WO2020173810A1 - Anzeigevorrichtung - Google Patents

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WO2020173810A1
WO2020173810A1 PCT/EP2020/054534 EP2020054534W WO2020173810A1 WO 2020173810 A1 WO2020173810 A1 WO 2020173810A1 EP 2020054534 W EP2020054534 W EP 2020054534W WO 2020173810 A1 WO2020173810 A1 WO 2020173810A1
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WO
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pulse
pixel
column
display device
reset
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PCT/EP2020/054534
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thorsten Frank Baumheinrich
Hubert Halbritter
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Publication date
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    • G09G2320/02—Improving the quality of display appearance
    • G09G2320/0257—Reduction of after-image effects

Definitions

  • the invention relates to a display device with a plurality of pixels and a control unit for controlling the plurality of pixels.
  • Display devices work in a cross-matrix arrangement and with current dimming to reduce the brightness
  • the object is to provide a display device with an alternative control.
  • a display device For this purpose a display device according to claim 1 is provided. It comprises a plurality of pixels, the pixels being arranged in an array with rows and columns. It further comprises a plurality of column lines, each connected to the pixels of one of the columns, and a plurality of row lines, each connected to the
  • a control unit is connected to the plurality of column lines and adapted to one Generate column pulse for a selected column line from the plurality of column lines.
  • Control unit is also connected to the multitude of
  • the data signal comprises a set pulse which, when the pixel is set to a radiant state, is applied at least in sections to the pixel that is connected to the selected column and row line when the column pulse is applied to the pixel, and controls the pixel in such a way that light emission of the Pixels from the time offset between the column pulse and the
  • This control enables the offset-dependent control of the display device with high dynamics.
  • the emission begins earlier than if the setting pulse is only applied towards the end of the column pulse, i.e. the offset is greater.
  • the pixel can be switched off by a reset pulse or automatically after a specified time.
  • Pulse width modulation for active matrix pixels enables optimal image quality and allows pixel-fine
  • control unit is designed to set the time offset between the start of the column pulse and the start of the setting pulse in order to influence the radiation duration.
  • Light emission depends on the amplitude of the setting pulse and the control unit is suitable for the amplitude of the
  • control unit is designed to reset the pixel before resetting it so that it is in a non-radiating state and not in any
  • a pixel has a light-emitting semiconductor component and a pixel controller. If the pixel control has a
  • Capacitor as a charge store and information store, resetting it leads to its more complete
  • control unit is designed to reset the pixel as soon as a reset pulse is applied to the pixel, if a column pulse is also applied to the pixel.
  • the pixel is designed to reset itself with a time interval before setting. In other words, the pixel will be without a reset pulse automatically reset to the non-radiant state after a specified time.
  • control unit is designed to generate a bipolar pulse, which is a sequence of the reset pulse followed by the set pulse, as a data signal, also when the column pulse is applied to the pixel
  • the bipolar pulse comprises a reset pulse with, for example, a negative sign, followed by a set pulse with the opposite,
  • control unit is advantageously designed to measure the distance between the
  • the row line of a row has two galvanically separated sections, each connected to a group of pixels in the row.
  • Control unit is designed to generate a data signal for each of the two sections. This clearly means that the array is separated into two areas, one of which comprises the first line sections of the lines and the other of which comprises the second line sections of the lines. The areas can be controlled largely independently of one another. This enables the two areas to be controlled in parallel, which can take place at a speed reduced by half compared to an embodiment with continuous row lines. It should also be noted that the row line can also be divided into more than two sections. In one embodiment, the control unit is designed to apply two column pulses for selecting two column lines
  • Row line along the set pulse is selected so that if at least one of the column pulses at one of the pixels with one of the selected column and the
  • Row line is connected, is applied, and at least a portion of the set pulse is applied to the same pixel. This allows two pixels to be controlled with the same
  • Pulse generator that applies the reset pulse to the other side of the row line.
  • the two unipolar pulse generators have a simpler structure than bipolar pulse generators.
  • the unipolar pulses can be wider, which reduces the complexity of the circuitry.
  • control unit is designed to select the column lines cyclically successively, so that when a pixel in a first cycle and in a
  • control unit is designed to select the column lines cyclically successively, so that if a pixel is set to the active state in a first cycle and remains therein in the subsequent second state, the data signal is only one in the first cycle
  • Set pulse includes and in the second cycle the data signal no reset or set pulse or only one
  • the reset pulse is smaller than the set pulse with the same polarity.
  • the reset is carried out by a reset pulse.
  • the control unit is designed to select the column lines cyclically successively, so that if a pixel is reset from the radiating state to the non-radiating state in one cycle, the data signal comprises only one reset pulse.
  • the control described allows the targeted pulse width modulation control so that periods in which the set pixel shines and periods in which the reset pixel does not shine alternate, which corresponds to pulse width modulation.
  • supply lines for two of the rows are galvanically isolated at the array level, so that
  • the pixel controller comprises one
  • Charge storage for example a capacitor, for the energy of the setting pulse, the amount of charge of the
  • the pixel control can be based on a 2T1C structure comprising two transistors and a capacitor.
  • the pixel controller comprises one
  • Toggle circuit which, after being triggered with the set pulse, returns to an idle state after a specified time, so that the pixel is reset.
  • This toggle switch allows automatic resetting, for example after a period of time that depends on the circuit dimensioning, without the need to apply a reset pulse.
  • Such a toggle switch can
  • Execution allows the control with and the generation of fast pulses.
  • the duration of the pulses provided for the individual pixels is short.
  • the display device is based on
  • Figure 1 shows schematically an embodiment of a display device.
  • Figure 2 shows an embodiment of a pixel.
  • Figure 3 shows schematically an embodiment of a display device.
  • FIG. 4 schematically shows a further exemplary embodiment of a display device.
  • FIG. 5 schematically shows a further exemplary embodiment of a display device.
  • FIG. 6 schematically shows a further exemplary embodiment of a display device.
  • FIG. 7 schematically shows a further exemplary embodiment of a display device.
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment of a pixel controller and a light-emitting semiconductor component.
  • Figure 9 shows another embodiment of a
  • Figure 10 shows another embodiment of a
  • Figure 11 shows a further embodiment of a part of a pixel control and light-emitting
  • Figure 1 shows schematically the structure of a
  • Exemplary embodiment of a display device with a plurality of pixels P0101, P0102, P0103, P01Y, P0201, P0301, PX01 which are arranged in an array with a plurality of rows, namely X, and a plurality of columns, namely Y. For the sake of clarity, not all pixels are shown.
  • the array has X * Y pixels P0101, P0102, P0103, P01Y, P0201, P0301, PX01.
  • the display device includes a plurality of
  • Row lines LI ... LX is X. Each row line LI ... LX is connected to the pixels of one of the rows. So is
  • the first row line LI is connected to the pixels P0101, P0102, P0103 ... P01Y in the first row.
  • the display device includes a plurality of
  • Column lines CI ... CY is Y. Each column line CI ... CY is connected to the pixels of one of the columns. The first column line CI is thus connected to the pixels P0101, P0201, P0301 ... PX01 in the first column.
  • a control unit 2 is used to control the pixels
  • Each of the pixels P0101, P0102, P0103, P01Y, P0201, P0301, PX01 is connected to one of the row lines LI, LX and one of the
  • the column signals CS1, CSY are by means of a
  • the data signals LP1 ... LPX are connected to the plurality of by means of a line signal generator 6
  • Row lines LI ... LX generated to control the pixels in the selected column.
  • the control of the pixels P0101, P0102, P0103, P01Y, P0201, P0301, PX01 takes place column by column by the columns are selected cyclically one after the other and a data signal is applied to the selected pixels of the column if necessary.
  • the pixels of the first column are activated, then those of the second column and so on. After the pixels of the Yth column have been activated, the pixels in the first column are activated again.
  • the sequence of all activated columns is called a cycle.
  • the frequency with which the cycles are repeated is called the frame rate
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a pixel P from the array with a light-emitting semiconductor component 200, for example an LED or a pLED, and a
  • Pixel control by means of which a current for operating the light-emitting semiconductor component 200 is set.
  • the light emission depends on the set current. If there is no current, there is no light emission.
  • the semiconductor component 200 is controlled by a
  • Capacitor 210 a switching transistor 220 and a
  • the pixel P are to
  • Control is also assigned to a row line L, via which data LP is applied, a column line C for switching by means of a column signal CS and two supply lines for a supply potential VDD and a reference potential GND.
  • the switching transistor 220 is set up to apply a voltage to the capacitor 210 and thus charge or discharge it.
