CN103002624A - 有源oled照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种有源有机发光二极管照明装置，其由外部控制电源供电。该有源有机发光二极管照明装置包括至少一个靠近外部控制电源的发光像素单元和至少一个远离外部控制电源的发光像素单元。每个发光像素单元包括一个有机发光二极管、和一个或多个TFT。在每个发光像素单元中，TFT的栅极、漏极都连接到外部控制电源，TFT的源极连接到发光像素单元中的有机发光二极管的阳极，有机发光二极管的阴极接地，其中，靠近外部控制电源的发光像素单元中的TFT沟道宽长比小于远离外部控制电源的发光像素单元的TFT沟道宽长比，以减轻远离外部控制电源对TFT供流能力变弱所带来的影响。本发明的照明装置，电路简单，开口率高，产品可靠性好。

Description

有源OLED照明装置

技术领域

本发明涉及照明装置，尤其涉及有机发光二极管(OLED)照明装置。

背景技术

近年来，OLED作为一种新兴技术，已经越来越多地应用于照明技术领域和显示技术领域。由于采用OLED的照明装置，具有能耗低、平面化、大型化等诸多优点，已经成为未来照明装置领域人们关注的焦点。

图1为现有的OLED照明装置结构示意图。如图1所示，现有OLED照明装置包括基板1和封装盖2，其中，基板1上沉积有阳极3，阳极3上设有非常薄的多层有机层4，以及位于有机层4上的阴极5。现有的OLED的阳极为整块I TO导电层，这种方式所制备的OLED照明装置工艺相对简单，然而却由于阳极ITO电阻过大的原因存在如下问题：1)发光均匀性差，发光不均匀性高达40％以上；2)亮度高的地方发热量很大，易烧坏从而导致整个光源发光失效；3)整体亮度很难提高；4)OLED装置中只要出现一个缺陷点就会致使整个照明装置发光失效。另外，现有的OLED照明装置还需要一个专用的直流恒流源，成本也比较昂贵。

另外，近年来还出现了一种有源矩阵OLED显示面板(AMOLED)，其下覆盖有薄膜晶体管(TFT)阵列。AMOLED由于耗电量低、刷新率高，因而主要适用于电脑显示器、大屏幕电视以及电子告示牌或看板等显示领域。图2示出了现有AMOLED制作的显示器的电子线路结构示意图，其中TFT像素单元矩阵6包括1个TFT和两个电容，并通过扫描线G1、G2、...Gn和栅极驱动器7相连，通过数据线D1、D2、...Dm和数据驱动器8相连，栅极驱动器7和数据驱动器8和定时控制器9相连。在实际应用中，在由AMOLED制作显示器时，为了使显示效果好，通常在TFT像素单元中还要采用补偿电路，这时每个TFT像素单元会包括几个TFT和几个电容，这使得TFT像素单元的结构复杂，再加上现有的TFT像素单元面积尺寸小(一般为70μm×210μm)，因此具有如下问题：1)制作工艺比较困难，生产良率低；2)如果使用工艺成熟的底部出射OLED器件，由于像素开口率往往很低(通常不到40％)，导致其发光稳定性较差。这些问题在一定程度上限制了AMOLED的生产大规模化。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种有源OLED照明装置，其电路简单，且开口率高。

根据本发明的有源有机发光二极管照明装置由外部控制电源供电，包括至少一个靠近外部控制电源的发光像素单元和至少一个远离外部控制电源的发光像素单元。其中每个发光像素单元包括一个有机发光二极管、和一个或多个TFT。在每个发光像素单元中，TFT的栅极、漏极都连接到外部控制电源，TFT的源极连接到发光像素单元中的有机发光二极管的阳极，所述有机发光二极管的阴极接地，其中靠近外部控制电源的发光像素单元中的TFT沟道宽长比小于远离外部控制电源的发光像素单元的TFT沟道宽长比，以减轻远离外部控制电源对TFT供流能力变弱所带来的影响。

本发明的有源OLED照明装置电路简单，发光均匀性好，发光像素单元的发光面积较大，开口率高，且发光稳定性好。另外，由于对每一个TFT的均一性要求不高，所以制作良率也很高，成本也比较低廉。

