Oled驅動器、配備該驅動器的照明設備及該設備的調整方法

2023-05-30 07:35:56 2

專利名稱：Oled驅動器、配備該驅動器的照明設備及該設備的調整方法
技術領域：
本發明一般地涉及OLED驅動器，更具體地涉及一種用於驅動至少一個 有機電致發光元件的OLED驅動器、配備所述驅動器的照明設備及用於該設 備生產工藝的調整方法。
背景技術：
在這類照明設備中，至少一個有機電致發光元件是在與放電管相比的低 驅動電壓(例如大約幾伏到幾十伏)下驅動的。該元件在下文中也被稱為有 機EL元件或OLED (有機發光二極體)。相應地，因OLED驅動器可以與 現有技術的鎮流器相比的低成本製造，所以就提出了各種OLED驅動器。例如，日本專利公開號2005-78828公開了照明設備。該設備包括一個或 多個有機EL元件、轉換裝置、開關裝置和控制裝置。轉換裝置由全波整流 電路和平滑電路組成，並將交流電力轉換為直流電力。開關裝置有構成全橋 電路的四個電晶體。這個開關裝置還從直流電力產生交流電流以向該元件交 替地供應正向電流和反向電流。控制裝置基於流經該元件的電流接通和斷開 電晶體。例如，控制裝置根據指定亮度值相對於電晶體調整負載比(duty ratio)。特別是，在亮度增強的情況下，增加負載比以延長對元件的正向電 流供應時間。相反地，在亮度降低的情況下，減少負載比以縮減對元件的正 向電流供應時間。日本專利號3432986公開了一種有機EL顯示設備。在將發光碟機動電壓 施加於有機EL元件上之前，該設備在該元件上施加輔助電壓。該輔助電壓 低於發光碟機動電壓並高於該元件的勢壘電壓。為了實現照明控制(調光)，日本專利公開號2005-78828描述的設備調 整負載比同時保持全橋電路的頻率恆定。相應地，控制裝置的電路結構就變 得複雜了。
發明內容
本發明的一個目的是實現相對簡單的電路結構的OLED驅動器，以對至 少一個有機電致發光元件進行調光(dimm)。
為了驅動至少一個有機電致發光元件，本發明的OLED驅動器包括方波 電壓源和控制器。該電壓源生成極性周期性地倒轉且約等於所述元件的驅動 電壓的方波電壓，然後施加該電壓至所述元件。控制器控制所述電壓源以改 變所述電壓的頻率，進而改變並調整所述元件的光輸出。 一般地，當Im是 電流幅度的最大值時，響應於正弦波電壓的流經元件的電流的有效值由 ImA/5給出。因而，即使施加到該元件上的電壓頻率改變了，該有效值也不 變。與此相反，當由方波電壓驅動該元件時，本發明基於一個原理改變了方 波電壓的頻率。該原理是響應於施加到該元件上的方波電壓的頻率變化， 流經元件的電流的有效值也變化。因此，通過應用該原理，可實現具有相對 簡單電路結構的OLED驅動器。
在本發明的一個方案中，驅動器進一步包括檢測器，該檢測器大體檢測 流經所述元件的電流值。而控制器基於電流值改變所述電壓頻率，以使得流 經元件的電流值與目標電流值一致。在這種驅動器的情況下，可容易地校正 有機電致發光元件之間在光輸出特性上的離散性。
在本發明的另一個方案中，驅動器進一步包括累加器，該累加器將元件 的操作時間累加以獲得累加操作時間。而隨著累加操作時間增加越多，控制 器就越降低方波電壓的頻率。在本發明中，基於元件的光輸出隨著方波電壓 頻率更加降低就更多地增加的原理(對照圖2)，防止了由累加操作時間增 加引起的有機EL元件的光輸出的下降。
本發明的照明設備包括所述OLED驅動器和至少一個有機電致發光元件。
本發明的用於所述照明設備生產工藝的調整方法包括改變並調整方波 電壓的頻率，以使得元件的光輸出基本與基於元件特性的規定光輸出一致。


以下將進一步詳細描述本發明的優選實施例。本發明的其他特徵和優點
參照下列詳細描述和附圖將變得更加易於理解，其中圖1是根據本發明第一實施例的電路圖2是第一實施例的操作原理示意圖3是第一實施例的操作原理示意圖4是改進實施例的電路圖5是另一個改進實施例的電路圖6是根據本發明第二實施例的示意圖7給出了有機電致發光元件的特徵曲線；
圖8是第二實施例的操作示意圖；以及
圖9是根據本發明第三實施例中的照明設備的一部分的方框圖。
具體實施例方式
