CN102804247A - 用于对oled器件进行驱动的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种OLED，其具有特性阈值电压(V2)，在该特性阈值电压之上OLED被视作导通。一种用于对OLED(20)进行驱动的方法，包括使OLED导通和截止的步骤。根据本发明，对OLED(20)进行驱动的方法包括避免在零与高于零的预定电压电平(Vx)之间的电压范围内对OLED进行驱动，其中该预定电压电平(Vx)可以在所述特性阈值电压(V2)左右。结果，防止或者降低了对OLED的损伤，从而在寿命预期方面带来OLED的可靠性提高。

Description

用于对OLED器件进行驱动的方法和装置
技术领域
本发明大体上涉及一种OLED器件，并更具体地涉及一种用于该器件的驱动器。
背景技术
OLED(有机发光二极管)器件为公知的，因此在此不再赘述。只要说OLED包括设置在阴极层和阳极层之间的特殊种类的聚合物或小分子的层就够了。当在这些阴极层和阳极层之间施加电压时，中间的OLED层发射光(与通常表现为点光源的、基于PN结的无机LED相反)。
图1A是图示了具有正常行为的OLED的电流(纵轴)与电压(横轴)特性的曲线图。当器件截止时，电压为零并且电流为零。当器件导通时，电压增大并且电流也增大。电流/电压曲线的精确形状可能取决于器件，但是一般而言在第一电压范围内的电流小到可以忽略(在图1A的示例中，对于从零到高达约2.5V的电压而言，电流保持在0.1μA之下)，并且随后在当器件被视为是导通的约4V时，电流快速增大到约1mA的值。在本发明的上下文中，示出这种正常行为的器件将称作“正常”器件，并且其将被视作处于“正常状态”。
OLED的问题在于OLED可能处于故障状态，在本发明上下文中，这种器件将称作“故障”器件。图1B为与图1A类似的图，其图示了故障OLED的电流与电压特性。对于高于第一电压范围的电压而言，不存在明显区别，但是对于处在第一电压范围内的电压而言，电流可以变得显著更高，例如从几倍到数十倍，在极端情况下(如图1B的曲线2所示)甚至可以为100倍至1000倍左右：这取决于器件的驱动历史(特别是在从0V至2.5V范围内)，OLED器件可以从正常状态(曲线1)转变至故障状态(曲线2)。在下文中，故障器件的电流将称作“故障电流”，而正常器件的电流将称作“正常电流”。
注意到，至少在原则上，OLED可以做出从正常状态至故障状态的转变。不同OLED之间的故障电流和正常电流水平之间的差别可以不同。在图1B的示例中，与处于第一电压范围内的电压相比，对于刚好位于第一电压范围之上的电压的故障电流较低，但是这不必适用于所有OLED。
还注意到，实际上，OLED或者导通或者截止，并且其将以仅很少量的时间处于从导通至截止或相反的转变中。因此，可能乍一看问题不严重，这是因为对于故障器件而言在导通状态下电流相同。但是，当OLED处于其故障状态时，其寿命可以显著减少。该效应被认为是由以下事实引起的，即电流未均匀分布在器件表面之上而是仅仅局部流动，从而导致能够局部破坏器件的非常高的局部电流密度。
本发明目的在于提高OLED的可靠性和寿命。
而上述效应可以与器件中的某些种类的短路相当，一种解决方案可以是在其已发生之后对短路位置进行补救。但是，这很可能将导致器件中的缺陷点(暗点)。相比之下，本发明尝试防止这种短路发生，或至少降低其发生的几率。
发明内容
尽管OLED一般而言可以被视作或者导通或者截止，但是实际上OLED可以被视作具有三种不同的工作状态：
1)截止：在OLED之上的电压降等于零，或小于第一电压电平V1，其中V1非常低，即，在几微伏数量级。
2)导通：在OLED之上的电压降高于第二电压电平V2，其中V2为几伏量级：典型值为约4V。
3)中间状态，其中在OLED之上的电压降在V1和V2之间；该状态此后将被称作朦胧状态(twilight state)。
OLED之间的所述电压电平V1和V2可以不同。此外，所述电压电平的精确值可以取决于用于限定它们的精确定义；V2的一个合适的定义是OLED开始发射光的电压，这通常接近于OLED的所谓自建电压。在任何情况中，所述电压电平被视作器件特性。
