有機発光ダイオードのドライバ装置
ドライバ装置100は、基準端子10と第1出力端子11とに結合された第1有機発光ダイオード回路1を駆動すると共に、第1出力端子11と第2出力端子12とに結合された第2有機発光ダイオード回路2を駆動する。該ドライバ装置100は、積層された有機発光ダイオード回路1,2を個別に制御するために、第1/第2出力端子11/12と基準端子10とに結合された第1/第2素子21/22、及び電源端子14と第1/第2出力端子11/12とに結合された第1/第2スイッチ31/32を有している。スイッチ31/32及び第1素子21はトランジスタを有し、第2素子22はトランジスタ又はダイオードを有する。第1/第2素子21/22及び第1/第2スイッチ31/32は、相互に結合されると共に、第1/第2インダクタ41/42を介して第1/第2出力端子11/12に結合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、第1及び第2有機発光ダイオード回路を駆動するためのドライバ装置、ドライバ装置を有する装置、及び方法に関する。
【0002】
このようなドライバ装置の例は、積層された有機発光ダイオード回路を駆動するためのドライバ装置である。
【背景技術】
【0003】
米国特許第5,757,139号は、積層された有機発光デバイスのための駆動回路を開示している。各有機発光デバイスは自身の電圧源を有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、自身の電圧源を有する必要がない第1及び第2有機発光ダイオード回路を駆動するためのドライバ装置を提供することにある。
【0005】
本発明の他の目的は、各有機発光ダイオード回路が自身の電圧源を有することを必要としない装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第1態様によれば、第1及び第2有機発光ダイオード回路を駆動するためのドライバ装置は、基準端子と、電源端子と、第1及び第2出力端子とを有するドライバ装置であって、前記第1有機発光ダイオード回路は前記基準端子に結合されるべき第1側と前記第1出力端子に結合されるべき第2側とを有し、前記第2有機発光ダイオード回路は前記第1出力端子に結合されるべき第1側と前記第2出力端子に結合されるべき第2側とを有し、当該ドライバ装置が、前記第1出力端子及び前記基準端子に結合された第1素子と、前記電源端子及び前記第1出力端子に結合された第1スイッチと、前記第2出力端子及び前記基準端子に結合された第2素子と、前記電源端子及び前記第2出力端子に結合された第2スイッチとを有するようなドライバ装置により定められる。
【0007】
出力端子毎に素子及びスイッチを導入したことにより、2つの積層された有機発光ダイオード回路を、電源端子と基準端子とに結合された1つの電源を介して個別に制御することができる。
【0008】
1つの有機発光ダイオード回路は、1以上の有機発光ダイオードを有する。第1のユニット及び第2のユニットは、これらが直接的に接続され、及び、これらが第3のユニットを介して間接的に接続された場合に結合される。前記電源端子は、如何なる種類の電源にも結合されるべきものである。
【0009】
一実施例によれば、ドライバ装置は、前記スイッチがトランジスタを有し、前記素子の一方がトランジスタを有し、他方の素子がトランジスタ又はダイオードを有することにより定められる。従って、2つの有機発光ダイオード回路を制御するためには、4つのトランジスタが使用されねばならないか、又は3つのトランジスタと1つのダイオードとが使用されねばならない。トランジスタの代わりに、他のスイッチを使用することができ、ダイオードはトランジスタの一部を使用することにより実現することができる。
【0010】
一実施例によれば、ドライバ装置は、各トランジスタが内部逆並列ダイオードを有するか又は外部の逆並列ダイオードに結合されることにより定められる。このような逆並列ダイオードは逆方向に電流を流すことができる。
【0011】
一実施例によれば、ドライバ装置は、前記第1素子及び前記第1スイッチが互いに結合されると共に第1インダクタを介して前記第1出力端子に結合され、前記第2素子及び前記第2スイッチが互いに結合されると共に第2インダクタを介して前記第2出力端子に結合されることにより定められる。このようなインダクタは電流のリップルを低減する。代わりに、上記インダクタは積層された有機発光ダイオードの一部を形成することができる。
【0012】
一実施例によれば、第3有機発光ダイオード回路を更に駆動するためのドライバ装置は、当該ドライバ装置が第3出力端子を更に有し、前記第3有機発光ダイオード回路が前記第2出力端子に結合されるべき第1側と前記第3出力端子に結合されるべき第2側とを有し、当該ドライバ装置が、前記第3出力端子及び前記基準端子に結合された第3素子と、前記電源端子及び前記第3出力端子に結合された第3スイッチとを有することにより定められる。4以上の積層された有機発光ダイオード回路も除外されるべきでない。
【0013】
一実施例によれば、ドライバ装置は、前記スイッチがトランジスタを有し、前記素子のうちの2つがトランジスタを有する一方、他の素子がトランジスタ又はダイオードを有し、各トランジスタが、内部逆並列ダイオードを有するか又は外部の逆並列ダイオードに結合され、前記第1素子及び前記第1スイッチが、互いに結合されると共に、第1インダクタを介して前記第1出力端子に結合され、前記第2素子及び前記第2スイッチが、互いに結合されると共に、第2インダクタを介して前記第2出力端子に結合され、前記第3素子及び前記第3スイッチが、互いに結合されると共に、第3インダクタを介して前記第3出力端子に結合されることにより定められる。
【0014】
一実施例によれば、ドライバ装置は、前記素子の少なくとも1つ及び前記スイッチを制御するためのコントローラを更に有することにより定められる。制御されるべき上記少なくとも1つの素子は、例えば、トランジスタである。
【0015】
一実施例によれば、ドライバ装置は、各出力端子並びに対応する素子及びスイッチがステージを形成し、各ステージが前記制御に依存して当該出力端子を通過する電流を定める3つのモードのうちの1つにあることにより定められる。
【0016】
一実施例によれば、ドライバ装置は、前記3つのモードが連続導通モード、臨界/境界導通モード及び不連続導通モードを含むことにより定められる。連続導通モードに較べて、臨界/境界導通モードは改善された効率を有する。臨界/境界導通モード及び不連続導通モードは零電圧スイッチングを可能にする。不連続導通モードでは、インダクタを介しての電流は短期間にわたり零となり、電流のリップルは最小化することができる。
【0017】
一実施例によれば、ドライバ装置は、前記制御が前記スイッチ及び素子のうちの1以上の制御電極に供給されるべきパルス信号のデューティサイクル及び/又は遅延及び/又は期間(duration)を定め、及び/又は前記制御が同期スイッチングを含むことにより定められる。
【0018】
