WO2020182465A1 - Verfahren zum betrieb einer optischen anzeigevorrichtung und optische anzeigevorrichtung - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer optischen anzeigevorrichtung und optische anzeigevorrichtung Download PDF

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optical display
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Daniel Richter
Sven Weber-Rabsilber
Marcel SEVERIN
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Definitions

  • One object to be achieved consists in specifying a method for operating an optical display device which enables image content to be displayed in an improved manner.
  • Another object to be achieved is to provide an optical display device with which an improved
  • the optical display device is a liquid crystal display
  • a radiation-emitting component that emits electromagnetic radiation, for example light, during operation.
  • the optical display device has a first optoelectronic
  • electromagnetic radiation of a first wavelength is set up and a first intrinsic
  • Semiconductor component can be a light emitting diode and for
  • the active region preferably comprises a pn junction, a double heterostructure, a Single quantum well structure (SQW, single quantum well) or a multiple quantum well structure (MQW, multi quantum well) for generating radiation.
  • SQW Single quantum well structure
  • MQW multiple quantum well structure
  • the optoelectronic semiconductor component is set up to generate electromagnetic radiation of a first wavelength.
  • the wavelength is to be understood as meaning, in particular, a peak or dominant wavelength of the emitted spectrum.
  • one is set up to emit a wavelength
  • the optoelectronic semiconductor component does not necessarily have to be a monochromatically emitting semiconductor component.
  • the first optoelectronic semiconductor component has an intrinsic switch-on delay.
  • the intrinsic switch-on delay describes the time between the switch-on time of the optoelectronic
  • the optoelectronic semiconductor component is composed of a dead time and a rise time. During the dead time, the parasitic capacitance of the semiconductor component is only charged, while a first injection of charge carriers into the semiconductor component takes place during the rise time
  • the rise time marks the length of time from the beginning of a
  • the intrinsic switch-on delay is thus dependent, among other things, on the size of the parasitic capacitance and the material system used in the optoelectronic semiconductor component.
  • the parasitic capacitance changes with the lateral dimensioning of the semiconductor component.
  • a lateral dimensioning can, for example, be a
  • the parasitic capacitance of an area also increases
  • the optical display device has a second optoelectronic
  • electromagnetic radiation of a second wavelength is set up and a second intrinsic
  • Switch-on delay can be different from the first intrinsic switch-on delay.
  • the second wavelength is different from the first wavelength.
  • the emission spectra of the first and second optoelectronic semiconductor components can differ
  • the first semiconductor component and the second semiconductor component are each supplied with a first or a second operating current operated in accordance with a respective first or second control signal.
  • the first and second operating currents are applied separately to the first and second optoelectronic semiconductor components in the form of first and second control signals.
  • the first semiconductor component can be driven separately from the second semiconductor component.
  • the control signal has, in particular, a time-periodic course with discrete values in the form of a digital signal.
  • the brightness of the first and second semiconductor components can be modulated by means of
  • Pulse width modulation take place.
  • the first and / or the second control signal each have a
  • the delay clock signal is chosen so that the emissions of the electromagnetic
  • Radiation of the first and the second semiconductor component have a switch-on delay relative to one another, which is smaller than a difference between the first and the second intrinsic switch-on delay.
  • Delay clock signal can be a discrete number of
  • Semiconductor components can have a difference in the
  • the optical display device has a first
  • Optoelectronic semiconductor component which is used to emit electromagnetic radiation of a first wavelength is set up and a first intrinsic
  • the optical display device has a second
  • Optoelectronic semiconductor component which is set up to emit electromagnetic radiation of a second wavelength and a second intrinsic
  • the first semiconductor component with a first
  • Have delay clock signal that is selected such that the emissions of the electromagnetic radiation of the first and the second semiconductor component have a switch-on delay with respect to one another which is smaller than a difference between the first and the second intrinsic
  • optical display device are among others the
  • a display device for displaying multicolored image content can be made with a plurality of different semiconductor components that are used to emit electromagnetic radiation with different
  • Wavelengths are set up to be executed. This is accompanied by different material systems and also different materials for manufacturing the
  • Image content and / or a high refresh rate can also exacerbate this problem if the
  • the method described here for operating an optical display device makes use, inter alia, of the idea of a switch-on delay of different
  • the adjustment of the lateral extent can already be a
  • the first and second control signals have a frequency in the range from 10 MHz to 30 MHz.
  • a frequency of the control signal that is at least one order of magnitude higher is advantageous.
  • An upper limit for the frequency of the control signal results, among other things, from the driver circuits used to provide the
  • the method for operating an optical display device the
  • Delay clock signal has a frequency in the range of 10 MHz to 30 MHz.
  • the delay clock signal has in particular the same frequency as the first and second
  • the method for operating an optical display device the
  • Delay clock signal a predetermined number of clock cycles on.
  • the delay clock signals thus have a discrete length that is dependent on the number of clock cycles.
  • the delay clock signal preferably has a maximum of 16 clock cycles. This discretization compensates for
  • Delay clock signal is.
  • the use of as few clock cycles as possible can increase the time available for displaying the image content, which disadvantageously improves the dynamics of the brightness that can be displayed.
  • the optical display device has a third optoelectronic
  • Operating current is operated according to a third, a delay clock signal having, control signal.
  • Wavelength is different from the first and second wavelength.
  • the delay clock signal is selected such that the emissions of the electromagnetic radiation of the first and the third semiconductor component have a switch-on delay relative to one another which is smaller than a difference between the first and the third intrinsic
  • the first wavelength is in the red spectral range
  • the second wavelength is in the green spectral range
  • the third wavelength is in the blue spectral range.
  • Display device for displaying colored image content are formed.
  • the gamut of the color space spanned in this way is spanned by the corner points of the first, second and third wavelengths on a color table.
  • the method for operating an optical display device the
  • the DCI-P3 color space is particularly relevant for digital film projection.
  • the first, the second and the third operating current are in a range from 0.5 mA to 2 mA, preferably from 0.8 mA to 1.2 mA and
  • the ratio of parasitic capacitance to operating current in the case of the first, second and third semiconductor component is except for one
  • Semiconductor components are determined, among other things, by their lateral surface area and the material systems used
  • the intrinsic switch-on delay of a semiconductor component is proportional to the ratio of the parasitic capacitance to the operating current of the
  • the first, second and third operating currents are within a deviation of + -50%, preferably within a deviation of + -20% and particularly preferably within a deviation of + -10% equal.
  • a particularly advantageous embodiment of an optical display device uses the same operating currents for all optoelectronic semiconductor components.
  • An optical display device is also specified.
  • the optical display device can in particular be operated by means of a method for operation described here. That is, everything related to that
  • the optical display device has a first optoelectronic semiconductor component that is used to emit electromagnetic radiation of a first
  • Wavelength is set up and has a first intrinsic switch-on delay.
  • the optical display device has a second optoelectronic semiconductor component which is set up to emit electromagnetic radiation of a second wavelength and has a second intrinsic switch-on delay.
  • the first and the second wavelength are different from each other. According to at least one embodiment of the optical
  • Display devices are the first and / or the second
  • a difference between the first and the second intrinsic switch-on delay can be reduced by means of the delay clock signal.
  • Semiconductor components can be selected in such a way that the difference between the intrinsic switch-on delays of the first and second semiconductor components is reduced.
  • Semiconductor components can in particular contain a side length or the surface area of the active area.
  • the difference between the intrinsic switch-on delays can be reduced to such an extent that a remaining difference is
  • the optical display device has a third optoelectronic semiconductor component which is set up to emit electromagnetic radiation of a third wavelength, the third wavelength being different from the first and the second wavelength.
  • Indicator is the first wavelength in the red
  • the first optoelectronic semiconductor component is preferably formed with InGaAlP and the second and third optoelectronic semiconductor component are formed with InGaN.
