CN101437341A - 有机发光二极管驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及有机发光二极管驱动器，对有机发光二极管(OLED)的驱动电流的脉宽调制(PWM)由经历了相应信号控制的电路来执行。

Description

有机发光二极管驱动器
技术领域
本发明涉及有机发光二极管驱动器领域。
背景技术
通常有必要或期望有选择地控制多种电子负载的输出或工作效率。典型地，为了达到控制效果，改变应用于负载的电流和/或电压。一种可以被控制的负载是有机发光二极管(OLED)。通过选择性地改变应用的电流，可以适当地调整OLED的发光度(也就是亮度)。
发明内容
本发明提供一种电子电路，包括：第一电荷存储器件及第二电荷存储器件；第一晶体管，具有连接至所述第一电荷存储器件的控制节点，所述第一晶体管被配置成将斜坡信号源电耦接至所述第二电荷存储器件；以及第二晶体管，具有被配置成连接至所述斜坡信号源的控制节点，所述第二晶体管还被配置成将负载电耦接至所述第二电荷存储器件。本发明还提供一种电子驱动器电路，包括：第一存储器件，被配置成连接至电压源，所述第一存储器件还被配置成存储对应于控制信号的电荷；第二存储器件，被配置成连接至所述电压源；第一晶体管，具有连接至所述第一存储器件的控制节点，所述第一晶体管被配置成将所述第二存储器件电耦接至周期斜坡信号源；以及第二晶体管，具有被配置成连接至所述周期斜坡信号源的控制节点，所述第二晶体管还被配置成将负载电耦接至所述第二存储器件。
本发明另外还提供一种电子电路，包括：第一晶体管；第二晶体管；以及电荷存储器件，其中所述第一晶体管、所述第二晶体管及所述电荷存储器件共同被配置成根据周期斜坡信号及控制信号为负载提供脉宽调制(PWM)的驱动电流。
本发明另外还提供一种电子驱动器电路，包括：在共同基板上制成的第一电荷存储器件及第二电荷存储器件；以及在共同基板上制成的第一晶体管、第二晶体管及第三晶体管，其中：所述第一晶体管包括连接至所述第一电荷存储器件的控制节点，所述第一晶体管被配置成将周期斜坡信号源电耦接至所述第二电荷存储器件；所述第二晶体管包括被配置成连接至所述周期斜坡信号源的控制节点，所述第二晶体管被配置成将负载电耦接至所述第二电荷存储器件；以及所述第三晶体管包括被配置成连接至周期采样信号源的控制节点，所述第三晶体管被配置成将控制信号源电耦接至所述第一电荷存储器件。
本发明另外还提供一种电子电路，包括：第一电路部分，被配置成根据周期采样信号采样并保存控制信号；以及第二电路部分，被配置成根据周期斜坡信号及所述被采样及被保存的控制信号为负载提供脉宽调制(PWM)的驱动电流。
附图说明
参考附图来进行详细说明。在图中，参考标号最左端的数字代表该参考标号首次在其中出现的图。在说明书和图的不同实例中所使用的相同参考标号可以表示类似或同一物件。
图1是依据本教导的驱动电路的示意性电路图。
图2是图1的驱动电路的某些功能方面的简化表示。
图3是描述了图1的驱动电路的工作周期的流程图。
图4是描述了依据本教导的斜坡信号的信号时序图。
图5是描述了图1的驱动电路的一部分中的电流的信号时序图。
图6是描述了图1的驱动电路的另一部分中的电流的信号时序图。
图7是描述了依据本教导的电流-电压关系的信号图。
具体实施方式
这里披露了为有机发光二极管(OLED)或其它电子负载供电的可控驱动电路。依据一个实施例，提供了将脉宽调制(PWM)驱动电流应用到OLED的电路结构。可以依据周期采样的控制信号来调制用于OLED的驱动电流时间均值。又可以在控制范围内适当地改变OLED的发光度。这里提供的电路结构可以至少部分地制造在共同的基片上，从而限定各自的集成电路器件。在一个或多个实施例中，这里提出的驱动电路的至少一部分可以在65纳米(或更小)环境里制造。
