CN102204406A - 用于驱动有机发光二极管的电路装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于驱动有机发光二极管的电路装置，其包括：电流源，其与有机发光二极管耦合，用于对有机发光二极管供电；其中电路装置还包括：有机发光二极管电压测量装置，其与有机发光二极管耦合并且设计为在其输出端提供与在有机发光二极管上降落的电压相关的信号；分析装置(10)，其与有机发光二极管电压测量装置的输出端耦合，并且设计为，当在有机发光二极管上降落的电压高于可预给定的阈值时，在该分析装置的输出端提供第一信号，以及当在有机发光二极管上降落的电压低于所述可预给定的阈值时，在该分析装置的输出端提供第二信号；电子开关(T4)，其具有参考电极、工作电极和控制电极，其中控制电极与分析装置(10)的输出端耦合；以及至少一个欧姆电阻器(R₇；R₈；R₉；R₁₀)；其中由所述至少一个欧姆电阻器(R₇；R₈；R₉；R₁₀)以及电子开关(T₄)的工作电极-参考电极段构成的串联电路与有机发光二极管并联连接。此外，本发明涉及一种相应的用于驱动OLED的方法。

Description

用于驱动有机发光二极管的电路装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于驱动有机发光二极管(OLED)的电路装置，其包括电流源，该电流源与OLED耦合，用于对OLED供电。此外，本发明涉及一种用于驱动OLED的方法。

背景技术

在市面上可获得的OLED由毫米薄的玻璃支承体构成，在该玻璃支承体的背侧上施加有发光材料层和用于接触的电极。OLED的玻璃会受外部的机械作用而破裂。由此，在支承体中和在所施加的OLED材料层中的电流分布变得不均匀。根据构造，在大裂缝的情况下会出现电流流过的面缩小直至电极彻底分离或者电流流动完全中断。

在这种故障情况下(从外部来观察)出现OLED的阻抗提高。在多个OLED的串联电路中，响应于扰动，驱动器将电流再调节到恒定值上，并且由此向故障的OLED发出更多功率。当串联连接的OLED的最大输出电压被超过时，驱动器才关断。

由此，及早且迅速地检测这种在串联电路中的单个OLED故障可能是非常困难的，因为首先仅仅电流的非常小的部分受到裂缝阻碍，该部分在测量技术上无法与总电流分离并且在工作中附加地还遭受由不同批次的OLED参数散布引起的波动。

在恒流工作下得出以下OLED电压的估计：在50个OLED的串联电路和200V的总工作电压的情况下，在正常工作中预期总的大约10％的公差。由此，在将最大输出电压限制到+15％的情况下，最大输出电压为230V。于是，在故障的OLED上有30V而不是名义上的4V。在故障的OLED上消耗的功率在关断之前提高了7.5倍。由于不均匀的电流流动，所以会出现功率密度的进一步升高，并且出现故障的OLED的电流所流过的区域的局部过热。因此，不再能够保证预给定的空气间隙和爬电距离、针对绝缘以及机械完整性的规定。在带有中断的完全破裂的情况下，在裂缝位置上甚至有大约200V。绝缘的光耦合输出膜会在这些位置上受损伤，并且OLED的绝缘会受损害。总言之因此存在相当大的安全风险。

在现有技术(例如US 20040201985 A1或者National Semiconductor公司的器件LM3553的数据表)中仅仅公开了一种线性调节或者切换的电流驱动器，其被提供用于驱动无机LED，具有在输入侧或者在输出侧对最大电压进行监控。这些电流驱动器并不适于消除安全风险。

发明内容

因此，本发明的任务在于，改进开头提及的电路装置或者开头提及的方法，使得由此可以减小在驱动OLED情况下存在的安全风险。

该任务通过具有权利要求1的特征的电路装置以及通过具有权利要求10的特征的方法来解决。

本发明首先基于以下认识：OLED公差和参数波动在串联电路中不利地相加。因此，改进只有通过监控单个的OLED来实现。

因为流过多个OLED的串联电路的OLED电流总是被调节到恒定的值上，因此借助于电压阈限或者电压窗在时间上分析通过网络提供的单个OLED的OLED电压。在此，与在监控驱动多个OLED的总串联电路的驱动器的输出电压的情况下相比，可以将调节设计得敏感得非常多。

由此，可以及早地、尤其在形成阶段已经检测到OLED破裂。在OLED故障部位上的局部过热可以被可靠地阻止。电路可以借助于SMD(表面安装器件)部件来实现，并且直接(Chip on Glass(玻载芯片))或通过柔性电路板(Flexplatine)集成在OLED的背侧上或者集成在OLED的固定框架中。由此，不再存在安全风险；可以遵守相关的安全规定。

此外，通过电子开关和欧姆电阻器，在检测到OLED破裂的情况下将损坏的OLED去激活。因为电流于是通过欧姆电阻器的串联电路和晶体管流动，所以多个OLED的串联电路的其他OLED可以没有中断地继续工作。

