CN102440069B - 用于分析oled装置的状况并向其提供修复电压的驱动器 - Google Patents

Abstract

一种用于驱动OLED（20）的驱动器（30）包括：-输出终端（31，32）；-电流传感器（35），其感测输出电流；-传感器输入端（33），其耦合到电流传感器；-参考信号源（36），其提供指示阈值电流水平（Ith）的参考信号（Sref）。在正常操作状态（N）下，产生正常操作电压（V_N）和正常操作电流（I_N）。在测量状态（M）下，产生低于正常操作电压的测量电压（V_M），将传感器信号与参考信号进行比较，并且确定OLED电流是否高于所述阈值电流水平。在修复状态（H）下，产生修复电压信号（V_H）。如果确定OLED电流高于所述阈值电流水平，则驱动器被设计成短暂地在修复状态下操作。

Description

用于分析OLED装置的状况并向其提供修复电压的驱动器

技术领域

本发明总体上涉及OLED装置，更具体而言，涉及用于这样的装置的驱动器。

背景技术

OLED（有机发光二极管）装置是众所周知的，因此详细的解释在这里是不必要的。以下所述就足够了：OLED包括设置在阴极层与阳极层之间的特殊类型的聚合物或小分子的层。当在这些阴极与阳极层之间施加电压时，中间的OLED层发射光（与在PN结基础上的无机LED形成对照，该无机LED典型地表现为点源）。

图1A为示出具有正常行为的OLED的电流（竖直轴）-电压（水平轴）特性的曲线图。当装置断开时，电压为零并且电流为零。当装置接通时，电压升高并且电流也这样。电流/电压曲线的精确形状可能是装置相关的，但是通常电流在第一电压范围内小得可以忽略（在图1A的实例中，对于从零直到大约2.5V的电压而言，电流保持低于0.1μA），并且然后电流快速地升高以达到在大约4V下大约1mA的值，这时认为装置接通。表现出这种正常行为的装置在本发明的上下文中将标明为“健康”装置，并且其将被认为处于“健康状况”下。

OLED装置的一个问题在于，OLED可能处于故障状况下；这样的装置在本发明的上下文中将标明为“故障”装置。图1B为类似于图1A的曲线图，其示出故障OLED的电流-电压特性（曲线2）。为了易于比较，健康OLED的特性也示于该图中（曲线1）。对于高于第一电压范围的电压而言，不存在可见的差别，但是对于第一电压范围内的电压而言，与健康OLED相比，故障OLED的电流要高得多，例如数倍至数十倍，在极端的情况下（如图1中所示）甚至大约100x-1000x。在下文中，故障装置的电流将标明为“故障电流”，而健康装置的电流将标明为“健康电流”。

应当指出的是，至少在原理上，任何OLED都可能形成从健康状态到故障状态的转变。故障电流与健康电流水平之间的差别可能在不同的OLED之间是不同的。在图1B的实例中，与第一电压范围内的电压相比，针对稍高于第一电压范围的电压的故障电流较低，但是这不一定适于所有OLED。

应当进一步指出的是，在实践中，OLED或者接通或者断开，并且它将仅仅对于非常短暂的时间处于从接通至断开或者从断开至接通的转变中。因此，初看起来，可能似乎问题并不严重，因为在接通状态下电流对于故障装置来说是相同的。然而，当OLED处于其故障状态下时，它的寿命可能显著地降低。该效应据信由以下事实造成：电流未均匀地分布在装置表面上，而是仅仅局部地流动，从而导致能够局部地损坏装置的非常高的局部电流密度。

本发明旨在提高OLED的可靠性和寿命。

尽管上述效应可能好比是装置中的某种短路，但是一种解决方案可能是在其已经发生之后补救短路位置。这是WO2004/042413中采用的方法，其中有缺陷的OLED装有熔丝。EP01130166.0中更加详细地描述了加装熔丝，该文献对应于WO03/052446并且涉及施加非常高的反向偏置的电压以便在OLED中造成非常高的电流，将OLED带入高电阻状态。然而，这很可能在装置中导致缺陷斑（暗斑）。形成对照的是，本发明试图防止这样的短路发生，或者至少降低其发生的机会。