依据一个方面，控制信号被周期地采样并用于控制给OLED的平均电流驱动。周期斜坡信号使电流脉冲与OLED同步。在第一个工作周期里存储器件放电，然后在第二个工作周期里通过OLED驱动电流充电。周期斜坡和采样信号可以来自本发明的驱动电路外部的各自源。可以提供集成电路，包括周期斜坡信号源和采样信号源以及本教导的驱动电路。
这里描述的技术可以通过多种途径实现。下面结合附图和正在进行的讨论提供了一个示例性的上下文。
示例性电路
图1示出了依据本教导的说明性电路100。电路100也可以被称作驱动电路100。电路100包括一对各自的电荷存储器件102和104。如图所示，每个电荷存储器件(存储器件)102和104被限定为金属氧化物半导体电容器(MOSCAP)。特别地，每个存储器件102和104都通过P沟道金属氧化物半导体(PMOS)晶体管来描述。也可以使用其它电荷存储器件102和104(比如电容器等)。无论如何，存储器件102具有配置为在节点106处连接至电压源(VDD)的第一电荷存储板(或区域)。存储器件102还具有连接至电路节点108的第二板(或区域)。存储器件104具有配置为在节点106处连接至VDD的第一板(或区域)和连接至电路节点110的各自的第二板(或区域)。
电路100还包括晶体管112。如图所示，晶体管112被限定为P沟道金属氧化物半导体(PMOS)场效应晶体管。也可以使用其它合适类型的晶体管112。晶体管112包括配置为在节点114处连接至周期采样信号源的控制节点(例如栅极)。晶体管112还被配置成在节点116处将存储器件102(也就是节点108)与控制信号源电耦接。图1描述了周期采样信号S1的示例性的、不进行限制的实例。
如这里所使用的，术语“电耦接”(及其各种衍生词和时态)指的是在两个或多个实体之间实现电通道或者这种电通道的一部分。在晶体管的情况下，依照应用于该晶体管的控制节点(例如栅极)的信号，至少部分地建立电耦接的程度。例如，在节点114处的周期采样信号对晶体管112施加控制影响，从而实现了节点108和116之间的电通道(或绝缘)。电工程领域的普通技术人员了解不同类型的晶体管的可控电耦接性能，并且对于本教导的理解来说不需要对这个基本点进行进一步的详细描述。
电路100还包括晶体管118。如图所示，晶体管118是PMOS晶体管。也可以使用其它合适类型的晶体管118。晶体管118包括经由节点108连接至电荷存储器件102的控制节点(例如栅极)。晶体管118被配置为在电路节点120处将存储器件104(例如节点110)电耦接至周期斜坡信号源。从而，电荷(如果有的话，由存储器件102容纳)至少部分地确定了节点110和120之间经由晶体管118的电耦接。图1中还描述了周期斜坡信号S2的示例性的、非限制性的实例。
电路100包括晶体管122，如图所示，晶体管122是PMOS晶体管。也可以使用其它合适类型的晶体管122。晶体管122包括配置为经由节点120连接至周期斜坡信号的控制节点(例如栅极)。晶体管122被配置为将存储器件104电耦接至有机发光二极管(OLED)124。节点120处的周期斜坡信号至少部分地确定了存储器件104和OLED 124之间经由晶体管122的电耦接。
电路100还包括晶体管126。如图所示，晶体管126是PMOS晶体管。也可以使用其它合适类型的晶体管126。晶体管126包括配置为在节点128处连接至电位源(POTENTIAL-1)的控制节点(例如栅极)。POTENTIAL-1可以是地电位(ground)，或者其它小于VDD(例如，相对于VDD是负的)的合适电位。晶体管126被配置为将晶体管122电耦接至OLED 124。晶体管126还被配置为在(基本上)没有电流提供至OLED 124时吸收、或缓冲电路100在工作周期内的压降。这样，晶体管126用于防止晶体管122在电路100的某些工作阶段被过电压损坏。下面提供了电路100的工作的这个方面和其它方面更详尽的细节。电路100包括如上面所介绍的OLED 124。在本教导的上下文中，OLED 124可以被称作是负载，或总负载的一部分。OLED 124被配置为在电路节点130处连接至电压源V-MINUS。