一実施例によれば、ドライバ装置は、前記コントローラが、前記有機発光ダイオード回路に対して定められた基準電流の比較に応じて、前記スイッチ及び素子のうちの1以上の制御電極に供給されるべきパルス信号の遅延を設定する設定回路を有することにより定められる。これらの基準電流は事前に選択されるべきである。
【0019】
本発明の第2態様によれば、装置は、本発明による前記ドライバ装置を有すると共に、前記第1及び第2有機発光ダイオード回路を更に有することにより定められる。
【0020】
一実施例によれば、装置は、前記第1及び第2有機発光ダイオード回路が積層構造で互いに結合されることにより定められる。このような積層構造は、例えば、一対の有機発光ダイオード回路の間に、これら有機発光ダイオード回路を直列に接続するために透明電極を有すると共に、斯かる直列接続の端部に例えば2つの更なる電極を有する。3つの(4又はそれ以上の)有機発光ダイオード回路が積層構造で互いに結合される場合、2つの(3又はそれ以上の)透明電極及び2つの更なる電極が存在するであろう、等々となる。
【0021】
一実施例によれば、装置は、各有機発光ダイオード回路が青、緑、赤又は黄の光を供給することにより定められる。
【0022】
本発明の第3態様によれば、第1及び第2有機発光ダイオード回路を、基準端子と、電源端子と、第1及び第2出力端子とを有するドライバ装置を介して駆動する方法であって、前記第1有機発光ダイオード回路が前記基準端子に結合されるべき第1側と前記第1出力端子に結合されるべき第2側とを有し、前記第2有機発光ダイオード回路が前記第1出力端子に結合されるべき第1側と前記第2出力端子に結合されるべき第2側とを有する方法は、前記第1出力端子と前記基準端子とを第1素子を介して結合するステップと、前記電源端子と前記第1出力端子との間の結合を第1スイッチを介してスイッチングするステップと、前記第2出力端子と前記基準端子とを第2素子を介して結合するステップと、前記電源端子と前記第2出力端子との間の結合を第2スイッチを介してスイッチングするステップとを有する方法により定められる。
【0023】
上記装置の及び上記方法の実施例は、前記ドライバ装置の実施例と対応する。
【0024】
一つの洞察は、有機発光デバイス毎の別個の電圧源は回避されるべきであるということであろう。
【0025】
基本的思想は、ドライバ装置に、有機発光ダイオード回路に並列に配置された素子を設けると共に、有機発光ダイオード回路と電源との間に直列に配置されたスイッチを設けるべきであるということであろう。
【0026】
自身の電圧源を有する必要がない第1及び第2有機発光ダイオード回路を駆動するためのドライバ装置を設けるという課題が解決される。
【0027】
利点は、有機発光ダイオード回路を前記スイッチ及び前記素子を介して電流制御することができるということであろう。
【0028】
本発明の上記及び他の態様は、後述する実施例から明らかとなり、斯かる実施例を参照して解説されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】図1は、積層された有機発光ダイオード回路を示す。
【図2】図2は、図1の回路の電気的等価回路を示す。
【図3】図3は、ドライバ装置の第1実施例を示す。
【図4】図4は、装置の一実施例を示す。
【図5】図5は、ドライバ装置の第2実施例を示す。
【図6】図6は、ドライバ装置の第3実施例を示す。
【図7】図7は、或る制御方法を示す。
【図8】図8は、他の制御方法を示す。
【図9】図9は、他の制御方法を示す。
【図10】図10は、他の制御方法を示す。
【図11】図11は、他の制御方法を示す。
【図12】図12は、他の制御方法を示す。
【図13】図13は、他の制御方法を示す。
【図14】図14は、他の制御方法を示す。
【図15】図15は、他の制御方法を示す。
【図16】図16は、或る制御方式を示す。
【図17】図17は、或るシミュレーション結果を示す。
【図18】図18は、他のシミュレーション結果を示す。
【図19】図19は、他のシミュレーション結果を示す。
【図20】図20は、他のシミュレーション結果を示す。
【図21】図21は、他のシミュレーション結果を示す。
【図22】図22は、他のシミュレーション結果を示す。
【図23】図23は、他のシミュレーション結果を示す。
【図24】図24は、他のシミュレーション結果を示す。
【図25】図25は、他のシミュレーション結果を示す。
【図26】図26は、他のシミュレーション結果を示す。
【図27】図27は、他のシミュレーション結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【0030】
図1には、3つの積層された有機発光ダイオード回路1〜3が示されている。下から上に向かって、第1ガラス層4、基準端子10に結合されたアルミニウム層5、第1有機発光ダイオード回路1(青色光を発生するための)、第1出力端子11に結合された第1透明層6、第2有機発光ダイオード回路2(緑色光を発生するための)、第2出力端子12に結合された第2透明層7、第3有機発光ダイオード回路3(赤色光を発生するための)、第3出力端子13に結合された酸化インジウム錫層8、及び第2ガラス層9が示されている。第2ガラス層9を介して、光15が出力する。透明層の一例は、透明電荷発生層である。しかしながら、他の種類の透明層及び他の種類の積層構造も除外されるべきではない。
【0031】
図2には、図1の回路の電気的等価回路が示されている。第1有機発光ダイオード回路1(青色光を発生するための)は、第1の並列な容量を有し、該有機発光ダイオード回路のカソードはカソード抵抗を介して基準端子10に結合される。第2有機発光ダイオード回路2(緑色光を発生するための)は、第2の並列な容量を有し、該有機発光ダイオード回路のカソードは、第1電荷発生層抵抗を介して第1出力端子11に結合されると共に、第1有機発光ダイオード回路1のアノードに結合される。第3有機発光ダイオード回路3(赤色光を発生するための)は、第3の並列な容量を有し、該有機発光ダイオード回路のカソードは、第2電荷発生層抵抗を介して第2出力端子12に結合されると共に、第2有機発光ダイオード回路2のアノードに結合され、該第3有機発光ダイオード回路のアノードは第3出力端子13に結合される。
【0032】
図3には、ドライバ装置100の第1実施例が示されている。第1及び第2有機発光ダイオード回路1、2を駆動するための該ドライバ装置100は、基準端子10と、電源端子14と、第1及び第2出力端子11、12とを有している。基準端子10と、電源端子14との間には、入力コンデンサ51が存在する。第1有機発光ダイオード回路1に関しては、第1の側が基準端子10に結合され、第2の側が第1出力端子10に結合されている。第2有機発光ダイオード回路2に関しては、第1の側が第1出力端子11に結合され、第2の側が第2出力端子12に結合されている。該ドライバ装置100は、第1出力端子11と基準端子10とに結合された第1素子21を有し、電源端子14と第1出力端子11とに結合された第1スイッチ31を有し、第1出力端子12と基準端子10とに結合された第2素子22を有し、電源端子14と第2出力端子12とに結合された第2スイッチ32を有する。第1及び第2スイッチ31、32は、各々、トランジスタを有し、第1素子21はトランジスタを有する。第2素子22はダイオードを有し、代わりに、第2素子22はトランジスタを有することもできる。
