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WO2018162579A1 - Anordnung zum betreiben strahlungsemittierender bauelemente, verfahren zur herstellung der anordnung und ausgleichsstruktur - Google Patents

Anordnung zum betreiben strahlungsemittierender bauelemente, verfahren zur herstellung der anordnung und ausgleichsstruktur Download PDF

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WO2018162579A1
WO2018162579A1 PCT/EP2018/055647 EP2018055647W WO2018162579A1 WO 2018162579 A1 WO2018162579 A1 WO 2018162579A1 EP 2018055647 W EP2018055647 W EP 2018055647W WO 2018162579 A1 WO2018162579 A1 WO 2018162579A1
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WO
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capacitance
components
compensation
component
capacity
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/055647
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thorsten Frank Baumheinrich
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Publication date
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Priority to US16/487,623 priority patent/US11056045B2/en
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    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/16—Controlling the light source by timing means

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for operating
  • Radiation-emitting components such as LEDs can be any radiation-emitting components such as LEDs.
  • LEDs can be installed sorted by capacity (so-called “binning").
  • Object of the present invention is an arrangement for operating radiation-emitting components, a
  • the invention relates to a
  • the components are, for example, light-emitting diodes (LED).
  • the components can be designed to emit light of different colors, for example as red (R) LED, blue (B) LED, green (G) LED or white (W) LED.
  • the components can, for example, line or
  • Units are summarized, so for example as an RGB element or RGBW element.
  • the arrangement is exemplary designed for use in a display device such as an active matrix display or a passive matrix display.
  • the combined units can then, for example, form individual pixels of the display device.
  • the components each have a first capacity.
  • the first capacitances may in particular be parasitic capacitances of the components.
  • the first capacitor can vary greatly from component to component as a result of the production.
  • the arrangement comprises a driver circuit for supplying the individual components with electrical energy.
  • the driver circuit is, for example, an integrated circuit which is electrically coupled to the radiation-emitting components.
  • the driver circuit comprises at least one current source and / or at least one voltage source.
  • the driver circuit is in particular designed to perform a radiation-emitting operation of
  • the arrangement comprises a compensation structure
  • the compensation structure is connected to the components such that a total capacitance associated with a component and dependent on the first capacitance can be set by means of the second capacitance.
  • the arrangement can also be designed as a subunit of a device, the others, not with a Having corresponding variable capacitance connected components.
  • the compensation structure may in particular be a compensation structure according to the third aspect described below.
  • Arrangement is each variable adjustable.
  • the arrangement in this context includes a
  • Communication interface for receiving a control signal for setting the respective capacity.
  • Total capacity is understood here and below a respective capacity of the arrangement, which the
  • Radiation-emitting operation of the respective component influenced.
  • This includes in particular a capacitance of built-in capacitors which are coupled to the respective component, as well as parasitic capacitances.
  • the total capacity assigned to the respective component can also be referred to as total capacity applied to the component.
  • the arrangement comprises a plurality of radiation-emitting components, each having a first capacitance, a driver circuit for supplying the individual components with electrical energy, and a compensation structure corresponding to each component each having a variable second capacitance and means to set the respective second capacity.
  • the compensation structure is connected to the components in such a way that a component associated with one and dependent on the first capacitance
  • Total capacity is adjustable by means of the second capacity.
  • Associated total capacity is also made possible to match an impedance applied to the driver circuit per component impedance. In an advantageous manner can be so on one
  • Adjusting the driver power can be omitted, so that a simple white balance can be achieved. In addition, a reduction of the drive rate is unnecessary.
  • the above measures may be considered merely optional
  • the compensation structure is such with the Connects components that the respective first
  • the total capacity is adjustable at least in some of the components, that a deviation of the total capacity is reduced by a predetermined desired value.
  • the compensation structure corresponding to each component in each case a compensation element with the respective variable second capacitance and means for
  • Compensation element is connected in parallel with the corresponding component.
  • the total capacitance assigned to the respective component results from the sum of the first capacitance of the respective component
  • the respective compensating element is preferably such
  • the respective compensation element is designed, a first capacity of a respective component, which
  • the value range of the variable, second capacity in this context a same lower limit as the tolerance range and a value twice as high as the upper limit
  • the tolerance range corresponds
  • Capacity is for example between OnF and 100OnF.
  • the compensation element comprises, for example, a digitally adjustable, variable capacitor.
  • a capacitor can be adapted to any radiation-emitting component, in particular LED.
  • the compensating element is in particular designed to set the variable second capacitance as a function of a control signal.
  • the compensation element is preferably set up to keep such a set, second capacity for an operating state of the arrangement in which no control signal is received or is present.
  • the driver circuit corresponding to each component in each case has an output for supplying the respective component with a predetermined current and / or with a predetermined voltage.
  • the compensation element is connected in parallel with the corresponding output of the driver circuit.
  • the output of the driver circuit may also be referred to as driver channel.
  • the driver circuit is designed in particular, the respective output separately from others
  • the output can per component as individual power or
  • each current driver output has a configurable, configurable load capacity.
  • the respective compensation element, the respective component and the respective output form one
  • the invention allows the parasitic capacitance in each radiation-emitting component, in particular in each individual LED, for example in LED pixel arrays or linear one-dimensional arrangements, to be adjusted individually.
  • the circuits used for this purpose are parallel to one LED each. This allows an alignment of the switching times
  • the plurality of radiation-emitting components with the compensation structure forms a structural unit.
  • several components which each provide a partial functionality of the structural unit are integrated in such a structural unit. Examples of a
  • driver chip next to an LED chip.
  • the same driver chip can be mounted with different LED chip types, so that one embodiment has red, green and blue LEDs (RGB elements) and another
  • Embodiment red, green, blue and white LEDs and still another embodiment, a plurality of LED chips of the same type.
  • the plurality of driver channels can be used on the driver chip for different types of chips.
  • the assembly can form, for example, a closed system, which can be installed without adjustment.
  • the driver circuit forms with the
  • the invention relates to a
  • the components each have a first capacity
  • the compensation structure is triggered to set the respective second capacitance as a function of the respective measured first capacitance, such that a deviation of a total capacitance associated with the respective component from a desired value is reduced at least in some of the components, preferably in each of the components.
  • the radiation-emitting components can be measured individually in step b), for example.
  • the devices measured in step b) may already be in a composite, e.g. be arranged like a matrix and at least partially measured in parallel.
  • the predetermined value may be exemplified by a maximum value of the first capacitance of a device of the device depend.
  • the activation of the compensation structure may include, for example, the connection or disconnection of sub-capacitors, which are assigned to a respective compensation element.
  • the connection or disconnection is binary
  • the respective compensation element several groups of sub-capacitors of the same capacity or sub-capacitors of different capacity can be assigned, the capacity of the groups or the
  • the respective compensating element is preferably designed such that a variably adjustable, variable second capacitance deviates at most 5% from a value to be set.
  • the compensation structure is controlled in such a way that the respective total capacitance assigned to the components for each component has the same predetermined value or one in the
  • the predetermined value is in particular the setpoint.