  • Semiconductor component or at least a part thereof, particularly preferably at least the active zone, has or consists of a phosphide compound semiconductor material, preferably Al n Ga m In- nm P or As n Ga m In- nm P, wherein
  • composition according to the above formula Rather, there can be one or more dopants as well as additional ones
  • the above formula only contains the essential components of the crystal lattice (Al or As, Ga, In, P), even if these can be partially replaced by small amounts of other substances.
  • a nitride compound Has semiconductor material, preferably Al n Ga m Ini- nm N or consists of this, where 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ m ⁇ 1 and n + m ⁇ 1. This material does not necessarily have to be a
  • the above formula only contains the essential components of the crystal lattice (Al, Ga, In,
  • Display devices have the first and second
  • Area contents are in the ratio of 3 / 1.5 inclusive to 4/1 inclusive and / or the second and the third semiconductor component have lateral surfaces, their
  • the surface area can also be used to adjust the parasitic capacitances. Is the ratio of
  • the difference in the intrinsic switch-on delays of the first, second and third semiconductor components results from an area ratio of the first, second and third semiconductor components of 4/1, 2/1.
  • the display device is a plurality of first, second and third optoelectronic semiconductor components in one common plane arranged next to each other and has a common emission direction.
  • a display device in the form of a display or a
  • Figure 1 is a schematic representation of one here
  • Figure 2 is a diagram of a time course of the
  • Luminous flux of an optical display device having a first, second and third
  • Figure 3 is a diagram of a time course of the
  • Luminous flux of an optical display device having a first, second and third
  • Figure 4 is a diagram of a time course of the
  • Luminous flux of an optical display device having a first, second and third optoelectronic semiconductor component according to a third exemplary embodiment
  • Figure 5 is a diagram of a time course of the
  • Luminous flux of an optical display device having a first, second and third
  • FIG. 6 shows a time profile of a first, second and third control signal for controlling an optical display device with a first, second and third optoelectronic
  • Figure 1 shows a schematic representation of an optical display device 1 described here in one
  • the optical display device 1 comprises a first optoelectronic semiconductor component 10, a second optoelectronic semiconductor component 20 and a third optoelectronic semiconductor component 30.
  • the optoelectronic semiconductor components are controlled by means of control signals 110, 210, 310.
  • a first control signal 110 controls the first optoelectronic
  • a second control signal 210 controls the second optoelectronic semiconductor component 20 and a third control signal 310 controls the third
  • an optical display device 1 comprises a plurality of first, second and third
  • optoelectronic semiconductor components 10, 20, 30 are arranged laterally next to one another and have a common emission direction. Every optoelectronic
  • Semiconductor component 10, 20, 30 can be used to emit
  • electromagnetic radiation with a different wavelength For example, a large video screen or a monitor for displaying color image content can be produced in a simple manner.
  • the optoelectronic semiconductor components 10, 20, 30 have different lateral surfaces.
  • the areas of the first, second and third semiconductor components are in a ratio of 4/1, 3/1 to one another.
  • FIG. 2 shows a diagram of a time profile of the luminous flux I v of an optical display device 1 with a first, second and third optoelectronic
  • Semiconductor components 10, 20, 30 is for the emission of
  • Switch-on delays 100, 200, 300 can, for example due to a different size parasitic capacitance of the respective optoelectronic semiconductor components 10, 20,
  • Causes for a different parasitic capacitance can be, for example, different lateral dimensions of the active areas or in particular
  • Optoelectronic semiconductor components 10, 20, 30 according to the first exemplary embodiment are within the scope of
  • Semiconductor component 10 is the lowest, while the second intrinsic switch-on delay 200 of the second semiconductor component 20 is somewhat higher and the third intrinsic switch-on delay 300 of the third
  • Semiconductor device 30 is highest. With simultaneous activation of the first, second and third
  • Semiconductor components 20, 30 their electromagnetic radiation at a short time interval from one another.
  • moving image content can only be partially or not at all stimulated to emit. In the embodiment shown here, this relates to the second and third
  • FIG. 3 shows a diagram of a time profile of the luminous flux I v of an optical display device 1 with a first, second and third optoelectronic
  • Embodiment With the aid of a delay clock signal 40 of a defined length, a different
  • the difference in the second and third intrinsic switch-on delay 200, 300 between the second and third optoelectronic semiconductor component 20, 30 is less than or equal to a length of the delay clock signal 40 and can thus be almost completely compensated.
  • semiconductor component 10 can only be partially implemented, since the maximum length of delay clock signal 40 is smaller than the difference between the first intrinsic one Switch-on delay 100 and the third intrinsic
  • FIG. 4 shows a diagram of a time profile of the luminous flux I v of an optical display device 1 with a first, second and third optoelectronic
  • Optoelectronic semiconductor components 10, 20, 30 have adapted lateral dimensions. In other words, the lateral surfaces of the optoelectronic
  • Semiconductor components 10, 20, 30 are adapted to one another in such a way that intrinsic ones that are as identical as possible
  • Switch-on delays 100, 200, 300 result.
  • Area of the first semiconductor component 10 can be reduced in order to reduce the parasitic capacitances and thus the second and third intrinsic switch-on delays 200, 300
  • FIG. 5 shows a diagram of a time profile of the luminous flux I v of an optical display device 1 with a first, second and third optoelectronic
  • Embodiment. shows a combination of the second and third
  • Embodiment By means of a further compensation of the intrinsic switch-on delays 100, 200, 300 by controlling the semiconductor components 10, 20, 30 with Delay clock signals 40, a remaining difference in the switch-on delays after the adaptation of the lateral dimensions of the active regions of the semiconductor components 10, 20, 30 can be further reduced.
  • Switch-on delay, the second switch-on delay and the third switch-on delay have approximately the same value.
  • the intrinsic switch-on delays 100, 200, 300 which have already been set to a smaller difference using the method described in the third exemplary embodiment, can now be implemented by means of the delay through a
  • Delay clock signal 40 can be almost completely compensated.
  • the compensation can be up to one through the
  • Discretization of the delay clock signal 40 predetermined limit take place. For example, there can be a remaining time discrepancy between the different switch-on delays
  • Image content with a shortened switch-on time of the semiconductor components 10, 20, 30 is thus the representation of a mixed color with the participation of all
  • FIG. 6 shows a time profile of a first, second and third control signal 110, 210, 310 for controlling an optical display device 1 with a first, second and third optoelectronic semiconductor component 10, 20, 30.
  • the first control signal 110 is a first semiconductor chip 10 which second control signal 210 a second semiconductor chip 20 and the third control signal 310 assigned to a third semiconductor chip 30.
  • Semiconductor chip 10 is provided for the emission of electromagnetic radiation in the red spectral range, the second semiconductor chip 20 for the emission of electromagnetic radiation in the green spectral range and the third semiconductor chip 30 for the emission of electromagnetic radiation in the blue spectral range.
  • the control enables the display of moving image content in the form of a video signal with a certain refresh rate.
  • the refresh rate is typically 60 Hz. This results in a
  • Delay clock signal 40 and the display signal 70 are contained in each control signal 110, 210, 310.
  • Delay clock signal 40 enables a compensation of the different intrinsic switch-on delays 100, 200, 300 of the semiconductor components 10, 20, 30 and thus a temporal synchronization of the switch-on times.
  • the display signal 70 is used to display the desired color value with a desired intensity.
  • the color value and the radiation intensity are set by regulating the individual intensities of the radiation emission of the semiconductor components 10, 20, 30 by means of pulse width modulation.
  • Display signal 70 corresponds to the frequency of the
  • Delay clock signal 40 Depending on the intrinsic switch-on delay 100, 200, 300 of the
  • respective optoelectronic semiconductor components 10, 20, 30 are more or less clock cycles 50 des
  • Semiconductor component 10 has the smallest intrinsic switch-on delay 100 and consequently only two clock cycles 50 of delay clock signal 40
  • Semiconductor component 20 has the second largest intrinsic switch-on delay 200 and consequently four clock cycles 50 of the delay clock signal 40.
