DE102008054150B4

DE102008054150B4 - Treiber für eine organische Licht emittierende Diode

Info

Publication number: DE102008054150B4
Application number: DE102008054150.8A
Authority: DE
Inventors: Jose Luis Ceballos
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2014-11-06
Anticipated expiration: 2028-11-01
Also published as: DE102008054150A1; US8059114B2; CN101437341A; US20090121642A1; US9626909B2; US20110298385A1; CN101437341B

Abstract

Elektronische Schaltung, umfassend: ein erstes Ladungsspeicherelement (102) und ein zweites Ladungsspeicherelement (104); einen ersten Transistor (118) mit einem Steuerknoten, welcher mit dem ersten Ladungsspeicherelement (102) verbunden ist, wobei der erste Transistor (118) derart ausgestaltet ist, dass er eine Rampensignalquelle (120) mit dem zweiten Ladungsspeicherelement (104) elektrisch koppelt, und einen zweiten Transistor (122) mit einem Steuerknoten, welcher derart ausgestaltet ist, dass er mit der Rampensignalquelle (120) verbunden ist, wobei der zweite Transistor (122) darüber hinaus derart ausgestaltet ist, dass er eine Last (124) mit dem zweiten Ladungsspeicherelement (104) elektrisch koppelt.

Description

Die US 6,809,710 B2 offenbart eine Schaltung, um eine OLED in einer graphischen Anzeige anzusteuern. Die Helligkeit der OLED wird dabei durch eine Modulation der Pulsbreite eines Stroms gesteuert, welcher der OLED zugeführt wird.
Die US 2006/0022305 A1 beschreibt eine Anzeige, wobei jedes Pixel ein Anzeigelement, welches Licht emittiert, wenn elektrischer Strom zugeführt wird, einen Schreibtransistor, einen Treibertransistor, eine Kapazität und einen Einstellungstransistor aufweist.
Es ist bisweilen notwendig oder erstrebenswert, die Ausgangsleistung oder die Betriebsrate von zahlreichen Arten von elektronischen Lasten selektiv zu steuern. Typischerweise wird/werden dabei die Spannung und/oder der Strom, welche(r) auf die Last aufgebracht wird/werden derart variiert, dass der Steuerungseffekt erzielt wird. Eine Last, welche gesteuert werden kann, ist beispielsweise eine organisches Licht emittierende Diode (OLED). Indem der Mittelwert des aufgebrachten elektrischen Stromes selektiv variiert wird, kann die Leuchtdichte (d. h. die Helligkeit) einer OLED geeignet verändert werden.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Ausgangsleistung einer elektronischen Last, insbesondere einer OLED, selektiv zu steuern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elektronische Schaltung nach Anspruch 1 oder durch eine elektronische Treiberschaltung nach Anspruch 7 oder 14 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine elektronische Schaltung bereitgestellt, welche ein erstes und ein zweites Ladungsspeicherelement sowie einen ersten und einen zweiten Transistor umfasst. Dabei ist ein Steuerknoten des ersten Transistors mit einem Anschluss des ersten Ladungsspeicherelements (insbesondere einer Kapazität) verbunden. Dieser erste Transistor ist mit seinem ersten Anschluss mit einer Quelle für ein periodisches Rampensignal verbunden und mit seinem zweiten Anschluss mit einem Anschluss des zweiten Ladungsspeicherelements (insbesondere einer Kapazität) verbunden, so dass über den ersten Transistor eine elektrische Verbindung zwischen der Quelle für das periodische Rampensignal und dem zweiten Ladungsspeicherelement gesteuert wird. Ein Steuerknoten des zweiten Transistors ist mit dem periodischen Rampensignal verbunden. Dieser zweite Transistor ist mit seinem ersten Anschluss mit dem Anschluss des zweiten Ladungsspeicherelements und mit seinem zweiten Anschluss mit einer Last (insbesondere einer OLED) verbunden, so dass mittels des zweiten Transistors die elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Ladungsspeicherelement und der Last gesteuert wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine elektronische Treiberschaltung bereitgestellt, welche ein erstes und ein zweites Ladungsspeicherelement sowie einen ersten und einen zweiten Transistor umfasst. Dabei ist sowohl das erste als auch das zweite Ladungsspeicherelement, welche beide insbesondere jeweils eine Kapazität sind, mit seinem jeweils ersten Anschluss mit einer Spannungsquelle verbunden. Das erste Ladungsspeicherelement, welchem an seinem zweiten Anschluss ein Steuersignal zugeführt wird, wird derart angesteuert, dass das erste Ladungsspeicherelement eine Ladung, welche diesem Steuersignal entspricht, speichert. Ein Steuerknoten des ersten Transistors ist ebenfalls mit dem zweiten Anschluss des ersten Ladungsspeicherelements verbunden. Ein erster Anschluss des ersten Transistors ist mit einem periodischen Rampensignal verbunden während ein zweiter Anschluss des ersten Transistors mit einem zweiten Anschluss des zweiten Ladungsspeicherelements verbunden ist, so dass über den ersten Transistor eine elektrische Verbindung zwischen dem periodischen Rampensignal und dem zweiten Ladungsspeicherelement gesteuert wird. Ein Steuerknoten des zweiten Transistors ist mit dem periodischen Rampensignal verbunden. Ein erster Anschluss des zweiten Transistors ist mit dem zweiten Anschluss des zweiten Ladungsspeicherelements verbunden und ein zweiter Anschluss des zweiten Transistors ist mit einer Last, insbesondere einer OLED, verbunden, so dass der zweite Transistor eine elektrische Verbindung zwischen der Last und dem zweiten Ladungsspeicherelement steuert.