  • the invention relates to a
  • the compensation structure includes a
  • the compensation structure comprises a communication interface for receiving a
  • Control signal for setting the respective capacity, as well as an input and an output per compensation element for
  • the compensation elements are for example on one
  • Equalization structure established, selectively one
  • Compensating structure is particularly suitable for use in the arrangement according to the first aspect; all in
  • each of the compensation elements comprises at least a first switch, and at least one capacitor having a first and a second electrode.
  • the respective first electrode of the at least one capacitor is coupled to the at least one first switch.
  • the at least one first switch for coupling the respective capacitance of the at least one capacitor is formed with the external circuit to couple the respective at least one capacitor depending on the control signal with the input and / or output of the respective compensating element.
  • each of the compensation elements comprises at least one second switch. The compensation element is the
  • each compensation element, the at least one second switch for coupling the respective capacitance of the at least one capacitor is formed with the external circuit to couple the respective at least one capacitor depending on the control signal with the input and / or output of the respective compensation element.
  • Switch forms together with the at least one second switch in each case a transmission gate.
  • the compensation elements are arranged like a matrix.
  • the compensation elements can be arranged corresponding to the external circuit, so that the input and output of the respective compensation element corresponding to each individual, with the respective
  • Circuit is arranged.
  • the compensation elements are designed as digitally adjustable, variable capacitors.
  • the digitally adjustable variable capacitors each comprise a plurality of metal-insulator-metal Capacitors each having an aforementioned first and second electrodes.
  • the metal-insulator-metal capacitors are arranged between the at least one first and second switch, wherein the first and second electrodes of the metal-insulator-metal capacitors each by means of a vias with the at least one first and second switches is coupled.
  • Figure 1 shows an arrangement for operating
  • Figure 3 is a detail view of a compensating element of
  • FIG. 4 shows a flowchart for producing the arrangement according to FIG. 2,
  • FIG. 5 shows a variant of a compensating element of the arrangement according to FIG. 2,
  • FIG. 6 shows an exemplary switch arrangement of a
  • Compensating elements of the arrangement of FIG. 2, and Figure 7 is an exemplary construction of a compensating element of the arrangement according to FIG. 2. Elements of the same construction or function
  • FIG. 1 shows an arrangement 100 for operating
  • the components can be LEDs 112a, 112b, 112c, and 112n, which are arranged, for example, in one or more arrays and are designed for a light-emitting insert in an active or passive matrix display.
  • each of the LEDs 112a... 112n is assigned to a color area and to a pixel of the display for this purpose.
  • LED 112a a red color range of a
  • current sources 132a, 132b, 132c, 132n of a driver circuit 130 coupled to the LEDs 112a... 112n are adapted to respectively adjust the power and / or the drive rate.
  • Figure 2 shows an embodiment of another
  • Driver circuit 230 which differs from the arrangement 100 by an additional compensation structure 220.
  • the compensation structure 220 has 212a ... 212n for each LED
  • Anode / cathode applied total capacity of each of the LEDs 212a ... 212n can be achieved. This obviates the need for the LEDs 212a ... 212n to capacitate 214a ... 214n and a wide range of fabricated LEDs 212a ... 212n to be installed. Electrically thereby become for the
  • FIG. 3 shows an exemplary compensation element 222 of the arrangement 200 according to FIG. 2, which is assigned to an LED 212 is.
  • the LED 212 has a parasitic capacitance 214 and is electrically coupled to a current source 232.
  • the compensation element 222 comprises a plurality of capacitors 222-1, 222-2, 222-3, 222-4, 222-5, which are each connected via a switch 226-1, 226-2, 226-3, 226-4, 226-5 the
  • Balancing element 222 can be switched on or decoupled from this.
  • the switches 226-1 ... 226-4 are open and the switch 226-5 is closed, the overall capacity applied to the LED 212 is exemplified as the sum of the capacitances 214 and 222-5.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment for producing the arrangement 200 according to FIG. 2.
  • a step a) the LEDs 212a... 212n are provided and in a step b) their respective parasitic capacitances 214a... 214n are measured.
  • the distribution of the capacitances 214a... 214n is measured by suitable measures such that the values of the parasitic capacitances 214a
  • Balancing structure 220 is provided, corresponding to each LED 212a ... 212n each of the variable capacitance
  • Control of the compensation structure 220 is set as a function of the respective measured parasitic capacitance 214a ... 214n such that each LED 212a ... 212n one in the
  • Balancing structure 220 with the LEDs 212a ... 212n can
  • step c for example, in step c).
  • Compensating elements 222a ... 222n are integrated in parallel to the current sources 232a ... 232n on an integrated circuit and together with the LEDs 212a ... 212n form a structural unit.
  • the control of the compensation structure 220 can be carried out before or after the step c).
  • this is an actuating signal to a
  • a binary code having a character for at least each of the switches 226-1 ... 226-5.
  • the capacitors 222-1... 222-5 may be in a first
  • FIG. 5 alternatively shows a second embodiment variant of the compensating element 222 according to FIG. 2, in which the capacitance of the capacitors 222- 1 ... 222-4 are each a 2 x -faches is the basic capacitance 224, that is 2 ° * Initial capacity 224 for the capacitor 222-1, 2 1 * 224 base capacitance for the capacitor 222-2, 2 2 *
  • Capacitors 222-1 ... 222-4 are in turn coupled to a switch 226-1 ... 226-4.
  • a third variant of the compensating element 222 according to FIG. 2 which is not shown, it is also conceivable to connect a plurality of capacitors 222-1... 222-5 of the same basic capacitance 224 in parallel in groups analogously to the embodiment variant shown in FIG. 5 and only the groups with the switches 226-1 ... 226-4.
  • such a structure according to the second and third embodiments allows a
  • the second embodiment variant of the compensating element 222 illustrated in FIG. 5 may alternatively or in addition to the switches 226-1... 226-4 each have a further switch 226-2 226-3 226-4 ⁇ , which is controllable with respect to the switches 226-1 ... 226-4 further electrode of
  • the switches 226-1 ... 226-4, 226-1 ⁇ .. 226-4 ⁇ may have an n-channel MOSFET and / or a p-channel MOSFET.
  • the switches 226-1 and 226-1 226-2 and 226-2 ⁇ 226-3 and 226-3 ⁇ as well as 226-4 and 226-4 ⁇ may be formed as a transmission gate.
  • An exemplary switch arrangement is in this context with reference to FIG. 6 represented, wherein the capacitors 222-1 ... 222-4 are each connected with an electrode to a common node, eg with ground.
  • FIG. 7 shows an exemplary construction of a
  • Equalizing element 222 has, by way of example, three metal-insulator-metal capacitors as capacitors 222-1, 222-2, 222-3, which are stacked vertically one above the other and in each case a first electrode 222-1 -1, 222-2-1, and 222-3-1, respectively, and a second electrode 222-1-2, 222-2-2, and 222-3-2, respectively.
  • Capacitors 222-1 ... 222-3 are each separately coupled via a vias 228 to a respective one of the switches 226-1 ... 2226-3.