发明内容

发明人已经发现，在早期阶段，有可能通过施加适当的电压信号使得装置形成从故障状态回到健康状态的转变。该电压信号将标明为“修复(healing)”信号。该修复电压信号的确切参数将是依赖于型号的和/或依赖于装置的，但是在任何情况下都可以由制造商规定并且可以被认为是OLED的装置属性。

发明人进一步发现，有可能通过基于图1B中可见的特性执行测量而测量OLED是有故障的还是健康的。

基于这种见识，本发明提出在接通状态下操作期间定期地测量OLED是有故障的还是健康的，并且如果发现OLED是有故障的则施加一个或多个修复信号。

从属权利要求中提到了另外的有利细节。

附图说明

本发明的这些和其他的方面、特征和优点将通过以下参照附图对于一个或多个优选实施例的描述进行进一步地解释，在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部件，并且在附图中：

图1A和图1B为示出OLED的电流/电压特性的曲线图；

图2为示意性地示出包括OLED和驱动器的照明装置的框图；

图3A和图3B为示意性地示出依照本发明的驱动器的操作的时间图；

图4为示意性地示出实验结果的曲线图。

具体实施方式

图2示意性地示出了包括OLED20和驱动器30的照明装置10。OLED20包括设置在阳极层21与阴极层22之间的聚合物或小分子的发光层23。由于OLED本身是已知的，因而在这里无需进一步的解释。驱动器30具有分别连接到阳极21和阴极22的输出终端31、32。

可以从市电（AC）或电池（DC）对驱动器30供电，但是这对于本发明而言是不相关的并且未被示出。在任何情况下，驱动器30能够在其输出终端31、32产生用于驱动OLED20的适当电压和电流。装置10包括耦合到驱动器30的传感器输入端33的电流传感器35，其用于测量OLED的电流I。驱动器进一步具有参考输入端34，该参考输入端接收指示阈值电流水平Ith的参考信号Sref，其功能将在以后加以解释。应当指出的是，电流传感器35被示为外部部件，但是该传感器也可以集成到驱动器30中。类似的说明适用于提供参考信号Sref的参考信号源36。

图3A和图3B为示意性地示出OLED接通时依照本发明的驱动器30的操作的时间图。该驱动器能够在图3A和图3B中示于N处的正常操作状态下操作。当在正常操作状态下操作时，驱动器30产生可以例如为4V（水平线41）的正常操作电压V_N，并且OLED20汲取可以例如为1mA（水平线42）的正常操作电流I_N。

驱动器也能够在图3A和图3B中示于M处的测量状态下操作。驱动器被设计成以规则的间隔从其正常操作状态切换到其测量状态（在图3A和图3B中的时间t1处），并且在短暂地操作于测量状态下之后，切换回正常操作状态（在图3A和图3B中的时间t2处）。测量间隔（即从t1到t2的持续时间）尽可能短，在任何情况下短于20ms以便防止诸如闪烁之类的可察觉的视觉效应。测量重复频率或者相反地连续测量状态之间的时间距离不是关键的并且不一定是常数；例如，该测量每秒进行一次，但是它也可以更频繁地进行，例如每秒5次，或者不那么频繁地进行，例如每5秒一次或者甚至更少。

当在测量状态下操作时，驱动器30在早先提到的第一电压范围内产生测量操作电压V_M（水平线43）。适当的值典型地处于0.5-2V的范围内。在该低电压处，OLED“几乎断开”；该测量状态下的OLED电流将标明为测量电流I_M。