  • the capacitor 210 is
  • the capacitor 210 is used as an analog storage element. In this
  • the pixel control described above is also referred to as a 2T1C structure because it has two transistors and one
  • Figure 3 shows an embodiment of a
  • Display device with a plurality of pixels arranged in rows and columns, as already in
  • control unit 2 In connection with FIG. 1. The representation of the control unit 2 has been made for the sake of clarity
  • 1000 columns are provided as an example, which are selected cyclically successively by using a rectangular column pulse as the column signal CS1,
  • CS2, CS3 is applied to a respective column line CI, C2, C3.
  • CI, C2, C3 With a frame rate of 60 Hz and 1000 columns
  • FIG. 3 shows an example of a data signal LP1 which is applied to the first row line LI.
  • the data signal LP1 comprises a sequence of one
  • Reset pulse RP with negative amplitude and one
  • the duration of the sequence is chosen so that both the reset pulse RP and the set pulse SP are applied to the pixel as long as the
  • Column pulse CS1 is applied.
  • the sequence of reset pulse RP and set pulse SP is shorter than or equal to the column pulse width T.
  • the reset pulse RP causes the pixel to be placed in a non-light-emitting state, so that it can also be referred to as a switch-off pulse. He does that
  • the set pulse SP causes the pixel to emit a light
  • State is set so that it can also be referred to as a switch-on pulse. It charges the capacitor 210, so that the current through the light-emitting semiconductor component 200 and thus its emission is adjusted as a function of the amplitude level and thus the amount of charge charged on the capacitor 210.
  • the lights up are also be referred to as a switch-on pulse. It charges the capacitor 210, so that the current through the light-emitting semiconductor component 200 and thus its emission is adjusted as a function of the amplitude level and thus the amount of charge charged on the capacitor 210.
  • This period of time is also known as TOT, from English "turn on time",
  • a short switch-on time TOT with a short interval between the reset and set pulses leads to the
  • Semiconductor component 200 lights up for a longer period of time during pulse duration T than during a long period
  • Switch-on time TOT is the case with a greater interval between the reset and set pulses.
  • the pixel remains in the illuminated state, since the charge applied to the capacitor 200 during the setting continues to control the flow of current through the semiconductor component 200 in an unchanged manner.
  • the next pixel in the line can be driven in a similar way by applying the next set pulse SP. If a pixel is no longer to shine, the only data signal that can be applied is the reset pulse RP.
  • the electronics of the pixel control are discharged and, if necessary, charged again.
  • current can flow through the light-emitting semiconductor component 200 and emit this light. The ratio of the on-time in the light
  • the duty cycle which is, for example, a value for the set gray level.
  • the supply lines for supply and reference potential VDD, GND of two of the rows to which the same potential is applied are on
  • Supply lines for the supply potential VDD and the reference potential GND for each row are galvanically isolated from those of another row. Alternatively, it can be provided that the supply lines for the
  • Supply potential VDD and the reference potential GND for a group of rows are galvanically isolated from those of another group of rows.
  • the pixel control can be implemented as a 2T1C structure, as in FIG.
  • Electronics of the pixel control can in such a
  • Exemplary embodiment TFT-based for example IGZO, LTPS
  • silicon-based for example crystalline, ASIC
  • Supply lines go hand in hand in each row.
  • Figure 4 shows another embodiment of a
  • the row lines L1 ... LX of each row have two separate sections Lla ... LXa and Llb ... LXb.
  • the sections Lla ... LXa and Llb ... LXb are each associated with a group of pixels in the line. With 1000 columns, in this exemplary embodiment in the first section Lla ... LXa of each row there are 500 pixels in the first to five hundred columns
  • each line Llb ... LXb there are also 500 pixels in the five hundredth to the
  • the data signal generator 6 (not shown in FIG. 4) is designed, one data signal for each of the two
  • the first and the five hundredth column can be selected at the same time, then the second and
  • the data signals can be applied to both sides (which corresponds to the left and right in FIG. 4) of the row lines L1 ... LX separated into the sections Lla ... LXa and Llb ... LXb.
  • Figure 5 shows another embodiment of a
  • the data signal generator 6 comprises a first pulse generator
  • the pulse generators 61, 62 can be arranged on both sides of the row lines L1 ... LX.
  • the column pulse at one of the pixels, which is connected to one of the selected column and row lines, is chosen so that within the time in which the same column pulse is applied to the pixel, the reset pulse PR and the set pulse PS are applied to the same pixel, when the pixel should be set. If both pixels are to be set, the above is the case for both pixels.
  • the pulse generators 61, 62 are not generating any pulses, the so-called off time, they are high-resistance in order not to influence the generation of the other pulse. In this way, the same reset and
  • Program setting pulse RP, SP two pixels.
  • the offset of the column pulses relative to the set pulse is just like the distance between the reset and set pulses RP, SP and the
  • the amplitudes of the setting pulse SP can be selected so that the degree of control and the brightness of the pixels can also be set. Usually the same reset and
  • Set pulses RP, SP pixels controlled which have a distance of one up to twenty pixels apart. In FIG. 5, an exemplary distance of ten was chosen.
  • Figure 6 shows another embodiment of a
  • the exemplary embodiment in FIG. 6 has a higher dynamic, in which the columns are traversed with a significantly higher frequency than described in FIG.
  • Post-set pulse SPN balanced.
  • the reset pulse SPN has the same polarity as the set pulse SP, but has a lower amplitude, which only compensates for charge losses on the capacitor 210 due to leakage currents.
  • the setting of the pixel in the non-radiating state is carried out by a reset pulse RP during the
  • a bipolar pulse with reset and set pulse is generated and the control takes place in such a way that either the reset or the
  • Set pulse is applied within the column pulse.
  • the shorter column signal pulses and the targeted setting and resetting allow even finer adjustment of the Dynamics and brightness. It is possible to fine-tune the duration and gray levels.
  • Figure 7 shows another embodiment of a
  • the pixels are reset to the non-radiating state after one
  • the set pulse SP can have a width which is smaller, equal to or larger than the column pulse. In the latter case, several adjacent pixels in a line can be controlled by the same setting pulse SP.
  • the time to reset can be greater in another embodiment.
  • FIG. 8 shows a circuit diagram for an exemplary embodiment of a pixel controller and a light-emitting device
  • the exemplary embodiment differs from the exemplary embodiment shown in FIG. 2 by a protective diode (English “clamping diode”) connected in parallel to capacitor 210, which is designed as a Z-diode 240 and which limits the voltage applied to capacitor 210.
  • a protective diode English “clamping diode”
  • capacitor 210 which is designed as a Z-diode 240 and which limits the voltage applied to capacitor 210.
  • the current is limited by the LED 200 and is consequently set to a fixed value and largely independent of the amplitude, provided that the setting pulse SP has sufficient energy.
  • this design allows an automatic, albeit slow, reset, since the predetermined amount of charge also defines the time until the capacitor discharges due to the leakage currents and the pixel is reset to the non-radiating state.
  • FIG. 9 shows a circuit diagram for an exemplary embodiment of a pixel control and a light-emitting one
  • Semiconductor component 200 namely an LED.
  • pixel control changes to a non-radiating state in which no current flows through the semiconductor component 200.
  • the pixel control comprises a mono-flop with two transistors 310, 320, which is triggered by the set pulse SP as data signal LP and automatically returns to an idle state after a time determined by the circuit dimensions.
  • This circuit arrangement also has a bias current limitation, that is to say current spinning.
  • the semiconductor component 200 is a control
  • the transistors 220, 230, 310, 320 are N-channel enhancement MOSFETs
  • Figure 10 shows a circuit diagram for an embodiment of a pixel control and a light emitting
  • Semiconductor component 200 namely an LED.
  • Pixel control also has a toggle circuit which goes into the idle state after a predetermined time, whereby the current flow through the LED 200 is interrupted.
  • Semiconductor component 200 are used for driving
  • Switching transistor 220 and a capacitor 210 are assigned.
  • transistors 330, 340, 350, 360 are connected in such a way that they are triggered by the set pulse SP, that the current flow through the LED 200 is enabled and the
  • a first and a second transistor 330, 340 are connected in series with the LED 200, the gate connection of the first transistor 330 being connected to the capacitor 210 so that it acts as a driver consensator. In parallel with the series connection of the LED 200 and the first and second transistor 330,
  • a third and fourth transistor 350, 360 are connected in series, with drain and gate connections of the third
  • Transistor 350 are connected together.
  • the gate connection of the fourth transistor 360 is led between the LED 200 and the first transistor 330.