圖1示出根據本發明的第一實施例，即照明設備l。該設備l具有至少 一個有機EL元件(OLED) 10和用於驅動元件10的OLED驅動器11 。
有機EL元件10由發光層(有機薄膜)和一對電極組成，所述層由所述 層的兩個表面夾在這對電極之間。在該層中當從作為負極的一個電極射入的 電子與從作為正極的另一個電極射入的空穴複合時，元件io發光。
OLED驅動器ll具有由直流電源12、極性倒轉電路(反相器)13和限 流元件14組成的方波電壓源，還具有控制器15。驅動器生成方波電壓，以 將該電壓施加至元件10。
直流電源12設置成根據控制器15的第一控制(如PWM控制信號)進 行操作，且隨後將市電電源AC的交流電力轉換成直流電力，以使得其輸出 電壓成為約等於元件10的(發光)驅動電壓。例如，如圖1所示，電源12 配置有作為全波整流器的二極體橋121、平滑電容器122和降壓轉換器。平 滑電容器連接於橋121的兩個輸出端子之間。降壓轉換器連接於電容器122 的兩個端子之間。該轉換器由以下器件組成開關元件(如MOSFET) 123、 二極體124、電感器125和電容器126。開關元件的一端連接到電容器122 的正極端子。二極體的負極和正極分別連接到元件123的另一端和電容器122 的負極端子。電感器的一端連接到元件123的另一端。電容器126連接於電 感器125的另一端與二極體124的正極之間。在電源12中，電源AC的交流 電力通過橋121被整流成脈衝直流電力，而脈衝直流電力的電壓通過電容器122進行平滑。平滑後的電壓接著通過轉換器而轉換成約等於元件10的驅動電壓的電壓，而獲得直流電力。極性倒轉電路13設置成根據控制器15的第二控制(如各自具有可變頻 率的多個開關控制信號)進行操作並隨後施加方波電壓至元件10。 S卩，電路 13周期性倒轉來自電源12的直流電力的電壓極性並隨後生成方波電壓。該 電壓通過元件14 (如具有限流作用的電感器)被施加於元件10，以在極性倒 轉時限制衝擊電流的峰值。例如，電路13配置有構成全橋電路的四個開關元 件(如MOSFET) 131-134。控制器15由例如包括壓控振蕩器(VCO)的振蕩器、用於電源12和電 路13的驅動電路、控制電路(如各種IC和域微型計算機等)等等組成。控 制器還執行第一控制、第二控制等等。例如，在第一控制的情況下，控制器 15通過檢測器(圖中未示)檢測電源12的輸出電壓(電容器126兩端之間 的電壓)。控制器15基於所檢測到的電壓，隨後生成PWM控制信號，使得 電源12的輸出電壓變成約等於元件10的驅動電壓。控制器然後將上述信號 供應給元件123的控制端子(柵極)。在第二控制的情況下，控制器15向元件131-134供應開關控制信號，以 使得電路13周期性倒轉來自電源12的直流電力的電壓極性以生成方波電壓。 開關控制信號中的每一個例如具有對應於額定輸出和各調光輸出其中任一個 的頻率。特別是，正向控制和反向控制交替地和周期性地重複。在正向控制 的情況下，控制器15向元件131和134供應接通信號而且也向元件132和 133供應斷開信號。在反向控制的情況下，控制器15向元件131和134供應 斷開信號而且也向元件132和133供應接通信號。另外，在第二控制中，控制器15基於光輸出值來控制電路13，以改變 方波電壓的頻率從而改變並調整元件10的光輸出。例如，光輸出值是通過操 作鍵(圖中未示，例如調光器)，根據指令來確定的。即，控制器15向元件 131-134供應開關控制信號，每一個開關控制信號具有根據指令改變的頻率。 由此延伸，如圖2所示，方波電壓的頻率基於以下原理改變響應施加到元 件10的方波電壓的頻率變化，流經元件10的電流的有效值Irm改變(對照 fO-fl-G)。假定圖2的特性因子與正向控制的時段T對衝擊電流流動的時段At的比率有關係，如圖3所示。即，元件10歸因於結構而具有電容部件，並因此 而具有與該電容部件並聯連接的電路結構。由於這個原因，衝擊電流從時段
T的開始時間點流過元件10。但是時段At幾乎由電容部件決定並因此近乎 恆定而不取決於方波電壓的頻率。在這樣的結構中，可認為時段T隨著方波 電壓的頻率提升越多就變得越短，然後時段At對時段T的比率增加，使得 有效值Irm減少。