在实验中，发明人以约1V/s的扫描速率从4伏特至6伏特的电压范围来回几百次扫描了OLED的工作电压：OLED并未示出任何电流异常，并且持续令人满意地工作。该实验被重复用于不同的OLED，均导致相同的结果。发明人也测试了全新的OLED以及已在上述测试中被测试过的OLED，通过从0伏特至6伏特的电压范围来回扫描工作电压：其表明毫无例外地OLED均在少至10次扫描内失效。
在传统的照明装置中，OLED将持续处于其导通状态，这对于可靠性即寿命来说可能不存在问题。但是，实际上，任何照明装置极少持续导通：实际上，将不时地使照明装置导通和截止。在传统照明装置中，导通和截止将涉及电压从零增大至超过V2，并且将涉及电压从超过V2降低至零，这意味着扫描过朦胧状态。直观地，人们可能认为低电压下的短暂操作将不会损害器件，并且认为更高电压对任何器件而言更有害。但是，对于OLED这看来并不正确。基于上述实验，发明人得到的结论是将OLED操作在在其朦胧状态将极大降低该OLED的寿命，但是如果OLED仅工作在导通状态和/或截止状态中操作，则其可以具有延长的寿命。基于该认识，本发明提出尽可能避免在朦胧状态的操作。
根据本发明，一种驱动器具有与其输出串联的电流阻断装置，以便防止或至少限制在低输出电压下的输出电流。该电流阻断装置可以被提供为分离的装置，但是其也可包括在驱动器内。
其他有益的详尽细节在从属权利要求中提及。
附图说明
参照附图，通过对一个或多个优选实施例的以下描述，将进一步说明本发明的这些和其他方面、特征和优点，其中相同附图标记表示相同或相似部件，在附图中：
图1A和图1B是图示了OLED电流/电压特性的曲线图；
图2是示意性图示了包括OLED和驱动器的照明装置的方框图；
图3是示意性图示了根据本发明的OLED驱动器的第一实施例的方框图；
图4是图示了根据本发明的OLED驱动器的第二实施例的方框图。
详细说明
图2示意性示出了包括OLED 20和驱动器30的照明装置10。OLED 20包括聚合物或小分子的发光层23，该发光层23被设置在阳极层21和阴极层22之间。因为OLED本身是已知的，在此无需进一步说明。驱动器30具有分别连接至阳极21和阴极22的输出端子31、32。
驱动器30可以从市电(AC)或电池(DC)供电，但是这与本发明无关，并且因此未示出。在任何情况中，驱动器30基本上是能够在其输出端子31、32处生成合适的电压和电流以用于对OLED 20进行驱动的电压源。
现有技术的驱动器基本上能生成在零与例如6V的工作电压V0之间的任何电压。当开启或关断时，它们的输出电压基本上经历从零至V0或者与之相反的整个范围。可以设计驱动器，从而使得其输出电压的上升时间和下降时间极其短，但是通常上升速度和下降速度(V/s)并非已知和/或太低而不合适。在实现了本发明的发明概念的第一实施例中，驱动器装置100被设计为实质上跳过了在零和预定电压电平Vx之间的电压范围，因此其仅可以生成为零或在从Vx至更高范围内的输出电压。Vx例如可以被选择为在3V和V0之间的任何电压。例如，Vx可以等于4V，或Vx可以等于V0-2V。Vx也可以特意被选择为高于V0；例如Vx可比V0高1V-2V。
图3是图示了该驱动器装置100的可能实现方式的方框图。驱动器装置100包括驱动器级30和输出级110，该驱动器级30可以与以上讨论的驱动器30相同，该输出级110包括与输出端子中的一个串联的可控开关101，可控开关101由控制装置102控制，控制装置102例如可以被实现为合适的编程的控制器或微处理器。电压传感器103感测跨输出端子31、32的电压，并且向控制器102提供测量信号。控制器102将测量信号与预定电压电平Vx进行比较。如果测量信号指示小于Vx的输出电压，则控制器102为可控开关101生成控制信号，从而使得开关断开(非导通)。如果测量信号指示等于或大于Vx的输出电压，则控制器102为可控开关101生成控制信号，从而使得开关闭合(导通)。根据本发明特定特征，开关101和控制信号被设计为使得在该装置输出端子8、9处的输出电压具有至少为100V/s、优选地高于1kV/s且更优选地甚至高于10kV/s的上升陡度和下降陡度；实际上，可以容易地达到大于100kV/s的陡度，因此可以在50μs或更短的时间间隔内得到从零至5V输出电压的阶跃。
