WO2010060458A1 - Vorrichtung und verfahren zum detektieren einer defekten oled - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum detektieren einer defekten oled Download PDF

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WO2010060458A1
WO2010060458A1 PCT/EP2008/064931 EP2008064931W WO2010060458A1 WO 2010060458 A1 WO2010060458 A1 WO 2010060458A1 EP 2008064931 W EP2008064931 W EP 2008064931W WO 2010060458 A1 WO2010060458 A1 WO 2010060458A1
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oled
voltage
input
reference voltage
coupled
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PCT/EP2008/064931
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Thomas Siegmund
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Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2607—Circuits therefor
    • G01R31/2632—Circuits therefor for testing diodes
    • G01R31/2635—Testing light-emitting diodes, laser diodes or photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
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    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for detecting a defective OLED (oregie light emitting diode), wherein an intact OLED has an I / U characteristic.
  • OLEDs consist of a glass carrier, on the back of which thin layers of material are applied. Impurities in the production can lead to errors in the coating. At these points, local short circuits can form, over which then flows during operation, a large part of the total current. The defect heats up locally, which can lead to tensions in the glass substrate and prolonged overheating to its breakage. Due to such a break, predetermined clearances and creepage distances, a predetermined insulation and the mechanical integrity of the OLED can no longer be guaranteed.
  • inorganic LED linearly regulated or switched current drivers are known from the prior art.
  • a controller with an overvoltage protection at the driver input known.
  • a controller with an overvoltage protection at the output is known, for example, in the driver module LM3553 from National Semiconductor.
  • overvoltage protection does not allow the detection of local shorts and thus can not prevent the existing security risk.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method and a device for detecting a defective OLED in order to counteract the existing safety deficiencies.
  • the present invention is based on several findings: Comparing the I / V characteristic of an intact OLED, see Fig. 1, and a defective OLED, see Fig. 2, it can be seen that in the intact OLED only at voltages beyond one Threshold value, in this case about 3 V, a significant flow of current takes place, while at a defective OLED even at much lower voltage values, in this case about 0.4 V, a significant current flow can be measured. Accordingly, an intact OLED is at values below the threshold High-resistance voltage, while a defective OLED remains low-resistance up to very low voltage values, see the two R / V characteristics in Figs. 1 and 2.
  • test current range required for carrying out the present invention is defined by a tangent to the I / U characteristic of an intact OLED, wherein an insertion point E through the point of intersection with the voltage axis is defined.
  • Current values which are below the value at the point of application E of an intact OLED come into consideration for carrying out the present invention. With reference to FIG. 1, these are in particular current values ⁇ 40 mA.
  • the present invention makes it possible to detect a forming OLED short circuit at an early stage, in particular even in the development phase. Thus, a lo- kale overheating at an OLED defect can be reliably avoided.
  • a device further comprises an evaluation device which is coupled to the output of the comparison device, wherein the evaluation device is designed to identify the OLED as intact upon receipt of the first signal and to mark the OLED as defective upon receipt of the second signal.
  • the identification of an OLED can be automated as intact or defective, monitoring by an operator can be omitted.
  • a shunt resistor is arranged in series with the OLED, wherein the voltage dropping across the shunt resistor is coupled to the input of the reference voltage device.
  • the shunt resistor serves, on the one hand, to ensure that the test current source provides a current of suitable magnitude to the OLED and, on the other hand, to generate the reference voltage. This results in a very cost-effective implementation.
  • a filter device is preferably coupled between the shunt resistor and the input of the reference voltage device.
  • the reference tension device preferably comprises an amplifier device and a holding member.
  • the amplifier device can be designed such that, when the shunt resistor is flowed through by the current of the test current source, it provides a voltage in the amount of the reference voltage together with the holding member.
  • the comparison device preferably also comprises a holding member in order to provide the first or the second signal at its output over a predefinable time period.
  • a holding member in order to provide the first or the second signal at its output over a predefinable time period.
  • This basically enables a permanent activation of a device in order to deactivate a defective OLED.
  • a device according to the invention further comprises an electronic switch, which comprises a working electrode, a control electrode and a reference electrode, wherein the electronic switch of the series circuit of OLED and shunt resistor is connected in parallel, with its control electrode connected to the output of Comparing device is coupled.
  • the electronic switch is under appropriate treatment of the signal provided by the comparator - here, depending on the polarity of the electronic switch used u.U. If an inverter is necessary, this can be used to bridge the series connection of damaged OLEDs and shunt resistors. The current then flows through the electronic switch.
  • a device comprises an electronic switch which comprises a work electrode, a control electrode and a reference electrode, the electronic switch being Riell is connected to the OLED, wherein its control electrode is coupled to the output of the comparison device.
  • the electronic switch may be coupled between the comparator and the control electrode of the electronic switch, an inverter.
