle, die auf der in 5 gezeigten Pixelzelle basiert, aber keine Diagnosefunktionalität umfasst;
7 zeigt eine beispielhafte Implementierung des Pixeladressierungsblocks;
8 zeigt eine beispielhafte Implementierung des Treibers;
9 zeigt eine beispielhafte Implementierung des Komparators.

Lichtquellen, z.B. Halbleiterlichtquellen, LEDs (Leuchtdioden), können zusammen als ein Array angeordnet werden. Das Array von Lichtquellen kann über einer Halbleitervorrichtung (Array) angeordnet werden, die als eine Steuerschaltung für die Lichtquellen ausgelegt ist. Die Lichtquellen können auf der Halbleitervorrichtung angebracht werden. Falls die Halbleitervorrichtung eine Stromquelle für jede Lichtquelle bereitstellt, kann eine solche Stromquelle einzeln angesteuert werden, um die Steuerung der j eweiligen Lichtquelle zu ermöglichen.
1 zeigt eine beispielhafte Anordnung mit einem LED-Array 101, das über einer Halbleitervorrichtung 102 platziert wird. Die Halbleitervorrichtung 102 kann auf einer Leiterplatte (PCB) 104 angeordnet sein; sie kann elektronisch über Bonddrähte 103 verbunden sein. Das auf der Halbleitervorrichtung 102 angebrachte LED-Array 101 wird auch als Chip-auf-Chip-Baugruppe bezeichnet.
Die Halbleitervorrichtung 102 kann mindestens eine der folgenden Alternativen umfassen:

- Stromquellen für die einzelnen LEDs, die auf dem LED-Array 101 angeordnet sind, insbesondere mindestens eine Stromquelle für jede LED;
- eine Kommunikationsschnittstelle zum Ansteuern der LEDs und für Verwaltungszwecke;
- Erzeugung mindestens eines Referenzstroms; und
- Diagnose- und Schutzfunktionalität.

Für diesen Zweck kann die Halbleitervorrichtung 102 ein Array von Siliziumzellen umfassen, wobei jede Siliziumzelle (die auch als Pixelzelle bezeichnet wird) eine Stromquelle umfassen kann, die direkt mit einer LED des LED-Arrays 101 verbunden sein kann. Zusätzlich kann die Halbleitervorrichtung 102 einen gemeinsamen Schaltkreis umfassen.
2 zeigt eine beispielhafte Darstellung mit einer Matrix 201 von LEDs 206 (jedes Pixel der Matrix kann durch mindestens eine LED repräsentiert werden) und einer Halbleitervorrichtung 205, die eine LED-Treibermatrix 202 (d.h. einen Teil der Halbleitervorrichtung, der einem Pixel des LED-Arrays 101 zugeordnet ist) und einen gemeinsamen Schaltkreis 203 umfasst. Die Halbleitervorrichtung 205 kann mit einer seriellen Schnittstelle 204 verbunden sein. Die jeweiligen LEDs 206 der Matrix 201 können über die serielle Schnittstelle 204 gesteuert werden. Die Matrix 201 kann über der LED-Treibermatrix 202 angeordnet sein. Die LED-Treibermatrix 202 kann Teil der in 1 gezeigten Halbleitervorrichtung 102 sein und kann einen Pixelzellenbereich (der auch als „Pixelzelle“ bezeichnet wird) für jede LED 206 der Matrix 201 umfassen. Es ist eine Möglichkeit, dass die LED-Treibermatrix 202 (z.B. im Wesentlichen) dieselbe Flächengröße wie die Matrix 201 aufweist. Insbesondere kann der Pixelzellenbereich der LED-Treibermatrix 202 (im Wesentlichen) denselben Flächeninhalt wie die LED 206 aufweisen. Die LEDs 206 der Matrix 201 können direkt mit den Pixelzellen der LED-Treibermatrix 202 verbunden sein. Die Matrix 201 kann insbesondere über der LED-Treibermatrix 202 angeordnet sein.
Der gemeinsame Schaltkreis 203 kann insbesondere eine serielle Schnittstelle zum Zugreifen auf die LEDs der Matrix 201, z.B. ein Register für Konfigurationszwecke, einen Referenzstromgenerator, einen Referenzspannungsgenerator und einen Temperatursensor umfassen.
Die Matrix 201 kann eine beliebige Anzahl von LEDs (Pixeln) umfassen, die in Spalten und Zeilen angeordnet sind. Die Matrix 201 kann z.B. 256 oder 1024 LEDs umfassen. In dem in 2 gezeigten Beispiel umfasst die Matrix 201 16 Zeilen und 16 Spalten von LEDs 206, also insgesamt 256 LEDs.
Es wird angemerkt, dass LED als ein Beispiel für eine Lichtquelle erwähnt wird. Es kann eine Möglichkeit sein, eine beliebige Art von Lichtquelle, insbesondere Halbleiterlichtquelle, zu verwenden. Eine weitere Möglichkeit ist, dass jede Lichtquelle ein Modul sein kann, das mindestens zwei Halbleiterlichtquellen umfasst.
Der gemeinsame Schaltkreis 203 kann in einem Bereich neben oder fern der LED-Treibermatrix 202 angeordnet sein.
