WO2020229147A1

WO2020229147A1 - Anzeigevorrichtung und betriebsverfahren für eine anzeigevorrichtung

Info

Publication number: WO2020229147A1
Application number: PCT/EP2020/061617
Authority: WO
Inventors: Brendan HOLLAND; Gunnar Petersen; Daniel Richter
Original assignee: Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2020-04-27
Publication date: 2020-11-19
Also published as: US11763731B2; DE102019112456A1; US20220319400A1; DE102019112456B4

Abstract

In einer Ausführungsform umfasst die Anzeigevorrichtung (1) eine Vielzahl von Bildpunkten (3) zur Abstrahlung von Licht mittels mehrerer Halbleiterschichtenfolgen (2). Jeder der Bildpunkte (3) weist mehrere Arten von Pixeln (4) auf und jede Art von Pixeln (4) ist zur Emission von Licht einer bestimmten Farbe eingerichtet. Die Pixel (4) sind je in mehrere unabhängig voneinander ansteuerbare Subpixel (5) unterteilt. Alle Subpixel (5) innerhalb eines Pixels sind zur Emission von Licht der gleichen Farbe eingerichtet. Zumindest zwei Subpixel (5) innerhalb eines jeden Pixels (4) weisen verschieden große Emissionsflächen (50) auf. Jedem Pixel (4) eine elektrische Ansteuereinheit (8) zugeordnet. Die Ansteuereinheiten (8) sind je dazu eingerichtet, die Subpixel (5) des betreffenden Pixels (4) abhängig von einer Bestromungsstärke automatisch derart anzusteuern, sodass eine lichtabstrahlende Fläche (40) des betreffenden Pixels (4) mit der Bestromungsstärke stufenförmig ansteigt.

Description

Beschreibung

ANZEIGEVORRICHTUNG UND BETRIEBSVERFAHREN FÜR EINE

ANZEIGEVORRICHTUNG

Es wird eine Anzeigevorrichtung angegeben. Darüber hinaus wird ein Betriebsverfahren für eine Anzeigevorrichtung angegeben .

Die Druckschriften DE 10 2017 129 981 Al und

DE 10 2019 106 527 Al betreffen Anzeigevorrichtungen mit einem großen dynamischen Bereich.

Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, eine Anzeigevorrichtung anzugeben, mit der Bilder mit einem großen dynamischen

Bereich effizient wiedergebbar sind.

Diese Aufgabe wird unter anderem durch eine

Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen

Ansprüche .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die

Anzeigevorrichtung eine Vielzahl von Bildpunkten. Die

Bildpunkte sind jeweils zur einstellbar verschiedenfarbigen Abstrahlung von sichtbarem Licht eingerichtet. Das heißt, je nach Ansteuerung können die Bildpunkte farbiges Licht wie rotes, grünes oder blaues Licht emittieren oder auch

mischfarbiges Licht wie weißes Licht. Ferner ist eine

Intensität des von den Bildpunkten im Betrieb emittierten Lichts einstellbar. Gemäß zumindest einer Ausführungsform basiert eine Lichterzeugung in den Bildpunkten auf einer einzigen

Halbleiterschichtenfolg oder, besonders bevorzugt, auf mehreren Halbleiterschichtenfolgen. Das heißt, bei der

Anzeigevorrichtung handelt es sich um eine

Halbleiterlichtquelle. Die Halbleiterschichtenfolgen sind bevorzugt aus anorganischen Materialien gebildet.

Die Halbleiterschichtenfolgen basieren bevorzugt je auf einem I I I-V-Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem

Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein

Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mN, kurz

AlInGaN, oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mP, kurz AlInGaP, oder auch um ein Arsenid- Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mAs oder wie Al_nGa_mIn_1-n-mAspP_1-k, kurz AlInGaAs oder AlInGaAsP, wobei jeweils 0 £ n £ 1, 0 £ m £ 1 und n + m £ 1 sowie 0 £ k < 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As,

Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Bildpunkte unabhängig voneinander ansteuerbar. Somit ist über die

Bildpunkte zeitlich variabel ein Bild darstellbar. Damit können über die Anzeigevorrichtungen Filme dargestellt werden. Beispielsweise handelt es sich bei der

Anzeigevorrichtung um ein Display oder um eine Videowand. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist jeder der

Bildpunkte mehrere Arten von Pixeln auf. Dabei ist jede Art von Pixeln zur Emission von Licht einer bestimmten Farbe eingerichtet. Bevorzugt sind genau drei Arten von Pixeln in jedem Bildpunkt vorhanden. Die Bildpunkte weisen zum Beispiel jeweils von jeder Art genau ein Pixel auf.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Pixel

unabhängig voneinander ansteuerbar. Über die verschiedene Ansteuerung der Pixel ist der Farbeindruck des von dem betreffenden Bildpunkt im Betrieb erzeugten Lichts

einstellbar .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Pixel je in mehrere unabhängig voneinander ansteuerbare Subpixel

unterteilt. Alle Subpixel eines Pixels sind zur Emission von Licht der gleichen Farbe eingerichtet. Das heißt, die

Subpixel eines Pixels unterscheiden sich hinsichtlich des emittierten Lichtspektrums nicht oder nicht signifikant voneinander. Zumindest zwei Subpixel innerhalb eines jeden Pixels weisen verschieden große Emissionsflächen auf. Dabei können die Emissionsflächen jeweils die gleiche geometrische Grundform aufweisen, beispielsweise quadratisch, rechteckig, dreieckig oder regelmäßig sechseckig.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist jedem der Pixel eine elektrische Ansteuereinheit zugeordnet. Pro Bildpunkt sind somit bevorzugt so viele Ansteuereinheiten wie Arten verschiedener Pixel vorhanden. Als Eingangsgröße,

insbesondere als einzige Eingangsgröße, empfängt die

Ansteuereinheit einen Strom mit einer Bestromungsstärke für das betreffende Pixel. Als Ausgangsgröße, insbesondere als einzige Ausgangsgröße, werden von der Ansteuereinheit die zu betreibenden Subpixel des betreffenden Pixels ausgegeben oder diese Subpixel werden unmittelbar von der zugeordneten

Ansteuereinheit betrieben.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die

Ansteuereinheiten je dazu eingerichtet, die Subpixel des betreffenden Pixels abhängig von einer Bestromungsstärke bevorzugt automatisch derart anzusteuern, sodass eine

lichtabstrahlende Fläche des betreffenden Pixels mit der Bestromungsstärke bevorzugt stufenförmig ansteigt. Das heißt, je größer die Bestromungsstärke ist, desto mehr Subpixel werden von der zugeordneten Ansteuereinheit angesteuert. Die Zuschaltung der Subpixel erfolgt bevorzugt bei bestimmten Schwellstromstärken. Die Schwellstromstärken können für alle Arten von Pixeln gleich sein. Alternativ sind für die

verschiedenen Arten von Pixeln unterschiedliche

Schwellstromstärken vorgesehen.