  • this measure makes it possible to deactivate individual defective OLEDs from a large number of OLEDs connected in parallel, but to allow the operation of the intact OLEDs to continue.
  • a filter device is preferably coupled between the OLED and the first input of the comparison device, which is also designed here in particular for filtering in coupled-in interference and RF components.
  • a device according to the invention can be carried out by discrete components, but can also be provided to realize at least the reference voltage device and / or the comparison device by a microcontroller.
  • a device according to the invention can be realized using SMD components and can be integrated directly (circuit on glass) by means of a flexplate on the back of an OLED or in the mounting frame of an OLED.
  • the current provided by the test current source is preferably between 1 and 100 mA, in particular between 10 and 40 mA.
  • the reference voltage is preferably below the voltage of an intact OLED in the test current.
  • FIGS. 3a, 3b, 3c show histograms for the measured forward voltage at ten good and ten defective OLEDs at different test currents
  • FIG. 4a shows a first embodiment of a device according to the invention realized with discrete components
  • FIG. 5 shows an embodiment according to FIG. 4a in a detailed representation
  • 6a shows a third embodiment of a device according to the invention realized with discrete components
  • FIG. 6b shows a fourth exemplary embodiment of a device according to the invention, the reference voltage device and the comparison device again being realized by a microcontroller;
  • FIG. 7a, 7b, 7c show the time course for various signals of a device according to the invention, measured on an intact (FIG. 7a) and two OLEDs of differing degrees of defect (FIG. 7b, FIG. 7c).
  • Fig. 4a shows a schematic representation of a first embodiment of a device according to the invention.
  • an OLED and a shunt resistor R S h u n t is connected in series between a power supply.
  • the current I 0 LED through the OLED is detected by the voltage drop across the shunt resistor R S hunt. Via a low-pass filter Fi coupled interference and RF components are filtered out.
  • the signal is greatly amplified.
  • the stage Vl comprises, in addition to an amplifier device, a holding member and is thus extended. lays down that at the intended test current, which may be, for example, 20 mA, the amplifier device of the stage Vl is fully controlled. The fully controlled state is permanently held by means of the holding member at the output of the stage Vl.
  • This signal is referred to below as a reference signal, referred to as a "current trigger" CT.
  • stage V2 which comprises a comparison device and a holding element, this sum voltage is compared with the reference signal. If the voltage at the minus input of V2 is smaller than the reference voltage provided by the stage V1, a full-scale control of the comparison device, which is implemented as an OP comparator, occurs.
  • the fully controlled state is permanently held at the output of stage V2 by means of a holding element. This state corresponds to the status of a faulty OLED.
  • the then positive output signal becomes the gate of a
  • the steps V1 and V2 of FIG. 4a are replaced by a microprocessor .mu.C.
  • the embodiments shown in FIGS. 4a and 4b are particularly suitable for a plurality of OLEDs connected in series. According to the invention, the defective OLED is bridged, the operation of the remaining OLED is not interrupted.
  • Fig. 5 shows an embodiment of the variant shown in Fig. 4a in greater detail.
  • the shunt resistor Rshunt is realized by the parallel ⁇ circuit of the resistors R S i and R S 2 • These resistors are connected in parallel, the diodes D 2 , D 3 , which serve as input protection for the stage Vl.
  • the filter Fi is realized by the components Ri and Ci.
  • the amplifier of the stage V 1 is realized by the operational amplifier OP 1 as well as the components C 2 , R 4 , R 2 , R 3 , R 5, D 4 .
  • the components C 3 , R 6 , T 4 , R 7 , C 4 , R 8 , T 5 , D 5 and D 6 are used to realize the holding member of stage V 1 .
  • a potentiometer Pi serves as a voltage divider and thus for setting the reference signal CT.
  • the filter F 2 is realized by the components Ri 0 and C 6 .
  • the components Di and Rn serve to decouple the input of the stage V2.
  • the comparison device of the stage V2, which also enables a gain of the input signal in addition to the comparison, is realized by the components OP2, C 7 , Cs, Ri 2 and D 7 .
  • An optional filter comprises components C 5 and Rg.
  • the holding member of the stage V2 comprises the components Cg, Ri 3 , T 2 , Ri 4 , Cio, R15, T 3 , D 8 and D 9 .
  • the switching transistor Ti according to FIG. 4a when considered in detail in accordance with the exemplary embodiment of FIG. 5, comprises the ohmic resistors Ri 6 and Ri 7 in addition to the transistor Ti.
  • FIG. 6 a shows a third exemplary embodiment of a device according to the invention, the transistor being a significant difference from the embodiment of FIG. 4 a Ti is now arranged serially to the OLED. Between the output of the stage V2 and the gate of the transistor Ti, an inverter is coupled to ensure a suitable driving of the transistor Ti. If the transistor Ti is realized by a transistor of a different polarity, the inverter can be dispensed with, as obvious to a person skilled in the art. In the illustration of FIG. 6b, the steps V1, V2 and the inverter of FIG. 6a are realized by a microprocessor .mu.C.