  • the third optoelectronic semiconductor component 30 provided for emitting electromagnetic radiation in the blue spectral range has the largest intrinsic switch-on delay 300 and consequently eight clock cycles 50 of the delay clock signal 40.
  • first optoelectronic semiconductor component 10 first optoelectronic semiconductor component 20 second optoelectronic semiconductor component 30 third optoelectronic semiconductor component 40 delay clock signal

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung(1)angegeben. Die optische Anzeigevorrichtung (1) weist ein erstes optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) auf, das zur Emission von elektromagnetischer Strahlung einer ersten Wellenlänge eingerichtet ist und eine erste intrinsische Einschaltverzögerung (100) aufweist. Ferner weist die optische Anzeigevorrichtung (1) ein zweites optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) auf, das zur Emission von elektromagnetischer Strahlung einer zweiten Wellenlänge eingerichtet ist und eine zweite intrinsische Einschaltverzögerung (200) aufweist. Die zweite Wellenlänge ist von der ersten Wellenlänge verschieden. Das erste Halbleiterbauelement (10) wird mit einem ersten Betriebsstrom gemäß einem ersten Ansteuersignal (110) betrieben. Das zweite Halbleiterbauelement (20) wird mit einem zweiten Betriebsstrom gemäß einem zweiten Ansteuersignal (210) betrieben. Das erste und/oder das zweite Ansteuersignal (110, 210) weisen ein Verzögerungstaktsignal(40) auf, das so gewählt wird, dass die Emissionender elektromagnetischen Strahlung des ersten und des zweiten Halbleiterbauelements (10, 20) gegeneinander eine Einschaltverzögerung aufweisen, die kleiner ist als eine Differenz der ersten und der zweiten intrinsischen Einschaltverzögerung (100, 200). Es wird ferner eine optische Anzeigevorrichtung (1) angegeben.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUM BETRIEB EINER OPTISCHEN ANZEIGEVORRICHTUNG UND
OPTISCHE ANZEIGEVORRICHTUNG
Es werden ein Verfahren zum Betrieb einer optischen
Anzeigevorrichtung und eine optische Anzeigevorrichtung angegeben .
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung anzugeben, das eine verbesserte Darstellung von Bildinhalten ermöglicht.
Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, eine optische Anzeigevorrichtung anzugeben, mit der eine verbesserte
Darstellung von Bildinhalten ermöglicht wird.
Bei der optischen Anzeigevorrichtung handelt es sich
insbesondere um ein strahlungsemittierendes Bauteil, das im Betrieb elektromagnetische Strahlung, zum Beispiel Licht, emittiert .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung weist die optische Anzeigevorrichtung ein erstes optoelektronisches
Halbleiterbauelement auf, das zur Emission von
elektromagnetischer Strahlung einer ersten Wellenlänge eingerichtet ist und eine erste intrinsische
Einschaltverzögerung aufweist. Das optoelektronische
Halbleiterbauelement kann eine Leuchtdiode sein und zur
Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung einen aktiven Bereich aufweisen. Der aktive Bereiche umfasst bevorzugt einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine EinfachquantentopfStruktur (SQW, single quantum well) oder eine MehrfachquantentopfStruktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung.
Das optoelektronische Halbleiterbauelement ist zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung einer ersten Wellenlänge eingerichtet. Hier und im Folgenden ist unter der Wellenlänge insbesondere jeweils eine Peak- oder Dominantwellenlänge des emittierten Spektrums zu verstehen. Insbesondere ist also ein zur Emission einer Wellenlänge eingerichtetes
optoelektronisches Halbleiterbauelement nicht zwingendermaßen ein monochromatisch emittierendes Halbleiterbauelement.
Vielmehr kann ein breites Emissionsspektrum mit einer
bestimmten Peak- oder Dominantwellenlänge gemeint sein.
Ferner weist das erste optoelektronische Halbleiterbauelement eine intrinsische Einschaltverzögerung auf. Die intrinsische Einschaltverzögerung bezeichnet die Zeitspanne, die zwischen dem EinschaltZeitpunkt des optoelektronischen
Halbleiterbauelements und dem Beginn der Emission einer elektromagnetischen Strahlung durch das Halbleiterbauelement liegt. Die intrinsische Einschaltverzögerung eines
optoelektronischen Halbleiterbauelements setzt sich zusammen aus einer Totzeit und einer Anstiegszeit. Während der Totzeit erfolgt lediglich eine Aufladung der parasitären Kapazität des Halbleiterbauelements, während in der Anstiegszeit bereits eine erste Injektion von Ladungsträgern in die
Quantentöpfe der aktiven Schicht erfolgt und somit eine beginnende Emission von elektromagnetischer Strahlung. Die Anstiegszeit markiert die Zeitspanne vom Beginn einer
elektromagnetischen Strahlungsemission bis zum Erreichen von 10% des maximalen Intensitätswertes der Strahlungsemission. Die intrinsische Einschaltverzögerung ist somit unter anderem von der Größe der parasitären Kapazität und dem verwendeten Materialsystem des optoelektronischen Halbleiterbauelements abhängig. Die parasitäre Kapazität verändert sich mit der lateralen Dimensionierung des Halbleiterbauelements. Eine laterale Dimensionierung kann beispielsweise eine
Seitenlänge, insbesondere aber ein Flächeninhalt der aktiven Schicht des Halbleiterbauelements sein. Mit zunehmender
Fläche steigt auch die parasitäre Kapazität eines
Halbleiterbauelements an, und somit nimmt auch seine
intrinsische Einschaltverzögerung zu.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung weist die optische Anzeigevorrichtung ein zweites optoelektronisches
Halbleiterbauelement auf, das zur Emission von
elektromagnetischer Strahlung einer zweiten Wellenlänge eingerichtet ist und eine zweite intrinsische
Einschaltverzögerung aufweist. Die zweite intrinsische
Einschaltverzögerung kann sich von der ersten intrinsischen EinschaltVerzögerung unterscheiden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung ist die zweite Wellenlänge von der ersten Wellenlänge verschieden. Mit anderen Worten, die Emissionsspektren des ersten und zweiten optoelektronischen Halbleiterbauelement können sich
voneinander unterscheiden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung werden das erste Halbleiterbauelement und das zweite Halbleiterbauelement jeweils mit einem ersten oder einem zweiten Betriebsstrom gemäß einem jeweils ersten oder zweiten Ansteuersignal betrieben. Der erste und zweite Betriebsstrom werden in Form eines ersten und zweiten Ansteuersignals separat an das erste und zweite optoelektronische Halbleiterbauelement angelegt. Das erste Halbleiterbauelement ist getrennt von dem zweiten Halbleiterbauelement ansteuerbar. Das erste und zweite
Ansteuersignal weist insbesondere einen zeitlich periodischen Verlauf mit diskreten Werten in Form eines digitalen Signales auf. So kann beispielsweise eine Modulation der Helligkeit des ersten und zweiten Halbleiterbauelements mittels
Pulsweitenmodulation (PWM) erfolgen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung weisen das erste und/oder das zweite Ansteuersignal jeweils ein
Verzögerungstaktsignal auf. Das Verzögerungstaktsignal wird so gewählt, dass die Emissionen der elektromagnetischen
Strahlung des ersten und des zweiten Halbleiterbauelements gegeneinander eine Einschaltverzögerung aufweisen, die kleiner ist als eine Differenz der ersten und der zweiten intrinsischen Einschaltverzögerung. Das
Verzögerungstaktsignal kann eine diskrete Anzahl von
Taktzyklen aufweisen. Unterschiedlich lange
Verzögerungstaktsignale für unterschiedliche
Halbleiterbauelemente können eine Differenz in der
intrinsischen Einschaltverzögerung dieser
Halbleiterbauelemente verringern oder ausgleichen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung,
- weist die optische Anzeigevorrichtung ein erstes
optoelektronisches Halbleiterbauelement auf, das zur Emission von elektromagnetischer Strahlung einer ersten Wellenlänge eingerichtet ist und eine erste intrinsische
Einschaltverzögerung aufweist, und
- die optische Anzeigevorrichtung weist ein zweites
optoelektronisches Halbleiterbauelement auf, das zur Emission von elektromagnetischer Strahlung einer zweiten Wellenlänge eingerichtet ist und eine zweite intrinsische
Einschaltverzögerung aufweist, wobei
- die zweite Wellenlänge von der ersten Wellenlänge
verschieden ist,
- das erste Halbleiterbauelement mit einem ersten
Betriebsstrom gemäß einem ersten Ansteuersignal betrieben wird,
- das zweite Halbleiterbauelement mit einem zweiten
Betriebsstrom gemäß einem zweiten Ansteuersignal betrieben wird, und wobei
- das erste und/oder das zweite Ansteuersignal ein
Verzögerungstaktsignal aufweisen, das so gewählt wird, dass die Emissionen der elektromagnetischen Strahlung des ersten und des zweiten Halbleiterbauelements gegeneinander eine Einschaltverzögerung aufweisen, die kleiner ist als eine Differenz der ersten und der zweiten intrinsischen
EinschaltVerzögerung .