Darüber hinaus wird eine elektronische Schaltung beschrieben, welche einen ersten und einen zweiten Transistor und ein Ladungsspeicherelement (insbesondere eine Kapazität) umfasst. Dabei wirken der erste und der zweite Transistor derart mit dem Ladungsspeicherelement zusammen, dass sie einer Last, insbesondere einer OLED, einen pulsförmigen Strom bereitstellen, wobei eine Pulsbreite dieses Stromes abhängig von einem periodischen Rampensignal und abhängig von einem Steuersignal durch die elektronische Schaltung einstellbar ist.
Des Weiteren wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine elektronische Treiberschaltung bereitgestellt, welche ein erstes und ein zweites Ladungsspeicherelement sowie einen ersten, einen zweiten und einen dritten Transistor umfasst. Dabei sind sowohl das erste als auch das zweite Ladungsspeicherelement zusammen mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Transistor gemeinsam auf demselben Substrat ausgebildet. Ein Steuerknoten des ersten Transistors ist mit einem Anschluss des ersten Ladungsspeicherelements (insbesondere einer Kapazität) verbunden. Darüber hinaus sind ein erster Anschluss des ersten Transistors mit einem periodischen Rampensignal und ein zweiter Anschluss des ersten Transistors mit einem Anschluss des zweiten Ladungsspeicherelements (insbesondere einer Kapazität) verbunden, so dass mittels des ersten Transistors eine elektrische Verbindung zwischen dem periodischen Rampensignal und dem zweiten Ladungsspeicherelement gesteuert wird. Ein Steuerknoten des zweiten Transistors ist mit dem periodischen Rampensignal verbunden, während ein erster Anschluss des zweiten Transistors mit dem Anschluss des zweiten Ladungsspeicherelements und ein zweiter Anschluss des zweiten Transistors mit einer Last (insbesondere einer OLED) verbunden ist, so dass mittels des zweiten Transistors abhängig von dem periodischen Rampensignal eine elektrische Verbindung zwischen der Last und dem zweiten Ladungsspeicherelement gesteuert wird. Ein Steuerknoten des dritten Transistors ist mit einem periodischen Abtastsignal verbunden, während ein erster Anschluss des dritten Transistors mit dem Anschluss des ersten Ladungsspeicherelements und damit mit dem Steuerknoten des ersten Transistors und ein zweiter Anschluss des dritten Transistors mit einem Steuersignal verbunden sind. Damit wird mittels des dritten Transistors eine elektrische Verbindung zwischen dem Steuersignal und dem ersten Ladungsspeicherelements derart gesteuert, dass das erste Ladungsspeicherelement einen Wert des Steuersignals abhängig von dem Abtastsignal quasi abtastet und hält.
Schließlich wird eine elektronische Schaltung beschrieben, welche einen ersten und einen zweiten Schaltungsabschnitt umfasst. Dabei ist der erste Schaltungsabschnitt derart ausgestaltet, dass er ein Steuersignal abhängig von einem periodischen Abtastsignal abtastet und einen abgetasteten Wert dieses Steuersignals über einen vorbestimmten Zeitraum hält. Der zweite Schaltungsabschnitt ist derart ausgestaltet, dass er einer Last, insbesondere einer OLED, einen pulsförmigen Strom bereitstellt. Dieser Strom wird von dem zweiten Schaltungsabschnitt abhängig von einem periodischen Rampensignal und abhängig von dem von dem ersten Schaltungsabschnitt abgetasteten und gehaltenen Steuersignal hinsichtlich einer Breite der Pulse des Stromes eingestellt.
Die vorliegende Erfindung offenbart steuerbare Treiberschaltungen, um eine organische Licht emittierende Diode (OLED) oder eine andere elektronische Last mit Spannung zu versorgen. Gemäß einer Ausführungsform wird eine Schaltungsstruktur bereitgestellt, wobei ein Steuerstrom auf eine OLED aufgebracht wird, dessen Pulsbreite moduliert wird (PWM („Pulse Width Modulation”)). Der zeitliche Mittelwert des Steuerstroms bezüglich der OLED kann entsprechend eines periodisch abgetasteten Steuersignals moduliert oder verändert werden. Andererseits kann die Lichtdichte der OLED geeignet über einen vorbestimmten Steuerbereich hinweg verändert werden. Dabei können vorhandene Schaltungsstrukturen zumindest teilweise auf einem gemeinsamen Substrat hergestellt werden, so dass