  • FIGS. 6a and 6b are particularly suitable for a parallel arrangement of a plurality of OLEDs.
  • the circuit arrangements illustrated in FIGS. 6a and 6b only the defective OLED is switched off while the remaining OLEDs continue to be operated.
  • the functional units of the device according to the invention described above can be realized by other circuit measures.
  • a reference voltage may also readily be provided in other ways.
  • amplifying devices and comparison devices as well as holding members can be realized in other ways.
  • FIG. 7 a it can be seen in FIG. 7 a on the rising edge of the time profile of the voltage U OLED that the OLED is being charged.
  • An evaluation of the forward voltage may only be carried out after completion of the charging process, because only then can be compared against the actual reference voltage.
  • the comparison of the voltage across the OLED and the shunt resistor against the reference voltage see the signal CT, is approx. 1 ms after completing the charging of the OLED.
  • the current value only the RMS value of 12.1 mA is indicated, but the critical factor is the peak value and this is about 20 mA in the present case.
  • the voltage U A v2 at the output of the stage V2 remains at zero, so that the switch Ti remains off.
  • the voltage U OLED is significantly lower at the time of evaluation than at the corresponding time in the representation of FIG. 7 a.
  • the reference voltage Ct runs as in FIG. 7a. Accordingly, the voltage U AV2 rises at the output of the stage V2 and turns on the switch T 1 .
  • the processing time is only about 400 ⁇ s, ie a shutdown is carried out so fast that safety problems can be reliably excluded.
  • Fig. 7c shows the time course of the corresponding quantities for an OLED, which, when the OLED, which was the basis of the representation of Fig. 7b, has shown a big hotspot, is characterized by a small hotspot.
  • the voltage U A v2 also increases here in order to switch on the switch Ti, whereby here the processing time is only minimally longer than in the illustration of FIG. 7b.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Detektieren einer defekten OLED, wobei eine intakte OLED eine I/U-Kennlinie aufweist, umfassend eine Teststromquelle, die ausgelegt ist, einen Strom (IOLED) an die OLED bereitzustellen, dessen Stärke unterhalb des Stromes am Einsatzpunkt (E) einer intakten OLED liegt, wobei der Einsatzpunkt (E) definiert ist als der Punkt, an dem eine Tangente an die I/U-Kennlinie einer intakten OLED die Spannungsachse schneidet, eine Referenzspannungsvorrichtung (V1), die ausgelegt ist, eine vorgebbare Referenzspannung (CT) bereitzustellen, und eine Vergleichsvorrichtung (V2), die einen ersten Eingang aufweist, der mit der OLED gekoppelt ist zur Zuführung einer Spannung, die mit der über der OLED abfallenden Spannung korreliert ist, sowie einen zweiten Eingang, der mit der Referenzspannungsvorrichtung (V1) zur Zuführung der Referenzspannung (CT) gekoppelt ist, wobei die Vergleichsvorrichtung (V2) ausgelegt ist, an ihrem Ausgang ein erstes Signal auszugeben, wenn die am ersten Eingang zugeführte Spannung größer als die am zweiten Eingang zugeführte Spannung ist, und ein zweites Signal auszugeben, wenn die am ersten Eingang zugeführte Spannung kleiner als die am zweiten Eingang zugeführte Spannung ist. Die vorliegende Erfindung betrifft überdies ein entsprechendes Verfahren zum Detektieren einer defekten OLED.

Description

Be s ehre ibung
Vorrichtung und Verfahren zum Detektieren einer defekten OLED
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren einer defekten OLED (orga- nie light emitting diode) , wobei eine intakte OLED eine I/U-Kennlinie aufweist. Handelsübliche OLED bestehen aus einem Glasträger, auf dessen Rückseite dünne Materialschichten aufgebracht sind. Verunreinigungen bei der Fertigung können zu Fehlern in der Beschichtung führen. An diesen Stellen können sich lokale Kurzschlüsse ausbilden, über die dann im Betrieb ein großer Teil des Gesamtstroms fließt. Die Fehlstelle erwärmt sich hierbei lokal, was zu Spannungen im Glasträger und bei längerer Überhitzung zu dessen Bruch führen kann. Aufgrund eines derartigen Bruchs können vorgegebene Luft- und Kriechstrecken, eine vorgegebene Isolation sowie die mechanische Intaktheit der OLED nicht mehr gewährleistet werden. Dies stellt ein Sicherheitsrisiko dar, weshalb es eine lokale Überwärmung unbedingt zu verhindern gilt. Die frühzeitige Detektion von OLED-Defekten gestaltet sich schwierig, da zunächst nur ein sehr geringer Strom durch die Fehlstelle fließt, der messtechnisch nicht vom Gesamtstrom zu trennen ist und im Betrieb zusätzlich den Fluktuationen durch die OLED-Parameterstreuung unterschiedlicher Chargen unter- liegt. Stand der Technik
Für den Betrieb anorganischer LED sind aus dem Stand der Technik linear geregelte oder geschaltete Stromtreiber bekannt. So ist aus der US 20040201985 Al ein Regler mit einem Überspannungsschutz am Treibereingang bekannt. Ein Regler mit einem Überspannungsschutz am Ausgang ist beispielsweise in dem Treiberbaustein LM3553 der Firma National Semiconductor bekannt. Ein Überspannungsschutz ermöglicht jedoch nicht die Detektion lokaler Kurzschlüsse und kann damit das bestehende Sicherheitsrisiko nicht verhindern.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Detektion einer defekten OLED bereitzustellen, um damit den bestehenden Sicherheitsmängeln entgegenzutreten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 15.