在一个或多个其它实施例中(未示出)，晶体管126是不存在的，并且包含其它装置以保护OLED 124。在一个或多个这种实施例中，保护装置(未示出)执行了箝位(clamping)功能，从而将OLED 124上的电压限制到安全水平。箝位装置(未示出)的非限制性实例包括二极管、二极管连接结构的MOSFET晶体管等等。
图1所示的电路100被配置为一个整体，以为OLED 124或另一个合适负载提供可选择性的调整的PWM驱动电流。电路100依照周期采样信号(例如S1)、可变控制信号和周期斜坡信号以及直流(DC)电压源VDD、POTENTIAL-1、V-MINUS工作。下面表1包括依据电路100的一个实施例所选的电压和元件值的示例性的、非限制性的实例。
表1 示例值
VDD          2.5伏特
V-控制       0.6-2.0伏特
V-MINUS      -4.0伏特
存储(102)    1.0×10-15法拉
存储(104)    10.0×10-15法拉
POTENTIAL-1  0.0伏特(地电势)
图2显示了示出电路100所选的功能部分的电路200。为了理解的清楚性，电路200省略了电路100的元件。电路200主要包括那些合作以为OLED 124提供脉宽调制驱动电流的元件。电路200将在下文描述电路100的工作时被提及。
示例性操作
图3是描述了电路(如电路100)的示例性操作序列300的流程图。序列300包括特定的操作步骤和特定的执行顺序。然而，在不背离本发明的范围的前提下，可以省略某些操作步骤或增加其它的步骤，和/或也可以实行其它执行顺序。为了理解的清楚性，序列300描述了不同且分立的事件的重复流程。然而，电子领域的普通技术人员能够了解，电路100以基本连续的方式工作，从一个工作阶段过渡到下一个。
在302处，周期斜坡信号变换到电位VDD。典型地，但不是必要地，这个变换是从先前接地状态(例如0V)阶跃变化。在一个非限制性的实例中，VDD等于2.5V DC。也可以使用其它合适电平的VDD。斜坡信号在一段时间内保持这个VDD值不变。对于电路100来说，假设斜坡信号出现在节点120处，并且在图1、图2和图4中以V-斜坡来表示。
在304处，周期采样信号使得控制信号被采样并由第一存储器件保存。在电路100中，采样信号出现在节点114处并使晶体管112在节点116处的将控制信号电耦接至存储器件102。作为响应，存储器件102存储(例如，保存)与控制信号的瞬时值对应(或接近对应)的电荷。在图2的电路200中，这个采样值以V-HOLD来表示。
在306处，第一晶体管用于使第二存储器件放电至斜坡信号电位，当前是VDD。在电路100中，晶体管118被V-HOLD偏压，以将节点120处的V-斜坡电耦接至节点110处的存储器件104。当前，V-斜坡处于不变值VDD并且存储器件104有效地“放电”，从而使得VDD电位出现在两个板(区域)上。
在308处，斜坡信号开始衰减。在电路100中，节点120处的V-斜坡开始朝向接地状态电位衰减。斜坡信号的衰减率就是斜坡信号的转换速率(slew rate)。如图1中由信号S2所描述的，这个衰减本质上是线性的。然而，也可以使用其它类型的衰减样式(对数等)。
在310处，V-斜坡衰减至一个点，从而根据V-HOLD的值第一晶体管开始关闭。在电路100中，晶体管118关闭并不再提供节点120处的V-斜坡和存储器件104之间的适当电耦接。从而，节点120和存储器件104(例如，节点110)彼此有效地电绝缘。在一个非限制性的实施例中，“关闭”发生在V-斜坡近似等于(V-HOLD+VT1)时，这里VT1是晶体管118的(栅-源)阈电压。
