CN1179586A

CN1179586A - 发光器件阵列的灵活驱动器

Info

Publication number: CN1179586A
Application number: CN97105444A
Authority: CN
Inventors: 魏成平(音译); 弗兰克·索; 迈克尔·P·诺曼
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1996-06-10
Filing date: 1997-06-09
Publication date: 1998-04-22

Abstract

一种与LED组合的灵活驱动器,包括接到该发光器一端的一个列驱动器和接到该发光器件另一端的一个行驱动器形成一个寻址电路。可控制电源具有接到列和行驱动器的端子及一个控制端,该控制端连接用于响应所加的控制信号控制加在这些端之间的功率。控制电路将该寻址电路接到该控制端并且向它提供唯一的控制信号,因而唯一数量的功率加到该寻址电路。

Description

发光器件阵列的灵活驱动器

本发明涉及发光器件阵列，更具体地说，涉及寻址和驱动该阵列的装置。

发光器件阵列作为便携电子设备以及类似的显示器已变得很普通。有机的发光器件阵列是特别需要的，因为制作容易。而且，有机发光器件相当亮，所有的或者大部分需要的色彩相当容易得到，并且制作及操作成本相当低。但是，为了制作有机发光器件，必须形成至少一个透明的导电端，通过它发射光。一般地，导电端由有机或无机导体构成，诸如导电的多苯胺(PANI)或铟-锡氧化物(ITO)，它们对可见光基本上是透明的，使得发射的光通过该基底。构成该接点的透明导电材料即铟-锡氧化物(ITO)或者类似材料具有相对高的电阻，使它构成该阵列中的行或列导体显著地增加列驱动器、寻址的发光器件和行驱动器之间的电阻。例如，如果列是由具有接到每列的一个驱动器的ITO构成的，则在第一行交点的发光器件在它与一个单元的列驱动器之间有一个电阻。在第二行交点的发光器件在它与两单元的列驱动器之间有一个电阻。另外，在第n行交点的发光器件在它与n单个列驱动器之间有一个电阻。因此，在一列的每个独立的发光器件上的电压降改变。而且老化，使用等存在着改变保持一致亮度要求的电流(或所加的电压)量的趋势。

本发明的目的是提供用于发光器件阵列的新的和改进的灵活的驱动器。

本发明的另一个目的是提供用于发光器件阵列的新的和改进的灵活驱动器，能够保持该阵列中每个发光器件亮度相对恒定。

本发明还有一个目的是提供用于发光器件阵列的新的和改进的灵活驱动器，能够补偿由于老化，使用等引起的发光器件及相关电路中的变化。

在与具有第一和第二端及一个相关电阻的发光器件组合的灵活驱动器中，上述和其它的问题基本上解决了，而且上述和其他目的实现了。一个列驱动器接到该发光器件的第一端，而一个行驱动器接到该发光器件的第二端而形成包括该相关电阻的一个寻址电路。一个可控制的电源具有一个接到列驱动器的第一电源端、一个接到行驱动器的第二电源端，和一个控制端，它接到加在第一与第二电源端之间的控制电源响应加到该控制端的控制信号。发光器件和相关电路与该列驱动器和该行驱动器结合构成一个寻址电路。一个控制电路将该寻址电路连接到可控制电源的控制端，并且一个唯一的控制信号被加到该电源的控制端，从而唯一数量的电源加到该寻址电路。

