Oled驅動器及配備oled驅動器的照明設備的製作方法

2023-10-09 01:29:44

專利名稱：Oled驅動器及配備oled驅動器的照明設備的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及OLED驅動器，且更具體地涉及一種配備該驅動器的 用於驅動至少一個有機電致發光(organic electroluminescence)元件和照明 設備的OLED驅動器。
背景技術：
在這類照明設備中，與放電管相比，至少一個有機電致發光元件驅動於 低驅動電壓(如，大約10V以下)下。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)。從而，因OLED驅動器與現有技術的鎮流器相 比可以低成本製造，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，整流裝置，切換裝置和控制裝置。整流裝置由全波整流 電路和平滑電路組成，並將交流電源轉換為直流電源。切換裝置具有構成全 橋電路的四個電晶體。這個切換裝置從直流電源產生交流電流以向該元件交 替供應正向電流和反向電流。控制裝置通過與該元件串聯連接的檢測電阻檢 測流經該元件的電流，並基於所檢測的電流導通和閉合電晶體。例如，控制 裝置根據指定亮度值調整相對於電晶體的負載比(duty ratio)。特別是，在 亮度增強的情況下，負載比增加以延長正向電流向元件的供應時間。相反地， 在亮度降低的情況下，負載比減少以縮減正向電流向元件的供應時間。另外， 為了延長元件的壽命並防止來自電路部分的噪音和可見的閃爍，用於導通和 閉合電晶體的切換頻率設定於高於市電電源(如，50或60Hz)的頻率，優選 20kHz或更高。
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。
附帶地，如日本專利公開號2005-78828所描述的，如果有機EL元件的電源的切換頻率可設定為高於市電電源頻率的頻率，特別是兩倍或更高，優 選幾百HZ或更高的話，就可防止可見的閃爍。進一步地，如果切換頻率可
設於20kHz或更高，就可防止噪音。但是，在以極性周期性翻轉的方波電壓 供應給元件的情況下，就很難將切換頻率定到這樣高的頻率。即，有機EL 元件具有歸因於該結構的電容部件並因此具有電容部件與其並聯連接的電 路結構。由於該原因，如果切換頻率如上述增加，電壓極性就在電容部件充 電過程中翻轉且隨後部件的充電又被放電。從而，存在該元件不能發出足夠 光的可能。例如，因為幾個平方釐米的有機EL元件的電容部件通常在零點 幾F到幾個^iF的範圍，切換頻率可限制於幾個kHz或更低。因此，用於生 成方波電壓的切換頻率不可能很高。

發明內容
本發明的目的是周期性地增加施加於至少一個有機電致發光元件上的 電壓的頻率而不降低該元件的亮度。
為了驅動至少一個有機電致發光元件，本發明的OLED驅動器包括直 流電源和調光器。電源交替施加第一電壓和第二電壓至所述元件，第一電壓 約等於所述元件的驅動電壓，第二電壓低於第一電壓而高於所述元件的勢壘 電壓。調光器控制電源以便改變第一時段和第二時段的比率以對所述元件進 行調光。第一時段為所述第一電壓施加於所述元件上的時間周期。第二時段 為所述第二電壓施加於所述元件上的時間周期。在這一結構中，在第二時段 中供應高於所述元件的勢壘電壓的第二電壓。從而，當第二時段切換至第一 時段時，可改進所述元件的響應。
在本發明的一個方面，調光器控制電源以使第一和第二時段的總和保持 恆定。
在本發明的另一個方面，調光器控制電源以保持第二時段恆定。 在本發明的又一個方面，驅動器包括基於施加於所述元件上的電壓和當 元件發光時流經所述元件的電流，計算第二電壓的裝置。在本發明的情況下， 可改進所述元件的響應並更高地提升周期性地施加於元件的電壓的頻率。 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。


