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Dokumentenidentifikation DE102006030539A1 27.12.2007
Titel Verfahren zur Ansteuerung einer Passiv-Matrix-Anordnung organischer Leuchtdioden
Anmelder Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 80686 München, DE
Erfinder Vogel, Uwe, Dr., 01129 Dresden, DE;
König, Peter, 01109 Dresden, DE;
Richter, Bernd, 02625 Bautzen, DE;
Bunk, Gerd, 01067 Dresden, DE
Vertreter PFENNING MEINIG & PARTNER GbR, 01217 Dresden
DE-Anmeldedatum 23.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006030539
Offenlegungstag 27.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.12.2007
IPC-Hauptklasse G09G 3/32(2006.01)A, F, I, 20060623, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G02F 1/061(2006.01)A, L, I, 20060623, B, H, DE   H01L 51/50(2006.01)A, L, I, 20060623, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Passiv-Matrix-Anordnung organischer Leuchtdioden, die beispielsweise als Display zur Wiedergabe oder Anzeige visuell erfassbarer Informationen eingesetzt werden können. Aufgabe der Erfindung ist es, die Lebensdauer von Passiv-Matrix-Anordnungen mit organischen Leuchtdioden, bei erhöhter vorgebbarer Leuchtdichte von von organischen Leuchtdioden emittierter elektromagnetischer Strahlung, zu erhöhen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt der elektrische Stromfluss über Spalten und Zeilen einer Passiv-Matrix-Anordnung von organischen Leuchtdioden, die an eine elektrische Stromquelle angeschlossen sind. Der elektrische Stromfluss wird in seiner Pulsweite, also der jeweiligen Einschaltzeit, moduliert, um vorgebbare Leuchtdichtewerte der einzelnen organischen Leuchtdioden einhalten zu können. So führen größere Pulsweiten/längere Einschaltzeiten zu einer größeren Leuchtdichte der emittierten elektromagnetischen Strahlung. Der elektrische Stromfluss wird über die einzelnen Spalten so beeinflusst, dass die Einschaltvorgänge an Spalten der Matrix-Anordnung zeitversetzt vorgenommen werden. Demzufolge erfolgt das Einschalten des elektrischen Stromflusses über Spalten der Matrixanordnung zu unterschiedlichen Zeitpunkten.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Passiv-Matrix-Anordnung organischer Leuchtdioden, die beispielsweise als Display zur Wiedergabe oder Anzeige visuell erfassbarer Informationen eingesetzt werden können.

Dabei können die vorteilhaften Eigenschaften organischer Leuchtdioden ausgenutzt werden. Die Erfindung kann besonders vorteilhaft bei für elektromagnetische Strahlung auch transparenten organischen Leuchtdioden eingesetzt werden. Sie kann auch bei zweiseitig elektromagnetische Strahlung emittierenden Anordnungen organischer Leuchtdioden eingesetzt werden.

Neben den Aktiv-Matrix-Anordnungen werden aber häufiger, da technologisch einfacher beherrschbar, Passiv-Matrix-Anordnungen gewählt. Diese weisen aber gegenüber den aktiven eine geringere Auflösung auf, da der bei höherer Auflösung erforderliche erhöhte elektrische Stromfluss die Lebensdauer organischer Leuchtdioden verkürzt. Bei transparenten Ausführungen ist auch der elektrische Widerstand der Elektroden ein begrenzender Parameter.

Üblicherweise wird bei Passiv-Matrix-Anordnungen die jeweilige Leuchtdichte mit der elektromagnetische Strahlung von organischen Leuchtdioden emittiert wird, durch Modulation des elektrischen Stromes, der über Spalten und Zeilen der Matrix-Anordnung fließt, beeinflusst. Dabei kann eine Modulation der Amplitude und/oder der Pulsweite (Zeitdauer des elektrischen Stromflusses) durchgeführt werden. Bei einem Einschaltvorgang wird kurzzeitig ein erhöhter elektrischer Strom gewählt, um eine „Vorladung" (precharge) zu erreichen. Die jeweilige Leuchtdichte wird im Wesentlichen von der Einschaltdauer einer organischen Leuchtdichte beeinflusst.