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Abstract

Es wird eine Anordnung (200) mit einer Mehrzahl strahlungsemittierender Bauelemente (212a, 212b, 212c, 212n) angegeben, die jeweils eine vorgegebene erste Kapazität (214a, 214b, 214c, 214n) aufweisen. Die Anordnung umfasst ferner eine Treiberschaltung (230) zur Versorgung der einzelnen Bauelemente mit elektrischer Energie, und eine Ausgleichsstruktur (220), die korrespondierend zu jedem Bauelement jeweils eine variable zweite Kapazität (224a, 224b, 224c, 224n) sowie Mittel zur Einstellung der jeweiligen zweiten Kapazität aufweist. Die Ausgleichsstruktur ist dabei derart mit den Bauelementen verschaltet, dass eine einem Bauelement zugeordnete und von der ersten Kapazität abhängige Gesamtkapazität mittels der zweiten Kapazität einstellbar ist. Es werden überdies ein Verfahren zur Herstellung der Anordnung sowie eine Ausgleichsstruktur angegeben.

Description

Beschreibung
ANORDNUNG ZUM BETREIBEN S RAHLUNGSEMI IERENDER BAUELEMENTE,
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DER ANORDNUNG UND AUSGLEICHSSTRUKTUR
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Betreiben
strahlungsemittierender Bauelemente, ein korrespondierendes Herstellungsverfahren der Anordnung, sowie eine
Ausgleichsstruktur für eine solche Anordnung.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102017104908.8, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Strahlungsemittierende Bauelemente wie LEDs können
fertigungsbedingt parasitäre Kapazitäten aufweisen, welche sich beispielsweise Lot-zu-Lot oder auch innerhalb eines Lots stark unterscheiden. Dies kann sowohl das Zeitverhalten der einzelnen LEDs sowie das Ansteuerverhalten korrespondierender Treiber beeinflussen, so dass insbesondere bei größeren
Anordnungen verschiedenfarbiger LEDs Abgleiche wie
Weißabgleich oder Farbabweichungen erschwert sind, und
Artefakte bei schnellen Kontrastwechseln auftreten.
Um dieses Problem zu umgehen können LEDs beispielsweise nach Kapazität sortiert verbaut werden (sog. „Binning") .
Alternativ kann eine Anpassung der Treiberleistung oder der Ansteuerrate (sog. „Refresh-rates" ) vorgenommen werden, hierbei müssen jedoch eine Kontrastverschiebung bzw. langsame Ansteuerraten hingenommen werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung zum Betreiben strahlungsemittierender Bauelemente, ein
korrespondierendes Herstellungsverfahren der Anordnung, sowie eine Ausgleichsstruktur für eine solche Anordnung zu
schaffen, die einen unbeeinträchtigten Betrieb der
Bauelemente ermöglichen und ohne aufwendige Sortierverfahren auskommen .
Diese Aufgabe wird gelöst durch die unabhängigen
Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine
Anordnung zum Betreiben strahlungsemittierender Bauelemente, welche eine Mehrzahl strahlungsemittierender Bauelemente umfasst. Bei den Bauelementen handelt es sich beispielsweise um lichtemittierende Dioden (LED) . Die Bauelemente können zur Emission verschiedenfarbigen Lichts ausgebildet sein, so zum Beispiel als rote (R) LED, blaue (B) LED, grüne (G) LED oder weiße (W) LED.
Die Bauelemente können beispielsweise zeilen- bzw.
spaltenartig (als sog. „1D Array") oder matrixartig (als sog. „2D Array") angeordnet sein. Insbesondere können mehrere verschiedenfarbig Strahlungsemittierende Bauelemente zu
Einheiten zusammengefasst sein, so zum Beispiel als RGB- Element oder als RGBW-Element . Die Anordnung ist beispielhaft ausgelegt für einen Einsatz in einer Anzeigevorrichtung wie einem Aktiv-Matrix-Display oder einem Passiv-Matrix-Display. Die zusammengefassten Einheiten können dann beispielsweise einzelne Bildpunkte der Anzeigevorrichtung bilden. Die Bauelemente weisen jeweils eine erste Kapazität auf. Die ersten Kapazitäten können insbesondere parasitäre Kapazitäten der Bauelemente sein. Die erste Kapazität kann beispielsweise herstellungsbedingt von Bauelement zu Bauelement stark schwanken.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt umfasst die Anordnung eine Treiberschaltung zur Versorgung der einzelnen Bauelemente mit elektrischer Energie. Bei der Treiberschaltung handelt es sich beispielsweise um einen integrierten Schaltkreis, der mit den Strahlungsemittierenden Bauelementen elektrisch gekoppelt ist. Die Treiberschaltung umfasst zumindest eine Stromquelle und/oder zumindest eine Spannungsquelle. Die Treiberschaltung ist insbesondere ausgelegt, einen Strahlungsemittierenden Betrieb der
einzelnen Bauelemente zu steuern.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt umfasst die Anordnung eine Ausgleichsstruktur, die
korrespondierend zu jedem Bauelement jeweils eine variable zweite Kapazität sowie Mittel zur Einstellung der jeweiligen zweiten Kapazität aufweist. Die Ausgleichsstruktur ist dabei derart mit den Bauelementen verschaltet, dass eine einem Bauelement zugeordnete und von der ersten Kapazität abhängige Gesamtkapazität mittels der zweiten Kapazität einstellbar ist .
„Korrespondierend zu jedem Bauelement" ist hier und im
Folgenden nicht als Einschränkung zu verstehen, dass die Anordnung ausschließlich Bauelemente mit einer
korrespondierenden variablen zweiten Kapazität aufweist. Mit anderen Worten kann die Anordnung auch als Untereinheit einer Vorrichtung ausgebildet sein, die weitere, nicht mit einer korrespondierenden variablen Kapazität verbundene Bauelemente aufweist .
Bei der Ausgleichsstruktur kann es sich insbesondere um eine nachfolgend beschriebene Ausgleichsstruktur gemäß dem dritten Aspekt handeln.
Unter der variablen zweiten Kapazität wird hier und im
Folgenden eine jeweilige Kapazität der Ausgleichsstruktur verstanden, die im Betrieb der Anordnung oder vor
Inbetriebnahme aber nach der physischen Fertigstellung der
Anordnung jeweils veränderbar einstellbar ist. Beispielsweise umfasst die Anordnung in diesem Zusammenhang eine
Kommunikationsschnittstelle zum Empfang eines Stellsignals zur Einstellung der jeweiligen Kapazität.