Bei einer beispielhaften Anwendung kann jedes Pixel des LED-Arrays 101 einen Flächeninhalt verbrauchen, der z.B. weniger als 150 µm² beträgt. Dieser Wert ist nur ein beispielhafter Wert für eine Fläche. Es kann jede für eine vorbestimmte Auflösung des LED-Arrays 101 geeignete Fläche ausgewählt werden. Die Halbleiterlichtquelle kann in der Mitte jeder Pixelzelle angeordnet werden. Angrenzende Pixelzellen können eine Lücke zwischen Lichtquellen aufweisen, die weniger als 150 µm beträgt. Jede LED kann einen mit der LED-Treibermatrix 202 verbundenen Kontakt und einen mit einem gemeinsamen Kontakt, z.B. GND, verbundenen Kontakt aufweisen. Dies ist ein beispielhaftes Szenario; andere Abmessungen, Distanzen und Verbindungen können entsprechend gelten.
Wenn jede LED direkt über der Halbleitervorrichtung angebracht ist, wird jede Stromquelle in einem Bereich definiert, der durch den Flächeninhalt der Pixelzelle definiert wird. In dem oben gegebenen Beispiel beträgt die Fläche $150 μ m \cdot 150 μ m = 0,022500 {mm}^{2} .$
Zur Erhöhung der Auflösung in der x- und y-Abmessung (z.B. 0,5°) des Lichts in großem Abstand und zur Vermeidung zusätzlicher mechanischer Komponenten zur Strahlennivellierungsjustierung ist ein kurzer Rasterabstand zwischen den Pixelzellen vorteilhaft. In dem oben gegebenen Beispiel kann der Rasterabstand zwischen Pixelzellen kleiner als 150 µm sein.
Aufgrund der kompakten Anordnung kann eine hohe Menge an Wärmequellen verschiedene Temperaturen erzeugen, die Temperaturgradienten beeinflussen und daher zu einer Fehlanpassung zwischen Pixeln führen können.
Zusätzlich kann der Ausgang jeder Stromquelle pro Pixelzelle nicht direkt zugänglich sein, da die LED-Treibermatrix direkt mit den LEDs verbunden ist.
Es ist daher eine Lösung erforderlich, die mindestens eine der folgenden Alternativen bereitstellt:

- eine Stromquelle, die der einzelnen LED Strom zuführt, wodurch die LED mit hoher Genauigkeit ein- oder ausgeschaltet werden kann, wobei gegebenenfalls Überstromschutz bereitgestellt wird;
- eine Diagnostikfunktionalität, die eine offene Last und einen Kurzschluss auf Masse des Ausgangskanals detektieren kann;
- eine geringe Fehlanpassung zwischen verschiedenen Pixeln, d.h. zwischen verschiedenen Stromquellen.

3 zeigt High-Side-Stromquellen 301 bis 303, die jeweils auf der LED-Treibermatrix angeordnet sind, worauf die LEDs 304 bis 306 angebracht sind. In diesem Szenario ist die LED 304 über der Stromquelle 301 angeordnet, die LED 305 über der Stromquelle 302 angeordnet und die LED 306 über der Stromquelle 303 angeordnet.
Jede Stromquelle 301 bis 303 kann eine NMOS-Leistungsstufe sein, deren Drain mit einer Versorgungsspannung Vcc und deren Source in Richtung der jeweiligen LED 304 bis 306 verbunden ist. Das Gate jeder NMOS-Leistungsstufe kann über einen Fehlerverstärker 307 bis 309 gesteuert werden.
Der jeweilige Fehlerverstärker 307 bis 309 kann zur Steuerung des Ausgangsstroms unter Verwendung eines internen Referenzstroms verwendet werden. Der Fehlerverstärker 307 bis 309 kann durch ein Digital- oder durch ein Analogsignal freigegeben werden.
Eine LED-Treibermatrix kann somit eine enorme Anzahl von Stromquellen und/oder Schaltern auf der für eine Pixelzelle verfügbaren Fläche umfassen (falls sich die LED-Treibermatrix unter dem LED-Array befindet).
Hier angegebene Beispiele zeigen insbesondere, wie eine effiziente Lösung für das LED-Array und die darunterliegende LED-Treibermatrix selbst dann realisiert werden kann, wenn die LED-Treibermatrix auf einer Siliziumhalbleitervorrichtung (z.B. einem einzigen Chip) angeordnet ist. Angegebene Beispiele behandeln insbesondere eine hohe Anzahl von Wärmequellen sowie Wärmegradienten zwischen Stromquellen der Pixelzellen.
Hier angegebene Beispiele erlauben die Bereitstellung einer LED-Treibermatrix, die insbesondere mindestens eine der folgenden Alternativen umfasst:

- eine Kommunikationsschnittstelle zum Steuern der Treiber für jede Pixelzelle;
- eine Ausgangsstromregelung mit Selbstschutz vor Überstrom;
- eine Diagnostikfunktionalität für offene Lasten und Kurzschluss auf Masse; und
- eine geringe Temperaturempfindlichkeit.