本發明的較佳實施例將進一步詳細描述。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； 圖2是第一實施例的操作示意圖； 圖3是另一實施例的操作示意圖； 圖4是改進實施例(第二實施例)的電路圖； 圖5是根據本發明第三實施例的電路圖6是在第三實施例中的第二電壓調整器的操作示意圖；以及 圖7是圖6的局部放大圖。
具體實施例方式
圖1示出了根據本發明的第一實施例，即照明設備。該設備配備至少一 個有機EL元件(OLED)i和用於驅動元件1的OLED驅動器10。
有機EL元件1由發光層(有機薄膜)和一對電極組成，從所述層的兩個表 面將所述層夾在兩電極之間。在該層中當從作為陰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1發光。
OLED驅動器10具有由主電源電路100、第一電壓供應電路11和第二 電壓供應電路12組成的直流電源，還具有調光器13。驅動器還生成方波電 壓，該方波電壓的極性不被翻轉以施加電壓至元件l上。
主電源電路100是直流電源並生成約等於元件1的(發光)驅動電壓的第 一電壓V100。
第一電壓供應電路11根據來自調光器13的信號(開啟(高)信號)，設置 成從電路100向元件1供應電壓。例如，電路11由切換元件(如，MOSFET)lll 組成，並串聯於元件1而元件111和1的串聯組合與電路100並聯。
第二電壓供應電路12設置成生成第二電壓V12以及還向元件1供應電 壓V12，第二電壓V12基於電路100兩端之間的第一電壓V100。第二電壓 低於第一電壓V100而高於元件1的勢壘電壓。在閉合(低)信號從調光器13 供應給電路11的過程中，第二電壓供應給元件1。例如，電路12由電阻121、電容器122、齊納二極體123和二極體124組成。電容器122串聯於電阻121， 而電阻121和電容器122的串聯組合與電路100並聯。二極體123並聯於電 容器122。 二極體123還與電容器122 —起接收電壓V1QQ以調節成使電容器 122兩端之間的電壓等於電壓V12(-二極體123兩端之間的齊納電壓)。二極 管124連接於元件111和1的接點與電阻121和電容器122的接點之間。在 來自調光器13的閉合信號供給電路11以向元件1供應電容器122兩端之間 的電壓V12的過程中，二極體124也導通。
如圖2所示，調光器13控制所述直流電源的元件111以改變第一時段 Ton與第二時段Toff的比率以對元件1進行光調節。時段Ton是第一電壓 V100施加於元件1的時間周期，而時段Toff是第二電壓V12施加於元件1 的時間周期。在該第一實施例中，調光器13還改變該比率並控制使得時段 Ton和Toff的總和T保持恆定。
解釋第一實施例的操作。在電容器122兩端之間的電壓為電壓V12的情 況下，當調光器13在時段Ton中向元件lll供應導通信號時，電路ll向元 件1施加電路100的電壓V100。從而，在時段Ton中元件1發光。當調光 器13在時段Ton後的時段Toff中向元件111供應閉合信號時，電路11停止 向元件1供應電壓V100。電路12的二極體124也導通且然後電路12向元 件1施加電壓V12。從而，在時段Toff中，元件1停止發光而操作於第二電 壓V12。類似地，調光器13交替向元件111供應導通和閉合信號。結果是， 元件1由極性不翻轉的方波電壓驅動，並操作於光輸出，該光輸出響應於方 波電壓的時段Tori與時段Toff的比率。接著，調光器13降低該比率，然後 光輸出下降，否則調光器13提高該比率然後光輸出上升。
在第一實施例的情況下，電壓V12供應給元件1，在時段Toff中電壓 V12低於元件1的(發光)驅動電壓而高於元件1的勢壘電壓。由此，當時段 Toff切換到時段Ton時就可以改進元件1關於電壓V100的響應。因此，周 期性地施加於元件1的電壓頻率可提升而不降低元件1的亮度。例如，通過 將該電壓頻率設定為高於音頻頻率的頻率，就可防止可見的閃爍和噪音。