  • the gate terminal of the second transistor 340 is between the third and fourth
  • Transistor 350, 360 led.
  • the first, third and fourth transistors 330, 350, 360 like the switching transistor 220, are an N-channel
  • the second transistor 340 is designed as a P-channel enhancement MOSFET.
  • FIG. 11 shows an exemplary embodiment of a circuit which also automatically returns to the idle state.
  • a first resistor 410 is connected in series. In parallel with the gate connection of the driver transistor 230 and the first
  • Resistor 410 is a transistor 370 and a Zener diode 510 is also connected in parallel. The gate connection of the
  • Transistor 370 is led between driver transistor 230 and first resistor 410.
  • a second resistor 420 is connected in parallel with the LEDs 200 and the gate connection of the driver transistor 230.
  • the circuit arrangements described above are more complex designs with a flip-flop circuit and can, for example, enable current pinning despite a short set pulse SP.
  • the current is limited by the LED 200 and is therefore set to a fixed value that is independent of the setting pulse SP, provided that it has sufficient energy.
  • the invention encompasses any new feature and any combination of features, which in particular any combination of features in the claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly specified in the claims or exemplary embodiments.

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Abstract

Anzeigevorrichtung mit - einer Vielzahl von Pixeln (P, P0101, P0102, P0103, P01Y, P0201, P0301, PX01), die in einem Array mit Zeilen und Spalten angeordnet sind, - einer Vielzahl von Spaltenleitungen (C1 … CY), jeweils verbunden mit den Pixeln einer der Spalten, - einer Vielzahl von Zeilenleitungen (L1 … LX), jeweils verbunden mit den Pixeln einer der Zeilen, - eine Steuereinheit (2) verbunden mit der Vielzahl der Spaltenleitungen und geeignet,einen Spaltenimpuls (CS1 … CSY) für eine ausgewählte Spaltenleitung aus der Vielzahl der Spaltenleitungen zu generieren, und verbunden mit der Vielzahl von Zeilenleitungen und geeignet,ein Datensignal (LP1 … LPX) für eine ausgewählte Zeilenleitung aus der Vielzahl der Zeilenleitungen zu generieren, - wobei das Datensignal einen Setzimpuls (SP) umfasst, der beim Setzen des Pixels in einen strahlenden Zustand zumindest abschnittsweise am Pixel, das mit der ausgewählten Spalten- und Zeilenleitung verbunden ist, anliegt, wenn der Spaltenimpuls am Pixel anliegt, und das Pixel so ansteuert, dass eine Lichtabstrahlung des Pixels vom zeitlichen Versatz zwischen dem Spaltenimpuls und dem Setzimpuls abhängt.

Description

ANZEIGEVORRICHTUNG
Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung mit einer Vielzahl von Pixeln und einer Steuereinheit zur Ansteuerung der Vielzahl von Pixeln.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102019105001.4, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Konventionelle Ansteuerungen für Pixel einer
Anzeigevorrichtung arbeiten in einer Kreuz-Matrix-Anordnung und mit Stromdimmen, um die Helligkeit durch
Intensitätsveränderung des abgestrahlten Lichts der Pixel zu beeinflussen. Dies wird auch als analoges Dimmen bezeichnet. Es wird beispielsweise für OLEDs und LCDs eingesetzt. Solch eine Ansteuerung ist für LED-Displays wegen des ungünstigen Einflusses auf Farbort beziehungsweise Farbpalette-Gamut nachteilig .
Es stellt sich die Aufgabe, eine Anzeigevorrichtung mit einer alternativen Ansteuerung bereitzustellen.
Zu diesem Zweck ist eine Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1 vorgesehen. Sie umfasst eine Vielzahl von Pixeln, wobei die Pixel in einem Array mit Zeilen und Spalten angeordnet sind. Sie umfasst ferner eine Vielzahl von Spaltenleitungen, jeweils verbunden mit den Pixeln einer der Spalten, und eine Vielzahl von Zeilenleitungen, jeweils verbunden mit den
Pixeln einer der Zeilen. Eine Steuereinheit ist verbunden mit der Vielzahl der Spaltenleitungen und geeignet, einen Spaltenimpuls für eine ausgewählte Spaltenleitung aus der Vielzahl der Spaltenleitungen zu generieren. Die
Steuereinheit ist auch verbunden mit der Vielzahl von
Zeilenleitungen und geeignet, ein Datensignal für eine ausgewählte Zeilenleitung aus der Vielzahl der
Zeilenleitungen zu generieren. Das Datensignal umfasst einen Setzimpuls, der beim Setzen des Pixels in einen strahlenden Zustand zumindest abschnittsweise am Pixel, das mit der ausgewählten Spalten- und Zeilenleitung verbunden ist, anliegt, wenn der Spaltenimpuls am Pixel anliegt, und das Pixel so ansteuert, dass eine Lichtabstrahlung des Pixels vom zeitlichen Versatz zwischen dem Spaltenimpuls und dem
Setzimpuls abhängt.
Diese Ansteuerung ermöglicht die versatzabhängige Ansteuerung der Anzeigevorrichtung mit hoher Dynamik. Die
Lichtabstrahlung erfolgt erst mit dem Anlegen des
Setzimpulses, sofern gleichzeitig der Spaltenimpuls anliegt. Erfolgt dieses zu einem frühen Zeitpunkt während der
Spaltenimpuls anliegt, das heißt der Versatz ist gering, so beginnt die Abstrahlung früher als wenn der Setzimpuls erst gegen Ende des Spaltenimpulses angelegt wird, das heißt der Versatz ist größer. Das Abschalten des Pixels kann durch einen Rücksetzimpuls oder automatisch nach vorgegebener Zeit erfolgen. Durch ein damit umsetzbares Pulsweitenkonzept, bei dem sich strahlende und nicht strahlende Zeiträume
abwechseln, lässt sich die Bittiefe und Grauabstufung
einstellen und ein Dimmeffekt erzielen. Diese
Pulsweitenmodulation für Activ-Matrix-Pixel ermöglicht eine optimale Bildqualität und erlaubt eine pixelfeine
Ansteuerung . In einer Ausführung ist die Steuereinheit ausgebildet, den zeitlichen Versatz zwischen dem Anfang des Spaltenimpulses und dem Anfang des Setzimpulses einzustellen, um so die Abstrahldauer zu beeinflussen.
Ein weiterer Freiheitsgrad rührt daher, dass die
Lichtabstrahlung von der Amplitude des Setzimpulses abhängt und die Steuereinheit geeignet ist, die Amplitude des
Setzimpulses einzustellen. Dadurch lässt sich die Intensität der Abstrahlung verändern.
In einer Ausführung ist die Steuereinheit ausgebildet, vor dem erneuten Setzen das Pixel zurückzusetzen, sodass es in einem nicht strahlenden Zustand ist und keine
Lichtabstrahlung erfolgt. Durch das obligatorische Rücksetzen vor jedem Setzen wird das Pixel in einen wohl definierten Ruhezustand, in dem es nicht strahlt, überführt, sodass beim anschließenden Setzen keine Interferenzen mit den zuvor gesetzten Informationen in der Pixelelektronik auftreten. Ein Pixel weist ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement und eine Pixelsteuerung auf. Wenn die Pixelsteuerung einen
Kondensator als Ladungsspeicher, und Informationsspeicher, hat, so führt das Rücksetzen zu dessen vollständiger
Entladung bevor er durch den Setzimpuls erneut aufgeladen wird .
In einer Ausführung ist die Steuereinheit ausgebildet, das Pixel zurückzusetzen, sobald ein Rücksetzimpuls am Pixel anliegt, wenn auch ein Spaltenimpuls am Pixel anliegt.
In einer alternativen Ausführung ist das Pixel ausgebildet, sich mit einem zeitlichen Abstand zum Setzen zurückzusetzen. Mit anderen Worten: Das Pixel wird ohne Rücksetzimpuls automatisch nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit in den nicht strahlenden Zustand zurückgesetzt.
In einer Ausführung ist die Steuereinheit ausgebildet, als Datensignal einen bipolaren Impuls, der eine Abfolge des Rücksetzimpuls gefolgt vom Setzimpuls ist, zu generieren, wobei, wenn der Spaltenimpuls am Pixel anliegt, auch
zumindest ein Abschnitt der Abfolge, das heißt zumindest der Rücksetzimpuls, am Pixel anliegt. Der bipolare Impuls umfasst einen Rücksetzimpuls mit beispielsweise negativem Vorzeichen, gefolgt von einem Setzimpuls mit entgegengesetztem,
beispielsweise positivem, Vorzeichen, sodass vor jedem neuen Setzen ein Zurücksetzen erfolgt. Vorteilhafterweise ist die Steuereinheit ausgebildet, den Abstand zwischen dem
Rücksetzimpuls und dem Setzimpuls einzustellen, um das
Abstrahlverhalten zu beeinflussen.