In mindestens einer Ausführungsform umfasst die

Anzeigevorrichtung eine Vielzahl von Bildpunkten zur

einstellbar verschiedenfarbigen Abstrahlung von sichtbarem Licht mittels bevorzugt mehrerer Halbleiterschichtenfolgen. Die Bildpunkte sind unabhängig voneinander ansteuerbar. Jeder der Bildpunkte weist mehrere Arten von Pixeln auf und jede Art von Pixeln ist zur Emission von Licht einer bestimmten Farbe eingerichtet. Die Pixel sind unabhängig voneinander ansteuerbar und je in mehrere unabhängig voneinander

ansteuerbare Subpixel unterteilt. Alle Subpixel innerhalb eines Pixels sind zur Emission von Licht der gleichen Farbe aus der Anzeigevorrichtung heraus ohne weitere Farbänderung eingerichtet. Zumindest zwei Subpixel innerhalb eines jeden Pixels weisen verschieden große Emissionsflächen auf. Jedem Pixel eine elektrische Ansteuereinheit zugeordnet. Die Ansteuereinheiten sind je dazu eingerichtet, die Subpixel des betreffenden Pixels abhängig von einer Bestromungsstärke automatisch derart anzusteuern, sodass eine lichtabstrahlende Fläche des betreffenden Pixels mit der Bestromungsstärke stufenförmig ansteigt.

Aufgrund der Technologieunterschiede zwischen auf Nitriden und auf Phosphiden basierenden Leuchtdiodenchips sowie aufgrund der Unterschiede in den typischen Chipgrößen für rot, grün und blau emittierende Chips in Multi-LEDs

unterscheiden sich die AnschaltZeiten der einzelnen Chips oder Pixel teils signifikant voneinander. Im Wesentlichen hängen die AnschaltZeiten vom Materialsystem, den

entsprechenden Chipemissionsflächen und den verwendeten

Betriebsströmen ab.

Speziell bei niedrigen Helligkeiten und bei hohen

Bildwiederholraten in Videowandanwendungen, also bei geringen Betriebsströmen oder Betriebsstromdichten, ist üblicherweise eine Rotverschiebung zu beobachten. Das heißt, ein

darzustellendes Bild erscheint röter als gewünscht. Dies kommt insbesondere daher, dass die AnschaltZeiten für grün und blau emittierende Chips, die auf AlInGaN basieren, wesentlich größer sind als für rot emittierende Chips, die auf AlInGaP basieren.

Die AnschaltZeiten von LED-Chips können dadurch minimiert werden, dass die Chipgrößen und damit die Emissionsflächen möglichst klein gewählt werden, sodass das Verhältnis der parasitären Kapazitäten zum Betriebsstrom groß wird. Dies rührt daher, dass die Anschaltzeit näherungsweise

proportional ist zum Quotienten aus der Chipfläche und dem Vorwärtsstrom. Dieser Quotient ist wiederum proportional zur Chipkapazität geteilt durch den Vorwärtsstrom.

Andererseits besteht für High Dynamic Range-Anwendungen, kurz HDR, die Anforderung an die LEDs, Maximalhelligkeiten zu erreichen, welche um Größenordnungen größer sind als die minimalen Helligkeiten. Ein gewünschtes Verhältnis aus

Maximalhelligkeit zur minimalen Helligkeit liegt zum Beispiel bei mindestens 500.000:1. Das technisch zu lösende Problem liegt nun insbesondere darin, eine LED bereitzustellen, welche einerseits ein optimales Anspringverhalten aufweist, also kleine AnschaltZeiten, und dennoch die Anforderungen an den Helligkeitsdynamikumfang erfüllen kann.

Bisherige LEDs decken nicht das gesamte Anforderungsprofil ab. Kleine LED-Chips, üblicherweise mit Chipflächen von höchstens 250 mm x 200 mm, werden typischerweise mittels Multiplexing betrieben. Der Hauptaspekt bei diesen LED-Chips liegt deshalb auf einem optimierten Anspringverhalten, um unerwünschte Effekte wie Rotverschiebungen zu verhindern. Die erreichbaren maximalen Helligkeiten sind dabei durch die Begrenzung der maximalen elektrischen Ströme dieser LED-Chips und den stark ausgeprägten Droop-Effekt limitiert.

Bei großen LED-Chips, üblicherweise mit Chipflächen von mindestens 250 mm x 200 mm, treten bislang andere Probleme auf. Wird der Abstand solcher LED-Bauteile zueinander in der Anwendung vergrößert, so ändert sich normalerweise der

Betriebsmodus dahingehend, dass Multiplex-Raten sinken oder dass die LED-Bauteile direkt mit Gleichstrom betrieben werden. Dementsprechend wird das Anschaltverhalten

unwichtiger und der Hauptaspekt verschiebt sich auf hohe Helligkeiten . Mit der hier beschriebenen Anzeigevorrichtung lässt sich einerseits ein Verhältnis aus maximaler zu minimaler

Helligkeit von mindestens 500.000:1 erzielen und gleichzeitig ist ein Anschaltverhalten erreichbar, wie bei kleinen LED- Chips gegeben.

Somit liegt ein Aspekt der hier beschriebenen

Anzeigevorrichtung darin, Pixel zu realisieren, die in mehrere unabhängig voneinander anschaltbare, elektrisch getrennte Subpixel unterteilt sind, wobei die Subpixel separat voneinander angesteuert werden können. Ob nun ein oder mehrere Subpixel gleichzeitig betrieben werden, richtet sich nach der benötigten Helligkeit. Die Pixel können

beispielweise in drei Bereiche, entsprechend den Subpixeln unterteilt, werden:

- geringe Helligkeit: Es wird nur ein kleiner Bereich für den Betrieb geschaltet. Somit ergibt sich die geringste

Kapazität, aufgrund der kleinsten aktiven Fläche, und damit die geringste Einschaltverzögerung;

- mittlere Helligkeit: Mehrere Bereiche werden geschaltet. Somit kann eine mittleren Helligkeit bei geeigneter

Stromdichte realisiert werden. Die relevante Kapazität erhöht sich;

- maximale Helligkeit: Alle Bereiche werden geschaltet, um die maximale Helligkeit zu realisieren.