Bei den bekannten Passiv-Matrix-Anordnungen ist der über einzelne Zeilen fließende elektrische Strom durch den maximal zulässigen Spannungsabfall der jeweiligen Zeile und den elektrischen Widerstand der Leiterbahnen begrenzt. Dies hat auch zur Folge, dass die maximale Anzahl ansteuerbarer Spalten und Zeilen bei vorgegebenen zu erreichenden Leuchtdichten limitiert ist.

Die jeweilige maximale elektrische Stromdichte beeinflusst auch die Transparenz von organischen Leuchtdioden. Dabei ist bei kleinerer maximaler elektrischer Stromdichte die Transparenz größer.

Wie bereits angedeutet wird die erreichbare Lebensdauer von organischen Leuchtdioden von den maximal fließenden elektrischen Strömen beeinflusst. Insbesondere bei Matrix-Anordnungen mit hoher Auflösung führen die entsprechend höheren elektrischen Ströme zu einer Verkürzung der Lebensdauer.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung die Lebensdauer von Passiv-Matrix-Anordnungen mit organischen Leuchtdioden, bei erhöhter vorgebbarer Leuchtdichte von von organischen Leuchtdioden emittierter elektromagnetischer Strahlung, zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, dass die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen erreicht werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt der elektrische Stromfluss über Spalten und Zeilen einer Passiv-Matrix-Anordnung von organischen Leuchtdioden, die an eine elektrische Stromquelle angeschlossen sind. Der elektrische Stromfluss wird in seiner Pulsweite, also der jeweiligen Einschaltzeit, moduliert, um vorgebbare Leuchtdichtewerte der einzelnen organischen Leuchtdioden einhalten zu können. So führen größere Pulsweiten/längere Einschaltzeiten zu einer größeren Leuchtdichte der emittierten elektromagnetischen Strahlung.

Erfindungsgemäß wird der elektrische Stromfluss über die einzelnen Spalten so beeinflusst, dass die Einschaltvorgänge an Spalten der Matrix-Anordnung zeitversetzt vorgenommen werden. Demzufolge erfolgt das Einschalten des elektrischen Stromflusses über Spalten der Matrixanordnung zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Hierfür können unterschiedliche Regime gewählt werden, die z.B. die maximal gewünschte Leuchtdichte, die Anzahl an Spalten und Zeilen einer Matrix-Anordnung oder auch, ob es sich um eine transparente Ausführung handelt oder nicht, berücksichtigen.

Dabei kann der elektrische Stromfluss auch an einigen Spalten gleichzeitig eingeschaltet werden. Zumindest an einigen Spalten erfolgt dies aber zeitversetzt.

So besteht die Möglichkeit an jeweils benachbart zueinander angeordneten Spalten den elektrischen Strom alternierend ein- und auszuschalten. So kann mit inverser Pulsweitenmodulation gearbeitet werden. Bei Annahme, dass die mittleren Leuchtdichtwerte bei ca. 50 % des Maximalwertes liegen, kann der elektrische Strom, der über die Zeilen fließt besser über die zur Verfügung stehende Zeit bei aktivierter Zeile verteilt werden. Dadurch kann vorteilhaft der über die Zeilen fließende maximal elektrische Strom sowie die elektrischen Verluste reduziert werden.

Bei der Erfindung kann, wie dies auch bei den herkömmlichen Lösungen der Fall ist, beim Einschalten kurzzeitig ein erhöhter elektrischer Strom fließen (precharge). Dabei wird der über die Spalten fließende elektrische Strom nicht oder nur geringer durch die elektrische Stromquelle begrenzt. Eine Aufladung parasitärer Parallelkapazitäten erfolgt dabei durch eine elektrische Stromquelle mit möglichst kleinem elektrischem Innenwiderstand. Es fließt ein großer elektrischer Strom über alle aktivierten Spalten. Bei gleichzeitiger Einschaltung des elektrischen Stromflusses an den Spalten würde der erhöhte elektrische Strom gleichzeitig vorliegen, was wiederum zu einem deutlich erhöhtem über Zeilen fließenden elektrischen Strom mit entsprechend erhöhten Spannungsabfall über elektrische Zuleitung führen würde. Dadurch bedingt verlängert sich aber auch die erforderliche Zeit, bei der ein erhöhter elektrischer Strom zu Beginn einer Einschaltung („Aufladung" organischer Leuchtdioden) erforderlich ist.

