发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于驱动第一和第二有机发光二极管电路的驱动器装置,所述第一和第二有机发光二极管电路不需要具有它们自己的电压源。
本发明的另外目的是提供一种不要求每个有机发光二极管电路都具有它自己的电压源的设备和方法。
根据本发明的第一方面,一种用于驱动第一和第二有机发光二极管电路的驱动器装置是由这样的驱动器装置来限定,该驱动器装置包括参考端子和电源端子以及第一和第二输出端子,第一有机发光二极管电路包括将要耦合到参考端子的第一侧和将要耦合到第一输出端子的第二侧,第二有机发光二极管电路包括将要耦合到第一输出端子的第一侧和将要耦合到第二输出端子的第二侧,并且该驱动器装置包括耦合到第一输出端子和参考端子的第一元件和耦合到电源端子和第一输出端子的第一开关以及耦合到第二输出端子和参考端子的第二元件和耦合到电源端子和第二输出端子的第二开关。
通过针对每个输出端子引入元件和开关,可以经由耦合到电源端子和参考端子的一个电源单独地控制两个堆叠有机发光二极管电路。
一种有机发光二极管电路包括一个或多个有机发光二极管。第一单元和第二单元在它们被直接连接时和在它们经由第三单元被间接连接时彼此耦合。该电源端子将被耦合到任意种类的电源。
根据一实施例,驱动器装置是这样限定的:所述开关包括多个晶体管,以及所述元件之一包括一晶体管并且另一元件包括一晶体管或二极管。所以,为了控制两个有机发光二极管电路,要么使用四个晶体管,要么使用三个晶体管和一个二极管。取代晶体管,可以使用其它开关,并且可以通过使用晶体管的一部分实现二极管。
根据一实施例,驱动装置是这样限定的:每个晶体管包括内部的反并联二极管或耦合到外部的反并联二极管。这样的反并联二极管可以在反方向上传导电流。
根据一实施例,驱动器装置是这样限定的:第一元件和第一开关彼此耦合并且经由第一电感器耦合到第一输出端子,以及第二元件和第二开关彼此耦合并且经由第二电感器耦合到第二输出端子。这样的电感器减少了电流中的纹波。可替代地,电感器可以形成堆叠有机发光二极管的一部分。
根据一实施例,用于进一步驱动第三有机发光二极管电路的驱动器装置是这样限定的:驱动器装置进一步包括第三输出端子,第三有机发光二极管电路包括将要耦合到第二输出端子的第一侧和将要耦合到第三输出端子的第二侧,并且驱动器装置进一步包括耦合到第三输出端子和参考端子的第三元件以及耦合到电源端子和第三输出端子的第三开关。不排除多于三个堆叠有机发光二极管电路。
根据一实施例,驱动器装置是这样限定的:所述开关包括多个晶体管,以及所述元件其中两个包括多个晶体管并且另一元件包括一晶体管或二极管,每个晶体管包括内部的反并联二极管或耦合到外部的反并联二极管,第一元件和第一开关彼此耦合并且经由第一电感器耦合到第一输出端子,第二元件和第二开关彼此耦合并且经由第二电感器耦合到第二输出端子,以及第三元件和第三开关彼此耦合并且经由第三电感器耦合到第三输出端子。
根据一实施例,驱动器装置是这样限定的:进一步包括用于控制所述开关和至少一个元件的控制器。将被控制的所述至少一个元件例如是晶体管。
根据一实施例,驱动器装置是这样限定的:每个输出端子及其元件和开关形成一级(stage),每级依赖于所述控制而处于限定经过该输出端子的电流的三种模式中的一种模式中。
根据一实施例,驱动器装置是这样限定的:三种模式包括连续传导模式、临界/边界传导模式和不连续传导模式。与连续传导模式相比,临界/边界传导模式具有提高的效率。临界/边界传导模式和不连续传导模式允许零电压切换。在不连续传导模式中,经过电感器的电流可以在短的时间段变为零,并且电流中的纹波可以被最小化。
根据一实施例,驱动器装置是这样限定的:所述控制限定将被供应给所述开关和元件的其中一个或多个的控制电极的脉冲信号的占空比和/或延迟和/或持续时间,并且/或者所述控制包括同步切换。
根据一实施例,驱动器装置是这样限定的:该控制器包括用于响应于被限定用于有机发光二极管电路的多个参考电流的比较来设置将被供应给所述开关和元件的其中一个或多个的控制电极的脉冲信号的延迟的设置电路。这些参考电流将在之前被选择。
根据本发明的第二方面,一种设备是这样限定的:其包括根据本发明的驱动器装置并且进一步包括第一和第二有机发光二极管电路。