Der vorliegenden Erfindung liegen mehrere Erkenntnisse zugrunde: Vergleicht man die I/U-Kennlinie einer intakten OLED, siehe Fig. 1, und einer defekten OLED, siehe Fig. 2, so stellt man fest, dass bei der intakten OLED erst bei Spannungen jenseits eines Schwellwerts, vorliegend ca. 3 V, ein nennenswerter Stromfluss stattfindet, während bei einer defekten OLED bereits bei sehr viel nied- rigeren Spannungswerten, vorliegend ca. 0,4 V, ein nennenswerter Stromfluss gemessen werden kann. Entsprechend ist eine intakte OLED bei Werten unterhalb der Schwell- Spannung hochohmig, während eine defekte OLED bis zu sehr niedrigen Spannungswerten niederohmig bleibt, siehe hierzu die beiden R/U-Kennlinien in den Fign. 1 und 2.
Misst man bei einem eingeprägten Strom die an der OLED abfallende Spannung, so lassen sich interessante Erkenntnisse gewinnen. In diesem Zusammenhang wurde zur Ermittlung der Histogramme der Fig. 3a, 3b, 3c die OLED- Flussspannung von je 10 guten (hell) und zehn defekten (dunkel) OLED bei verschiedenen eingeprägten Strömen ge- messen. Es zeigt sich, dass Ströme von 200 mA, siehe Fig. 3a, sowie 100 mA, siehe Fig. 3b, eine Trennung der guten von den defekten OLED anhand der Flussspannung nicht ermöglichen. Ein Strom von 20 mA, siehe Fig. 3c, hingegen, zeigt, dass eine Trennung der guten von den defekten OLED anhand der Flussspannung durch Festlegen einer Spannungsschwelle, die vorliegend bevorzugt zwischen 2 und 2,5 V liegt, sehr gut möglich ist.
Zurückkehrend zu Fig. 1 wird der zur Durchführung der vorliegenden Erfindung benötigte, eine Trennung von in- takten und defekten OLED ermöglichende Teststrombereich festgelegt durch eine Tangente an die I/U-Kennlinie einer intakten OLED, wobei durch den Schnittpunkt mit der Spannungsachse ein Einsatzpunkt E definiert wird. Stromwerte, die unterhalb des Werts am Einsatzpunkt E einer intakten OLED liegen, kommen für die Durchführung der vorliegenden Erfindung in Betracht. Mit Bezug auf Fig. 1 sind dies insbesondere Stromwerte ≤ 40 mA.
Durch die vorliegende Erfindung lässt sich ein sich ausbildender OLED-Kurzschluss frühzeitig detektieren, insbe- sondere noch in der Entstehungsphase. Damit kann eine lo- kale Überhitzung an einer OLED-Fehlstelle zuverlässig vermieden werden.
Bevorzugt weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin eine Auswertevorrichtung auf, die mit dem Ausgang der Vergleichsvorrichtung gekoppelt ist, wobei die Auswertevorrichtung ausgelegt ist, bei Empfang des ersten Signals die OLED als intakt zu kennzeichnen und bei Empfang des zweiten Signals die OLED als defekt zu kennzeichnen. Durch diese Maßnahme kann die Kennzeichnung einer OLED als intakt oder defekt automatisiert werden, eine Überwachung durch eine Bedienperson kann entfallen.
Besonders bevorzugt ist seriell zur OLED ein Shunt- Widerstand angeordnet, wobei die am Shunt-Widerstand abfallende Spannung an den Eingang der Referenzspannungs- Vorrichtung gekoppelt ist. Durch diese Maßnahme dient der Shunt-Widerstand einerseits dazu, sicherzustellen, dass die Teststromquelle einen Strom einer geeigneten Stärke an die OLED bereitstellt, zum anderen dazu, die Referenzspannung zu erzeugen. Dadurch ergibt sich eine äußerst kostengünstige Realisierung.