Somit wird bei der hier beschriebenen Anzeigevorrichtung eine an die Anforderungen angepasste Größe der effektiv

betriebenen Leuchtfläche und damit auch der effektiven

Kapazität der LEDs realisiert. Mit Hilfe von im Pixel oder in deren Peripherie realisierten Schaltkreisen kann dies auf verschiedenen weisen realisiert werden, zum Beispiel durch: -stromabhängiges Zuschalten: Wird die LED mit einem größeren Strom angesteuert, so schaltet das System weitere Subpixel zu, um einen hohen Dynamikbereich zu realisieren;

- aktiv gesteuertes Zuschalten: Abhängig vom Bildinhalt wird die effektive Leuchtfläche der segmentierten Pixel direkt oder mittels eines Steuersignals zugeschaltet.

Es lässt sich also bei der hier beschriebenen

Anzeigevorrichtung erreichen, dass die Anschaltverzögerung auch bei kleinen Strömen in einem akzeptablen Bereich bleibt und dass größere Chipflächen erst bei Bedarf zugeschalten werden. Damit kann ein Großteil bis hin zur gesamten

Displayfläche zur Darstellung von Inhalten genutzt werden. Größere Displayhelligkeiten sind erreichbar. Niedrigere

Minimalhelligkeiten sind ohne Farbverschiebung darstellbar, anders als bei üblichen Displays, bei denen ein Treiberstrom häufig durch Systemeffekte und IC-Toleranzen nach unten begrenzt ist. Es lässt sich eine bestmögliche

Energieeffizienz ohne Einbußen an Bildqualität erreichen. Damit ist ein signifikant vergrößerter

Helligkeitsdynamikbereich zugänglich, insbesondere für HDR- Anwendungen, ohne die störenden Farbortverschiebungen bei kleinen Helligkeiten. Zusätzlich ist durch den optimalen Arbeitsbereich der LEDs eine hohe Energieeffizienz

realisierbar .

Es gibt viele mögliche Umsetzungen dieses Konzepts, basierend auf einer einfachen Steuerung, integriert in oder an den Pixeln. Zum Beispiel kann die Ansteuereinheit für die Pixel in einem Silizium-Träger integriert sein, auf dem die LED- Chips angebracht sind. Eine stromgesteuerte, automatische Ansteuerung erfolgt zum Beispiel mittels Thyristoren und/oder mittels Operationsverstärkern, kurz OAs . Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfassen die Bildpunkte je eines oder mehrere Pixel zur Erzeugung von rotem Licht, zur Erzeugung von grünen Licht und zur Erzeugung von blauem Licht. Insbesondere ist je genau ein Pixel für rotes, grünes und blaues Licht vorhanden. Damit können die Bildpunkte als RGB-Bildpunkte realisiert sein. Für einen größeren Farbraum oder für einen noch größeren Dynamikbereich können auch weitere Pixel vorhanden sein, zum Beispiel für gelbes Licht, cyanfarbiges Licht und/oder weißes Licht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die

Halbleiterschichtenfolgen der verschiedenen Arten von Pixeln je eine aktive Zone zur Erzeugung des Lichts der betreffenden Farbe auf. Das heißt, das rote, grüne und blaue Licht wird im Betrieb je mittels Elektrolumineszenz erzeugt. Die

Halbleiterschichtenfolgen zur Erzeugung von blauem und grünem Licht basieren bevorzugt auf InGaN und die

Halbleiterschichtenfolge für rotes Licht bevorzugt auf

AlInGaP. Das Licht wird von der Anzeigevorrichtung somit besonders bevorzugt so abgestrahlt, wie in den

Halbleiterschichtenfolgen erzeugt, ohne dass eine

Farbänderung etwa über Leuchtstoffe erfolgt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform steigen die

Emissionsflächen der Subpixel innerhalb eines Pixels

logarithmisch an. Das heißt insbesondere, dass für die i-te Emissionsfläche E_i des i-ten Subpixels innerhalb eines Pixels jeweils gilt: E_i = v log_w (i + u) , wobei v und w reelle positive Zahlen sind und u eine reelle Zahl größer oder gleich Null ist; u, v und w bleiben innerhalb eines Pixels gleich, i ist ein Zählindes für die Subpixel, nach

aufsteigender Größe geordnet. Das heißt mit anderen Worten, alle E_i eines Subpixels können auf der Kurve

f (x) = v log_w (x + u) liegen, wobei x eine

Abszissenkoordinate ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform gilt für eine Anzahl N der Subpixel pro Pixel: 2 £ N £ 20 oder 3 £ N £ 15 oder 4 £ N £ 10 oder 4 £ N £ 8.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform steigen die

Emissionsflächen der Subpixel innerhalb eines Pixels gemäß einem Potenzgesetz an. Das heißt insbesondere, dass für die i-te Emissionsfläche E_i des i-ten Subpixels innerhalb eines

Pixels jeweils gilt:

wobei v und w reelle positive Zahlen sind und u eine reelle Zahl größer oder gleich Null ist, und außerdem w > 1. u, v und w bleiben innerhalb eines Pixels gleich, i ist ein Zählindes für die Subpixel, nach aufsteigender Größe geordnet. Das heißt mit anderen Worten, alle E_i eines Subpixels können auf der Kurve

liegen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die elektrischen Ansteuereinheiten jeweils pixelnah angebracht. Das heißt, ein Abstand zwischen der betreffenden Ansteuereinheit und dem zugeordneten Pixel beträgt höchstens wobei E_ges die

Summe aller Emissionsflächen des zugeordneten Pixels ist. Bevorzugt beträgt dieser Abstand höchstens oder

höchstens

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind alle Subpixel eines Pixels in einem gemeinsamen Halbleiterchip integriert, insbesondere in einem gemeinsamen LED-Chip. Das heißt, das betreffende Pixel kann ein pixelierter LED-Chip sein. Je nach Gruppierung der Pixel über die Bildpunkte hinweg, können auch mehrere gleichfarbig emittierende Pixel verschiedener

Bildpunkte in einem gemeinsamen pixelierten LED-Chip

untergebracht sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform verfügen alle Subpixel innerhalb eines Pixels und/oder alle Pixel innerhalb eines Bildpunkts je über eine gemeinsame und/oder durchgehende aktive Zone der betreffenden Halbleiterschichtenfolge. Das heißt, die Pixel und/oder die Bildpunkte können hinsichtlich der Halbleiterschichtenfolge monolithisch ausgeführt sein.

Alternativ ist es möglich, dass die Subpixel für das

betreffende Pixel oder den betreffenden Bildpunkt aus der gleichen Halbleiterschichtenfolge hergestellt sind. Dabei erfolgt eine Unterteilung in die Subpixel insbesondere durch vollständiges Entfernen der Halbleiterschichtenfolge zwischen benachbarten Subpixeln, insbesondere mittels Ätzen. Dabei verändert sich beim Unterteilen der Halbleiterschichtenfolge eine relative Position der Subpixel zueinander bevorzugt nicht .