dadurch entsprechende integrierte Schaltungsbauelemente definiert werden. Zumindest ein Teil der dabei offenbarten Treiberschaltungen kann mit einer Schaltungstechnologie von 65 Nanometer (oder kleiner) hergestellt werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuersignal periodisch abgetastet und verwendet, um den mittleren Steuerstrom zu einer OLED zu steuern. Ein periodisches Rampensignal synchronisiert einen Strompuls, welcher der OLED zugeführt wird. Ein Ladungsspeicherelement wird während einer ersten Betriebsperiode entladen und dann während einer zweiten Betriebsperiode mittels eines Steuerstroms der OLED (Stromes durch die OLED) aufgeladen. Periodische Rampensignale und Abtastsignale können von entsprechenden Quellen, welche sich außerhalb der Treiberschaltung befinden, gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden. Eine integrierte Schaltung kann bereitgestellt werden, welche eine Quelle für ein periodisches Rampensignal und eine Quelle für ein Abtastsignal und eine erfindungsgemäße Treiberschaltung umfasst.
Die vorliegende Erfindung wird im Detail mit Bezug zu den beigefügten Figuren beschrieben. In diesen Figuren identifiziert die links stehende Ziffer eines Bezugszeichens diejenige Figur, in welcher das Bezugszeichen als erstes auftritt. Dieselben Bezugszeichen bei verschiedenen Ausführungsformen in der Beschreibung und in den Figuren kennzeichnen in der Regel ähnliche oder identische Elemente.
1 stellt schematisch eine Schaltungsbeschreibung einer erfindungsgemäßen Treiberschaltung dar.
2 ist eine vereinfachte Darstellung von bestimmten funktionalen Aspekten der Treiberschaltung der 1.
3 ist ein Flussdiagram, welches eine bestimmte Betriebsperiode der Treiberschaltung der 1 darstellt.
4 ist eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Zeitverhaltens eines Rampensignals.
5 ist eine Darstellung eines Zeitverhaltens eines Stromflusses innerhalb eines Abschnitts der Treiberschaltung der 1.
6 ist eine Darstellung eines Zeitverhaltens eines Stromflusses innerhalb eines anderen Abschnitts der Treiberschaltung der 1.
7 ist eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Strom-Spannungs-Verhältnisses.
1 stellt eine beispielhafte Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Die Schaltung 100 kann auch als eine Treiberschaltung 100 bezeichnet werden. Die Schaltung 100 umfasst ein Paar entsprechender Ladungsspeichervorrichtungen 102 und 104. Wie dargestellt ist, wird jedes der Ladungsspeicherelemente 102 und 104 durch eine Kapazität eines Metalloxidhalbleiters (MOSCAP („Metal-Oxide Semiconductor CAPacitor”)) definiert. Insbesondere ist jedes der Ladungsspeicherelemente 102 und 104 durch einen P-Kanal-Metalloxid-Halbleitertransistor (PMOS) dargestellt. Natürlich können auch andere Ladungsspeicherelemente 102 und 104 (z. B. Kondensatoren) eingesetzt werden. In jedem Fall weist das Ladungsspeicherelement 102 eine erste Ladungsspeicherplatte (oder einen ersten Ladungsspeicherbereich) auf, welcher derart ausgestaltet ist, dass er bei einem Knoten 106 mit einer Spannungsquelle (VDD) verbunden ist. Das Ladungsspeicherelement 102 weist auch eine zweite Platte (oder einen zweiten Bereich) auf, welche mit einem Schaltungsknoten 108 verbunden ist. Das Ladungsspeicherelemente 104 weist eine erste Platte (oder einen ersten Bereich), welcher derart ausgestaltet ist, dass er bei Knoten 106 mit VDD verbunden ist, und eine entsprechende zweite Platte (oder einen zweiten Bereich), welche mit einem Schaltungsknoten 110 verbunden ist, auf.
Die Schaltung 100 umfasst auch einen Transistor 112. Wie dargestellt ist, wird der Transistor 112 durch einen P-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (PMOS) definiert. Natürlich können auch andere geeignete Transistortypen für den Transistor 112 eingesetzt werden. Der Transistor 112 umfasst einen Steuereingang (z. B. Gate), welcher derart ausgestaltet ist, dass er mit einer Quelle eines periodischen Abtastsignals bei Knoten 114 verbunden ist. Der Transistor 112 ist darüber hinaus derart ausgestaltet, dass er das Ladungsspeicherelement 102 (d. h. einen Knoten 108) mit einer Quelle eines Steuersignals bei 116 elektrisch koppelt. Ein beispielhaftes, aber nicht einschränkendes, Beispiel eines periodischen Abtastsignals S1 ist in 1 dargestellt.
Mit dem Begriff ”elektrisch koppelt” oder „elektrisch verbunden” wird dabei eine Realisierung eines elektrischen Pfades oder eines Abschnitts eines solchen Pfades zwischen zwei oder mehreren Elementen bezeichnet. Für den Fall eines Transistors wird die elektrische Kopplung zumindest teilweise mittels einer Signalgebung bzw. mittels eines Signals bewerkstelligt, welche(s) auf einen Steuerknoten (z. B. ein Gate) dieses Transistors aufgebracht wird. Zum Beispiel übt ein periodisches Abtastsignal bei Knoten 114 einen steuernden Einfluss auf den Transistor 112 aus, so dass ein elektrischer Pfad (oder eine Isolation) zwischen den Knoten 108 und 116 entsprechend realisiert wird. Der Fachmann erkennt, dass das Verhalten einer steuerbaren elektrischen Kopplung für verschiedene Arten von Transistoren und eine weitere Vertiefung bezüglich dieses Punktes für ein Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht notwendig ist.