参见附图：

图1是连接有驱动装置的发光器件阵列的简化方框图；

图2是典型的有机发光器件的简化截面视图；

图3是单个寻址驱动电路的方框/图解表示；

图4是根据本发明的单个寻址驱动电路的方框/图解表示；和

图5是详细说明根据本发明的驱动电路的简化图解/方框图。

具体地参见图1，示出具有连接到它的驱动装置12的发光器件阵列10的简化方框图。在这个具体的实施例中阵列10包括连接到32行和64列的多个有机发光器件(LED)。32行端子13示于图1中的阵列10的左侧，而64列端子14示于上部。虽然由于它们的新颖的电阻问题在这里的大部分讨论针对有机LED阵列，但是应该懂得，其它类型的LED阵列即半导体LED、LCD、半导体激光器阵列等可能有类似的问题，在这种情况下本发明对于这些应用可能是有用的。一般地，在制作大的LED阵列时，通常的做法是每隔一个端子放到该阵列的对侧，使得间距(相邻端之间的距离)增加，或者电阻降低一倍。但是，在这个例子中端子都示在同一侧以简化附图。当然应该懂得，可提供任何数量的LED的行和列，本例子只用于说明的目的。

典型的有机LED15在图2中以简化的截面图表示出。一般地，有机LED的阳极(正电接点)或阴极(负电接点)必须是光透明的，允许通过它发射光。在这个实施例中有机LED15包括一个基底17，它由诸如玻璃、晶体或硬塑料等的透明材料构成。即使一些半导体材料对光是透明的可用作基底17，在这种情况下一些电子装置可直接地组合在该基底上。正的导电层18以任一种众所周知的过程例如使用光致抗蚀剂或者类似材料摹制在基底17的上表面。导电层18摹制到终止在端子14(图1)的多个平行的间隔分开的列。虽然导电层18可由任何有机或无机导体构成，诸如导电的多苯胺(PANI)或铟-锡氧化物(ITO)，它们对可见光基本上是透明的，但是在这个具体的例子中，导电层18是作为ITO层提供的。

空穴传送层19沉积在层18的上表面。一般地，为了制造阵列10方便起见，沉积层19作为在层18的上表面和基底17的任何暴露部分上的均厚沉积，因为只有重叠层18的层19的部分将被激活。电子传送及光发射层20沉积在层19的上表面。应该懂得，有机器件目前是以1至几个有机层制作的，并且有机LED15仅仅示出用于说明的目的。而且，为了减少在实施中要求的电势，不包含电子传送层，阴极一般由低功函数金属/导体或金属/导体的组合的层22构成，至少其中之一典型地具有低功函数。在这个实施例中阴极(层22)是由低功函数材料构成的，诸如通常使用的锂或镁，或者阴极可以是掺入铯、钙等的导电金属。

上述有机LED的有机层或各层(如19和20)的材料的一些可能例子的清单如下。作为单个有机层，一些例子是：聚(对-亚苯基次亚乙烯基)(PPV)；聚(对-亚苯基(PPP)；和聚[2-甲氧基，5-(2′-乙基六羟基)1，4-亚苯基次亚乙烯基](MEH-PPV)。作为在空穴传送层或上表所列的单层有机之一与低功函数金属阴极之间的电子传送场致发光层，一个例子是：8-羟基喹啉铝(ALQ)。作为电子传送材料，一个例子是：2-(4-叔丁基苯基)-5-(对-二苯基)-1，3，4-恶二唑(丁基-PBD)。作为空穴传送材料，一些例子是：4，4′-重[N-苯基-N-(3-甲基苯基)氨基]双苯基(TPD)；和1，1-重(4-双-对-甲苯氨基苯基)环己烷。作为可用作单层或作为有机电荷传送层的掺杂物的萤光的一个例子是香豆素540，和各种萤光染料。低功函数金属的例子包括：Mg：In，Ca和Mg：Ag。

虽然阵列10(图1)被叙述为每个图象的象素有单个有机LED，但是应该懂得，附加的LED可并联连接用于附加的亮度或冗余。而且，单象素的多个LED的组合以产生多色彩或全色彩的例子在1995年6月13日授权并转让给相同受让人的、专利号为5424560、名称为“综合多色彩有机LED阵列”中叙述了。

阵列10中的每个LED包括一层或几层的聚合物或低分子量有机化合物，一般如上所述。在下面，为了叙述简化，术语有机/聚合物将简称为“有机”，但是应该懂得，这个术语包含所有聚合物或低分子量有机化合物。选择构成层19和20的有机材料用于它们的电气、萤光和色特性的组合，而且可使用空穴注入、空穴传送、电子注入、电子传送和萤光或发射材料的组合。