Unter der einem jeweiligen Bauelement zugeordneten
Gesamtkapazität wird hier und im Folgenden eine jeweilige Kapazität der Anordnung verstanden, welche den
Strahlungsemittierenden Betrieb des jeweiligen Bauelements beeinflusst. Dies schließt insbesondere eine Kapazität verbauter Kondensatoren, die mit dem jeweiligen Bauelement gekoppelt sind, sowie parasitäre Kapazitäten ein. Die dem jeweiligen Bauelement zugeordnete Gesamtkapazität kann auch als an dem Bauelement anliegende Gesamtkapazität bezeichnet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt umfasst die Anordnung eine Mehrzahl strahlungsemittierender Bauelemente, die jeweils eine erste Kapazität aufweisen, eine Treiberschaltung zur Versorgung der einzelnen Bauelemente mit elektrischer Energie, und eine Ausgleichsstruktur, die korrespondierend zu jedem Bauelement jeweils eine variable zweite Kapazität sowie Mittel zur Einstellung der jeweiligen zweiten Kapazität aufweist. Die Ausgleichsstruktur ist derart mit den Bauelementen verschaltet, dass eine einem Bauelement zugeordnete und von der ersten Kapazität abhängige
Gesamtkapazität mittels der zweiten Kapazität einstellbar ist .
In vorteilhafter Weise ermöglicht dies eine Angleichung der einem jeweiligen Bauelement zugeordneten Gesamtkapazität. Mit Vorteil kann so auf ein nach Kapazität sortiertes Verbauen der Mehrzahl strahlungsemittierender Bauelemente verzichtet werden. Stattdessen kann ein Toleranzbereich bezüglich der jeweiligen ersten Kapazität der Bauelemente besonders hoch gewählt werden, so dass ein Ausschuss an in einer Anordnung zu verbauenden, gefertigten Bauelementen gering gehalten werden kann. Angleichung kann für sowohl eine dem Bauelement inne wohnende Kapazität als auch für durch Verdrahtung des Bauelements herrührende kapazitive Effekte erfolgen.
Durch Angleichung der einem jeweiligen Bauelement
zugeordneten Gesamtkapazität wird überdies ermöglicht, eine an der Treiberschaltung je Bauelement anliegende Impedanz anzugleichen. In vorteilhafter Weise kann so auf eine
Anpassung der Treiberleistung verzichtet werden, so dass ein einfacher Weißabgleich erzielt werden kann. Darüber hinaus erübrigt sich auch ein Herabsetzen der Ansteuerrate. Die vorgenannten Maßnahmen können als lediglich optional
betrachtet werden. Weil die Anpassung der Treiberstrukturen, die üblicherweise mit aufwändigerer Dynamik- und
Temperaturanpassung einhergehen, nicht mehr erforderlich ist, können einfachere Treiberstrukturen eingesetzt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist die Ausgleichsstruktur derart mit den Bauelementen verschaltet, dass sich die jeweilige erste
Kapazität und die jeweilige zweite Kapazität zu einer
jeweiligen an dem Bauelement anliegenden Gesamtkapazität addieren .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist zumindest bei einigen der Bauelemente die Gesamtkapazität derart einstellbar, dass eine Abweichung der Gesamtkapazitäten von einem vorgegebenen Sollwert verringert ist. Vorzugsweise ist die Gesamtkapazität bei jedem der
Bauelemente derart einstellbar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist die Ausgleichsstruktur korrespondierend zu jedem Bauelement jeweils ein Ausgleichselement mit der jeweiligen variablen zweiten Kapazität sowie Mittel zur
Einstellung der jeweiligen zweiten Kapazität auf. Das
Ausgleichselement ist mit dem korrespondierenden Bauelement parallel geschaltet.
Durch Parallelschalten des jeweiligen Ausgleichselements mit dem jeweiligen Bauelement ergibt sich die dem jeweiligen Bauelement zugeordnete Gesamtkapazität aus der Summe aus der ersten Kapazität des jeweiligen Bauelements sowie der
variablen zweiten Kapazität des jeweiligen
Ausgleichselements. Je Bauelement kann so durch das
Parallelschalten ein einfacher Ausgleich der ersten Kapazität des jeweiligen Bauelements vorgenommen werden. Das jeweilige Ausgleichselement ist bevorzugt derart
ausgebildet, dass ein Wertebereich der variablen, zweiten Kapazität einen zu erwartenden Wertebereich der ersten
Kapazität des jeweiligen Bauelements abdeckt. In anderen Worten ist das jeweilige Ausgleichselement ausgelegt, eine erste Kapazität eines jeweiligen Bauelements, welche
innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt, mittels der jeweiligen variablen, zweiten Kapazität auf eine
Gesamtkapazität bezüglich des jeweiligen Bauelements
auszugleichen, wobei die variable, zweite Kapazität
insbesondere so ausgelegt ist, dass ein vordefinierter Wert der Gesamtkapazität durch alle Bauelemente mit einer ersten Kapazität innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs erreicht werden kann. Beispielsweise weist der Wertebereich der variablen, zweiten Kapazität in diesem Zusammenhang eine selbe untere Grenze wie der Toleranzbereich sowie einen doppelt so hohen Wert als obere Grenze wie der
Toleranzbereich auf. Der Toleranzbereich entspricht
beispielhaft dem zu erwartenden Wertebereich der ersten
Kapazität. Der zu erwartende Wertebereich der ersten
Kapazität beträgt beispielsweise zwischen OnF und lOOOnF.
Das Ausgleichselement umfasst beispielsweise einen digital einstellbaren, variablen Kondensator. Solch ein Kondensator kann an jedes Strahlungsemittierende Bauelement, insbesondere LED, angepasst werden. Das Ausgleichselement ist insbesondere ausgebildet, die variable zweite Kapazität abhängig von einem Stellsignal einzustellen. Das Ausgleichselement ist bevorzugt eingerichtet, eine derart eingestellte, zweite Kapazität auch für einen Betriebszustand der Anordnung zu halten, in dem kein Stellsignal empfangen wird bzw. anliegt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist die Treiberschaltung korrespondierend zu jedem Bauelement jeweils einen Ausgang zur Versorgung des jeweiligen Bauelements mit einem vorgegebenen Strom und/oder mit einer vorgegebenen Spannung auf. Das Ausgleichselement ist mit dem korrespondierenden Ausgang der Treiberschaltung parallel geschaltet.
Der Ausgang der Treiberschaltung kann auch als Treiberkanal bezeichnet werden. Die Treiberschaltung ist insbesondere ausgebildet, den jeweiligen Ausgang separat von anderen
Ausgängen der Treiberschaltung mit elektrischer Energie zu versorgen, so dass ein strahlungsemittierender Betrieb der Bauelemente individuell gesteuert werden kann. Der Ausgang kann je Bauelement auch als individuelle Strom- bzw.
Spannungsquelle betrachtet werden. Bei solch einer direkten Ansteuerung mit dem Treiber verfügt jeder Stromtreiberausgang über eine anpassbare, konfigurierbare Lastkapazität. Insbesondere bilden das jeweilige Ausgleichselement, das jeweilige Bauelement und der jeweilige Ausgang eine
Parallelschaltung .