Zur Beseitigung von eingekoppelten Störungen und HF- Anteilen ist bevorzugt zwischen dem Shunt-Widerstand und dem Eingang der Referenzspannungsvorrichtung eine Filtervorrichtung gekoppelt.
Die Referenzspannungsvorrichtung umfasst bevorzugt eine Verstärkervorrichtung und ein Halteglied. Dabei kann die Verstärkervorrichtung derart ausgelegt sein, dass sie, wenn der Shunt-Widerstand vom Strom der Teststromquelle durchflössen wird, zusammen mit dem Halteglied eine Span- nung in Höhe der Referenzspannung bereitstellt. Dadurch wird die oben dargestellte Idee, den Shunt-Widerstand sowohl zur Stromkontrolle als auch zur Bereitstellung der Referenzspannung zu verwenden, besonders einfach und kostengünstig umgesetzt.
Bevorzugt umfasst auch die Vergleichsvorrichtung ein Halteglied, um das erste oder das zweite Signal über eine vorgebbare Zeitdauer an seinem Ausgang bereitzustellen. Dies ermöglicht grundsätzlich eine dauerhafte Ansteuerung einer Vorrichtung, um eine defekte OLED zu deaktivieren. Damit werden lokale Überhitzungen an einer OLED- Fehlstelle besonders zuverlässig ausgeschlossen. Insofern ist es besonders bevorzugt, wenn eine erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin einen elektronischen Schalter umfasst, der eine Arbeitselektrode, eine Steuerelektrode und eine Bezugselektrode umfasst, wobei der elektronische Schalter der Serienschaltung aus OLED und Shunt- Widerstand parallel geschaltet ist, wobei seine Steuerelektrode mit dem Ausgang der Vergleichsvorrichtung gekoppelt ist. Wird demnach der elektronische Schalter un- ter gegebenenfalls geeigneter Aufbereitung des von der Vergleichsvorrichtung bereitgestellten Signals - hier kann je nach Polarität des verwendeten elektronischen Schalters u.U. ein Inverter nötig sein - entsprechend angesteuert, so kann dadurch die Serienschaltung aus ge- schädigter OLED und Shunt-Widerstand überbrückt werden. Der Strom fließt dann über den elektronischen Schalter.
Sind jedoch eine Vielzahl von OLED parallel geschaltet, so ist es bevorzugt, wenn eine erfindungsgemäße Vorrichtung einen elektronischen Schalter umfasst, der eine Ar- beitselektrode, eine Steuerelektrode und eine Bezugselektrode umfasst, wobei der elektronische Schalter se- riell zur OLED geschaltet ist, wobei seine Steuerelektrode mit dem Ausgang der Vergleichsvorrichtung gekoppelt ist. Auch hier kann u.U. zwischen der Vergleichsvorrichtung und der Steuerelektrode des elektronischen Schalters ein Inverter gekoppelt sein. Generell ermöglicht diese Maßnahme, einzelne defekte OLED aus einer Vielzahl parallel geschalteter OLED zu deaktivieren, den Betrieb der intakten OLED jedoch weiter zu ermöglichen.
Bevorzugt ist weiterhin zwischen die OLED und den ersten Eingang der Vergleichsvorrichtung eine Filtervorrichtung gekoppelt, die auch hier insbesondere zur Ausfilterung eingekoppelter Störungen und HF-Anteile ausgelegt ist.
Während eine Realisierung der oben bezeichneten Elemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durch diskrete Bau- elemente erfolgen kann, kann jedoch auch vorgesehen sein, zumindest die Referenzspannungsvorrichtung und/oder die Vergleichsvorrichtung durch einen MikroController zu realisieren. In jedem Fall lässt sich jedoch eine erfindungsgemäße Vorrichtung unter Verwendung von SMD- Bauteilen realisieren und kann direkt (circuit on glass) per Flexplatine auf der Rückseite einer OLED oder im Befestigungsrahmen einer OLED integriert werden.
Der von der Teststromquelle bereitgestellte Strom liegt bevorzugt zwischen 1 und 100 mA, insbesondere zwischen 10 und 40 mA. Die Referenzspannung liegt bevorzugt unterhalb der Spannung einer intakten OLED beim Teststrom.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die im Zusammenhang mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit anwendbar, für das erfindungsgemäße Verfahren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 die I/U- und die R/U-Kennlinie einer intakten OLED vom Typ OVUS;
Fig. 2 die I/U- und die R/U-Kennlinie einer defekten OLED vom Typ OVUS;
Fig. 3a, 3b, 3c Histogramme für die gemessene Flussspannung an zehn guten sowie zehn defekten OLED bei unterschiedlichen Testströmen;
Fig. 4a ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung realisiert mit diskreten Bauelementen;
Fig. 4b ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei jedoch die Referenzspannungsvorrichtung und die Vergleichsvorrichtung durch einen MikroController realisiert sind;
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4a in detaillierter Darstellung; Fig. 6a ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung realisiert mit diskreten Bauelementen;
Fig. 6b ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei wiederum die Referenzspannungsvorrichtung und die Vergleichsvorrichtung durch einen MikroController realisiert ist; und
Fig. 7a, 7b, 7c den zeitlichen Verlauf für verschiedene Signale einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemessen an einer intakten (Fig. 7a) und zwei unterschiedlich stark defekten OLED (Fig. 7b, Fig. 7c) .
