DE102018122545A1 - LED-Display und Verfahren zum Betrieb eines LED-Displays - Google Patents

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Abstract

Es wird ein LED-Display (10) mit einer Vielzahl von Pixeln (11, 12, 13) beschrieben, wobei die Pixel jeweils zumindest eine anorganische LED (3) und zumindest eine organische LED (2) enthalten. Weiterhin wird ein Verfahren zum Betrieb des LED-Displays (10) angegeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein LED-Display sowie ein Verfahren zum Betrieb des LED-Displays.
  • Eine Anforderung an Displays, die zum Beispiel im Automobilbereich oder in mobilen Endgeräten eingesetzt werden, ist eine kontrastreiche Darstellung in verschiedenen Beleuchtungssituationen. Hierzu ist es wünschenswert, dass das Display sowohl bei geringen Helligkeiten als auch bei großen Helligkeiten eine Vielzahl möglicher Helligkeitsstufen oder anders ausgedrückt einen hohen Dynamikumfang aufweist.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht somit darin, ein Display anzugeben, das sich insbesondere durch einen verbesserten Dynamikumfang und eine hohe Maximalhelligkeit auszeichnet. Weiterhin soll ein geeignetes Verfahren zum Betrieb eines solchen Displays angegeben werden.
  • Diese Aufgaben werden durch ein LED-Display und ein Verfahren zum Betrieb des LED-Displays gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das LED-Display eine Vielzahl von Pixeln auf, wobei die Pixel jeweils zumindest eine anorganische LED und zumindest eine organische LED enthalten. Durch die Anordnung von jeweils mindestens einer anorganischen LED und mindestens einer organischen LED in den Pixeln kann vorteilhaft ein sehr hoher Dynamikbereich bei gleichzeitig hoher Effizienz realisiert werden. Bei dem LED-Display werden beispielsweise bei großen Helligkeiten die anorganischen LEDs der Pixel betrieben, und bei geringen Helligkeiten, insbesondere im Nachtbetrieb des Displays, die organischen LEDs der Pixel betrieben. Bei dem LED-Display werden somit die Vorteile anorganischer LEDs, sehr hohe Helligkeiten erzielen zu können, mit den Vorteilen organischer LEDs, die bei geringen Helligkeiten gut dimmbar sind und einen hohen Kontrast aufweisen, miteinander kombiniert.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das LED-Display eine Steuervorrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, die Helligkeit der Pixel zumindest zeitweise durch Pulsweitenmodulation zu regeln. Bei der Pulsweitenmodulation werden die anorganischen LEDs und/oder die organischen LEDs der Pixel bei konstanter Amplitude der Stromstärke mit Pulsen, insbesondere mit Rechteckpulsen, betrieben, deren Tastgrad bei fester Frequenz moduliert wird, das heißt die Breite der Rechteckpulse wird entsprechend der gewünschten Helligkeit moduliert. Die Pulsweitenmodulation kann insbesondere dazu eingesetzt werden, die Helligkeit der Pixel bei hohen Helligkeiten zu regeln.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, die Helligkeit der anorganischen LED der Pixel zumindest zeitweise durch Pulsweitenmodulation zu regeln, und die Helligkeit der organischen LED der Pixel zumindest zeitweise durch die Regelung der Stromstärkenamplitude zu regeln. Bei dem LED-Display werden gemäß dieser Ausgestaltung zwei verschiedene Möglichkeiten der Regelung der Helligkeit der Pixel in vorteilhafter Weise miteinander kombiniert. Die Kombination der beiden verschiedenen Techniken ermöglicht insbesondere eine Erhöhung des Dynamikumfangs des LED-Displays. Beispielsweise kann bei geringen Helligkeiten die organische LED der Pixel durch Reglung der Stromstärkenamplitude, das heißt durch sogenanntes analoges Stromdimming, geregelt werden. Bei größeren Helligkeiten kann die Regelung der Helligkeit der anorganischen LED der Pixel durch Pulsweitenmodulation erfolgen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, in einem ersten Helligkeitsbereich nur die organische LED der Pixel zu betreiben, und in einem zweiten Helligkeitsbereich, der größere Helligkeiten umfasst als der erste Helligkeitsbereich, nur die anorganische LED der Pixel zu betreiben. Bei dieser Ausgestaltung wird die organische LED in dem ersten Helligkeitsbereich vorzugsweise durch Regelung der Stromstärkenamplitude betrieben, und die anorganische LED in dem zweiten Helligkeitsbereich durch Pulsweitenmodulation betrieben. Es ist möglich, aber nicht zwingend notwendig, dass der erste Helligkeitsbereich und der zweite Helligkeitsbereich nicht miteinander überlappen. In diesem Fall wird in Abhängigkeit von der Helligkeit jeweils nur die organische LED oder nur die anorganische LED der Pixel betrieben. Der zweite Helligkeitsbereich schließt bei dieser Ausgestaltung vorteilhaft direkt an den ersten Helligkeitsbereich an.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, in einem Übergangsbereich, der Helligkeiten zwischen dem ersten und dem zweiten Helligkeitsbereich umfasst, sowohl die organische LED der Pixel als auch die anorganische LED der Pixel zu betreiben.