Die Erfindung erlaubt, die parasitäre Kapazität in jedem strahlungsemittierendem Bauelement, insbesondere in einer jeden einzelnen LED, etwa in LED Pixel-Arrays oder linearen eindimensionalen Anordnungen, individuell anzugleichen. Die dazu verwendeten Schaltungen liegen parallel zu jeweils einer LED. Dies erlaubt eine Angleichung der Schaltzeiten
(beispielsweise für an/aus oder erster Kontrast/zweiter
Kontrast) vorzunehmen. Durch Harmonisierung der gesamten parasitären Kapazitäten, die beispielsweise u.a. aus der Summe der LED-Kapazität, der Zuleitungen und der schaltbaren Kapazität bestehen, werden keine weiteren Maßnahmen in den ansteuernden Stromtreibern erforderlich, wie etwa dynamisch angepasste Treiberströme. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt bildet die Mehrzahl strahlungsemittierender Bauelemente mit der Ausgleichsstruktur eine Baueinheit. In diesem Integrationskonzept sind in solch einer Baueinheit mehrere Komponenten, die jeweils eine Teilfunktionalität der Baueinheit bereitstellen, integriert. Beispiele einer
Baueinheit sind gestapelte Chip, die auch mit dem
englischsprachigen Ausdruck „Die Stacking" gezeichnet werden, mehrere LED-Chips montiert auf einem Treiberchip oder mehrere LED-Chips auf einem Wafer. Die Komponenten können
übereinander angeordnet sein, aber auch nebeneinander, beispielsweise ein Treiberchip neben einem LED-Chip.
Letztgenannte Anordnungsweise kann auch mit dem
englischsprachigen Ausdruck „Side by Side" bezeichnet werden.
Es ist aus denkbar verschiedene Ausführungsbeispiele zu fertigen, die die gleiche Komponente ausweise, beispielsweise kann der gleiche Treiberchip mit verschiedenen LED-Chiptypen montiert werden, sodass ein Ausführungsbeispiel rote, grüne und blaue LEDs (RGB-Elemente) aufweist und ein anderes
Ausführungsbeispiel rote, grüne, blaue und weiße LEDs (RGBW- Elemente) und noch ein anderes Ausführungsbeispiel mehrere LED-Chips desselben Typs aufweist. So kann die Vielzahl von Treiberkanälen auf dem Treiberchip für verschiedene Chiptypen verwendet werden.
In vorteilhafter Weise ermöglicht dies den Einsatz der
Mehrzahl strahlungsemittierender Bauelemente ohne zusätzliche Maßnahmen zum Betreiben der Bauelemente vorsehen zu müssen. Die Baueinheit kann beispielsweise ein abgeschlossenes System bilden, welches anpassungsfrei verbaut werden kann. Die
Anordnung kann insbesondere ohne vorgenannte Anpassung der Treiberschaltung verbaut werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt bildet die Treiberschaltung mit der
Ausgleichsstruktur eine Baueinheit.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein
Verfahren zur Herstellung der Anordnung gemäß dem ersten Aspekt. Bei dem Verfahren wird
a) eine Mehrzahl strahlungsemittierender Bauelemente
bereitgestellt, wobei die Bauelemente jeweils eine erste Kapazität aufweisen;
b) die jeweilige erste Kapazität der Bauelemente gemessen; c) eine Ausgleichsstruktur bereitgestellt, die
korrespondierend zu jedem Bauelement jeweils eine variable zweite Kapazität sowie Mittel zur Einstellung der jeweiligen zweiten Kapazität aufweist; und
d) die Ausgleichsstruktur angesteuert, die jeweilige zweite Kapazität abhängig von der jeweiligen gemessenen ersten Kapazität einzustellen, derart, dass zumindest bei einigen der Bauelemente, vorzugsweise bei jedem der Bauelemente eine Abweichung einer dem jeweiligen Bauelement zugeordneten Gesamtkapazität von einem Sollwert verringert wird.
Die in Schritt a) bereitgestellte Mehrzahl
strahlungsemittierender Bauelemente kann in dem Schritt b) beispielsweise einzeln vermessen werden. Alternativ können die in Schritt b) vermessenen Bauelemente bereits in einem Verbund, z.B. matrixartig angeordnet sein und zumindest teilweise parallel vermessen werden.
Der vorgegebene Wert kann beispielhaft von einem Maximalwert der ersten Kapazität eines Bauelements der Anordnung abhängen. Die Ansteuerung der Ausgleichsstruktur kann
insbesondere durch ein externes Stellsignal erfolgen.
Die Ansteuerung der Ausgleichsstruktur kann beispielsweise das Zu- oder Abschalten von Sub-Kondensatoren beinhalten, welche einem jeweiligen Ausgleichselement zugeordnet sind. Beispielhaft erfolgt das Zu- oder Abschalten binär
gestaffelt: So können dem jeweiligen Ausgleichselement mehrere Gruppen an Sub-Kondensatoren derselben Kapazität oder aber Sub-Kondensatoren unterschiedlicher Kapazität zugeordnet sein, wobei die Kapazität der Gruppen bzw. der
unterschiedlichen Sub-Kondensatoren in der Form
Grundkapazität mal {2°, 21, 22, 23, ...} gestaffelt ist. Das jeweilige Ausgleichselement ist bevorzugt derart ausgebildet, dass eine auf diese Weise abgestuft einstellbare variable, zweite Kapazität maximal 5% von einem einzustellenden Wert abweicht .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem zweiten Aspekt wird die Ausgleichsstruktur derart angesteuert, dass die den Bauelementen zugeordnete jeweilige Gesamtkapazität für jedes Bauelement einen selben vorgegebenen Wert oder einen im
Wesentlichen selben vorgegebenen Wert aufweist. Hier und im Folgenden wird davon ausgegangen, dass ein Wert der einem Bauelement zugeordneten jeweiligen Gesamtkapazität im Wesentlichen demselben vorgegebenen Wert entspricht, wenn er weniger als 5% von diesem abweicht. Bei dem vorgegebenen Wert handelt es sich insbesondere um den Sollwert.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung eine
Ausgleichsstruktur. Die Ausgleichsstruktur umfasst eine
Mehrzahl von Ausgleichselementen, die jeweils eine variable Kapazität sowie Mittel zur Einstellung der jeweiligen
Kapazität aufweisen. Überdies umfasst die Ausgleichsstruktur eine Kommunikationsschnittstelle zum Empfang eines
Stellsignals zur Einstellung der jeweiligen Kapazität, sowie einen Ein- und einen Ausgang je Ausgleichselement zur
Kopplung der jeweiligen Kapazität mit einer externen
Schaltung .