Man kann dies insbesondere erreichen, indem eine Steuerlogik zwischen einem gemeinsamen Schaltkreis und der LED-Treibermatrix, die beide auf einer Halbleitervorrichtung integriert sind, verteilt wird. Der gemeinsame Schaltkreis kann neben der LED-Treibermatrix angeordnet werden und die LED-Treibermatrix kann denselben Flächeninhalt wie das LED-Array einnehmen, das wie oben erläutert über der LED-Treibermatrix angeordnet werden kann.
Als eine Möglichkeit kann der gemeinsame Schaltkreis in einem Bereich neben oder fern der LED-Treibermatrix angeordnet werden.
Ein Problem ist, wie die Stromquellen effizient angesteuert werden können, wobei eine Stromquelle einer Pixelzelle platziert (oder zugeordnet) wird. Wie in dem oben beschriebenen Beispiel gezeigt, kann der Abstand zwischen zwei Pixelzellen (z.B. weniger als 150 µm) begrenzende Einschränkungen darstellen, die es erschweren können, alle Stromquellen, die unter ihren zugeordneten Lichtquellen angeordnet sind, elektrisch so zu verbinden, dass sie durch den gemeinsamen Schaltkreis der Halbleitervorrichtung angesteuert werden können.
4 zeigt einen beispielhaften Schaltkreis, der auf der Halbleitervorrichtung für zwei Pixelzellen n und n+1 angeordnet sein kann. Dieses Beispiel legt nahe, dass der gemeinsame Schaltkreis ein Aktualisierungssignal UPD, ein Datensignal Data_i und ein Taktsignal CLK liefert. In dem Beispiel liefert die Pixelzelle n ein Datensignal Data_i+1 an die Pixelzelle n+1, und die Pixelzelle n+1 liefert ein Datensignal Data_i+2 an eine nachfolgende Pixelzelle (nicht gezeigt).
Das Datensignal Data_i ist eine Sequenz von Binärsignalen (z.B. „0“ und „1"), die einem Schieberegister zugeführt werden. Jede Zelle des Schieberegisters kann ein D-Flipflop umfassen, d.h. ein D-Flipflop 401 für Pixel n und ein D-Flipflop 402 für Pixel n+1. Das Datensignal Data_i wird mit dem D-Eingang des D-Flipflops 401 verbunden, der Q-Ausgang des D-Flipflops 401 wird mit dem D-Eingang des D-Flipflops 402 verbunden. Beide D-Flipflops 401, 402 werden auch durch das Taktsignal CLK angesteuert.
Daher kann eine Sequenz von Werten „0“ und „1“ den D-Flipflops 401, 402 zugeführt werden, wobei bei jedem Taktzyklus (ansteigende Flanke) des Taktsignals CLK der in dem D-Flipflop 401 gespeicherte tatsächliche Wert in das nachfolgende D-Flipflop 402 geschoben und der durch das Datensignal Data_i bereitgestellte nächste Wert in dem D-Flipflop 401 gespeichert wird.
Entsprechend dem in 4 gezeigten Beispiel wird eine Bitsequenz von zuerst 0 und dann 1 - nach zwei Taktzyklen - in den D-Flipflops 401, 402 gespeichert, so dass das D-Flipflop 401 einen Wert „1“ und das D-Flipflop 402 den Wert „0“ aufweist.
Eine Lichtquelle, z.B. LED, für Pixel n wird über einen Anschluss 404 eines Registers, z.B. eines D-Flipflops 403, angesteuert und eine Lichtquelle, z.B. LED, für Pixel n+1 wird über einen Anschluss 406 eines Registers, z.B. eines D-Flipflops 405, angesteuert. Der D-Eingang des D-Flipflops 403 ist mit dem Q-Ausgang des D-Flipflops 401 verbunden und der D-Eingang des D-Flipflops 405 ist mit dem Q-Ausgang des D-Flipflops 402 verbunden. Die Freigabe-(oder Takt-)Eingänge beider D-Flipflops 403, 405 sind mit dem Aktualisierungssignal UPD verbunden. Wenn das Aktualisierungssignal UPD „1“ wird, wird der in dem D-Flipflop 401 gespeicherte Wert am Q-Ausgang des D-Flipflops 403 sichtbar und wird daher zur Ansteuerung der Lichtquelle für dieses Pixel n verwendet. Dementsprechend wird der in dem D-Flipflop 402 gespeicherte Wert am Q-Ausgang des D-Flipflops 405 sichtbar und wird daher zur Ansteuerung der Lichtquelle von Pixel n+1 verwendet.
Daher umfasst das beispielhafte in 4 gezeigte Schieberegister zwei Zellen, wobei die Zelle für Pixel n das D-Flipflop 401 und das Register 403 umfasst und die Zelle für Pixel n+1 das D-Flipflop 402 und das Register 405 umfasst. Das Register kann als ein Flipflop, insbesondere als ein D-Flipflop, implementiert werden.
