WO2020099102A1 - Optoelektronische leuchtvorrichtung und verfahren zum steuern einer optoelektronischen leuchtvorrichtung - Google Patents

Optoelektronische leuchtvorrichtung und verfahren zum steuern einer optoelektronischen leuchtvorrichtung Download PDF

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WO2020099102A1
WO2020099102A1 PCT/EP2019/079202 EP2019079202W WO2020099102A1 WO 2020099102 A1 WO2020099102 A1 WO 2020099102A1 EP 2019079202 W EP2019079202 W EP 2019079202W WO 2020099102 A1 WO2020099102 A1 WO 2020099102A1
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WO
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current
optoelectronic
lighting device
optoelectronic semiconductor
semiconductor component
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/079202
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Richter
Markus Koesler
Christopher SOELL
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/32—Pulse-control circuits
    • H05B45/325—Pulse-width modulation [PWM]
    • 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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    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/32—Pulse-control circuits
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • German patent application No. 10 2018 128 847.6 which was filed on November 16, 2018 with the German Patent and Trademark Office.
  • the disclosure content of German patent application No. 10 2018 128 847.6 is hereby incorporated into the disclosure content of the present application.
  • the present invention relates to an optoelectronic lighting device and a method for controlling an optoelectronic lighting device.
  • H. a cell that contains optoelectronic semiconductor components for generating red, green and blue light.
  • PWM pulse width modulation
  • pulse duration modulation pulse duration modulation
  • pulse length modulation can be used and, on the other hand, brightness control via the cross current with which the respective optoelectronic semiconductor component is supplied can be effected .
  • PWM pulse width modulation
  • pulse duration modulation pulse duration modulation
  • the present invention is based, inter alia, on the object of creating an advantageous optoelectronic lighting device, in particular with a large dynamic range and / or high color stability, which can be implemented at low cost. Furthermore, a method for controlling an optoelectronic lighting device and a display with an optoelectronic lighting device are to be specified.
  • An object of the invention is achieved by an optoelectronic lighting device with the features of claim 1.
  • An object of the invention is also achieved by an optoelectronic lighting device with the features of claim 9 and by a method with the features of claim 8 and 14.
  • an object of the invention is achieved by a display having the features of claim 15. Preferred embodiments and developments of the invention are specified in the dependent claims.
  • An optoelectronic lighting device comprises a plurality of optoelectronic semiconductor components.
  • Each of the optoelectronic semiconductor components is designed to generate light of a specific color.
  • the multiple optoelectronic semiconductor components can produce different colors.
  • a respective group of the optoelectronic semiconductor components can have a first, second or third color, e.g. B. red, green or blue, each of the groups comprising at least one optoelectronic semiconductor component.
  • the optoelectronic lighting device comprises a control unit for controlling the current flow through a respective optoelectronic semiconductor component.
  • the current flow through the optoelectronic semiconductor component causes the generation of light.
  • the control unit is designed such that the control unit for generating a desired optical output power of one of the optoelectronic semiconductor components makes available or generates a specific current that flows through the optoelectronic semiconductor component.
  • the current made available to the relevant optoelectronic semiconductor component corresponds to the quotient of the desired optical output power P opt and the voltage ULED falling across the optoelectronic semiconductor component multiplied by a predetermined factor l / h and added by a predetermined current value Ioffset. Consequently, the current is one for a respective optoelectronic semiconductor component
  • the values for the parameters h and Ioffset depend on the color of the light generated by the optoelectronic semiconductor component.
  • the parameters h and Ioffset can each have different values for the colors red, green and blue.
  • the values for the parameters h and Ioffset can be predefined for each of the colors generated by the optoelectronic semiconductor components and can be stored in the control unit, for example in a look-up table.
  • the values of the parameters h and Ioffset for the respective colors can be determined by measurements, for example by measuring the optical output power at different currents for each color.
  • the values of the parameters h and Ioffset can be determined by the manufacturer for different colors and stored in the control unit, in particular before the optoelectronic lighting device is delivered to a customer.
  • the optoelectronic lighting device results in a different offset current for each color compensated.
  • greater color stability can be maintained if the optoelectronic semiconductor components emit light of different colors. For example, if the brightness of three optoelectronic semiconductor components with different colors is to be changed, the current through each of the three optoelectronic semiconductor components is not changed in the same way, but the current through each of the optoelectronic semiconductor components is changed in accordance with the term. This ensures
  • the ratio of the three colors ie the ratio of the optical output powers P opt of the three optoelectronic semiconductor components, is the same after the change in brightness as before the change. As a result, a color error that occurs during dimming can be reduced or avoided.
  • the optoelectronic semiconductor components can be designed, for example, as light-emitting diodes (LED), as organic light-emitting diodes (organic light-emitting diode, OLED), as light-emitting transistors or as organic light-emitting transistors.
  • the optoelectronic semiconductor components can be part of an integrated circuit.
  • the optoelectronic semiconductor components can in particular be implemented as optoelectronic semiconductor chips.
  • the optoelectronic lighting device can also contain further semiconductor components and / or other components.
  • the optoelectronic lighting device according to the first aspect can be used, for example, in any type of display, that is to say optical display devices, in particular in automotive applications, for example in displays in the dashboard.
  • the optoelectronic lighting device can be used in other suitable applications.
  • the optoelectronic semiconductor components are mLEDs, i. H. Micro LEDs.
  • mLEDs have only a very thin substrate or no substrate at all, which makes it possible to produce them with smaller lateral dimensions per mLED.
  • Each of the optoelectronic semiconductor components can form a respective sub-pixel of a pixel.
  • a respective pixel can contain three sub-pixels for the colors red, green and blue.
  • control unit can have at least one first transistor for controlling the current flow through the respective optoelectronic semiconductor component.
  • control unit can comprise a capacitor for each optoelectronic semiconductor component for controlling the at least one first transistor with the capacitor voltage.
  • the respective optoelectronic semiconductor component and the at least one first transistor, in particular its current-carrying path, can be connected in series.
  • the current flow through the optoelectronic semiconductor component and thus its luminosity can be controlled with the aid of the at least one first transistor.
  • a first connection of the capacitor can be connected to a control connection of the at least one first transistor.
  • the second connection of the capacitor can have a reference potential, in particular a Ground potential, be connected or be connectable to the reference potential via a corresponding switch or transistor.
  • control unit can have at least one second transistor for coupling the capacitor to a programming line.
  • the second transistor can be connected between the programming line and the first connection of the capacitor. If the second transistor is switched such that its current-carrying path is low-resistance, the capacitor is connected to the programming line and can be programmed, i. i.e., be charged to a certain voltage.
  • the first transistor and / or the second transistor can be thin-film transistors (TFT).
  • TFT thin-film transistors
  • a method according to a second aspect of the present application is designed to control an optoelectronic lighting device.
  • the optoelectronic lighting device has a plurality of optoelectronic semiconductor components. Each of the optoelectronic semiconductor components generates light with a specific color.
  • the method for controlling the optoelectronic lighting device provides for the control of the current flow through the optoelectronic semiconductor components.
  • a current is generated through the relevant optoelectronic semiconductor component, which multiplies the quotient of the desired optical output power P op and the voltage ULED falling across the optoelectronic semiconductor component by a predetermined value Factor l / h and added with a given current value corresponding to Ioffset.
  • the values for h and Ioffset depend on the color of the light generated by the optoelectronic semiconductor component.
  • the method for controlling the optoelectronic lighting device according to the second aspect can have the above-described configurations of the optoelectronic lighting device according to the first aspect.
  • An optoelectronic lighting device comprises at least one optoelectronic semiconductor component for generating light, a controllable current source and a controllable switch.
  • the switch In its switched-on state, the switch connects the current source to the optoelectronic semiconductor component in such a way that the current source supplies the at least one optoelectronic semiconductor component with current. If the switch is switched off, the current and thus power supply to the optoelectronic semiconductor component is interrupted.
  • a control unit is designed to control the current source and the switch in such a way that data words are converted into discrete brightness values of the light generated by the at least one optoelectronic semiconductor component.
  • the control unit can have an input into which the data words can be input.
  • the control unit selects a discrete current value from a predetermined number of discrete current values or current stages and controls the current source in such a way that it generates a current with the selected current value or the selected current stage. Furthermore, the control unit selects the pulse width of a pulse as a function of the entered data word from a predetermined number of discrete pulse widths and controls the switch with the pulse with the selected pulse width in a clocked operation.
  • the pulse can take on the different discrete pulse widths and is consequently pulse width modulated (PWM).
  • PWM pulse width modulated
  • the signal with which the switch is actuated can assume two discrete values, ie a first value and a second value.
  • the signal assumes the first value, which causes the switch to be switched on or closed and to apply electrical power to the at least one optoelectronic component, ie with the current generated by the current source with the selected current value.
  • the signal assumes the second value, with the result that the switch is switched off or opened, so that the at least one optoelectronic component is not subjected to electrical power.
  • the switch actuated by the control unit with the pulse in clock mode can also be regarded as a controllable clock generator.
  • the combination of discrete current stages and PWM control of the switch enables a dynamic range of approx. 24 bits to be achieved.
  • Conventional, inexpensive manufacturing processes can be used to manufacture the optoelectronic lighting device. For example, elements made of crystalline silicon can be dispensed with.
  • the optoelectronic lighting device is particularly suitable for use in displays which are used in motor vehicles, for example in dashboards.
  • the high dynamic range enables good readability both in day and night operation.
  • the at least one optoelectronic semiconductor component can have the configurations described above in connection with the optoelectronic lighting device according to the first aspect.
  • the at least one optoelectronic semiconductor component is in the form of a mLED educated.
  • a mLED can be controlled with a PWM pulse with a pulse width of 1 ps or less and is therefore particularly suitable as a light emitter.