附图说明

图1示出了现有的OLED照明装置结构示意图；

图2示出了像素单元包含1个TFT和2个电容的AMOLED显示面板电路示意图；

图3示出了根据本发明的一实施例的有源OLED照明装置基本结构示意图；

图4示出了与图3的有源OLED照明装置对应的等效电路图；

图5示出了根据本发明的另一实施例的有源OLED照明装置基本结构示意图；

图6示出了根据本发明的又一实施例的有源OLED照明装置基本结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施方式进一步详细描述本发明，但本发明并不仅仅限于此。

在现有技术中，有源OLED(即AMOLED)主要用于显示器。由于显示器为了控制每个显示像素的灰阶变化所以必须采用电容器，电路相对复杂。而照明装置并不需要控制每个像素的灰阶变化，因此可以不使用电容器，而只采用TFT。基于此思想，本申请的发明人想到将有源OLED(即AMOLED)用于制作照明装置，这样不仅可以使电路简单，而且由于AMOLED采用TFT，可以单独控制每个发光像素单元，所以当某一个发光像素单元出现缺陷时，不会影响其他发光像素单元，更不会导致整个照明装置发光失效。

此外，由于栅极引线存在电阻，所以使得在电流方向上电压会逐渐降低，TFT所提供的电流I_ds也会随之降低。由于OLED为电流驱动性器件，I_ds降低会导致与其相连的OLED发光亮度也会有所降低，从而在一定程度上影响整个照明装置的发光均匀性。为此，本发明考虑到在电流方向上存在压降的区域使用不同的TFT以便减少电阻对OLED的发光亮度的影响。例如，在靠近外部控制电源的发光像素单元中使用的TFT的沟道宽长比小于在远离外部控制电源的发光像素单元中使用的TFT的沟道宽长比。

基于上述考虑，本发明提供一种有源有机发光二极管照明装置，其由外部控制电源供电。具体地，该有源有机发光二极管照明装置包括两个以上的发光像素单元，每个发光像素单元包括一个有机发光二极管、和一个或多个TFT。在每个发光像素单元中，TFT的栅极、漏极都连接到外部控制电源，TFT的源极连接到发光像素单元中的有机发光二极管的阳极，所述有机发光二极管的阴极接地。其中，靠近外部控制电源的发光像素单元中的TFT的沟道宽长比小于远离外部控制电源的发光像素单元中的TFT的沟道宽长比，以减轻远离外部控制电源的TFT供流能力变弱所带来的影响。

在本发明的上述有源有机发光二极管照明装置中，所述TFT可以为非晶硅TFT，也可以为多晶硅TFT。另外，也可以在靠近外部控制电源的发光像素单元中的TFT采用非晶硅TFT，而远离外部控制电源的发光像素单元中的TFT采用多晶硅TFT，例如低温多晶硅TFT。

另外，在每个发光像素单元中，所述TFT可以根据要求设置在发光像素单元的任意一侧或几侧、或者四角。另外，在每个发光像素单元中，所述TFT的栅极的电位与漏极的电位可以不同，也可以相同。

另外，所述外部控制电源可以是直流恒压电源，也可以是含补偿电路的电源。每个发光像素单元面积尺寸可以为100μm×100μm到2cm×2cm。

一方面，本发明由于采用TFT，所以可以单独控制每个发光像素单元，另一方面，由于本发明考虑到了栅极引线等的电阻对TFT所提供的电流的影响，在远离外部控制电源的区域使用沟道宽长比更大的TFT，从而本发明的照明装置的发光均匀性得到了很大提高，至少能达到90％以上。

另外，由于TFT为电压驱动且本身为可控制电流源，所以本发明的有源OLED照明装置的供电方案简单低廉，例如可以采用直流恒压电源供电方案，比如可以使用一般的笔记本电脑适配器用作电源。

此外，本发明由于发光像素单元中不使用电容器，电路被简化，从而使发光像素单元发光面积较大，开口率可以高达65％以上，提高了发光稳定性。另外，本发明的照明装置对每一个TFT的均一性要求不像显示器那么高，因此制作良率较高，成本也变得低廉。

还有，由于生产有源OLED照明装置与有源OLED显示器的生产设备可以共用，所以一套生产设备可以根据市场情况切换是生产有源OLED照明装置还是生产AMOLED显示器，从而在制造以及设备成本上可以较好地控制。

本发明将有源方式适用于OLED照明，使得利用本发明更容易制作大面积照明装置。

下面给出根据本发明所制作的有源有机发光二极管的照明装置的几个具体实施例。

实施例(一)