Das heißt also, die Subpixel können die gleiche

Halbleiterschichtenfolge aufweisen. Dies ist beispielsweise über Transmissionselektronenmikroskopie nachweisbar, da die Subpixel die gleiche Schichtung innerhalb der

Halbleiterschichtenfolge und die gleichen Schichtdicken aufweisen. Eine Schichtung und genaue Schichtdicken der einzelnen Teilschichten der Halbleiterschichtenfolge sind eine Art Fingerabdruck, mit dem feststellbar ist, ob die Subpixel tatsächlich auf derselben Halbleiterschichtenfolge basieren . Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind einige oder alle der Subpixel eines Pixels durch separate Halbleiterchips, insbesondere durch separate LED-Chips, gebildet. Die

einzelnen Pixel sind dann aus mehreren LED-Chips

zusammengesetzt .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die

Halbleiterchips für die Subpixel auf einem gemeinsamen

Zwischenträger angeordnet. Bei dem Zwischenträger kann es sich um ein sogenanntes Submount sein. Es ist möglich, dass der Zwischenträger über eine Verdrahtung hinaus elektrisch nicht funktionalisiert ist. Bevorzugt jedoch umfasst der Zwischenträger die mindestens eine zugeordnete

Ansteuereinheit für das oder für die betreffenden Pixel. Im letztgenannten Fall ist der Zwischenträger zum Beispiel ein IC-Chip und/oder ein Siliziumchip.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind mehrere der Pixel oder alle Pixel auf einem gemeinsamen Zwischenträger

angeordnet. Bevorzugt umfasst der Zwischenträger die

zugeordneten Ansteuereinheiten. Beispielsweise ist der

Zwischenträger ein Silizium-Wafer oder ein Teil eines solchen Wafers. Zusätzlich zu den Ansteuereinheiten für die Subpixel kann der Zwischenträger auch Adresseinheiten oder

Speichereinheiten zum Ansteuern der Bildpunkte umfassen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Subpixel eines Pixels und die zugeordnete Ansteuereinheit in einem

gemeinsamen Halbleiterchip integriert. Insbesondere liegt pro Pixel genau ein Halbleiterchip vor. Alternativ kann pro

Bildpunkt genau ein Halbleiterchip gegeben sein, in dem alle Subpixel der betreffenden Pixel sowie die zugeordneten

Ansteuereinheiten integriert sind.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Subpixel eines Pixels und die zugeordnete Ansteuereinheit in Draufsicht auf die betreffenden Emissionsflächen gesehen überlappend

angeordnet. Das heißt, die Emissionsflächen können die betreffende Ansteuereinheit teilweise oder vollständig bedecken. Alternativ befindet sich die Ansteuereinheit eines Pixels in Draufsicht gesehen neben den Emissionsflächen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfassen die

Ansteuereinheiten jeweils mehrere einen oder mehrere

Thyristoren. Bevorzugt ist für alle Subpixel eines Pixels, mit Ausnahme eines einzigen Subpixels pro Pixel, genau ein Thyristor vorhanden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Thyristoren mit Hilfe von Operationsverstärkern angesteuert. Zwischen den Thyristoren und Operationsverstärkern kann eine Eins-zu-eins- Zuordnung vorliegen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind alle Subpixel, bis auf das Subpixel mit der kleinsten Emissionsfläche, mit

Ausgängen der zugehörigen Thyristoren und/oder

Operationsverstärkern verbunden. Das Subpixel mit der

kleinsten Emissionsfläche innerhalb eines Pixels kann

steuerlos direkt oder über einen elektrischen Widerstand an eine Stromleitung zum Bestromen des Pixels angeschlossen sein .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die

Ansteuereinheiten jeweils dazu eingerichtet, die Subpixel eines Pixels nach der Größe der Emissionsflächen geordnet sukzessiv mit steigender Bestromungsstärke zuzuschalten. Das heißt insbesondere, dass innerhalb eines Pixels die Subpixel mit einer größeren Emissionsfläche nur dann betrieben werden, wenn alle Subpixel mit einer kleineren Emissionsfläche angeschaltet sind. Zum Beispiel wird das zweitkleinste

Subpixel dann nur betrieben, wenn das kleinste Subpixel angeschaltet ist und das drittkleinste Subpixel wird nur betrieben, wenn das kleinste und das zweitkleinste Subpixel angeschaltet sind uns so weiter.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die

Ansteuereinheiten jeweils dazu eingerichtet, die Subpixel eines Pixels gemäß der als Binärzahl kodierten

Bestromungsstärke zuschalten, sodass die Größen der

Emissionsflächen der Subpixel je einer Wertigkeit der

zugeordneten Stelle der Binärzahl entsprechen. Die Größen der Emissionsflächen nehmen in diesem Fall bevorzugt von Subpixel zu Subpixel um einen Faktor zwei zu, sodass die

Größenverhältnisse dann 1:2:4: 8 sind und so weiter. Ist zum Beispiel die Bestromungsstärke mit dem Zahlenwert 13 kodiert, binär 1101, so werden das kleinste, das drittkleinste und das vierkleinste Subpixel betrieben. Sind N Subpixel vorhanden, so ist die Bestromungsstärke zum Beispiel in 2^ gleich große Stufen unterteilt, inklusive einer Bestromungsstärke von Null .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die

Anzeigevorrichtung eine High Dynamic Range-fähige

Kinoleinwand oder Heimkinoleinwand.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die

Anzeigevorrichtung dazu eingerichtet, zeitweise und bereichsweise eine Leuchtdichte von mindestens 5000 Nit oder 6000 Nit oder 7000 Nit abzustrahlen. Demgegenüber liegt eine typische Helligkeit von Kinoleinwänden oder

Heimkinoleinwänden, die in abgedunkelten Räumen betrieben werden, üblicherweise zwischen 500 Nit und 1200 Nit. Das heißt, mit der hier beschriebenen Anzeigevorrichtung lassen sich zumindest kurzzeitig und stellenweise sehr hohe

Helligkeiten anzeigen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die

Anzeigevorrichtung für die Darstellung von Filmen im

Videoformat 4K und/oder UHD eingerichtet. Mit anderen Worten kann es sich um ein 4K2K-Display handeln. Im Format 4K liegen insbesondere 4096 mal 2160 RGB-Bildpunkte vor, die als RGB- Bildpunkte gestaltet sind. Beim UHD-Format, auch als Ultra High Definition bezeichnet, liegen 3840 mal 2160 RGB- Bildpunkte vor.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die

Anzeigevorrichtung zur Darstellung von Hochkontrastbildern eingerichtet, auch als HDR bezeichnet. HDR-Bilder werden beispielsweise mit mindestens 10 Bit für die Helligkeit kodiert, bevorzugt mit mindestens 12 Bit oder 14 Bit oder 15 Bit. Die Helligkeitskodierung kann linear oder nicht linear erfolgen. Demgegenüber weisen digitale Bilder mit geringem Dynamikumfang, auch als low dynamic ränge images oder kurz LDR-Bilder bezeichnet, üblicherweise lediglich eine Helligkeitskodierung von 7 Bit oder 8 Bit auf.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfassen die Pixel oder umfassen zumindest einige der Pixel einen Leuchtstoff zur Farbänderung zumindest eines Teils des Lichts, wie in den Halbleiterschichtenfolgen oder wie in der Halbleiterschichtenfolge erzeugt. Beispielsweise basieren dann alle Halbleiterschichtenfolgen oder basiert die

Halbleiterschichtenfolge auf AlInGaN, wobei bevorzugt nur das rote Licht mittels eines Leuchtstoffs erzeugt wird.