Die Schaltung 100 umfasst auch einen Transistor 118. Wie dargestellt ist, handelt es sich bei dem Transistor 118 um einen PMOS-Transistor. Natürlich können auch andere Transistortypen für den Transistor 118 eingesetzt werden. Der Transistor 118 umfasst einen Steuerknoten (z. B. ein Gate), welches bei Knoten 108 mit dem Ladungsspeicherelement 102 verbunden ist. Der Transistor 118 ist derart ausgestaltet, dass er elektrisch das Ladungsspeicherelement 104 (d. h. Knoten 110) mit einer Quelle eines periodischen Rampensignals bei Schaltungsknoten 120 koppelt. Daher wird die elektrische Kopplung zwischen den Knoten 110 und 120 über den Transistor 118 zumindest teilweise durch eine elektrische Ladung bestimmt, welche von dem Ladungsspeicherelement 102 gehalten wird. Ein beispielhaftes, aber nicht einschränkendes Beispiel eines periodischen Rampensignals S2 ist ebenfalls in 1 dargestellt.
Die Schaltung 100 umfasst einen Transistor 122. Wie dargestellt ist, handelt es sich bei dem Transistor 122 um einen PMOS-Transistor, wobei ebenfalls andere geeignete Transistortypen für den Transistor 122 eingesetzt werden konnten. Der Transistor 122 umfasst einen Steuerknoten (z. B. ein Gate), welches derart ausgestaltet ist, dass es mit dem periodischen Rampensignal bei Knoten 120 verbunden ist. Der Transistor 122 ist derart ausgestaltet, dass er das Ladungsspeicherelement 104 mit einer organischen Licht emittierenden Diode (OLED) 124 elektrisch koppelt. Die elektrische Kopplung zwischen dem Ladungsspeicherelement 104 und der OLED 124 mittels des Transistors 122 wird dabei zumindest teilweise durch das periodische Rampensignal, welches an Knoten 120 vorhanden ist, bestimmt.
Die Schaltung 100 umfasst darüber hinaus einen Transistor 126. Wie dargestellt ist, handelt es sich bei diesem Transistor 126 um einen PMOS-Transistor, wobei allerdings auch andere Transistortypen für den Transistor 126 eingesetzt werden konnten. Der Transistor 126 umfasst einen Steuerknoten (z. B. ein Gate), welches derart ausgestaltet ist, dass es mit einem Potential (Potential-1) bei Knoten 128 verbunden ist. Das Potential-1 kann Masse oder ein anderes geeignetes Potenzial sein, welches kleiner als VDD (beispielsweise im Bezug auf VDD negativ) ist. Der Transistor 126 ist derart ausgestaltet, dass er den Transistor 122 elektrisch mit der OLED 124 koppelt. Der Transistor 126 ist darüber hinaus derart ausgestaltet, dass er während Betriebsperioden der Schaltung 100 einen Spannungsabfall oder Spannungsschwankungen absorbiert oder puffert, wenn der OLED 124 (im Wesentlichen) kein elektrischer Strom bereitgestellt wird. Auf diese Weise dient der Transistor 126 dazu, während bestimmter Betriebsphasen der Schaltung 100 eine Beschädigung aufgrund einer Überspannung bezüglich des Transistors 122 zu verhindern. Auf weitere Details dieses Aspektes und auf andere Aspekte des Betriebes der Schaltung 100 wird im Folgenden eingegangen. Die Schaltung 100 umfasst schließlich eine OLED 124, wie es bereits vorab ausgeführt ist. Die OLED 124 kann dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung als eine Last oder ein Teil einer Gesamtlast angesehen werden. Die OLED 124 ist derart ausgestaltet, dass sie bei Schaltungsknoten 130 mit einer Spannungsquelle V-Minus verbunden ist.
Anstelle des Transistors 126 kann auch ein anderes Bauelement vorhanden sein, um die OLED 124 zu schützen. Dabei kann das schützende Bauelement (nicht dargestellt) beispielsweise eine Klemmfunktion ausführen, um so die Spannung über der OLED 124 auf ein sicheres Niveau zu beschränken. Beispiele für solche Klemmbauelemente (nicht dargestellt) umfassen eine Diode, einen MOSFET-Transistor, welcher eine Konfiguration wie eine Diode aufweist, usw..
Die Schaltung 100 der 1 ist insgesamt derart ausgestaltet, dass sie der OLED 124 oder einer anderen geeigneten Last einen selektiv einstellbaren PWM-Steuerstrom bereitstellt. Die Schaltung 100 arbeitet entsprechend eines periodischen Abtastsignals (z. B. S1), eines variablen Steuersignals und eines periodischen Rampensignals (z. B. S2), wie auch entsprechend der Gleichspannungsquellen (DC) VDD, Potential-1 und V-Minus. Die Tabelle 1 unten umfasst beispielhafte Ausführungen von ausgewählten Spannungen und Werten gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Schaltung 100.