一般讲，在有机场致发光或LED器件中，应该懂得，有机层19和20不能很好地传导电子并且相同材料中电子电阻率(例如约10e^-7)比空穴电阻率(如约10e^-3高得多。而且，电子传送层20传导电子相当好但是传导空穴不好，因此可认为是空穴阻挡层。另外，应该懂得，在电子和空穴组合时一般产生光或光子。因此，因为空穴容易通过有机层19和20传送以及因为电子容易通过电子传送层20传送，基本上空穴与电子的所有重新组合出现在或接近层19和20的接口处。由于层19和20的材料老化(电流通过)存在着各种粒子和缺陷在该材料内迁移的趋势，使得光发射扩散入较低效率的材料中。

再参见图1，驱动装置12包括通过阵列10的32行周期地循环的一个电路。在图1的简化方框图中，这个电路表示为32比特移位寄存器、行驱动器25。移位寄存器、行驱动器25接到控制器26，控制器提供所要求的时钟脉冲和任何其它驱动信息。一个64比特列驱动器27接到列端子14并给它提供图象数据。一般地，列驱动器27包括用于每个列端子14的一个单独驱动器和用于存储整行图象信息的一个缓冲器等。列驱动器27接到控制器26，从其接收每个新行的图象信息。

控制器26包括一个串行接口28，提供图象数据给列驱动器27和任选地从外部数据输入30接收视频或图象数据。串行接口28也接到一个RAM/ROM存储器32和一个中央处理单元(CPU)33或类似单元。CPU33控制列驱动器27及移位寄存器25并且使用存储器32在阵列10上产生图象。当然本领域的熟练技术人员懂得，可使用各种电路控制阵列10，而且控制器26以及移位寄存器、行驱动器25和列驱动器27只是一个实施例，用于说明的目的。

现在转到图3，示出单个寻址驱动电路40的方框/图解表示。寻址驱动电路40包括单个列驱动器42，它是来自图1的列驱动器27的一个选择的或寻址的驱动器。列驱动器42通过一个相关的电阻44(本说明认为它是象素43的一部分)接到象素43的该发光器件或多个器件(以单个发光二极管表示)。相关电阻44代表阵列10的列导体的电阻，以及行导体和LED本身的任何电阻。

为说明的目的假定阵列10是以接在每列导体(端子14)和每行导体(端子13)的每个交点之间的发光器件(如器件15)构成的。导体层18摹制在基底17上形成列导体和端子14。摹制层22形成行导体和端子13。如上所述，因为导电层18对由该器件产生的光必须透明，一般它具有相当高的电阻。而且，由于这些行是一次一行循环接通，所以一列中一次导通的是大器件数是1。因此，每个列导体将传递等于一个LED15导通的电流的最大电流(例如约1-2mA)。

例如，假定ITO用于形成列导体，导电率范围从约7.5欧姆/方格(square)至400欧姆/方格。虽然通过增加列导体的厚度可降低电阻率，但是由于导体加厚存在着ITO均匀性的问题，可能导致器件缺陷。因此，由ITO形成的典型的列导体可约为50欧姆/方格。则在相邻行之间一列导体上的电阻约为80欧姆。超过30行，为80欧姆/行，这得到在该列的第一与最后LED之间总电阻超过2.4千欧姆。因为一个LED消耗约1-2mA的电流，对于驱动相同的电流进入该列中的最后LED比第一LED产生2-5伏的差别。当LED是电压驱动时，在一列的长度上的这个电压偏差意味着要求附加的补偿电路来提供在整个阵列10上的LED的一致的亮度。