Darüber hinaus wird ein Betriebsverfahren für eine solche Anzeigevorrichtung angegeben. Die Anzeigevorrichtung ist dabei gestaltet, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben. Merkmale des Betriebsverfahrens sind daher auch für die

Anzeigevorrichtung offenbart und umgekehrt.

In mindestens einer Ausführungsform des Betriebsverfahrens werden die Bildpunkte der Anzeigevorrichtung zeitweise oder dauerhaft so betrieben, sodass die lichtabstrahlende Fläche der betreffenden Pixel mit der Bestromungsstärke stufenförmig ansteigen .

Nachfolgend werden eine hier beschriebene Anzeigevorrichtung und ein hier beschriebenes Betriebsverfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß

dargestellt sein.

Es zeigen:

Figuren 1 und 2 schematische Darstellungen einer

Einschaltverzögerung in Abhängigkeit von einem

Halbleitermaterial und einer Chipgröße, Figur 3 eine schematische Draufsicht auf ein

Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Anzeigevorrichtung,

Figuren 4 und 5 schematische Darstellungen einer

Emissionsfläche in Abhängigkeit von einer

Bestromungsstärke für Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Anzeigevorrichtungen,

Figur 6 eine schematische Draufsicht auf einen Bildpunkt für

Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Anzeigevorrichtungen,

Figur 7 eine schematische Draufsicht auf ein

Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Anzeigevorrichtung,

Figuren 8 und 9 schematische Draufsichten auf Pixel für

Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Anzeigevorrichtungen,

Figuren 10 bis 14 schematische Schnittdarstellungen von

Ausführungsbeispielen von Pixeln für hier

beschriebene Anzeigevorrichtungen,

Figuren 15 und 16 schematische Darstellungen eines Verlaufs der Emissionsfläche über die Subpixel eines Pixels hinweg für Ausführungsbeispielen von hier

beschriebenen Anzeigevorrichtungen,

Figuren 17 und 18 schematische Schaltskizzen von

Ausführungsbeispielen von Pixeln für hier

beschriebene Anzeigevorrichtungen, und Figur 19 eine schematische Schnittdarstellung eines

Bildpunkts für Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Anzeigevorrichtungen .

Figur 1 zeigt ein Diagramm eines zeitlichen Verlaufs der Lichtstärke Iv für zusammenhängende Emissionsflächen 40R,

40G, 40B zur Erzeugung von rotem, grünem beziehungsweise blauem Licht. Die Emissionsflächen 40R, 40G, 40B basieren auf dem Materialsystem AlInGaP für rotes Licht und auf AlInGaN für grünes und blaues Licht. Dadurch ergibt sich für jede der Emissionsflächen 40R, 40G, 40B eine unterschiedliche

intrinsische Einschaltverzögerung TR, TG, TB. Die Darstellung in Figur 1 gilt für Emissionsflächen 40R, 40G, 40B, die im Rahmen der Fertigungstoleranzen gleich groß ausgebildet sind.

Bei gleichzeitiger Ansteuerung der Emissionsflächen erfolgt somit zunächst eine Emission von elektromagnetischer

Strahlung durch die Emissionsflächen 40R im roten

Spektralbereich, danach erst beginnt die Emission von

Strahlung der zweiten und dritten Emissionsflächen 40G, 40B in einem kurzen zeitlichen Abstand voneinander.

Die unterschiedlich großen intrinsischen

Einschaltverzögerungen Tx, TX können auch durch eine

unterschiedlich große parasitäre Kapazität der jeweiligen Emissionsflächen 40x, 40X entstehen. Ursachen für eine unterschiedliche parasitäre Kapazität können beispielsweise unterschiedliche laterale Dimensionen der Emissionsflächen 40x, 40X sein. So ist die Emissionsfläche 40x in Figur 2 kleiner als die Emissionsfläche 40X. Entsprechend ist die Einschaltverzögerung Tx kleiner als die Einschaltverzögerung tc. Eine derartig gestaffelte Emission von elektromagnetischer Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen 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 Pixel 4G, 4B mit der höchsten intrinsischen

Einschaltverzögerung TG, TB innerhalb eines begrenzten

Zeitfensters einer Impulsweitenmodulationsperiode bei der Darstellung von bewegten Bildinhalten nur noch teilweise zur Emission angeregt werden können. Dadurch kann eine

ungewünschte Abweichung in der dargestellten Mischfarbe entstehen, insbesondere ein Rotstich.

In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer

Anzeigevorrichtung 1 illustriert. An einem Träger 6 sind viele Bildpunkte 3 angebracht. Die Bildpunkte 3 umfassen jeweils drei Pixel 4R, 4G, 4B zur Erzeugung von rotem, grünem und blauem Licht. Die Pixel 4R, 4G, 4B umfassen jeweils eine Halbleiterschichtenfolge, in Figur 3 nicht dargestellt.

In Draufsicht gesehen sind die Pixel 4R, 4G, 4B jeweils in beispielsweise drei Subpixel 5a, 5b, 5c unterteilt. Die

Subpixel 5a, 5b, 5c weisen unterschiedlich große

Emissionsflächen 40a, 40b, 40c auf und sind unabhängig voneinander ansteuerbar. Dazu weist jedes der Pixel eine Ansteuereinheit 8 auf, die die Subpixel 5a, 5b, 5c abhängig von einer Bestromungsstärke ansteuert.

Die Ansteuerung ist in Figur 4 schematisch veranschaulicht. Je größer die Bestromungsstärke I wird, desto mehr Subpixel 5a, 5b, 5c werden betrieben. Bei sehr kleinen

Bestromungsstärken I werden noch keine Subpixel 5a, 5b, 5c betrieben, anschließend leuchtet nur die Emissionsfläche 40a des Subpixels 5a. Die weiteren Subpixel 5b, 5c mit den

Emissionsflächen 40b, 40c werden sukzessive zugeschaltet, sodass sich ein gestufter Verlauf der insgesamt betriebenen Emissionsfläche E in Abhängigkeit von der Bestromungsstärke I ergibt. Die Eckpunkte der einzelnen Stufen an den Sprüngen können auf einer Geraden, insbesondere auf einer

Ursprungsgeraden, liegen.