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
In den unterschiedlichen Ausführungsformen werden für gleiche und ähnliche Bauelemente dieselben Bezugszeichen verwendet. Sie werden nur einmal eingeführt.
Fig. 4a zeigt in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei ist seriell zwischen eine Spannungsversorgung eine OLED und ein Shunt-Widerstand RShunt geschaltet. Der Strom I0LED durch die OLED wird über den Spannungsabfall am Shunt-Widerstand RShunt detektiert. Über einen Tiefpass- Filter Fi werden eingekoppelte Störungen und HF-Anteile ausgefiltert. In der nachfolgenden Stufe Vl wird das Signal stark verstärkt. Die Stufe Vl umfasst neben einer Verstärkervorrichtung ein Halteglied und ist so ausge- legt, dass beim vorgesehenen Teststrom, der beispielsweise 20 mA betragen kann, die Verstärkervorrichtung der Stufe Vl voll ausgesteuert wird. Der voll ausgesteuerte Zustand wird mittels des Halteglieds am Ausgang der Stufe Vl permanent festgehalten. Dieses Signal wird im Folgenden als Referenzsignal, als sog. „current trigger" CT, bezeichnet .
Die Summe aus der OLED-Flussspannung UOLED und dem Spannungsabfall URSh am Shunt-Widerstand Rshunt wird an den Eingang eines Tiefpass-Filters F2 geführt. Hierdurch werden eingekoppelte Störungen und HF-Anteile ausgefiltert. In der nachfolgenden Stufe V2, die eine Vergleichsvorrichtung und ein Halteglied umfasst, wird diese Summenspannung mit dem Referenzsignal verglichen. Ist die Span- nung am Minus-Eingang von V2 kleiner als die von der Stufe Vl bereitgestellte Referenzspannung, kommt es zu einer Vollaussteuerung der Vergleichsvorrichtung, die als OP- Komparator realisiert ist. Der vollausgesteuerte Zustand wird mittels Halteglied am Ausgang der Stufe V2 permanent festgehalten. Dieser Zustand entspricht dem Status bei einer fehlerhaften OLED.
Das dann positive Ausgangssignal wird dem Gate eines
Halbleiterschalters Tl zugeführt. Dieser schaltet durch und überbrückt die eine defekte OLED niederohmig, indem er den OLED-Strom IOLED übernimmt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4b sind die Stufen Vl und V2 der Fig. 4a durch einen Mikroprozessor μC ersetzt. Die in Fig. 4a und 4b gezeigten Ausführungsformen eignen sich insbesondere für mehrere in Reihe geschaltete OLED. Erfindungsgemäß wird die defekte OLED überbrückt, der Betrieb der restlichen OLED wird nicht unterbrochen.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die in Fig. 4a gezeigte Variante in größerem Detail. Dabei ist der Shunt-Widerstand Rshunt realisiert durch die Parallel¬ schaltung der Widerstände RSi und RS2 • Diesen Widerständen parallel geschaltet sind die Dioden D2, D3, die als Eingangsschutz für die Stufe Vl dienen. Der Filter Fi ist realisiert durch die Bauelemente Ri und Ci. Der Verstär- ker der Stufe Vl ist realisiert durch den Operationsverstärker OPl sowie die Bauelemente C2, R4, R2, R3, R5, D4. Zur Realisierung des Halteglieds der Stufe Vl dienen die Bauelemente C3, R6, T4, R7, C4, R8, T5, D5 und D6. Ein Potentiometer Pi dient als Spannungsteiler und damit zur Einstellung des Referenzsignals CT.
Das Filter F2 ist realisiert durch die Bauelemente Ri0 und C6. Die Bauelemente Di und Rn dienen der Entkopplung des Eingangs der Stufe V2. Die Vergleichsvorrichtung der Stufe V2 , die neben dem Vergleich auch eine Verstärkung des Eingangssignals ermöglicht, ist realisiert durch die Bauelemente OP2, C7, Cs, Ri2 und D7. Ein optionales Filter umfasst die Bauelemente C5 und Rg.
