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。
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一个发光像素单元或由两个以上的发光像素单元构成的发光像素单元阵列。每个发光像素单元包括一个有机发光二极管、以及相互对置的至少一对TFT组。每个TFT组包括一个或多个TFT。当每个TFT组包括两个以上的TFT时,所述两个以上的TFT可以串联也可以并联。在每个发光像素单元中,每个TFT组的栅极经栅极控制线连接到外部控制电源,漏极经漏极控制线连接到外部控制电源。各个TFT组的漏极的输入电压一致,而且,各个TFT组的源极相互连接并经源极控制线共同连接到有机发光二极管的阳极,所述有机发光二极管的阴极接地。另外,外部控制电源为每个发光像素单元中的所述至少一对TFT组提供交流电,以使其中的每对TFT组中的两个TFT组交替为有机发光二极管供电。
“相互对置”的含义是指在几何位置上相对布置。所述在每个发光像素单元中相对配置的一对TFT组,只要几何位置上相对布置即可,至于每个TFT组中的TFT如何配置,用户可以根据需要确定。例如,当每个发光像素单元包含一对TFT组时,所述一对TFT组中的两个TFT组分别设置于发光像素单元上下两侧、左右两侧、或相对的对角的位置;当每个发光像素单元包含两对TFT组时,所述两对TFT组中的四个TFT组分别设置于发光像素单元的上、下、左、右四侧、或者位于四个角的位置。
优选地,为了简化线路,相邻两个发光像素单元中相邻的两个TFT组的栅极相连并通过栅极控制线连接到外部控制电源,且该相邻两个TFT组的漏极相连并通过漏极控制线连接到外部控制电源。
当所述发光像素单元阵列为一列多行的阵列时,在每个发光像素单元中的两个TFT组分别设置于发光像素单元上下两侧的情况下,在相邻两个发光像素单元中的相邻两个TFT组的栅极连接在一起然后经栅极控制线共同连接到外部控制电源,漏极连接在一起然后经漏极控制线连接到外部控制电源;外部控制电源经位于奇数行的栅极控制线与位于偶数行的栅极控制线输入交流电,经漏极控制线施加正向偏压。
当所述发光像素单元阵列为一行多列的阵列时,在每个发光像素单元中的两个TFT组分别设置于发光像素单元左右两侧的情况下,在相邻两个发光像素单元中的相邻两个TFT组的栅极连接在一起然后经栅极控制线共同连接于外部控制电源,漏极连接在一起然后经漏极控制线连接于外部控制电源,所述外部控制电源经位于奇数列的栅极控制线与位于偶数列的栅极控制线输入交流电,经漏极控制线施加正向偏压。
当所述发光像素单元阵列的每行、每列包含两个以上的发光像素单元时,在每个发光像素单元中的两个TFT组分别设置于发光像素单元上下两侧的情况下,每行的各发光像素单元中位于同一侧的TFT组的栅极连接在一起,漏极连接在一起然后经漏极控制线共同连接于外部控制电源;其中,所述发光像素单元阵列中位于第一行的各发光像素单元中的上侧TFT组的栅极连接在一起然后经栅极控制线共同连接于外部控制电源,位于最后一行的各发光像素单元中的下侧TFT组的栅极连接在一起然后经栅极控制线共同连接于外部控制电源。所述发光像素单元阵列中相邻两行发光像素单元中的相邻TFT组的栅极连接在一起然后经栅极控制线共同连接于外部控制电源。外部控制电源经位于奇数行的栅极控制线与位于偶数行的栅极控制线输入交流电,经漏极控制线施加正向偏压。
当所述发光像素单元阵列的每行、每列包含两个以上的发光像素单元时,在每个发光像素单元中的两个TFT组分别设置于发光像素单元左右两侧的情况下,在所述发光像素单元阵列中,每列的各发光像素单元中位于同一侧的TFT组的栅极连接在一起,漏极连接在一起然后经漏极控制线共同连接于外部控制电源;其中,所述发光像素单元阵列中位于第一列的各发光像素单元中的左侧TFT组的栅极连接在一起然后经栅极控制线共同连接于外部控制电源,位于最后一列的各发光像素单元中的右侧TFT组的栅极连接在一起然后经栅极控制线共同连接于外部控制电源。所述发光像素单元阵列中相邻两列发光像素单元中的相邻TFT组的栅极连接在一起然后经栅极控制线共同连接于外部控制电源,所述外部控制电源经位于奇数列的栅极控制线与位于偶数列的栅极控制线输入交流电,经漏极控制线施加正向偏压。