从0到接至每行的全部器件的任何数量可同时导通(取决于图象)，所以可要求该行导体的每个导体(层22)传递所有器件的电流(例如64×约1-2mA)。因此，行导体一般地由具有尽可能低的电阻的金属构成。但是，由于阵列10中的长、薄的行，行导体的电阻可能仍然为5欧姆大。例如，如果足够的LED在一行中导通消耗100mA的电流，则这5欧姆的电阻产生从该行导体的一端至另一端的0.5伏压降。因此，很清楚，在阵列10中每个象素(二极管43)的电阻44根据其位置、老化、使用等变化。

寻址驱动电路40还包括单个行驱动器45，它是来自图1的移位寄存器、行驱动器25的单个选择的或寻址的驱动器。行驱动器45接到象素43的第二端而接通寻址电路40。当寻址该电路40时，如图3中所示的，电源47的一端接到列驱动器42和第二端接到行驱动器45。本领域的熟练技术人员懂得，阵列10中的每个象素有一个唯一的地址，它是由特定的列驱动器和行驱动器定义的，列驱动器、象素和行驱动器的组合形成一个寻址电路，通过寻址作用接到电源47。

每个寻址阵列的功耗是不同的，一般地是由于电阻(电阻44)不同。为了说明功耗，图3已提供了并表示阵列10的所有或任何象素。寻址电路40的功耗由下式确定：

P_d＝I(V_d1+V_d2)＝I(V_pp-V_D)＝IV_pp-IV_D式中：P_d是电路40的总功耗；

I是通过电路40的电流；

V_d1是在列驱动器42上的压降；

V_d2是在行驱动器45上的压降；

V_D是在象素43上的压降；而

V_pp是由电源47提供的电压。因此，可看出，由电源47提供的电压V_pp直接与该象素的功耗相关。

现在翻到图4，示出寻址驱动电路40，它包括单个列驱动器42，象素43(包括电阻44和一个发光器件)和单个行驱动器45。图3的电源47以一个可控制的或转换的电源47′代替，电源47′的一端接列驱动器42和第二端接行驱动器45，如在图4中所示的。而且，转换电源47′具有适于接收控制信号的一个控制端48′。用于控制转换电源47′的输出功率。在这个例子中，输出功率控制是通过控制V_pp进行的，因为通过象素43导通的电流“I”基本上是恒定的而获得恒定的亮度。

控制电路49′接到寻址电路40和转换电源47′的控制端48′之间。在这个实施例中控制电路49′接到列驱动器42一般检测在电阻44上电压降的变化，因为其它的压降是基本恒定的。但是应该懂得，可使用寻址电路40的其它点和可使用其它的检测器件，例如可在寻址电路40中加入一个电流检测器。随着在列驱动器42上压降变化，控制电路49′在控制端48′提供一个控制信号改变输出功率(电压)以保持在列驱动器42上的压降基本恒定。控制电路49′提供一个唯一的控制信号给可控制电源47′的控制端48′，因而唯一的功率量加到阵列10的每个寻址电路。

现在参见图5，示出了更详细地表示根据本发明的驱动电路的简化图解/方框图。如图4所示的，每个列驱动器42(为方便起见只示出两个)利用一个ITO到导体(电阻44)连接到发光器件43的一侧，其另一侧通过行驱动器45(或几个驱动器)接到电气回路。另外，可控制电源47′接到电源通过每个寻址的列驱动器接到发光器件43。在这个具体的实施例中，可控制电源47′包括一个可调节的电源，诸如脉宽调制的调压器50′和接到它用于控制电压或功率输出的一个比较器51′。在这个具体的实施例中，每个控制电路49′包括接在比较器51′的一个输入端与相关列驱动器42的输出端之间的一个二极管55′。实质上，寻址电路40上的压降加在比较器51′的输入端。基准电压加在比较器51′的第二输入端，如果寻址电路40上的压降超过基准电压，即唯一的控制信号加在调压器50′的控制端48′，那么相应地调节由调压器50′提供的电压，从而唯一的功率量加在阵列10的每个寻址电路。