  • Bei dieser Ausgestaltung erfolgt in dem Übergangsbereich ein Mischbetrieb, bei dem sowohl die organische LED als auch die anorganische LED der Pixel betrieben wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Helligkeit der Pixel in einem Dynamikbereich mit mindestens 2n-1 Helligkeitsstufen regelbar, wobei n > 20. Anders ausgedrückt hat das LED-Display bei dieser Ausgestaltung einen Dynamikumfang von mindestens 20 Bit. Bei weiter bevorzugten Ausgestaltungen kann der Dynamikumfang mindestens 22 Bit, mindestens 24 Bit oder sogar mindestens 26 Bit betragen. Ein so hoher Dynamikumfang wäre mit einem herkömmlichen LED-Display, das beispielsweise nur anorganische LEDs oder nur organische LEDs umfasst, nach derzeitigen Stand der Technik nicht zu realisieren. Die hierin vorgeschlagene Kombination der Vorteile beider Technologien durch den Einsatz von jeweils mindestens einer organischen LED und mindestens einer anorganischen LED in den Pixeln des LED-Displays wird ein derart hoher Dynamikumfang ermöglicht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die anorganische LED und die organische LED in den Pixeln nebeneinander angeordnet. In diesem Fall wird vermieden, dass die organische LED von der anorganischen LED durchstrahlt wird oder umgekehrt die anorganische LED von der organischen LED durchstrahlt wird.
  • Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform sind die anorganische LED und die organische LED in den Pixeln übereinander angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht insbesondere eine besonders platzsparende Anordnung der Pixel, so dass ein vergleichsweise geringer Pixelabstand erzielt werden kann.
  • Es wird weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines LED-Displays angegeben, das eine Vielzahl von Pixeln umfasst, wobei die Pixel jeweils zumindest eine anorganische LED und zumindest eine organische LED umfassen, und wobei eine Helligkeit der Pixel zumindest zeitweise durch Pulsweitenmodulation und zumindest zeitweise durch eine Regelung der Stromstärkenamplitude geregelt wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und daraus resultierende Vorteile ergeben sich unter anderem aus der vorherigen Beschreibung des LED-Displays, so dass diese hier nicht mehr vollständig erläutert werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Helligkeit der anorganischen LED der Pixel zumindest zeitweise durch Pulsweitenmodulation geregelt, wobei die Helligkeit der organischen LED der Pixel zumindest zeitweise durch eine Regelung der Stromstärkenamplitude geregelt wird. Vorzugsweise wird zumindest zeitweise nur die organische LED der Pixel oder nur die anorganische LED der Pixel betrieben. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass in einem ersten Helligkeitsbereich nur die organische LED der Pixel betrieben wird, und in einem zweiten Helligkeitsbereich, der größere Helligkeiten umfasst als der erste Helligkeitsbereich, nur die anorganische LED der Pixel betrieben wird. Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens werden in einem Übergangsbereich, der Helligkeiten zwischen dem ersten und dem zweiten Helligkeitsbereich umfasst, sowohl die organische LED der Pixel als auch die anorganische LED der Pixel betrieben.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens weist die Helligkeit der Pixel einen Dynamikbereich mit mindestens 2n-1 Helligkeitsstufen auf, wobei n ≥ 20, bevorzugt n ≥ 22, n ≥ 24 oder sogar n ≥ 26 ist. Der Dynamikbereich beträgt mit anderen Worten mindestens 20 Bit, mindestens 22 Bit, mindestens 24 Bit oder sogar mindestens 26 Bit. Das Verhältnis der minimal einstellbaren Helligkeit zur maximalen einstellbaren Helligkeit beträgt beispielsweise für n = 26 1:67.108.863.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Helligkeit der anorganischen LED der Pixel und/oder der organischen LED der Pixel einen Dynamikbereich mit mindestens 2n-1 Helligkeitsstufen auf, wobei n ≥ 10. ist. Bei weiter bevorzugten Ausgestaltungen kann n ≥ 12 oder sogar n ≥ 18 sein. Anders ausgedrückt beträgt der Dynamikbereich der anorganischen LED und/oder der organischen LED mindestens 10 Bit, bevorzugt mindestens 12 Bit oder sogar mindestens 18 Bit. Besonders bevorzugt weisen sowohl die anorganische LED als auch die organische LED jeweils einen Dynamikbereich von mindestens 10 Bit oder mindestens 12 Bit oder sogar mindestens 18 Bit auf. Wenn der Dynamikbereich der Pixel insgesamt beispielsweise mindestens 26 Bit beträgt, kann dieser dadurch realisiert sein, dass die organische LED einen Dynamikbereich von mindestens 18 Bit und die anorganische LED einen Dynamikbereich von mindestens 18 Bit aufweist, wobei die Helligkeitsstufen in einem Bereich von 10 Bit miteinander überlappen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des LED-Displays und des Verfahrens zu dessen Betrieb ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Beispiele im Zusammenhang mit den 1 bis 12.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines LED-Displays gemäß einem ersten Beispiel,
    • 2 eine schematische Darstellung eines LED-Displays gemäß einem zweiten Beispiel,
    • 3 den Dynamikumfang der Pixel in Abhängigkeit von der relativen Helligkeit, und
    • 4 eine schematische Darstellung eines LED-Displays gemäß einem dritten Beispiel,
    • 5 eine schematische Darstellung eines LED-Displays gemäß einem vierten Beispiel,
    • 6 eine schematische Darstellung eines LED-Displays gemäß einem fünften Beispiel,
    • 7 eine schematische Darstellung eines LED-Displays gemäß einem sechsten Beispiel,
    • 8 eine schematische Darstellung eines LED-Displays gemäß einem siebten Beispiel,
    • 9 eine schematische Darstellung eines LED-Displays gemäß einem achtem Beispiel,
    • 10 eine schematische Darstellung eines LED-Displays gemäß einem neunten Beispiel,
    • 11 eine schematische Darstellung eines LED-Displays gemäß einem zehnten Beispiel, und
    • 12 eine schematische Darstellung eines LED-Displays gemäß einem elften Beispiel.
  • Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Größen der dargestellten Elemente sowie die Größenverhältnisse der Elemente untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt sein.
  • In 1 ist schematisch ein erstes Beispiel eines LED-Displays 10 dargestellt. Das LED-Display 10 weist mehrere Pixel 11, 12, 13 auf, wobei hier und in den weiteren Figuren zur Vereinfachung der Darstellung jeweils nur drei Pixel 11, 12, 13 dargestellt sind. Das LED-Display 10 kann eine Vielzahl derartiger Pixel, beispielsweise mehr als 100.000 Pixel oder mehr als 1 Mio. Pixel aufweisen. Bei dem LED-Display 10 umfasst jedes Pixel 11, 12, 13 jeweils mindestens eine organische LED 2 und mindestens eine anorganische LED 3. Der innere Aufbau der organischen LED 2 und der anorganischen LED 3 sind in 1 nicht im Detail dargestellt.
  • Die organische LED 2 weist insbesondere eine zur Emission von Licht geeignete aktive Schicht auf, die mit einem zur Lichtemission geeigneten organischen Material gebildet ist. Die organische LED 2 kann zusätzlich beispielsweise eine Elektroneninjektionsschicht, eine Elektronentransportschicht, eine Löcherinjektionsschicht, eine Löchertransportschicht sowie eine erste und zweite Elektrode aufweisen.
  • Die anorganische LED 3 weist ebenfalls eine zur Emission von Licht geeignete aktive Schicht auf, die mit einem zur Lichtemission geeigneten anorganischen Halbleitermaterial gebildet ist. Die aktive Schicht ist typischerweise zwischen einem n-Typ Halbleiterbereich und einem p-Typ Halbleiterbereich angeordnet. Die anorganische LED basiert insbesondere auf einem III-V-Halbleitermaterial. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn1-n-mGamN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn1-n-mGamP oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn1-n-mGamAs oder wie AlnGamIn1-n-mAskP1-k, wobei jeweils 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1 sowie 0 ≤ k < 1 ist. Bevorzugt gilt dabei für zumindest eine Schicht oder für alle Schichten der Halbleiterschichtenfolge 0 < n ≤ 0,8, 0,4 ≤ m < 1 und n + m ≤ 0,95 sowie 0 < k ≤ 0,5. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
  • Das Halbleitermaterial wird insbesondere nach der zu realisierenden Emissionswellenlänge ausgewählt. Es ist möglich, dass jedes Pixel des Displays mehrere Subpixel zur Lichtemission verschiedener Farben aufweist. In diesem Fall weist jedes Subpixel jeweils mindestens eine organische LED 2 und mindestens eine anorganische LED 3 zur Emission der jeweiligen Farbe auf. Das LED-Display 10 ist dann ein mehrfarbiges LED-Display 10. Das LED-Display 10 kann insbesondere ein RGB-Display sein. In diesem Fall weisen die Pixel mindestens drei Subpixel der Farben rot, grün und blau auf, wobei jedes Subpixel eine organische LED 2 und eine anorganische LED 3 aufweist. Die drei in 1 dargestellten Pixel 11, 12, 13 können beispielsweise Subpixel eines RGB-Farbpixels sein, wobei zum Beispiel das Pixel 11 ein rotes Subpixel, das Pixel 12 ein grünes Subpixel und das Pixel 13 ein blaues Subpixel ist.
  • Das LED-Display 10 weist einen Träger 1 auf, über den die LEDs 2, 3 elektrisch kontaktiert sind. Der Träger 1 kann insbesondere eine Leiterplatte sein, die Leiterbahnen für die Stromzufuhr zu den LEDs 2, 3 aufweist. Der Träger 1 kann mit einer Steuervorrichtung 8 verbunden sein, die zur Ansteuerung der LEDs 2, 3 geeignet ist. Es ist möglich, dass die Steuervorrichtung 8 oder Teile davon in den Träger 1 integriert sind. Abhängig von der Emissionsrichtung des LED-Displays kann der Träger 1 lichtundurchlässig oder lichtdurchlässig sein. Im Fall eines Vorderseiten-emittierenden LED-Displays ist der Träger 1 beispielsweise aus einem lichtundurchlässigen Material gebildet.
