CN1156813C - 有机电致发光显示设备 - Google Patents

Abstract

电致发光显示设备包括驱动电路(给出许多可选方案)，用以确定象素的表面积(通过电容，反向电流)和相应地调节象素中的电流密度。

Description

有机电致发光显示设备

技术领域

本发明涉及一种电致发光显示设备，包括一种带有有机材料有源层的电致发光材料层，该层出现在第一和第二电极模式之间，这些模式限定了具有不同表面积的象素，两种模式中至少一种模式对于通过有源层发出的光是透明的，并且第一模式包括一种适于利用偏置电流注入载流子以便发射的材料，该显示设备包括用于调节象素的偏置电流的驱动装置。

背景技术

电致发光(EL)显示设备可用于例如显示器和指示器灯。数目不断增加的有机材料，例如，半导体有机聚合物被用于这样一些结构中的有源层。这增加了在这些类型显示设备中使用的可能的材料数目。该有源层和两个电极层(电致发光显示设备)最好包括例如作为分段或矩阵排列的光发射表面形式的多个LED，如用于例如在WO 96/36959(PHN 15.320)或其组合中所描述的显示设备。

该操作是基于从位于有源层两侧的电极注入半导体材料(在正向使用期间)的电子空穴对的重新组合。由于这些重新组合，能量被以(可见)光的形式释放，即，一种被称为电致发光的现象。波长和从而发出的光的颜色也由(半导体)材料的带隙(bandgap)确定。

显然，当利用这些类型带有不同面积象素的显示设备时，在给定的信号下实现所希望的亮度方面出现问题。输入信号通常被用于控制产生通过LED(象素)的电流的电流源。然而，这样一个象素的亮度(照度)取决于通过这样一个象素的电流密度。当利用同一电流通过具有不同表面积的LED时，在表面积方面的差别导致电流密度上的差别，从而导致亮度上的差别。

发明内容

特别地，本发明的一个目的是在接收到同一输入信号时，减少象素之间的亮度差异。

为此目的，一种依据本发明的发光显示设备的特征在于，驱动装置包括用于依据象素的表面积来改变偏置电流的电流密度的装置。

本发明是基于这样的认识，即，各种电参数(电容，电流密度)取决于象素的表面积，并因而可用作用于调节正确的偏置电流的反馈参数。

因而，一种依据本发明的发光显示设备的最佳实施方案的特征在于，驱动装置包括用于限定象素电容的装置。

具体地，本发明提供一种电致发光显示设备，包括带有有机材料的有源层的电致发光材料层，该层出现在第一和第二电极模式之间，这些模式确定具有不同表面积的象素，这两种模式中的至少一种模式对通过有源层发射的光是透明的，并且第一模式包括适于利用偏置电流注入载流子以便发射的材料，所述电致发光显示设备包括用于调节象素的偏置电流的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置包括用于依据象素的表面积来改变偏置电流的电流密度的装置。

这可藉助(小信号)交变电流以简单的方式来实现。因此，第一实施方案的特征在于，用于限定象素电容的装置包括用于将(小信号)交变电流添加到象素的偏置电流和用于测量相关的(小信号)交变电压的装置。

另外，象素的电容可藉助于，例如，采样和保持方法来确定，在其中用固定的测量电流供给象素(分段)，在象素两端由测量电流引起的电压是固定的。最好在测量周期内供给该测量电流，在此期间象素两端的电压保持限定在低于象素阈值的值。

用于确定象素电容的装置可替换成包括用于施加电压脉冲到象素两端和用于确定通过象素的电流的衰减时间的装置。然后，将测得的衰减时间，例如，与参考电路的衰减时间作比较。

另一种确定象素电容的可能性利用象素构成其一部分的电路的谐振频率。

依据本发明的另一种发光显示设备的实施方案采用电流测量。这种实施方案的特征在于该电致发光显示设备包括至少两个具有不同表面积的象素，和用于在象素两端施加反向电压的驱动单元装置，以及用于确定反向电流的装置。这种实施方案显然，但不排他性地，适用于在多路复用模式中被驱动的发光显示设备。