解釋第一實施例的操作。當驅動器ll激活時，控制器15將PWM控制 信號供應給電源12的元件123。控制器還向元件131-134供應開關控制信號， 每個開關控制信號例如具有對應於額定輸出(如f0)和每一個調光(如fl 和f2)其中任一個的頻率。從而，元件10操作於與該頻率對應的光輸出。
接著，當通過操作鍵來給出將所述光輸出改變成另 一個光輸出的指令時， 控制器15保持向元件123供應PWM控制信號。控制器15還控制電路13 以改變方波電壓的頻率，進而基於根據該指令所確定的光輸出值改變並調整 元件10的光輸出。從而，元件IO操作於與該光輸出值對應的光輸出。
在第一實施例的情況下，元件10的光輸出可簡單地通過改變方波電壓的 頻率而被改變。因此能實現與描述於日本專利公開號2005-78828中的現有技 術的控制(負載比的調整)相比，具有相對簡單的電路結構的OLED驅動器。 另外，因直流電源12的輸出是恆定的，所以電源12的控制變得簡單了。
在一個改進實施例中，如圖4所示，照明設備1具有改進的直流電源12 和半橋類型的極性倒轉電路13。該設備還驅動相互反向並聯連接的一對元件 10a和10b而不是元件10。特別是，電源12具有相互串聯連接的電容器126a 和126b而不是電容器126。電路13由開關元件(如MOSFET) 133和134 組成，而這些元件交替地接通和斷開。例如，當元件133和134分別接通和 斷開時，正極性電壓就施加到元件10b而正向電流流過元件10b。負極性電 壓也從電容器126a施加到元件10a。當元件133和134分別接通和斷開時， 正極性電壓施加到元件10a而正向電流流過元件10a。負極性電壓也從電容 器126b施加到元件10b。還是在此情況下，極性倒轉的方波電壓施加到元件 10a和10b中的每一個。在這個設備1的情況下，因元件10a和10b交替地 發光，所以能提高發光效率。
在另一個改進實施例中，如圖5所示，照明設備1具有半橋類型的極性倒轉電路13。設備驅動相互反向並聯連接的一對元件10a和10b而不是元件 10。電路13由開關元件(如MOSFET) 131和132和電容器135組成，而元 件131和132交替地接通和斷開。例如，當元件131和132分別接通和斷開 時，正極性電壓施加到元件10a和a而正向電流流過元件10a。負極性電壓 也施加到元件10b。在這點上，電容器135由正向電流進行充電。當元件131 和132分別接通和斷開時，正極性電壓從電容器135施加到元件10b而正向 電流流過元件10b。負極性電壓也從電容器135施加到元件10a。還是在此情 況下，極性倒轉的方波電壓施加到元件10a和10b中的每一個。在這個設備 1的情況下，可提高發光效率。
圖6示出了根據本發明的第二實施例，即照明設備2。設備2具有至少 一個有機EL元件20和用於驅動元件20的OLED驅動器21 。驅動器21具 有直流電源22、極性倒轉電路23和限流元件，類似於第一實施例。驅動器 還具有如第二實施例的一個方面的檢測器26和控制器25。
檢測器26設置成大體檢測流經元件20的電流值。例如，如圖6所示， 檢測器26由串聯連接於元件20的電阻器構成，並檢測電流流經元件20時該 電阻器兩端之間的電壓。
除了類似於第一實施例的每個控制之外，控制器25還執行用於校正有機 EL元件間在光輸出特性上的離散性的控制。即，控制器25基於用檢測器26 檢測到的電流值，調整方波電壓的頻率以使得流經元件20的電流值與目標電 流值一致。 一般地，有機EL元件相互之間，在與所施加的電壓對應的電流 (電流-電壓特性)方面具有離散性，如圖7中的Al、 A2和A3所示。此處， Al示出了與規定驅動電壓V0對應地流動的規定電流的平均特性。A2和A3 分別示出了與規定驅動電壓V0對應地流動的電流II和12的離散特性。這樣， 在有機EL元件具有離散特性的情況下，各元件的亮度就變得不同於平均特 性的亮度。