当所述发光像素单元阵列的每行、每列包含两个以上的发光像素单元时,在发光像素单元中的两个TFT组设置于发光像素单元相对的对角的位置的情况下,在所述发光像素单元阵列中,每行或每列的各发光像素单元中位于同一侧的TFT组的栅极连接在一起,漏极连接在一起然后经漏极控制线共同连接于外部控制电源;其中,所述发光像素单元阵列中位于第一行或第一列的各发光像素单元中的最外侧的TFT组的栅极连接在一起然后经栅极控制线共同连接于外部控制电源,位于最后一行或最后一列的各发光像素单元中的最外侧的TFT组的栅极连接在一起然后经栅极控制线共同连接于外部控制电源。所述发光像素单元阵列中相邻两行或相邻两列的发光像素单元中的相邻TFT组的栅极连接在一起然后经栅极控制线共同连接到外部控制电源,所述外部控制电源经位于奇数行或奇数列的栅极控制线与位于偶数行或偶数列的栅极控制线输入交流电,经漏极控制线施加正向偏压。
以上仅给出几种具体的情况的说明。其实,还有更多可能的实现方式。例如,每个发光像素单元包含两对TFT组时,所述两对TFT组中的四个TFT组分别设置于发光像素单元的上下两侧和左右两侧、或者设置于四个角的位置。
当两对TFT组中的四个TFT组分别设置于发光像素单元的四个侧边时,例如,在每个发光像素单元中,位于上侧和左侧的TFT组的栅极和漏极分别连接在一起,位于下侧和右侧的TFT组的栅极和漏极分别连接在一起。而且,每行、每列中的各个发光像素单元中位于同一侧的TFT组的栅极、漏极分别连接在一起。为了进一步简化线路,相邻两个发光像素单元中相邻的两个TFT组的栅极和漏极分别连接在一起。
当两对TFT组中的四个TFT组分别设置于发光像素单元的四个角的位置时,可以将每行的各发光像素单元中位于同一侧的TFT组的栅极、漏极分别连接在一起,也可以将每列的各发光像素单元中位于同一侧的TFT组的栅极、漏极分别连接在一起。
所述外部控制电源提供的交流电可以是脉冲电压信号或余弦波信号,从而使每个发光像素单元中两个TFT组交替为OLED供电。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或多晶硅TFT,所述多晶硅例如可以为低温多晶硅LTPS。另外,每个发光像素单元面积尺寸可以为100μm×100μm到2cm×2cm。
另外,本发明的有源有机发光二极管的各个发光像素单元中的有机发光二极管可以根据需要选择发白光的有机发光二极管、也可以选择红色或绿色或其它颜色的有机发光二极管。
本发明由于采用TFT,所以可以单独控制每一个发光像素单元,发光均匀性问题能得到很好解决,至少能达到80%以上。而且,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,本发明的照明装置与有源OLED显示器相比,由于不象显示器那样需要控制每一个显示像素灰阶变化而必须采用电容器,仅需要TFT即可,从而电路简单,因此本发明具有如下优势:
1、由于电路简单且发光像素单元的发光面积较大,开口率可以高达65%以上,提高了发光稳定性;
2、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,因此制作良率就会很高,成本也会低廉。
3、在工作过程当中,本发明对TFT采用了负向偏压补偿,有效提高了TFT可靠性,从而进一步提高了本发明照明装置的工作寿命。
还有,由于生产有源OLED照明与有源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。
另外,本发明如果采用非晶硅TFT制作,则生产设备和工艺成熟、简单,生产良率高,且容易大面积化。
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光源。
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照明装置等效电路图。图4示出了外部控制电源提供到栅极控制线的输入电压信号,即脉冲电压信号。