通过参考在此以后所描述的实施方案本发明的这些和其他的方面是明显的。

附图说明

附图中：

图1是本发明可用的一种显示设备部件的示意性横断面图，

图2用简图示出象素和有关的测量电路的部件，

图3示出LED的电流/电压特性，

图4用简图示出带有另一种测量电路部件的象素，

图5示出用于具有不同表面积的象素的图4电路中电流-时间特性，

图6用简图示出带有另一种测量电路部件的象素，

图7示出开关图型和某些与图6的电路有关的电压，和

图8用简图示出带有另一种测量电路部件的象素。

这些图是简图，并未按比例画出。对应的部件通常用相同的参考数字标记。

具体实施方式

图1示出一种显示设备1，带有在导电材料的电极层2，3两种模式之间的有源层50。在本例中，电极2和电极3以及中间位置的激活材料定义为发光二极管(LED)4，也被称为象素。电极模式中至少一种对于有源层中发的光是透明的。在工作期间，电极2被以这样的一种方式驱动。相对于电极3它们具有足够的正电压用于将空穴(hole)注入有源层。这些电极2的材料具有高的工作功能，通常由铟氧化物或铟-锡氧化物(ITO)层组成。ITO是特别合适的，这是由于其令人满意的导电性和高的透明度。电极3用作负电极(相对于电极2)，用于将电子注入有源层。在本例中，用于此层的材料是铝。

LED(象素)4的光强度取决于电流密度。在本例中象素4由简图所示的被集成在驱动单元6中的电流源5驱动。例如，象素4^a和4^b处于相等的发光率并且没有专门的措施，电流源5^a，5^b将提供相同的电流。因为象素4^a具有比象素4^b大的表面积，所以通过象素4^a的电流密度将小于通过象素4^b的电流密度。为了排除驱动单元6对于每个和每种不同组合的象素进行调节，依据本发明提供用于确定被驱动的象素的表面积的装置，以便在工作期间使电流密度能够适应于被驱动的象素的表面积。

在一种第一变型中。由作为电流源5实施的驱动器提供的电流被藉助AC源7围绕调节点调制。AC电流具有这样一种低的幅度i，与LED4有关的电流/电压特性的调节点并不改变或很难改变，以致微分电阻r_d并不改变。同时，有关的小信号AC电压u在驱动单元6中被测量。对于电流i，它保持有：

$i=u.\left[\frac{1+j{\mathrm{\ωCr}}_d}{r_d}\right]$

其中，r_d是例如在LED 4的电流/电压特性的点10(图3)上的微分电阻。对于高频(ω＞＞Cr_d)，它保持有：

i＝u.jωC或u＝-ji/ωC。

通过用小信号AC电流i调制电流源5，由此产生的AC电压的幅度u可以，例如，用集成在驱动单元6中的高欧姆伏特表9来测量。对于测得的电压，与LED 4的电容成反比(在图2中用电容8示出)。(u＝-ji/ωC)。然后，参考测得的电压在驱动单元6中调节所希望的电流密度。

在图4的实施方案中，测量其中并入LED 4和有关的电容器8的RC网络的延迟时间。通过开关(未示出)，将电阻12并入电流支路中，并测量延迟时间(RC时间)。例如，通过将流经象素的电流与包括具有与电阻器12相同的电阻的电阻器12^a以及参考电容器14的比较电路的电流作比较来确定此延迟时间。例如，象素和比较电路同时用相同的(通过电压源17产生的)电压脉冲来驱动，而电流源5被关断。例如，然后可确定时刻t₁，在此时刻流经LED 4的电流(图5中的曲线15)与流经参考电容器14的电流(图5中的曲线16)是相同的。这些电流可被测量，例如，可藉助于驱动单元6中的高欧姆伏特表(未示出)通过电阻器12、12a两端的电压来测量这些电流。

图6和7示出可如何利用添加到电流源5的采样和保持电路确定电容上的差别，从而确定表面积的差别。在本例中，该电路包括四个开关19(s₁，s₂，s₃，s₄)、一个运算放大器18、一个辅助电流源20和一个电容器21(见图6)。用LED 4表示的象素和电容器8可通过开关s₄连到电流源5，并在另一端连接到运算放大器18的非反相输入端，此输入端可被连接到地或辅助电流源20，这取决于开关s₁，s₂的位置。运算放大器18的反相输入端被连到正电压，其输出端可通过开关s₃连到电容器21。此电容器两端的电压(U_sh)确定通过电流源5的电流(I＝K.U_sh)。电容的可能的非线性可以作为电压函数的K进行处理，这显然适用于较小的电容。

图7示出作为时间函数的特性(开关的位置，以及电压U_sh和U_pix，象素两端的电压)。在时刻t＝t₀，开关s₁被闭合和开关s₄被打开。象素4因而设定被短路(复位)和U_pix成为0伏。在时刻t＝t₁，开关s₁被打开，同时开关s₂，s₃被闭合。由于由辅助电流源20供给的恒定(测量)电流，所以在象素(分段)两端的电压按照