根据一实施例,一种设备是这样限定的:第一和第二有机发光二极管电路彼此耦合成堆叠构造。这种堆叠构造包括例如在一对有机发光二极管电路之间用于串联连接这些有机发光二极管电路的透明电极,并且包括例如在该串联连接的端部处的两个另外电极。在三个(四个或更多个)有机发光二极管电路彼此耦合成堆叠构造的情况下,将存在两个(三个或更多个)透明电极和两个另外电极,诸如此类。
根据一实施例,一种设备是这样限定的:每个有机发光二极管电路提供蓝色、绿色、红色或黄色光。
根据本发明的第三方面,一种用于经由驱动器装置来驱动第一和第二有机发光二极管电路的方法,该驱动器装置包括参考端子和电源端子以及第一和第二输出端子,第一有机发光二极管电路包括将要耦合到参考端子的第一侧和将要耦合到第一输出端子的第二侧,第二有机发光二极管电路包括将要耦合到第一输出端子的第一侧和将要耦合到第二输出端子的第二侧,所述方法是这样限定的,该方法包括以下步骤:经由第一元件耦合第一输出端子和参考端子并且经由第一开关切换电源端子和第一输出端子之间的耦合,以及经由第二元件耦合第二输出端子和参考端子并且经由第二开关切换电源端子和第二输出端子之间的耦合。
所述设备的实施例和所述方法的实施例对应于所述驱动器装置的实施例。
一种见识可以是:将避免每个有机发光设备的分离的电压源。
基本思想可以是:所述驱动器装置将配备有与有机发光二极管电路并联定位的元件并且配备有在有机发光二极管电路与电源之间串联定位的开关。
解决了提供一种用于驱动第一和第二有机发光二极管电路的驱动器装置的问题,所述第一和第二有机发光二极管电路不需要具有它们自己的电压源。
优点可以是:可以经由所述开关和元件对有机发光二极管电路进行电流控制。
本发明的这些和其它方面根据下文所描述的(多个)实施例而清楚并且将参照所述实施例而被阐明。
具体实施方式
在图1中,示出了三个堆叠有机发光二极管电路1-3。从底部向上,示出了第一玻璃层4、耦合到参考端子10的铝层5、第一有机发光二极管电路1(用于生成蓝色光)、耦合到第一输出端子11的第一透明层6、第二有机发光二极管电路2(用于生成绿色光)、耦合到第二输出端子12的第二透明层7、第三有机发光二极管电路3(用于生成红色光)、耦合到第三输出端子13的氧化铟锡电极8、以及第二玻璃层9。光15经由第二玻璃层9出射。透明层的实例是透明的电荷生成层。然而,不排除其它种类的透明层和其它种类的堆叠构造。
在图2中,示出了图1的电路的等效电路。第一有机发光二极管电路1(用于生成蓝色光)具有第一并联电容并且其阴极经由阴极电阻耦合到参考端子10,第二有机发光二极管电路2(用于生成绿色光)具有第二并联电容并且其阴极经由第一电荷生成层电阻耦合到第一输出端子11以及耦合到第一有机发光二极管电路1的阳极,第三有机发光二极管电路3(用于生成红色光)具有第三并联电容并且其阴极经由第二电荷生成层电阻耦合到第二输出端子12以及耦合到第二有机发光二极管电路2的阳极,并且第三有机发光二极管电路3的阳极耦合到第三输出端子13。
在图3中,示出驱动器装置100的第一实施例。用于驱动第一和第二有机发光二极管电路1、2的驱动器装置100包括参考端子10和电源端子14以及第一和第二输出端子11、12。在参考端子10与电源端子14之间,存在输入电容器51。第一有机发光二极管电路1的第一侧耦合到参考端子10,且第二侧耦合到第一输出端子11。第二有机发光二极管电路2的第一侧耦合到第一输出端子11,且第二侧耦合到第二输出端子12。驱动器装置100包括耦合到第一输出端子11和参考端子10的第一元件21以及包括耦合到电源端子14和第一输出端子11的第一开关31,并且包括耦合到第二输出端子12和参考端子10的第二元件22以及包括耦合到电源端子14和第二输出端子12的第二开关32。第一和第二开关31、32中的每一个均包括一晶体管并且第一元件21包括一晶体管以及第二元件22包括一二极管,可替代地第二元件22也可以包括一晶体管。
优选地,每个晶体管包括内部的反并联二极管或耦合到外部的反并联二极管。进一步优选地,第一元件21和第一开关31彼此耦合并且它们的共同电极经由第一电感器41耦合到第一输出端子11,并且第二电极22和第二开关32彼此耦合并且它们的共同电极经由第二电感器42耦合到第二输出端子12。
在图4中,示出设备200的实施例。设备200包括驱动器装置100,该驱动器装置100包括具有设置电路102并耦合到开关31-33和元件21-23的控制器101,并且设备200进一步包括有机发光二极管电路1-3(也参见图5和图6)。