当OLED20为健康OLED时，测量电流I_M将非常低，典型地大约为1-100nA。图3A中示出了这点（水平线44）。当OLED20为故障OLED时，测量电流I_M将更高，典型地处于1-100μA的范围内。图3B中示出了这点（水平线45）。阈值电流水平Ith设置为介于这两个值之间。驱动器30被设计成将感测的测量电流I_M（来自传感器35的输出信号）与阈值电流水平Ith进行比较。如果感测的测量电流I_M低于阈值电流水平Ith，那么驱动器30决定OLED20为健康OLED并且像平常那样继续操作，即继续在正常操作状态下操作，直到下一个测量状态（参见图3A）。

驱动器也能够在图3B中示于H处的修复状态下操作。如果感测的测量电流I_M高于阈值电流水平Ith，那么驱动器30决定OLED20为故障OLED并且决定切换到修复状态（图3B中的t3处）。取决于驱动器30可以如何快速地处理比较结果，它可以在一终止测量状态之后就切换到修复状态，即t3可能等于t2，但是这不是必需的，并且该图示出了t2与t3之间的时延。优选的是，驱动器30在下一个测量状态之前切换到修复状态，尽管这不一定是必需的。

在简短地操作于修复状态下之后，驱动器30切换回正常操作状态（图3B中的时间t4处）。修复间隔（即从t3到t4的持续时间）尽可能短，在任何情况下短于20ms以便防止诸如闪烁之类的可察觉的视觉效应。应当指出的是，驱动器30可替换地可以从修复状态直接再次切换到测量状态。

当在修复状态下操作时，驱动器30产生修复电压信号V_H（图3B中的线46）。对于该修复电压信号V_H而言，若干变型是可能的，如以后将要解释的。

作为来自该修复电压信号V_H的结果，OLED20切换到其健康状态。这可以在下一个测量状态下确立，这时驱动器30发现感测的测量电流I_M低于阈值电流水平Ith（参见图3B）。

修复电压信号V_H可以例如为固定值的连续电压。图3B示出了其中修复电压信号V_H具有高于正常操作电压V_N的固定值（例如5V）的实施例。同样可能的是，修复电压信号V_H包括连续或者增加或降低高度的一系列电压脉冲。同样可能的是，修复电压信号V_H包括电压扫描，即增加或降低幅度的连续电压。修复电压可以像在图3B的实例中那样具有与正常操作电压V_N相同的符号，但是也可能的是，修复电压具有与正常操作电压V_N的符号相反的符号。对于特定的OLED而言，可能的是，可以使用不同的信号类型，但是一种信号类型可能比另一种信号类型更好地起作用。在任何情况下，一旦为特定OLED找到适当的信号类型，那么该信号类型对于该特定OLED的寿命的剩余时间而言保持可用于该OLED。在任何情况下，在发明人执行的实验期间，未发现响应于某一信号类型的OLED在一段时间之后停止响应该信号类型的迹象。

因此，在其中驱动器30和OLED20如根据其制造专用于彼此（即它们属于一个整体）的实施例中，驱动器30可以被优化用于与该特定OLED20协作。制造商可以将定义最佳（或者至少适当的）修复信号的参数的信息存储到与驱动器30关联的存储器37中，并且驱动器30基于存储器37中的信息产生其修复电压。

然而，同样可能的是，驱动器30是要在以后与OLED配对的通用驱动器，从而它应当能够与任何特定的OLED协作。在这种情况下，事先不存在关于最佳（或者至少有效的）修复电压的参数的知识。然而，有可能事先定义多个可能有效的修复信号，并且存储器37可以包含定义这些信号的信息。本领域技术人员应当清楚的是，驱动器30可以以任何顺序尝试这些信号。一旦驱动器30找到有效的修复信号，那么它可以在存储器37中标记该信号以便在下一次需要修复信号时，基于它将仍然处理相同的OLED的假设使用（或者至少最先尝试）相同的修复信号。