Geht man aber erfindungsgemäß vor, kann dies vermieden werden, da Zeiträume bei denen erhöhter elektrischer Strom über Spalten und Zeilen fließt verteilt werden und so der gleichzeitig fließende elektrische Gesamtstrom und Maximalstrom verringert werden können.

In einer Alternative kann aber auch so Einfluss genommen werden, dass der elektrische Stromfluss an Spalten sukzessive eingeschaltet wird. Dabei kann mit einer ersten Spalte begonnen und dann zeitlich äquidistant oder auch mit unterschiedlichen Zeitabständen eine jeweils daneben angeordnete Spalte eingeschaltet werden. Dies kann über alle vorhandenen Spalten bis hin zu einer letzten Spalte durchgeführt werden.

Es können aber auch Spalten zu Gruppen zusammengefasst werden, die dann in der Gruppe so betrieben werden. Dabei kann die Anzahl der an einer Matrixanordnung vorhandenen Spalten und Zeilen und auch eine Bildwiederholfrequenz/Bildfolgefrequenz berücksichtigt werden.

Bei der Ansteuerung einer Passiv-Matrix-Anordnung kann auch so vorgegangen werden, dass die Einschaltdauer einer Zeile unter Berücksichtigung einer zu erreichenden maximalen Leuchtdichte, der von einer in der Zeile angeordneten organischen Leuchtdiode zu emittierenden elektromagnetischen Strahlung, beeinflusst wird.

Einschaltzeitpunkte an Spalten einer Matrix-Anordnung können aber durch die jeweils momentane Leuchtdichteverteilung an organischen Leuchtdioden über die gesamte Fläche oder vorgebbarer Flächenbereiche der Matrix-Anordnung gewählt werden.

Zur Verringerung der maximalen fließenden elektrischen Ströme und Vermeidung einer Begrenzung durch hohe elektrische Widerstände der Zeilen, kann eine Ansteuerung so erfolgen, dass Zeiten vorhanden sind, in denen kein oder nur ein kleiner elektrischer Strom über Zeilen fließt, minimiert werden. Dabei kann die Aktivierung einer Zeile (Zeilenphase) unter Berücksichtigung der maximalen Leuchtdichte einer oder mehrerer organischer Leuchtdioden in der jeweiligen Zeile vorgenommen werden. Hierfür besteht die Möglichkeit bei konstanter Bildwiederholfrequenz eine der jeweiligen organischen Leuchtdiode zugeordnete skalierte Verlängerung der Einschaltzeit (Pulsweite) vorzunehmen und dadurch ebenfalls den maximal fließenden elektrischen Strom (Spitzenstrom) zu reduzieren.

Mit der Erfindung können erhöhte Leuchtdichten bei verminderter elektrischer Verlustleistung an Passiv-Matrix-Anordnungen mit organischen Leuchtdioden erreicht werden.

Die Auflösung kann durch eine erhöhte Anzahl an Spalten, Zeilen und organischen Leuchtdioden verbessert werden.

Es ist auch eine geringere elektrische Spannung erforderlich, da der elektrische Spannungsabfall über die elektrischen Leiter der Zeilen ebenfalls reduziert werden kann, wie dies auch auf die erforderliche elektrische Leistung zutrifft.

Die Leitungsbreite der elektrischen Leiter in den Zeilen kann bei vorgegebener Leuchtdichte ebenfalls reduziert sein. Die Transparenz ist bei vergleichbaren erreichbaren Leuchtdichten, gegenüber herkömmlichen Lösungen ebenfalls verbesserbar, da Leiterzüge dünner ausgeführt werden können.

Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.

Dabei zeigen:

1 in vergleichender Darstellung den elektrischen Stromfluss über Spalten einer Passiv-Matrix-Anordnung nach dem Stand der Technik und mit der Erfindung;

2 in vergleichender Darstellung den elektrischen Stromfluss über Zeilen einer Passiv-Matrix-Anordnung nach dem Stand der Technik und mit der Erfindung und

3 den elektrischen Stromfluss in Zeilen bei einer zeitversetzten Einschaltung an Spalten.