Die Ausgleichselemente sind beispielsweise auf einer
integrierten Schaltung integriert. Insbesondere ist die
Ausgleichsstruktur eingerichtet, selektiv eine
konfigurierbare Kapazität an dem jeweiligen Ein- und Ausgang der Ausgleichselemente bereitzustellen. Die
Ausgleichsstruktur ist besonders geeignet für einen Einsatz in der Anordnung gemäß dem ersten Aspekt; alle im
Zusammenhang mit dem ersten oder zweiten Aspekt offenbarten Merkmale gelten damit auch für den dritten Aspekt und
umgekehrt . In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem dritten Aspekt umfasst jedes der Ausgleichselemente zumindest einen ersten Schalter, sowie zumindest einen Kondensator mit einer ersten und einer zweiten Elektrode. Je Ausgleichselement ist die jeweilige erste Elektrode des zumindest einen Kondensators mit dem zumindest einen ersten Schalter gekoppelt. Darüber hinaus ist je Ausgleichselement der zumindest eine erste Schalter zur Kopplung der jeweiligen Kapazität des zumindest einen Kondensators mit der externen Schaltung ausgebildet, den jeweiligen zumindest einen Kondensator abhängig von dem Stellsignal mit dem Ein- und/oder Ausgang des jeweiligen Ausgleichselements zu koppeln. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem dritten Aspekt umfasst jedes der Ausgleichselemente zumindest einen zweiten Schalter. Je Ausgleichselement ist die
jeweilige zweite Elektrode des zumindest einen Kondensators mit dem zumindest einen zweiten Schalter gekoppelt. Darüber hinaus ist je Ausgleichselement der zumindest eine zweite Schalter zur Kopplung der jeweiligen Kapazität des zumindest einen Kondensators mit der externen Schaltung ausgebildet, den jeweiligen zumindest einen Kondensator abhängig von dem Stellsignal mit dem Ein- und/oder Ausgang des jeweiligen Ausgleichselements zu koppeln. Der zumindest eine erste
Schalter bildet dabei zusammen mit dem zumindest einen zweiten Schalter jeweils ein Transmissionsgatter. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem dritten Aspekt sind die Ausgleichselemente matrixartig angeordnet .
Insbesondere können die Ausgleichselemente korrespondierend zu der externen Schaltung angeordnet sein, so dass der Ein- und Ausgang des jeweiligen Ausgleichselements jeweils korrespondierend zu einzelnen, mit dem jeweiligen
Ausgleichselement zu koppelnden Elementen der externen
Schaltung angeordnet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem dritten Aspekt sind die Ausgleichselemente als digital einstellbare, variable Kondensatoren ausgebildet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem dritten Aspekt umfassen die digital einstellbaren variablen Kondensatoren jeweils mehrere Metall-Isolator-Metall- Kondensatoren, welche jeweils eine vorgenannte erste und zweite Elektrode aufweisen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem dritten Aspekt sind die Metall-Isolator-Metall-Kondensatoren zwischen dem zumindest einen ersten und zweiten Schalter angeordnet, wobei die erste und zweite Elektrode der Metall- Isolator-Metall-Kondensatoren jeweils mittels eines Vias mit dem zumindest einen ersten bzw. zweiten Schalter gekoppelt ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Anordnung zum Betreiben
strahlungsemittierender Bauelemente, Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer weiteren Anordnung zum Betreiben strahlungsemittierender Bauelemente,
Figur 3 eine Detailansicht eines Ausgleichselements der
Anordnung gemäß Fig. 2,
Figur 4 ein Ablaufdiagramm zur Herstellung der Anordnung gemäß Fig. 2,
Figur 5 eine Ausführungsvariante eines Ausgleichselements der Anordnung gemäß Fig. 2,
Figur 6 eine beispielhafte Schalteranordnung eines
Ausgleichselements der Anordnung gemäß Fig. 2, und Figur 7 ein beispielhafter Aufbau eines Ausgleichselements der Anordnung gemäß Fig. 2. Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind
figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Anhand der Figuren 1 bis 3 sind schematische Schaltbilder dargestellt, die als nicht vollständig zu betrachten sind. Figur 1 zeigt eine Anordnung 100 zum Betreiben
strahlungsemittierender Bauelemente. Bei den Bauelementen kann es sich um LEDs 112a, 112b, 112c, und 112n handeln, die beispielsweise in einem oder mehreren Arrays angeordnet sind und für einen lichtemittierenden Einsatz in einem aktiven oder passiven Matrix Display ausgebildet sind. Beispielhaft ist jede der LEDs 112a...112n hierzu einem Farbbereich sowie einem Bildpunkt des Displays zugeordnet. Vorliegend sind beispielsweise LED 112a einem roten Farbbereich eines
Bildpunkts, LED 112b einem grünen Farbbereich desselben
Bildpunkts, LED 112c einem blauen Farbbereich desselben
Bildpunkts, und LED 112n einem weißen Farbbereich desselben Bildpunkts zugeordnet. Die LEDs 112a...112n weisen
beispielsweise fertigungsbedingt eine zwischen den LEDs
112a...112n stark streuende parasitäre Kapazität 114a, 114b, 114c bzw. 114n auf (hier schematisch als Kondensator
dargestellt) .
Um daraus resultierende Unterschiede im Zeitverhalten der einzelnen Farben des Bildpunkts zu umgehen, sind mit den LEDs 112a...112n gekoppelte Stromquellen 132a, 132b, 132c, 132n einer Treiberschaltung 130 dazu eingerichtet, jeweils eine Anpassung der Leistung und/oder der Ansteuerrate vorzunehmen. Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer weiteren
Anordnung 200 zum Betreiben von LEDs 212a, 212b, 212c, 212n mit parasitären Kapazitäten 214a, 214b, 214c, bzw. 214n und Stromquellen 232a, 232b, 232c, bzw. 232n einer
Treiberschaltung 230, die sich von der Anordnung 100 durch eine zusätzliche Ausgleichsstruktur 220 unterscheidet.
Die Ausgleichsstruktur 220 weist je LED 212a...212n ein
Ausgleichselement 222a, 222b, 222c, 222n mit einer jeweils variabel einstellbaren Kapazität 224a, 224b, 224c, 224n auf, die parallel zu der jeweiligen parasitären Kapazität
214a...214n geschaltet ist.
Durch Parallelschalten der Kapazitäten 214a...214n und
224a...224n ergibt sich eine jeweilige Gesamtkapazität, die an den einzelnen LEDs 212a...212n anliegt, jeweils aus der Summe der Kapazitäten 214a und 224a, 214b und 224b, 214c und 224c, bzw. 214n und 224n. Im Resultat kann durch die selektive Hinzuschaltung von konfigurierbaren Kapazitäten 224a...224n in den einzelnen
Treiberkanälen eine Angleichung der an einer jeweiligen
Anode/Kathode anliegenden Gesamtkapazität jeder der LEDs 212a...212n erreicht werden. Damit entfällt die Notwendigkeit, die LEDs 212a...212n nach Kapazität 214a...214n zu binnen und es kann ein breiter Bereich an gefertigten LEDs 212a...212n verbaut werden. Elektrisch werden dadurch die für die
einzelnen Treiber 232a...232n anzusteuernden Lasten
angeglichen. Damit lassen sich deutlich höhere Refresh-Rates erzielen, sowie ein verbesserter Weißabgleich .
Figur 3 zeigt ein beispielhaftes Ausgleichselement 222 der Anordnung 200 gemäß Figur 2, welches einer LED 212 zugeordnet ist. Die LED 212 weist eine parasitäre Kapazität 214 auf und ist elektrisch mit einer Stromquelle 232 gekoppelt.
Das Ausgleichselement 222 umfasst mehrere Kondensatoren 222- 1, 222-2, 222-3, 222-4, 222-5, welche jeweils über einen Schalter 226-1, 226-2, 226-3, 226-4, 226-5 dem
Ausgleichselement 222 zugeschaltet bzw. von diesem entkoppelt werden können. Bei geöffneten Schaltern 226-1...226-4 und geschlossenem Schalter 226-5 ergibt sich so beispielhaft die an der LED 212 anliegende Gesamtkapazität als Summe aus den Kapazitäten 214 und 222-5.