在一个优选实施例中，串联电路的分析装置包括阈值装置、放大器装置以及保持元件。由此，可以以特别简单的方式来保证：在检测到故障的OLED的情况下持续性地以如下信号来激励相关的电子开关，该信号能够实现通过由电子开关和至少一个欧姆电阻器构成的串联电路桥接故障的OLED。

优选地，阈值装置包括齐纳二极管。由此，可以以简单的方式非常精确地限定电压阈限，其被用于检测OLED破裂。

保持元件优选地设计为在可预给定的时段上提供可预给定的幅度的电压。这实现激励电子开关并且由此实现持续性地桥接故障的OLED。因此，串联电路的其余OLED可以持续性地继续工作。

因此，优选地将放大装置和保持元件设计为在其输出端提供尤其用于将电子开关接通的信号。

在一个优选实施形式中，分析装置包括分压器，该分压器设计为在其抽头上提供如下电压，该电压与在OLED上降落的电压相关。由此，尤其可以产生如下电压，该电压可以被微控制器进一步处理。因此，在一个优选实施形式中，阈值装置、放大器装置和保持元件通过微控制器来实现。

为了滤除耦合输入的扰动和HF分量而进一步优选的是，在OLED电压测量装置和分析装置之间耦合有滤波器装置。

在一个特别优选的改进方案中，至少一个电阻器设计为使得在由至少一个欧姆电阻器和电子开关的工作电极-参考电极段构成的串联电路上降落的电压可以用作用于分析装置(尤其是保持元件)和/或电子开关的供给电压。由此，不需要为所提及的部件提供附加的电压供给，使得实现成本特别廉价的实现方式。

其他有利的实施形式在从属权利要求中得出。

参照根据本发明的电路装置来提出的优选实施形式及其优点(只要可应用)相应地适用于根据本发明的方法。

附图说明

现在，在下文中参照附图进一步描述了根据本发明的电路装置的实施例。其中：

图1示出了借助分立器件来实现的根据本发明的电路装置的第一实施例；

图2示出了根据本发明的电路装置的第二实施例，然而其中分析装置的部分通过微控制器来实现；

图3以更详细的视图示出了根据图1的实施例；

图4示出了针对在完整无损的OLED上所测量的根据本发明的电路装置的不同信号的时间曲线；

图5示出了针对在故障的OLED上所测量的根据本发明的电路装置的不同信号的时间曲线；以及

图6示出了针对在甩负荷情况下所测量的根据本发明的电路装置的不同信号的时间曲线。

在不同的实施形式中将相同的附图标记用于相同和相似的部件。因此，这些附图标记仅仅介绍一次。

具体实施方式

图1以示意图示出了根据本发明的电路装置的第一实施例。在此，在电压供给之间串联地连接有OLED。流过OLED的电流用I_OLED表示，在OLED上降落的电压用U_OLED表示。在此，通过电容器C₁实现的滤波器F₁用于滤除耦合输入的扰动和HF分量。分析装置10一方面包括阈值装置12，并且另一方面包括具有放大器装置和保持元件的级V₁。阈值装置12包括齐纳二极管ZD₁以及欧姆电阻器R₄的串联电路。级V₁的输出端与电子开关T₄的控制电极耦合，该电子开关与欧姆电阻器R₇至R₁₀的并联电路一起与OLED并联连接。阈值装置12和级V₁设计为使得，当OLED电压U_OLED大于齐纳二极管ZD₁的反向击穿电压时，这引起级V₁全功率驱动(Vollausgesteuerung)。全功率驱动状态借助保持元件在输出端上持续保持。该状态对应于在有故障的OLED情况下的状态。

然后，级V₁的正的输出信号输送给晶体管T₄的基极，于是该晶体管接通，并且通过负载电阻器R₇至R₁₀以低欧姆方式桥接故障的OLED，并且于是接收电流。

特别应指出的是：对并联连接的电阻器R₇至R₁₀设计为使得由U_R7+U_CE(T₄)构成的总电压降足够用于对电路装置、尤其保持元件和电子开关T₄供电。

在此，在OLED和分析装置10之间的连接线路用作OLED电压测量装置。

在图2中，阈值装置12包括带有电阻器R₇和R₈的分压器，其中电阻器R₇与电容器C₄并联连接。级V₁通过微处理器μC来实现，其输入端与分压器R₈/R₇、C₄的抽头耦合并且其输出端与晶体管T₄的基极耦合。

图3更详细地示出了根据图1的原理图的实施例。在此，滤波器F₁通过电容器C₁来实现。分析装置10包括欧姆电阻器R₄和齐纳二极管ZD₁。级V₁包括器件C₂、R₁、T₁、R₂、R₃、C₃、D₂、T₂、D₃。电子开关和负载包括器件R₅、T₃、R₆、T₄、R₇、R₈、R₉和R₁₀。