图3示出了根据本发明的一种有源OLED照明装置。图4示出了与图3所示的本发明的有源OLED照明装置对应的等效电路图。

如图3和图4所示，本发明的有源OLED照明装置包括4个发光像素单元，且由外部控制电源13供电。其中，外部控制电源13从上部对各发光像素单元中的TFT供电。上部的两个发光像素单元一101中的TFT 11以及下部的两个发光像素单元二102中的TFT18均采用非晶硅TFT，但是发光像素单元一101中的TFT 11的沟道宽长比W/L小于发光像素单元二102中的TFT18的沟道宽长比W/L。以发光像素单元的面积为0.5mm×0.5mm为例，假设非晶硅TFT的电子迁移率μ_eff为0.5cm²/vs，单位面积栅氧化层电容C_ox为2.44×10^-4F/m²，由于引线存在电阻，发光像素单元一101与发光像素单元二102非晶硅TFT的栅极源极之间的电压与阈值电压之差Vg s-Vth假设分别为6V和5V，发光像素单元一101的TFT11的沟道宽长比W/L为25μm/6μm，则根据如下公式1

可以得到，发光像素单元一101的TFT11的供流值Ids为0.9μA。

$I_{\mathrm{ds}}=\frac{W}{L}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{eff}}{C}_{\mathrm{ox}}\·\frac{{(V_{\mathrm{gs}}-V_{\mathrm{th}})}^2}{2}$ (公式1)

如果要使发光像素单元二102与发光像素单元一101的OLED发光亮度一致，则发光像素单元二102中TFT18的供流值Ids也要为0.9μA；根据公式1可知，发光像素单元二102的TFT18沟道宽长比W/L为25μm/4μm。

这时，如果OLED器件本身的发光效率、发光像素单元的开口率以及照明亮度分别为50cd/A、68％以及1000cd/m²，则通过如下计算可知，每个发光像素单元一101与发光像素单元二102所需非晶硅TFT的数量都为至少8个：

每个发光像素单元一101真实亮度为1000cd/m²÷68％＝1471cd/m²，

每个发光像素单元一101所需电流密度为0.001×1471cd/m²÷50cd/A＝2.94×10^-2mA/mm²，

每个发光像素单元一101所需电流为2.94×10^-2mA/mm²×0.5mm×0.5mm×1000＝7.35μA，

则每个发光像素单元一101所需TFT的数量为7.35μA÷0.9μA ≈8个。

通过上述计算可知，每个发光像素单元一101和每个发光像素单元二102都要分别包括至少8个非晶硅TFT和一个OLED。

如图3和图4所示，对于每个发光像素单元一101来说，8个TFT 11并联连接并设置于每个发光像素单元一101的顶部，所述8个TFT 11的栅极和漏极分别通过栅极控制线14和漏极控制线15连接于外部控制电源13且电位不同，所述8个TFT 11的源极连接于OLED 12的阳极，OLED 12的阴极通过阴极控制线16接地。对于每个发光像素单元二102来说，8个TFT 18设置于每个发光像素单元一102的顶部，所述TFT 18的栅极和漏极分别通过栅极控制线14和漏极控制线15连接于外部控制电源13且电位不同，所述TFT 18的源极通过源极控制线17连接于OLED 12的阳极，OLED 12的阴极通过阴极控制线16接地。其中，所述栅极控制线14、漏极控制线15、和阴极控制线16可以为金属导线。想要说明的是，图3和图4中只分别示出一个发光像素单元一101和一个发光像素单元二102中各部件之间以及其中各部件与外部控制电源之间的连接关系，其它的发光像素单元一101和发光像素单元二102中各部件之间以及其中各部件与外部控制电源之间也存在相同的连接关系，但未一一画出。

实施例(二)

图5给出了本发明的有源OLED照明装置的另外一种实施例，在该实施例中，沟道宽长比小的非晶硅TFT设置在每个发光像素单元一101的四个角上，沟道宽长比大的非晶硅TFT设置在每个发光像素单元二102的四个角上，其余同实施例(一)。想要说明的是，图5中只示出一个发光像素单元一101和一个发光像素单元二102与外部控制电源之间的连接关系，其它发光像素单元一101和发光像素单元二102与外部控制电源之间存在相同的连接关系。

实施例(三)