In einer Ausführung weist die Zeilenleitung einer Zeile zwei galvanisch voneinander getrennte Abschnitte auf, jeweils verbunden mit einer Gruppe von Pixeln in der Zeile. Die
Steuereinheit ist ausgebildet, jeweils ein Datensignal für die beiden Abschnitte zu generieren. Anschaulich bedeutet dies, dass das Array in zwei Bereiche getrennt ist, von denen eines die ersten Zeilenabschnitte der Zeilen umfasst und das andere die zweiten Zeilenabschnitte der Zeilen umfasst. Die Bereiche können weitgehend unabhängig voneinander angesteuert werden. Es ist damit eine parallele Ansteuerung der beiden Bereiche möglich, die, im Vergleich zu einer Ausführung mit durchgängigen Zeilenleitungen, mit um die Hälfte reduzierter Geschwindigkeit erfolgen kann. Es sei noch bemerkt, dass die Zeilenleitung auch in mehr als zwei Abschnitte aufgeteilt werden kann. In einer Ausführung ist die Steuereinheit ausgebildet, zwei Spaltenimpulse zur Auswahl zweier Spaltenleitungen zu
generieren, deren Versatz zu einem die ausgewählte
Zeilenleitung entlanglaufenden Setzimpuls so gewählt ist, dass wenn mindestens einer der Spaltenimpulse an einem der Pixel, der mit einer der ausgewählten Spalten- und der
Zeilenleitung verbunden ist, anliegt, auch zumindest ein Abschnitt des Setzimpulses am selben Pixel anliegt. Dies erlaubt die Ansteuerung zweier Pixel mit demselben
Setzimpuls. Auch hier erlaubt die Auswahl zweier
Spaltenimpulse einen Betrieb der Anzeigevorrichtung mit um die Hälfte reduzierter Geschwindigkeit.
Vorteilhafterweise umfasst die Steuereinheit bei obiger
Ausführung einen ersten Pulsgenerator, der den Setzimpuls an eine Seite der Zeilenleitung anlegt, und einen zweiten
Pulsgenerator, der den Rücksetzimpuls an die andere Seite der Zeilenleitung anlegt. Die beiden unipolaren Pulsgeneratoren haben einen einfacheren Aufbau als bipolare Pulsgeneratoren. Zudem können die unipolaren Pulse breiter sein, was den schaltungstechnischen Aufwand reduziert.
In einer Ausführung ist die Steuereinheit ausgebildet, die Spaltenleitungen zyklisch sukzessive auszuwählen, sodass, wenn ein Pixel in einem ersten Zyklus und in einem
drauffolgenden zweiten Zyklus in den strahlenden Zustand gesetzt wird, es in beiden Zyklen zunächst zurückgesetzt und gesetzt wird, wenn der Spaltenimpuls anliegt. Die Auswahl erlaubt, die Spalten sukzessive nacheinander auszuwählen und dabei deren Pixel anzusteuern, sodass eine zeilenindividuelle Ansteuerung möglich ist. In einer Ausführung ist die Steuereinheit ausgebildet, die Spaltenleitungen zyklisch sukzessive auszuwählen, sodass wenn ein Pixel in einem ersten Zyklus in den aktiven Zustand gesetzt wird und im darauffolgenden zweiten Zustand darin verbleibt, im ersten Zyklus das Datensignal nur einen
Setzimpuls umfasst und im zweiten Zyklus das Datensignal keinen Rücksetz- oder Setzimpuls oder nur einen
Nachsetzimpuls umfasst. Bei dieser Ansteuerung wird das Pixel nicht bei jeder Auswahl seiner Spalte zurückgesetzt und neu gesetzt, sondern verbleibt bis zum Rücksetzen in seinem
Zustand oder es wird lediglich ein parasitärer Ladungsverlust durch Nachsetzen in der Pixelsteuerung ausgeglichen. Der Nachsetzimpuls ist bei gleicher Polarität kleiner als der Setzimpuls .
Das Zurücksetzen erfolgt durch einen Rücksetzimpuls. Die Steuereinheit ist ausgebildet, die Spaltenleitungen zyklisch sukzessive auszuwählen, sodass wenn ein Pixel in einem Zyklus aus dem strahlenden Zustand in den nichtstrahlenden Zustand zurückgesetzt wird, das Datensignal nur einen Rücksetzimpuls umfasst. Die geschilderte Ansteuerung erlaubt die gezielte Pulsweitenmodulationsansteuerung, sodass sich Zeiträume, in denen das gesetzte Pixel strahlt, und Zeiträume, in denen das zurückgesetzte Pixel nicht strahlt, abwechseln, was einer Pulsweitenmodulation entspricht.
In einer Ausführung sind Versorgungsleitungen zweier der Zeilen auf Arrayebene galvanisch getrennt, sodass
Spannungsabfälle bei der Pixelsteuerung zu vernachlässigen sind und geringere schaltungstechnische Anforderungen an die Pixelsteuerungen mit sich bringen. In einer Ausführung umfasst die Pixelsteuerung einen
Ladungsspeicher, beispielsweise einen Kondensator, für die Energie des Setzimpulses, wobei die Ladungsmenge des
Ladungsspeichers durch eine Schutzdiode oder
Schaltungsanordnung parallel zum Ladungsspeicher begrenzt wird. Die Pixelsteuerung kann auf einer 2T1C-Struktur basieren, die zwei Transistoren und einen Kondensator aufweist .
In einer Ausführung umfasst die Pixelsteuerung eine
Kippschaltung, die nach Triggern mit dem Setzimpuls nach einer vorgegebenen Zeit in einen Ruhezustand zurückkehrt, sodass der Pixel zurückgesetzt wird. Diese Kippschaltung erlaubt das automatische Zurücksetzen beispielsweise nach Ablauf einer von der Schaltungsdimensionierung abhängigen Zeitspanne, ohne dass das Anlegen eines Rücksetzimpulses erforderlich ist. Solch eine Kippschaltung kann
beispielsweise ein Mono-Flop sein.
Die oben beschriebene Anzeigevorrichtung und ihre
Ausführungen erlaubt die Ansteuerung mit und die Generierung von schnellen Impulsen. Dabei ist die Dauer der für die einzelnen Pixel vorgesehenen Impulse kurz.
Im Folgenden wird die Anzeigevorrichtung anhand von
Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Figuren näher erläutert .
Figur 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Anzeigevorrichtung .
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Pixels. Figur 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Anzeigevorrichtung .
Figur 4 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anzeigevorrichtung.
Figur 5 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anzeigevorrichtung.
Figur 6 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anzeigevorrichtung.
Figur 7 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anzeigevorrichtung.
Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Pixelsteuerung und einem Licht emittierenden Halbleiterbauelement.
Figur 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Pixelsteuerung und einem Licht emittierenden
Halbleiterbauelement .
Figur 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Pixelsteuerung und einem Licht emittierenden
Halbleiterbauelement .
Figur 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Teil einer Pixelsteuerung und Licht emittierenden
Halbleiterbauelementen .
Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau eines
Ausführungsbeispiels einer Anzeigevorrichtung mit einer Vielzahl von Pixeln P0101, P0102, P0103, P01Y, P0201, P0301, PX01, die in einem Array mit einer Vielzahl von Zeilen, nämlich X, und einer Vielzahl von Spalten, nämlich Y, angeordnet sind. Der Übersichtlichkeit halber sind nicht alle Pixel dargestellt. Das Array weist X * Y Pixel P0101, P0102, P0103, P01Y, P0201, P0301, PX01 auf.
Die Anzeigevorrichtung umfasst eine Vielzahl von
Zeilenleitungen LI ... LX, von denen der Übersichtlichkeit halber nicht alle dargestellt sind. Die Anzahl der
Zeilenleitungen LI ... LX ist X. Jede Zeilenleitung LI ... LX ist verbunden mit den Pixeln einer der Zeilen. So ist
beispielsweise die erste Zeilenleitung LI mit den Pixeln P0101, P0102, P0103 ... P01Y in der ersten Zeile verbunden.