【0033】
好ましくは、各トランジスタは、内部逆並列ダイオードを有するか、又は外部の逆並列ダイオードに結合される。更に好ましくは、第1素子21及び第1スイッチ31は互いに結合されると共に、これらの相互の電極は第1インダクタ41を介して第1出力端子11に結合される。第2素子22及び第2スイッチ32は互いに結合されると共に、これらの相互の電極は第2インダクタ42を介して第2出力端子12に結合される。
【0034】
図4には、装置200の一実施例が示されている。該装置200は、設定回路102を備えると共に前記スイッチ31〜33及び素子21〜23に結合されたコントローラ101を具備するドライバ装置100を有し、更に有機発光ダイオード回路1〜3を有する(図5及び6も参照)。
【0035】
図5には、ドライバ装置100の第2実施例が示されている。このドライバ装置100は、図3に示されたものとは、第3有機発光ダイオード回路3を更に駆動すると共に、第3出力端子13を更に有する点で相違している。第3有機発光ダイオード回路3に関して、第1の側は第2出力端子12に結合され、第2の側は第3出力端子13に結合されている。該ドライバ装置100は、第3出力端子13及び基準端子10に結合された第3素子23を更に有すると共に、電源端子14及び第3出力端子13に結合された第3スイッチ33を有している。第1及び第2及び第3スイッチ31〜33は、各々、トランジスタを有し、第1及び第2素子21、22は、各々、トランジスタを有し、第3素子23はダイオードを有する。
【0036】
図6には、図5に示した第2実施例に対応するが、第3素子23が同期スイッチングを得ることができるようにダイオードの代わりにトランジスタを有するような、ドライバ装置100の第3実施例が示されている。
【0037】
好ましくは、各トランジスタは、内部逆並列ダイオードを有するか、又は外部の逆並列ダイオードに結合される。更に好ましくは、第1素子21及び第1スイッチ31は互いに結合されると共に、これらの相互の電極は第1インダクタ41を介して第1出力端子11に結合される。第2素子22及び第2スイッチ32は互いに結合されると共に、これらの相互の電極は第2インダクタ42を介して第2出力端子12に結合される。第3素子23及び第3スイッチ33は互いに結合されると共に、これらの相互の電極は第3インダクタ43を介して第3出力端子13に結合される。
【0038】
コントローラ101は、スイッチ31〜33及び素子21〜23を制御する。各出力端子11〜13並びに当該出力端子の素子21〜23及びスイッチ31〜33は、ステージ(段)を形成し、各ステージは、前記制御に依存して当該出力端子11〜13を通過する電流を定める3つのモードのうちの1つをとる。上記3つのモードは、連続導通モード、臨界/境界導通モード及び不連続導通モードを含む。前記制御は、前記スイッチ31〜33及び素子21〜23の制御電極に供給されるべきパルス信号のデューティサイクル及び/又は遅延及び/又は期間(duration)を定める。前記制御は、所謂同期スイッチングを含み及び/又は導入することもできる。設定回路102は、図7〜27に関連して後述するように、有機発光ダイオード回路1〜3に対して規定される基準電流の比較に応答して、前記スイッチ31〜33及び素子21〜23の制御電極に供給されるべきパルス信号の遅延を設定する。
【0039】
制御に関しては、単色有機発光ダイオード(OLED)回路1〜3を駆動するためには、振幅変調電流制御が好ましい。積層有機発光ダイオード回路1〜3を駆動するために、アナログヒステリシス制御、デジタルヒステリシス制御、アナログパルス幅変調制御及びデジタルパルス幅制御等の異なる制御方法を適用することができる。更に、下記の事項を仮定することができる。即ち、全ての構成部品は理想的部品であり、従って、損失及び寄生は無視され;入力は一定であり;内部OLED回路容量は、当該OLED回路の両端間電圧を一定に維持するのに充分なほど大きく;設計に対して、不感時間(dead time)は導入されず(τdead=0);OLED回路のV/I特性は既知であり;OLED回路は3つの制御可能なカラー(RGB)を有する。積層されたバックコンバータの形態のドライバ装置100は、異なる動作モードで動作させることができる。連続導通モード(CCM)、不連続導通モード(DCM)又は臨界/境界導通モード(BCM)等の動作モードは、部品の損失に対する及び異なる電流及び電圧リップルにより主に決まる部品のストレスに対する影響を有し得る。
【0040】
連続導通モード(CCM)で始めると、3つのOLED回路1〜3(RGB)を経る電流は直接的に感知するのが困難であると考察される。それ故、これら回路の各々を直接的に制御するのは困難である。従って、3つのインダクタ41〜43を経る電流が制御される:
【数1】
【0041】
インダクタ電流i42及びi41は負であり得る。第1ステップにおいて、インダクタ43を経る電流がスイッチ33により制御される。結果として、一番上のOLED回路3(赤)を経る電流が制御される。
【数2】
【0042】
入力及び出力における電力は:
【数3】
と計算することができる。
【0043】
インダクタ電流のリップルΔi43は、第1バックコンバータのデューティサイクルd1に、即ちスイッチ33がオンされている1つのスイッチング期間Tのパーセンテージに依存する。一例が、図7に示されている。
【0044】
図7において、全てはスイッチング期間T毎の時間tの関数として示され、上のグラフにはスイッチ33のゲート(gate)に供給される電圧信号が示され、次のグラフにはインダクタ43を経る電流及びリップルΔi43が示され、次のグラフにはスイッチ33を経る電流が示され、下のグラフには素子23を経る電流が示されている。
【0045】
スイッチング期間Tの第1部分の間においてインダクタ43を経る電流は増加し、第2の部分において該電流は減少する。両期間に関して、電流のリップルは:
【数4】
と計算することができる。
【0046】
これらの式から、スイッチ33を経る電流及び素子23を経る電流を計算することができる(図7も参照)。入力電力が出力電力と等しいことが分かれば(無損失)、OLED回路3を経る電流を計算することができる。
【数5】
【0047】
光出力、従ってOLED電流はユーザにより設定される。対応するOLED電圧は、当該OLEDのU/I特性により決定される。結果として、動作点が定められる。上述した式の助けにより、デューティサイクル及び平均入力電流を計算することができる。
【0048】
次のステップにおいて、インダクタ42を経る電流を制御することができ、その結果、OLED回路2(緑)を経る電流の間接的制御が得られる。2つのOLEDの基準電流の間の比較が、どちらのスイッチ/素子がオフされ、どちらが当該電流を制御するかを決める:
iOLED3>iOLED2 => iL2<0なら、スイッチ32はオフされ、素子22が制御される。
iOLED3≦iOLED2 => iL2>0なら、スイッチ32が制御され、素子22はオフされる。