4 zeigt nur einen beispielhaften Auszug einer Sequenz zweier Pixelzellen. Dieser Ansatz kann jedoch auf eine Sequenz von mehr als zwei Pixelzellen, z.B. eine Spalte oder eine Zeile einer Matrix von Pixeln, angewandt werden. Außerdem können mehrere Zeilen oder Spalten verbunden und durch ein noch längeres Schieberegister repräsentiert werden. Insofern kann das Schieberegister verwendet werden, um ein Datensignal allen Pixeln einer Spalte oder Zeile oder sogar Matrix zuzuführen und die Spalte, Zeile oder Matrix auf einmal zu aktualisieren.
Die Frequenz des Taktsignals CLK kann vorteilhafterweise hoch genug sein, um die Schieberegister für eine solche Sequenz von Pixeln zu füllen, bevor das Aktualisierungssignal UPD aktiviert wird und bevor die zu diesem Zeitpunkt in dem jeweiligen Schieberegister gespeicherten Werte zur Steuerung der Pixel dieser Sequenz, z.B. Spalte oder Zeile der Matrix von Pixeln, verwendet wird. Daher kann eine hohe Auffrischrate für jedes Pixel zu einer hohen Auflösung eines PWM-Dimmens führen. Deshalb kann eine hohe Taktfrequenz vorteilhaft sein, um die Informationen in dem Flipflop des Schieberegisters zu speichern, bevor das Aktualisierungssignal getriggert wird.
Durch Bereitstellung von Registern (z.B. D-Flipflops gemäß 4) auf hintereinandergeschaltete Weise (wobei ein Pixel das nächste ansteuert) und Anordnung dieser Register zusammen mit den jeweiligen Pixelzellen reicht vorteilhafterweise eine einzige Leitung aus, um das Datensignal Data_i einer Sequenz von Pixeln zuzuführen, während andernfalls jedes Pixel eine getrennte Verbindung zum Zuführen des Datensignals zur Steuerung dieses Pixels erfordern würde.
Es wird angemerkt, dass eine beliebige Art von Register oder Speicher verwendet werden kann, um das oben beschriebene Ergebnis zu erzielen. Das Register kann ein Flipflop, ein Latch, ein Register oder ein beliebiges anderes Element mit Gedächtnisfunktionalität sein.
5 zeigt eine schematische Blockdarstellung einer Pixelzelle 501 mit einem Pixeladressierungsblock 502, einem Treiber 503 und einem Komparator 504. Der Komparator 504 kann gegebenenfalls für Diagnostikzwecke verwendet werden.
Die Pixelzelle 501 kann einem Teil der Halbleitervorrichtung mit dem Flächeninhalt eines Pixels des LED-Arrays entsprechen. Die Pixelzelle 501 kann einen Anschluss Out bereitstellen, der mit der Lichtquelle, z.B. einer LED 505 des LED-Arrays, verbunden werden kann. Die Lichtquelle kann direkt auf der Halbleitervorrichtung angebracht werden, z.B. über der Pixelzelle 501. Die an der Halbleitervorrichtung angebrachte LED kann daher als integraler Teil der Pixelzelle betrachtet werden. Als eine Möglichkeit kann sich der Ausdruck Pixelzelle auf das Element der Halbleitervorrichtung beziehen, das einer einzelnen LED zugeordnet ist, die auf dieses Element der Halbleitervorrichtung angebracht werden kann. Es wird angemerkt, dass die Pixelzelle 501 Teil der Halbleitervorrichtung 102, insbesondere der LED-Treibermatrix 202, sein kann. Bei einer Ausführungsform kann die Pixelzelle 501 der LED-Treibermatrix 202 gemäß 2 entsprechen.
Der Treiber 503 erhält eine Spannung Vcp und eine Spannung Vcc. Außerdem wird dem Treiber 503 ein Referenzstrom Iref zugeführt. Der Referenzstrom Iref kann von dem gemeinsamen Schaltkreis 203 geliefert werden, z.B. über eine mit diesem gemeinsamen Schaltkreis 203 angeordnete Stromquelle. Der Treiber 503 ist mit Masse (auch als Vss bezeichnet) verbunden.
Außerdem empfängt der Treiber 503 ein Signal 506 von dem Pixeladressierungsblock 502 und liefert sein Ausgangssignal zur Ansteuerung der jeweiligen Lichtquelle über einen Knoten 508. Der Knoten 508 ist mit dem Anschluss Out verbunden.
Der Pixeladressierungsblock 502 erhält das Aktualisierungssignal UPD, das Datensignal Data_i und das Taktsignal CLK. Er stellt das Datensignal Data_i+1 für eine nachfolgende Pixelzelle (oder für den gemeinsamen Schaltkreis, wenn es keine nachfolgende Pixelzelle gibt) bereit.
Ferner liefert der Pixeladressierungsblock 502 das Signal 506 an den Treiber 503. Die Grundfunktionalität des Pixeladressierungsblocks 502 wird mit Bezug auf 4 und 7 erläutert.
Wenn die Pixelzelle 501 mit einer Diagnosefunktionalität ausgestattet ist, kann dem Pixeladressierungsblock 502 der Pixelzelle 501 ein Diagnosesignal Diag bereitgestellt werden. In einem solchen Szenario ist der Knoten 508 auch mit dem Komparator 504 verbunden, und ein durch den Komparator 504 verarbeitetes Ergebnis wird als Signal 507 dem Pixeladressierungsblock 502 zugeführt. Der Komparator 504 ist auch mit der Spannung Vcc und mit Masse Vss verbunden.