VDD 2,5 V

CONTROL 0,6 bis 2,0 V

V-Minus –4,0 V

Ladungsspeicherlement (102) 1,0 10^–15 F

Ladungsspeicherelement (104) 10,0 10^–15 F

Potenzial-1 0,0 V (Masse)

Tabelle 1: beispielhafte Werte
2 stellt eine Schaltung 200 dar, welche ausgewählte funktionale Abschnitte der Schaltung 100 zeigt. Bei der Schaltung 200 sind zum besseren Verständnis bestimmte Elemente der Schaltung 100 nicht dargestellt. Die Schaltung 200 umfasst im Wesentlichen diejenigen Elemente, welche zusammenwirken, um der OLED 124 einen Steuerstrom mit modulierter Pulsbreite bereitzustellen. Auf die Schaltung 200 wird im Folgenden während der Beschreibung des Betriebs der Schaltung 100 Bezug genommen.
Beispielhafte Betriebsformen
3 ist ein Flussdiagram, welches beispielhafte Betriebsformen 300 der Schaltung 100 darstellt. Der Ablauf 300 umfasst bestimmte Betriebsschritte und eine bestimmte Ablaufreihenfolge. Es können jedoch bestimmte Betriebsschritte ausgelassen werden oder andere Schritte hinzugefügt werden und/oder es kann eine andere Ablaufreihenfolge vorgenommen werden, ohne die Lehren der vorliegenden Erfindung zu verletzen. Der Ablauf 300 stellt eine sich wiederholende Abfolge von eindeutigen und diskreten Vorgängen dar. Der Fachmann erkennt jedoch, dass die Schaltung 100 in einer im Wesentlichen kontinuierlichen Weise arbeitet, wobei sie von einer Betriebsphase in die nächste versetzt wird.
Bei 302 weist ein periodisches Rampensignal einen Übergang oder einen Anstieg auf ein elektrisches Potenzial von VDD auf. Dieser Übergang beginnt im Allgemeinen bei einem vorherigen Massepotenzial (z. B. 0 V). VDD kann dabei beispielsweise 2,5 V (Gleichspannung) betragen, wobei allerdings auch andere Werte für VDD möglich sind. Das Rampensignal hält diesen Wert VDD für eine Zeitperiode konstant. Mit Bezug auf 1 liegt das Rampensignal bei Knoten 120 an und wird in den 1, 2 und 4 durch das Bezugszeichen V-RAMP gekennzeichnet.
Bei 304 bewirkt ein periodisches Abtastsignal (SAMPLE), dass ein Steuersignal (CONTROL) abgetastet und mittels eines ersten Ladungsspeicherelements gehalten wird. In Schaltung 100 ist das Abtastsignal bei Knoten 114 vorhanden und bewirkt, dass der Transistor 112 das Steuersignal bei Knoten 116 mit dem Ladungsspeicherelement 102 elektrisch koppelt. Abhängig davon speichert (d. h. hält) das Ladungsspeicherelement 102 eine (nahezu) dem Momentanwert des Steuersignals entsprechende Ladung. Dieser Abtastwert wird in der Schaltung 2 der 2 durch V-HOLD dargestellt.
Bei 306 wird ein erster Transistor eingesetzt, um ein zweites Ladungsspeicherelement zu entladen, um ein Signalpotential auf aktuell VDD zu bringen. Bei der Schaltung 200 ist der Transistor 118 mit einer Vorspannung V-HOLD beaufschlagt, um V-RAMP bei Knoten 120 mit dem Ladungsspeicherelement 104 bei Knoten 110 elektrisch zu koppeln. Dabei handelt es sich bei V-RAMP um einen konstanten Wert von VDD und das Ladungsspeicherelement 104 wird effektiv ”entladen”, so dass das Potential VDD auf beiden Platten (Bereichen) vorhanden ist.
Bei 308 beginnt das Rampensignal abzufallen. Bei der Schaltung 100 beginnt das Signal V-RAMP bei Knoten 120 auf das Massepotenzial abzufallen. Die Rate, mit welcher das Rampensignal abfällt, wird als die ”Änderungsgeschwindigkeit” oder als die ”Flankensteilheit” des Rampensignals bezeichnet. Wie durch das Signal S2 in 1 dargestellt ist, weist dieser Abfall einen linearen Verlauf auf. Erfindungsgemäß können jedoch ebenfalls andere geeignete Verläufe des abfallenden Signals (beispielsweise ein logarithmischer Signalverlauf) eingesetzt werden.
Bei 310 ist das Signal V-RAMP bis zu einem Wert V-HOLD abgefallen, so dass der erste Transistor sich abzuschalten beginnt. Bei der Schaltung 100 schaltet sich der Transistor 118 ab, so dass er für keine nennenswerte elektrische Kopplung zwischen dem Signal V-RAMP bei Knoten 120 und dem Ladungsspeicherelement 104 mehr sorgt. Daher sind der Knoten 120 und das Ladungsspeicherelement 104 (d. h. der Knoten 110) effektiv elektrisch voneinander isoliert. Das ”Abschalten” tritt beispielsweise auf, wenn V-RAMP ungefähr gleich (V-HOLD + VT1) ist, wobei VT1 die Schwellenspannung (Gate-Source-Schwellenspannung) des Transistors 118 ist.