  • the discrete current values are not equidistant, i. H. , neighboring current values are not always the same distance apart. Rather, the distances between adjacent current values can increase as the current value increases. This enables a non-linear transfer function of the data word to be generated in a brightness value, which is similar to the transfer function of a gamma correction.
  • the optoelectronic lighting device according to the second aspect of the application can be designed in such a way that the current source has at least one first transistor for generating the current with the selected current value and a capacitor for Controlling the at least one first transistor with the capacitor voltage.
  • the current source can contain at least one second transistor for coupling the capacitor to a programming line.
  • the switch can have at least one third transistor, which the control unit controls with the pulse with the selected pulse width in the clock mode.
  • the optoelectronic lighting device has at least one fourth transistor which is connected to its current-carrying path between the capacitor and a reference potential, in particular a ground potential, is connected.
  • a reference potential in particular a ground potential
  • the first, second, third and / or fourth transistor can be thin-film transistors.
  • a method is designed to control an optoelectronic lighting device.
  • the optoelectronic lighting device comprises at least one optoelectronic semiconductor component that generates light, a controllable current source that generates a current, and a controllable switch that supplies the at least one optoelectronic semiconductor component with the current generated by the current source when it is switched on.
  • the current source and the switch are controlled in such a way that data words are converted into discrete brightness values of the light generated by the at least one optoelectronic semiconductor component.
  • a discrete current value is selected from a predetermined number of discrete current values and the pulse width of a pulse is selected from a predetermined number of discrete pulse widths.
  • the current source is controlled to generate a current with the selected current value.
  • the switch is controlled with the pulse with the selected pulse width in a clocked mode.
  • the method for controlling the optoelectronic lighting device according to the fourth aspect can have the above-described configurations of the optoelectronic lighting device according to the third aspect.
  • a display according to a fifth aspect of the application can have one or more optoelectronic lighting devices according to the first and / or second aspect.
  • the display can be used in vehicles.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of an exemplary embodiment of an optoelectronic lighting device
  • Fig. 3 shows an RGB color space without compensation of
  • FIG. 5 shows a circuit diagram of a further exemplary embodiment of an optoelectronic lighting device
  • FIG. 7 shows a representation of a PWM signal
  • 8 shows a diagram with a non-linear transfer function
  • FIG. 10 shows a circuit diagram of a circuit for controlling an LED
  • Fig. 11 shows the timing of the
  • Figure 13 illustrates the current through an LED during successive cycles
  • FIG. 14 shows a circuit diagram of a further circuit for controlling an LED.
  • FIG. 1 shows a schematic circuit diagram of an optoelectronic lighting device 10 according to the first aspect of the present application.
  • the optoelectronic lighting device 10 can be controlled using a method according to the second aspect.
  • the optoelectronic lighting device 10 can be integrated in a display according to the fifth aspect.
  • the optoelectronic lighting device 10 contains three optoelectronic semiconductor components designed as mLEDs 11, 12 and 13, the mLED 11 generating red light, the mLED 12 green light and the mLED 13 blue light.
  • the mLEDs 11, 12, 13 can be subpixels of a pixel or an RGB cell of a display.
  • the optoelectronic lighting device 10 can contain further mLEDs, which can form further pixels, for example.
  • the optoelectronic lighting device 10 contains a control unit 15 for controlling the current flow through the mLEDs 11, 12, 13.
  • FIG. 2 shows transfer functions for the mLEDs 11, 12, 13.
  • the optical output power P 0 p t of the respective mLED is plotted against the current I LED through the mLED in amperes.
  • the optical output power is normalized to the maximum value and therefore dimensionless.
  • the transfer functions shown in the diagram are based on measured values.
  • FIG. 2 shows that the transfer functions of mLEDs with different colors sometimes have large deviations. In particular at low currents I LED , the transfer functions for the different colors differ greatly from one another and can have considerable non-linearities, which can be caused by parasitic effects.
  • the course of the transfer functions of the mLEDs 11, 12, 13 can be represented by the following equations (1) to (3), where the equations (1), (2) and (3) are the transfer functions for mLEDs with the colors red, green and Specify blue.
  • Equations (1) to (3) also include the parameters h and Ioffset, which depend on the color emitted by the particular mLED.
  • the parameters h and Ioffset for the respective colors can be determined by measurements. For this purpose, for example for each of the mLEDs 11, 12, 13 the optical output power P opt can be measured at different currents I LED .
  • the Io ffset parameter has the unit of a current in amperes.
  • the unit of the parameter h depends on the unit in which the optical output power P 0 p t is specified. If the optical output power P 0 p t is specified in W and the voltage ULED in V, is the parameter h is dimensionless. If the optical output power P 0 p t is specified in another unit or dimensionless, the unit of the parameter h must be adjusted accordingly to meet equations (1) to (3).
  • the optical output power P opt only increases from a certain current I LED with the scaling h. If this is not taken into account and when dimming, ie when changing the brightness of the mLEDs 11, 12, 13, only the current I LED is reduced or increased in the same way for all three colors, a not inconsiderable color error results.
  • a color error is shown by way of example in FIG. 3.
  • An RGB color space with the color coordinates u 'and v' is shown there.
  • the color values that are achieved with the three mLEDs 11, 12, 13 are shown for different currents ILED.
  • MacAdams ellipses with values for N of 3, 5 and 7 are also entered in the diagram.
  • the brightness of the mLEDs 11, 12, 13 can be so be changed so that no color error occurs.
  • the ratio of the optical output powers P opt of the mLEDs 11, 12, 13 remains the same, ie the quotients have the following
  • the control unit 15 can set the current through the relevant mLED according to one of the equations (4) to (6) in order to generate a desired optical output power P opt of a respective mLED.
  • FIG. 5 shows a schematic circuit diagram of an optoelectronic lighting device 20 according to the third aspect of the present application.
  • the optoelectronic lighting device 20 can be controlled using a method according to the fourth aspect.
  • the optoelectronic lighting device 20 can be integrated in a display according to the fifth aspect.
  • the optoelectronic lighting device 20 contains an optoelectronic semiconductor component designed as a mLED 21 for generating light.
  • the optoelectronic lighting device 20 can also contain further mLEDs.
  • the optoelectronic lighting device 20 contains a controllable switch 22 and a controllable current source 23.
  • the switch 22 and the current source 23 are controlled by a control unit 24.
  • the switch 22 is connected between the mLED 21 and the current source 23, so that the switch 22 in its switched-on, ie closed state with the mLED 21, the current source 23 connects and the current source 23 supplies the mLED 21 with current.
  • the switch 22 is switched off, ie open, the current and thus the power supply of the mLED 21 is interrupted.
  • Data words 30 are input into an input of the control unit 24.
  • the control unit 24 controls the switch 22 by means of a control signal 31 and the current source 23 by means of a control signal 32 such that a data word 30 entered in the control unit 24 is converted into a brightness value of the light generated by the mLED 21.
  • the control unit 24 selects a discrete current value from a predefined number of discrete current values or current stages as a function of an input data word 30 and controls the current source 23 in such a way that it generates a current with the selected current value or the selected current stage generated .
  • FIG. 6 A total of 10 different current gains are shown in FIG. 6, which are plotted against a linearly scaled bit pattern or data word. Each current gain marks a discrete current value or a discrete current stage and is characterized by the index n cs , which can take values from 0 to 9. Consequently, in the present exemplary embodiment there are 10 different discrete current values or current stages that can be generated by the current source 23.
  • the discrete current values are not equidistant, ie adjacent current values are not always the same distance apart. The distances between neighboring current values increase with increasing current values.
  • the current amplification stages shown in FIG. 6 follow a convex function.
  • the transfer function is non-linear.
  • the control unit 24 selects the pulse width of a pulse as a function of the data word 30 from a predetermined number of discrete pulse widths and generates a PWM signal as the control signal 31 with which the switch 22 is activated.
  • a control signal 31 plotted against time t is shown as an example in FIG. 7.
  • the control signal 31 can have two discrete values, i. H. assume a first value 35 and a second value 36. In the period in which the control signal assumes the first value 35, a rectangular pulse with a pulse width ti is generated. The pulse is repeated periodically with a period length T.
  • the switch 22 is on, i. H. closed. Otherwise the switch 22 is open.
  • the basic idea of the control of the mLED 21 is the fact that the human eye has no linear connection between stimulus strength and perception, as can be described by Stevens's potency function.
  • the human eye perceives differences in brightness at low intensities much more finely resolved than at high intensities. In conventional displays, this is achieved by distortion of the signal due to the gamma correction.
  • the invention makes use of this fact in order to achieve a dynamic of, for example, 24 bits by means of PWM and current control, which overall has a significantly lower linear resolution. From Fig. 6 it can be seen that the combination of 8 bits PWM per current level and 10 current levels is sufficient to the
  • the current ILED which is obtained by the combination of the current source 23 and the switch 22 controlled by means of the PWM signal and which feeds the mLED 21, can be calculated using the following equation:
  • nPWM is the running index of the PWM and specifies the width or duration ti of the pulse. / 0 is a base current value and N PWU is the bit width of the PWM. In the present exemplary embodiment, the running index n PWM runs from 0 to 255 and N PWU is 8.
  • the calculation of the discrete current stage generated by the current source 23 forms an outer loop, the running index of the outer loop, which in the present exemplary embodiment has values of 0 to 9 assumes.
  • the inner loop for calculating the current ILED is the PWM control with the running index n PWM r, which in the present exemplary embodiment assumes values from 0 to 255 for each current stage.
  • the representation from FIG. 8 can be generated. If this is compared with the inverse of the sensitivity of the eye shown in FIG. 9, it can be found that the non-linearity of the relative brightness sensitivity can be compensated for in a field.