在312处，斜坡信号继续进一步衰减直至第二晶体管开启。这个第二晶体管用于电耦接负载和第二存储器件，使得电流流经负载。在电路100中，晶体管122由节点120处的V-斜坡而偏置，以在存储器件104和有机发光二极管124之间传导电流。并且，用于保护晶体管122的晶体管126在存储器件104与OLED 124的电耦接中起到另一连接(Link)的作用。无论如何，晶体管122现在基本上起到了源极跟随器(source follower)的作用，这里通过OLED124的电流由以下表达式给出：
IOLED＝(SR)(C104)  (表达式1)
其中IOLED是流经OLED 124的瞬时电流，单位是安培，SR是斜坡信号的转换速率，单位是电压/秒，而C104是电容器104的值，单位是法拉。表达式1是众所周知的关系式的特殊形式：i＝(C)(dv/dt)。流经OLED 124的电流用于对存储器件104充电，并驱动节点110处的电势降到V-MINUS值(例如，-4V等等)。
在314处，斜坡信号呈现一段时间的持续接地状态。在电路100中，节点120处的V-斜坡转为地电势并在一段时间内保持稳定。
在316处，第二存储器件的持续充电达到第二晶体管变换成关闭的点。从而，在上述312处开始的流经负载的电流脉冲结束。晶体管122变换成关闭，并且流经OLED 124和晶体管126的电流终止。从而，电路100的一个完整工作周期已发生，且序列300回到上述的302。
序列300描述了电路100的循环的、正在进行的工作中的单个工作周期。流经OLED 124的电流脉冲的幅度和最大持续时间基本上由周期斜坡信号的特征决定，例如峰峰值、频率、波形衰减部分的转换速率等等。又可以通过采样控制信号在一个范围内调制传递至OLED 124的电流脉冲的宽度。从而，可以通过周期斜坡信号的特征，在很大程度上确定电路100的工作范围。然后可以通过单个变化的控制信号完成那些范围内的脉冲宽度调制。
电路100致力于控制OLED 124的发光度。在一个实施例中，OLED 124可以被认为是独立的器件。然而，在其它实施例中，OLED124只不过是在电子显示器中限定各自像素的有机发光二极管的大量阵列中的一个。在这种实施例中，每个OLED被各自的电路100选择性地驱动，从而使得图片可以出现在全部显示器上。在一个或多个适当比例的实施例中，电路100也可以被应用于控制各种其它负载(例如，电动机、其它类型的发光二极管、白炽灯、声音传感器等等)。
示范性信号
图4是描述了示例性、非限制性的周期斜坡信号(也就是，V-斜坡)的一个循环的信号时序图400。图4包括与上述序列300的步骤相对应的标记302及306-316。时序图400被包括，以便更好地了解电路100的工作。
图5是描述了在电路100的一部分内流动的电流的信号时序图500。图500包括四条不同的、示例性的工作曲线(或轨迹loci)502-508，它们分别与来自节点120处的斜坡信号的电流、流经晶体管118的电流、通过节点110流向存储器件104的电流相对应。从而，图表500描述了存储器件104分别的放电曲线。轨迹502-508中的每条均对应于存储在节点108处的各自的采样控制信号值(V-HOLD)。因而，在示例性的控制信号范围内，轨迹502对应于最大的V-HOLD值(例如，2V)，而轨迹508对应于最小的V-HOLD值(例如，0.6V)。而轨迹504和506对应于各自的中间V-HOLD值。图5示出了对于各自增大的V-HOLD值，流经晶体管118的总电荷(也就是，电流的时间积分)减少了。
图6是描述了在电路100另一部分内流动的电流的信号时序图600。图600包括四条不同的、示例性的工作曲线602-608，它们分别对应于来自存储器件104的电流、流经各自晶体管122，126的电流、流向OLED 124的电流。因此，图600描述了流经OLED 124(也就是，负载)的各自电流脉冲(PWM)。在示例性的控制信号范围内，轨迹602-608中的每条分别对应于各自V-HOLD值。轨迹602、604、606及608对应于各自最大到最小V-HOLD值。图6示出了对于各自增大的V-HOLD值，流经OLED 124的总电荷增加了。