Die Anzeigevorrichtung umfasst eine Vielzahl von
Spaltenleitungen CI ... CY, von denen der Übersichtlichkeit halber nicht alle dargestellt sind. Die Anzahl der
Spaltenleitungen CI ... CY ist Y. Jede Spaltenleitung CI ... CY ist verbunden mit den Pixeln einer der Spalten. So ist die erste Spaltenleitung CI mit den Pixeln P0101, P0201, P0301 ... PX01 in der ersten Spalte verbunden.
Eine Steuereinheit 2 ist zur Ansteuerung der Pixel
vorgesehen. Sie ist verbunden mit der Vielzahl der
Spaltenleitungen CI ... CY und geeignet, Spaltensignale CS1 ... CSY für die Spaltenleitungen CI ... CY zu generieren, und sie ist verbunden mit der Vielzahl von Zeilenleitungen LI ... LX und geeignet, Datensignale LP1 ... LPX für die Zeilenleitungen LI ... LX zu generieren
Jeder der Pixel P0101, P0102, P0103, P01Y, P0201, P0301, PX01 ist mit einer der Zeilenleitungen LI, LX und einer der
Spaltenleitungen CI, CY verbunden und lässt sich durch Auswahl der mit ihm verbundenen Spaltenleitung CI, CY mittels eines Spaltensignals CS1, CSY und gleichzeitigem Anlegen eines Datensignals LP1, LPX an die mit dem ausgewählten Pixel verbundene Zeilenleitung LI, LX ansteuern, sodass die Pixel in gewünschter Weise, das heißt in vom Datensignal LP1, LPX abhängiger Weise, Licht abstrahlen.
Die Spaltensignale CS1, CSY werden mittels eines
Spaltensignalgenerators 4 für die Vielzahl der
Spaltenleitungen CI ... CY derart generiert, dass ein
Spaltenimpuls an einer Spaltenleitung anliegt, um sie
auszuwählen. Die Datensignale LP1 ... LPX werden mittels eines Zeilensignalgenerators 6 verbunden mit der Vielzahl der
Zeilenleitungen LI ... LX zur Ansteuerung der Pixel in der ausgewählten Spalte generiert.
Die Ansteuerung der Pixel P0101, P0102, P0103, P01Y, P0201, P0301, PX01 erfolgt spaltenweise, indem die Spalten zyklisch sukzessive ausgewählt werden und an die ausgewählten Pixel der Spalte gegebenenfalls ein Datensignal angelegt wird.
Zunächst werden die Pixel der ersten Spalte angesteuert, dann die der zweiten Spalte und so weiter. Nach der Ansteuerung der Pixel der Y-ten Spalte werden wieder die Pixel der ersten Spalte angesteuert. Die Abfolge aller angesteuerten Spalten wird als Zyklus bezeichnet. Die Frequenz, mit der die Zyklen wiederholt werden, wird als Bildfrequenz (englisch
„framerate") bezeichnet.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Pixels P aus dem Array mit einem Licht emittierenden Halbleiterbauelement 200, beispielsweise einer LED oder einer pLED, und einer
Pixelsteuerung, mittels der ein Strom zum Betreiben des Licht emittierenden Halbleiterbauelements 200 eingestellt wird. Die Lichtabstrahlung hängt vom eingestellten Strom ab. Fließt kein Strom, erfolgt keine Lichtabstrahlung.
Dem Halbleiterbauelement 200 sind zur Ansteuerung ein
Kondensator 210, ein Schalttransistor 220 sowie ein
Treibertransistor 230 zugeordnet. Dem Pixel P sind zur
Ansteuerung darüber hinaus eine Zeilenleitung L, über die Daten LP angelegt werden, eine Spaltenleitung C zum Schalten mittels eines Spaltensignals CS und zwei Versorgungsleitungen für ein Versorgungspotenzial VDD und ein Bezugspotenzial GND zugeordnet. Der Schalttransistor 220 ist eingerichtet, den Kondensator 210 mit einer Spannung zu beaufschlagen und ihn damit zu be- oder entladen. Der Kondensator 210 ist
eingerichtet, eine den Treibertransistor 230 steuernde
Spannung bereitzustellen, durch die wiederum der Strom durch den Treibertransistor 230 und das Halbleiterbauelement 200 eingestellt werden kann. Der Kondensator 210 wird als analoges Speicherelement eingesetzt. In diesem
Ausführungsbeispiel werden in der Pixelsteuerung eine
gemeinsame Anode und ein n-FET eingesetzt. Andere
Transistorstrukturen und damit auch Polarisationen sind denkbar .
Die oben beschriebene Pixelansteuerung wird auch als 2T1C- Struktur bezeichnet, da sie zwei Transistoren und einen
Kondensator aufweist.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer
Anzeigevorrichtung mit einer Vielzahl von Pixeln, die in Zeilen und Spalten angeordnet sind, wie bereits im
Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben. Auf die Darstellung der Steuereinheit 2 wurde der Übersichtlichkeit halber
verzichtet . In diesem Ausführungsbeispiel sind exemplarisch 1000 Spalten vorgesehen, die zyklisch sukzessive ausgewählt werden, indem ein rechteckförmiger Spaltenimpuls als Spaltensignal CS1,
CS2, CS3 an jeweils eine Spaltenleitung CI, C2, C3 angelegt wird. Bei einer Bildfrequenz von 60 Hz und 1000 Spalten
(Y=1000) ergibt sich eine Spaltenimpulsbreite T=l/60/1000 von 16,6 ps . In diesem Zeitfenster können durch Anlegen von
Datensignalen an die Zeilenleitungen die Pixel der
ausgewählten Spalte angesteuert werden. In Figur 3 ist exemplarisch ein Datensignal LP1 gezeigt, das an die erste Zeilenleitung LI angelegt wird.
Das Datensignal LP1 umfasst eine Abfolge von einem
Rücksetzimpuls RP mit negativer Amplitude und einem
Setzimpuls SP mit positiver Amplitude. Die Dauer der Abfolge ist so gewählt, dass sowohl der Rücksetzimpuls RP als auch der Setzimpuls SP am Pixel anliegen, solange der
Spaltenimpuls CS1 anliegt. Mit anderen Worten: Die Abfolge von Rücksetzimpuls RP und Setzimpuls SP ist kürzer oder gleich der Spaltenimpulsbreite T.
Der Rücksetzimpuls RP bewirkt, dass das Pixel in einen nicht Licht emittierenden Zustand gesetzt wird, sodass er auch als Ausschaltimpuls bezeichnet werden kann. Er bewirkt die
Entladung des Kondensators 210 in der Pixelsteuerung, um ihn in einen wohldefinierten Zustand zu versetzen. Der Setzimpuls SP bewirkt, dass das Pixel in einen Licht emittierenden
Zustand gesetzt wird, sodass er auch als Anschaltimpuls bezeichnet werden kann. Er lädt den Kondensator 210, sodass in Abhängigkeit der Amplitudenhöhe, und damit der auf den Kondensator 210 geladenen Ladungsmenge, der Strom durch das Licht emittierende Halbleiterbauelement 200 und damit dessen Abstrahlung eingestellt wird. Während der Zeitspanne vom Beginn des Rücksetzimpulses RP bis zum Beginn des Setzimpulses SP leuchtet das
Halbleiterbauelement 200 nicht. Diese Zeitspanne wird auch als Anschaltzeit TOT, von englisch „turn on time",
bezeichnet. Sie ist von der Steuereinheit 2 einstellbar. Eine kurze Anschaltzeit TOT mit geringem Abstand zwischen dem Rücksetz- und Setzimpuls führt dazu, dass das
Halbleiterbauelement 200 während der Pulsdauer T einen längeren Zeitraum leuchtet als dies bei einer langen
Anschaltzeit TOT mit größerem Abstand zwischen dem Rücksetz- und Setzimpuls der Fall ist. Nach dem Ende des Setzimpulses SP bleibt der Pixel im leuchtenden Zustand, da die während des Setzens auf den Kondensator 200 aufgebrachte Ladung den Stromfluss durch das Halbleiterbauelement 200 nach wie vor in unveränderter Weise steuert. Das nächste Pixel in der Zeile kann durch Anlegen des nächsten Setzimpulses SP in ähnlicher Weise angesteuert werden. Soll ein Pixel nicht mehr leuchten, kann als Datensignal lediglich der Rücksetzimpuls RP angelegt werden .
Durch die Amplitudenhöhe und die Einstellung der Anschaltzeit TOT stehen zwei Freiheitsgrade zur Einstellung der
Pixelhelligkeit und Abstrahldauer zur Verfügung. Zurücksetzen und Setzen erfolgen während ein Spaltenimpuls anliegt.