  • this can be implemented by interconnecting binary-weighted current sources, which in turn use logic be addressed.
  • binary-weighted current sources which in turn use logic be addressed.
  • TFT thin film transistor
  • this can in turn be mapped in the corresponding control logic (source driver).
  • FIG. 10 shows a schematic circuit diagram of a circuit 50 with which the optoelectronic lighting devices 10 and 20 shown in FIGS. 1 and 5 can be implemented.
  • the circuit 50 is used to control an mLED 51.
  • mLEDs can be provided, which are arranged in rows and columns, for example, and are controlled by means of analog circuits.
  • the circuit 50 comprises a controllable current source designed as a 3T1C cell, which has three transistors 52, 53, 54 and a capacitor 55.
  • the circuit 50 also has a transistor 56 in the form of a controllable switch. Circuit 50 can therefore also be referred to as a 4T1C cell. All transistors in circuit 50 are thin film transistors (TFTs).
  • the current routes, d. H. the drain-source paths of the transistors 52, 53, 54 are connected in parallel.
  • the mLED 51, the drain-source path of the transistor 56 and the transistor network comprising the transistors 52, 53, 54 are connected in series.
  • a supply potential VDD is applied to the anode connection of the mLED 51.
  • the gate terminal of transistor 56 is driven by a signal S1.
  • a first connection of the capacitor 55 is connected to the gate
  • the capacitor 55 is connected to a ground potential GND.
  • the circuit 50 further comprises transistors 57, 58.
  • the transistors 57, 58 are each connected with a connection of their drain-source paths between the transistors 52, 53, 54 and the transistor 56.
  • the other connection of the drain-source path of transistor 57 is connected to a programming line and a signal sense is applied to it.
  • the other connection of the drain-source path of transistor 58 is connected to the first connection of capacitor 55.
  • the gate connections of the transistors 57, 58 are driven by a signal ProgEn.
  • the actual current driver in the circuit 50 consists of the transistors 52, 53, 54.
  • the transistors 57, 58 are open, i. H. your
  • the transistors 57, 58 are closed, ie are high-resistance and the transistor 56 is open, ie are low-resistance, the corresponding current flows through the mLED 51, which is caused by the voltage of the capacitor 55 is specified. This can be modulated via the signal S1 driving a transistor PWM.
  • FIG. 11 shows the signals S1 and ProgEn as well as the current I LED flowing through the mLED 51 against the time t.
  • the PWM cycle is then carried out, in which the PWM signal S1 drives the transistor 56 with a predetermined pulse width in order to generate a desired current ILED.
  • the current ILED and the voltage ULED via the mLED 51 during a rising edge of a PWM pulse The maximum rise time, i.e. H. the time between the two dashed lines shown in FIG. 12 is approximately 10 ns. This rise time is sufficient for the IGZO (indium-gallium-zinc-oxide) transistors used for the required PWM of 8 bits with a cycle time of ⁇ 120 Hz and fulfills the requirement.
  • IGZO indium-gallium-zinc-oxide
  • FIG. 14 shows a schematic circuit diagram of a circuit 60 which is based on the circuit 50 shown in FIG. 10.
  • the circuit 60 has additional transistors 61, 62 which are designed as thin-film transistors.
  • the transistor 61 is connected with its drain-source path between the second connection of the capacitor 55 and the ground potential GND.
  • the gate connection of transistor 61 is driven by a signal S2.
  • the transistor 62 is connected with its drain-source path between the transistor network comprising the transistors 52, 53, 54 and the ground potential GND.
  • the gate connection of the transistor 62 is driven in the same way as the gate connection of the transistor 56 by the signal S1.
  • the main difference compared to the circuit 50 is that the additional signal S2 and the transistors 61, 62 allow the current driver to be multiplexed.
  • the typical driver blocks of a TFT contain as many driver stages as there are rows. Due to the small size of current TFT structures and their properties, it is possible to combine several lines with one source driver by means of minor modifications and to program them in a time-multiplex process Programming the capacitor 55 of the transistor 61 can be opened by means of the signal S2, i. H. its drain-source paths are switched to low resistance.
  • the transistor 62 is driven in the same way as the transistor 56 by means of the signal S1.
  • the control signal of transistor 62 is replaced by a separate signal, there is the possibility of determining the values for the parameters h and Ioffset described above.
  • the mLED 51 is supplied with different currents I LED via the programming line, ie the line into which the signal sense is fed, the transistors 61, 62 being deactivated at the same time.
  • the necessary correction terms of the transfer function can be estimated or calculated for each individual LED from the relationship between the cross current, ie the current ILED, and the voltage drop.

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Eine optoelektronische Leuchtvorrichtung umfasst mehrere optoelektronische Halbleiterbauelemente (11, 12, 13), die jeweils zum Erzeugen von Licht einer bestimmten Farbe ausgelegt sind, und eine Steuereinheit (15) zum Steuern des Stromflusses durch die optoelektronischen Halbleiterbauelemente (11, 12, 13), wobei die Steuereinheit (15) zum Erzeugen einer gewünschten optischen Ausgangsleistung eines der optoelektronischen Halbleiterbauelemente (11, 12, 13) einen Strom durch das optoelektronische Halbleiterbauelement (11, 12, 13) erzeugt, welcher dem Quotienten aus der gewünschten optischen Ausgangsleistung und der über dem optoelektronischen Halbleiterbauelement (11, 12, 13) abfallenden Spannung multipliziert mit einem vorgegebenen Faktor 1/η und addiert mit einem vorgegebenen Stromwert I Offset entspricht, und wobei die Werte für η und I Offset von der Farbe des von dem optoelektronischen Halbleiterbauelement (11, 12, 13) erzeugten Lichts abhängen.

Description

OPTOELEKTRONISCHE LEUCHTVORRICHTÜNG UND VERFAHREN ZUM STEUERN EINER OPTOELEKTRONISCHEN LEUCHTVORRICHTUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deut- schen Patentanmeldung Nr. 10 2018 128 847.6, die am 16. November 2018 beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereicht wurde . Der Offenbarungsgehalt der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2018 128 847.6 wird hiermit in den Offenbarungsgehalt der vorliegen- den Anmeldung aufgenommen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optoelektronische Leuchtvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer opto- elektronischen Leuchtvorrichtung. Es gibt zwei verschiedene Ansätze, um ein Datenwort bzw. Bild- information in einen Helligkeitswert einer RGB-Zelle umzuset- zen, d. h. , einer Zelle, die optoelektronische Halbleiterbau- elemente zur Erzeugung von rotem, grünem bzw. blauem Licht ent- hält. Zum einen kann eine Pulsweitenmodulation (PWM) , auch Puls- breitenmodulation, Pulsdauermodulation oder Pulslängenmodula- tion genannt, eingesetzt werden und zum anderen kann eine Hel- ligkeitsregelung über den Querstrom, mit dem das jeweilige opto- elektronische Halbleiterbauelement versorgt wird, bewirkt wer- den. Bei konventionellen Displays ist dies für viele Anwendungen ausreichend.
Zunehmend entsteht die Anforderung, insbesondere beim Einsatz von Displays in Fahrzeugen, eine Dynamik von größer als 16 Bit umzusetzen. Mit herkömmlichen Techniken kann eine derartige Dy- namik nur mit großem Aufwand verwirklicht werden.
Weiterhin kann sich beim Dimmen mittels des Querstroms eines optoelektronischen Halbleiterbauelements, d. h. bei einer Än- derung der Helligkeit, ein nicht unerheblicher Farbfehler ein- stellen. Der vorliegenden Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zu- grunde, eine vorteilhafte optoelektronische Leuchtvorrichtung insbesondere mit einem großen Dynamikbereich und/oder hoher Farbstabilität zu schaffen, die sich kostengünstig realisieren lässt. Ferner sollen ein Verfahren zum Steuern einer optoelekt- ronischen Leuchtvorrichtung und ein Display mit einer opto- elektronischen Leuchtvorrichtung angegeben werden.
Eine Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine optoelektro- nische Leuchtvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Eine Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine optoelekt- ronische Leuchtvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 bzw. 14. Weiterhin wird eine Aufgabe der Erfindung durch ein Display mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Bevorzugte Ausfüh- rungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den ab- hängigen Ansprüchen angegeben.
Eine optoelektronische Leuchtvorrichtung gemäß einem ersten As- pekt der vorliegenden Anmeldung umfasst mehrere optoelektroni- sche Halbleiterbauelemente . Jedes der optoelektronischen Halb- leiterbauelemente ist zum Erzeugen von Licht einer bestimmten Farbe ausgelegt. Die mehreren optoelektronischen Halbleiterbau- elemente können verschiedene Farben erzeugen. Beispielsweise kann eine jeweilige Gruppe der optoelektronischen Halbleiter- bauelemente eine erste, zweite oder dritte Farbe, z. B. Rot, Grün oder Blau, erzeugen, wobei jede der Gruppen mindestens ein optoelektronisches Halbleiterbauelement umfasst.