注意到，驱动器级30的上升陡度和下降陡度并不关键。如果驱动器级的输出缓慢上升，则控制装置102将保持开关101断开(即，非导通)，直至在特定时刻开关101迅速闭合并且该装置的输出电压(即，输出级110的输出电压)迅速上升。
注意到，电压传感器和控制器可以被集成在一个单元中。还注意到，可控开关、控制器和电压传感器的组合，这些一起形成了电压阻断装置110，可以如所示为驱动器的一部分，但是该组合也可以被实现为待被连接在任何驱动器和OLED之间的分离的单元，或其甚至可以被实现为与OLED集成的单元或被容纳在OLED外壳中的单元。
图4是示意性图示了用附图标记200标识的驱动器装置的第二实施例的方框图。驱动器装置200包括驱动器级30和输出级210，驱动器级30可以与以上讨论的驱动器30相同，而输出级210包括FET 201，FET 201使其源漏通路与输出端子之一串联，并且使其栅极连接至电阻性分压器的节点，该电阻性分压器由跨驱动器级输出端子31、32连接的两个电阻器202、203的串联布置形成。只要跨驱动器级输出端子31、32上的输出电压为低，则FET 201即为非导通。如果跨驱动器级输出端子31、32的输出电压超过预定电平，则FET 201为导通。如本领域技术人员清楚的，该精确电平取决于电阻器202、203的分压器比以及FET的特性。
在实验性设置中，R1被选择为10kΩ，并且R2被选择为3kΩ。结果，对于低于3.2V的电压而言，所有电流被很强地抑制住，而对于3.6V以上的电压而言，OLED正常操作。
此外，注意到，驱动器级30的上升陡度和下降陡度并不关键。如果驱动器级的输出缓慢上升，则FET将保持断开(即，非导通)，直至在特定时刻FET 201迅速闭合并且该装置的输出电压(即，输出级210的输出电压)迅速上升。
如果需要，则可以将例如1kΩ的附加电阻器与OLED并联连接，以便进一步抑制在低电压下的残留电流。此外，如果需要更陡的开关行为，则可以使用级联的一个或多个附加FET。
注意到，FET和电阻器的组合，这一起形成了电流阻断装置210，可以如所示为驱动器的一部分，但是该组合也可以被实现为待连接在任何驱动器和OLED之间的分离的单元，或其甚至可以被实现为与OLED集成的单元或容纳在OLED外壳中的单元。任何情况下，该组合都具有非常小和不昂贵的优点。
总之，本发明提供了一种用于对OLED 20进行驱动的方法。考虑到OLED具有特性阈值电压V2，在V2之上OLED被视作导通，并且对OLED 20进行驱动包括使OLED导通和截止的步骤，所以根据本发明的方法具有避免在介于零和高于零的预定电压电平Vx之间的电压范围内对OLED进行驱动的特性特征，其中该预定电压电平Vx可以在所述特性阈值电压V2左右。结果，防止或者减小了对OLED的损害，从而在寿命预期方面带来OLED的可靠性提高。
尽管已在附图和前述描述图示并且详细描述了本发明，但是本领域技术人员应当清楚，这种图示和描述应当被视作示意性的或示例性的而不是限制性的。本发明不限于所公开的实施例；相反，多种变形和修改很可能在如所附权利要求书中限定的本发明的保护范围内。
特别地，注意到，可控开关元件101、201可以具有两个状态，也即断开＝导电率为零，以及闭合＝电阻为零，从而使得实际上阻断电压和电流，但是可控开关元件101、201可以具有非常低但有限的导电率的断开状态以及具有非常低但有限的电阻的闭合状态，从而使得在断开状态下允许电流，但是电流处于非常低的水平。
在研究了附图、说明书和所附权利要求书之后，在实践所要求保护的发明时，本领域技术人员可以理解和实现所公开的实施例的其他变形。在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。单个处理器或其他单元可以满足权利要求书中记载的多个部件的功能。特定手段被记载在相互不同的独立权利要求中的纯粹事实并不指示不能有利地使用这些手段的组合。权利要求书中的任何附图标记不应当被解释为对范围的限制。