  • Im Fall eines Rückseiten-emittierenden LED-Displays ist der Träger 1 aus einem transparenten Material wie beispielsweise einem Glas gebildet. In diesem Fall weisen vorteilhaft auch Leiterbahnen, die in oder auf dem Träger angeordnet sind, ein transparentes Material wie beispielsweise ein transparentes leitfähiges Oxid (TCO, transparent conductive oxide) auf.
  • 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des LED-Displays, bei dem die organische LED 2 und die anorganische LED 3 der Pixel 11, 12, 13 jeweils übereinander angeordnet sind. Diese Ausgestaltung hat insbesondere den Vorteil, dass ein vergleichsweise kleiner Pixelabstand (pitch) erzielt werden kann. Es ist insbesondere auch möglich, dass die organische LED 2 und die anorganische LED 3 jeweils einen gemeinsamen elektrischen Kontakt aufweisen. Konkrete Ausgestaltungen werden in nachfolgenden Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
  • Das hierin beschriebene LED-Display 10, bei dem die Pixel 11, 12, 13 jeweils eine organische LED 2 und eine anorganische LED 3 aufweisen, hat insbesondere den Vorteil, dass auf diese Weise ein hoher Helligkeits-Dynamikbereich erzielt werden kann. 3 zeigt beispielhaft die relative Helligkeit I (in Prozent)in Abhängigkeit von der Helligkeitsinformation (in Bit) in dem Dynamikbereich des Displays. Bei dem dargestellten Beispiel weist das LED-Display einen Dynamikbereich von mindestens 26 Bit auf. Abweichend von 3 kann die relative Helligkeit auch nichtlinear von der Helligkeitsinformation abhängen.
  • Ein LED-Display, das einen Dynamikbereich von n Bit aufweist, kann 2n-1 von Null verschiedene Helligkeitsstufen aufweisen. Beispielsweise hat ein LED-Display mit einem Dynamikbereich von 1 Bit nur 21-1, also eine von Null verschiedene Helligkeitsstufe, das heißt die LED ist entweder aus oder weist eine Helligkeit von 100 % auf. Entsprechend weist ein LED-Display mit einem Dynamikbereich von 2 Bit 22-1 von Null verschiedene Helligkeitsstufen, also drei Helligkeitsstufen, auf. Bei dem gezeigten Beispiel mit einem Dynamikbereich von 26 Bit weist das Display 226-1 Helligkeitsstufen, also 67.108.863 Helligkeitsstufen auf. Das Verhältnis der kleinsten von Null verschiedenen Helligkeit zur größten von Null verschiedenen Helligkeit beträgt also 1:67.108.863.
  • Dieser extrem hohe Dynamikbereich wird bei dem hierin beschriebenen LED-Display durch die Kombination von jeweils mindestens einer organischen LED 2 und mindestens einer anorganischen LED 3 in den Pixeln realisiert. Der gesamte Dynamikbereich von 26 Bit verteilt sich auf Helligkeitsstufen, die mit der organischen LED erzielt werden, und Helligkeitsstufen, die mit der anorganischen LED realisiert werden. Beispielsweise deckt die organische LED einen ersten Bereich von geringen Helligkeiten ab, der einen Dynamikbereich von 18 Bit hat (in 3 mit OLED bezeichnet). Weiterhin deckt bei dem Beispiel die anorganische LED ebenfalls einen Dynamikbereich von 18 Bit ab (in 3 mit LED bezeichnet), wobei die anorganische LED in einem zweiten Helligkeitsbereich betrieben wird, der größere Helligkeiten umfasst als der erste Helligkeitsbereich. Der erste Helligkeitsbereich des LED-Displays kann beispielsweise für den Nachtbetrieb vorgesehen sein und der zweite Helligkeitsbereich für den Tagbetrieb.
  • Bei dem dargestellten Beispiel überlappen der erste Helligkeitsbereich und der zweite Helligkeitsbereich in einem Übergangsbereich miteinander. In diesem Übergangsbereich, der im Beispiel einen Dynamikumfang von 10 Bit umfasst, können die Helligkeitswerte durch die organische LED und/oder die anorganische LED realisiert werden. Es ist möglich, aber nicht zwingend notwendig, dass in diesem Übergangsbereich die organische LED und die anorganische LED gleichzeitig betrieben werden. Es ist alternativ auch möglich, dass auf einen derartigen Übergangsbereich verzichtet wird, um einen Mischbetrieb der organischen LED und der anorganischen LED zu vermeiden.