【0049】
第2インダクタ42を経る電流の方向に依存して、スイッチ32又は素子22の何れかがオフされ、他方のものが該インダクタ42を介する電流を制御するために使用される。従って、負のインダクタ電流i42の場合、全スイッチング期間の間においてスイッチ32はオフされる。素子22がオフされている場合、その本来のダイオードが電流を流す。この場合、所謂同期スイッチングは除外されるべきではない。即ち、トランジスタ(通常は、オフされるような)の逆並列ダイオードが電流を流している場合、このトランジスタは、該導通中にオンされて、当該逆並列ダイオードにおける損失(dissipation)を低減することができる。負のインダクタ電流i42の一例が図8に示されている。上側ステージの式と同様に、式が見付けられる。
【0050】
図8において、全てはスイッチング期間T毎の時間tの関数として示され、上のグラフにはスイッチ32のゲート(gate)に供給される電圧信号が示され、次のグラフにはスイッチ22のゲートに供給される電圧信号が示され、次のグラフにはインダクタ42を経る電流及びリップルΔi42が示され、次のグラフにはスイッチ32を経る電流が示され、下のグラフには素子22を経る電流が示されている。入力及び出力における電力は次のように計算することができる:
【数6】
【0051】
電流リップルは次のように計算することができる:
【数7】
【0052】
次のステップにおいて、インダクタ41を経る電流を制御することができ、その結果、OLED回路1(青)を経る電流の間接的制御が得られる。2つのOLEDの基準電流の間の比較が、どちらのスイッチがオフされ、どちらが当該電流を制御するかを決定する:
iOLED2>iOLED1 => i41<0なら、スイッチ31はオフされ、素子21が制御される。
iOLED2≦iOLED1 => i41>0なら、スイッチ31が制御され、素子21はオフされる。
【0053】
入力及び出力における電力は次のように計算することができる:
【数8】
【0054】
電流リップルに関しては、次のようになる:
【数9】
【0055】
3つの入力電力の和が、全入力電力となる。
【数10】
【0056】
臨界/境界導通モード(BCM)が、図9に示されている。図9において、全てはスイッチング期間T毎の時間tの関数として示され、上のグラフにはスイッチ33のゲートに供給される電圧信号が示され、次のグラフにはインダクタ43を経る電流及びリップルΔi43が示され、次のグラフにはスイッチ33を経る電流が示され、下のグラフには素子23を経る電流が示されている。
【0057】
臨界又は境界導通モード動作は、効率を高めるために多くの用途で使用することができる。何故なら、このモードでは、零電圧スイッチングを達成することができるからである。このモードにおける式は、CCMにおける式と同一である。更に、平均インダクタ電流は、電流リップルの半分である。
【数11】
【0058】
バレー(valley)スイッチング方法を、零電圧スイッチングを得るために実施化することができる。全ステージを同一のモードで動作させる必要はない。また、例えば1つのステージのみをBCMで動作させ、他の2つのステージをCCMで動作させることも可能である。
【0059】
不連続導通モード(DCM)が、図10に示されている。図10において、全てはスイッチング期間T毎の時間tの関数として示され、上のグラフにはスイッチ33のゲートに供給される電圧信号が示され、次のグラフにはインダクタ43を経る電流及びリップルΔi43が示され、次のグラフにはスイッチ33を経る電流が示され、下のグラフには素子23を経る電流が示されている。
【0060】
DCMにおいては、インダクタ電流は短期間にわたり零となる。しかしながら、実際には、インダクタ電流が零となる時点で振動が生じる。シミュレーションの例が図11(インダクタ42を経る電流対msecでの時間)及び図12(素子22の両端間電圧対msecでの時間)に図示されている。これらの振動は、零電圧スイッチングを得るために使用することができる。該例において、素子22の両端間の電圧が最小値に到達した際に、上側のトランジスタ(この場合は、スイッチ32)はオンされねばならない。そのようにすることにより、バレースイッチングが適用される。図11及び12は、電圧が零を横切る最初の最小値で、スイッチ32をオンする(素子22は既にオフにされなければならなくなっている)のが最良であることを明確に示している。かくして、零電圧スイッチングが達成されている。該例において、2番目の最小値におけるオンは、当該振動が減衰されるので、結果的に完全な零電圧スイッチングとはならない。より長く待つほど、より大きなスイッチング損失が生じる。従って、零電圧スイッチングは、幾つかの動作点に対してのみ達成され得る。
【0061】
スイッチ31〜33のオフ時における零電圧スイッチングは、当該インダクタを介して流れる電流が充分に大きい限り何れの時点でも、且つ、何れの動作点でも達成される。素子21〜23の零電圧スイッチングは、何れの動作点でも達成されるものではない。全ての動作点において零電圧スイッチングを得るための解決策は、第1及び第2ステージに対して容易に達成することができるように、同期スイッチングを適用することである。同期スイッチングを用いれば、インダクタ電流は、図13の理論例に示されるように、負になり得る。インダクタ電流が負になった後、素子22はオフされる。この場合、該電流はスイッチ32の固有のダイオードに転流し、結果として、このトランジスタの両端間の電圧降下は無視することができるものとなり、ここで、該トランジスタは無損失でオンすることができる。
【0062】
図13において、全てはスイッチング期間T毎の時間tの関数として示され、上のグラフにはスイッチ32のゲートに供給される電圧信号が示され、次のグラフには素子22のゲートに供給される電圧信号が示され、次のグラフにはインダクタ42を経る電流及びリップルΔi42が示され、次のグラフにはスイッチ32を経る電流が示され、下のグラフには素子22を経る電流が示されている。
【0063】
最適化されたスイッチング方式に到達するために、3つの全ステージは1つの入力から、即ち同一の入力コンデンサ51から入力電流を流すことに注意しなければならない。入力容量が大きいと仮定すると、入力コンデンサ51は全ACリップルをフィルタするであろう。従って、供給源Isource=Iinから流される電流は、純粋なDC電流である。
【数12】
【0064】
2つの例が、図14及び15に示されている。図14においては、トランジスタ電流i33、i32及びi31の間の位相ズレは零に設定されている。結果として、入力コンデンサ51を経る電流i51は相対的に大きくなる。図15では、2番目の(第2)制御信号の位相ズレは120°であり、3番目の(第3)制御信号の位相ズレは240°である。従って、電流リップルは大幅に小さくなる。事実、該例では、全リップルが消滅している。
【0065】