以上已参照方框图说明了本发明，方框图显示了根据本发明的装置的功能模块。将理解，这些功能模块的一个或多个可以被实现为硬件，其中这些功能模块的功能由各个硬件部件来执行，但是这些功能模块的一个或多个也可以被实现为软件，从而使得这些功能模块的功能由计算机程序的一个或者多个程序行或诸如微处理器、微控制器、数字信号处理器等可编程装置来执行。

Claims (12)

1.一种用于对OLED(20)进行驱动的方法，所述OLED具有特性阈值电压(V2)，在所述特性阈值电压之上所述OLED被视作导通，所述方法包括使所述OLED导通和使所述OLED截止的步骤；
所述方法包括避免在零与高于零的预定电压电平(Vx)之间的电压范围内对所述OLED进行驱动的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定电压电平(Vx)等于所述特性阈值电压(V2)或最多比其低2V。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定电压电平(Vx)等于所述特性阈值电压(V2)或最多比其高2V。
4.根据权利要求1所述的方法，包括生成驱动电压，并且将所述驱动电压从零增大到超过所述范围的工作值或者将所述驱动电压从所述工作值降低至零的步骤，
所述方法进一步包括当所述驱动电压在所述电压范围之内时，避免将所述驱动电压施加至所述OLED的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，包括生成驱动电压，并且将所述驱动电压从零增大到超过所述范围的工作值或者将所述驱动电压从所述工作值降低至零的步骤，其中在所述电压范围内的驱动电压的上升陡度或下降陡度为至少100V/s，优选地高于1kV/s，更优选地高于10kV/s，最优选地高于100kV/s。
6.根据权利要求1所述的方法，包括生成驱动电压，并且将所述驱动电压施加至所述OLED的步骤，所述方法进一步包括如果所述驱动电压在所述电压范围内，则防止或至少限制所述OLED中的电流的步骤。
7.一种用于对OLED(20)进行驱动的驱动器装置(100；200)，包括：
电压源(30)，用于提供OLED驱动电压，其具有源输出端子(31，32)；
装置输出端子(8，9)，用于连接至OLED，其耦合至相应的源输出端子(31，32)；
输出级(110；210)，包括设置在源输出端子(31)和对应的装置输出端子(8)之间的压控阻断元件(101；201)，所述阻断元件(101；201)由在所述源输出端子(31，32)处的输出电压控制。
8.根据权利要求7所述的驱动器装置，其中所述输出级(110)包括：可控开关(101)，其串联连接在所述源输出端子的一个(31)和所述驱动器输出端子的一个(8)之间；
电压传感器(103)，耦合至所述源输出端子(31，32)以提供指示所述电压源(30)的瞬时输出电压的测量信号；
控制装置(102)，被耦合以从所述电压传感器(103)接收所述测量信号，并且被设计为对所述可控开关(101)进行控制，从而使得如果所述瞬时输出电压低于所述预定电压电平(Vx)则所述开关为非导通，并且如果所述瞬时输出电压高于所述预定电压电平(Vx)则所述开关为导通。
9.根据权利要求7所述的驱动器装置，其中所述输出级(210)包括：可控开关(201)，其串联连接在所述源输出端子的一个(32)和所述驱动器输出端子的一个(9)之间；
两个电阻器(202，203)的串联布置，其耦合至所述源输出端子(31，32)，其中所述两个电阻器之间的节点耦合至所述可控开关(201)的控制输入端子。
10.根据权利要求8或9所述的驱动器装置，其中所述可控开关(201)包括至少一个FET。
11.根据前述权利要求7-10中的任一项所述的驱动器装置，所述驱动器装置被设计为实现权利要求1-6中的任一项所述的方法。
12.一种照明装置(10)，包括OLED(20)和根据前述权利要求7-11中的任一项所述的驱动器(100，200)。
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