Das Halteglied der Stufe V2 umfasst die Bauelemente Cg, Ri3, T2, Ri4, Cio, R15, T3, D8 und D9. Der Schalttransistor Ti gemäß Fig. 4a umfasst bei detaillierter Betrachtung gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 neben dem Transistor Ti die ohmschen Widerstände Ri6 und Ri7.
Fig. 6a zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei als wesentlicher Un- terschied zur Ausführungsform von Fig. 4a der Transistor Ti nunmehr seriell zur OLED angeordnet ist. Zwischen dem Ausgang der Stufe V2 und dem Gate des Transistors Ti ist ein Inverter gekoppelt, um eine geeignete Ansteuerung des Transistors Ti sicher zu stellen. Wird der Transistor Ti durch einen Transistor anderer Polarität realisiert, kann der Inverter, wie für einen Fachmann offensichtlich, entfallen. In der Darstellung von Fig. 6b sind die Stufen Vl, V2 sowie der Inverter von Fig. 6a durch einen Mikroprozessor μC realisiert.
Die in den Fig. 6a und Fig. 6b dargestellten Ausführungsformen eignen sich insbesondere bei einer parallelen Anordnung mehrerer OLED. Durch die in Fig. 6a und 6b dargestellten Schaltungsanordnungen wird lediglich die defekte OLED abgeschaltet, während die restlichen OLED weiter be- trieben werden.
Selbstverständlich können die oben beschriebenen funktionellen Einheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch andere Schaltungsmaßnahmen realisiert werden. Beispielsweise kann eine Referenzspannung auch ohne weiteres auf andere Art und Weise bereitgestellt werden. Ebenso können Verstärkervorrichtungen und Vergleichsvorrichtungen sowie Halteglieder auf andere Art und Weise realisiert werden.
Zunächst ist in Fig. 7a an der steigenden Flanke des zeitlichen Verlaufs der Spannung UOLED ZU erkennen, dass die OLED aufgeladen wird. Eine Auswertung der Flussspannung darf erst nach Beendigung des Aufladevorgangs erfolgen, da erst dann gegen die tatsächliche Referenzspannung verglichen werden kann. Vorliegend wird der Vergleich der über der OLED und dem Shunt-Widerstand abfallenden Span- nung gegen die Referenzspannung, siehe das Signal CT, ca. 1 ms nach Beendigung des Aufladens der OLED vorgenommen. Als Stromwert ist lediglich der Effektivwert mit 12,1 mA angegeben, entscheidend ist jedoch der Spitzenwert und dieser beträgt vorliegend ca. 20 mA. Wie aus der Graphik von Fig. 7a zu erkennen ist, bleibt die Spannung UAv2 am Ausgang der Stufe V2 auf Null, so dass der Schalter Ti ausgeschaltet bleibt.
Bei der Darstellung in Fig. 7b ist deutlich zu erkennen, dass zum Auswertezeitpunkt die Spannung UOLED deutlich niedriger ist als zum entsprechenden Zeitpunkt bei der Darstellung von Fig. 7a. Die Referenzspannung Ct verläuft wie in Fig. 7a. Entsprechend steigt die Spannung UAV2 am Ausgang der Stufe V2 an und schaltet den Schalter T1 ein. Wie deutlich am Abstand der Kurvenzüge CT und UAV2 zu er- kennen ist, beträgt die Verarbeitungszeit lediglich ca. 400 μs, d.h. eine Abschaltung wird so schnell vorgenommen, dass Sicherheitsprobleme zuverlässig ausgeschlossen werden können.