Einem hier beschriebenen Verfahren zum Betrieb einer
optischen Anzeigevorrichtung liegen unter anderem die
folgenden Überlegungen zugrunde: Eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige von mehrfarbigen Bildinhalten kann mit einer Mehrzahl unterschiedlicher Halbleiterbauelemente, die zur Emission von elektromagnetischer Strahlung mit unterschiedlichen
Wellenlängen eingerichtet sind, ausgeführt sein. Damit einhergehend werden unterschiedliche Materialsysteme und auch unterschiedliche Materialien zur Herstellung der
verschiedenen optoelektronischen Halbleiterbauelemente verwendet werden. Aus den unterschiedlichen Materialsystemen können sich, beispielsweise bedingt durch unterschiedliche Durchlassspannungen der Dioden, unterschiedliche intrinsische Einschaltverzögerungen der unterschiedlichen
Halbleiterbauelemente ergeben. Bei der Darstellung von farbigen Bildinhalten kann eine Mischstrahlung dazu verwendet werden beispielsweise aus einer Überlagerung von drei
Grundfarben eine Mischstrahlung zu erzeugen. Eine zu große Differenz in den intrinsischen Einschaltverzögerungen kann es erschweren eine solche Mischstrahlung zu erzeugen. Eine zu große Differenz in der Einschaltverzögerung der blauen und grünen Anteile gegenüber einem roten Anteil könnte bei einem Betrachter einen verschobenen Farbeindruck wie beispielsweise einen Rotstich hervorrufen. Bei besonders dunklen
Bildinhalten und/oder einer hohen Bildwiederholfrequenz kann sich diese Problematik zudem verschärfen, falls die
Einschaltverzögerung der blau und grün emittierenden
Halbleiterbauelemente so groß wäre, dass dort keine
ausreichende Emission der blau und grün emittierenden
Halbleiterbauelemente mehr stattfinden würde.
Das hier beschriebene Verfahren zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung macht unter anderem von der Idee Gebrauch, eine Einschaltverzögerung von unterschiedlichen
optoelektronischen Halbleiterbauelementen mittels einer geeigneten Anpassung der lateralen Ausdehnung der
optoelektronischen Halbleiterbauelemente und eines
Verzögerungstaktsignals zu vermindern oder auszugleichen. Die Anpassung der lateralen Ausdehnung kann bereits eine
Angleichung der parasitären Kapazitäten und somit der
intrinsischen Einschaltverzögerungen der unterschiedlichen optoelektronischen Halbleiterbauelemente bewirken. Eine eventuell verbleibende Differenz der intrinsischen Einschaltverzögerungen, beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen, kann anschließend mit unterschiedlich langen Verzögerungstaktsignalen weiter vermindert oder kompensiert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung weist das erste und zweite Ansteuersignal eine Frequenz im Bereich von 10 MHz bis 30 MHz auf. In typischen Anzeigesystemen kommen
üblicherweise Bildwiederholfrequenzen von 60 Hz zum Einsatz. Daraus ergibt sich eine zur Verfügung stehende
Darstellungszeit von 1/60 s. Um innerhalb der
Darstellungszeit eine gewünschte Helligkeit mit einer
ausreichend hohen Dynamik mittels PWM einstellen zu können ist eine um mindestens eine Größenordnung höhere Frequenz des Ansteuersignals vorteilhaft. Eine Obergrenze für die Frequenz des Ansteuersignals ergibt sich unter anderem durch die verwendeten Treiberschaltungen zum Breitstellen der
Ansteuersignale und die Reaktionszeiten der verwendeten
Halbleiterbauelemente .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung weist das
Verzögerungstaktsignal eine Frequenz im Bereich von 10 MHz bis 30 MHz auf. Das Verzögerungstaktsignal weist insbesondere die gleiche Frequenz auf wie das erste und zweite
Ansteuersignal. Dadurch kann sich eine vereinfachte
Realisierung der Treiberschaltung ergeben, die zur Erzeugung der Ansteuersignale dient.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung weist das
Verzögerungstaktsignal eine vorgegebene Anzahl von Taktzyklen auf. Somit besitzen die Verzögerungstaktsignale eine, von der Anzahl der Taktzyklen abhängige, diskrete Länge. Vorzugsweise weist das Verzögerungstaktsignal höchstens 16 Taktzyklen auf. Durch diese Diskretisierung ist eine Kompensation von
intrinsischen Einschaltverzögerungen möglich, deren Länge größer oder gleich der Länge eines Taktzyklus des
Verzögerungstaktsignals ist. Die Verwendung von möglichst wenigen Taktzyklen kann die zur Verfügung stehende Zeit zur Darstellung des Bildinhaltes erhöhen, wodurch sich nachteilig die Dynamik der darstellbaren Helligkeit verbessern lässt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung weist die optische Anzeigevorrichtung ein drittes optoelektronisches
Halbleiterbauelement auf, das zur Emission von
elektromagnetischer Strahlung einer dritten Wellenlänge eingerichtet ist, eine dritte intrinsische
Einschaltverzögerung aufweist und das mit einem dritten
Betriebsstrom gemäß einem dritten, ein Verzögerungsaktsignal aufweisendem, Ansteuersignal betrieben wird. Die dritte
Wellenlänge ist von der ersten und der zweiten Wellenlänge verschieden. Das Verzögerungstaktsignal wird so gewählt, dass die Emissionen der elektromagnetischen Strahlung des ersten und des dritten Halbleiterbauelements gegeneinander eine Einschaltverzögerung aufweisen, die kleiner ist als eine Differenz der ersten und der dritten intrinsischen
Einschaltverzögerung und/oder die Emissionen der
elektromagnetischen Strahlung des zweiten und des dritten Halbleiterbauelements gegeneinander eine Einschaltverzögerung aufweisen, die kleiner ist als die Differenz der zweiten und der dritten intrinsischen Einschaltverzögerung. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung liegen die erste Wellenlänge im roten Spektralbereich, die zweite Wellenlänge im grünen Spektralbereich und die dritte Wellenlänge im blauen Spektralbereich. Beispielsweise kann so eine
Anzeigevorrichtung zur Anzeige von farbigen Bildinhalten gebildet werden. Das Gamut des so aufgespannten Farbraums wird durch die Eckpunkte der ersten, zweiten und dritten Wellenlänge auf einer Farbtafel aufgespannt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung stehen die
Leuchtdichten des ersten und des zweiten
Halbleiterbauelements in einem Verhältnis von einschließlich 1/10 bis einschließlich 1/2 und/oder es stehen die
Leuchtdichten des zweiten und des dritten
Halbleiterbauelements in einem Verhältnis von einschließlich 4/1 bis einschließlich 15/1. Ein Leuchtdichtenverhältnis des ersten, zweiten und dritten Halbleiterbauelements von
3,1/10,7/1 ermöglicht das Abbilden des Weißpunktes in dem DCI-P3 Farbraum mit einer Abweichung von delta