在另一實施例中，如圖3所示，調光器13改變了時段Ton與時段Toff 的比率而保持時段Toff恆定。在該結構中，也可改進元件l的響應。
本發明不限於如圖1所示的每個電路組成的OLED驅動器10。例如，本
6發明可以是如圖4所示的OLED驅動器20。這個驅動器具有由主電源電路 200、第一電壓供應電路21和第二電壓供應電路22組成的直流電源，還具 有調光器23。驅動器20還驅動類似圖1中的至少一個有機EL元件2。在改 進實施例中的驅動器20作為本發明的第二實施例進行解釋。
主電源電路200由作為全波整流器的二極體橋201和平滑電容器202組 成，二極體橋201將市電電源AC的交流電源整流為脈衝直流電源，平滑電 容器202平滑脈衝直流電源的電壓。這個電路生成高於元件2的(發光)驅動 電壓的電壓。
根據調光器23(PWM控制信號和導通信號)的控制，第一電壓供應電路 21設置成將電容器202兩端之間的電壓轉換成所述第一電壓，然後將第一電 壓施加到元件2上。在圖4的例子中，電路21是眾所周知的用於電壓降低 的正向轉換器，由切換元件(如，MOSFET)211和Q21、變壓器丁21、 二極體 Du和平滑電容器C^組成。變壓器T21除了初級線圈外還具有次級線圈，次 級線圈帶有一個被第二電壓供應電路22所用的中間絲錐(intermediate tap)。 元件211串聯連接於元件2，而元件211和2的串聯組合併聯連接於電容器 C21。因其他布置與眾所周知的正向轉換器相同，因此不再描述詳細的內容。
根據調光器23(PWM控制信號和閉合信號)的控制，第二電壓供應電路 22設置成將電容器202兩端之間的電壓轉換成所述第二電壓，然後將第二電 壓施加到元件2上。在圖4的例子中，電路22由二極體221、平滑電容器 222和二極體224組成。二極體221的正極與絲錐連接。電容器222的正負 極端子分別連接於二極體221的陰極和次級線圈的低側端。二極體224正負 極分別連接於電容器222的正極端子和元件2的正極。
調光器23控制所述直流電源的元件211和Q21以改變向元件2供應第 一電壓的第一時段與向元件2供應第二電壓的第二時段的比率，然後對元件 2進行調光(對照圖2或3)。在第一時段，調光器23向元件Q21的控制端子(柵 極)供應PWM控制信號以將電容器202兩端之間的電壓轉換為第一電壓以使 電容器C21兩端之間的電壓保持在第一電壓。調光器還向元件211的控制端 子(柵極)供應導通信號以向元件2供應電容器C21兩端之間的電壓(即，第一 電壓)。在第二時段，調光器23將閉合信號供應給元件211的控制端子。調 光器還向元件Q21的控制端子供應PWM控制信號以將電容器202兩端之間的電壓轉換成第二電壓以使電容器222兩端之間的電壓保持在第二電壓。
現在解釋第二實施例的操作。在第一時段中，調光器23向元件Q21供 應PWM控制信號以將電容器202兩端之間的電壓轉換成第一電壓以使電容 器C21兩端之間的電壓保持在第一電壓。調光器還向元件211供應導通信號 以向元件2供應電容器C21兩端之間的電壓。從而，元件2在第一時段中發 光。在第一時段後的第二時段中，調光器23將閉合信號供應給元件211。調 光器還向元件Q21供應PWM控制信號以將電容器202兩端之間的電壓轉換 成第二電壓以使電容器222兩端之間的電壓保持在第二電壓。從而，在第二 時段中，元件2停止發光而操作於第二電壓。類似地，調光器23交替重複 第一時段的操作和第二時段的操作。結果是，元件2由極性不翻轉的方波電 壓驅動，並操作於光輸出，該光輸出相應於第一時段與第二時段的比率。接 著，調光器13降低該比率，然後光輸出下降，否則調光器13提高該比率然 後光輸出上升。
在第二實施例的情況下，除了類似於第一實施例的優點，電感元件(變 壓器T2i)可通過提升方波電壓的頻率而縮減體積。
圖5示出了根據本發明的第三實施例，即照明設備。儀器具有至少一個 有機EL元件(OLED)3和用於驅動元件3的OLED驅動器。