残念なことに、第2及び第3制御信号に対する位相ズレ120°及び240°は、入力コンデンサ51における最小のリップル電流を常に保証するとは限らない。最小の電流リップルは、図16に図示されるような制御方式を用いることにより達成され得る。図16において、以下のブロックは以下の意味を有する(この場合、第3制御ステージはスイッチ33及び素子23を有し、第2制御ステージはスイッチ32及び素子22を有し、第1制御ステージはスイッチ31及び素子21を有する):
160 第3制御ステージのTdelay1=0、
161 i42ref>i43ref? もしそうなら166に進み、そうでないなら162に進む、
162 第2制御ステージのTdelay2=0、
163 i41ref>i42ref? もしそうなら165に進み、そうでないなら164に進む、
164 第1制御ステージのTdelay3=d2T、
165 第1制御ステージのTdelay3=d1T、
166 第2制御ステージのTdelay2=d1T、
167 i41ref>i42ref? もしそうなら169に進み、そうでないなら168に進む、
168 第1制御ステージのTdelay3=0、
169 第1制御ステージのTdelay3=(d1+d2)T。
【0066】
従って、i41ref及びi42ref及びi43refを選択すると共に、これらを互いに比較することにより、ステージ毎の遅延を計算することができる。
【0067】
幾つかのシミュレーション結果が、図17〜27に示されている。当該シミュレーションモデルにおいては、2つの制御技術、即ちヒステリシス電流制御及びパルス幅変調電流制御、が実施化されている。全ての構成部品は理想的であると仮定されている。以下のパラメータが使用された。即ち、Uin=24V、UdiodeR=UdiodeG=UdiodeB=0V、RdiodeR=RdiodeG=RdiodeB=2Ω、L43=L42=L41=100μH、Udiode=0.6V、IOLED3ref=3A、IOLED2ref=1A、IOLEDlref=2A、fsw=fswl=fsw2=fsw3=200kHz。
【0068】
図17〜19は、3つのインダクタを経る電流i43、i42、i41及び結果としてのOLED電流iOLED3、iOLED2、iOLED1を示している(アンペアでの電流対10-4secでの時間)。スイッチ31〜33を経る電流は、図20〜23に示されている(アンペアでの電流対10-4secでの時間)。最初の3つのトランジスタ電流の和である、結果としての入力電流iinも示されている。前記制御信号の位相ズレの影響が、図24〜27に図示された2つの例の助けで示されている(アンペアでの電流対10-4secでの時間で示され、上のグラフは第1位相ズレを示し、下のグラフは第2位相ズレを示している)。
【0069】
要約すると、ドライバ装置100は、基準端子10及び第1出力端子11に結合された第1有機発光ダイオード回路1を駆動すると共に、第1出力端子11及び第2出力端子12に結合された第2有機発光ダイオード回路2を駆動する。該ドライバ装置100は、積層された上記有機発光ダイオード回路1、2を個別に制御するために、第1/第2出力端子11/12及び基準端子10に結合された第1/第2素子21/22と、電源端子14及び第1/第2出力端子11/12に結合された第1/第2スイッチ31/32を有する。スイッチ31/32及び第1素子21はトランジスタを有し、第2素子22はトランジスタ又はダイオードを有する。第1/第2素子21/22及び第1/第2スイッチ31/32は、互いに結合されると共に、第1/第2インダクタ41/42を介して第1/第2出力端子11/12に結合される。
【0070】
スイッチ31/32及び素子21/22は、更に、1以上の抵抗、1以上のコンデンサ及び/又は1以上のコイル等の他の構成部品を有することができる。有機発光ダイオード回路1、2、3は通常はインダクタ41、42、43を介して駆動され、これらインダクタ41、42、43は、当該ドライバ装置100の一部を形成するか、又は有機発光ダイオード回路1、2、3の一部を形成するか、又はドライバ装置100と有機発光ダイオード回路1、2、3との間に配置することができる。
【0071】
以上、本発明を図面及び上記記載において詳細に図示及び説明したが、斯様な図示及び説明は、解説的又は例示的であって限定するものではないと見なされるべきである。即ち、本発明は開示された実施例に限定されるものではない。例えば、本発明を、別々に開示された実施例の別々の部品が新たな実施例に組み合わされたような実施例で実施することもできる。
【0072】
開示された実施例の他の変形例は、請求項に記載された本発明を実施する場合に、図面、当該開示及び添付請求項の精査から当業者により理解し及び実施化することができる。尚、請求項において、"有する"なる文言は他の構成要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数形を排除するものではない。また、単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項に記載された幾つかの構成要素の機能を果たすことができる。また、特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせを有利に使用することができないということを示すものではない。また、コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又は他のハードウェアの一部として供給される固体媒体又は光記憶媒体等の適切な媒体上で記憶/分配することができるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介して等の、他の形態で分配することもできる。また、請求項における如何なる符号も、範囲を限定するものと見なしてはならない。
【技術分野】
【0001】
本発明は、第1及び第2有機発光ダイオード回路を駆動するためのドライバ装置、ドライバ装置を有する装置、及び方法に関する。
【0002】
このようなドライバ装置の例は、積層された有機発光ダイオード回路を駆動するためのドライバ装置である。
【背景技術】
【0003】
米国特許第5,757,139号は、積層された有機発光デバイスのための駆動回路を開示している。各有機発光デバイスは自身の電圧源を有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、自身の電圧源を有する必要がない第1及び第2有機発光ダイオード回路を駆動するためのドライバ装置を提供することにある。
【0005】
本発明の他の目的は、各有機発光ダイオード回路が自身の電圧源を有することを必要としない装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第1態様によれば、第1及び第2有機発光ダイオード回路を駆動するためのドライバ装置は、基準端子と、電源端子と、第1及び第2出力端子とを有するドライバ装置であって、前記第1有機発光ダイオード回路は前記基準端子に結合されるべき第1側と前記第1出力端子に結合されるべき第2側とを有し、前記第2有機発光ダイオード回路は前記第1出力端子に結合されるべき第1側と前記第2出力端子に結合されるべき第2側とを有し、当該ドライバ装置が、前記第1出力端子及び前記基準端子に結合された第1素子と、前記電源端子及び前記第1出力端子に結合された第1スイッチと、前記第2出力端子及び前記基準端子に結合された第2素子と、前記電源端子及び前記第2出力端子に結合された第2スイッチとを有するようなドライバ装置により定められる。