$\mathrm{dv}=\frac{I\left(t\right).\mathrm{dt}}{C}$

线性增长。测量时间(周期t₁-t₂)被选取得足够小，以使LED 4不传送电流(U_pix仍然低于阈值电压)。通过运算放大器，在电容器21上获得电压U_sh，当t＝t₂时，该电压较高，这是因为U_pix较高(因此，C较小)。在t₂时刻，开关s₂，s₃再次被打开。由此固定电容器21上的电压U_sh。同时，开关s₄被闭合。电压U_sh直接影响电流源5的电流，并由此影响流经LED 4的电流密度。

图8的设备使用工作频率可被改变的电流源5。带有电感L的线圈22被安排在驱动单元6中电流源5和LED 4之间。为了确定象素的电容(由此确定表面积)，改变工作频率直到谐振发生为止。C的值再次从谐振频率

$\mathrm{\ω}=1/\sqrt{\left(\mathrm{LC}\right)}$

导出，当然是在校正测量电路中的电容以后。

取决于LED表面积的另一个值是反向电流或I_rev。为了能够测量此值，至少两个LED应该被相同的电流源驱动。与基于每个LED使用一个电流源的以前的实施方案不同，本实施方案适于多路复用应用。

为此，在本实施方案中，藉助于多路复用由相同的电流源驱动电致发光部件。在这种模式中，零电压被施加在与电流源有关的LED之一的电极2和3之间，而反向电压-V_b被施加在其他LED的两端，并且如此产生的电流被测量。例如，测得的电流值在驱动单元6中被数字化。求得的值接着被用于计算要调节的电流密度，这些电流必须流经每个电致发光部件(LED)以获得均匀的亮度。在1∶4多路复用的情况下，对于测量的反向电流I_rev的四个电流测量(第一测量的I₁，第二测量的I₂，等等)，它保持有：

I₁＝I_rev2+I_rev3+I_rev4

I₂＝I_rev1+I_rev3+I_rev4

I₃＝I_rev1+I_rev2+I_rev4

I₄＝I_rev1+I_rev2+I_rev3或：

I_rev1＝1/3(I₁+I₃+I₄-2I₂)

I_rev2＝1/3(I₁+I₂+I₄-2I₃)

I_rev3＝1/3(I₂+I₃+I₄-2I₁)

I_rev4＝1/3(I₁+I₂+I₃-2I₄)

在驱动单元6中，求得的适配性或者在工作期间进行测量，并且如果必要的话，进行校正，或者事先藉助于检查表来实现。最好用一个电流源(多路复用)进行测量，但可选择地通过独立的电流源进行测量也是可能的。

概括起来说，本发明提供多种电路用于电致发光显示设备，以便确定象素的表面积(电容方式或通过电流测量)并根据测量结果使流经象素的电流的密度得到适配。

本发明涉及每个和每种新的特征和这些特征的每个和每种组合。

Claims (10)

1.一种电致发光显示设备，包括带有有机材料的有源层的电致发光材料层，该层出现在第一和第二电极模式之间，这些模式确定具有不同表面积的象素，这两种模式中的至少一种模式对通过有源层发射的光是透明的，并且第一模式包括适于利用偏置电流注入载流子以便发射的材料，所述电致发光显示设备包括用于调节象素的偏置电流的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置包括用于依据象素的表面积来改变偏置电流的电流密度的装置。

2.如权利要求1的电致发光显示设备，其特征在于，所述驱动装置包括用于确定象素电容的装置。

3.如权利要求2的电致发光显示设备，其特征在于，用于确定象素电容的装置包括用于将交变电流添加到象素的偏置电流中和用于测量有关的AC电压的装置。

4.如权利要求2的电致发光显示设备，其特征在于，用于确定象素电容的装置包括用于给象素提供固定的测量电流的装置以及用于固定由于通过所述象素的测量电流而引起的电压的装置。

5.如权利要求4的电致发光显示设备，其特征在于，用于给象素提供固定的测量电流的装置将在一个测量周期内所述象素两端的电压限制到一个值，所述值低于所述象素的阈值电压。

6.如权利要求2的电致发光显示设备，其特征在于，用于确定象素电容的装置包括用于将电压脉冲施加到象素两端和用于确定流经所述象素的电流的衰减时间的装置。

7.如权利要求6的电致发光显示设备，其特征在于，将所述衰减时间与参考电路的衰减时间进行比较。

8.如权利要求2的电致发光显示设备，其特征在于，用于确定象素电容的装置包括用于确定所述象素构成其一部分的电路的谐振频率的装置。

9.如权利要求1的电致发光显示设备，其特征在于，所述电致发光显示设备包括：至少四个具有不同表面积的象素；用于将电压反向施加到象素两端的驱动单元装置；和用于确定反向电流的装置。

10.如权利要求9的电致发光显示设备，其特征在于，所述电致发光显示设备包括用于将至少两个象素多路复用的驱动电路。

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