在根据图3的一个优选实施例中，齐纳二极管ZD₁设计为使得当电压U_OLED超过两倍的额定值时，进行OLED的关断。在另一实施形式中，可以在超过额定值10％到300％之间时存在关断阈限。

如从图3可看到的那样，电路装置由少量SMD部件构成，自主地工作并且从OLED电流I_OLED获得自己的电压供给。在OLED在工作中故障的情况下，故障的OLED典型地在少于2.3μs的量级中被关断。电流流动被电子开关T₄持续性地以低欧姆方式接收，使得只有损坏的OLED保持为暗并且不再发生过热或者飞弧。

图4示出了通过OLED的电流I_OLED的时间曲线、在OLED上降落的电压U_OLED的时间曲线以及通过OLED的电流I_OLED和通过与OLED并联连接的电路结构的电流I_L之和的时间曲线。如可以清楚看到的是：在接通之后，电压U_OLED非常迅速地上升至恒定值，而通过OLED的电流I_OLED仅逐渐地上升至恒定值。这同样适用于电流I_OLED和电流I_L之和。因此，电流I_L大约为零。在此，其于是为完整无损的OLED。

图5示出了针对故障的OLED的相应的时间曲线：在接通之后，在OLED上的电压U_OLED短时强烈上升。根据本发明，这被保护装置记录并且引起开关T₄的导通。因此，通过OLED的电流I_OLED保持为零，开关T₄接收在图4的示例中流过OLED的电流。如可以清楚看到的是，刚刚在接通之后在装置的启动中已经进行检测，尤其在电流I_OLED＜600μA的情况下。

图6示出了在甩负载情况下相应的量的曲线。看到的是，在此保护电路在电压U_OLED的短暂上升后也反应，并且因此电流I_OLED回到零。如由总电流I_OLED+I_L的曲线得知的那样，现在总电流流经开关T₄，因此，多个OLED的串联电路的其余OLED被供给电流。只有故障的OLED被关断。

Claims (10)

1.一种用于驱动有机发光二极管OLED的电路装置，其包括：

-电流源，其与有机发光二极管耦合，用于对有机发光二极管供电；

其特征在于，

电路装置还包括：

-有机发光二极管电压测量装置，其与有机发光二极管耦合并且设计为在其输出端提供与在有机发光二极管上降落的电压相关的信号；

-分析装置(10)，其与有机发光二极管电压测量装置的输出端耦合，并且设计为，当在有机发光二极管上降落的电压高于可预给定的阈值时，在该分析装置的输出端提供第一信号，以及当在有机发光二极管上降落的电压低于所述可预给定的阈值时，在该分析装置的输出端提供第二信号；

-电子开关(T4)，其具有参考电极、工作电极和控制电极，其中控制电极与分析装置(10)的输出端耦合；以及

-至少一个欧姆电阻器(R₇；R₈；R₉；R₁₀)；

其中由所述至少一个欧姆电阻器(R₇；R₈；R₉；R₁₀)以及电子开关(T₄)的工作电极-参考电极段构成的串联电路与有机发光二极管并联连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，分析装置(10)包括阈值装置(12)、放大器装置以及保持元件(V₁)的串联电路。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，阈值装置(12)包括齐纳二极管(ZD₁)。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，保持元件(V₁)设计为在可预给定的时段上提供可预给定的幅度的电压。

5.根据权利要求2至4之一所述的装置，其特征在于，放大器装置和保持元件设计为，在其输出端提供用于将电子开关(T₄)接通的信号。

6.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，分析装置(10)包括分压器(R₇，R₈，C₄)，该分压器设计为，在该分压器的抽头上提供与在有机发光二极管上降落的电压相关的电压。

7.根据权利要求2至6之一所述的装置，其特征在于，阈值装置(12)、放大器装置和保持元件通过微控制器(μC)来实现。

8.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，在有机发光二极管电压测量装置和分析装置(10)之间耦合有滤波器装置(F₁)。

9.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述至少一个电阻器(R₇；R₈；R₉；R₁₀)设计为使得在由所述至少一个欧姆电阻器(R₇；R₈；R₉；R₁₀)和电子开关(T₄)的工作电极-参考电极段构成的串联电路上降落的电压能够用作用于分析装置(10)、尤其保持元件和/或电子开关(T₄)的供给电压。

10.一种用于驱动有机发光二极管OLED的方法，其包括以下步骤：

a)由电流源对有机发光二极管供电；

b)测量在有机发光二极管上降落的电压；

c)分析所测量的电压，并且当在有机发光二极管上降落的电压高于可预给定的阈值时，提供第一信号，以及当在有机发光二极管上降落的电压低于所述可预给定的阈值时，提供第二信号；以及

d)将第一信号或第二信号耦合到电子开关(T₄)的控制电极上，其中电子开关(T₄)的工作电极-参考电极段与至少一个欧姆电阻器(R₇；R₈；R₉；R₁₀)串联连接，并且其中该串联电路与有机发光二极管并联连接。

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