Durch geeignete Dimensionierung der einzelnen Kondensatoren 222-1...222-5 und geeigneter Ansteuerung der einzelnen Schalter 226-1...226-5 kann damit je LED 212a...212n eine Gesamtkapazität erreicht werden, die LED-übergreifend jeweils einen im
Wesentlichen selben Wert aufweist. Insbesondere sind die Kondensatoren 222-1...222-5 und die Ansteuerung in diesem
Zusammenhang ausgelegt, eine Abweichung von einem
vorgegebenen Wert der Gesamtkapazität je LED 212 zu
minimieren .
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Herstellung der Anordnung 200 gemäß Figur 2.
In einem Schritt a) werden die LEDs 212a...212n bereitgestellt und in einem Schritt b) ihre jeweilige parasitäre Kapazität 214a...214n gemessen. Die Verteilung der Kapazitäten 214a...214n wird dabei durch geeignete Maßnahmen derart gemessen, sodass die Werte der parasitären Kapazitäten 214a...214n aller
einzelnen LEDs 212a...212n bekannt sind, also für RGB und ggf. W pro Bildpunkt. In einem anschließenden Schritt c) wird die
Ausgleichsstruktur 220 bereitgestellt, die korrespondierend zu jeder LED 212a...212n jeweils die variable Kapazität
224a...224n aufweist, welche in einem Schritt d) durch
Ansteuerung der Ausgleichsstruktur 220 als Funktion der jeweiligen gemessenen parasitären Kapazität 214a...214n derart eingestellt wird, dass jede LED 212a...212n einen im
Wesentlichen selben Wert der Gesamtkapazität aufweist, sodass eine Verteilung der parasitären Kapazität 214a...214n
abgeglichen wird.
Eine mechanische und elektrische Kopplung der
Ausgleichsstruktur 220 mit den LEDs 212a...212n kann
beispielsweise in dem Schritt c) durchgeführt werden.
Beispielsweise werden die Kondensatoren 226-1...226-5 der
Ausgleichselemente 222a...222n parallel zu den Stromquellen 232a...232n auf einer integrierten Schaltung integriert und bilden zusammen mit den LEDs 212a...212n eine Baueinheit. Die Ansteuerung der Ausgleichsstruktur 220 kann dabei vor oder nach dem Schritt c) durchgeführt werden.
Beispielsweise wird hierzu ein Stellsignal an einer
Kommunikationsschnittstelle (nicht dargestellt) der Anordnung 200, insbesondere der Ausgleichsstruktur 220, wie z.B. einem SPI- oder I2C-BUS, angelegt. Das Stellsignal weist
beispielhaft einen Binärcode mit einem Zeichen für zumindest jeden der Schalter 226-1...226-5 auf.
Die Kondensatoren 222-1...222-5 können in einer ersten
Ausführungsvariante beispielsweise eine jeweils gleiche
Grundkapazität 224 aufweisen. Figur 5 zeigt alternativ hierzu eine zweite Ausführungsvariante des Ausgleichselements 222 gemäß Figur 2, bei dem die Kapazität der Kondensatoren 222- 1...222-4 jeweils ein 2x-faches der Grundkapazität 224 beträgt, also 2° * Grundkapazität 224 für den Kondensator 222-1, 21 * Grundkapazität 224 für den Kondensator 222-2, 22 *
Grundkapazität 224 für den Kondensator 222-3, und 23 *
Grundkapazität 224 für den Kondensator 222-4. Die
Kondensatoren 222-1...222-4 sind wiederum mit einem Schalter 226-1...226-4 gekoppelt. In einer nicht dargestellten dritten Ausführungsvariante des Ausgleichselements 222 gemäß Figur 2 ist auch denkbar, mehrere Kondensatoren 222-1...222-5 derselben Grundkapazität 224 parallel in Gruppen analog zu der in Figur 5 dargestellten Ausführungsvariante zu verschalten und lediglich die Gruppen mit den Schaltern 226-1...226-4 zu schalten . In vorteilhafter Weise ermöglicht ein derartiger Aufbau gemäß der zweiten und dritten Ausführungsvariante einen
hochauflösenden und zugleich großen Bereich, der durch das Ausgleichselement 222 abgedeckt werden kann.
Die in Figur 5 dargestellte zweite Ausführungsvariante des Ausgleichselements 222 kann alternativ oder ergänzend zu den Schaltern 226-1...226-4 jeweils einen weiteren Schalter 226-1 226-2 226-3 226-4 λ aufweisen, welcher steuerbar ist, eine bzgl. den Schaltern 226-1...226-4 weitere Elektrode der
Kondensatoren 222-1...222-4 dem Ausgleichselement 222
zuzuschalten bzw. von dem Ausgleichselement 222 zu
entkoppeln .
Die Schalter 226-1...226-4 , 226-1 \..226-4 λ können beispielsweise jeweils einen n-Kanal-MOSFET und/oder einen p-Kanal-MOSFET aufweisen. Insbesondere können die Schalter 226-1 und 226-1 226-2 und 226-2 \ 226-3 und 226-3 \ sowie 226-4 und 226-4 λ als Transmissionsgatter ausgebildet sein. Eine beispielhafte Schalteranordnung ist in diesem Zusammenhang anhand Figur 6 dargestellt, wobei die Kondensatoren 222-1...222-4 jeweils mit einer Elektrode an einen gemeinsamen Knoten angeschlossen sind, z.B. mit Masse. Figur 7 zeigt einen beispielhaften Aufbau eines
Ausgleichselements 222 der Ausgleichsstruktur 220 gemäß Figur 2. Das Ausgleichselement 222 weist beispielhaft drei Metall- Isolator-Metall-Kondensatoren als Kondensatoren 222-1, 222-2, 222-3 auf, die vertikal übereinander gestapelt sind und jeweils eine erste Elektrode 222-1-1, 222-2-1, bzw. 222-3-1 sowie eine zweite Elektrode 222-1-2, 222-2-2, bzw. 222-3-2 umfassen. Die erste Elektrode 222-1-1...222-3-1 der
Kondensatoren 222-1...222-3 ist jeweils separat mittels eines Vias 228 an einen jeweiligen der Schalter 226-1...2226-3 gekoppelt.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste :
100, 200 Anordnung 212,
112a...ll2n,
212a...212n lichtemittierendes Bauelement
214,
114a...ll4n,
214c...214n erste Kapazität
230,
130, 230 Treiberschaltung 232,
132a...132n,
232a...232n Stromquelle 220 Ausgleichsstruktur
222,
222a...222n Ausgleichselement
222-1...222-5 Kondensator
222-1-1,
222-1-2 Elektroden 224
224a...224n zweite Kapazität 226-1...226-5
226-1 \..226-4 λ Schalter
240 Masse
228 Via

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung (200) zum Betreiben strahlungsemittierender Bauelemente, umfassend
- eine Mehrzahl strahlungsemittierender Bauelemente (212a, 212b, 212c, 212n) , wobei die Bauelemente jeweils eine erste Kapazität (214a, 214b, 214c, 214n) aufweisen,
- eine Treiberschaltung (230) zur Versorgung der einzelnen Bauelemente mit elektrischer Energie, und
- eine Ausgleichsstruktur (220), die korrespondierend zu jedem Bauelement jeweils eine variable zweite Kapazität
(224a, 224b, 224c, 224n) sowie Mittel zur Einstellung der jeweiligen zweiten Kapazität aufweist, wobei die
Ausgleichsstruktur derart mit den Bauelementen verschaltet ist, dass eine einem Bauelement zugeordnete und von der ersten Kapazität abhängige Gesamtkapazität mittels der zweiten Kapazität einstellbar ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei
zumindest bei einigen der Bauelemente, vorzugsweise bei jedem der Bauelemente die Gesamtkapazität derart einstellbar ist, dass eine Abweichung der Gesamtkapazitäten von einem
vorgegebenen Sollwert verringert ist.
3. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2, wobei
- die Ausgleichsstruktur korrespondierend zu jedem Bauelement jeweils ein Ausgleichselement mit der jeweiligen variablen zweiten Kapazität sowie Mittel zur Einstellung der jeweiligen zweiten Kapazität aufweist, und
- das Ausgleichselement mit dem korrespondierenden Bauelement parallel geschaltet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, wobei
- die Treiberschaltung korrespondierend zu jedem Bauelement jeweils einen Ausgang (212a, 212b, 212c, 212n) zur Versorgung des jeweiligen Bauelements mit einem vorgegebenen Strom und/oder mit einer vorgegebenen Spannung aufweist, und
- das Ausgleichselement mit dem korrespondierenden Ausgang der Treiberschaltung parallel geschaltet ist.
5. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei die Mehrzahl strahlungsemittierender Bauelemente mit der Ausgleichsstruktur eine Baueinheit bildet.
6. Verfahren zur Herstellung der Anordnung (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, bei dem
a) eine Mehrzahl strahlungsemittierender Bauelemente (212a, 212b, 212c, 212n) bereitgestellt wird, wobei die Bauelemente jeweils eine erste Kapazität (214a, 214b, 214c, 214n) aufweisen,
b) die jeweilige erste Kapazität der Bauelemente gemessen wird,
c) eine Ausgleichsstruktur (220) bereitgestellt wird, die korrespondierend zu jedem Bauelement jeweils eine variable zweite Kapazität (224a, 224b, 224c, 224n) sowie Mittel zur Einstellung der jeweiligen zweiten Kapazität aufweist, und d) die Ausgleichsstruktur angesteuert wird, die jeweilige zweite Kapazität abhängig von der jeweiligen gemessenen ersten Kapazität einzustellen, derart, dass zumindest bei einigen der Bauelemente, vorzugsweise bei jedem der
Bauelemente eine Abweichung einer dem jeweiligen Bauelement zugeordneten Gesamtkapazität von einem Sollwert verringert wird .
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die
Ausgleichsstruktur derart angesteuert wird, dass die den Bauelementen zugeordnete jeweilige Gesamtkapazität für jedes Bauelement einen selben vorgegebenen Wert oder einen im
Wesentlichen selben vorgegebenen Wert aufweist.
8. Ausgleichsstruktur (220), umfassend
- eine Mehrzahl von Ausgleichselementen (222a, 222b, 222c, 222n) , die jeweils eine variable Kapazität (224a, 224b, 224c, 224n) sowie Mittel zur Einstellung der jeweiligen Kapazität aufweisen,
- eine Kommunikationsschnittstelle zum Empfang eines
Stellsignals zur Einstellung der Kapazitäten, sowie
- je Ausgleichselement einen Eingang und einen Ausgang zur Kopplung der jeweiligen Kapazität mit einer externen
Schaltung .
9. Ausgleichsstruktur nach Anspruch 8, wobei jedes der Ausgleichselemente zumindest einen ersten Schalter (226-1, 226-2, 226-3), sowie zumindest einen Kondensator (222-1, 222- 2, 222-3) mit einer ersten Elektrode (222-1-1, 222-2-1, 222- 3-1) und einer zweiten Elektrode (222-1-2, 222-2-2, 222-3-2) umfasst, wobei je Ausgleichselement
- die jeweilige erste Elektrode des zumindest einen
Kondensators mit dem zumindest einen ersten Schalter
gekoppelt ist, und
- der zumindest eine erste Schalter zur Kopplung der
jeweiligen Kapazität des zumindest einen Kondensators mit der externen Schaltung ausgebildet ist, den jeweiligen zumindest einen Kondensator abhängig von dem Stellsignal mit dem
Eingang und/oder Ausgang des jeweiligen Ausgleichselements zu koppeln .
10. Ausgleichsstruktur nach Anspruch 9, wobei jedes der Ausgleichselemente zumindest einen zweiten Schalter umfasst, wobei je Ausgleichselement
- die jeweilige zweite Elektrode des zumindest einen
Kondensators mit dem zumindest einen zweiten Schalter
gekoppelt ist, und
- der zumindest eine zweite Schalter zur Kopplung der
jeweiligen Kapazität des zumindest einen Kondensators mit der externen Schaltung ausgebildet ist, den jeweiligen zumindest einen Kondensator abhängig von dem Stellsignal mit dem
Eingang und/oder Ausgang des jeweiligen Ausgleichselements zu koppeln, wobei der zumindest eine erste Schalter mit dem zumindest einen zweiten Schalter jeweils ein
Transmissionsgatter bildet.
11. Ausgleichsstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 10, wobei die Ausgleichselemente matrixartig angeordnet sind .
12. Ausgleichsstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 11, wobei die Ausgleichselemente als digital
einstellbare, variable Kondensatoren ausgebildet sind.
13. Ausgleichsstruktur nach Anspruch 12, wobei die digital einstellbaren variablen Kondensatoren jeweils mehrere Metall-
Isolator-Metall-Kondensatoren umfassen, welche jeweils eine erste und zweite Elektrode nach Anspruch 9 aufweisen.
14. Ausgleichsstruktur nach Anspruch 13, wobei die Metall- Isolator-Metall-Kondensatoren zwischen dem zumindest einen ersten und zweiten Schalter angeordnet sind, wobei die erste und zweite Elektrode der Metall-Isolator-Metall-Kondensatoren jeweils mittels eines Vias (28) mit dem zumindest ersten bzw. zweiten Schalter gekoppelt ist.
PCT/EP2018/055647 2017-03-08 2018-03-07 Anordnung zum betreiben strahlungsemittierender bauelemente, verfahren zur herstellung der anordnung und ausgleichsstruktur WO2018162579A1 (de)

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EP18710025.0A EP3593596B1 (de) 2017-03-08 2018-03-07 Anordnung zum betreiben strahlungsemittierender bauelemente und verfahren zur herstellung der anordnung
US16/487,623 US11056045B2 (en) 2017-03-08 2018-03-07 Arrangement for operating radiation emitting devices, method of manufacturing the arrangement and compensation structure

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