如图3所示,本发明的有源OLED照明装置由外部控制电源供电,包括由6个发光像素单元11、12、21、22、31、和32组成的三行两列阵列。每个发光像素单元包括设置于上下两侧的一对TFT组、和一个有机发光二极管,该一对TFT组中的两个TFT组分别与有机发光二极管连接。
本实施例以发光像素单元的面积为0.5mm×0.5mm,TFT类型为非晶硅为例对本发明进行说明。假设TFT的电子迁移率μeff为0.5cm2/vs,单位面积栅氧化层电容Cox为2.44×10-4F/m2,栅极源极电压与阈值电压之差Vgs-Vth为6V,TFT沟道宽长比W/L为25μm/6μm,则根据如下公式1可以得到,TFT供流值Ids为0.9uA。
(公式1)
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,每个发光像素单元需要8个TFT为其供电:
每个发光像素单元真实亮度为1000cd/m2÷68%=1471cd/m2,
每个发光像素单元所需电流密度为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11、12、21、22、31、和32中每个TFT组包括至少8个并联的非晶硅TFT。在图3中,为了图示清晰起见,每个TFT组只画了一个TFT作为代表。
为了使线路简单,在图3中,第一行中的两个发光像素单元11和12中的位于上侧的两个TFT组1111和1211的栅极连接在一起然后经栅极控制线114共同连接于外部控制电源3,漏极也连接在一起然后经漏极控制线115共同连接于外部控制电源3。同理,在发光像素单元11、12中的位于下侧的两个TFT组以及发光像素单元21、12中的位于上侧的两个TFT组的栅极均连接在一起,然后经栅极控制线214连接于外部控制电源3,这四个TFT组的漏极也连接在一起然后经漏极控制线215共同连接于外部控制电源3;在发光像素单元21、22中的位于下侧的两个TFT组以及发光像素单元31、32中的位于上侧的两个TFT组的栅极都连接在一起,然后经栅极控制线314连接于外部控制电源3,这四个TFT组的漏极也连接在一起然后经漏极控制线315共同连接于外部控制电源3;在发光像素单元31、32中的位于下侧的两个TFT组的栅极连接在一起,然后经栅极控制线414连接于外部控制电源3,这两个TFT组的漏极也连接在一起然后经漏极控制线415共同连接于外部控制电源3。
在每个发光像素单元中,两个TFT组的源极连接在一起然后通过源极控制线连接于发光像素单元中的OLED的阳极,OLED的阴极经阴极控制线接地。例如,在发光像素单元11中,位于其上侧的TFT组1111中的8个TFT的源极连接在一起,位于下侧的TFT组1111中的8个TFT的源极连接在一起,且位于上侧TFT组1111的源极与位于下侧的TFT组1111的源极连接在一起然后经源极控制线1117连接于有机发光二极管OLED1112的阳极,OLED1112的阴极经阴极控制线接地。发光像素单元12、21、22、31、32中两个TFT组的源极之间连接关系类似于上面所述的发光像素单元11中两个TFT组的源极的连接关系。
所述外部控制电源3提供交流电,例如可以提供如图4所示的方波形的输入电压信号。如图4所示,在相同时间段里,当经栅极控制线114与314向相应的TFT组提供正向偏压(即提供图4中上部的方波信号1)时,而经栅极控制线214与414向相应的TFT组提供负向偏压(即图4中下部的方波信号2)时,发光像素单元11与12上侧的TFT组、发光像素单元21与22下侧的TFT组以及发光像素单元31与32上侧的TFT组导通供流,其他TFT组则断开。当经栅极控制线114与314向相应的TFT提供负向偏压时,而经栅极控制线214与414向相应的TFT提供正向偏压时,发光像素单元11与12下侧的TFT、发光像素单元21与22上侧的TFT以及发光像素单元31与32下侧的TFT导通供流,其他TFT则断开。所有TFT的漏极电压均施加正向偏压。在此过程中,各个发光像素单元中的OLED一直被点亮。本发明的照明装置的半衰寿命在初始亮度1000cd/m2时为53000小时,这里的半衰寿命是指亮度降为一半时所需的时间。可选地,所述外部控制电源3向各栅极控制线所提供的交流电也可以是如图6所示的余弦波波形的输入电压信号,例如经栅极控制线114与314向相应的TFT组提供图4中上部的余弦波信号1,经栅极控制线214与414向相应的TFT组提供图4中下部的余弦波信号2。