  • Die organische LED wird bei geringen Helligkeiten vorzugsweise durch reines Stromdimming, das heißt durch die Regelung der Stromstärkenamplitude, geregelt. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Dynamikbereich von etwa 12 Bit erzielt werden. Zusätzlich kann für die organische LED eine Pulsweitenmodulation vorgesehen sein, mit der beispielsweise ein weiterer Dynamikbereich von etwa 6 Bit erzielt werden kann. Durch Kombination des Stromdimming und der Pulsweitenmodulation ergibt sich so der Dynamikbereich von 18 Bit, der durch die organische LED realisiert wird. Der Betrieb der organischen LED bei niedrigen Helligkeiten mittels Stromdimming ist vorteilhaft, da bei geringen Helligkeiten ein Betrieb der anorganischen LED mittels Pulsweitenmodulation schwierig ist (angedeutet durch die gestrichelte Linie in 3), da die Pulsweiten bei der Pulsweitenmodulation sehr kurz sein müssten.
  • Es ist möglich, dass die anorganische LED nur durch Pulsweitenmodulation geregelt wird. Bei einer Bildwiederholrate von 100 Hz, also einer Periodendauer von 10 ms, ergibt sich bei einem Dynamikbereich von 18 Bit eine kürzeste Pulsdauer von 38 ns. Es ist alternativ auch möglich, dass die anorganische LED sowohl durch Pulsweitenmodulation als auch durch Stromdimming geregelt wird. Dies kann beispielsweise derart realisiert werden, dass ein Dynamikbereich von 11 Bit durch Pulsweitenmodulation und ein weiterer Dynamikbereich von 7 Bit durch Stromdimming realisiert wird. Wenn ein Dynamikbereich von 11 Bit bei einer Periodendauer von 10 ms durch Pulsweitenmodulation realisiert werden soll, ergibt sich beispielsweise eine kürzeste Pulsdauer von 5 µs.
  • In den 4 und 5 sind Abwandlungen der Beispiele der 1 und 2 dargestellt. 4 zeigt das LED-Display 10 gemäß 1, bei dem die organischen LEDs 2 und anorganischen LEDs nebeneinander angeordnet sind, und wobei über dem LED-Display 10 ein optisches Element 9 angeordnet ist. Das optische Element 9 kann insbesondere dazu vorgesehen sein, unerwünschte Reflexionen an dem LED-Display 10 zu unterdrücken. Bei den gezeigten Beispielen ist das optische Element 9 eine Kombination aus einer λ/4-Platte 4 und eines Linearpolarisators 5, die übereinander angeordnet sind, um Reflexionen zu vermindern. Es sind alternativ aber auch andere Ausgestaltungen des optischen Elements 9 möglich.
  • In entsprechender Weise zeigt die 5 das LED-Display 10 gemäß der 2, bei dem die organischen LEDs 2 und anorganischen LEDs 3 übereinander angeordnet sind, und wobei über dem LED-Display 10 ein optisches Element 9 angeordnet ist, das eine λ/4-Platte 4 und einen Linearpolarisator 5 aufweist, um unerwünschte Reflexionen an dem LED-Display 10 zu unterdrücken. In den 4 und 5 ist das LED-Display 10 jeweils ein zur Vorderseite, d.h. zur vom Träger 1 abgewandten Seite, emittierendes Display. Alternativ kann das LED-Display 10 ein zur Rückseite hin emittierendes Display sein, d.h. die Strahlung wird durch den Träger 1 hindurch emittiert. Der Träger 1 kann wie bei den vorherigen Beispielen mit einer Steuervorrichtung verbunden sein, die hier und in den folgenden Beispielen zur Vereinfachung nicht dargestellt ist.
  • In 6 ist ein weiteres Beispiel des LED-Displays dargestellt, bei dem die organische LED 2 und die anorganische LED 3 in den Pixeln übereinander angeordnet sind. Das LED-Display 10 kann eine Verkapselung 6 aufweisen, in die die organischen LEDs 2 und anorganischen LEDs 3 eingebettet sind. Die Verkapselung 6 schützt das LED-Display 10 insbesondere vor äußeren Einflüssen. Die Verkapselung 6 kann beispielsweise als Spin-on-Glass ausgeführt sein.
  • Die anorganische LED 3 weist jeweils eine erste Elektrode 31 und eine zweite Elektrode 32 auf. Die organische LED 2 weist jeweils eine erste Elektrode 21 und eine zweite Elektrode 32 auf, wobei die zweite Elektrode 32 zwischen der organischen LED 2 und der anorganischen LED 3 angeordnet ist und als gemeinsame Elektrode für die organische LED 2 und die anorganische LED 3 ausgebildet ist. Bei dem Beispiel ist die erste Elektrode 21 der organischen LED 2 jeweils unmittelbar an dem Träger 1 angeordnet. Die erste Elektrode 31 der anorganischen LED 3 sowie die gemeinsame zweite Elektrode 32 können beispielsweise mit Kontaktdurchführungen 41, 42, welche durch die Verkapselung 6 geführt sind, mit dem Träger 1 verbunden sein. Es ist möglich, dass die erste Elektrode 31 oder die zweite Elektrode 32 bei mehreren nebeneinander angeordneten Pixeln oder Subpixeln miteinander verbunden sind.