因此，利用从该寻址电路到可控制电源47′的反馈补偿，所述的新颖电路动态地控制可控制电源的输出功率或电压。这个反馈补偿提供优化的电压给每个寻址电路，减少驱动器的功耗。因为驱动器电压由高效率的可控制电源47′进行调节，所以总的功耗也减少了。由于小的最佳的功耗，与一个发光器件阵列组合的所述灵活的驱动器在便携电子装置的显示器中非常有用。

虽然已示出并叙述了本发明的具体实施例，但是本领域的技术人员可进行进一步的修改和改进。因此，我们希望应懂得，本发明不限于所示的具体形式，而且在所附的权利要求书中我们的意图是要覆盖不脱离本发明的精神和范围的所有修改。

Claims

1.一种与发光器件组合物灵活驱动器，其特征在于：

具有第一及第二端子的一个发光器件和一个相关电阻；

接到该发光器的第一端的一个列驱动器和接到该发光器件的第二端的一个行驱动器，形成包括该相关电阻的一个寻址电路；

一个可控制电源，具有第一电源端接到该列驱动器，第二电源端接到该行驱动器，和一个控制端，连接用于响应加到该控制端的控制信号，控制加在第一与第二电源端之间的功率，该发光器件和该相关电阻与该列驱动器及该行驱动器结合形成一个寻址电路；和

一个控制电路将该寻址电路连接到该可控制电源的控制端并且提供唯一的控制信号给该电源的控制端，因而唯一的功率量加到该寻址电路。

2.根据权利要求1的与发光器件组合的灵活驱动器，进一步的特征在于该发光器件包括一个有机发光器件。

3.与发光器件阵列组合的灵活驱动器，其特征在于：

以象素的列和行的阵列安排的多个发光器件，每个象素有一个相关的电阻和电流要求；

分别接到象素的列和行的多个列驱动器及多个行驱动器；

一个可控制电源，第一电源端接到多个列驱动器的每个驱动器，第二电源端接到多个行驱动器的每个驱动器，和一个控制端，连接用于响应加到该控制端的控制信号控制加在第一及第二电源端之间的功率，每个象素和该相关电阻与所接的列驱动器及行驱动器的唯一组合结合形成一个寻址电路；和

一个控制电路，将每个寻址电路连接到该可控制电源的控制端并且提供唯一的控制信号给每个寻址电路的电源的控制端，因而唯一数量的功率加到每个寻址电路。

4.根据权利要求3与发光器件阵列组合的灵活驱动器，进一步的特征在于以象素的列和行的阵列安排的多个发光器件包括有机的发光器件。

5.根据权利要求4与发光器件阵列组合的灵活驱动器，进一步的特征在于以象素的列和行的阵列安排的多个发光器件包括由在基底上形成的光传导透明材料带限定的象素列的光透明基底和在该光传导透明材料上形成的多个发光器件，使得该光传导透明材料确定多个发光器件的每个发光器件的第一端，因而光传导透明材料带形成每个象素的相关电阻的主要部分。

6.一种提供电源给发光器件阵列的方法，其特征在于以下步骤：

提供以象素的列和行的阵列安排的多个发光器件，每个象素有一个相关的电阻和电流要求；

提供分别接到象素的列和行的多个列驱动器和多个行驱动器；

选择一个特定的象素和该相关电阻并且与接到所选择象素的唯一列驱动器及唯一行驱动器结合形成一个寻址电路；

提供一个可控制电源，其第一电源端接到该唯一的列驱动器，第二电源端接到该唯一的行驱动器，和一个控制端，连接用于响应加在该控制端的控制信号控制加在第一与第二电源端之间功率；和

控制该可控制电源提供唯一的控制信号给该电源的控制端，因此唯一数量的功率加到该寻址电路。

7.根据权利要求6提供电源给发光器件阵列的方法，进一步的特征在于控制电源的步骤包括检测该唯一列驱动器上的电压和控制该可控制电源保持所检测的电压基本恒定。