图7是描述了根据电路100的示例性工作的示例性控制电压-负载电流关系的信号图700。参照电路100，图表700标绘了控制电压V-HOLD(节点108)与流经OLED 124的平均电流。图700包括三个示例性性能曲线(或轨迹)，分别是702、704和706。每条轨迹702-704代表在各自的周期采样频率(例如，在节点114处的SAMPLE)下的控制电压与平均负载电流关系。从而，轨迹702代表比两条轨迹704和706中的任意一条的采样频率都高的采样频率。而轨迹706代表比其它轨迹702和704中的任意一条的采样频率都低的采样频率。
如图7所描述的，采样频率的降低导致可以被传送至OLED 124的最大平均电流相应降低。换句话说，采样频率的降低导致了更窄的可用控制范围，具有更低的最大工作点。从而，如果希望具有相对更大的最大OLED发光度的全部控制范围，那么必须采用相对更高的采样频率。在一个非限制性的实施例中，在节点114处的周期采样信号具有300千赫兹的频率。也可以采用其它合适的采样频率。
图7还描述了外部性能包络线708(envelope)。由包络线708限制的区域(包括702-706)代表了电路100的示例性实施例的所有可能控制电压-负载电流工作点。根据本发明的其它驱动电路可以具有相应变化的性能包络线。图700还示出了必须采用最小控制电压以便获得最小导电角(conduction angle)。如图中所描述的，这个最小控制电压略小于一个电压DC。这个值对应于电路100的晶体管118的阈电压。
考虑到电路100，图700指出平均负载电流可以由以下表达式近似给出：
IOLED(Avg)＝(SR)(C104)(ΔT/T)   (表达式2)
其中IOLED(Avg)是流经OLED124的平均电流，单位是安培，SR是V-斜坡(节点102处)的转换速率，单位是伏特/秒，C104是电容器104的值，单位是法拉，ΔT是导电时间，T是采样信号(节点114处)的周期。
结论
尽管以结构要点和/或方法技术的特定语言描述了本发明，应了解的是，由附加权利要求限定的本发明没有必要受限于上述的特定特征或技术。而是，这些特定特征和技术是作为执行权利要求的优选形式而公开的。

Claims (25)

1.一种电子电路，包括：
第一电荷存储器件及第二电荷存储器件；
第一晶体管，具有连接至所述第一电荷存储器件的控制节点，所述第一晶体管被配置成将斜坡信号源电耦接至所述第二电荷存储器件；以及
第二晶体管，具有被配置成连接至所述斜坡信号源的控制节点，所述第二晶体管还被配置成将负载电耦接至所述第二电荷存储器件。
2.根据权利要求1所述的电子电路，其中，所述负载包括有机发光二极管(OLED)。
3.根据权利要求1所述的电子电路，还包括第三晶体管，所述第三晶体管具有被配置成连接至采样信号源的控制节点，所述第三晶体管被配置成将控制信号源电耦接至所述第一电荷存储器件。
4.根据权利要求1所述的电子电路，还包括第三晶体管，所述第三晶体管被配置成将所述第二晶体管电耦接至所述负载。
5.根据权利要求1所述的电子电路，其中，至少一个所述第一电荷存储器件或所述第二电荷存储器件被限定为各自的金属氧化物半导体(MOS)器件。
6.根据权利要求1所述的电子电路，其中，所述电子电路的至少一部分在65纳米的环境内被制造。
7.一种电子驱动器电路，包括：
第一存储器件，被配置成连接至电压源，所述第一存储器件还被配置成存储对应于控制信号的电荷；
第二存储器件，被配置成连接至所述电压源；
第一晶体管，具有连接至所述第一存储器件的控制节点，所述第一晶体管被配置成将所述第二存储器件电耦接至周期斜坡信号源；以及