Während des in diesem Ausführungsbeispiel 16,6 ps langen Spaltenimpulses wird die Elektronik der Pixelsteuerung entladen und gegebenenfalls wieder geladen. Während zumindest eines Zeitabschnitts dieser Zeitspanne, sei es analog oder digital diskretisiert, kann durch das Licht emittierende Halbleiterbauelement 200 Strom fließen und dieses Licht abstrahlen. Das Verhältnis der An-Zeit, in der Licht
abgestrahlt wird, zur Summe von An-Zeit und Aus-Zeit, in der kein Licht abgestrahlt wird, ergibt dann den Aussteuergrad (englisch „duty cycle"), der beispielsweise ein Wert für die eingestellte Graustufe ist.
In einem Ausführungsbeispiel sind die Versorgungsleitungen für Versorgungs- und Bezugspotenzial VDD, GND zweier der Zeilen, an denen das gleiche Potenzial anliegt, auf
Arrayebene galvanisch getrennt. Mit anderen Worten: Die
Versorgungsleitungen für das Versorgungspotenzial VDD und das Bezugspotenzial GND für jede Zeile sind von denen einer anderen Zeile galvanisch getrennt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Versorgungsleitungen für das
Versorgungspotenzial VDD und das Bezugspotenzial GND für eine Gruppe von Zeilen von denen einer anderen Gruppe von Zeilen galvanisch getrennt sind. Bei solch einem Aufbau sind
Spannungsabfälle an der gemeinsamen Versorgungspotenzial oder Bezugspotenzialleitung zu vernachlässigen. Es ist immer nur ein Pixel pro Zeile ausgewählt. Die Pixelansteuerung kann in solch einem Fall als 2T1C-Struktur, wie in Figur 2
beschrieben, ausgebildet sein, da Spannungsabfälle an den gemeinsamen Versorgungspotenzial- oder
Bezugspotenzialleitungen zu vernachlässigen sind. Die
Elektronik der Pixelansteuerung kann in solch einem
Ausführungsbeispiel TFT-basiert (zum Beispiel IGZO, LTPS) oder Silizium-basiert (zum Beispiel kristallin, ASIC) sein.
Es sei noch bemerkt, dass die schaltungstechnischen Vorteile mit einem erhöhten Platzbedarf für die separaten
Versorgungsleitungen in jeder Zeile einhergehen.
Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Anzeigevorrichtung. Um Wiederholungen zu vermeiden, konzentriert sich die Beschreibung auf Unterschiede zum vorangegangenen Ausführungsbeispiel in Figur 3.
Die Zeilenleitung L1...LX jeder Zeile weisen zwei voneinander getrennte Abschnitte Lla...LXa und Llb...LXb auf. Die Abschnitte Lla...LXa und Llb...LXb sind jeweils verbunden mit einer Gruppe von Pixeln in der Zeile. Bei 1000 Spalten sind in diesem Ausführungsbeispiel im ersten Abschnitt Lla...LXa jeder Zeile 500 Pixel in der ersten bis zur fünfhunderten Spalte
vorgesehen. Im zweiten Abschnitt jeder Zeile Llb...LXb sind ebenfalls 500 Pixel in der fünfhundertsten bis zur
tausendsten Spalte vorgesehen.
Der Datensignalgenerator 6 (in Figur 4 nicht dargestellt) ist ausgebildet, jeweils ein Datensignal für die beiden
Abschnitte zu generieren, sodass gleichzeitig eine Spalte in der ersten und eine Spalte in der zweiten Gruppe ausgewählt und deren Pixel zurückgesetzt und gesetzt werden können.
Beispielhaft können die erste und die fünfhundertste Spalte gleichzeitig ausgewählt werden, danach die zweite und
fünfhundertzweite Spalte, und so weiter. Andere Abfolgen sind denkbar, beispielsweise, dass die erste und die tausendste Spalte gleichzeitig ausgewählt werden, danach die zweite und neunhundertneunundneunzigste Spalte, und so weiter.
Wie in Figur 4 angedeutet, können die Datensignale auf beiden Seiten (was in Figur 4 links und rechts entspricht) der in die Abschnitte Lla...LXa und Llb...LXb getrennten Zeilenleitungen L1...LX angelegt werden.
Da zwei Pixel zeitgleich gesetzt werden können, ergibt sich im Vergleich zum vorangegangenen Ausführungsbeispiel bei gleicher Spaltenanzahl Y und Bildfrequenz eine größere Spaltenimpulsbreite T. Sie ist bei zwei Abschnitten pro
Zeilenleitung doppelt so groß. Bei einer Bildfrequenz von 60 Hz und 1000 Spalten (Y=1000) ergibt sich eine Pulsbreite T von 33 ps .
Das Vorsehen getrennter Abschnitte von Zeilenleitungen geht üblicherweise auch mit dem Vorsehen getrennter
Versorgungsleitungen für die Pixel der verschiedenen
Abschnitte einher.
Obgleich der Datensignalgenerator 6 zwei Pulse gleichzeitig generieren muss, was mit erhöhtem Schaltungsaufwand
einhergeht, bleibt für die Rücksetz- und Setzimpulsgeneration und deren Breite mehr Zeit, was eine Aufwandsreduktion für diese Aspekte bedeutet.
Es sei bemerkt, dass, obgleich im Ausführungsbeispiel nur zwei Abschnitte Lla...LXa und Llb...LXb beschrieben wurden, auch Ausführungen mit mehr als zwei Abschnitten pro Zeilenleitung LI...LY denkbar sind.
Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Anzeigevorrichtung. Um Wiederholungen zu vermeiden,
konzentriert sich die Beschreibung auf Unterschiede zum
Ausführungsbeispiel in Figur 3.
Der Datensignalgenerator 6 umfasst einen ersten Pulsgenerator
61, der den Rücksetzimpuls RP an eine Seite der
Zeilenleitungen L1...LX anlegt, und einen zweiten Pulsgenerator
62, der den Setzimpuls SP an die andere Seite der
Zeilenleitungen L1...LX anlegt. Eine derartige Anordnung wäre auch geeignet, um die im Zusammenhang mit Figur 3
beschriebene Abfolge von Rücksetz- und Setzimpuls innerhalb der in Figur 3 erforderlichen Spaltenimpulsdauer zu generieren .
Dieses Ausführungsbeispiel in Figur 5 weist jedoch eine doppelte Dynamik im Vergleich zu dem in Figur 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel auf, bei dem die Spaltenimpulsdauer T doppelt so lang ist, das heißt 33 pm. Es werden zwei
Spaltenimpulse zur Auswahl zweier Spalten generiert, deren zeitlicher Abstand mit der Laufzeit von Setz- und
Rücksetzimpuls zwischen den ausgewählten Spalten
korrespondiert. Die Pulsgeneratoren 61, 62 können an den beiden Seiten der Zeilenleitungen L1...LX angeordnet sein.
Der Spaltenimpuls an einem der Pixel, der mit einer der ausgewählten Spalten- und der Zeilenleitungen verbunden ist, ist so gewählt, dass innerhalb der Zeit, in der derselbe Spaltenimpuls am Pixel anliegt, neben dem Rücksetzpuls PR auch der Setzimpuls PS am selben Pixel anliegt, wenn das Pixel gesetzt werden soll. Wenn beide Pixel gesetzt werden sollen, ist vorgenanntes für beide Pixel der Fall.
In der Zeit, in der die Pulsgeneratoren 61, 62 keine Pulse generieren, der sogenannten Aus-Zeit, sind sie hochohmig, um die Generierung des anderen Pulses nicht zu beeinflussen. Auf diese Weise lassen sich durch denselben Rücksetz- und
Setzimpuls RP, SP zwei Pixel programmieren. Der Versatz der Spaltenimpulse relativ zum Setzimpuls ist ebenso wie der Abstand von Rücksetz- und Setzimpuls RP, SP und der
Amplituden des Setzimpulses SP wählbar, sodass damit auch der Ansteuergrad und die Helligkeit der Pixel einstellbar ist. Überlicherweise werden mit denselben Rücksetz- und
Setzimpulsen RP, SP Pixel angesteuert, die einen Abstand von einem bis zu zwanzig Pixeln voneinander haben. In Figur 5 wurde ein beispielhafter Abstand zehn gewählt.
Obgleich zwei Pulsgeneratoren 61, 62 vorgesehen sind, bleibt für die Rücksetz- und Setzimpulsgeneration und deren Breite mehr Zeit, was eine Aufwandsreduktion für diese Aspekte bedeutet .
Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Anzeigevorrichtung. Um Wiederholungen zu vermeiden,
konzentriert sich die Beschreibung auf Unterschiede zum
Ausführungsbeispiel in Figur 3.
Das Ausführungsbeispiel in Figur 6 hat eine höhere Dynamik, bei der die Spalten mit einer wesentlich höheren Frequenz als in Figur 3 beschrieben durchlaufen werden. Exemplarisch weist das Ausführungsbeispiel in Figur 6 eine x-fache Bildfrequenz auf, sodass sich bei x=256 und einer Bildfrequenz von 256*60 Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, während der
Spaltensignalimpuls am Pixel anliegt, jedoch nicht eine
Abfolge von Rücksetz- und Setzimpuls angelegt, sondern es liegt, während der Spaltenimpuls am Pixel anliegt, entweder ein Setzimpuls SP oder ein Rücksetzimpuls RP am Pixel an. Das Pixel wird, wenn es im abstrahlenden Zustand verbleiben soll, nicht im nächsten Zyklus zurück und wieder neu gesetzt, sondern kann mehrere Zyklen ohne erneutes Setzen im
strahlenden Zustand verbleiben. Auch hier ist der
Ansteuergrad durch den Versatz von Spaltenimpuls und
Setzimpuls einstellbar und damit veränderbar. Je später der Setzimpuls SP innerhalb der Spaltenimpulsdauer auftritt desto größer ist die Anschaltzeit TOT. Das Zurücksetzen erfolgt erst bei einem der folgenden
Spaltenimpulse, die am Pixel anliegen. Wenn kein
Spaltenimpuls anliegt, bleibt der Treibertransistor 230 der Pixelsteuerung leitend und die Ladung im Kondensator 210 wird fast beliebig lange gespeichert, bis sie bei einer der nächsten Auswahlvorgänge der Spalten entladen wird. Die
Spaltenleitung wird nach 65 ps (das heißt 1000*65 ns) erneut ausgewählt .
Die An-Zeit in einem Zeitfenster von 16,6 ms (entspricht 60 Hz) ist n*65 ps + (x-n) *m mit m<65 ns, n<256, x=256.
Vorteilhafterweise werden geringe Leckströme in der
Pixelsteuerung durch ein Nachsetzen mittels eines
Nachsetzimpulses SPN ausgeglichen. Der Nachsetzimpuls SPN hat dieselbe Polarität wie der Setzimpuls SP, weist jedoch eine geringere Amplitude auf, die lediglich Ladungsverluste am Kondensator 210 durch Leckströme kompensiert.
Das Versetzen des Pixels in den nicht strahlenden Zustand erfolgt durch einen Rücksetzimpuls RP während der
Spaltenimpuls am Pixel anliegt. Die genannten Datensignale SP, RP, SPN sind exemplarisch in Figur 6 skizziert. Wenn kein Puls generiert wird, ist der Datensignalgenerator 6
hochohmig .
In einem Ausführungsbeispiel wird ein bipolarer Impuls mit Rücksetz- und Setzimpuls generiert und die Ansteuerung erfolgt derart, dass entweder der Rücksetz- oder der
Setzimpuls innerhalb des Spaltenimpulses anliegt.
Die kürzeren Spaltensignalimpulse und das gezielte Setzen und Zurücksetzen erlauben eine noch feinere Einsteilbarkeit der Dynamik und Helligkeit. Es ist eine feingranulare Abstimmung der Dauer und Graustufen möglich.
Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Anzeigevorrichtung. Um Wiederholungen zu vermeiden,
konzentriert sich die Beschreibung auf Unterschiede zum
Ausführungsbeispiel in Figur 6.
In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt das Rücksetzen der Pixel in den nicht strahlenden Zustand nach einer
vorgegebenen Zeit nach dem Setzen. Mit anderen Worten: Ein Rücksetzimpuls ist nicht erforderlich. Der Setzimpuls SP kann eine Breite haben, die geringer, gleich oder größer als der Spaltenimpuls ist. Im letztgenannten Fall lassen sich durch denselben Setzimpuls SP mehrere benachbarte Pixel in einer Zeile ansteuern.
Die vorgegebene Zeit zum Zurücksetzen kann im Bereich der Bildfrequenz liegen, bei einer Spaltenimpulsbreite T=65ns und 1000 Spalten also 65 ps=1000* 65ns . Die Zeit zum Zurücksetzen kann in einem anderen Ausführungsbeispiel größer sein.
Die An-Zeit in einem Zeitfenster von 16,6 ms (entspricht 60 Hz) ist beispielsweise n*65ps + (x-n) *m mit m<65 ns, n<256, x=256.
Auch dieses Ausführungsbeispiel erlaubt eine feinere
Einsteilbarkeit der Dynamik und Helligkeit. Es ist eine feingranulare Abstimmung der Dauer und Graustufen möglich.
Figur 8 zeigt einen Schaltplan für ein Ausführungsbeispiel einer Pixelsteuerung und einem Licht emittierenden
Halbleiterbauelement als beispielhafte Pixelelektronik. Das Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine parallel zum Kondensator 210 geschaltete Schutzdiode (englisch „clamping diode"), die als Z-diode 240 ausgebildet ist und die die am Kondensator 210 anliegende Spannung begrenzt. Bei dieser einfachen Form der Pixelelektronik erfolgt auch bei
Vollaussteuerung des Gateanschlusses des Treibertransistors 230 mit dem Setzimpuls SP als Datensignal LP eine
Spannungsbegrenzung und Strompinning . Der Strom ist limitiert durch die LED 200, infolgedessen auf einen festen Wert eingestellt und weitgehend unabhängig von der Amplitude, sofern der Setzimpuls SP ausreichend Energie aufweist.
Darüber hinaus erlaubt diese Ausführung ein automatisches, wenn auch langsames, Rücksetzen, da durch die vorgegebene Ladungsmenge auch die Zeit vorgegeben ist bis aufgrund der Leckströme eine Entladung des Kondensators und damit ein Zurücksetzen des Pixels in den nicht strahlenden Zustand erfolgt ist.
Figur 9 zeigt einen Schaltplan für ein Ausführungsbeispiel einer Pixelansteuerung und einem Licht emittierenden
Halbleiterbauelement 200, nämlich eine LED. Die
Pixelansteuerung geht nach einer vorgegebenen Zeit in einen nicht strahlenden Zustand, bei dem kein Strom durch das Halbleiterbauelement 200 fließt. Die Pixelsteuerung umfasst ein Mono-Flop mit zwei Transistoren 310, 320, das durch den Setzimpuls SP als Datensignal LP getriggert wird und nach einer durch die Schaltungsdimensionierung bestimmten Zeit wieder von selbst in einen Ruhezustand zurückkehrt. Auch bei dieser Schaltungsanordnung liegt eine Biasstrombegrenzung, also ein Stromspinning, vor. Dem Halbleiterbauelement 200 ist zur Ansteuerung ein
Schalttransistor 220 sowie ein Treibertransistor 230
zugeordnet. Zwischen dem Treibertransistor 230 und der LED 200 sind die als Mono-Flop verschalteten Transsitoren 310,
320 vorgesehen, die über den Schalttransistor 220 getriggert werden. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Transistoren 220, 230, 310, 320 als N-Kanal Anreicherungs-MOSFETs
ausgebildet .
Figur 10 zeigt einen Schaltplan für ein Ausführungsbeispiel einer Pixelansteuerung und einem Licht emittierenden
Halbleiterbauelement 200, nämlich eine LED. Die
Pixelansteuerung weist ebenfalls eine Kippschaltung auf, die nach einer vorgegebenen Zeit in den Ruhezustand geht, wodurch der Stromfluss durch die LED 200 unterbrochen wird. Dem
Halbleiterbauelement 200 sind zur Ansteuerung ein
Schalttransistor 220 und ein Kondensator 210 zugeordnet.
Vier Transistoren 330, 340, 350, 360 sind derart verschaltet, dass sie durch Setzimpuls SP getriggert werden, dass der Stromfluss durch die LED 200 ermöglicht wird und die
Kippschaltung nach einer durch ihre Dimensionierung
bestimmten Zeit von selbst wieder in die Ruhelage
zurückkehrt .