Weiterhin umfasst die optoelektronische Leuchtvorrichtung eine Steuereinheit zum Steuern des Stromflusses durch ein jeweiliges optoelektronisches Halbleiterbauelement. Der Stromfluss durch das optoelektronische Halbleiterbauelement bewirkt die Erzeu- gung von Licht. Die Steuereinheit ist derart ausgeführt, dass die Steuereinheit zum Erzeugen einer gewünschten optischen Aus- gangsleistung eines der optoelektronischen Halbleiterbauele- mente einen bestimmten Strom zur Verfügung stellt bzw. erzeugt, der durch das optoelektronische Halbleiterbauelement fließt. Der dem betreffenden optoelektronischen Halbleiterbauelement zur Verfügung gestellte Strom entspricht dem Quotienten aus der gewünschten optischen Ausgangsleistung Popt und der über dem optoelektronischen Halbleiterbauelement abfallenden Spannung ULED multipliziert mit einem vorgegebenen Faktor l/h und addiert mit einem vorgegebenen Stromwert Ioffset. Folglich ist der Strom für ein jeweiliges optoelektronisches Halbleiterbauelement eine
Funktion des Terms
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Die Werte für die Parameter h und Ioffset hängen von der Farbe des von dem optoelektronischen Halbleiterbauelement erzeugten Lichts ab. Beispielsweise können die Parameter h und Ioffset für die Farben Rot, Grün und Blau jeweils unterschiedliche Werte annehmen . Die Werte für die Parameter h und Ioffset können für jede der von den optoelektronischen Halbleiterbauelementen er- zeugten Farbe vorgegeben sein und in der Steuereinheit, bei- spielsweise in einer Nachschlagetabelle, abgelegt sein.
Die Werte der Parameter h und Ioffset für die jeweiligen Farben können durch Messungen bestimmt werden, beispielsweise indem für jede Farbe die optische Ausgangsleistung bei verschiedenen Strömen gemessen wird.
Die Werte der Parameter h und Ioffset können herstellerseitig für verschiedene Farben bestimmt werden und in der Steuereinheit, insbesondere vor der Auslieferung der optoelektronischen Leuchtvorrichtung an einen Kunden, gespeichert werden.
Durch die optoelektronische Leuchtvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt wird ein für jede Farbe unterschiedlicher Offsetstrom kompensiert. Dadurch kann eine größere Farbstabilität gewahrt werden, wenn die optoelektronischen Halbleiterbauelemente Licht unterschiedlicher Farben emittieren. Wenn beispielsweise die Helligkeit von drei optoelektronischen Halbleiterbauelementen mit unterschiedlichen Farben geändert werden soll, wird nicht der Strom durch jede der drei optoelektronischen Halbleiterbau- elemente in gleicher Weise geändert, sondern es wird der Strom durch jedes der optoelektronischen Halbleiterbauelemente ent- sprechend dem Term geändert . Dies gewährleistet,
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dass das Verhältnis der drei Farben, d. h. das Verhältnis der optischen Ausgangsleistungen Popt der drei optoelektronischen Halbleiterbauelemente, nach der Änderung der Helligkeit genauso groß ist wie vor der Änderung. Dadurch kann ein beim Dimmen auftretender Farbfehler reduziert oder vermieden werden.
Im Detail wird dies weiter unten im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert .
Die optoelektronischen Halbleiterbauelemente können beispiels- weise als Licht emittierende Dioden (light emitting diode, LED) , als organische Licht emittierende Dioden (organic light emit- ting diode, OLED) , als Licht emittierende Transistoren oder als organische Licht emittierende Transistoren ausgebildet sein. Die optoelektronischen Halbleiterbauelemente können in ver- schiedenen Ausführungsformen Teil einer integrierten Schaltung sein.
Die optoelektronischen Halbleiterbauelemente können insbeson- dere als optoelektronische Halbleiterchips realisiert sein.
Neben den optoelektronischen Halbleiterbauelementen und der Steuereinheit kann die optoelektronische Leuchtvorrichtung auch weitere Halbleiterbauelemente und/oder andere Komponenten ent- halten. Die optoelektronische Leuchtvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt kann beispielsweise eingesetzt werden in jeglicher Art von Dis- plays, d. h. optischen Anzeigegeräten, insbesondere in automo- bilen Anwendungen, wie zum Beispiel in Displays im Armaturen- brett. Weiterhin kann die optoelektronische Leuchtvorrichtung in anderen geeigneten Anwendungen eingesetzt werden .
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die optoelektroni- schen Halbleiterbauelemente mLEDs, d. h. Mikro-LEDs. mLEDs ver- fügen über ein nur sehr dünnes Substrat oder gar kein Substrat, was es ermöglicht, sie mit kleineren lateralen Ausdehnungen je mLED herzustellen.
Jedes der optoelektronischen Halbleiterbauelemente kann ein je- weiliges Subpixel eines Pixels bilden. Beispielsweise kann ein jeweiliges Pixel drei Subpixel für die Farben Rot, Grün und Blau enthalten.
Die Steuereinheit kann für jedes optoelektronische Halbleiter- bauelement mindestens einen ersten Transistor zum Steuern des Stromflusses durch das jeweilige optoelektronische Halbleiter- bauelement aufweisen. Ferner kann die Steuereinheit pro opto- elektronisches Halbleiterbauelement einen Kondensator zum Steu- ern des mindestens einen ersten Transistors mit der Kondensa- torspannung umfassen.
Das jeweilige optoelektronische Halbleiterbauelement und der mindestens eine erste Transistor, insbesondere dessen stromfüh- rende Strecke, können in Reihe geschaltet sein. Mit Hilfe des mindestens einen ersten Transistors können der Stromfluss durch das optoelektronische Halbleiterbauelement und damit seine Leuchtstärke gesteuert werden. Ein erster Anschluss des Konden- sators kann mit einem Steueranschluss des mindestens einen ers- ten Transistors verbunden sein. Der zweite Anschluss des Kon- densators kann mit einem Bezugspotential, insbesondere einem Massepotential, verbunden sein oder mit dem Bezugspotential über einen entsprechenden Schalter bzw. Transistor verbindbar sein.
Weiterhin kann die Steuereinheit mindestens einen zweiten Tran- sistor zum Ankoppeln des Kondensators an eine Programmierlei- tung aufweisen. Der zweite Transistor kann zwischen die Pro- grammierleitung und den ersten Anschluss des Kondensators ge- schaltet sein. Wenn der zweite Transistor so geschaltet ist, dass seine stromführende Strecke niederohmig ist, ist der Kon- densator mit der Programmierleitung verbunden und kann program- miert, d. h., auf eine bestimmte Spannung aufgeladen werden.
Der erste Transistor und/oder der zweite Transistor können Dünn- schichttransistoren (englisch: thin-film transistor, TFT) sein.
Ein Verfahren gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden An- meldung ist zum Steuern einer optoelektronischen Leuchtvorrich- tung ausgelegt. Die optoelektronische Leuchtvorrichtung weist mehrere optoelektronische Halbleiterbauelemente auf. Jedes der optoelektronischen Halbleiterbauelemente erzeugt Licht mit ei- ner bestimmten Farbe.
Das Verfahren zum Steuern der optoelektronischen Leuchtvorrich- tung sieht die Steuerung des Stromflusses durch die optoelekt- ronischen Halbleiterbauelemente vor. Zum Erzeugen einer ge- wünschten optischen Ausgangsleistung eines der optoelektroni- schen Halbleiterbauelemente wird ein Strom durch das betreffende optoelektronische Halbleiterbauelement erzeugt, welcher dem Quotienten aus der gewünschten optischen Ausgangsleistung Popt und der über dem optoelektronischen Halbleiterbauelement abfal- lenden Spannung ULED multipliziert mit einem vorgegebenen Faktor l/h und addiert mit einem vorgegebenen Stromwert Ioffset ent- spricht. Die Werte für h und Ioffset hängen von der Farbe des von dem optoelektronischen Halbleiterbauelement erzeugten Lichts ab. Das Verfahren zum Steuern der optoelektronischen Leuchtvorrich- tung gemäß dem zweiten Aspekt kann die oben beschriebenen Aus- gestaltungen der optoelektronischen Leuchtvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt aufweisen.
Eine optoelektronische Leuchtvorrichtung gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Anmeldung umfasst mindestens ein opto- elektronisches Halbleiterbauelement zur Erzeugung von Licht, eine steuerbare Stromquelle und einen steuerbaren Schalter. In seinem eingeschalteten Zustand verbindet der Schalter die Strom- quelle mit dem optoelektronischen Halbleiterbauelement derart, dass die Stromquelle das mindestens eine optoelektronische Halb- leiterbauelement mit Strom versorgt. Falls der Schalter ausge- schaltet ist, ist die Strom- und damit Leistungsversorgung des optoelektronischen Halbleiterbauelements unterbrochen .
Eine Steuereinheit ist ausgebildet, die Stromquelle und den Schalter derart zu steuern, dass Datenwörter in diskrete Hel- ligkeitswerte des von dem mindestens einen optoelektronischen Halbleiterbauelement erzeugten Lichts umgesetzt werden. Die Steuereinheit kann einen Eingang aufweisen, in den die Daten- wörter eingegeben werden können .
Die Steuereinheit wählt in Abhängigkeit von einem eingegebenen Datenwort einen diskreten Stromwert aus einer vorgegebenen An- zahl von diskreten Stromwerten bzw. Stromstufen aus und steuert die Stromquelle derart an, dass diese einen Strom mit dem aus- gewählten Stromwert bzw. der ausgewählten Stromstufe erzeugt. Ferner wählt die Steuereinheit die Pulsweite eines Impulses in Abhängigkeit von dem eingegebenen Datenwort aus einer vorgege- benen Anzahl von diskreten Pulsweiten aus und steuert den Schal- ter mit dem Impuls mit der ausgewählten Pulsweite in einem Taktbetrieb an. Der Impuls kann die verschiedenen diskreten Pulsweiten annehmen und ist folglich pulsweitenmoduliert (PWM) . Das Signal, mit dem der Schalter angesteuert wird, kann zwei diskrete Werte annehmen, d. h. einen ersten Wert und einen zweiten Wert. Während der Dauer des Impulses nimmt das Signal den ersten Wert an, was bewirkt, dass der Schalter eingeschaltet bzw. geschlossen ist und das mindestens eine optoelektronische Bauelement mit elektrischer Leistung beaufschlagt, d. h. mit dem von der Stromquelle erzeugten Strom mit dem ausgewählten Stromwert. In dem Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen nimmt das Signal den zweiten Wert an, was zur Folge hat, dass der Schalter ausgeschaltet bzw. geöffnet ist, so dass das mindestens eine optoelektronische Bauelement nicht mit elektrischer Leistung beaufschlagt wird. Der von der Steuerein- heit mit dem Impuls im Taktbetrieb angesteuerte Schalter kann auch als steuerbarer Taktgeber betrachtet werden.