Als eine Möglichkeit können alle Verbindungen zu/von der Pixelzelle 501 bei dem gemeinsamen Schaltkreis sein, mit Ausnahme des Anschlusses Out, der mit der LED 505 verbunden ist, die über der Pixelzelle 501 angebracht sein kann.
6 zeigt eine beispielhafte Pixelzelle 601, die auf der Pixelzelle 501 basiert, aber nicht die oben erwähnte Diagnosefunktionalität umfasst. Insofern weist die Pixelzelle 601 keinen Komparator 504 auf und es wird kein Diagnosesignal Diag an den Pixeladressierungsblock 502 angelegt.
Im Folgenden werden der Pixeladressierungsblock 502, der Treiber 503 und der Komparator 504 ausführlicher erläutert.
7 zeigt eine beispielhafte Implementierung des Pixeladressierungsblocks 502. Außerdem wird auf die obige 4 verwiesen, die die Schieberegister, die zwischen mehreren Pixelzellen arbeiten, ausführlicher erläutert.
Zusätzlich zu 4 umfasst der Pixeladressierungsblock von 7 eine Diagnosefunktionalität. Das Signal 507 von dem Komparator 504 wird einer Eingabe „1“ eines Multiplexers 702 zugeführt, während das Signal Data_i einer Eingabe „0“ des Multiplexers 702 zugeführt wird. Über einen Eingang 703 des Multiplexers wird entweder die Eingabe „0“ oder „1“ des Multiplexers 702 ausgewählt. Der Ausgang des Multiplexers 702 ist mit dem D-Eingang des D-Flipflops 401 verbunden. Abhängig von einem dem Eingang 703 zugeführten Digitalwert wird einer der Eingänge des Multiplexers mit dem D-Eingang des D-Flipflops 401 verbunden.
Wenn der dem Eingang 703 zugeführte Wert „0“ ist, wird das Signal Data_i dem D-Eingang des D-Flipflops 401 zugeführt, und wenn der Wert „1“ ist, wird das Signal 507 dem D-Eingang des D-Flipflops 401 zugeführt.
Das Diagnosesignal Diag wird der ersten Eingabe eines AND-Gatters 701 (auch bezeichnet als UND-Gatter) zugeführt und die zweite Eingabe des AND-Gatters 701 ist mit dem Q-Ausgang des D-Flipflops 403 verbunden. Der Ausgang des AND-Gatters 701 ist mit dem Eingang 703 des Multiplexers 702 verbunden.
Gemäß diesem Beispiel wird, wenn das Signal Diag „1“ ist und der Q-Ausgang des D-Flipflops 403 „1“ ist, das Signal 507 durch den Multiplexer 703 zur Verbindung mit dem D-Eingang des D-Flipflops 401 ausgewählt. Andernfalls, d.h. falls mindestens einer der Eingänge des AND-Gatters 701 „0“ ist, wird das Signal Data_i durch den Multiplexer 703 zur Verbindung mit dem D-Eingang des D-Flipflops 401 ausgewählt.
Der Q-Ausgang des D-Flipflops 403 führt das Signal 506 dem Treiber 503 zu. Der Q-Ausgang des D-Flipflops 401 liefert das nachfolgende Datensignal Data_i+1.
8 zeigt eine beispielhafte Implementierung des Treibers 503. Das Signal 506 von dem Pixeladressierungsblock 502 wird dem Gate eines n-Kanal-MOSFET 805 zugeführt. Der Drainanschluss des MOSFET 805 ist mit dem Gate eines n-Kanal-MOSFET 806 und mit dem Gate eines n-Kanal-MOSFET 807 verbunden. Der MOSFET 806 entspricht einer Lesestufe und der MOSFET 807 entspricht einer Leistungsstufe des Treibers 503.
Der Sourceanschluss des MOSFET 805 ist mit Masse Vss verbunden. Die Spannung Vcp wird über eine Stromquelle 801 einem Anschluss 808 eines Stromspiegels 804 zugeführt. Außerdem ist die Spannung Vcp über eine Stromquelle 803 mit einem Anschluss 810 des Stromspiegels 804 verbunden. Der Anschluss 810 ist mit dem Gate des MOSFET 806 verbunden. Ein Anschluss 809 des Stromspiegels 804 ist über eine Stromquelle 802 mit Masse Vss verbunden. Ein Anschluss 811 des Stromspiegels 804 ist mit dem Knoten 508 verbunden, der auch mit dem Anschluss Out verbunden ist.
Die Stromquellen 801 bis 803 spiegeln jeweils einen Vorstrom wieder.
Der Stromspiegel 804 umfasst zwei npn-Transistoren 812 und 813. Der Kollektor des Transistors 812 ist mit dem Anschluss 808 und mit der Basis des Transistors 812 sowie mit der Basis des Transistors 813 verbunden. Der Emitter des Transistors 812 ist mit dem Anschluss 809 verbunden. Der Kollektor des Transistors 813 ist mit dem Anschluss 810 verbunden, und der Emitter des Transistors 813 ist mit dem Anschluss 811 verbunden.