【0007】
出力端子毎に素子及びスイッチを導入したことにより、2つの積層された有機発光ダイオード回路を、電源端子と基準端子とに結合された1つの電源を介して個別に制御することができる。
【0008】
1つの有機発光ダイオード回路は、1以上の有機発光ダイオードを有する。第1のユニット及び第2のユニットは、これらが直接的に接続され、及び、これらが第3のユニットを介して間接的に接続された場合に結合される。前記電源端子は、如何なる種類の電源にも結合されるべきものである。
【0009】
一実施例によれば、ドライバ装置は、前記スイッチがトランジスタを有し、前記素子の一方がトランジスタを有し、他方の素子がトランジスタ又はダイオードを有することにより定められる。従って、2つの有機発光ダイオード回路を制御するためには、4つのトランジスタが使用されねばならないか、又は3つのトランジスタと1つのダイオードとが使用されねばならない。トランジスタの代わりに、他のスイッチを使用することができ、ダイオードはトランジスタの一部を使用することにより実現することができる。
【0010】
一実施例によれば、ドライバ装置は、各トランジスタが内部逆並列ダイオードを有するか又は外部の逆並列ダイオードに結合されることにより定められる。このような逆並列ダイオードは逆方向に電流を流すことができる。
【0011】
一実施例によれば、ドライバ装置は、前記第1素子及び前記第1スイッチが互いに結合されると共に第1インダクタを介して前記第1出力端子に結合され、前記第2素子及び前記第2スイッチが互いに結合されると共に第2インダクタを介して前記第2出力端子に結合されることにより定められる。このようなインダクタは電流のリップルを低減する。代わりに、上記インダクタは積層された有機発光ダイオードの一部を形成することができる。
【0012】
一実施例によれば、第3有機発光ダイオード回路を更に駆動するためのドライバ装置は、当該ドライバ装置が第3出力端子を更に有し、前記第3有機発光ダイオード回路が前記第2出力端子に結合されるべき第1側と前記第3出力端子に結合されるべき第2側とを有し、当該ドライバ装置が、前記第3出力端子及び前記基準端子に結合された第3素子と、前記電源端子及び前記第3出力端子に結合された第3スイッチとを有することにより定められる。4以上の積層された有機発光ダイオード回路も除外されるべきでない。
【0013】
一実施例によれば、ドライバ装置は、前記スイッチがトランジスタを有し、前記素子のうちの2つがトランジスタを有する一方、他の素子がトランジスタ又はダイオードを有し、各トランジスタが、内部逆並列ダイオードを有するか又は外部の逆並列ダイオードに結合され、前記第1素子及び前記第1スイッチが、互いに結合されると共に、第1インダクタを介して前記第1出力端子に結合され、前記第2素子及び前記第2スイッチが、互いに結合されると共に、第2インダクタを介して前記第2出力端子に結合され、前記第3素子及び前記第3スイッチが、互いに結合されると共に、第3インダクタを介して前記第3出力端子に結合されることにより定められる。
【0014】
一実施例によれば、ドライバ装置は、前記素子の少なくとも1つ及び前記スイッチを制御するためのコントローラを更に有することにより定められる。制御されるべき上記少なくとも1つの素子は、例えば、トランジスタである。
【0015】
一実施例によれば、ドライバ装置は、各出力端子並びに対応する素子及びスイッチがステージを形成し、各ステージが前記制御に依存して当該出力端子を通過する電流を定める3つのモードのうちの1つにあることにより定められる。
【0016】
一実施例によれば、ドライバ装置は、前記3つのモードが連続導通モード、臨界/境界導通モード及び不連続導通モードを含むことにより定められる。連続導通モードに較べて、臨界/境界導通モードは改善された効率を有する。臨界/境界導通モード及び不連続導通モードは零電圧スイッチングを可能にする。不連続導通モードでは、インダクタを介しての電流は短期間にわたり零となり、電流のリップルは最小化することができる。
【0017】
一実施例によれば、ドライバ装置は、前記制御が前記スイッチ及び素子のうちの1以上の制御電極に供給されるべきパルス信号のデューティサイクル及び/又は遅延及び/又は期間(duration)を定め、及び/又は前記制御が同期スイッチングを含むことにより定められる。
【0018】
一実施例によれば、ドライバ装置は、前記コントローラが、前記有機発光ダイオード回路に対して定められた基準電流の比較に応じて、前記スイッチ及び素子のうちの1以上の制御電極に供給されるべきパルス信号の遅延を設定する設定回路を有することにより定められる。これらの基準電流は事前に選択されるべきである。
【0019】
本発明の第2態様によれば、装置は、本発明による前記ドライバ装置を有すると共に、前記第1及び第2有機発光ダイオード回路を更に有することにより定められる。
【0020】
一実施例によれば、装置は、前記第1及び第2有機発光ダイオード回路が積層構造で互いに結合されることにより定められる。このような積層構造は、例えば、一対の有機発光ダイオード回路の間に、これら有機発光ダイオード回路を直列に接続するために透明電極を有すると共に、斯かる直列接続の端部に例えば2つの更なる電極を有する。3つの(4又はそれ以上の)有機発光ダイオード回路が積層構造で互いに結合される場合、2つの(3又はそれ以上の)透明電極及び2つの更なる電極が存在するであろう、等々となる。
【0021】
一実施例によれば、装置は、各有機発光ダイオード回路が青、緑、赤又は黄の光を供給することにより定められる。
【0022】
本発明の第3態様によれば、第1及び第2有機発光ダイオード回路を、基準端子と、電源端子と、第1及び第2出力端子とを有するドライバ装置を介して駆動する方法であって、前記第1有機発光ダイオード回路が前記基準端子に結合されるべき第1側と前記第1出力端子に結合されるべき第2側とを有し、前記第2有機発光ダイオード回路が前記第1出力端子に結合されるべき第1側と前記第2出力端子に結合されるべき第2側とを有する方法は、前記第1出力端子と前記基準端子とを第1素子を介して結合するステップと、前記電源端子と前記第1出力端子との間の結合を第1スイッチを介してスイッチングするステップと、前記第2出力端子と前記基準端子とを第2素子を介して結合するステップと、前記電源端子と前記第2出力端子との間の結合を第2スイッチを介してスイッチングするステップとを有する方法により定められる。
【0023】
上記装置の及び上記方法の実施例は、前記ドライバ装置の実施例と対応する。
【0024】
一つの洞察は、有機発光デバイス毎の別個の電圧源は回避されるべきであるということであろう。
【0025】
基本的思想は、ドライバ装置に、有機発光ダイオード回路に並列に配置された素子を設けると共に、有機発光ダイオード回路と電源との間に直列に配置されたスイッチを設けるべきであるということであろう。
【0026】