Durch die Kombination aus diskreten Stromstufen und einer PWM- Ansteuerung des Schalters kann eine Dynamik von ca. 24 Bit erreicht werden. Zur Fertigung der optoelektronischen Leucht- vorrichtung können herkömmliche, kostengünstige Herstellungs- verfahren eingesetzt werden. Es kann beispielsweise auf Elemente aus kristallinem Silizium verzichtet werden.
Aufgrund des großen Dynamikbereichs eignet sich die optoelekt- ronische Leuchtvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt in beson- derer Weise für den Einsatz in Displays, die in Kraftfahrzeugen, zum Beispiel in Armaturenbrettern, eingesetzt werden. Der hohe Dynamikbereich ermöglicht eine gute Ablesbarkeit sowohl im Tag- ais auch im Nachtbetrieb.
Das mindestens eine optoelektronische Halbleiterbauelement kann die oben im Zusammenhang mit der optoelektronischen Leuchtvor- richtung gemäß dem ersten Aspekt beschriebenen Ausgestaltungen aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das min- destens eine optoelektronische Halbleiterbauelement als mLED ausgebildet. Eine mLED kann mit einem PWM-Impuls, der eine Puls- weite von 1 ps oder weniger aufweist, angesteuert werden und eignet sich daher als Lichtemitter in besonderer Weise.
Es kann vorgesehen sein, dass die diskreten Stromwerte nicht äquidistant sind, d. h. , jeweils benachbarte Stromwerte weisen nicht stets den gleichen Abstand auf. Vielmehr können die Ab- stände zwischen benachbarten Stromwerten mit steigendem Strom- wert größer werden, Dadurch kann eine nicht-lineare Übertra- gungsfunktion des Datenworts in einen Helligkeitswert erzeugt werden, die ähnlich der Übertragungsfunktion einer Gammakorrek- tur ist.
Demnach kann eine hohe Dynamik erzielt werden, indem eine Quan- tisierung des von der Stromquelle erzeugten Stroms mit einer PWM-Modulation derart kombiniert wird, dass eine nicht-lineare Übertragungsfunktion abgebildet wird.
Analog zu der optoelektronischen Leuchtvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Anmeldung kann die optoelektronische Leucht- vorrichtung nach dem zweiten Aspekt der Anmeldung derart aus- gestaltet sein, dass die Stromquelle mindestens einen ersten Transistor zum Erzeugen des Stroms mit dem ausgewählten Strom- wert und einen Kondensator zum Steuern des mindestens einen ersten Transistors mit der KondensatorSpannung aufweist. Außer- dem kann die Stromquelle mindestens einen zweiten Transistor zum Ankoppeln des Kondensators an eine Programmierleitung ent- halten.
Weiterhin kann der Schalter mindestens einen dritten Transistor aufweisen, den die Steuereinheit mit dem Impuls mit der ausge- wählten Pulsweite in dem Taktbetrieb ansteuert.
Gemäß einer Ausgestaltung weist die optoelektronische Leucht- vorrichtung mindestens einen vierten Transistor auf, der mit seiner stromführenden Strecke zwischen den Kondensator und ein Bezugspotential, insbesondere eine Massepotential , geschaltet ist. Diese Maßnahme ist insbesondere sinnvoll, wenn die opto- elektronischen Halbleiterbauelemente in einer Matrix, insbeson- dere einem Array, aus Zeilen (bzw. Reihen) und Spalten angeord- net sind. Mehrere Zeilen können dann mit dem gleichen Program- miersignal angesteuert werden und es kann ein Zeitmultiplex- Verfahren durchgeführt werden, indem eine bestimmte Zeile mit- tels des mindestens einen vierten Transistors ausgewählt wird.
Der erste, zweite, dritte und/oder vierte Transistor können Dünnschichttransistoren sein.
Ein Verfahren gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden An- meldung ist zum Steuern einer optoelektronischen Leuchtvorrich- tung ausgelegt. Die optoelektronische Leuchtvorrichtung umfasst mindestens ein optoelektronisches Halbleiterbauelement, das Licht erzeugt, eine steuerbare Stromquelle, die einen Strom erzeugt, und einen steuerbaren Schalter, der in einem einge- schalteten Zustand das mindestens eine optoelektronische Halb- leiterbauelement mit dem von der Stromquelle erzeugten Strom versorgt .
Die Stromquelle und der Schalter werden derart gesteuert, dass Datenwörter in diskrete Helligkeitswerte des von dem mindestens einen optoelektronischen Halbleiterbauelement erzeugten Lichts umgesetzt werden . In Abhängigkeit von einem Datenwort wird ein diskreter Stromwert aus einer vorgegebenen Anzahl von diskreten Stromwerten und ferner die Pulsweite eines Impulses aus einer vorgegebenen Anzahl von diskreten Pulsweiten ausgewählt. Die Stromquelle wird angesteuert, einen Strom mit dem ausgewählten Stromwert zu erzeugen. Der Schalter wird mit dem Impuls mit der ausgewählten Pulsweite in einem Taktbetrieb angesteuert . Das Verfahren zum Steuern der optoelektronischen Leuchtvorrich- tung gemäß dem vierten Aspekt kann die oben beschriebenen Aus- gestaltungen der optoelektronischen Leuchtvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt aufweisen.
Ein Display gemäß einem fünften Aspekt der Anmeldung kann ein oder mehrere optoelektronische Leuchtvorrichtungen gemäß dem ersten und/oder zweiten Aspekt aufweisen. Insbesondere kann das Display in Fahrzeugen eingesetzt werden.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen schematisch: Fig. 1 einen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung;
Fig. 2 ein Diagramm mit Übertragungsfunktionen für verschiedenfarbige LEDs;
Fig. 3 einen RGB-Farbraum ohne Kompensation von
Farbfehlern;
Fig. 4 einen RGB-Farbraum mit kompensierten Farb- fehlern;
Fig. 5 einen Schaltplan eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung;
Fig. 6 ein Diagramm mit einer nichtlinearen Über- tragungsfunktion;
Fig. 7 eine Darstellung eines PWM-Signals; Fig. 8 ein Diagramm mit einer nichtlinearen Über- tragungsfunktion;
Fig. 9 eine Darstellung des Inversen der Empfind- lichkeit des Auges;
Fig. 10 einen Schaltplan einer Schaltung zur Ansteu- erung einer LED; Fig. 11 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der
Programmierung einer Zelle und eines PWM- Zyklus;
Fig. 12 Darstellungen des Stroms und der Spannung über eine LED während einer ansteigenden Flanke eines PWM-Impulses;
Fig. 13 eine Darstellung des Stroms durch eine LED während aufeinander folgender Zyklen; und
Fig. 14 einen Schaltplan einer weiteren Schaltung zur Ansteuerung einer LED.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die bei- gefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil dieser Be- schreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifi- sche Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert wer- den können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschauli- chung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merk- male der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbei- spiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spe- zifisch anders angegeben . Die folgende ausführliche Beschrei- bung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen. In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identi- schen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Schaltplan einer optoelektro- nischen Leuchtvorrichtung 10 gemäß dem ersten Aspekt der vor- liegenden Anmeldung. Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 10 kann mit einem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt gesteuert werden . Ferner kann die optoelektronische Leuchtvorrichtung 10 in ein Display gemäß dem fünften Aspekt integriert sein.
Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 10 enthält drei als mLEDs 11, 12 und 13 ausgestaltete optoelektronische Halbleiter- bauelemente, wobei die mLED 11 rotes Licht, die mLED 12 grünes Licht und die mLED 13 blaues Licht erzeugt. Die mLEDs 11, 12, 13 können Subpixel eines Pixels bzw. einer RGB-Zelle eines Dis- plays sein. Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 10 kann weitere mLEDs enthalten, die beispielsweise weitere Pixel bil- den können.
Weiterhin enthält die optoelektronische Leuchtvorrichtung 10 eine Steuereinheit 15 zum Steuern des Stromflusses durch die mLEDs 11, 12, 13.
Fig. 2 zeigt Übertragungsfunktionen für die mLEDs 11, 12, 13. In dem in Fig. 2 dargestellten Diagramm ist die optische Aus- gangsleistung P0pt der jeweiligen mLED gegen den Strom ILED durch die mLED in Ampere aufgetragen. Die optische Ausgangsleistung ist normiert auf den Maximalwert und daher dimensionslos. Die in dem Diagramm dargestellten Übertragungsfunktionen beruhen auf Messwerten. Fig. 2 zeigt, dass die Übertragungsfunktionen von mLEDs mit unterschiedlichen Farben zum Teil große Abweichungen aufweisen. Insbesondere bei geringen Strömen ILED weichen die Übertragungs- funktionen für die unterschiedlichen Farben stark voneinander ab und können erhebliche Nichtlinearitäten, die durch parasi- täre Effekte verursacht sein können, aufweisen.
Der Verlauf der Übertragungsfunktionen der mLEDs 11, 12, 13 kann durch folgende Gleichungen (1) bis (3) dargestellt werden, wobei die Gleichungen (1) , (2) und (3) die Übertragungsfunktionen für mLEDs mit den Farben Rot, Grün bzw. Blau angeben.