Bei 312 beginnt das Rampensignal weiter abzufallen, bis ein zweiter Transistor anfängt, sich einzuschalten. Dieser zweite Transistor sorgt dafür, dass eine Last mit dem zweiten Ladungsspeicherelement elektrisch gekoppelt wird, wodurch sich ein elektrischer Stromfluss durch die Last ergibt. Bei der Schaltung 100 wird der Transistor 122 mittels des Signals V-RAMP bei Knoten 120 mit einer Vorspannung versorgt, um einen Strom zwischen dem Ladungsspeicherelement 104 und der organischen Licht emittierenden Diode 124 fließen zu lassen. Der Transistor 126, welcher dazu dient, den Transistor 122 zu schützen, fungiert als eine weitere Verbindung bezüglich der elektrischen Kopplung des Ladungsspeicherelements 104 mit der OLED 124. In jedem Fall arbeitet der Transistor 122 nun im Wesentlichen als ein Spannungsfolger, wobei der Strom durch die OLED 124 näherungsweise durch die folgende Gleichung (1) angegeben wird: I_OLED = SR × C₁₀₄ (1)
Dabei entspricht I_OLED dem Strom durch die OLED 124 in Amper, SR der Änderungsgeschwindigkeit des Rampensignals in Volt/Sekunde, und C₁₀₄ entspricht dem Wert der Kapazität 104 in Farad. Gleichung 1 ist eine spezielle Form der gut bekannten Beziehung: i = C × dv/dt. Der Stromfluss durch die OLED 124 dient dazu, das Ladungsspeicherelement 104 zu laden und das Potential an Knoten 110 nach unten zu dem Wert V-MINUS (z. B. –4 V) zu treiben.
Bei 314 nimmt das Rampensignal für eine Zeitperiode konstant das Massepotenzial an. In Schaltung 100 fällt das Signal V-RAMP bei Knoten 120 auf das Massepotenzial und hält dieses für eine vorbestimmte Zeitperiode lang.
Bei 316 erreicht das konstante Laden des zweiten Ladungsspeicherelements einen Punkt, an welchem sich der zweite Transistor abschaltet. Daher endet der entsprechende Puls des elektrischen Stromes durch die Last, welcher bei 312 oben begann. Der Transistor 122 schaltet sich ab, und der elektrische Strom durch die OLED 124 und den Transistor 126 wird unterbrochen. Somit ist eine vollständige Betriebsperiode der Schaltung 100 abgeschlossen und die Abfolge 300 beginnt bei 302 oben erneut.
Die Abfolge 300 stellt eine einzige Betriebsperiode innerhalb eines Zyklus des fortlaufenden Betriebs der Schaltung 100 dar. Das Ausmaß und die maximale Dauer des elektrischen Strompulses durch die OLED 124 wird im Wesentlichen durch Eigenschaften des periodischen Rampensignals, wie beispielsweise die Amplitude von Spitze zu Spitze, die Frequenz, die Änderungsrate des abfallenden Abschnitts der Signalform usw., bestimmt. Dadurch kann die Breite des Strompulses, welcher der OLED 124 zugeführt wird, mittels des abgetasteten Steuersignals über einen vorbestimmten Bereich verändert werden. Daher können die Betriebsgrenzen der Schaltung 100 im wesentlichen Umfang durch die Eigenschaften des periodischen Rampensignals eingestellt werden. Die Pulsbreitenmodulation innerhalb dieser Grenzen kann dann mittels einer einzigen Variablen, nämlich mittels des Steuersignals, bewerkstelligt werden.
Die Schaltung 100 ist darauf ausgerichtet, die Leuchtdichte der OLED 124 zu steuern. Bei einer Ausführungsform kann die OLED 124 als allein stehende Vorrichtung angesehen werden. Bei anderen Ausführungsformen ist die OLED 124 dagegen ein Element einer ausgedehnten Anordnung von organischen Licht emittierenden Dioden, welche entsprechende Pixel innerhalb einer elektronischen Anzeige darstellen. Bei einer solchen Ausführungsform wird jede OLED selektiv durch eine entsprechende Schaltung 100 angesteuert, so dass Bilder auf der Gesamtanzeige dargestellt werden können. Die Schaltung 100 kann bei einer oder bei mehreren geeignet skalierten Ausführungsformen auch dazu eingesetzt werden, um verschiedene andere Lasten (z. B. elektrische Motoren, andere Typen von Licht emittierenden Dioden, Glühlampen, Audio-Transducer) zu steuern.
Beispielhafte Signalform
4 ist eine Darstellung 400 eines Signalzeitverhaltens, welche einen Zyklus eines beispielhaften periodischen Rampensignals (d. h. V-RAMP) darstellt. Die 4 umfasst die Bezugszeichen 302 und 306–316, welche den entsprechenden Schritten der Abfolge 300, die vorab beschrieben ist, entsprechen. Die Zeitablaufdarstellung 400 ist vorhanden, um den Betrieb der Schaltung 100 besser zu verstehen.