自身の電圧源を有する必要がない第1及び第2有機発光ダイオード回路を駆動するためのドライバ装置を設けるという課題が解決される。
【0027】
利点は、有機発光ダイオード回路を前記スイッチ及び前記素子を介して電流制御することができるということであろう。
【0028】
本発明の上記及び他の態様は、後述する実施例から明らかとなり、斯かる実施例を参照して解説されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】図1は、積層された有機発光ダイオード回路を示す。
【図2】図2は、図1の回路の電気的等価回路を示す。
【図3】図3は、ドライバ装置の第1実施例を示す。
【図4】図4は、装置の一実施例を示す。
【図5】図5は、ドライバ装置の第2実施例を示す。
【図6】図6は、ドライバ装置の第3実施例を示す。
【図7】図7は、或る制御方法を示す。
【図8】図8は、他の制御方法を示す。
【図9】図9は、他の制御方法を示す。
【図10】図10は、他の制御方法を示す。
【図11】図11は、他の制御方法を示す。
【図12】図12は、他の制御方法を示す。
【図13】図13は、他の制御方法を示す。
【図14】図14は、他の制御方法を示す。
【図15】図15は、他の制御方法を示す。
【図16】図16は、或る制御方式を示す。
【図17】図17は、或るシミュレーション結果を示す。
【図18】図18は、他のシミュレーション結果を示す。
【図19】図19は、他のシミュレーション結果を示す。
【図20】図20は、他のシミュレーション結果を示す。
【図21】図21は、他のシミュレーション結果を示す。
【図22】図22は、他のシミュレーション結果を示す。
【図23】図23は、他のシミュレーション結果を示す。
【図24】図24は、他のシミュレーション結果を示す。
【図25】図25は、他のシミュレーション結果を示す。
【図26】図26は、他のシミュレーション結果を示す。
【図27】図27は、他のシミュレーション結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【0030】
図1には、3つの積層された有機発光ダイオード回路1〜3が示されている。下から上に向かって、第1ガラス層4、基準端子10に結合されたアルミニウム層5、第1有機発光ダイオード回路1(青色光を発生するための)、第1出力端子11に結合された第1透明層6、第2有機発光ダイオード回路2(緑色光を発生するための)、第2出力端子12に結合された第2透明層7、第3有機発光ダイオード回路3(赤色光を発生するための)、第3出力端子13に結合された酸化インジウム錫層8、及び第2ガラス層9が示されている。第2ガラス層9を介して、光15が出力する。透明層の一例は、透明電荷発生層である。しかしながら、他の種類の透明層及び他の種類の積層構造も除外されるべきではない。
【0031】
図2には、図1の回路の電気的等価回路が示されている。第1有機発光ダイオード回路1(青色光を発生するための)は、第1の並列な容量を有し、該有機発光ダイオード回路のカソードはカソード抵抗を介して基準端子10に結合される。第2有機発光ダイオード回路2(緑色光を発生するための)は、第2の並列な容量を有し、該有機発光ダイオード回路のカソードは、第1電荷発生層抵抗を介して第1出力端子11に結合されると共に、第1有機発光ダイオード回路1のアノードに結合される。第3有機発光ダイオード回路3(赤色光を発生するための)は、第3の並列な容量を有し、該有機発光ダイオード回路のカソードは、第2電荷発生層抵抗を介して第2出力端子12に結合されると共に、第2有機発光ダイオード回路2のアノードに結合され、該第3有機発光ダイオード回路のアノードは第3出力端子13に結合される。
【0032】
図3には、ドライバ装置100の第1実施例が示されている。第1及び第2有機発光ダイオード回路1、2を駆動するための該ドライバ装置100は、基準端子10と、電源端子14と、第1及び第2出力端子11、12とを有している。基準端子10と、電源端子14との間には、入力コンデンサ51が存在する。第1有機発光ダイオード回路1に関しては、第1の側が基準端子10に結合され、第2の側が第1出力端子10に結合されている。第2有機発光ダイオード回路2に関しては、第1の側が第1出力端子11に結合され、第2の側が第2出力端子12に結合されている。該ドライバ装置100は、第1出力端子11と基準端子10とに結合された第1素子21を有し、電源端子14と第1出力端子11とに結合された第1スイッチ31を有し、第1出力端子12と基準端子10とに結合された第2素子22を有し、電源端子14と第2出力端子12とに結合された第2スイッチ32を有する。第1及び第2スイッチ31、32は、各々、トランジスタを有し、第1素子21はトランジスタを有する。第2素子22はダイオードを有し、代わりに、第2素子22はトランジスタを有することもできる。
【0033】
好ましくは、各トランジスタは、内部逆並列ダイオードを有するか、又は外部の逆並列ダイオードに結合される。更に好ましくは、第1素子21及び第1スイッチ31は互いに結合されると共に、これらの相互の電極は第1インダクタ41を介して第1出力端子11に結合される。第2素子22及び第2スイッチ32は互いに結合されると共に、これらの相互の電極は第2インダクタ42を介して第2出力端子12に結合される。
【0034】
図4には、装置200の一実施例が示されている。該装置200は、設定回路102を備えると共に前記スイッチ31〜33及び素子21〜23に結合されたコントローラ101を具備するドライバ装置100を有し、更に有機発光ダイオード回路1〜3を有する(図5及び6も参照)。
【0035】
図5には、ドライバ装置100の第2実施例が示されている。このドライバ装置100は、図3に示されたものとは、第3有機発光ダイオード回路3を更に駆動すると共に、第3出力端子13を更に有する点で相違している。第3有機発光ダイオード回路3に関して、第1の側は第2出力端子12に結合され、第2の側は第3出力端子13に結合されている。該ドライバ装置100は、第3出力端子13及び基準端子10に結合された第3素子23を更に有すると共に、電源端子14及び第3出力端子13に結合された第3スイッチ33を有している。第1及び第2及び第3スイッチ31〜33は、各々、トランジスタを有し、第1及び第2素子21、22は、各々、トランジスタを有し、第3素子23はダイオードを有する。
【0036】
図6には、図5に示した第2実施例に対応するが、第3素子23が同期スイッチングを得ることができるようにダイオードの代わりにトランジスタを有するような、ドライバ装置100の第3実施例が示されている。
【0037】
好ましくは、各トランジスタは、内部逆並列ダイオードを有するか、又は外部の逆並列ダイオードに結合される。更に好ましくは、第1素子21及び第1スイッチ31は互いに結合されると共に、これらの相互の電極は第1インダクタ41を介して第1出力端子11に結合される。第2素子22及び第2スイッチ32は互いに結合されると共に、これらの相互の電極は第2インダクタ42を介して第2出力端子12に結合される。第3素子23及び第3スイッチ33は互いに結合されると共に、これらの相互の電極は第3インダクタ43を介して第3出力端子13に結合される。