第二晶体管，具有被配置成连接至所述周期斜坡信号源的控制节点，所述第二晶体管还被配置成将负载电耦接至所述第二存储器件。
8.根据权利要求7所述的电子驱动器电路，还包括：
第三晶体管，具有被配置成连接至周期采样信号源的控制节点，所述第三晶体管还被配置成将所述控制信号源电耦接至所述第一电荷存储器件；以及
第四晶体管，被配置成将所述第二晶体管电耦接至所述负载，所述第四晶体管还被配置成当没有电流流向所述负载时吸收压降。
9.根据权利要求7所述的电子驱动器电路，其中，所述负载包括有机发光二极管(OLED)。
10.根据权利要求7所述的电子驱动器电路，其中，至少一个所述第一存储器件或所述第二存储器件被限定为金属氧化物半导体(MOS)器件。
11.根据权利要求7所述的电子驱动器电路，其中，至少一个所述第一晶体管或所述第二晶体管被限定为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
12.根据权利要求7所述的电子驱动器电路，其中，所述第一晶体管还被配置成根据所述周期斜坡信号使所述电子驱动器电路回到重置状态。
13.根据权利要求7所述的电子驱动器电路，其中，所述电子驱动器电路的至少一部分在65纳米的环境内被制造。
14.一种电子电路，包括：
第一晶体管；
第二晶体管；以及
电荷存储器件，其中所述第一晶体管、所述第二晶体管及所述电荷存储器件共同被配置成根据周期斜坡信号及控制信号为负载提供脉宽调制(PWM)的驱动电流。
15.根据权利要求14所述的电子电路，其中，所述电荷存储器件是第一电荷存储器件，所述电子电路还包括第三晶体管及第二电荷存储器件，它们共同被配置成根据周期采样信号采样并保存所述控制信号。
16.根据权利要求15所述的电子电路，其中，所述第一晶体管包括连接至所述第二电荷存储器件的控制节点。
17.根据权利要求15所述的电子电路，其中，至少一个所述第一电荷存储器件或所述第二电荷存储器件被限定为金属氧化物半导体(MOS)器件。
18.根据权利要求14所述的电子电路，其中，所述负载包括有机发光二极管(OLED)。
19.根据权利要求14所述的电子电路，还包括第三晶体管，所述第三晶体管被配置成将所述第二晶体管电耦接至所述负载，所述第三晶体管还被配置成当所述负载没有接收所述驱动电流时呈现出压降。
20.根据权利要求14所述的电子电路，其中，所述电子电路的至少一部分在65纳米的环境内被制造。
21.一种电子驱动器电路，包括：
在共同基板上制成的第一电荷存储器件及第二电荷存储器件；以及
在共同基板上制成的第一晶体管、第二晶体管及第三晶体管，其中：
所述第一晶体管包括连接至所述第一电荷存储器件的控制节点，所述第一晶体管被配置成将周期斜坡信号源电耦接至所述第二电荷存储器件；
所述第二晶体管包括被配置成连接至所述周期斜坡信号源的控制节点，所述第二晶体管被配置成将负载电耦接至所述第二电荷存储器件；以及
所述第三晶体管包括被配置成连接至周期采样信号源的控制节点，所述第三晶体管被配置成将控制信号源电耦接至所述第一电荷存储器件。
22.根据权利要求21所述的电子驱动器电路，其中，所述第一晶体管、所述第二晶体管及所述第二电荷存储器件共同被配置成根据所述周期斜坡信号及所述控制信号为负载提供脉宽调制(PWM)的驱动电流。
23.根据权利要求21所述的电子驱动器电路，其中，所述第三晶体管及所述第一电荷存储器件共同被配置成根据所述周期采样信号采样并保存所述控制信号。
24.根据权利要求21所述的电子驱动器电路，其中，所述负载包括有机发光二极管(OLED)。
25.一种电子电路，包括：
第一电路部分，被配置成根据周期采样信号采样并保存控制信号；以及
第二电路部分，被配置成根据周期斜坡信号及所述被采样及被保存的控制信号为负载提供脉宽调制(PWM)的驱动电流。
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