  • Das LED-Display 10 gemäß 6 kann ein Vorderseitenemittierendes LED-Display oder ein Rückenseiten-emittierendes LED-Display sein. Im Fall eines Vorderseiten-emittierenden LED-Displays sind die erste Elektrode 31 der anorganischen LEDs 3 sowie die gemeinsame zweite Elektrode 32 der organischen LEDs 2 und anorganischen LEDs 3 vorteilhaft jeweils transparente Elektroden. Die transparenten Elektroden können beispielsweise ein transparentes leitfähiges Oxid, wie zum Beispiel ITO, aufweisen. Die rückseitige erste Elektrode 21 der organischen LEDs 2 ist im Fall des Vorderseiten-emittierenden LED-Displays vorzugsweise als Metallkontakt ausgeführt, um in Richtung des Trägers 1 emittierte Strahlung zu reflektieren.
  • Alternativ ist es möglich, dass das LED-Display 10 gemäß 6 als Rückseiten-emittierendes LED-Display ausgeführt ist. Bei dieser Ausgestaltung sind vorteilhaft die ersten Elektroden 21 der organischen LEDs 2 sowie die gemeinsamen Elektroden 32 der organischen LEDs 2 und anorganischen LEDs 3 als transparente Elektroden ausgeführt, die beispielsweise ITO aufweisen. Die vorderseitigen ersten Elektroden 31 der anorganischen LEDs 3 sind bei dieser Ausgestaltung vorzugsweise als Metallkontakt ausgeführt, um emittierte Strahlung in Richtung zur Strahlungsaustrittsfläche zu reflektieren. Der Träger 1 sowie eine gegebenenfalls darin enthaltene Steuerelektronik sind bei dieser Ausgestaltung zumindest im Wesentlichen transparent ausgeführt. Der Träger 1 kann beispielsweise eine auf IGZO (Indium-Gallium-ZinkOxid) oder LTPS (Low Temperature PolySilicon) basierende Steuerelektronik aufweisen.
  • Das weitere in der 7 dargestellte Beispiel des LED-Displays unterscheidet sich von dem vorherigen Beispiel dadurch, dass die anorganischen LEDs 3 jeweils als Flip-Chip ausgeführt sind. Bei dieser Ausgestaltung sind beide Elektroden 31, 32 der anorganischen LED 3 jeweils an deren Rückseite, das heißt an einer der organischen LED 2 zugewandten Seite, angeordnet. Die zweite Elektrode 32 kann wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel als gemeinsame Elektrode mit den organischen LEDs 2 ausgeführt sein. Die Elektroden 31, 32 können mittels Kontaktdurchführungen 41, 42, die durch die Verkapselung 6 verlaufen, mit dem Träger 1 verbunden sein. Die Elektroden 31, 32 sind durch eine transparente elektrisch isolierende Schicht 33 voneinander isoliert.
  • Entsprechend dem Beispiel der 6 kann auch das LED-Display 10 der 7 entweder als Vorderseitenemittierendes LED-Display oder als Rückseiten-emittierendes LED-Display ausgeführt sein. Im Fall des Vorderseiten-emittierenden LED-Displays sind die ersten Elektroden 21 der organischen LEDs 2 jeweils als reflektierende Metallkontakte ausgeführt. Im Gegensatz dazu sind die erste Elektrode 31 der anorganischen LEDs 3 sowie die gemeinsame Elektrode 32 vorteilhaft jeweils transparent ausgeführt, beispielsweise als transparentes leitendes Oxid.
  • Im Fall eines Rückseiten-emittierenden LED-Displays sind die ersten Elektroden 21 der organischen LEDs 2, die dem Träger 1 zugewandt sind, vorteilhaft jeweils als transparente Elektroden ausgeführt. Die organischen Leuchtdioden 2 sind vorteilhaft jeweils transparent, sodass die anorganischen LEDs 3 durch die organischen LEDs 2 nach unten abstrahlen können.
  • In den folgenden 8 und 9 ist schematisch eine beispielhafte Anordnung der Elektroden 31, 32, 21 sowie deren elektrische Verschaltung dargestellt. Wie in der linken Hälfte der 8 zu sehen, weist die anorganische LED eine erste Elektrode 31 und eine zweite Elektrode 32 auf, wobei die erste Elektrode 31 beispielsweise an der Oberseite der anorganischen LED 3 und die zweite Elektrode 32 beispielsweise an der Unterseite der anorganischen LED 3, welche der organischen LED 2 zugewandt ist, angeordnet ist. Die organische LED 2 weist eine dem Träger 1 zugewandte erste Elektrode 21 auf und ist an der Oberseite mit der zweiten Elektrode 32 der anorganischen LED 3 verbunden, wobei die zweite Elektrode 32 als gemeinsame Kathode für sowohl die organische LED 2 als auch die anorganische LED 3 fungiert.
  • Wie im schematischen Schaltbild auf der rechten Seite der 8 zu erkennen, ist die gemeinsame Kathode 32 beispielsweise mit Massepotential verbunden, wobei die Anoden-Elektroden 21, 31 jeweils an einen PMOS (p-Kanal-Metall-Oxid-Halbleiter) verbunden und auf diese Weise von einem Signal angesteuert werden.