在一个优选的实施例中，驱动器30被编程为按照以下列顺序尝试下列类型的修复信号。

首先，驱动器30可以尝试预定义电压范围内的电压扫描。该电压扫描可以从较低的电压至较高的电压。范围可以例如为从大约1.8V至大约3.0V；优选地，范围应当至少包括范围2.2-2.5V。在任何情况下，该范围应当低于正常操作电压并且应当具有与正常操作电压相同的符号。

其次，驱动器30可以尝试上述电压范围内的一个电压脉冲或者一系列电压脉冲。

第三，驱动器30可以尝试高于正常操作电压且具有与正常操作电压相同的符号的电压范围内的一个电压脉冲或者一系列电压脉冲；优选地，这些电压脉冲应当具有大约5V的幅度。

第四，在驱动器不能找到上面三种类型中任何一种的有效修复信号的异常情况下，驱动器30可以尝试如所述的上面三种类型的、但是现在极性相反的电压信号。

图4为示意性地示出实验结果的曲线图，该实验证明有可能可靠地检测故障OLED并且将该OLED可靠地切换回其健康状态。该图示出了作为时间的函数的施加到该OLED的电压以及得到的OLED电流。

看起来有可能通过施加-5V的电压脉冲（示于51处）将该特定OLED切换到故障状态。52指示+2V的后续测量电压V_M；可以看出，OLED电流相对较高，在该状态下大约为0.1mA。

53指示+5V的修复电压脉冲。该时刻得到的电流超出该图的上限。54指示+2V的后续测量电压V_M；可以看出，在55处电流现在低得多，大约为0.01mA。

应当指出的是，在该修复电压脉冲之后，电压返回到0V。现在，人们将预期0mA的电流，但是该图示出大约0.03mA水平的噪声电流。该电流应当看作测量电路、尤其是其模数转换的缺陷。

总而言之，本发明提供了一种用于驱动OLED20的驱动器30，该驱动器包括：

-输出终端31、32；

-电流传感器35，其感测输出电流；

-传感器输入端33，其耦合到电流传感器；

-参考信号源36，其提供指示阈值电流水平Ith的参考信号Sref。

在正常操作状态N下，产生正常操作电压VN和正常操作电流IN。

在测量状态M下，产生低于正常操作电压的测量电压VM，将传感器信号与参考信号进行比较，并且确定OLED电流是否高于所述阈值电流水平。

在修复状态H下，产生修复电压信号VH。

如果确定OLED电流高于所述阈值电流水平，那么驱动器被设计成短暂地操作于修复状态下。

应当指出的是，使用本发明允许在OLED操作期间（即不必将其断开地）监视并且（如果必要的话）修复OLED。

尽管在所述附图和前面的描述中已经详细地图示和描述了本发明，但是本领域技术人员应当清楚的是，这样的图示和描述应当被认为是说明性或示例性的，而不是限制性的。本发明并不限于所公开的实施例；相反地，若干变型和修改可能处于如所附权利要求中所限定的本发明的保护范围内。

本领域技术人员在实施要求保护的本发明时，根据对于所述附图、本公开内容以及所附权利要求的研究，应当能够理解并实施所公开实施例的其他变型。在权利要求中，措词“包括/包含”并没有排除其他的元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并没有排除复数。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列出的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中列出某些技术措施这一事实并不意味着这些技术措施的组合不可以有利地加以利用。权利要求中的任何附图标记都不应当被视为对范围的限制。

在上文中，已经参照框图解释了本发明，所述框图示出了依照本发明的装置的功能框。应当理解的是，这些功能框中的一个或多个可以以硬件实现，其中这样的功能框的功能由单独的各硬件部件实现，但是同样可能的是，这些功能框中的一个或多个以软件实现，从而这样的功能框的功能由计算机程序的一个或多个程序行或者可编程装置（例如微处理器、微控制器、数字信号处理器等等）实现。