Ein erster und ein zweiter Transistor 330, 340 sind in Reihe zur LED 200 geschaltet, wobei der Gateanschluss des ersten Transistors 330 mit dem Kondensator 210 verbunden ist, sodass er als Treiberkonsensator wirkt. Parallel zur Reihenschaltung von der LED 200 und dem ersten und zweiten Transistor 330,
340 sind ein dritter und vierter Transistor 350, 360 in Reihe geschaltet, wobei Drain- und Gateanschluss des dritten
Transistors 350 miteinander verbunden sind. Der Gateanschluss des vierten Transistors 360 ist zwischen die LED 200 und den ersten Transistor 330 geführt. Der Gateanschluss des zweiten Transistors 340 ist zwischen den dritten und vierten
Transistor 350, 360 geführt. In diesem Ausführungsbeispiel sind der erste, dritte und vierte Transistor 330, 350, 360 ebenso wie der Schalttransistor 220 als N-Kanal
Anreicherungs-MOSFETs ausgebildet. Der zweite Transistor 340 ist als P-Kanal Anreicherungs-MOSFET ausgebildet.
Figur 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung, die ebenfalls von selbst in den Ruhezustand zurückkehrt. Neben einer Reihe von LEDs 200 und dem Treibertransistor 230 ist ein erster Widerstand 410 in Reihe geschaltet. Parallel zum Gateanschluss des Treibertransistors 230 und dem ersten
Widerstand 410 ist ein Transistor 370 und ebenfalls parallel eine Z-Diode 510 geschaltet. Der Gateanschluss des
Transistors 370 ist zwischen den Treibertransistor 230 und den ersten Widerstand 410 geführt. Parallel zu den LEDs 200 und dem Gateanschluss des Treibertransistors 230 ist ein zweiter Widerstand 420 geschaltet.
Die zuvor beschriebenen Schaltungsanordnungen sind komplexere Ausführungen mit Kippschaltung und können zum Beispiel trotz kurzem Setzimpuls SP ein Strompinning ermöglichen. Der Strom ist limitiert durch die LED 200 und somit auf einen festen Wert eingestellt, der unabhängig vom Setzimpuls SP ist, sofern dieser ausreichend Energie aufweist.
Die Merkmale der Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .
Bezugszeichenliste
2 Steuereinheit
4 Spaltensignalgenerator
6 Datensignalgenerator
200 Halbleiterbauelement
210 Kondensator
220, 230, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370 Transistor
410, 420 Widerstand
240, 510 Z-Diode
C, CI ... CY Spaltenleitung
CS, CS1 ... CSY Spaltensignal
L, LI ... LX Zeilenleitungen
LP, LP1 ... LPX Datensignal
P, P0101, PO102 , P0103, P01Y, P0201, P0301, PX01 Pixel
VDD, GND Potenzial
TOT Anschaltzeit
SP Setzimpuls
RP Rücksetzimpuls
NSP Nachsetzimpuls
T Impulsbreite

Claims

Patentansprüche
1. Anzeigevorrichtung mit
- einer Vielzahl von Pixeln (P, P0101, P0102, P0103, P01Y, P0201, P0301, PX01), die in einem Array mit Zeilen und
Spalten angeordnet sind,
- einer Vielzahl von Spaltenleitungen (CI ... CY) , jeweils verbunden mit den Pixeln einer der Spalten,
- einer Vielzahl von Zeilenleitungen (LI ... LX) , jeweils verbunden mit den Pixeln einer der Zeilen,
- eine Steuereinheit (2) verbunden mit der Vielzahl der
Spaltenleitungen und geeignet, einen Spaltenimpuls (CS1 ...
CSY) für eine ausgewählte Spaltenleitung aus der Vielzahl der Spaltenleitungen zu generieren,
und verbunden mit der Vielzahl von Zeilenleitungen und geeignet, ein Datensignal (LP1 ... LPX) für eine ausgewählte Zeilenleitung aus der Vielzahl der Zeilenleitungen zu
generieren,
- wobei das Datensignal einen Setzimpuls (SP) umfasst, der beim Setzen des Pixels in einen strahlenden Zustand zumindest abschnittsweise am Pixel, das mit der ausgewählten Spalten- und Zeilenleitung verbunden ist, anliegt, wenn der
Spaltenimpuls am Pixel anliegt, und das Pixel so ansteuert, dass eine Lichtabstrahlung des Pixels vom zeitlichen Versatz zwischen dem Spaltenimpuls und dem Setzimpuls abhängt.
2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1,
wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, den zeitlichen
Versatz zwischen dem Anfang des Spaltenimpulses und dem
Anfang des Setzimpulses einzustellen.
3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lichtabstrahlung von der Amplitude des Setzimpulses abhängt und die Steuereinheit geeignet ist, die Amplitude des Setzimpulses einzustellen.
4. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, vor dem erneuten Setzen das Pixel zurückzusetzen, sodass es in einem nicht strahlenden Zustand ist.
5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4,
wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, das Pixel
zurückzusetzen, sobald ein Rücksetzimpuls (RP) am Pixel anliegt, wenn ein Spaltenimpuls am Pixel anliegt.
6. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4,
wobei das Pixel ausgebildet ist, sich mit einem zeitlichen Abstand zum Setzen zurückzusetzen.
7. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, als Datensignal einen bipolaren Impuls mit einer Abfolge mit dem
Rücksetzimpuls gefolgt vom Setzimpuls zu generieren, wobei wenn der Spaltenimpuls am Pixel anliegt, auch zumindest ein Abschnitt der Abfolge am Pixel anliegt.
8. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, den Abstand zwischen dem Rücksetzimpuls und dem Setzimpuls einzustellen.
9. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei die Zeilenleitung einer Zeile zwei galvanisch
voneinander getrennte Abschnitte (Lla ... LXa, Llb ... LXb) aufweist, jeweils verbunden mit einer Gruppe von Pixeln in der Zeile, und wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, jeweils ein Datensignal für die beiden Abschnitte zu
generieren .
10. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, zwei Spaltenimpulse zur Auswahl zweier Spaltenleitungen zu generieren, deren Versatz zu einem die ausgewählte Zeilenleitung
entlanglaufenden Setzimpuls so gewählt ist,
dass wenn mindestens einer der Spaltenimpulse an einem der Pixel, der mit einer der ausgewählten Spalten- und der
Zeilenleitung verbunden ist, anliegt, auch zumindest ein Abschnitt des Setzimpulses am selben Pixel anliegt.
11. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei die Steuereinheit einen ersten Pulsgenerator (62), der den Setzimpuls an eine Seite der Zeilenleitung anlegt, und einen zweiten Pulsgenerator (61), der den Rücksetzimpuls an die andere Seite der Zeilenleitung anlegt, umfasst.
12. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, die Spaltenleitungen zyklisch sukzessive auszuwählen, sodass, wenn ein Pixel in einem ersten Zyklus und in einem drauffolgenden zweiten
Zyklus in den strahlenden Zustand gesetzt wird, es in beiden Zyklen zunächst zurückgesetzt und gesetzt wird, wenn der Spaltenimpuls anliegt.
13. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, die Spaltenleitungen zyklisch sukzessive auszuwählen, sodass, wenn ein Pixel in einem ersten Zyklus in den aktiven Zustand gesetzt wird und im darauffolgenden zweiten Zustand darin verbleibt, im ersten Zyklus das Datensignal einen Setzimpuls umfasst und im zweiten Zyklus das Datensignal keinen Rücksetz- oder
Setzimpulsimpuls oder nur einen Nachsetzimpuls (SPN) umfasst.
14. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und 13,
wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, die Spaltenleitungen zyklisch sukzessive auszuwählen, sodass, wenn ein Pixel in einem Zyklus aus dem strahlenden Zustand in den nicht
strahlenden Zustand zurückgesetzt wird, das Datensignal nur einen Rücksetzimpuls umfasst.
15. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei Versorgungsleitungen zweier der Zeilen auf Arrayebene galvanisch getrennt sind.
16. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei die Vielzahl von Pixeln (P, P0101, P0102, P0103, P01Y, P0201, P0301, PX01) jeweils ein Licht emittierendes
Halbleiterbauelement (200) und eine Pixelsteuerung umfassen und wobei die Pixelsteuerung einen Ladungsspeicher (210) für die Energie des Setzimpulses umfasst, wobei die Ladungsmenge des Ladungsspeichers durch eine Schutzdiode (240) oder
Schaltungsanordnung parallel zum Ladungsspeicher begrenzt wird .
17. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei die Vielzahl von Pixeln (P, P0101, P0102, P0103, P01Y, P0201, P0301, PX01) jeweils ein Licht emittierendes
Halbleiterbauelement (200) und eine Pixelsteuerung umfassen und wobei die Pixelsteuerung eine Kippschaltung umfasst, die nach Triggern mit dem Setzimpuls nach einer vorgegebenen Zeit in einen Ruhezustand zurückkehrt, sodass der Pixel
zurückgesetzt wird.
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