在图5中,示出驱动器装置100的第二实施例。该驱动器装置100与图3中示出的驱动器装置的不同之处在于它进一步驱动第三有机发光二极管电路3并且它进一步包括第三输出端子13。第三有机发光二极管电路3的第一侧耦合到第二输出端子12,且第二侧耦合到第三输出端子13。驱动器装置100进一步包括耦合到第三输出端子13和参考端子10的第三元件23,并且包括耦合到电源端子14和第三输出端子13的第三开关33。第一和第二和第三开关31-33中的每一个均包括一晶体管,并且第一和第二元件21、22中的每一个均包括一晶体管,并且第三元件23包括一二极管。
在图6中,示出驱动器装置100的第三实施例,除了以下事实之外,其对应于图2中所示的第二实施例:第三元件23包括一晶体管而不是二极管从而能够获得同步切换。
优选地,每个晶体管包括内部的反并联二极管或耦合到外部的反并联二极管。进一步优选地,第一元件21和第一开关31彼此耦合并且它们的共同电极经由第一电感器41耦合到第一输出端子11,并且第二元件22和第二开关32彼此耦合并且它们的共同电极经由第二电感器42耦合到第二输出端子12,并且第三元件23和第三开关33彼此耦合并且它们的共同电极经由第三电感器43耦合到第三输出端子13。
控制器101控制开关31-33和元件21-23。每个输出端子11-13及其元件21-23和开关31-33形成一级,每级依赖于所述控制而处在限定经过该输出端子11-13的电流的三种模式中的一种模式中。这三种模式包括连续传导模式、临界/边界传导模式和不连续传导模式。所述控制限定了将被供应给所述开关31-33和元件21-23的控制电极的脉冲信号的占空比和/或延迟和/或持续时间。所述控制可以包括和/或引入所谓的同步切换。设置电路102响应于被限定用于有机发光二极管电路1-3的多个参考电流的比较来设置将被供应给所述开关31-33和元件21-23的控制电极的脉冲信号的延迟,如图7-27进一步所描述。
对于一种控制,优选使用调幅电流控制以驱动单色有机发光二极管(OLED)电路1-3。可以应用不同的控制方法,比如模拟迟滞控制、数字迟滞控制、模拟脉冲宽度调制控制和数字脉冲宽度调制控制,来驱动堆叠有机发光二极管电路1-3。此外,可以假设如下:所有组件是理想的组件,所以忽略损耗和寄生现象,输入是恒定的,内部的OLED电路电容足够大以使得OLED电路两端的电压保持恒定,对于设计而言不实施死区时间τdead=0,OLED电路的VI特性是已知的,以及OLED电路包括三种可控颜色(RGB)。堆叠降压转换器形式的驱动器装置100可以在不同操作模式中操作。诸如连续传导模式(CCM)、不连续传导模式(DCM)或临界/边界传导模式(BCM)之类的操作模式会对主要由不同的电流和电压纹波确定的组件的压力产生影响并且对组件的损耗产生影响。
以连续传导模式(CCM)开始,观察到通过三个OLED电路1-3(RGB)的电流难以被直接感测。因此,难以直接控制这些电流的每一个。因此,通过三个电感器41-43的电流被控制:
电感器电流
和
可以是负的。在第一步骤中,通过电感器43的电流由开关33控制。结果,通过顶部OLED电路3(红色)的电流被控制。
可以计算输入和输出处的功率:
电感器电流纹波 依赖于第一降压转换器的占空比d 1 ,即,一个切换周期T期间开关33接通的百分比。图7描绘了一个实例。
在图7中,所有都作为每一切换周期T的时间t的函数,在上面的曲线图中示出了供应给开关33的栅极的电压信号,在下一个曲线图中示出了通过电感器43的电流并且示出了纹波
,在下一个曲线图中示出了通过开关33的电流,并且在下面的曲线图中示出了通过元件23的电流。
在切换周期T的第一部分期间,通过电感器43的电流增大,并且在第二部分期间该电流减小。对于两个时间间隔,可以计算电流纹波如下:
根据这些方程式,可以计算通过开关33的电流和通过元件23的电流,也参见图7。已知输入功率等于输出功率(没有损耗),可以计算通过OLED电路3的电流。
由用户设置光输出并且因此设置OLED电流。对应的OLED电压由OLED的UI特性来确定。结果,操作点被固定。在上面的方程式的帮助下,可以计算占空比和平均输入电流。
在下一步骤中,可以控制通过电感器42的电流,从而导致对通过OLED电路2(绿色)的电流的间接控制。这两个OLED参考电流之间的比较确定了哪一个开关/元件被断开以及哪一个将控制该电流:
依赖于通过第二电感器42的电流的方向,或者开关32或者元件22被断开,且另一个被用于控制通过电感器42的电流。因此,对于负电感器电流
,开关32在整个切换周期期间断开。其固有的二极管在元件22断开时传导电流。所谓的同步切换由此不被排除:当晶体管的反并联二极管(通常将被断开)正在传导电流时,该晶体管可以在所述传导期间被切换以减少反并联二极管中的耗散。图8中描绘了负电感器电流
的一个实例。与上一级的方程式相似地得到方程式。
在图8中,所有都作为每一切换周期T的时间t的函数,在上面的曲线图中示出了供应给开关32的栅极的电压信号,在下一个曲线图中示出了供应给开关22的栅极的电压信号,在下一个曲线图中示出了通过电感器42的电流并且示出了纹波
,在下一个曲线图中示出了通过开关32的电流,并且在下面的曲线图中示出了通过元件22的电流。在输入和输出处的功率可以计算如下:
电流纹波可以计算如下:
在下一个步骤中,通过电感器41的电流可被控制,从而导致对通过OLED电路3(蓝色)的电流的间接控制。两个OLED参考电流之间的比较确定哪一个开关被断开以及哪一个将控制电流:
在输入和输出处的功率可以计算如下:
对于电流纹波,我们发现:
对三个输入功率求和得到总输入功率。
图9中示出临界/边界传导模式(BCM)。在图9中,所有都作为每一切换周期T的时间t的函数,在上面的曲线图中示出了供应给开关33的栅极的电压信号,在下一个曲线图中示出了通过电感器43的电流并且示出了纹波
,在下一个曲线图中示出通了过开关33的电流,并且在下面的曲线图中示出了通过元件23的电流。
临界或边界传导模式操作可以用在许多应用中以增加效率,因为在该模式中可以实现零电压切换。在该模式中的方程式等同于在CCM中的方程式。而且,平均电感器电流等于电流纹波的一半。
可以实施谷底切换以获得零电压切换。不必在相同模式中操作所有级。也可能的是,例如仅在BCM中操作一个级且在CCM中操作另两个级。
图10中示出不连续传导模式(DCM)。在图10中,所有都作为每一切换周期T的时间t的函数,在上面的曲线图中示出了供应给开关33的栅极的电压信号,在下一个曲线图中示出了通过电感器43的电流并且示出了纹波
,在下一个曲线图中示出了通过开关33的电流,并且在下面的曲线图中示出了通过元件23的电流。
在DCM中,电感器电流变为零达一短的时间段。然而,在实践中,在电感器电流变为零的瞬间发生振荡。图11(通过电感器42的电流相对于以毫秒为单位的时间)和图12(元件22两端的电压相对于以毫秒为单位的时间)中描绘了仿真实例。这些振荡可以用于获得零电压切换。在该实例中,当元件22两端的电压达到最小值时,顶部晶体管(在这种情况下为开关32)必须被接通。通过这样做,应用谷底切换。图11和图12清楚地示出最好在第一最小值(电压跨越零)处接通开关32(元件22已经断开)。因此,已经实现零电压切换。在该实例中,因为所述振荡被衰减,所以在第二最小值处接通不会导致完全零电压切换。等待的时间越长,将出现更多的切换损耗。因此,只能针对一些操作点实现零电压切换。
注意到,只要流过电感的电流足够大,在每一个瞬间以及在每一个操作点处实现在开关31-33断开时的零电压切换。没有在每一个操作点处实现元件21-23的零电压切换。在所有操作点中获得零电压切换的解决方案是应用同步切换,如对于第一和第二级所能够容易实现的。使用同步切换,电感器电流可以变成负的,如图13的理论实例中所演示的。在电感器电流变成负的之后,元件22被断开。现在,所述电流换向到开关32的固有二极管,从而导致该晶体管两端的可忽略的电压下降,该晶体管现在可以无损耗地被接通。
在图13中,所有都作为每一切换周期T的时间t的函数,在上面的曲线图中示出了供应给开关32的栅极的电压信号,在下一个曲线图中示出了供应给元件22的栅极的电压信号,在下一个曲线图中示出了通过电感器42的电流并且示出了纹波,在下一个曲线图中示出了通过开关32的电流,并且在下面的曲线图中示出了通过元件22的电流。
为了达到最优化的切换方案,必须注意,所有三个级都从一个输入(即,从同一输入电容器51)汲取输入电流。假设输入电容大,输入电容器51将过滤全部的AC纹波。因此,从源
汲取的电流是纯直流电流。
图14和图15中描绘两个实例。在图14中,晶体管电流
、
和
之间的相移被设置为零。结果,通过输入电容器51的电流