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Für jede der mLEDs 11, 12, 13 ist folglich der Quotient aus der jeweiligen optischen Ausgangsleistung Popt und der über der je- weiligen mLED abfallenden Spannung ULED eine Funktion des Stroms ILED durch die jeweilige mLED. Ferner gehen in die Gleichungen (1) bis (3) die Parameter h und Ioffset ein, die von der von der jeweiligen mLED emittierten Farbe abhängen .
Die Parameter h und Ioffset für die jeweiligen Farben können durch Messungen bestimmt werden. Dazu kann beispielsweise für jede der mLEDs 11, 12, 13 die optische Ausgangsleistung Popt bei verschiedenen Strömen ILED gemessen werden. Der Parameter Ioffset hat die Einheit eines Stroms in Ampere. Die Einheit des Para- meters h hängt von der Einheit ab, in der die optische Aus- gangsleistung P0pt angegeben wird. Falls die optische Ausgangs- leistung P0pt in W und die Spannung ULED in V angegeben wird, ist der Parameter h dimensionslos. Falls die optische Ausgangsleis- tung P0pt in einer anderen Einheit oder dimensionslos angegeben wird, muss die Einheit des Parameters h entsprechend angepasst werden, um die Gleichungen (1) bis (3) zu erfüllen.
Aufgrund des Verlaufs der Übertragungsfunktionen nimmt die op- tische Ausgangsleistung Popt erst ab einem bestimmten Strom ILED mit der Skalierung h zu. Wird dies nicht berücksichtigt und beim Dimmen, d. h. beim Ändern der Helligkeit der mLEDs 11, 12, 13, lediglich der Strom ILED für alle drei Farben in gleicher Weise reduziert bzw. erhöht, ergibt sich ein nicht unerheblicher Farb- fehler. Ein derartiger Farbfehler ist in Fig. 3 beispielhaft gezeigt. Dort ist ein RGB-Farbraum mit den Farbkoordinaten u ' und v' dargestellt. Ferner sind die Farbwerte, die mit den drei mLEDs 11, 12, 13 erzielt werden, für verschiedene Ströme ILED dargestellt. Außerdem sind MacAdams-Ellipsen mit Werten für N von 3, 5 bzw. 7 in das Diagramm eingetragen.
Wenn die Werte für die Parameter h und Ioffset für die Farben der mLEDs 11, 12, 13 bekannt sind und in der Steuereinheit 15 ab- gelegt sind bzw. die Steuereinheit 15 darauf zugreifen kann, kann die Helligkeit der mLEDs 11, 12, 13 so geändert werden, dass kein Farbfehler auftritt . Beispielsweise kann beim Dimmen der Strom ILED durch die mLEDs 11, 12, 13 so geändert werden, dass das Verhältnis der optischen Ausgangsleistungen Popt der mLEDs 11, 12, 13 gleich bleibt, d. h. , die Quotienten haben nach dem
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Dimmen die gleichen Werte oder zumindest ähnliche Werte wie vor dem Dimmen. Die entsprechenden Ströme ILED durch die mLEDs 11, 12, 13 lassen sich mit folgenden Gleichungen berechnen:
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Die Steuereinheit 15 kann zum Erzeugen einer gewünschten opti- schen Ausgangsleistung Popt einer jeweiligen mLED den Strom durch die betreffende mLED gemäß einer der Gleichungen (4) bis (6) einstellen.
Sofern nur der Wirkanteil des Stromes ILED in die Skalierung für eine Helligkeitsänderung einbezogen wird, ergibt sich ein deut- licher geringerer Farbfehler, wie sich dem in Fig. 4 darge- stellten RGB-Farbraum entnehmen lässt.
Fig. 5 zeigt einen schematischen Schaltplan einer optoelektro- nischen Leuchtvorrichtung 20 gemäß dem dritten Aspekt der vor- liegenden Anmeldung. Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 20 kann mit einem Verfahren gemäß dem vierten Aspekt gesteuert werden . Ferner kann die optoelektronische Leuchtvorrichtung 20 in ein Display gemäß dem fünften Aspekt integriert sein.
Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 20 enthält ein als mLED 21 ausgestaltete optoelektronisches Halbleiterbauelement zur Erzeugung von Licht. Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 20 kann darüber hinaus weitere mLEDs enthalten.
Ferner enthält die optoelektronische Leuchtvorrichtung 20 einen steuerbaren Schalter 22 sowie eine steuerbare Stromquelle 23. Der Schalter 22 und die Stromquelle 23 werden von einer Steu- ereinheit 24 gesteuert.
Der Schalter 22 ist zwischen die mLED 21 und die Stromquelle 23 geschaltet, so dass der Schalter 22 die Stromquelle 23 in seinem eingeschalteten, d. h. geschlossenen Zustand mit der mLED 21 verbindet und die Stromquelle 23 die mLED 21 mit Strom versorgt . Wenn der Schalter 22 ausgeschaltet, d. h. geöffnet ist, ist die Strom- und damit Leistungsversorgung der mLED 21 unterbrochen.
In einen Eingang der Steuereinheit 24 werden Datenwörter 30 eingegeben. Die Steuereinheit 24 steuert den Schalter 22 mittels eines Steuersignals 31 und die Stromquelle 23 mittels eines Steuersignals 32 derart an, dass ein in die Steuereinheit 24 eingegebenes Datenwort 30 in einen Helligkeitswert des von der mLED 21 erzeugten Lichts umgesetzt wird.
Die Steuereinheit 24 wählt in Abhängigkeit von einem eingege- benen Datenwort 30 einen diskreten Stromwert aus einer vorge- gebenen Anzahl von diskreten Stromwerten bzw. Stromstufen aus und steuert die Stromquelle 23 derart an, dass diese einen Strom mit dem ausgewählten Stromwert bzw. der ausgewählten Stromstufe erzeugt .
In Fig. 6 sind beispielhaft insgesamt 10 verschiedene Stromver- stärkungen gezeigt, die gegen ein linear skaliertes Bitmuster bzw. Datenwort aufgetragen sind. Jede Stromverstärkung markiert einen diskreten Stromwert bzw. eine diskrete Stromstufe und ist durch den Index ncs gekennzeichnet sind, der Werte von 0 bis 9 annehmen kann. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel existie- ren folglich 10 verschiedene diskrete Stromwerte bzw. Strom- stufe, die von der Stromquelle 23 erzeugt werden können.
Die diskreten Stromwerte sind nicht äquidistant, d. h. , jeweils benachbarte Stromwerte weisen nicht stets den gleichen Abstand auf. Die Abstände zwischen benachbarten Stromwerten werden mit steigendem Stromwert größer. Die in Fig. 6 dargestellten Strom- verstärkungsstufen folgen einer konvexen Funktion. Die Übertra- gungsfunktion ist nichtlinear. Weiterhin wählt die Steuereinheit 24 die Pulsweite eines Impul- ses in Abhängigkeit von dem Datenwort 30 aus einer vorgegebenen Anzahl von diskreten Pulsweiten aus und erzeugt als Steuersignal 31 ein PWM-Signal, mit dem der Schalter 22 angesteuert wird.
Beispielhaft ist ein gegen die Zeit t aufgetragenes Steuersignal 31 in Fig. 7 dargestellt. Das Steuersignal 31 kann zwei diskrete Werte, d. h. einen ersten Wert 35 und einen zweiten Wert 36 annehmen . In dem Zeitraum, in dem das Steuersignal den ersten Wert 35 annimmt, wird ein rechteckförmiger Impuls mit einer Pulsweite ti erzeugt. Der Impuls wird periodisch mit einer Pe- riodenlänge T wiederholt. Wenn das Steuersignal 31 den ersten Wert 35 annimmt, d. h. während der Dauer ti des Impulses, ist der Schalter 22 eingeschaltet, d. h. geschlossen. Ansonsten ist der Schalter 22 geöffnet .
Grundidee der Ansteuerung der mLED 21 ist der Umstand, dass das menschliche Auge keinen linearen Zusammenhang zwischen Reiz- stärke und Wahrnehmung aufweist, wie sich durch die Stevenssehe Potenzfunktion beschreiben lässt. Das menschliche Auge nimmt Helligkeitsunterschiede bei geringen Intensitäten deutlich fei- ner aufgelöst wahr als bei hohen Intensitäten. Bei herkömmlichen Displays wird dies durch Verzerrung des Signals durch die Gamma- Korrektur erreicht.
Diesen Umstand nutzt die Erfindung aus, um eine Dynamik von beispielsweise 24 Bit mittels PWM und Stromsteuerung zu errei- chen, die in Summe eine deutlich geringere lineare Auflösung aufweist. Aus Fig. 6 ist ersichtlich, dass die Kombination aus 8 Bit PWM je Stromstufe und 10 Stromstufen ausreicht, um die
Dynamik von 24 Bit abzubilden. Beides ist technisch umsetzbar. Der Strom ILED, der durch die Kombination aus der Stromquelle 23 und dem mittels des PWM-Signals angesteuerten Schalter 22 er- zielt wird und der die mLED 21 speist, lässt sich mit folgender Gleichung berechnen:
Figure imgf000020_0001
Der Strom IBasis in Gleichung (7) berechnet sich folgendermaßen:
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nPWM ist der Laufindex der PWM und gibt die Weite bzw. Dauer ti des Impulses an. /0 ist ein Basisstromwert und NPWU ist die Bitbreite der PWM. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel läuft der Laufindex nPWM von 0 bis 255 und NPWU ist 8.
Bei der Berechnung des Stroms ILED mittels der Gleichungen (7) und (8) bildet die Berechnung der von der Stromquelle 23 er- zeugten diskreten Stromstufe eine äußere Schleife, ist der Laufindex der äußeren Schleife, der in dem vorliegenden Ausfüh- rungsbeispiel Werte von 0 bis 9 annimmt .