Fig. 7c zeigt den zeitlichen Verlauf der entsprechenden Größen für eine OLED, die, wenn die OLED, die der Darstellung von Fig. 7b zugrunde lag, einen big hotspot aufgewiesen hat, sich durch einen small hotspot auszeichnet. Wie zu erkennen ist, steigt auch hier die Spannung UAv2 an, um den Schalter Ti einzuschalten, wobei hier die Ver- arbeitungszeit nur minimal länger ist als bei der Darstellung von Fig. 7b.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zum Detektieren einer defekten OLED, wobei eine intakte OLED eine I/U-Kennlinie aufweist, umfassend:
- eine Teststromquelle, die ausgelegt ist, einen Strom (IOLED) an die OLED bereitzustellen, dessen Stärke unterhalb des Stromes am Einsatzpunkt (E) einer intakten OLED liegt, wobei der Einsatzpunkt (E) definiert ist als der Punkt, an dem eine Tangente an die I/U-Kennlinie einer intak¬ ten OLED die Spannungsachse schneidet;
eine Referenzspannungsvorrichtung (Vl), die ausgelegt ist, eine vorgebbare Referenzspannung (CT) bereitzustellen; und
- eine Vergleichsvorrichtung (V2) , die einen ersten Eingang aufweist, der mit der OLED gekoppelt ist zur Zuführung einer Spannung, die mit der über der OLED abfallenden Spannung korreliert ist, sowie einen zweiten Eingang, der mit der Referenzspannungsvorrichtung (Vl) zur Zuführung der Referenzspannung (CT) gekoppelt ist, wobei die Vergleichsvorrichtung (V2) ausgelegt ist, an ihrem Ausgang ein erstes Signal auszugeben, wenn die am ersten Eingang zugeführte Spannung größer als die am zweiten Eingang zugeführte Spannung ist, und ein zweites Signal auszugeben, wenn die am ersten Eingang zugeführte Spannung kleiner als die am zweiten Eingang zugeführte Spannung ist .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie weiterhin eine Auswertevorrichtung (Ti) um- fasst, die mit dem Ausgang der Vergleichsvorrichtung (V2) gekoppelt ist, wobei die Auswertevorrichtung (Ti) ausgelegt ist, bei Empfang des ersten Signals die OLED als intakt zu kennzeichnen und bei Empfang des zweiten Signals die OLED als defekt zu kennzeichnen.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass seriell zur OLED ein Shunt-Widerstand (Rshunt) angeordnet ist, wobei die am Shunt-Widerstand (RShunt) abfallende Spannung (UShunt) an den Eingang der Refe¬ renzspannungsvorrichtung (Vl) gekoppelt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Shunt-Widerstand (Rshunt) und den Eingang der Referenzspannungsvorrichtung (Vl) eine Filtervorrichtung (Fi) gekoppelt ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Referenzspannungsvorrichtung (Vl) eine Verstärkervorrichtung (OPi, C2, R4, R2, R3, R5, D4) und ein Halteglied (C3, Re, T4, R7, C4, R8, T5, D5, D6) um- fasst .
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstärkervorrichtung (OPi, C2, R4, R2, R3, R5, D4) derart ausgelegt ist, dass sie, wenn der Shunt-Widerstand (Rshunt) vom Strom (IOLED) der Test¬ stromquelle durchflössen wird, zusammen mit dem HaI- teglied (C3, R6, T4, R7, C4, R8, T5, D5, D6) eine Spannung in Höhe der Referenzspannung (CT) bereitstellt.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vergleichsvorrichtung (V2) ein Halteglied (Cg, Ri3, T2, Ri4, Cio, R15, T3, D8, D9) umfasst, um das erste oder das zweite Signal über eine vorgebbare Zeitdauer an seinem Ausgang bereitzustellen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie einen elektronischen Schalter (Ti) umfasst, der eine Arbeitselektrode, eine Steuerelektrode und eine Bezugselektrode umfasst, wobei der elektronische Schalter (Ti) der Serienschaltung aus OLED und Shunt- Widerstand (Rshunt) parallelgeschaltet ist, wobei sei¬ ne Steuerelektrode mit dem Ausgang der Vergleichsvorrichtung (V2) gekoppelt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie einen elektronischen Schalter (Ti) umfasst, der eine Arbeitselektrode, eine Steuerelektrode und eine Bezugselektrode umfasst, wobei der elektronische Schalter (Ti) seriell zur OLED geschaltet ist, wobei seine Steuerelektrode mit dem Ausgang der Vergleichsvorrichtung (V2) gekoppelt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den Ausgang der Vergleichsvorrichtung (V2) und der Steuerelektrode des elektronischen Schalters (Ti) ein Inverter gekoppelt ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen die OLED und den ersten Eingang der Vergleichsvorrichtung (V2) eine Filtervorrichtung (F2) gekoppelt ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest die Referenzspannungsvorrichtung (Vl) und/oder die Vergleichsvorrichtung (V2) durch einen MikroController (μC) realisiert ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der von der Teststromquelle bereitgestellte Strom (IOLED) zwischen 1 und 100 mA, insbesondere zwi¬ schen 10 und 40 mA beträgt.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Referenzspannung (CT) unterhalb der Spannung einer intakten OLED beim Teststrom (IQLED) liegt.
15. Verfahren zum Detektieren einer defekten OLED, wobei eine intakte OLED eine I/U-Kennlinie aufweist, folgende Schritte umfassend:
a) Betreiben der OLED mit einem Teststrom (IOLED) t dessen Stärke unterhalb des Stromes am Einsatzpunkt (E) einer intakten OLED liegt, wobei der Einsatzpunkt (E) definiert ist als der Punkt, an dem eine Tangente an die I/U-Kennlinie einer intakten OLED die Spannungsachse schneidet;
b) Vergleichen der zumindest über der OLED abfallenden Spannung gegen eine vorgebbare Referenzspannung (CT) ;
c) wenn die zumindest über der OLED abfallende Spannung kleiner als die vorgebbare Referenz- Spannung (CT) ist:
Ausgeben eines Signals, das die OLED als defekt kennzeichnet .
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