u'v' < +/- 0,007. Der DCI-P3 Farbraum ist insbesondere für eine digitale Filmprojektion relevant.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung liegen der erste, der zweite und der dritte Betriebsstrom in einem Bereich von 0,5 mA bis 2 mA, bevorzugt von 0,8 mA bis 1,2 mA und
besonders bevorzugt von 0,9 mA bis 1,1 mA. Beim Betrieb von optoelektronischen Halbleiterbauelementen liegt eine
praktische Untergrenze des Betriebsstroms typischerweise bei etwa 1 mA. Diese Untergrenze ergibt sich unter anderem aus der mit der Stromstärke abnehmenden Genauigkeit, mit der ein konstanter Strom von einer bereitgestellten Treiberschaltung zur Verfügung gestellt werden kann. Weiterhin können bei sehr niedrigen Betriebsströmen unerwünschte Niederstromeffekte innerhalb des optoelektronischen Halbleiterbauelements auftreten. Ein optimaler Betriebsstrom liegt für das erste das zweite und das dritte optoelektronische
Halbleiterbauelement bei einem Wert von 1 mA. Ein möglichst niedriger Wert des Betriebsstromes ermöglicht vorteilhaft einen besonders effizienten Betrieb der Anzeigevorrichtung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung ist das Verhältnis von parasitärer Kapazität zu Betriebsstrom bei dem ersten, zweiten und dritten Halbleiterbauelement bis auf eine
Abweichung von maximal +-50%, bevorzugt von maximal +-15%, besonders bevorzugt von maximal +-5% gleich. Die parasitäre Kapazität der ersten, zweiten und dritten
Halbleiterbauelemente wird unter anderem von ihren lateralen Flächeninhalten und den eingesetzten Materialsystemen
beeinflusst. Die intrinsische Einschaltverzögerung eines Halbleiterbauelements ist proportional zu dem Verhältnis der parasitären Kapazität zum Betriebsstrom des
Halbleiterbauelements. Um möglichst gleiche intrinsische EinschaltVerzögerungen unterschiedlicher
Halbleiterbauelemente zu erreichen, ist es vorteilhaft das Verhältnis der parasitären Kapazitäten zu den Betriebsströmen möglichst gleich auszuführen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung sind der erste, zweite und dritte Betriebsstrom innerhalb einer Abweichung von +-50 %, bevorzugt innerhalb einer Abweichung von +-20 % und besonders bevorzugt innerhalb einer Abweichung von +-10 % gleich. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer optischen Anzeigevorrichtung verwendet gleiche Betriebsströme für sämtliche optoelektronische Halbleiterbauelemente.
Dadurch lässt sich eine vorteilhaft hohe Energieeffizienz erreichen .
Es wird weiter eine optische Anzeigevorrichtung angegeben.
Die optische Anzeigevorrichtung kann insbesondere mittels einem hier beschriebenen Verfahren zum Betrieb betrieben werden. Das heißt, sämtliche in Zusammenhang mit dem
Verfahren zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung offenbarten Merkmale sind auch für die optische
Anzeigevorrichtung offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optischen
Anzeigevorrichtung weist die optische Anzeigevorrichtung ein erstes optoelektronisches Halbleiterbauelement auf, das zur Emission von elektromagnetischer Strahlung einer ersten
Wellenlänge eingerichtet ist und eine erste intrinsische Einschaltverzögerung aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optischen
Anzeigevorrichtung weist die optische Anzeigevorrichtung ein zweites optoelektronisches Halbleiterbauelement auf, das zur Emission von elektromagnetischer Strahlung einer zweiten Wellenlänge eingerichtet ist und eine zweite intrinsische Einschaltverzögerung aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optischen
Anzeigevorrichtung sind die erste und die zweite Wellenlänge voneinander verschieden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optischen
Anzeigevorrichtung sind das erste und/oder das zweite
optoelektronische Halbleiterbauelement mittels eines
Verzögerungstaktsignals ansteuerbar .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optischen
Anzeigevorrichtung ist eine Differenz zwischen der ersten und der zweiten intrinsischen Einschaltverzögerung mittels des Verzögerungstaktsignals verringerbar .
Eine laterale Dimensionierung der optoelektronischen
Halbleiterbauelemente kann so gewählt sein, dass sich die Differenz zwischen der intrinsischen Einschaltverzögerungen des ersten und zweiten Halbleiterbauelements verringert. Die laterale Dimensionierung der optoelektronischen
Halbleiterbauelemente kann insbesondere eine Seitenlänge oder den Flächeninhalt der aktiven Fläche beinhalten. Insbesondere kann mittels geeigneter lateraler Dimensionen die Differenz der intrinsischen Einschaltverzögerungen so weit verringert sein, dass eine noch verbleibende Differenz mit einer
vorgegebenen Anzahl von Verzögerungstaktsignalen
kompensierbar ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optischen
Anzeigevorrichtung weist die optische Anzeigevorrichtung ein drittes optoelektronisches Halbleiterbauelement auf, das zur Emission von elektromagnetischer Strahlung einer dritten Wellenlänge eingerichtet ist, wobei die dritte Wellenlänge von der ersten und der zweiten Wellenlänge verschieden ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optischen
Anzeigevorrichtung liegt die erste Wellenlänge im roten
Spektralbereich, die zweite Wellenlänge im grünen Spektralbereich und die dritte Wellenlänge im blauen
Spektralbereich .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form der optischen
Anzeigevorrichtung basiert das erste optoelektronische
Halbleiterbauelement auf einem Phosphid- Verbindungshalbleitermaterial und das zweite und dritte optoelektronische Halbleiterbauelement auf einem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial. Bevorzugt sind das erste optoelektronische Halbleiterbauelement mit InGaAlP und das zweite und dritte optoelektronische Halbleiterbauelement mit InGaN gebildet.
„Auf Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial basierend" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das
Halbleiterbauelement oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest die aktive Zone, ein Phosphid- Verbindungshalbleitermaterial , vorzugsweise AlnGamIni-n-mP oder AsnGamIni-n-mP aufweist oder aus diesem besteht, wobei
0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1 ist. Dabei muss dieses
Material nicht zwingend eine mathematisch exakte
Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche
Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al bzw. As, Ga, In, P) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können .