  • 9 zeigt die elektrische Ansteuerung schematisch in einem Schaltbild. Die gemeinsame Kathode 32 der organischen LED 2 und der anorganischen LED 3 sind jeweils mit Massepotential (GND = 0V) verbunden. Die Anoden können jeweils mit einer Versorgungsspannung V_DD beaufschlagt werden. Die Ansteuerung erfolgt beispielsweise über einen PMOS-Feldeffekttransistor, der mit einem Signal S-OLED für die organische LED 2 und einem Signal S-LED für die anorganische LED geschaltet 3 wird.
  • In den folgenden 10, 11 und 12 sind drei Beispiele des LED-Displays dargestellt, bei denen die organische Leuchtdiode 2 jeweils vom Träger 1 aus gesehen oberhalb der anorganischen Leuchtdiode 3 angeordnet ist.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel der 10 weist das LED-Display 10 einen Träger 1 auf, der beispielsweise ein Glas enthalten kann. Die anorganischen LEDs 3 weisen jeweils eine erste Elektrode 31 auf, die dem Träger 1 zugewandt ist. Die anorganischen LEDs 3 sind von einer Verkapselung 6 umgeben, die beispielsweise ein Spin-on-Glass aufweist. An der vom Träger 1 abgewandten Oberseite weisen die anorganischen LEDs 3 eine gemeinsame Anode 32 auf, die vorteilhaft eine Schicht aus einem transparenten leitfähigen Oxid, wie beispielsweise ITO, ist. Die zweite Elektrode 32 ist insbesondere transparent. Weiterhin dient die zweite Elektrode 32 gleichzeitig als Anode für die organischen LEDs 2, die über den anorganischen LEDs 3 angeordnet sind. Die organischen LEDs 2 können eine gemeinsame Löchertransportschicht 23 aufweisen, die auf die zweite Elektrode 32 abgeschieden ist. Auf der Löchertransportschicht 23 sind die lichtemittierenden aktiven Schichten 24 der organischen LEDs 2 in strukturierter Form, d.h. als separate Schichten für die einzelnen organischen LEDs 2, aufgebracht. Über den aktiven Schichten sind die ersten Elektroden 21 der organischen LEDs 2, die insbesondere die Kathoden ausbilden, angeordnet. Zum Schutz vor äußeren Einflüssen ist vorteilhaft eine weitere Verkapselung 7 auf die organischen LEDs 2 aufgebracht.
  • Das LED-Display 10 gemäß 11 unterscheidet sich von dem vorherigen Beispiel dadurch, dass sowohl die erste Elektrode 31 als auch die zweite Elektrode 32 der anorganischen LEDs 3 an einer dem Träger 1 zugewandten Unterseite der anorganischen LEDs 3 angeordnet ist. Die anorganischen LEDs 3 sind insbesondere als Flip-Chips ausgebildet. Weiterhin sind die anorganischen LEDs 3 bei diesem Beispiel an ihrer Oberseite von der Verkapselung 6, insbesondere einem Spin-on-Glass, bedeckt.
  • Die gemeinsame zweite Elektrode 22 der organischen LEDs 2 ist auf der Verkapselung 6 angeordnet und hat keinen elektrischen Kontakt zu den anorganischen LEDs 3. Wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel ist auf der zweiten Elektrode 22 der organischen LEDs 2 eine Löchertransportschicht 23 angeordnet, auf die die lichtemittierenden organischen Schichten 24 sowie die ersten Elektroden 21, welche die Kathoden darstellen, aufgebracht sind. Die organischen LEDs 2 sind wiederum von einer Verkapselung 7 gegen äußere Einflüsse geschützt.
  • Bei dem weiteren Beispiel eines LED-Displays gemäß 12 weisen die anorganischen LEDs 3 wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel jeweils eine erste Elektrode 31 und eine zweite Elektrode 32 auf, die keine elektrische Verbindung zu den Elektroden 21, 22 der organischen LEDs 2 aufweisen. Anders als beim vorherigen Ausführungsbeispiel sind die anorganischen LEDs 3 als vertikale LEDs ausgeführt, bei denen die erste Elektrode 31 dem Träger 1 zugewandt ist, und wobei die zweite Elektrode 32 an der vom Träger abgewandten Oberseite angeordnet ist. Die zweite Elektrode 32 an der Oberseite der anorganischen LEDs kann durch eine elektrisch leitfähige Verbindung, die durch die Verkapselung 6 geführt ist, mit dem Träger 1 und einer gegebenenfalls darin enthaltenen Steuerelektronik verbunden sein. Die Verkapselung 6 der anorganischen LEDs 3 bildet eine elektrisch isolierende Oberfläche aus, auf der die zweite Elektrode 22 der organischen LEDs 2 angeordnet ist. Der Aufbau und die Kontaktierung der organischen LEDs 2 entspricht dem vorherigen Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist auf der zweiten Elektrode 22, die insbesondere eine ITO-Schicht sein kann, eine Löchertransportschicht 23 angeordnet, auf der die lichtemittierenden organischen Schichten 24 sowie die ersten Elektroden 21 angeordnet sind. Weiterhin sind die organischen LEDs 2 wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen in einer weiteren Verkapselung 7 angeordnet.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Träger
    2
    organische LED
    3
    anorganische LED
    4
    λ/4-Platte
    5
    Linearpolarisator
    6
    Verkapselung
    7
    Verkapselung
    8
    Steuervorrichtung
    9
    optisches Element
    10
    LED-Display
    11
    Pixel
    12
    Pixel
    13
    Pixel
    21
    erste Elektrode
    22
    zweite Elektrode
    23
    Löchertransportschicht
    24
    organische aktive Schicht
    31
    erste Elektrode
    32
    zweite Elektrode
    33
    elektrisch isolierende Schicht
    41
    Kontaktdurchführung
    42
    Kontaktdurchführung

Claims (15)

  1. LED-Display (10) mit einer Vielzahl von Pixeln (11, 12, 13), wobei die Pixel jeweils zumindest eine anorganische LED (3) und zumindest eine organische LED (2) enthalten.