OLED驅動器30具有由主電源電路300、第一電壓供應電路31和第二 電壓供應電路32組成的直流電源，還具有調光器33、電流檢測器34和第二 電壓調整器35。驅動器還生成方波電壓，該方波電壓的極性不翻轉以施加電 壓至元件3上。
主電源電路300由作為全波整流器的二極體橋301和平滑電容器202組 成，二極體橋301將市電電源AC的交流電源整流為脈衝直流電源，平滑電 容器302平滑脈衝直流電源的電壓。這個電路300生成高於元件3的(發光) 驅動電壓的電壓。
根據調光器33 (用於設定第一電壓為電路31的參考電壓的設定信號和 導通信號)的控制，第一電壓供應電路31設置成將電容器302兩端之間的 電壓轉換成所述第一電壓以將第一電壓施加到元件3上。在圖5的例子中， 電路31是眾所周知的切換調節器。該調節器由切換元件(如，MOSFET)311、 切換元件(如，雙極電晶體)Q31、 二極體D31、電感器L31、電容器C31、電阻R311和R312、以及控制電路310組成。元件311串聯連接於元件3，而 元件311和3的串聯組合併聯連接於作為調節器輸出端的電容器C31。電路 310通過由電阻R311個R312組成的輸出檢測器檢測輸出電壓(電容器C31 兩端之間的電壓)，並導通和閉合元件Q31以使輸出電壓與參考電壓(第一電 壓)一致。參考電壓通過來自調光器33的設定信號而設定。因其他布置與眾 所周知的調節器相同，因此不再描述詳細的內容。
根據第二電壓調整器35的控制(用於將第二電壓設定為電路32的參考電 壓的設定信號)，第二電壓供應電路32設置成將電容器302兩端之間的電壓 轉換成所述第二電壓以將第二電壓施加到元件3上。在圖5的例子中，電路 32是眾所周知的切換調節器。該調節器由電容器322、 二極體324、切換元 件(如，雙極電晶體)Q32、 二極體D32、電感器L32、電阻R321和R322、以 及控制電路320組成。二極體324的正負極分別連接於作為調節器輸出端的 電容器322的正極端子和元件3的正極。電路320通過由電阻R321和R322 組成的輸出檢測器檢測輸出電壓(電容器322兩端之間的電壓)，並導通和閉 合元件Q32以使輸出電壓與參考電壓(第二電壓)一致。參考電壓通過來自調 整器35的設定信號而設定。因其他布置與眾所周知的調節器相同，因此不 再描述詳細的內容。
調光器33控制所述直流電源的元件311和Q31以及調整器35以改變向 元件3供應第一電壓的第一時段與向元件3供應第二電壓的第二時段的比 率，然後對元件3進行調光(對照圖2或3)。在第一時段，調光器33向電路 310供應設定信號以將電容器302兩端之間的電壓轉換為第一電壓以使電容 器C31兩端之間的電壓保持在第一電壓。調光器還向元件311的控制端子(柵 極)供應導通信號以向元件3供應電容器C31兩端之間的電壓(即，第一 電壓)。 在第二時段，調光器33將閉合信號供應給元件311的控制端子(柵極)。調光 器還向調整器35提供觸發信號以將電容器302兩端之間的電壓轉換成第二 電壓以使電容器322兩端之間的電壓保持在第二電壓。因其他布置與眾所周 知的調節器相同，因此不再描述詳細的內容。
電流檢測器34包括位於流經元件3的電流通道的電流感應線圈，並用 該線圈檢測流經元件3的電流。
第二電壓調整器35設置成計算第二電壓並且還根據來自調光器33的觸發信號將電路32的參考電壓設定為第二電壓。第二電壓基於通過檢測器34 檢測的電流和通過電阻R321和R322檢測的電壓進行計算。在圖5的例子中， 調整器35具有由微型計算機等構成的設定電路351以及儲存設備(存儲 器)352。 一般地，有機EL元件具有有機EL元件之間的在勢壘電壓上的分散。 因為這個原因，如果第二電壓設定為每個勢壘電壓的最低電壓，這種分散的 影響就可避免。但是每個具有高於最低電壓的勢壘電壓的有機EL元件的響 應變差了。從而，如圖6和7所示，當最初被激活時，調整器35漸漸地通 過電路320提升電容器322兩端之間的電壓。然後在檢測器34檢測的電流 與給定電流1。一致的時間點上，調整器通過電阻&21和11322檢測電容器322 兩端之間的電壓。調整器35基於所檢測的電壓和第二電壓在存儲器352中 的儲存值計算第二電壓。根據來自調光器33的觸發信號，調整器35還從存 儲器352檢索第二電壓的值以向電路320供應用於將第二電壓設定為電路32 的參考電壓的設定信號。但是，不限於此，不論何時激活調整器35都可計 算第二電壓。