In Figur 5 ist eine alternative Schaltung der Subpixel 5a,

5b, 5c schematisch beschrieben, sodass ein glatterer Verlauf mit kleineren Stufenhöhen erzielbar ist. Hierbei wird die Bestromungsstärke I als Binärzahl ausgedrückt und die

Subpixel 5a, 5b, 5c sind einzelnen Stelle der Binärzahl zugeordnet, wobei die Wertigkeit der Stellen der Größe der Subpixel 5a, 5b, 5c entspricht. Die Größen der

Emissionsflächen 40a, 40b, 40c verhalten sich dabei bevorzugt wie 1:2:4: 8 und so weiter.

In Figur 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines

Bildpunkts 3 dargestellt. Pro Pixel 4R, 4G, 4B sind mehrere unterschiedlich große Subpixel 5a, 5b, 5c vorhanden, zum Beispiel je vier der Subpixel 5. Die Subpixel 5a, 5b sind vergleichsweise groß und jeweils rechteckig gestaltet. Die kleinsten Subpixel 5c sind in Draufsicht gesehen quadratisch geformt und können doppelt vorhanden sein. Ein

Größenverhältnis der Subpixel 5a, 5b, 5c zueinander ist

4:2:1. Die Ansteuereinheiten sind in Figur 6 nicht

illustriert . In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer

Anzeigevorrichtung 1 dargestellt. Die Bildpunkte 3 sind matrixförmig in einem regelmäßigen quadratischen oder

rechteckigen Muster auf einem Träger 6 angebracht, wobei die Ansteuereinheiten 8 in dem Träger 6 integriert sind. Bei dem Träger 6 handelt es sich beispielsweise um eine Leiterplatte. Die einzelnen Bildpunkte 3 sind bevorzugt aufgebaut, wie in Figur 3 illustriert, alternativ wie in Figur 6 dargestellt.

Die Anzeigevorrichtung 1 ist bevorzugt 4K-tauglich und weist ungefähr 4000 x 2000 der Bildpunkte 3 auf. Die Bildpunkte 3 sind elektrisch unabhängig voneinander ansteuerbar. Eine Ansteuerung der Bildpunkte 3 erfolgt über den Träger 6.

In Figur 8 ist veranschaulicht, dass die Ansteuereinheit 8 als Stromschalter ausgeführt ist. Die Ansteuereinheit 8 und die zum Beispiel nur zwei Subpixel 5a, 5b des Pixels 4 sind jeweils als eigener Halbleiterchip 20 gestaltet und zum

Beispiel auf einem Zwischenträger 7, etwa ein Submount, angebracht. Eine elektrische Verbindung erfolgt über

Leiterbahnen 71.

In Figur 9 dagegen ist das gesamte Pixel 4 ein separater Halbleiterchip 20, in den die Subpixel 5a, 5b, 5c und die Ansteuereinheit 8 integriert sind. Die Subpixel 5a, 5b, 5c überdecken somit die Ansteuereinheit 8.

In Figur 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer

Anzeigevorrichtung 1 gezeigt, wobei zur Vereinfachung der Darstellung nur einer der Bildpunkte 3 illustriert ist. Der Bildpunkt 3 ist durch einen einzigen Halbleiterchip 20 gebildet, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich. Die einzelnen Subpixel 5 der Pixel 4G, 4B, 4R zur Erzeugung von grünem, blauem und rotem Licht sind monolithisch in dem Halbleiterchip 20 für den Bildpunkt 3 integriert .

Der Halbleiterchip 20 für den Bildpunkt 3 ist zum Beispiel auf dem Zwischenträger 7 angebracht. Der Zwischenträger 7 basiert insbesondere auf Silizium und umfasst eine

Ansteuerschaltung 75. Die Ansteuerschaltung 75 ist in CMOS- Technologie in einer dem Halbleiterchip 20 nächstgelegenen Schicht des Zwischenträgers 7 erzeugt. Damit können die einzelnen Subpixel 5 über die Ansteuereinheit 8 des

Zwischenträgers 7 elektrisch angesprochen und angesteuert werden .

Der Zwischenträger 7 befindet sich an dem Träger 6. Dazu weist der Zwischenträger 7 und dementsprechend der Träger 6 mehrere elektrische Anschlussflächen 76, 77 auf.

Beispielsweise sind drei Anschlussflächen 76 für eine

Energieversorgung des Zwischenträgers 7 und der Bildpunkte 3 vorhanden. Außerdem sind beispielsweise zwei Anschlussflächen 77 für eine Datenleitung vorhanden. Eine elektrische

Verbindung zwischen den Anschlussflächen 76, 77 und der Ansteuerschaltung 75 erfolgt beispielsweise über elektrische Durchkontaktierungen 78.

Zwischen dem Halbleiterchip 20 mit den Subpixeln 5 und der Ansteuerschaltung 75 gibt es beispielsweise eine elektrische Verbindung mehr als es Subpixel 5 gibt. Die Halbleiterchips 20 mit den Subpixeln 5 können an den Zwischenträger 7 angelötet oder angeklebt sein oder auch über Direktbonden oder Waferbonden befestigt sein. Ein Direktbonden oder

Waferbonden wird insbesondere angewandt, wenn der

Halbleiterchip 20 mit den Subpixeln 5 als substratloser Chip ohne Aufwachssubstrat gestaltet ist und dann beispielsweise eine Dicke von mindestens 2 mm und/oder höchstens 12 mm aufweist .

Im Ausführungsbeispiel der Figur 11 ist illustriert, dass mehrere der Bildpunkte 3 gemeinsam auf dem Zwischenträger 7 angebracht sind. Damit kann eine Verdrahtung und Anzahl an Leiterbahnen an dem Träger 6 reduziert werden. Eine

Verdrahtung erfolgt verstärkt über den Zwischenträger 7.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 12 ist illustriert, dass an dem Träger 6 eine Dünnfilmtransistorenanordnung 63 angebracht ist. Die Bildpunkte 3 werden über die

Dünnfilmtransistorenanordnung 63 elektrisch angesteuert.

Damit können die Bildpunkte 3 direkt an den Träger 6

angebracht werden.