Die Spannung Vcc ist mit dem Drainanschluss des MOSFET 806 und mit dem Drainanschluss des MOSFET 807 verbunden. Der Referenzstrom Iref wird dem Sourceanschluss des MOSFET 806 und dem Anschluss 809 des Stromspiegels 804 zugeführt. Der Sourceanschluss des MOSFET 807 ist mit dem Knoten 508 verbunden.
Der MOSFET 807 wirkt als NMOS-Leistungsstufe, und der MOSFET 806 wirkt als NMOS-Lesezelle. Die Gate-Source-Spannung des MOSFET 807 wird über den Stromspiegel 804 auf der Basis des Referenzstroms Iref und eines vorbestimmten KILIS-Faktors (der z.B. 50 beträgt) geregelt.
Der KILIS-Faktor bezieht sich auf ein Verhältnis zwischen einem Laststrom und einem Lesestrom. Der Laststrom ist das KILIS-fache des Lesestroms.
Die Treibertopologie kann nützlich sein, um Verlustleistung der Zelle zu verringern, indem bei einem hohen Strom ein kleiner Spannungsabfall an der Leistungsstufe bereitgestellt wird.
Der Referenzstrom Iref kann durch den gemeinsamen Schaltkreis für alle Pixelzellen bereitgestellt werden. Daher wird der Referenzstrom Iref von den Wärmequellen der Pixelzellen entfernt erzeugt. Der Strom kann pro Pixelzelle, pro Zeile von Pixelzellen und/oder pro Spalte von Pixelzellen gespiegelt werden.
Das Erzeugen des Referenzstroms Iref für den Stromspiegel 804 außerhalb des Treibers 503 hat somit insbesondere den Vorteil, dass die Fläche, die auf der Halbleitervorrichtung erforderlich ist, die für die Pixelzelle erforderlich ist, weiter verringert werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Referenzstrom Iref im Wesentlichen für alle Pixelzellen identisch ist.
Daher hat jeder Einfluss der Verlustleistung der Pixelzellen eine begrenzte Auswirkung auf angrenzende Pixelzellen, was zu einer hohen Genauigkeit des Ausgangsstroms pro Pixelzelle führt.
Es ist eine Möglichkeit, dass die Leistungsstufe mit einem KILIS-Faktor ausgelegt wird, der 4:200 beträgt, d.h. die NMOS-Lesestufe umfasst 4 Zellen, wobei jede dieser Zellen mit 50 Zellen der Leistungsstufe gespiegelt wird. Diese 4 Zellen können im Layout in einer kreuzgeschalteten Konfiguration angeordnet werden, um die Auswirkung verschiedener Temperaturgradienten zu verringern.
Der in 8 gezeigte Treiber stellt auch hohe Genauigkeit mit geringem Offset bereit. Er verbraucht nur eine kleine Fläche auf dem Chip und er erlaubt Schutz vor Überstrom im Fall eines Kurzschlusses auf Masse Vss. Wenn ein Kurzschluss an dem Anschluss Out erscheint, kann daher der Stromspiegel 804, der den Referenzstrom bereitstellt, nicht arbeiten, der MOSFET 807 (Leistungsstufe) wird heruntergezogen.
9 zeigt eine beispielhafte Implementierung des Komparators 504. Der Komparator 504 stellt auch eine EXCLUSIVE-OR-Funktionalität bereit.
Der Knoten 508 ist auch mit dem Komparator 504 verbunden, d.h. mit dem Gate eines n-Kanal-MOSFET 905 und mit dem Gate eines p-Kanal-MOSFET 906 (beide Gates sind miteinander verbunden). Das Signal 507 wird über den Drainanschluss des MOSFET 905 geliefert. Der Drainanschluss des MOSFET 905 ist über eine Stromquelle 901 mit der Spannung Vcc verbunden. Der Drainanschluss des MOSFET 906 ist über eine Stromquelle 903 mit der Spannung Vcc verbunden. Der Sourceanschluss des MOSFET 905 ist mit dem Drainanschluss eines n-Kanal-MOSFET 907 verbunden. Der Sourceanschluss des MOSFET 907 ist über eine Stromquelle 902 mit Masse Vss verbunden. Der Sourceanschluss des MOSFET 906 ist mit dem Gate des MOSFET 907 verbunden. Außerdem ist der Sourceanschluss des MOSFET 906 über eine Stromquelle 904 mit Masse Vss verbunden.
Die Stromquellen 901 bis 904 spiegeln jeweils Vorströme wieder.
Die in dem Pixeladressierungsblock 502 gemäß 7 in Kombination mit dem Komparator von 9 gezeigte Diagnosefunktionalität erlaubt, für jede Pixelzelle zu bestimmen, ob eine Situation offener Last oder eines Kurzschlusses auf Masse besteht.
Der Komparator 504 kann als ein Fensterkomparator ausgelegt werden, der in der Lage ist, beide Bedingungen, z.B. offene Last und Kurzschluss, zu detektieren. Vorteilhafterweise erfordert der Komparator 504 nur eine kleine Fläche auf dem Chip. Der Pixeladressierungsblock 502 ist dafür ausgelegt, über den Multiplexer 702 den Ausgang 507 des Komparators 504 anstelle des Datensignals Data_i auszuwählen.