Claims (11)

1.用于驱动OLED（20）的驱动器（30），该驱动器包括：

-输出终端（31，32），其用于连接到OLED；

-电流传感器（35），其被设置用于感测提供给OLED的输出电流；

-传感器输入端（33），其耦合到电流传感器（35）以便接收来自电流传感器（35）的测量信号；

-参考信号源（36），其用于提供指示阈值电流水平（Ith）的参考信号（Sref）；

驱动器（30）能够在正常操作状态（N）下操作，在该正常操作状态下，驱动器（30）被设计成在其输出终端（31，32）处产生正常操作电压（V_N）和正常操作电流（I_N）；

驱动器（30）能够在测量状态（M）下操作，在该测量状态下，驱动器（30）被设计成在其输出终端（31，32）处产生具有低于正常操作电压（V_N）的绝对值的测量电压（V_M），将传感器信号与参考信号进行比较，并且确定OLED电流是高于还是低于所述阈值电流水平（Ith）；

驱动器（30）能够在修复状态（H）下操作，在该修复状态下，驱动器（30）被设计成在其输出终端（31，32）处产生修复电压信号（V_H）；

其中，驱动器被设计成，在操作于正常操作状态（N）下时，短暂地操作于测量状态（M）下，并且如果确定OLED电流高于所述阈值电流水平（Ith）则短暂地操作于修复状态（H）下；

并且其中所述阈值电流水平（Ith）介于低值与高值之间，所述低值处于1-100nA的范围内且所述高值处于1-100μA的范围内。

2.依照权利要求1的驱动器，其中修复电压信号（V_H）包括高于正常操作电压（V_N）且具有相同极性的连续电压。

3.依照权利要求1的驱动器，其中修复电压信号（V_H）包括具有与正常操作电压（V_N）相反的极性的连续电压。

4.依照权利要求1的驱动器，其中修复电压信号（V_H）包括连续或者增加或降低高度的一系列电压脉冲。

5.依照权利要求1的驱动器，其中修复电压信号（V_H）包括电压扫描。

6.依照权利要求1的驱动器，其中该驱动器设有存储器（37），该存储器包含定义用于OLED的最佳修复信号的参数的信息，并且其中该驱动器被设计成在操作于其修复状态（H）下时基于该存储器（37）中的信息产生修复电压信号。

7.依照权利要求1的驱动器，其中该驱动器设有存储器（37），该存储器包含定义多个可能有效的修复信号的参数的信息，并且其中该驱动器被设计成在操作于其修复状态（H）下时连续地尝试不同的修复信号，在操作于下一个测量状态下时测量修复效果，并且如果找到成功的修复信号，则在其存储器中标记该信号。

8.依照权利要求7的驱动器，其中该驱动器被设计成总是使用在其存储器中标记的修复信号。

9.依照权利要求7的驱动器，其中该驱动器被设计成连续地尝试不同的修复信号但是首先尝试在其存储器中标记的修复信号。

10.依照权利要求7的驱动器，其中该驱动器被设计成按照下列顺序连续地尝试下列类型的修复信号：

首先，尝试低于正常操作电压且具有与正常操作电压相同的极性的预定义电压范围内的电压扫描；

其次，尝试上述电压范围内的一个电压脉冲或者一系列电压脉冲；

第三，尝试高于正常操作电压且具有与正常操作电压相同的极性的电压范围内的一个电压脉冲或者一系列电压脉冲；

第四，尝试低于正常操作电压且具有与正常操作电压相反的极性的预定义电压范围内的电压扫描；

第五，尝试上述电压范围内的具有相反极性的一个电压脉冲或者一系列电压脉冲；

第六，尝试高于正常操作电压且具有与正常操作电压相反的极性的电压范围内的一个电压脉冲或者一系列电压脉冲。

11.照明装置（10），包括OLED（20）和依照前面的权利要求中任何一项的驱动器（30）。