与本发明相对比,图5给出了每个发光像素单元只采用一个TFT组的有源有机发光二极管照明装置的电路结构示意图。
如图5所示,该有源OLED照明装置包括6个发光像素单元11、12、21、22、31、和32,每个发光像素单元只有一个非晶硅TFT111组且分别位于其上侧。实际上,每个发光像素单元中的一个TFT组111中均包含8个并联的TFT,但为了图示清晰起见,每个发光像素单元中只画出了一个TFT来代表一个TFT组111。其中,在每个发光像素单元中,TFT组111中所有TFT的栅极连接在一起然后经栅极控制线114连接到外部控制电源3,TFT组111的漏极连接在一起然后经漏极控制线115连接到外部控制电源3,TFT组的源极连接在一起然后经源极控制线117连接到OLED112的阳极,OLED112的阴极连接在一起然后经阴极控制线接地。在图5中,为了使线路简单,同一行中的两个发光像素单元的TFT组的栅极和漏极分别连接在一起。如图5中所示,第一行中的两个发光像素单元中的两个TFT组的栅极、漏极分别连接在一起然后分别经栅极控制线114和漏极控制线115共同连接于外部控制电源3。第二行中的两个发光像素单元中的两个TFT组的栅极、漏极分别连接在一起然后分别经栅极控制线214和漏极控制线215共同连接于外部控制电源3。第三行中的两个发光像素单元中的两个TFT组的栅极、漏极分别连接在一起然后分别经栅极控制线314和漏极控制线315共同连接于外部控制电源3。在每个发光像素单元中所有TFT组的栅极和漏极的电压分别为正12V和正11V;如果各个发光像素单元中的OLED一直被点亮,那么所有TFT组均一直处于工作状态,这样,照明装置的半衰寿命在初始亮度1000cd/m2时为17000小时。
由图5所示的例子与本发明进行对比可知,利用本发明,可以使本发明的照明装置中的TFT的使用寿命增加。这是因为,在本发明中,在每个发光像素单元中都通过采用两个TFT组交替为OLED供电,这样可以避免由于一直给TFT加正向偏压而造成TFT的阈值偏压的漂移,从而使TFT的使用寿命得到延长。
实施例(二)
在该实施例中,每个发光像素单元包括设置于左右两侧的一对TFT组,且如实施例(一)中同样的计算可知,每个TFT组包含8个并联的TFT。。
这时,由于每个发光像素单元中的两个的TFT组分别设置在其左右两侧,所以与实施例(一)不同的是,每列中的各个发光像素单元中位于同一侧的TFT组的栅极和漏极分别连接在一起。而且,相邻的两列发光像素单元中相邻的两个TFT组的栅极和漏极分别连接在一起。从而,在列方向上形成多条与列方向平行的栅极控制线和漏极控制线。
外部控制电源3通过向奇数列的栅极控制线和偶数列的栅极控制线分别提供正负相反的电压信号,例如图4所示的脉冲电压信号,可以使每个发光像素单元中的一对TFT组中的两个TFT组交替为OLED供电。
实施例(三)
在该实施例中,与实施例(一)不同的是,发光像素单元面积为10mm×10mm,每个发光像素单元包括两个TFT组和一个OLED,根据如实施例(一)中类似的计算可以得到,其中每个TFT组包括至少3267个并联的TFT。其余同实施例(一)。
可选地,其中每个发光像素单元中,两个TFT组也可以设置于发光像素单元的左右两侧、或相对的对角的位置、或四角的位置。
另外,在实施例(一)、(二)、(三)中,通过外部控制电源向每个发光像素单元中的两个TFT组提供的电压信号可以是图4所示的方波形的输入脉冲电压信号,也可以是图6所示的余弦波形的输入脉冲电压信号,也可以是其它形式的交流电。
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。