現在解釋第三實施例操作。當最初被激活時，調整器35通過電路320 漸漸地提升電壓電容器322兩端之間的電壓。然後在檢測器34檢測的電流 與電流1。一致的時間點上，調整器通過電阻R321和R322檢測電容器322 兩端之間的電壓。然後調整器35基於所檢測的電壓計算第二電壓並在存儲 器352中的儲存第二電壓的值。
接著，在第一時段中，調光器33向電路310供應設定信號以便將電容 器302兩端之間的電壓轉換為第一 電壓以使電容器C31兩端之間的電壓保持 在第一電壓。調光器還向元件311提供導通信號以便向元件3供應電容器 C31兩端之間的電壓。從而，元件3在第一時段中發光。在第一時段後的第 二時段中，調光器33將閉合信號供應給元件311。調光器還向調整器35供 應觸發信號以便將電容器302兩端之間的電壓轉換為第二電壓以使電容器 322兩端之間的電壓保持在第二電壓。因此，調整器35向電路320供應用於 將第二電壓設定為電路32的參考電壓的設定信號，而電路320根據該設定 信號導通和閉合元件Q32。從而，在第二時段中，元件3停止發光而操作於 第二電壓。類似地，調光器33交替重複第一時段的操作和第二時段的操作。 結果是，元件3由極性不翻轉的方波電壓驅動，並相應於第一時段與第二時段的比率來操作光輸出。接著，調光器33降低該比率，然後光輸出下降，
否則調光器33提高該比率然後光輸出上升。
在第三實施例的情況下，除了類似第一實施例的優點，元件3的響應可 被優化並可能更高地提升周期性地施加於元件3的電壓的頻率。
雖然本發明已經參考特定優選實施例進行了描述，本領域技術人員仍然 可以作出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 照明設備可有兩個或更多的相互串聯或並聯的有機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，包括直流電源，交替施加第一電壓和第二電壓至所述元件，所述第一電壓約等於所述元件的驅動電壓，所述第二電壓低於所述第一電壓而高於所述元件的勢壘電壓；以及調光器，控制所述電源以改變第一時段和第二時段的比率以對所述元件進行調光，所述第一時段為所述第一電壓施加於所述元件上的時間周期，所述第二時段為所述第二電壓施加於所述元件上的時間周期。
2. 如權利要求1所述的OLED驅動器，其中所述調光器控制所述電源以 使所述第一和第二時段的總和保持恆定。
3. 如權利要求1所述的OLED驅動器，其中所述調光器控制所述電源以 保持所述第二時段恆定。
4. 如權利要求1所述的OLED驅動器，進一步包括基於施加於所述元件 上的電壓和當所述元件發光時流經所述元件的電流，計算所述第二電壓的裝 置。
5. —種照明設備，包括如權利要求1~4任何一項所述的所述OLED驅動 器和所述至少一個有機電致發光元件。
全文摘要
一種用於驅動至少一個有機電致發光元件的OLED驅動器及配備所述驅動器的照明設備。驅動器具有直流電源和調光器。直流電源交替施加第一電壓和第二電壓至所述元件。第一電壓約等於所述元件的驅動電壓。第二電壓低於第一電壓而高於所述元件的勢壘電壓。調光器控制電源以改變第一時段和第二時段的比率以對所述元件進行調光。第一時段為第一電壓施加於所述元件上的時間周期，第二時段為所述第二電壓施加於所述元件上的時間周期。
文檔編號H05B33/08GK101297605SQ20068003998
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