相对较大。在图15中,第二控制信号的相移为120°并且第三信号的相移为240°。因此,电流纹波小得多。实际上,在该实例中,全部的纹波消失。
不幸的是,第二和第三控制信号的120°和240°的相移不总是确保在输入电容器51中最小的电流纹波。通过使用图16中所描绘的控制方案可以实现最小的电流纹波。在图16中,下列方框具有下列意思(其中第三控制级包括开关33和元件23,第二控制级包括开关32和元件22,第一控制级包括开关31和元件21):
160 第三控制级Tdelay1=0
161 i42ref>i43ref?如果是,转到166;如果否,转到162
162 第二控制级Tdelay2=0
163 i41ref>i42ref?如果是,转到165;如果否,转到164
164 第一控制级Tdelay3=d2T
165 第一控制级Tdelay3=d1T
166 第二控制级Tdelay2=d1T
167 i41ref>i42ref?如果是,转到169;如果否,转到168
168 第一控制级Tdelay3=0
169 第一控制级Tdelay3=(d1+d2)T。
所以,通过选择i41ref和i42ref和i43ref并通过对它们彼此进行比较,可以计算出每级的延迟。
图17-27中示出一些仿真结果。在该仿真模型中,两种控制技术已被实施,即迟滞电流控制和脉冲宽度调制电流控制。假设所有组件是理想的。使用了下列参数:
,
,
,
,
,
,
,
,
。
图17-19描绘了通过三个电感器的电流
、
、
和所得到的OLED电流
、
、
(以安培为单位的电流相对于以10
-4秒为单位的时间)。图20-23中描绘了通过开关31-33的电流(以安培为单位的电流相对于以10
-4秒为单位的时间)。还描绘了所得到的输入电流
,其为前三个晶体管电流之和。在图24-27(以安培为单位的电流相对于以10
-4秒为单位的时间,并且上面的曲线图示出了第一相移以及下面的曲线图示出第二相移)中描绘的两个实例的帮助下,演示控制信号的相移的影响。
总之,多个驱动器装置100驱动耦合到多个参考端子10和多个第一输出端子11的多个第一有机发光二极管电路1并且驱动耦合到多个第一输出端子11和多个第二输出端子12的多个第二有机发光二极管电路2。多个驱动器装置100包括耦合到多个第一/第二输出端子11和多个参考端子10的多个第一/第二元件21/22以及耦合到多个电源端子14和多个第一/第二输出端子11/12以用于单独控制多个堆叠有机发光二极管电路1、2的多个第一和第二开关31/32。多个开关31、32和多个第一元件21包括多个晶体管,并且多个第二元件22包括多个晶体管或二极管。多个第一/第二元件21/22和多个第一/第二开关31/32彼此耦合并且经由多个第一/第二电感器41/42耦合到多个第一/第二输出端子11/12。
多个开关31、32和多个元件21、22可以额外地包括另外组件,比如一个或多个电阻器、一个或多个电容器和/或一个或多个线圈。通常经由电感器41、42、43来驱动有机发光二极管电路1、2、3,该电感器41、42、43可以形成驱动器装置100的一部分,或者可以形成有机发光二极管电路1、2、3的一部分,或者可以定位在驱动器装置100与有机发光二极管电路1、2、3之间。
尽管已经在附图和前面的描述中详细地说明和描述了本发明,但是这种说明和描述被认为是说明性的或示范性的而非限制性的;本发明不限于所公开的实施例。例如,有可能在其中不同公开实施例的不同部分被组合成新实施例的实施例中操作本发明。
本领域技术人员在实践要求保护的本发明时,通过研究附图、公开内容和所附权利要求,能够理解并实现对所公开的实施例的其它变形。在权利要求中,词语“包括”不排除其它元件或步骤,并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中所叙述的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的纯粹事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。计算机程序可以存储/分布在适当的介质上,比如与其它硬件一起被提供的或作为其它硬件的一部分被提供的光学存储介质或固态介质,但是也可以以其它形式分布,比如经由因特网或其它有线或无线电信系统。权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制范围。