Die innere Schleife zur Berechnung des Stroms ILED ist die PWM- Steuerung mit dem Laufindex nPWM r der in dem vorliegenden Aus- führungsbeispiel für jede Stromstufe Werte von 0 bis 255 an- nimmt .
Werden die Stromstufen aus Fig. 6 nicht in Kombination mit der PWM für ein Eingangsmuster von 0 bis 2560 aufgetragen, lässt sich die Darstellung von Fig. 8 erzeugen. Wird diese mit dem in Fig. 9 dargestellten Inversen der Empfindlichkeit des Auges verglichen, lässt sich feststellen, dass sich damit in einem Feld die Nichtlinearität des relativen Helligkeitsempfindens kompensieren lässt.
Technisch umsetzen lässt sich dies durch die Verschaltung von binär gewichteten Stromquellen, die wiederum über eine Logik angesprochen werden. Bei einer Dünnschichttransistor (TFT) - Technik lässt sich dies wiederum in der entsprechend Ansteuer- logik (Source-Driver) abbilden.
Fig. 10 zeigt einen schematischen Schaltplan einer Schaltung 50, mit der sich die in Fig. 1 und 5 dargestellten optoelekt- ronischen Leuchtvorrichtungen 10 und 20 realisieren lassen. Die Schaltung 50 dient zur Ansteuerung einer mLED 51. Selbstver- ständlich können weitere mLEDs vorgesehen sein, die beispiels- weise in Zeilen und Spalten angeordnet sind und mittels analog aufgebauten Schaltungen angesteuert werden.
Die Schaltung 50 umfasst eine als 3T1C-Zelle ausgebildete steu- erbare Stromquelle, die drei Transistoren 52, 53, 54 sowie einen Kondensator 55 aufweist. Ferner weist die Schaltung 50 einen als steuerbaren Schalter ausgebildeten Transistor 56 auf. Die Schaltung 50 kann daher auch als 4T1C-Zelle bezeichnet werden. Sämtliche Transistoren der Schaltung 50 sind Dünnschichttran- sistoren (TFTs) .
Die stromführenden Strecken, d. h. die Drain-Source-Strecken, der Transistoren 52, 53, 54 sind parallel geschaltet. Die mLED 51, die Drain-Source-Strecke des Transistors 56 und der Tran- sistorverbund aus den Transistoren 52, 53, 54 sind in Reihe geschaltet.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Anodenanschluss der mLED 51 mit einem Versorgungspotential VDD beaufschlagt.
Der Gate-Anschluss des Transistors 56 wird von einem Signal S1 angesteuert .
Ein erster Anschluss des Kondensators 55 ist mit den Gate-
Anschlüssen der Transistoren 52, 53, 54 verbunden. Ein zweiter Anschluss des Kondensators 55 liegt auf einem Massepotential GND.
Weiterhin umfasst die Schaltung 50 Transistoren 57, 58. Die Transistoren 57, 58 sind jeweils mit einem Anschluss ihrer Drain-Source-Strecken zwischen die Transistoren 52, 53, 54 und den Transistor 56 geschaltet. Der andere Anschluss der Drain- Source-Strecke des Transistors 57 ist mit einer Programmierlei- tung verbunden und mit einem Signal Sense beaufschlagt. Der andere Anschluss der Drain-Source-Strecke des Transistors 58 ist mit dem ersten Anschluss des Kondensators 55 verbunden.
Die Gate-Anschlüsse der Transistoren 57, 58 werden von einem Signal ProgEn angesteuert .
Der eigentliche Stromtreiber besteht in der Schaltung 50 aus den Transistoren 52, 53, 54. Wenn im Zustand ProgEn = VDD und S1 = GND die Transistoren 57, 58 geöffnet sind, d. h. ihre
Drain-Source-Strecken niederohmig sind, und der Transistor 56 geschlossen ist, d. h. seine Drain-Source-Strecken hochohmig ist, kann über den Transistor 57 ein Strom über die Program- mierleitung eingeprägt werden, der, da der Transistor 56 ge- schlossen ist, den Kondensator 55 lädt bzw. programmiert und genau die Gate-Source-Spannung am Transistorverbund aus den Transistoren 52, 53, 54 erzeugt, die notwendig ist, um den gewünschten Nennstrom zu treiben. Dies wird durch den Umstand gewährleistet, dass der Transistor 56 die Transistoren 52 bis 54 derart verschaltet, dass Uds = Ugs - Uth entspricht (Dioden- verschaltung) .
Wenn im Zustand ProgEn = GND und S1 = VDD die Transistoren 57, 58 geschlossen, d. h. hochohmig sind und der Transistor 56 geöffnet, d. h. niederohmig ist, fließt durch die mLED 51 der entsprechende Strom, der durch die Spannung des Kondensators 55 vorgegeben ist. Dieser kann über das den Transistor 56 ansteu- ernde Signal S1 Sinne einer PWM moduliert werden.
In Fig. 11 sind die Signale S1 und ProgEn sowie der durch die mLED 51 fließende Strom ILED gegen die Zeit t aufgetragen. Zu- nächst wird in den Zustand ProgEn = VDD und S1 = GND geschaltet, um die Zelle bzw. den Kondensator 55 programmieren zu können. Anschließend wird der PWM-Zyklus durchgeführt, bei dem das PWM- Signal S1 mit einer vorgegebenen Pulsweite den Transistor 56 ansteuert, um einen gewünschten Strom ILED ZU erzeugen.
In Fig. 12 sind der Strom ILED und die Spannung ULED über die mLED 51 während einer ansteigenden Flanke eines PWM-Impulses darge- stellt . Die maximale Anstiegszeit, d. h. die Zeit zwischen den beiden in Fig. 12 dargestellten gestrichelten Linien, beträgt ca. 10 ns. Diese Anstiegszeit ist bei den verwendeten IGZO (Indium-Gallium-Zink-Oxid) -Transistoren für die geforderte PWM von 8 Bit bei einer Zykluszeit von < 120 Hz hinreichend und erfüllt die Anforderung.
Fig. 13 zeigt die Abnahme des Stroms ILED aufgrund des Schaltens des PWM-Transistors 51 während aufeinander folgender Zyklen. Der Strom ILED nimmt über die gezeigten 500 Zyklen, während denen der Kondensator 55 nicht neu geladen wird, nur geringfügig ab. Folglich kann die Auswirkung der Schaltimpulse im Lastpfad auf die Ladung des Kondensators 55 vernachlässigt werden.
Fig. 14 zeigt einen schematischen Schaltplan einer Schaltung 60, die auf der in Fig. 10 dargestellten Schaltung 50 basiert.
Die Schaltung 60 weist im Vergleich zur Schaltung 50 zusätzliche Transistoren 61, 62 auf, die als Dünnschichttransistoren aus- gebildet sind. Der Transistor 61 ist mit seiner Drain-Source-Strecke zwischen den zweiten Anschluss des Kondensators 55 und das Massepotential GND geschaltet . Der Gate-Anschluss des Transistors 61 wird von einem Signal S2 angesteuert .
Der Transistor 62 ist mit seiner Drain-Source-Strecke zwischen den Transistorverbund aus den Transistoren 52, 53, 54 und das Massepotential GND geschaltet. Der Gate-Anschluss des Transis- tors 62 wird genauso wie der Gate-Anschluss des Transistors 56 von dem Signal S1 angesteuert .
Der wesentliche Unterschied gegenüber der Schaltung 50 ist, dass mit dem zusätzlichen Signal S2 und den Transistoren 61, 62 ein Multiplexen des Stromtreibers möglich ist. Die typischen Trei- berbausteine eines TFT enthalten genauso viele Treiberstufen wie Zeilen. Aufgrund der geringen Größe aktueller TFT-Struktu- ren und deren Eigenschaften ist es möglich, durch geringe Mo- difikationen mehrere Zeilen mit einem Source-Treiber zu verbin- den und in einem Zeit- Multiplex-Verfahren diese zu programmie- ren. Folglich kann zur Programmierung des Kondensators 55 der Transistor 61 mittels des Signals S2 geöffnet werden, d. h. seine Drain-Source-Strecken niederohmig geschaltet werden. Der Transistor 62 wird genauso wie der Transistor 56 mittels des Signals S1 angesteuert .
Wird des Weiteren das Ansteuersignal des Transistors 62 durch ein separates Signal ersetzt, so besteht die Möglichkeit, die Werte für die oben beschriebenen Parameter h und Ioffset zu be- stimmen. Dabei wird die mLED 51 über die Programmierleitung, d. h. , die Leitung, in die das Signal Sense eingespeist wird, mit verschiedenen Strömen ILED beaufschlagt, wobei gleichzeitig die Transistoren 61, 62 deaktiviert sind. Aus dem Zusammenhang zwi- schen Querstrom, d. h. dem Strom ILED, und Spannungsabfall lassen sich damit für jede einzelne LED die notwendigen Korrekturterme der Übertragungsfunktion abschätzen bzw. berechnen. BEZUGS ZEICHENLISTE
10 optoelektronische Leuchtvorrichtung
11 mLED
12 mLED
13 mLED
15 Steuereinheit
20 optoelektronische Leuchtvorrichtung
21 mLED
22 Schalter
23 Stromquelle
24 Steuereinheit
30 Datenwort
31 Steuersignal
32 Steuersignal
35 erster Wert
36 zweiter Wert
50 Schaltung
51 mLED
52 Transistor
53 Transistor
54 Transistor
55 Kondensator
56 Transistor
57 Transistor
58 Transistor
60 Schaltung
61 Transistor
62 Transistor

Claims

ANSPRÜCHE
1. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (20), mit :
mindestens einem optoelektronischen Halbleiterbauele- ment (21) , das ausgebildet ist, Licht zu erzeugen,
einer steuerbaren Stromquelle (23) , die ausgebildet ist, einen Strom zu erzeugen,
einem steuerbaren Schalter (22) , der ausgebildet ist, das mindestens eine optoelektronische Halbleiterbauele- ment (21) in einem eingeschalteten Zustand mit dem von der Stromquelle (23) erzeugten Strom zu versorgen, und einer Steuereinheit (24), die ausgebildet ist, die Stromquelle (23) und den Schalter (22) derart zu steuern, dass in die Steuereinheit (24) eingegebene Datenwörter (30) in Helligkeitswerte des von dem mindestens einen optoelektronischen Halbleiterbauelement (21) erzeugten Lichts umgesetzt werden, wobei die Steuereinheit (24) in Abhängigkeit von einem eingegebenen Datenwort einen dis- kreten Stromwert aus einer vorgegebenen Anzahl von dis- kreten Stromwerten und ferner die Pulsweite eines Impul- ses aus einer vorgegebenen Anzahl von diskreten Pulswei- ten auswählt und wobei die Steuereinheit (24) die Strom- quelle (23) ansteuert, einen Strom mit dem ausgewählten Stromwert zu erzeugen, und die Steuereinheit (24) ferner den Schalter (22) mit dem Impuls mit der ausgewählten Pulsweite in einem Taktbetrieb ansteuert .
2. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei die diskreten Stromwerte nicht äquidistant sind.
3. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das mindestens eine optoelektronische Halb- leiterbauelement eine mLED (21) ist.
4. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (20, 50, 60) nach ei- nem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stromquelle (23) mindestens einen ersten Transistor (52, 53, 54) zum Erzeugen des Stroms mit dem ausgewählten Stromwert und einen Kondensator (55) zum Steuern des mindestens einen ersten Transistors (52, 53, 54) mit der Kondensatorspan- nung aufweist.
5. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (20, 50, 60) nach An- spruch 4, wobei die optoelektronische Leuchtvorrichtung (20, 50, 60) mindestens einen zweiten Transistor (57, 58) zum Ankoppeln des Kondensators (55) an eine Programmier- leitung aufweist.
6. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (20, 50, 60) nach ei- nem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schalter (22) mindestens einen dritten Transistor (56) aufweist, den die Steuereinheit (24) mit dem Impuls mit der ausgewähl- ten Pulsweite in dem Taktbetrieb ansteuert .
7. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (20, 60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optoelektronische Leuchtvorrichtung (20, 60) mindestens einen vierten Tran- sistor (61) aufweist, der zwischen den Kondensator (55) und ein Bezugspotential geschaltet ist.
8. Verfahren zum Steuern einer optoelektronischen Leucht- vorrichtung (20) ,
wobei die optoelektronische Leuchtvorrichtung (20) mindestens ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (21), das Licht erzeugt, eine steuerbare Stromquelle (23) , die einen Strom erzeugt, und einen steuerbaren Schalter (22), der in einem eingeschalteten Zustand das mindestens eine optoelektronische Halbleiterbauelement (21) mit dem von der Stromquelle (23) erzeugten Strom versorgt, aufweist,
wobei die Stromquelle (23) und der Schalter (22) der- art gesteuert werden, dass Datenwörter (30) in Hellig- keitswerte des von dem mindestens einen optoelektroni- schen Halbleiterbauelement (21) erzeugten Lichts umge- setzt werden,
wobei in Abhängigkeit von einem Datenwort (30) ein diskreter Stromwert aus einer vorgegebenen Anzahl von diskreten Stromwerten und ferner die Pulsweite eines Im- pulses aus einer vorgegebenen Anzahl von diskreten Puls- weiten ausgewählt wird, und
wobei die Stromquelle (23) angesteuert wird, einen Strom mit dem ausgewählten Stromwert zu erzeugen, und der Schalter (22) mit dem Impuls mit der ausgewählten Puls- weite in einem Taktbetrieb angesteuert wird.
9. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (10), mit:
mehreren optoelektronischen Halbleiterbauelementen (11, 12, 13) , wobei jedes der optoelektronischen Halb- leiterbauelemente (11, 12, 13) zum Erzeugen von Licht einer bestimmten Farbe ausgelegt ist, und
einer Steuereinheit (15) zum Steuern des Stromflusses durch die optoelektronischen Halbleiterbauelemente (11, 12, 13) , wobei die Steuereinheit (15) derart ausgeführt ist, dass die Steuereinheit (15) zum Erzeugen einer ge- wünschten optischen Ausgangsleistung eines der optoelekt- ronischen Halbleiterbauelemente (11, 12, 13) einen Strom durch das optoelektronische Halbleiterbauelement (11, 12, 13) erzeugt, welcher dem Quotienten aus der gewünschten optischen Ausgangsleistung und der über dem optoelektro- nischen Halbleiterbauelement (11, 12, 13) abfallenden Spannung multipliziert mit einem vorgegebenen Faktor 1/h und addiert mit einem vorgegebenen Stromwert Ioffset ent- spricht, und wobei die Werte für h und Ioffset von der Farbe des von dem optoelektronischen Halbleiterbauelement (11, 12, 13) erzeugten Lichts abhängen .
10. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (10) nach Anspruch 9, wobei die optoelektronischen Halbleiterbauelemente mLEDs (11, 12, 13) sind.
11. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (10) nach Anspruch 9 oder 10, wobei jedes der optoelektronischen Halbleiter- bauelemente (11, 12, 13) ein jeweiliges Subpixel eines Pixels bildet.
12. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (10, 50, 60) nach ei- nem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Steuereinheit (15) mindestens einen ersten Transistor (52, 53, 54) zum Steu- ern des Stromflusses durch ein jeweiliges optoelektroni- sches Halbleiterbauelement (51) und einen Kondensator (55) zum Steuern des mindestens einen ersten Transistors (52, 53, 54) mit der KondensatorSpannung aufweist .
13. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (10, 50, 60) nach An- spruch 12, wobei die Steuereinheit (15) mindestens einen zweiten Transistor (57, 58) zum Ankoppeln des Kondensa- tors (55) an eine Programmierleitung aufweist.
14. Verfahren zum Steuern einer optoelektronischen Leucht- vorrichtung (10) ,
wobei die optoelektronische Leuchtvorrichtung (10) mehrere optoelektronische Halbleiterbauelemente (11, 12, 13) aufweist und jedes der optoelektronischen Halblei- terbauelemente (11, 12, 13) Licht mit einer bestimmten Farbe erzeugt,
wobei der Stromfluss durch die optoelektronischen Halbleiterbauelemente (11, 12, 13) gesteuert wird, und wobei zum Erzeugen einer gewünschten optischen Aus- gangsleistung eines der optoelektronischen Halbleiter- bauelemente (11, 12, 13) ein Strom durch das optoelekt- ronische Halbleiterbauelement (11, 12, 13) erzeugt wird, welcher dem Quotienten aus der gewünschten optischen Aus- gangsleistung und der über dem optoelektronischen Halb- leiterbauelement (11, 12, 13) abfallenden Spannung mul- tipliziert mit einem vorgegebenen Faktor l/h und addiert mit einem vorgegebenen Stromwert Ioffset entspricht, und wobei die Werte für h und Ioffset von der Farbe des von dem optoelektronischen Halbleiterbauelement (11, 12, 13) er- zeugten Lichts abhängen .
15. Display mit einer oder mehreren optoelektronischen Leuchtvorrichtungen (10, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und 9 bis 13.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040095297A1 (en) * 2002-11-20 2004-05-20 International Business Machines Corporation Nonlinear voltage controlled current source with feedback circuit
US20070216636A1 (en) * 2006-03-16 2007-09-20 Novatek Microelectronics Corp. Apparatus and method for controlling display backlight
US20090115703A1 (en) * 2007-11-02 2009-05-07 Cok Ronald S Led display with control circuit
DE102009007505A1 (de) * 2009-02-05 2010-08-12 E:Cue Control Gmbh Halbleiterbauteil und Beleuchtungsvorrichtung
CN102956197B (zh) * 2012-10-26 2015-07-01 上海大学 硅基有机发光二极管微显示器电流脉宽调制驱动电路
WO2016196390A1 (en) * 2015-06-05 2016-12-08 Sxaymiq Technologies Llc Emission control apparatuses and methods for a display panel
WO2016200635A1 (en) * 2015-06-10 2016-12-15 Sxaymiq Technologies Llc Display panel redundancy schemes

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9153171B2 (en) * 2012-12-17 2015-10-06 LuxVue Technology Corporation Smart pixel lighting and display microcontroller
DE102015205808A1 (de) * 2015-03-31 2016-10-06 Osram Gmbh Schaltungsanordnung zum Betreiben zumindest einer ersten und genau einer zweiten Kaskade von LEDs

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040095297A1 (en) * 2002-11-20 2004-05-20 International Business Machines Corporation Nonlinear voltage controlled current source with feedback circuit
US20070216636A1 (en) * 2006-03-16 2007-09-20 Novatek Microelectronics Corp. Apparatus and method for controlling display backlight
US20090115703A1 (en) * 2007-11-02 2009-05-07 Cok Ronald S Led display with control circuit
DE102009007505A1 (de) * 2009-02-05 2010-08-12 E:Cue Control Gmbh Halbleiterbauteil und Beleuchtungsvorrichtung
CN102956197B (zh) * 2012-10-26 2015-07-01 上海大学 硅基有机发光二极管微显示器电流脉宽调制驱动电路
WO2016196390A1 (en) * 2015-06-05 2016-12-08 Sxaymiq Technologies Llc Emission control apparatuses and methods for a display panel
WO2016200635A1 (en) * 2015-06-10 2016-12-15 Sxaymiq Technologies Llc Display panel redundancy schemes

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