  2. LED-Display nach Anspruch 1, wobei das LED-Display 10 eine Steuervorrichtung (8) aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine Helligkeit der Pixel (11, 12, 13) zumindest zeitweise durch Pulsweitenmodulation zu regeln.
  3. LED-Display nach Anspruch 2, wobei die Steuervorrichtung (8) dazu eingerichtet ist, die Helligkeit der anorganischen LED (3) der Pixel zumindest zeitweise durch Pulsweitenmodulation zu regeln, und die Helligkeit der organischen LED (2) der Pixel zumindest zeitweise durch die Regelung der Stromstärkenamplitude zu regeln.
  4. LED-Display nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung (8) dazu eingerichtet ist, in einem ersten Helligkeitsbereich nur die organische LED (2) der Pixel (11, 12, 13) zu betreiben, und in einem zweiten Helligkeitsbereich, der größere Helligkeiten umfasst als der erste Helligkeitsbereich, nur die anorganische LED (3) der Pixel (11, 12, 13) zu betreiben.
  5. LED-Display nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung (8) dazu eingerichtet ist, in einem Übergangsbereich, der Helligkeiten zwischen dem ersten und dem zweiten Helligkeitsbereich umfasst, sowohl die organische LED (2) der Pixel (11, 12, 13) als auch die anorganische LED (3) der Pixel (11, 12, 13) zu betreiben.
  6. LED-Display nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Helligkeit der Pixel (11, 12, 13) in einem Dynamikbereich mit mindestens 2n-1 Helligkeitsstufen regelbar ist, wobei n > 20.
  7. LED-Display nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die anorganische LED (3) und die organische LED (2) in den Pixeln (11, 12, 13) nebeneinander angeordnet sind.
  8. LED-Display nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die anorganische LED (3) und die organische LED (2) in den Pixeln (11, 12, 13) übereinander angeordnet sind.
  9. Verfahren zum Betrieb eines LED-Displays, das eine Vielzahl von Pixeln umfasst, wobei die Pixel (11, 12, 13) jeweils zumindest eine anorganische LED (3) und eine organische LED (2) umfassen, und wobei eine Helligkeit der Pixel (11, 12, 13) zumindest zeitweise durch Pulsweitenmodulation und zumindest zeitweise durch eine Regelung der Stromstärkenamplitude geregelt wird.
  10. Verfahren zum Betrieb eines LED-Displays nach Anspruch 9, wobei die Helligkeit der anorganischen LED (3) der Pixel zumindest zeitweise durch Pulsweitenmodulation geregelt wird, die Helligkeit der organischen LED (2) der Pixel (11, 12, 13) zumindest zeitweise durch eine Regelung der Stromstärkenamplitude geregelt wird.
  11. Verfahren zum Betrieb eines LED-Displays nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei zumindest zeitweise nur die organische LED (2) der Pixel (11, 12, 13) oder nur die anorganische LED (3) der Pixel (11, 12, 13) betrieben wird.
  12. Verfahren zum Betrieb eines LED-Displays nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei in einem ersten Helligkeitsbereich nur die organische LED (2) der Pixel (11, 12, 13) betrieben wird, und in einem zweiten Helligkeitsbereich, der größere Helligkeiten umfasst als der erste Helligkeitsbereich, nur die anorganische LED (3) der Pixel (11, 12, 13) betrieben wird.
  13. Verfahren zum Betrieb eines LED-Displays nach Anspruch 12, wobei in einem Übergangsbereich, der Helligkeiten zwischen dem ersten und dem zweiten Helligkeitsbereich umfasst, sowohl die organische LED (2) der Pixel (11, 12, 13) als auch die anorganische LED (3) der Pixel (11, 12, 13) betrieben werden.
  14. Verfahren zum Betrieb eines LED-Displays nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Helligkeit der Pixel (11, 12, 13) einen Dynamikbereich mit mindestens 2n-1 Helligkeitsstufen aufweist, wobei n ≥ 20.
  15. Verfahren zum Betrieb eines LED-Displays nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die die Helligkeit der anorganischen LED (3) der Pixel (11, 12, 13) und/oder der organischen LED (2) der Pixel (11, 12, 13) einen Dynamikbereich mit mindestens 2n-1 Helligkeitsstufen aufweist, wobei n ≥ 10.
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