„Auf Nitrid-Verbindungs-Halbleitermaterial basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass das
Halbleiterbauelement oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest die aktive Zone, ein Nitrid-Verbindungs- Halbleitermaterial, vorzugsweise AlnGamIni-n-mN aufweist oder aus diesem besteht, wobei 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1 ist. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine
mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In,
N) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optischen
Anzeigevorrichtung weisen das erste und das zweite
Halbleiterbauelement laterale Flächen auf, deren
Flächeninhalte im Verhältnis von einschließlich 3/1,5 bis einschließlich 4/1 stehen und/oder das zweite und das dritte Halbleiterbauelement weisen laterale Flächen auf, deren
Flächeninhalte im Verhältnis von einschließlich 1/1,5 bis einschließlich 1,5/1 stehen. Durch die Einstellung des
Flächeninhaltes kann zudem eine Einstellung der parasitären Kapazitäten erreicht werden. Ist das Verhältnis der
parasitären Kapazitäten gemäß der hier genannten
Flächeninhalte eingestellt, so ergeben sich annähernd gleiche intrinsische Einschaltverzögerungen des ersten, zweiten und dritten Halbleiterbauelements. Eine vorteilhaft geringe
Differenz der intrinsischen Einschaltverzögerungen des ersten, zweiten und dritten Halbleiterbauelements ergibt sich bei einem Flächenverhältnis des ersten, zweiten und dritten Halbleiterbauelements von 4/1, 2/1.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optischen
Anzeigevorrichtung ist eine Mehrzahl von ersten, zweiten und dritten optoelektronischen Halbleiterbauelementen in einer gemeinsamen Ebene nebeneinander angeordnet und weist eine gemeinsame Abstrahlrichtung auf. Beispielsweise kann somit Anzeigevorrichtung in Form eines Displays oder einer
großflächigen Videowand realisiert werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der optischen Anzeigevorrichtung und des Verfahrens zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung ergeben sich aus den folgenden, im Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten, Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer hier
beschriebenen optischen Anzeigevorrichtung in einer Draufsicht,
Figur 2 ein Diagramm eines zeitlichen Verlaufs des
Lichtstroms einer optischen Anzeigevorrichtung mit einem ersten, zweiten und dritten
optoelektronischen Halbleiterbauelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 3 ein Diagramm eines zeitlichen Verlaufs des
Lichtstroms einer optischen Anzeigevorrichtung mit einem ersten, zweiten und dritten
optoelektronischen Halbleiterbauelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Figur 4 ein Diagramm eines zeitlichen Verlaufs des
Lichtstroms einer optischen Anzeigevorrichtung mit einem ersten, zweiten und dritten optoelektronischen Halbleiterbauelement gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
Figur 5 ein Diagramm eines zeitlichen Verlaufs des
Lichtstroms einer optischen Anzeigevorrichtung mit einem ersten, zweiten und dritten
optoelektronischen Halbleiterbauelement gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, und
Figur 6 einen zeitlichen Verlauf eines ersten, zweiten und dritten Ansteuersignals zur Ansteuerung einer optischen Anzeigevorrichtung mit einem ersten, zweiten und dritten optoelektronischen
Halbleiterbauelement .
Gleiche, gleichartige oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere
Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer hier beschriebenen optischen Anzeigevorrichtung 1 in einer
Draufsicht. Die optische Anzeigevorrichtung 1 umfasst ein erstes optoelektronisches Halbleiterbauelement 10, ein zweites optoelektronisches Halbleiterbauelement 20 und ein drittes optoelektronisches Halbleiterbauelement 30. Die Ansteuerung der optoelektronischen Halbleiterbauelemente erfolgt mittels Ansteuersignalen 110, 210, 310. Ein erstes Ansteuersignal 110 steuert das erste optoelektronische
Halbleiterbauelement 10, ein zweites Ansteuersignal 210 steuert das zweite optoelektronische Halbleiterbauelement 20 und ein drittes Ansteuersignal 310 steuert das dritte
optoelektronische Halbleiterbauelement 30.
Beispielsweise umfasst eine optische Anzeigevorrichtung 1 eine Mehrzahl von ersten, zweiten und dritten
optoelektronischen Halbleiterbauelementen 10, 20, 30. Die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 10, 20, 30 sind lateral nebeneinander angeordnet und verfügen über eine gemeinsame Abstrahlrichtung. Jedes optoelektronische
Halbleiterbauelement 10, 20 ,30 kann zur Emission von
elektromagnetischer Strahlung mit einer unterschiedlichen Wellenlänge eingerichtet sein. Beispielsweise kann so in einfacher Art und Weise eine große Videoleinwand oder ein Monitor zur Darstellung von farbigen Bildinhalten hergestellt werden. Die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 10, 20, 30 weisen unterschiedliche laterale Flächen auf.
Beispielsweise stehen die Flächen des ersten, zweiten und dritten Halbleiterbauelements in einem Verhältnis von 4/1, 3/1 zueinander .
Figur 2 zeigt ein Diagramm eines zeitlichen Verlaufs des Lichtstroms Iv einer optischen Anzeigevorrichtung 1 mit einem ersten, zweiten und dritten optoelektronischen
Halbleiterbauelement 10, 20, 30 gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel. Jedes der optoelektronischen
Halbleiterbauelemente 10, 20, 30 ist zur Emission von
elektromagnetischer Strahlung mit einer unterschiedlichen Wellenlänge eingerichtet. Dadurch ergibt sich für jedes der optoelektronischen Halbleiterbauelemente 10, 20, 30 eine unterschiedliche intrinsische Einschaltverzögerung 100, 200, 300. Die unterschiedlich großen intrinsischen
Einschaltverzögerungen 100, 200, 300 können beispielsweise durch eine unterschiedlich große parasitäre Kapazität der jeweiligen optoelektronischen Halbleiterbauelemente 10, 20,
30 entstehen. Ursachen für eine unterschiedliche parasitäre Kapazität können beispielsweise unterschiedliche laterale Dimensionen der aktiven Flächen oder insbesondere
unterschiedlich große Bandabstände in den verschiedenen verwendeten Materialsystemen der optoelektronischen
Halbleiterbauelemente 10, 20, 30 sein.
Die lateralen Flächen der aktiven Bereiche der
optoelektronischen Halbleiterbauelemente 10, 20, 30 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind im Rahmen der
Fertigungstoleranzen gleich groß ausgebildet. Die erste intrinsische Einschaltverzögerung 100 des ersten
Halbleiterbauelements 10 ist am geringsten, während die zweite intrinsische Einschaltverzögerung 200 des zweiten Halbleiterbauelements 20 etwas höher liegt und die dritte intrinsische Einschaltverzögerung 300 des dritten
Halbleiterbauelements 30 am höchsten ist. Bei gleichzeitiger Ansteuerung des ersten, zweiten und dritten
Halbleiterbauelements 10, 20, 30 erfolgt somit zunächst eine Emission von elektromagnetischer Strahlung des ersten optoelektronischen Halbleiterbauelements 10, danach
emittieren die zweiten und dritten optoelektronischen
Halbleiterbauelemente 20, 30 in einem kurzen zeitlichen Abstand voneinander ihre elektromagnetische Strahlung.
Eine derartig gestaffelte Emission von elektromagnetischer Strahlung mit unterschiedlicher Wellenlänge kann für einen Betrachter unter Umständen nicht mehr als eine einzelne Mischfarbe wahrgenommen werden, sondern kann den Eindruck einer Abfolge von unterschiedlichen Farbwahrnehmungen hervorrufen. Weiterhin kann eine derart hohe zeitliche Differenz zwischen den EinschaltZeitpunkten dazu führen, dass die Halbleiterbauelemente 10, 20, 30 mit der höchsten
intrinsischen Einschaltverzögerung 100, 200, 300 innerhalb eines begrenzten Zeitfensters bei der Darstellung von
bewegten Bildinhalten nur noch teilweise oder gar nicht mehr zur Emission angeregt werden können. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel betrifft dies das zweite und dritte
Halbleiterbauelement 20, 30. Dadurch kann eine ungewünschte Abweichung in der dargestellten Mischfarbe entstehen, da die Anteile des zweiten und dritten Halbleiterbauelements 20, 30 in zu geringem Maße oder gar nicht zur Mischfarbe beitragen können .
Figur 3 zeigt ein Diagramm eines zeitlichen Verlaufs des Lichtstroms Iv einer optischen Anzeigevorrichtung 1 mit einem ersten, zweiten und dritten optoelektronischen
Halbleiterbauelement 10, 20, 30 gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel. Mit Hilfe eines Verzögerungstaktsignals 40 einer definierten Länge kann eine unterschiedliche
intrinsische Einschaltverzögerung 100, 200 des ersten und zweiten optoelektronischen Halbleiterbauelements 10, 20 bereits teilweise kompensiert werden.