5 ist eine Darstellung 500 eines Signalzeitverhaltens, welche einen Stromfluss innerhalb eines Teils der Schaltung 100 darstellt. Die Darstellung 500 umfasst vier verschiedene Betriebskurven (oder Kurven) 502–508, welche dem elektrischen Stromfluss von dem Rampensignal bei Knoten 120, durch den Transistor 118 und zu dem Ladungsspeicherelement 104 über Knoten 110 entsprechen. Daher stellt die Darstellung 500 entsprechende Ladungskurven für das Ladungsspeicherelement 104 dar. Jede der Kurven 502–508 entspricht über einem Bereich des Steuersignals einem entsprechenden abgetasteten Steuersignalwert (V-HOLD), wie es bei Knoten 108 gespeichert ist. Daher entspricht über einem beispielhaften Steuersignalbereich hinweg die Kurve 502 dem größten Wert von V-HOLD (z. B. 2,0 V), während die Kurve 508 dem kleinsten Wert V-HOLD (z. B. 0,6 V) entspricht. Daher entsprechen die Kurven 504 und 506 jeweils entsprechenden Zwischenwerten V-HOLD. Die 5 zeigt, dass für entsprechend ansteigende Werte V-HOLD die gesamte elektrische Ladung (d. h. das zeitliche Integral über dem Strom) durch den Transistor 118 abnimmt.
6 ist eine Darstellung 600 eines Signalzeitverhaltens, welche einen Stromfluss innerhalb eines anderen Teils der Schaltung 100 darstellt. Die Darstellung 600 umfasst vier verschiedene Betriebskurven 602–608, welche einem entsprechenden elektrischen Stromfluss von dem Ladungsspeicherelement 104, durch die entsprechenden Transistoren 122 und 126 und zu der OLED 124 entsprechen. Daher stellt die Darstellung 600 entsprechende (PWM) Strompulse durch die OLED 124 (d. h. die Last) dar. Jeder der Kurven 602–608 entspricht einem entsprechenden Wert V-HOLD. Die Kurven 602, 604, 606 und 608 entsprechen über einem beispielhaften Bereich des Steuersignals hinweg dem größten bis kleinsten Wert V-HOLD. 6 zeigt, dass für entsprechende ansteigende Werte von V-HOLD, die gesamte elektrische Ladung durch die OLED 124 ansteigt.
7 ist eine Signaldarstellung 700, wobei die Beziehung zwischen einer an einer Last anliegenden Spannung und einem Strom gemäß dem Betrieb der Schaltung 100 dargestellt ist. Mit Bezug zu der Schaltung 100 stellt die Darstellung 700 die Steuerspannung V-HOLD (Knoten 108) gegenüber dem Mittelwert des Stromes durch die OLED 124 dar. Die Darstellung 700 umfasst drei beispielhafte Kurven 702, 704 bzw. 706. Jede Kurve 702–706 repräsentiert eine Beziehung zwischen einer Steuerspannung und einem Mittelwert des Stromes durch die Last bei einer entsprechenden periodischen Abtastfrequenz (z. B. SAMPLE bei Knoten 114). Daher repräsentiert die Kurve 702 eine Abtastfrequenz, welche höher als diejenige bei den beiden Kurven 704 und 706 ist, wobei die Kurve 706 eine Abtastfrequenz repräsentiert, welche geringer als bei der Kurve 702 oder bei der Kurve 704 ist.
Wie in 7 dargestellt ist, führt eine Abnahme bei der Abtastfrequenz zu einer entsprechenden Abnahme des maximalen Strommittelwerts, welcher der OLED 124 zugeführt werden kann. Mit anderen Worten führt eine Abnahme bei der Abtastfrequenz zu einem engeren verfügbaren Steuerbereich mit einem geringeren maximalen Betriebspunkt. Wenn ein Gesamtsteuerbereich mit einer relativ größeren maximalen Leuchtdichte der OLED erwünscht ist, dann muss eine relativ hohe Abtastfrequenz verwendet werden. Das periodische Abtastsignal bei Knoten 114 weist beispielsweise eine Frequenz von 300 kHz auf, wobei andere Abtastfrequenzen natürlich auch eingesetzt oder verwendet werden können.
Die Darstellung 700 stellt auch eine äußere Leistungshüllkurve 708 dar. Der Bereich, welcher durch die Hüllkurve 708 begrenzt wird, umfasst die Kurven 702–706 und repräsentiert alle möglichen Betriebspunkte einer Steuerspannung bezüglich eines Stromes durch die Last für Ausführungsformen der Schaltung 100. Andere Treiberschaltungen gemäß der vorliegenden Erfindung können entsprechend andere Leistungshüllkurven aufweisen. Die Darstellung 700 zeigt auch, dass eine minimale Steuerspannung eingesetzt werden muss, um einen minimalen Leitungswinkel zu erhalten. Wie dargestellt ist, ist diese minimale Steuerspannung etwas kleiner als 1 V (Gleichspannung). Dieser Wert entspricht der Schwellenspannung des Transistors 118 der Schaltung 100.
Unter Berücksichtigung der Schaltung 100 zeigt die Darstellung 700, dass der mittlere Strom durch die Last durch folgende Gleichung 2 näherungsweise ausgedrückt werden kann: I_{OLED(Mittelwert)} = SR × C₁₀₄ × ΔT/T (2)
Dabei ist I_{OLED(Mittelwert)} der mittlere Strom durch die OLED 124 in Amper, SR ist die Änderungsgeschwindigkeit der V-RAMP (bei Knoten 120) in Volt/Sekunde, C₁₀₄ ist der Wert der Kapazität 104 in Farad, ΔT ist die Leitungszeit und T ist die Periodendauer des Abtastsignals (bei Knoten 114).