因此如圖8所示，在第二實施例中，每個設備2的亮度保持恆定。艮口， 設備2基於用檢測器26檢測到的電流值而改變方波電壓的頻率，以使得流經 元件20的電流值與目標電流值II 一致。例如，當元件20具有特性A時， 就將方波電壓的頻率調整至fl。與此相反，當元件20具有特性B時，就將 方波電壓的頻率調整至f2，而當元件20具有特性C時則將方波電壓的頻率調整至f3。例如，在元件20不可替代的情況下，在生產中檢査每個單個元 件20的特性，因而可基於特性預先設定方波電壓的頻率。
在第二實施例的情況下，可以容易地校正有機EL元件之間的在光輸出 特性(電流-電壓特性)上的離散性。
圖9示出根據本發明的第三實施例，即照明設備3 (控制器35)的一部 分。設備3的OLED驅動器具有直流電源、極性倒轉電路和限流元件，類似 於第一或第二實施例。在圖9中，331-334表示對構成極性倒轉電路中的全 橋電路的四個開關元件的驅動信號。並且如同第三實施例的一個方面，除了 類似於第一或第二實施例的每個控制之外，驅動器具有控制器35，控制器35 可校正由累加的操作時間增加引起的有機EL元件的光輸出的下降。
控制器35具有振蕩器350、驅動電路353和累加器354。振蕩器由頻率 調整器351和驅動信號發生器(如VCO等)352組成。驅動電路由高側驅動 器353a和353b組成。累加器由存儲器355和微型計算機356組成。振蕩器 350和驅動電路353也可用於第一和第二實施例。
調整器351將方波電壓的頻率調整成與來自累加器354的控制數據對應 的頻率。發生器352響應調整後的頻率生成驅動信號。電路353向元件332 和334中的每一個供應驅動信號。電路353中的驅動器353a和353b也分別 針對來自發生器352的驅動信號生成反向驅動信號，然後將上述反向驅動信 號供應給元件331和333。累加器354將有機EL元件的操作時間進行累加以 計算出累加操作時間，並在存儲器355中儲存該累加操作時間。累加器354 無論何吋只要激活，還從存儲器355中取回該累加操作時間，並向調整器351 供應控制數據，以隨著累加操作時間更多地增加而更加降低方波電壓的頻率。
在第三實施例的情況下，基於元件的光輸出隨著方波電壓頻率更加降低 就更多地增加的原理(對照圖2)，防止了由累加操作時間增加引起的有機 EL元件的光輸出的下降。在圖2的例子中，最初的頻率被設定成例如高於 f0的fl或f2。
雖然以上已參考特定優選實施例描述了本發明，本領域技術人員仍可進 行無數的改進和變化而不脫離本發明的精神和範圍。例如，本發明的照明設 備可有三個或更多的相互並聯再串聯的有機EL元件。
權利要求
1、一種用於驅動至少一個有機電致發光元件的OLED驅動器，包括方波電壓源，生成極性周期性倒轉的方波電壓並施加該電壓至所述元件，所述電壓約等於所述元件的驅動電壓；以及控制器，控制所述電壓源以改變所述電壓的頻率，進而改變並調整所述元件的光輸出。
2、 如權利要求1所述的OLED驅動器，進一步包括檢測器，大體檢 測流經所述元件的電流值，其中所述控制器基於所述電流值改變所述電壓的頻率，以使得流經所述 元件的所述電流值與目標電流值一致。
3、 如權利要求1所述的OLED驅動器，進一步包括累加器，累加所述元件的操作時間以獲得累加操作時間，其中所述控制器隨著所述累加操作時間增加越多，就越降低所述方波電 壓的頻率。
4、 一種照明設備，包括權利要求1-3其中任一項所述的OLED驅動器和 至少一個有機電致發光元件。
5、 一種照明設備的調整方法，用於權利要求4所述的照明設備的製造工 藝，其中所述方法包括改變並調整所述方波電壓的頻率，以使得所述元件 的光輸出基本與的基於所述元件特性的規定光輸出一致。
全文摘要
一種用於驅動至少一個有機電致發光元件的OLED驅動器、配備所述驅動器的照明設備及所述設備的調整方法。驅動器具有方波電壓源和控制器。電壓源生成方波電壓並施加該電壓至所述元件。控制器控制該電壓源以改變電壓的頻率進而改變並調整所述元件的光輸出。
文檔編號H01L51/50GK101297603SQ200680039849
公開日2008年10月29日 申請日期2006年10月24日 優先權日2005年10月26日
發明者前原稔 申請人:松下電工株式會社