In den Ausführungsbeispielen der Pixel 4, wie in den Figuren 13 und 14 zu sehen, sind die Pixel 4 jeweils aus einer einzigen Halbleiterschichtenfolge 2 gefertigt. Gemäß Figur 13 erstreckt sich eine aktive Zone 22 der

Halbleiterschichtenfolge 2 durchgehend über alle Subpixel 5 hinweg. Zwischen benachbarten Subpixeln 5 ist die

Halbleiterschichtenfolge 2 teilweise entfernt, sodass die Subpixel 5 elektrisch unabhängig voneinander ansteuerbar sind und zwischen benachbarten Subpixeln 5 innerhalb der

Halbleiterschichtenfolge 2 keine oder keine signifikante elektrische Querleitfähigkeit auftritt. Zu diesem Zweck ist es auch möglich, dass abweichend von der Darstellung in Figur 13 auch die aktive Zone 22 durchtrennt wird, wobei die

Halbleiterschichtenfolge 2 als zusammenhängende

Schichtenfolge erhalten bleibt. Demgegenüber ist gemäß Figur 14 die Halbleiterschichtenfolge 2 zwischen benachbarten Subpixeln 5 vollständig entfernt. Dabei wird während des Herstellens der Subpixel 5 deren relative Position zueinander beim Anbringen an den Träger 6 oder den Zwischenträger 7 im Vergleich zu einem

Aufwachssubstrat nicht verändert. Damit erstreckt sich die Halbleiterschichtenfolge 2 in ungeänderter, gleichbleibender Zusammensetzung über die Subpixel 5 hinweg, unter

Vernachlässigung der Lücken zwischen den Subpixeln 5.

Die Lücken zwischen benachbarten Subpixeln 5 betragen

bevorzugt mindestens 0,2 mm oder 0,5 mm oder 1 mm und/oder höchstens 10 mm oder 5 mm oder 2 mm. Dies gilt bevorzugt auch für alle anderen Ausführungsbeispiele.

Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist die

Anzeigevorrichtung 1 bevorzugt frei von Leuchtstoffen zu einer Wellenlängenkonversion. Das heißt, die in der

jeweiligen Halbleiterschichtenfolge 2 erzeugte Strahlung wird bevorzugt unmittelbar ohne Wellenlängenkonversion von der Anzeigevorrichtung 1 abgestrahlt. Ungeachtet dessen können optional Farbfilter, die lediglich Wellenlängenkomponenten wegnehmen, aber anders als bei der Wellenlängenkonversion keine Wellenlängenkomponenten hinzufügen, vorhanden sein.

Wie auch in allen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass zwischen benachbarten Pixeln 4R, 4G, 4B eine optische

Isolierung eingebracht wird, nicht gezeichnet, beispielsweise durch diffus reflektierende Vergussmaterialien oder durch spekular reflektierende Metalle, beispielsweise in Gräben in der Halbleiterschichtenfolge 2. Die hier beschriebenen Bildpunkte 3 können hinsichtlich einer Helligkeit beispielsweise mit einer 1 O-Bit-Dimmung

angesteuert werden, um einen hohen Helligkeitsdynamikbereich zu erzielen. Es ist möglich, dass die 1 O-Bit-Ansteuerung aus einem 8-Bit-Datensatz oder einem 7-Bit-Datensatz mittels Expansion oder Interpolation gewonnen wird, um den

Helligkeitsbereich zu erweitern.

In den Figuren 15 und 16 ist gezeigt, wie sich die Größen der Emissionsflächen E_i des i-ten Subpixels zueinander verhalten. So liegen die Emissionsflächen E_i gemäß Figur 15 auf der Kurve einer Potenzfunktion und gemäß Figur 16 auf der Kurve einer Logarithmusfunktion.

In den Figuren 17 und 18 sind beispielhafte Schaltungen illustriert, mit denen sich die Ansteuereinheiten 8 für hier beschriebene Pixel 4 realisieren lassen.

Gemäß Figur 17 werden Thyristoren Th1, Th2 verwendet, um die Subpixel 5b, 5c hinzuzuschalten, abhängig von der

Bestromungsstärke . Den Thyristoren Th1, Th2 ist je ein

Widerstand R1, R2 elektrisch parallel geschaltet, sodass über einen Spannungsabfall an den Widerständen R1, R2 jeweils ein Gate der Thyristoren Thl, Th2 angesteuert wird. Der

Widerstand R1 ist beispielsweise um den gleichen Faktor größer als der Widerstand R2, um den sich die Leuchtflächen der zugehörigen Subpixel 5b, 5c voneinander unterscheiden.

Zum Beispiel liegt der Widerstand R1 bei ungefähr 0,05 W und der Widerstand R2 bei ungefähr 0,1 W. Das Subpixel 5a wird direkt, also ohne Thyristor, angesteuert.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 18 sind nur kleinere oder keine Widerstände im Hauptstrompfad, sodass eine höhere Effizienz erzielbar ist. Die Thyristoren Thl, Th2 werden jeweils über die Operationsverstärker OA1, OA2 angesteuert. Den Operationsverstärkern OA1, OA2 sind Widerstände R2, R3 vorgeschaltet und Widerstände R4 parallel geschaltet.

Abhängig von einem Größenverhältnis der zugeordneten Subpixel 5b, 5c gilt bevorzugt R3 » R2/2. Bevorzugt gilt außerdem R4 >> R3 und/oder R4 >> R2. Für die Einschaltspannung VI am Thyristor Thl gilt insbesondere VI = I R1 (1+R4/R3) und für die Einschaltspannung V2 am Thyristor Th2 entsprechend

V2 = I R1 (1+R4/R2) . Für den Widerstand R1 gilt bevorzugt R1 << 1 W, sodass R1 als Leitungswiderstand angesehen werden kann .

Sind mehr als drei Subpixel 5a, 5b, 5c vorhanden, sind entsprechend mehr Thyristoren und/oder Operationsverstärker vorzusehen .

Beim Bildpunkt 3 der Figur 19 basieren alle

Halbleiterschichtenfolgen 2 auf dem Materialsystem AlInGaN. Das Pixel 4R zur Erzeugung von rotem Licht umfasst daher einen Leuchtstoff 9, um aus blauem oder aus grünem Licht, wie von der zugeordneten Halbleiterschichtenfolge 2 erzeugt, rotes Licht zu erzeugen. Abweichend von der Darstellung in Figur 19 kann der Leuchtstoff 9 in gleicher Weise zu den Subpixeln 5 strukturiert sein wie die

Halbleiterschichtenfolge 2.

Weiterhin ist es abweichend von der Darstellung in Figur 19 möglich, dass eine durchgehende Halbleiterschichtenfolge mit elektrisch unabhängig ansteuerbaren Bereichen für die Pixel und für die Subpixel gegeben ist, wobei dieser

Halbleiterschichtenfolge dann mehrere verschiedene Leuchtstoffe, zum Beispiel zur Erzeugung von grünem und rotem Licht aus blauem Licht, nachgeordnet sind.

Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die

Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.

Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .

Bezugszeichenliste

1 Anzeigevorrichtung

2 Halbleiterschichtenfolge

20 Halbleiterchip

22 aktive Zone

3 Bildpunkt

4 Pixel

40 lichtabstrahlende Fläche/Emissionsflache

5 Subpixel

50 Emissionsfläche

6 Träger

63 Dünnfilmtransistorenanordnung

7 Zwischenträger

71 elektrische Leiterbahn

76 Anschlussfläche für Energieversorgung

77 Anschlussfläche für Datenleitung

78 elektrische Durchkontaktierung

8 elektrische Ansteuereinheit

9 Leuchtstoff

E_ges Gesamtfläche aller Emissionsflächen zusammengenommen

I Bestromungsstärke

Iv Lichtstärke

OA Operationsverstärker

R Widerstand

T Anschaltzeit

Th Thyristor

Claims

Patentansprüche

1. Anzeigevorrichtung (1) mit einer Vielzahl von

Bildpunkten (3) zur einstellbar verschiedenfarbigen

Abstrahlung von sichtbarem Licht mittels bevorzugt mehrerer Halbleiterschichtenfolgen (2), wobei

- jeder der Bildpunkte (3) mehrere Arten von Pixeln (4) aufweist und jede Art von Pixeln (4) zur Emission von Licht einer bestimmten Farbe eingerichtet ist,

- die Pixel (4) je in mehrere Subpixel (5) unterteilt sind und alle Subpixel (5) zur Emission von Licht der gleichen Farbe aus der Anzeigevorrichtung (1) heraus ohne weitere Farbänderung eingerichtet sind,

- zumindest zwei Subpixel (5) innerhalb eines jeden Pixels (4) verschieden große Emissionsflächen (50) aufweisen,

- jedem Pixel (4) eine elektrische Ansteuereinheit (8) zugeordnet ist, und

- die Ansteuereinheiten (8) je dazu eingerichtet sind, die Subpixel (5) des betreffenden Pixels (4) abhängig von einer Bestromungsstärke automatisch derart anzusteuern, sodass eine lichtabstrahlende Fläche (40) des betreffenden Pixels (4) mit der Bestromungsstärke stufenförmig ansteigt.

2. Anzeigevorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der jeder der Bildpunkte (3) aus einem Pixel (4) zur Emission von rotem Licht, einem Pixel (4) zur Emission von grünem Licht und einem Pixel (4) zur Emission von blauem Licht gebildet ist,

wobei die Pixel (4) zur Emission von grünem und blauem Licht eine auf AlInGaN basierende Halbleiterschichtenfolge und die Pixel (4) zur Emission von rotem Licht eine auf AlInGaP basierende Halbleiterschichtenfolge aufweisen, sodass das grüne, blaue und rote Licht ohne Farbänderung und so wie in den Halbleiterschichtenfolgen (2) erzeugt von der Anzeigevorrichtung (1) abgestrahlt wird.

3. Anzeigevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei der die Emissionsflächen (50) der Subpixel (5) innerhalb eines Pixels (4) logarithmisch ansteigen.

4. Anzeigevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder

2,

bei der die Emissionsflächen (50) der Subpixel (5) innerhalb eines Pixels (4) gemäß einem Potenzgesetz ansteigen.

5. Anzeigevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei der die elektrischen Ansteuereinheiten (8) jeweils pixelnah angebracht sind, sodass ein Abstand zwischen der betreffenden Ansteuereinheit (8) und dem zugeordneten Pixel (4) höchstens beträgt und E_ges die Gesamtfläche

aller Emissionsflächen (50) des zugeordneten Pixels (4) ist.

6. Anzeigevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei der alle Subpixel (5) eines Pixels (4) in einem

gemeinsamen Halbleiterchip (20) integriert sind.

7. Anzeigevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der zumindest einige der Subpixel (5) eines Pixels (4) durch separate Halbleiterchips (2) gebildet sind.

8. Anzeigevorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der die Halbleiterchips (2) für die Subpixel (5) auf einem gemeinsamen Zwischenträger (7) angeordnet sind, der die zugeordnete Ansteuereinheit (8) des betreffenden Pixels (4) umfasst .

9. Anzeigevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der mehrere der Pixel (4) oder alle Pixel (4) auf einem gemeinsamen Zwischenträger (7) angeordnet sind, der die zugeordneten Ansteuereinheiten (8) umfasst.

10. Anzeigevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die die Subpixel (5) eines Pixels (4) und die

zugeordnete Ansteuereinheit (8) in einem gemeinsamen

Halbleiterchip (20) integriert sind.

11. Anzeigevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei der die Subpixel (5) eines Pixels (4) und die zugeordnete Ansteuereinheit (8) in Draufsicht auf die betreffenden

Emissionsflächen (50) gesehen überlappend angeordnet sind.

12. Anzeigevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei der die Ansteuereinheiten (8) jeweils mehrere Thyristoren (T) umfassen.

13. Anzeigevorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der die Thyristoren (T) mit Hilfe von

Operationsverstärkern (OA) angesteuert werden,

wobei alle Subpixel (5) bis auf das Subpixel mit der

kleinsten Emissionsfläche mit Ausgängen der zugehörigen

Thyristoren (T) verbunden sind und das Subpixel mit der kleinsten Emissionsfläche steuerlos an eine Stromleitung angeschlossen ist.

14. Anzeigevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei der die Ansteuereinheiten (8) jeweils dazu eingerichtet sind, die Subpixel (5) eines Pixels (4) nach der Größe der Emissionsflächen (50) geordnet sukzessiv mit steigender

Bestromungsstärke zuzuschalten, sodass innerhalb eines Pixels (4) die Subpixel (5) mit einer größeren Emissionsfläche (50) nur dann betrieben werden, wenn alle Subpixel (5) mit einer kleineren Emissionsfläche (50) angeschaltet sind.

15. Anzeigevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis

13,

bei der die Ansteuereinheiten (8) jeweils dazu eingerichtet sind, die Subpixel (5) eines Pixels (4) gemäß der als

Binärzahl kodierten Bestromungsstärke zuschalten, sodass die Größen der Emissionsflächen (50) der Subpixel (5) je einer

Wertigkeit der zugeordneten Stelle der Binärzahl entsprechen.

16. Anzeigevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

die eine High Dynamic Range-fähige Kinoleinwand ist,

wobei die Anzeigevorrichtung (1) dazu eingerichtet ist, zeitweise und bereichsweise eine Leuchtdichte von mindestens 6000 Nit abzustrahlen.

17. Betriebsverfahren für eine Anzeigevorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,

wobei die Subpixel (5) durch die Ansteuereinheiten (8) pro Pixel (4) derart angesteuert werden, sodass die

lichtabstrahlende Fläche (40) des betreffenden Pixels (4) mit der Bestromungsstärke stufenförmig ansteigt.