In 1 sind links eine Möglichkeit zur Steuerung von Passiv-Matrix-Anordnungen nach dem Stand der Technik und rechts eine mögliche erfindungsgemäße Vorgehensweise gezeigt.

Mit der linken Darstellung wird deutlich, dass elektrischer Strom gleichzeitig durch sämtliche Spalten 1 bis 8 einer Passiv-Matrix-Anordnung fließt, was mit den schwarz unterlegten Balken angedeutet ist. Dabei ist in den einzelnen Spalten eine unterschiedliche Einschaltdauer (Pulsweite) während der elektrischer Strom über die jeweiligen Spalten fließt gewählt worden. Die Zeitphase (precharge) während der erhöhte elektrische Strom fließt, ist aber immer gleich, so dass auch in den Zeilen gleichzeitig dieser höhere elektrische Strom fließt, was der linken Darstellung von 2 mit „P" gekennzeichnet, entnommen werden kann. Somit ist ein sehr hoher maximaler elektrischer Stromfluss zumindest zeitweise zu verzeichnen.

Bei der rechten Darstellung von 2 wird die Ansteuerung „invers" betrieben. Dabei erfolgt das Einschalten von elektrischem Strom zu ungeradzahligen Spalten zu gleichen Zeitpunkten und bei geradzahligen daneben angeordneten Spalten erfolgt die Einschaltung von elektrischem Strom dazu zeitversetzt, so dass deren Einschaltung zu Zeitpunkten erfolgt, wenn in einer benachbarten Spalte kein elektrischer Strom zumindest jedoch nicht der erhöhte elektrische Strom beim Einschalten der jeweiligen Spalte fließt, was der rechten Darstellung von 2 für den über die Zeilen fließenden elektrischen Strom entnommen werden kann. Woraus ebenfalls hervorgeht, dass der jeweils fließende elektrische Maximalstrom ebenfalls reduziert werden kann.

Mit der Darstellung nach 3 kann der zeitlich versetzte und über die Zeit verteilte jeweils mit „P" gekennzeichnete erhöhte elektrische Stromfluss für eine Vorladung (precharge) von organischen Leuchtdioden in Zeilen entnommen werden.


Anspruch[de]
Verfahren zur Ansteuerung einer Passiv-Matrix-Anordnung organischer Leuchtdioden, bei dem die organischen Leuchtdioden mit einer Spalten- und Zeilenanordnung an mindestens eine elektrische Stromquelle angeschlossen sind und die von einzelnen organischen Leuchtdioden emittierte Leuchtdichte elektromagnetsicher Strahlung durch Modulation der Pulsweite des elektrischen Stromes beeinflusst wird;

dabei der elektrische Strom über die Spalten von organischen Leuchtdioden und die Zeilen organischer Leuchtdioden fließt und

die Einschaltvorgänge des elektrischen Stromflusses an den Spalten der Matrix-Anordnung zeitversetzt vorgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Strom an benachbart angeordneten Spalten von organischen Leuchtdioden alternierend ein- und ausgeschaltet wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Beginn des Einschaltens des elektrischen Stromes ein erhöhter elektrischer Strom fließt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltung an den Spalten der Matrix-Anordnung sukzessive durchgeführt wird. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltvorgänge ausgehend von einer ersten bis zu einer letzten Spalte mit jeweils gleichem Zeitabstand eingeleitet werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während elektrischer Strom über eine jeweilige Zeile fließt, der über die Spalten zugeführte elektrische Strom so gesteuert wird, dass die Zeiten bei denen beim Einschalten ein erhöhter elektrischer Strom fließt, über die Einschaltphase der jeweiligen Zeile verteilt werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltdauer einer jeweiligen Zeile unter Berücksichtigung der jeweils von einer in der Reihe angeordneten organischen Leuchtdiode zu erreichenden maximalen Leuchtdichte bestimmt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltzeitpunkte an Spalten der Matrix-Anordnung unter Berücksichtigung der momentanen Leuchtdichteverteilung der organischen Leuchtdioden über die Fläche der Matrix-Anordnung gesteuert werden.






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