Der Status des Ausgangs 507 (der angibt, ob die Pixelzelle innerhalb von vordefinierten Parametern arbeitet oder einen Zustand offener Last oder eines Kurzschlusses zeigt) wird in das Schieberegister geladen und kann (nach einer vorbestimmten Anzahl von Taktzyklen) aus dem Schieberegister gelesen werden.
Zum Beispiel wird ein Datenrahmen von 256 Bit mit nur dem Pixel, das geprüft werden muss, in das Schieberegister geleitet und für diese zu prüfende Pixelzelle das Diagnosesignal Diag freigegeben (d.h. auf „1" gesetzt). Der Multiplexer 702 dieser Pixelzelle übermittelt nicht das Datensignal Data_i einer vorherigen Pixelzelle, sondern die Ausgabe 507 des Komparators 504. Ein anderer Datenrahmen von 256 Bit wird geliefert, um die Diagnoseinformationen von dem Schieberegister 401 dem gemeinsamen Schaltkreis und einem Mikrocontroller, der diese Diagnoseinformationen verarbeiten kann, zuzuführen.
Daher kann bestimmt werden, ob die zu diagnostizierende Pixelzelle innerhalb vordefinierter Parameter arbeitet (angegeben durch logisch „0“) oder unter Problemen offener Last oder eines Kurzschlusses auf Masse leidet (angegeben durch logisch „1").
Diese Routine kann 256-mal wiederholt werden, um alle Pixelzellen zu prüfen.
Der Komparator 504 liefert eine digitale logische Information „hoch“, falls die Ausgangsspannung zu hoch ist (offene Last) oder zu niedrig (Kurzschluss auf Masse). Die verwendeten Referenzspannungen sind die Schwellenspannung des MOSFET 905 und des MOSFET 906.
Sobald die Spannung an dem Knoten 508 (die der Spannung an der LED 505 entspricht), kleiner als eine vorbestimmte Schwelle ist, wird der MOSFET 905 ausgeschaltet und der durch die Stromquelle 901 gelieferte Strom zieht das Signal 507 herauf, was daführt dazu, dass eine logische „1“ in dem D-Flipflop 401 gespeichert wird.
Sobald die Spannung an dem Knoten 508 höher als eine Spannung Vcc-Vth ist (wobei Vth die Schwellenspannung in diesem Beispiel des MOFSET ist), wird der MOSFET 906 ausgeschaltet, und der durch die Stromquelle 904 gelieferte Strom zieht das Gate des MOSFET 907 herunter (wodurch dieser ausgeschaltet wird), und deshalb zieht der Strom der Stromquellen 901 das Signal 507 herauf, was dazu führt, dass eine logische „1“ in dem D-Flipflop 401 gespeichert wird.
Im Normalbetrieb (d.h. die Spannung an dem Knoten 508 ist nicht null oder zu hoch), ist der MOSFET 905 eingeschaltet und der MOSFET 906 eingeschaltet, was dazu führt, dass der MOSFET 907 eingeschaltet ist. Der durch die Stromquelle 902 gelieferte Strom ist höher als der durch die Stromquelle 901 gelieferte Strom, um das Signal 507 auf logisch „0“ herunterzuziehen. Außerdem ist der Strom durch die Stromquelle 903 höher als der durch die Stromquelle 904 bereitgestellte Strom, so dass der MOSFET 907 eingeschaltet ist, und um Freigabe des linken Zweigs (Herunterziehen des Signals 507) zu erlauben. Daher wird das Signal logisch „0“ in dem D-Flipflop 401 gespeichert.
Daher ist der Komparator 504 mit nur einigen wenigen MOSFETs in der Lage, das Signal 507 zu erzeugen, das logisch „1“ beträgt, falls die Spannung an dem Knoten 508 kleiner als die vorbestimmte Schwelle ist (wodurch Detektion eines Kurzschlusses auf Masse ermöglicht wird) oder falls die Spannung an dem Knoten 508 höher als die Spannung Vcc-Vth ist (was Detektion eines Zustands offener Last erlaubt).
Daher kann jedes Pixel der Matrix von LEDs (siehe 2) auf schnelle und effiziente Weise geprüft werden.
Obwohl verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung offenbart wurden, ist für Fachleute erkennbar, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, die einige der Vorteile der Erfindung erzielen, ohne vom Wesen und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Ferner ist für Durchschnittsfachleute offensichtlich, dass geeigneterweise andere Komponenten, die dieselben Funktionen ausführen, substituiert werden können. Es sollte erwähnt werden, dass mit Bezug auf eine spezifische Figur erläuterte Merkmale mit Merkmalen anderer Figuren kombiniert werden können, selbst in den Fällen, in denen dies nicht ausdrücklich erwähnt wurde. Ferner können die Verfahren der Erfindung entweder in reinen Softwareimplementierungen unter Verwendung entsprechender Prozessoranweisungen erreicht werden, oder in hybriden Implementierungen, die eine Kombination von Hardwarelogik und Softwarelogik benutzen, um dieselben Ergebnisse zu erreichen. Solche Modifikationen des erfindungsgemäßen Konzepts sollen durch die angefügten Ansprüche abgedeckt werden.