Der Unterschied in der zweiten und dritten intrinsischen Einschaltverzögerung 200, 300 zwischen dem zweiten und dritten optoelektronischen Halbleiterbauelement 20, 30 ist kleiner oder gleich einer Länge des Verzögerungstaktsignals 40 und kann somit nahezu vollständig kompensiert werden. Eine Kompensation der wesentlich kleineren ersten intrinsischen Einschaltverzögerung 100 des ersten optoelektronischen
Halbleiterbauelements 10 kann jedoch nur teilweise erfolgen, da die maximale Länge des Verzögerungstaktsignals 40 kleiner ist als die Differenz zwischen der ersten intrinsischen Einschaltverzögerung 100 und der dritten intrinsischen
Einschaltverzögerung 300. In der Folge ergibt sich eine immer noch wahrnehmbare Differenz der Einschaltverzögerung des ersten und dem zweiten und dritten optoelektronischen
Halbleiterbauelements 10, 20, 30.
Figur 4 zeigt ein Diagramm eines zeitlichen Verlaufs des Lichtstroms Iv einer optischen Anzeigevorrichtung 1 mit einem ersten, zweiten und dritten optoelektronischen
Halbleiterbauelement 10, 20, 30 gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel. Die hierbei verwendeten
optoelektronischen Halbleiterbauelemente 10, 20, 30 weisen angepasste laterale Ausdehnungen auf. Mit anderen Worten, die lateralen Flächen der optoelektronischen
Halbleiterbauelemente 10, 20, 30 ist derart aneinander angepasst, dass sich möglichst gleiche intrinsische
Einschaltverzögerungen 100, 200 ,300 ergeben. Beispielsweise kann die laterale Ausdehnung des zweiten und dritten
Halbleiterbauelements 20, 30 im Vergleich zur lateralen
Fläche des ersten Halbleiterbauelements 10 verringert werden, um die parasitären Kapazitäten und somit die zweite und dritte intrinsische Einschaltverzögerung 200, 300 zu
verringern .
Figur 5 zeigt ein Diagramm eines zeitlichen Verlaufs des Lichtstroms Iv einer optischen Anzeigevorrichtung 1 mit einem ersten, zweiten und dritten optoelektronischen
Halbleiterbauelement 10, 20, 30 gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel. Das vierte Ausführungsbeispiel zeigt eine Kombination des zweiten und dritten
Ausführungsbeispiels. Mittels einer weiteren Kompensation der intrinsischen Einschaltverzögerungen 100, 200 ,300 durch die Ansteuerung der Halbleiterbauelemente 10, 20, 30 mit Verzögerungstaktsignalen 40 kann eine verbleibende Differenz der Einschaltverzögerungen nach der Anpassung der lateralen Ausdehnungen der aktiven Bereiche der Halbleiterbauelemente 10, 20, 30 weiter verringert werden. Die erste
Einschaltverzögerung, die zweite Einschaltverzögerung und die dritte Einschaltverzögerung weisen einen annähernd gleichen Wert auf.
Die bereits mittels dem in dem dritten Ausführungsbeispiel beschriebenen Verfahren auf einen kleineren Differenzbetrag eingestellten intrinsischen Einschaltverzögerungen 100, 200, 300 können nun mittels der Verzögerung durch ein
Verzögerungstaktsignal 40 nahezu vollständig kompensiert werden. Die Kompensation kann bis zu einer durch die
Diskretisierung des Verzögerungstaktsignals 40 vorgegebenen Grenze erfolgen. Beispielsweise kann eine Restzeitabweichung zwischen den unterschiedlichen Einschaltverzögerungen
Zurückbleiben, die kleiner ist als die Länge eines Taktzyklus 50 des Verzögerungstaktsignals 40. Eine nahezu gleichzeitige Emission von unterschiedlichen Halbleiterbauelementen 10, 20, 30 wird von einem Betrachter als eine Mischfarbe
wahrgenommen. Auch bei der Darstellung von dunklen
Bildinhalten mit einer dadurch verkürzten Einschaltzeit der Halbleiterbauelemente 10, 20, 30 ist somit die Darstellung einer Mischfarbe unter Beteiligung von allen
Halbleiterbauelementen 10, 20, 30 vorteilhaft vereinfacht.
Figur 6 zeigt einen zeitlichen Verlauf eines ersten, zweiten und dritten Ansteuersignals 110, 210, 310 zur Ansteuerung einer optischen Anzeigevorrichtung 1 mit einem ersten, zweiten und dritten optoelektronischen Halbleiterbauelement 10, 20, 30. Das erste Ansteuersignal 110 ist einem ersten Halbleiterchip 10, das zweite Ansteuersignal 210 einem zweiten Halbleiterchip 20 und das dritte Ansteuersignal 310 einem dritten Halbleiterchip 30 zugeordnet. Der erste
Halbleiterchip 10 ist zur Emission von elektromagnetischer Strahlung im roten Spektralbereich, der zweite Halbleiterchip 20 zur Emission von elektromagnetischer Strahlung im grünen Spektralbereich und der dritte Halbleiterchip 30 zur Emission von elektromagnetischer Strahlung im blauen Spektralbereich vorgesehen. Die Ansteuerung ermöglicht die Darstellung von bewegten Bildinhalten in Form eines Video Signals mit einer bestimmten Bildwiederholfrequenz. Die Bildwiederholfrequenz beträgt typischerweise 60 Hz. Somit ergibt sich eine
Darstellungszeit 60 von 1/60 s. Innerhalb der zur Verfügung stehenden Darstellungszeit 60 ist dabei sowohl das
Verzögerungstaktsignal 40 als auch das Darstellungssignal 70 in jedem Ansteuersignal 110, 210, 310 enthalten. Das
Verzögerungstaktsignal 40 ermöglicht eine Kompensation der unterschiedlichen intrinsischen Einschaltverzögerungen 100, 200 ,300 der Halbleiterbauelemente 10, 20, 30 und somit eine zeitlichen Synchronisierung der EinschaltZeitpunkte .
Das Darstellungssignal 70 dient einer Darstellung des gewünschten Farbwertes mit einer gewünschten Intensität. Die Einstellung des Farbwertes und der Strahlungsintensität erfolgt über die Regelung der einzelnen Intensitäten der Strahlungsemission der Halbleiterbauelemente 10, 20, 30 über eine Pulsweitenmodulation. Die Frequenz des
Darstellungssignals 70 entspricht der Frequenz des
Verzögerungstaktsignals 40. In Abhängigkeit der vorhandenen intrinsischen Einschaltverzögerung 100 ,200, 300 der
jeweiligen optoelektronischen Halbleiterbauelemente 10, 20 ,30 werden mehr oder weniger Taktzyklen 50 des
Verzögerungstaktsignals 40 ausgeführt, um die
EinschaltZeitpunkte der jeweiligen optoelektronischen Halbleiterbauelemente 10 ,20, 30 aufeinander abzustimmen. Je besser die Anpassung der intrinsischen Einschaltverzögerungen 100, 200, 300 mittels der Anpassung der lateralen
Dimensionierungen ist, desto weniger Verzögerungstaktsignale 40 werden benötigt. Dadurch nimmt die zur Verfügung stehende Darstellungszeit 70 zu. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Farbdynamik und die maximal erreichbare Helligkeit der
Anzeigevorrichtung 1 aus.