Claims

Elektronische Schaltung, umfassend: ein erstes Ladungsspeicherelement (102) und ein zweites Ladungsspeicherelement (104); einen ersten Transistor (118) mit einem Steuerknoten, welcher mit dem ersten Ladungsspeicherelement (102) verbunden ist, wobei der erste Transistor (118) derart ausgestaltet ist, dass er eine Rampensignalquelle (120) mit dem zweiten Ladungsspeicherelement (104) elektrisch koppelt, und einen zweiten Transistor (122) mit einem Steuerknoten, welcher derart ausgestaltet ist, dass er mit der Rampensignalquelle (120) verbunden ist, wobei der zweite Transistor (122) darüber hinaus derart ausgestaltet ist, dass er eine Last (124) mit dem zweiten Ladungsspeicherelement (104) elektrisch koppelt.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Last eine organische Licht emittierende Diode (124) umfasst.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung (100) darüber hinaus einen dritten Transistor (112) mit einem Steuerknoten, welcher derart ausgestaltet ist, dass er mit einer Abtastsignalquelle (114) verbunden ist, umfasst, wobei der dritte Transistor (112) derart ausgestaltet ist, dass er eine Steuersignalquelle (116) mit dem ersten Ladungsspeicherelement (102) elektrisch koppelt.
Elektronische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung (100) darüber hinaus einen weiteren Transistor (126) umfasst, welcher derart ausgestaltet ist, dass er den zweiten Transistor (122) mit der Last (124) elektrisch koppelt.
Elektronische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ladungsspeicherelement (102) und/oder das zweite Ladungsspeicherelement (104) als entsprechendes Metalloxid-Halbleiterbauelement definiert ist/sind.
Elektronische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt der elektronischen Schaltung (100) in einer Technologie von 65 nm hergestellt ist.
Elektronische Treiberschaltung, umfassend: ein erstes Ladungsspeicherelement (102), welches derart ausgestaltet ist, dass es mit einer Spannungsquelle (106) verbunden ist, wobei das erste Ladungsspeicherelement (102) darüber hinaus derart ausgestaltet ist, dass es eine Ladung, welche einem Steuersignal (CONTROL) entspricht, speichert, ein zweites Ladungsspeicherelement (104), welches derart ausgestaltet ist, dass es mit der Spannungsquelle (106) verbunden ist, ein erster Transistor (118) mit einem Steuerknoten, welcher mit dem ersten Ladungsspeicherelement (102) verbunden ist, wobei der erste Transistor (118) derart ausgestaltet ist, dass er das zweite Ladungsspeicherelement (104) mit einer Quelle (120) eines periodischen Rampensignals (V-RAMP) elektrisch koppelt, und ein zweiter Transistor (122) mit einem Steuerknoten, welcher derart ausgestaltet ist, dass er mit der Quelle (120) des periodischen Rampensignals (V-RAMP) verbunden ist, wobei der zweite Transistor (122) darüber hinaus derart ausgestaltet ist, dass er eine Last (124) mit dem zweiten Ladungsspeicherelement (104) elektrisch koppelt.
Elektronische Treiberschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Treiberschaltung (100) darüber hinaus umfasst: einen dritten Transistor (112) mit einem Steuerknoten, welcher derart ausgestaltet ist, dass er mit einer Quelle (114) für ein periodisches Abtastsignal (SAMPLE) verbunden ist, wobei der dritte Transistor (112) darüber hinaus derart ausgestaltet ist, dass er die Steuersignalquelle (116) mit dem ersten Ladungsspeicherelement (102) elektrisch koppelt, und einen vierten Transistor (126), welcher derart ausgestaltet ist, dass er den zweiten Transistor (122) mit der Last (124) elektrisch koppelt, wobei der vierte Transistor (126) darüber hinaus derart ausgestaltet ist, dass er eine Spannungsschwankung absorbiert, wenn kein elektrischer Strom zu der Last (124) fließt.
Elektronische Treiberschaltung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Last eine organische Licht emittierende Diode (124) umfasst.
Elektronische Treiberschaltung nach einem der Ansprüche 7–9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ladungsspeicherelement (102) und/oder das zweite Ladungsspeicherelement (104) durch ein Metalloxid-Halbleiterbauelement definiert ist/sind.
Elektronische Treiberschaltung nach einem der Ansprüche 7–10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Transistor (118) und/oder der zweite Transistor (122) durch einen Metalloxid-Feldeffekttransistor definiert ist/sind.
Elektronische Treiberschaltung nach einem der Ansprüche 7–11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Transistor (122) darüber hinaus derart ausgestaltet ist, dass er die elektronische Treiberschaltung (100) abhängig von dem periodischen Rampensignal (V-RAMP) in einen Ausgangszustand zurückführt.
Elektronische Treiberschaltung nach einem der Ansprüche 7–12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt der elektronischen Treiberschaltung (100) mit einer Technologie von 65 nm hergestellt ist.
Elektronische Treiberschaltung, umfassend: ein erstes Ladungsspeicherelement (102) und ein zweites Ladungsspeicherelement (104), welche auf einem gemeinsamen Substrat hergestellt sind, und einen ersten Transistor (118), einen zweiten Transistor (122) und einen dritten Transistor (112), welche auf dem gemeinsamen Substrat hergestellt sind, wobei der erste Transistor (118) einen Steuerknoten umfasst, welcher mit dem ersten Ladungsspeicherelement (102) verbunden ist, wobei der erste Transistor (118) derart ausgestaltet ist, dass er elektrisch eine Quelle (120) eines periodischen Rampensignals (V-RAMP) mit dem zweiten Ladungsspeicherelement (104) koppelt, wobei der zweite Transistor (122) einen Steuerknoten umfasst, welcher derart ausgestaltet ist, dass er mit der Quelle (120) des periodischen Rampensignals (V-RAMP) verbunden ist, wobei der zweite Transistor (122) derart ausgestaltet ist, dass er eine Last (124) mit dem zweiten Ladungsspeicherelement (122) elektrisch koppelt, und wobei der dritte Transistor (112) einen Steuerknoten umfasst, welcher derart ausgestaltet ist, dass er mit einer Quelle (114) eines periodischen Abtastsignals (SAMPLE) verbunden ist, wobei der dritte Transistor (112) derart ausgestaltet ist, dass er eine Quelle (116) eines Steuersignals (CONTROL) mit dem ersten Ladungsspeicherelement (102) elektrisch koppelt.
Elektronische Treiberschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Transistor (118), der zweite Transistor (122) und das zweite Ladungsspeicherelement (104) zusammenwirkend derart ausgestaltet sind, dass sie einen in der Pulsbreite modulierten Strom abhängig von dem periodischen Rampensignal (V-RAMP) und dem Steuersignal (CONTROL) der Last (124) bereitstellen.
Elektronische Treiberschaltung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Transistor (112) und das erste Ladungsspeicherelement (102) zusammenwirkend derart ausgestaltet sind, dass sie das Steuersignal (CONTROL) abhängig von dem periodischen Abtastsignal (SAMPLE) abtasten und halten.
Elektronische Treiberschaltung nach einem der Ansprüche 14–16, dadurch gekennzeichnet, dass die Last eine organische Licht emittierende Diode (124) umfasst.