Claims

Vorrichtung zum Ansteuern mehrerer Lichtquellen, - wobei die mehreren Lichtquellen in einer Matrixstruktur angeordnet sind; - wobei die mehreren Lichtquellen der Matrixstruktur mit einer Halbleitervorrichtung verbunden sind, wobei ein Teil der Halbleitervorrichtung einer Lichtquelle der Matrixstruktur zugeordnet ist; - wobei der Teil der Halbleitervorrichtung eine Diagnosefunktion umfasst, die, wenn sie aktiviert wird, dafür eingerichtet ist, ein Ausgangsdiagnosesignal zu liefern; - umfassend ein Schieberegister mit mindestens zwei Zellen, wobei ein Ausgang jeder Zelle eine der mehreren Lichtquellen steuert; - wobei die mindestens zwei Zellen in Reihe geschaltet sind und durch ein Taktsignal angesteuert werden; - wobei jede Zelle des Schieberegisters ein Flipflop und ein Register umfasst; - wobei der Ausgang des Flipflops mit dem Eingang des Registers verbunden ist; - wobei das Register eingerichtet ist zum Speichern der Ausgabe des Registers auf der Basis eines Aktualisierungssignals und wobei der Ausgang des Registers eine der Lichtquellen steuert; - wobei die Flipflops der mindestens zwei Zellen auf der Basis des Taktsignals mit einem Datensignal gefüllt werden; - wobei nach einer vorgegebenen Anzahl von Zyklen des Taktsignals das Aktualisierungssignal den Registern zugeführt wird, die die Lichtquellen gemäß den in den Flipflops der Zellen gespeicherten Werten ansteuern; - wobei das Ausgangsdiagnosesignal in der Zelle des Schieberegisters gespeichert wird, falls die Diagnosefunktion aktiviert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Diagnosefunktion über ein an den Teil der Halbleitervorrichtung angelegtes Diagnosesignal aktiviert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Diagnosesignal an einen Multiplexer angelegt wird, um zwischen der Diagnosefunktion und einer normalen Betriebsfunktion umzuschalten.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die einen Komparator umfasst, der eingerichtet ist zum Bestimmen des Ausgangsdiagnosesignals wie folgt: - das Ausgangsdiagnosesignal hat einen ersten Wert, falls eine Spannung zum Ansteuern der Lichtquelle unter einer vorbestimmten ersten Schwelle oder über einer vorbestimmten zweiten Schwelle liegt; - das Ausgangsdiagnosesignal hat einen zweiten Wert, falls die Spannung zum Ansteuern der Lichtquelle nicht unter der vorbestimmten ersten Schwelle oder über einer vorbestimmten zweiten Schwelle liegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Ausgangsdiagnosesignal an einem Ausgang des Teils der Halbleitervorrichtung zur Ansteuerung der Lichtquelle bereitgestellt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jeder Teil der Halbleitervorrichtung die Diagnosefunktion umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Flipflop ein D-Flipflop ist und das Register ein zusätzliches D-Flipflop ist, wobei das Aktualisierungssignal dem Taktanschluss des zusätzlichen D-Flipflops zugeführt wird.
Vorrichtung nach einem der einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Matrix mindestens zwei Zeilen und mindestens zwei Spalten umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der jeder Lichtquelle der Matrix eine Zelle der Schieberegister zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei der die Zellen der Schieberegister Teil der Halbleitervorrichtung sind, wobei über der Halbleitervorrichtung die Matrixstruktur umfassend die mehreren Lichtquellen angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Halbleitervorrichtung einen Treiber für jede Lichtquelle der Matrixstruktur umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der der Treiber für jede Lichtquelle der Matrixstruktur einen Stromspiegel aufweist, dem mindestens ein Referenzstrom zugeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der der mindestens eine Referenzstrom in einem gemeinsamen Bereich der Halbleitervorrichtung erzeugt und allen Treibern für die Lichtquellen der Matrixstruktur zugeführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der die Zelle des Schieberegisters und der Treiber, der einer einzelnen Lichtquelle der Matrix zugeordnet ist, auf einer Fläche angeordnet sind, die eine Größe aufweist, die der Größe der Fläche der einzelnen Lichtquelle der Matrix entspricht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Halbleitervorrichtung einen gemeinsamen Schaltkreis für die Lichtquellen der Matrixstruktur umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der der gemeinsame Schaltkreis in einem Bereich neben dem Schieberegister angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jede Lichtquelle mindestens eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere mindestens eine LED, umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vorrichtung eine integrierte Schaltung ist, die insbesondere als ein einzelner Chip realisiert ist.
System, umfassend die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eine Halbleitervorrichtung ist, umfassend: - einen Pixelzellenschaltkreis auf einem ersten Bereich, über dem die Matrixstruktur, die eine Matrix von Lichtquellen umfasst, verbunden ist, und - einen gemeinsamen Schaltkreis auf einem zweiten Bereich, der neben dem ersten Bereich angeordnet ist, wobei der gemeinsame Schaltkreis eingerichtet ist, den Pixelzellenschaltkreis zu betreiben und/oder zu versorgen.