Das zur Emission einer elektromagnetischen Strahlung im roten Spektralbereich vorgesehene erste optoelektronische
Halbleiterbauelement 10 weist die geringste intrinsische Einschaltverzögerung 100 auf und folglich auch nur zwei Taktzyklen 50 des Verzögerungstaktsignals 40. Das zur
Emission einer elektromagnetischen Strahlung im grünen
Spektralbereich vorgesehene zweite optoelektronische
Halbleiterbauelement 20 weist die zweit größte intrinsische Einschaltverzögerung 200 auf und folglich vier Taktzyklen 50 des Verzögerungstaktsignals 40. Das zur Emission einer elektromagnetischen Strahlung im blauen Spektralbereich vorgesehene dritte optoelektronische Halbleiterbauelement 30 weist die größte intrinsische Einschaltverzögerung 300 auf und folglich acht Taktzyklen 50 des Verzögerungstaktsignals 40.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die
Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102019106527.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste
1 optische Anzeigevorrichtung
10 erstes optoelektronisches Halbleiterbauelement 20 zweites optoelektronisches Halbleiterbauelement 30 drittes optoelektronisches Halbleiterbauelement 40 Verzögerungstaktsignal
50 Taktzyklus
60 Darstellungszeit
70 Darstellungssignal
100 erste intrinsische Einschaltverzögerung
200 zweite intrinsische Einschaltverzögerung
300 dritte intrinsische Einschaltverzögerung
110 erstes Ansteuersignal
210 zweites Ansteuersignal
310 drittes Ansteuersignal

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung ( 1 ) , wobei
- die optische Anzeigevorrichtung (1) ein erstes
optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) aufweist, das zur Emission von elektromagnetischer Strahlung einer ersten Wellenlänge eingerichtet ist und eine erste intrinsische Einschaltverzögerung (100) aufweist,
- die optische Anzeigevorrichtung (1) ein zweites
optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) aufweist, das zur Emission von elektromagnetischer Strahlung einer zweiten Wellenlänge eingerichtet ist und eine zweite intrinsische Einschaltverzögerung (200) aufweist, wobei
- die zweite Wellenlänge von der ersten Wellenlänge
verschieden ist,
- das erste Halbleiterbauelement (10) mit einem ersten
Betriebsstrom gemäß einem ersten Ansteuersignal (110) betrieben wird,
- das zweite Halbleiterbauelement (20) mit einem zweiten Betriebsstrom gemäß einem zweiten Ansteuersignal (210) betrieben wird,
- das erste und/oder das zweite Ansteuersignal (110, 210) ein Verzögerungstaktsignal (40) aufweisen, das so gewählt wird, dass die Emissionen der elektromagnetischen Strahlung des ersten und des zweiten Halbleiterbauelements (10, 20) gegeneinander eine Einschaltverzögerung aufweisen, die kleiner ist als eine Differenz der ersten und der zweiten intrinsischen Einschaltverzögerung (100, 200).
2. Verfahren zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei - das erste und zweite Ansteuersignal (110, 210) eine
Frequenz im Bereich von 10 MHz bis 30 MHz aufweist.
3. Verfahren zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- das Verzögerungstaktsignal (40) eine Frequenz im Bereich von 10 MHz bis 30 MHz aufweist.
4. Verfahren zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- das Verzögerungstaktsignal (40) eine vorgegebene Anzahl von Taktzyklen (50), vorzugsweise höchstens 16 Taktzyklen (50) aufweist .
5. Verfahren zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- die optische Anzeigevorrichtung (1) ein drittes
optoelektronisches Halbleiterbauelement (30) aufweist, das zur Emission von elektromagnetischer Strahlung einer dritten Wellenlänge eingerichtet ist, eine dritte intrinsische
Einschaltverzögerung (300) aufweist und das mit einem dritten Betriebsstrom gemäß einem dritten ein Verzögerungsaktsignal (40) aufweisendem Ansteuersignal (310) betrieben wird, wobei
- die dritte Wellenlänge von der ersten und der zweiten
Wellenlänge verschieden ist, und
- das Verzögerungstaktsignal (40) so gewählt wird, dass die Emissionen der elektromagnetischen Strahlung des ersten und des dritten Halbleiterbauelements (10, 30) gegeneinander eine Einschaltverzögerung aufweisen, die kleiner ist als eine Differenz der ersten und der dritten intrinsischen
Einschaltverzögerung (100, 300), und/oder die Emissionen der elektromagnetischen Strahlung des zweiten und des dritten Halbleiterbauelements (20, 30) gegeneinander eine Einschaltverzögerung aufweisen, die kleiner ist als die
Differenz der zweiten und der dritten intrinsischen
Einschaltverzögerung (200, 300) .
6. Verfahren zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei
- die erste Wellenlänge im roten Spektralbereich, die zweite Wellenlänge im grünen Spektralbereich und die dritte
Wellenlänge im blauen Spektralbereich liegen.
7. Verfahren zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung (1) gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei
- Leuchtdichten des ersten und des zweiten
Halbleiterbauelements (10, 20) in einem Verhältnis von einschließlich 1/10 bis einschließlich 1/2, und/oder
- Leuchtdichten des zweiten und des dritten
Halbleiterbauelements (20, 30) in einem Verhältnis von einschließlich 4/1 bis einschließlich 15/1 stehen.
8. Verfahren zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei
- der erste, zweite und dritte Betriebsstrom in einem Bereich von 0,5 mA bis 2 mA, bevorzugt von 0,8 mA bis 1,2 mA und besonders bevorzugt von 0,9 mA bis 1,1 mA liegt.
9. Verfahren zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei
- die Halbleiterbauelemente parasitäre Kapazitäten aufweisen, und das Verhältnis von parasitärer Kapazität zu Betriebsstrom bei dem ersten, zweiten und dritten Halbleiterbauelement (10, 20, 30) bis auf eine Abweichung von maximal +-50%, bevorzugt von maximal +-15%, besonders bevorzugt von maximal +-5% gleich ist.
10. Verfahren zum Betrieb einer optischen Anzeigevorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- der erste, zweite und dritte Betriebsstrom innerhalb einer Abweichung von +-50%, bevorzugt innerhalb einer Abweichung von +-20% und besonders bevorzugt innerhalb einer Abweichung von +-10% gleich sind.
11. Optische Anzeigevorrichtung (1), die
- ein erstes optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) aufweist, das zur Emission von elektromagnetischer Strahlung einer ersten Wellenlänge eingerichtet ist und eine erste intrinsische Einschaltverzögerung (100) aufweist,
- ein zweites optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) aufweist, das zur Emission von elektromagnetischer Strahlung einer zweiten Wellenlänge eingerichtet ist und eine zweite intrinsische Einschaltverzögerung (200) aufweist,
wobei
- die erste und die zweite Wellenlänge voneinander
verschieden sind,
- das erste und/oder das zweite Halbleiterbauelement (10, 20) mittels eines Verzögerungstaktsignals (40) ansteuerbar sind,
- eine Differenz zwischen der ersten und der zweiten
intrinsischen Einschaltverzögerung ( 100, 200) mittels des Verzögerungstaktsignals (40) verringerbar ist.
12. Optische Anzeigevorrichtung (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, die
- ein drittes optoelektronisches Halbleiterbauelement (30) aufweist, das zur Emission von elektromagnetischer Strahlung einer dritten Wellenlänge eingerichtet ist, wobei die dritte Wellenlänge von der ersten und der zweiten Wellenlänge verschieden ist.
13. Optische Anzeigevorrichtung (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, bei der
- die erste Wellenlänge im roten Spektralbereich, die zweite Wellenlänge im grünen Spektralbereich und die dritte
Wellenlänge im blauen Spektralbereich liegen.
14. Optische Anzeigevorrichtung (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, bei der
- das erste optoelektronische Halbleiterbauelement (10) auf einem Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial , und das zweite und dritte optoelektronische Halbleiterbauelement (20, 30) auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basiert.
15. Optische Anzeigevorrichtung (1) gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche 13 oder 14, bei der
- das erste und das zweite Halbleiterbauelement (10, 20) laterale Flächen aufweisen, deren Flächeninhalte im
Verhältnis von einschließlich 3/1,5 bis einschließlich 4/1 stehen, und/oder
- das zweite und das dritte Halbleiterbauelement (20, 30) laterale Flächen aufweisen, deren Flächeninhalte im
Verhältnis von einschließlich 1/1,5 bis einschließlich 1,5/1 stehen .
16. Optische Anzeigevorrichtung (1) gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- eine Mehrzahl von ersten, zweiten und dritten
optoelektronischen Halbleiterbauelementen (10, 20, 30) in einer gemeinsamen Ebene nebeneinander angeordnet sind und eine gemeinsame Abstrahlrichtung aufweisen.
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