图6给出了本发明的有源OLED照明装置的另外一种实施例，该实施例与实施例(一)不同的是，每个发光像素单元中栅极控制线14和漏极控制线15连接在一起，然后再共同连接于外部控制电源13，这时栅极控制线与漏极控制线电位相同。想要说明的是，图6中只示出一个发光像素单元一101和一个发光像素单元二102与外部控制电源之间的连接关系，其它发光像素单元一101和发光像素单元二102与外部控制电源之间存在相同的连接关系。

实施例(四)

在该实施例中，发光像素单元面积为10mm×10mm，根据如同实施例(一)中类似的计算可以得到，每个发光像素单元一101与每个发光像素单元二102分别包括至少3267个并联的TFT和一个OLED，所述至少3267个TFT的源极通过源极控制线与所述OLED的阳极连接，其余同实施例(一)。

其中TFT可以设置于发光像素单元的顶部、一侧、或几侧、或四角。

所有TFT的栅极控制线14和漏极控制线15可以分别连接于外部控制电源13，电位彼此不同，也可以连接在一起然后再连接至外部控制电源13，这时栅极控制线14和漏极控制线15电位相同。

上述实施例均以非晶硅TFT为例进行的说明，实际上也可以采用多晶硅，例如低温多晶硅LTPS。

另外，在上述实施例中，靠近外部控制电源的发光像素单元中的TFT可以采用沟道宽长比小的非晶硅TFT，而远离外部控制电源的发光像素单元中的TFT可以采用沟道宽长比大的多晶硅TFT。这时，由于非晶硅TFT和多晶硅TFT的电子迁移率、沟道宽长比不同，所以通过上述公式1计算得到的采用非晶硅TFT的发光像素单元中TFT的数量与采用多晶硅TFT的发光像素单元中的TFT的数量会有很大的差异，采用多晶硅TFT的发光像素单元中的TFT数量会比较少。

虽然本发明通过特定的实施例进行了描述，但是本发明并不限于所述实施例。本发明的保护范围仅仅由权利要求书来限定。在权利要求书中，术语“包括”不排除存在其它部件。此外，尽管各个特征包括在不同的权利要求中，但是这些特征可以组合，且在不同权利要求中包含的内容不意味着特征的组合是不可行和/或不利的。此外，单个的含义不排除多个。因此，“一个”等的含义不排除多个。

以上描述仅是本发明的具体实施方式，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神的前提下，可以作若干改进、修改、和变形，这些改进、修改、和变形都应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (8)

1.一种有源有机发光二极管照明装置，其由外部控制电源供电，其特征在于，

该有源有机发光二极管照明装置包括至少一个靠近外部控制电源的发光像素单元和至少一个远离外部控制电源的发光像素单元，

每个发光像素单元包括一个有机发光二极管、和一个或多个TFT，

在每个发光像素单元中，TFT的栅极、漏极都连接到外部控制电源，TFT的源极连接到发光像素单元中的有机发光二极管的阳极，所述有机发光二极管的阴极接地，其中，

靠近外部控制电源的发光像素单元中的TFT沟道宽长比小于远离外部控制电源的发光像素单元的TFT沟道宽长比，以减轻远离外部控制电源对TFT供流能力变弱所带来的影响。

2.根据权利要求1所述的有源有机发光二极管照明装置，其特征在于，

在所述发光像素单元中，靠近外部控制电源的发光像素单元中的TFT为非晶硅TFT，远离外部控制电源的发光像素单元中的TFT为多晶硅TFT。

3.根据权利要求1所述的有源有机发光二极管照明装置，其特征在于，

所述TFT为非晶硅TFT或多晶硅TFT。

4.根据权利要求1所述的有源有机发光二极管照明装置，其特征在于，

在每个发光像素单元中，TFT设置于发光像素单元侧部中的一侧或几侧，或设置于发光像素单元的四角。

5.根据权利要求1所述的有源有机发光二极管照明装置，其特征在于，

在每个发光像素单元中，所述TFT的栅极的电位与漏极的电位相同。

6.根据权利要求1所述的有源有机发光二极管照明装置，其特征在于，

在每个发光像素单元中，所述TFT的栅极的电位与漏极的电位不同。

7.根据权利要求1所述的有源有机发光二极管照明装置，其特征在于，

所述外部控制电源为直流恒压电源或含补偿电路的电源。

8.根据权利要求1-7中任何一项所述的有源有机发光二极管照明装置，其特征在于，

每个发光像素单元面积尺寸范围为100μm×100μm到2cm×2cm。

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