【0038】
コントローラ101は、スイッチ31〜33及び素子21〜23を制御する。各出力端子11〜13並びに当該出力端子の素子21〜23及びスイッチ31〜33は、ステージ(段)を形成し、各ステージは、前記制御に依存して当該出力端子11〜13を通過する電流を定める3つのモードのうちの1つをとる。上記3つのモードは、連続導通モード、臨界/境界導通モード及び不連続導通モードを含む。前記制御は、前記スイッチ31〜33及び素子21〜23の制御電極に供給されるべきパルス信号のデューティサイクル及び/又は遅延及び/又は期間(duration)を定める。前記制御は、所謂同期スイッチングを含み及び/又は導入することもできる。設定回路102は、図7〜27に関連して後述するように、有機発光ダイオード回路1〜3に対して規定される基準電流の比較に応答して、前記スイッチ31〜33及び素子21〜23の制御電極に供給されるべきパルス信号の遅延を設定する。
【0039】
制御に関しては、単色有機発光ダイオード(OLED)回路1〜3を駆動するためには、振幅変調電流制御が好ましい。積層有機発光ダイオード回路1〜3を駆動するために、アナログヒステリシス制御、デジタルヒステリシス制御、アナログパルス幅変調制御及びデジタルパルス幅制御等の異なる制御方法を適用することができる。更に、下記の事項を仮定することができる。即ち、全ての構成部品は理想的部品であり、従って、損失及び寄生は無視され;入力は一定であり;内部OLED回路容量は、当該OLED回路の両端間電圧を一定に維持するのに充分なほど大きく;設計に対して、不感時間(dead time)は導入されず(τdead=0);OLED回路のV/I特性は既知であり;OLED回路は3つの制御可能なカラー(RGB)を有する。積層されたバックコンバータの形態のドライバ装置100は、異なる動作モードで動作させることができる。連続導通モード(CCM)、不連続導通モード(DCM)又は臨界/境界導通モード(BCM)等の動作モードは、部品の損失に対する及び異なる電流及び電圧リップルにより主に決まる部品のストレスに対する影響を有し得る。
【0040】
連続導通モード(CCM)で始めると、3つのOLED回路1〜3(RGB)を経る電流は直接的に感知するのが困難であると考察される。それ故、これら回路の各々を直接的に制御するのは困難である。従って、3つのインダクタ41〜43を経る電流が制御される:
【数1】
【0041】
インダクタ電流i42及びi41は負であり得る。第1ステップにおいて、インダクタ43を経る電流がスイッチ33により制御される。結果として、一番上のOLED回路3(赤)を経る電流が制御される。
【数2】
【0042】
入力及び出力における電力は:
【数3】
と計算することができる。
【0043】
インダクタ電流のリップルΔi43は、第1バックコンバータのデューティサイクルd1に、即ちスイッチ33がオンされている1つのスイッチング期間Tのパーセンテージに依存する。一例が、図7に示されている。
【0044】
図7において、全てはスイッチング期間T毎の時間tの関数として示され、上のグラフにはスイッチ33のゲート(gate)に供給される電圧信号が示され、次のグラフにはインダクタ43を経る電流及びリップルΔi43が示され、次のグラフにはスイッチ33を経る電流が示され、下のグラフには素子23を経る電流が示されている。
【0045】
スイッチング期間Tの第1部分の間においてインダクタ43を経る電流は増加し、第2の部分において該電流は減少する。両期間に関して、電流のリップルは:
【数4】
と計算することができる。
【0046】
これらの式から、スイッチ33を経る電流及び素子23を経る電流を計算することができる(図7も参照)。入力電力が出力電力と等しいことが分かれば(無損失)、OLED回路3を経る電流を計算することができる。
【数5】
【0047】
光出力、従ってOLED電流はユーザにより設定される。対応するOLED電圧は、当該OLEDのU/I特性により決定される。結果として、動作点が定められる。上述した式の助けにより、デューティサイクル及び平均入力電流を計算することができる。
【0048】
次のステップにおいて、インダクタ42を経る電流を制御することができ、その結果、OLED回路2(緑)を経る電流の間接的制御が得られる。2つのOLEDの基準電流の間の比較が、どちらのスイッチ/素子がオフされ、どちらが当該電流を制御するかを決める:
iOLED3>iOLED2 => iL2<0なら、スイッチ32はオフされ、素子22が制御される。
iOLED3≦iOLED2 => iL2>0なら、スイッチ32が制御され、素子22はオフされる。
【0049】
第2インダクタ42を経る電流の方向に依存して、スイッチ32又は素子22の何れかがオフされ、他方のものが該インダクタ42を介する電流を制御するために使用される。従って、負のインダクタ電流i42の場合、全スイッチング期間の間においてスイッチ32はオフされる。素子22がオフされている場合、その本来のダイオードが電流を流す。この場合、所謂同期スイッチングは除外されるべきではない。即ち、トランジスタ(通常は、オフされるような)の逆並列ダイオードが電流を流している場合、このトランジスタは、該導通中にオンされて、当該逆並列ダイオードにおける損失(dissipation)を低減することができる。負のインダクタ電流i42の一例が図8に示されている。上側ステージの式と同様に、式が見付けられる。
【0050】
図8において、全てはスイッチング期間T毎の時間tの関数として示され、上のグラフにはスイッチ32のゲート(gate)に供給される電圧信号が示され、次のグラフにはスイッチ22のゲートに供給される電圧信号が示され、次のグラフにはインダクタ42を経る電流及びリップルΔi42が示され、次のグラフにはスイッチ32を経る電流が示され、下のグラフには素子22を経る電流が示されている。入力及び出力における電力は次のように計算することができる:
【数6】
【0051】
電流リップルは次のように計算することができる:
【数7】
【0052】
次のステップにおいて、インダクタ41を経る電流を制御することができ、その結果、OLED回路1(青)を経る電流の間接的制御が得られる。2つのOLEDの基準電流の間の比較が、どちらのスイッチがオフされ、どちらが当該電流を制御するかを決定する:
iOLED2>iOLED1 => i41<0なら、スイッチ31はオフされ、素子21が制御される。
iOLED2≦iOLED1 => i41>0なら、スイッチ31が制御され、素子21はオフされる。
【0053】
入力及び出力における電力は次のように計算することができる:
【数8】
【0054】
電流リップルに関しては、次のようになる:
【数9】
【0055】
3つの入力電力の和が、全入力電力となる。
【数10】
【0056】
臨界/境界導通モード(BCM)が、図9に示されている。図9において、全てはスイッチング期間T毎の時間tの関数として示され、上のグラフにはスイッチ33のゲートに供給される電圧信号が示され、次のグラフにはインダクタ43を経る電流及びリップルΔi43が示され、次のグラフにはスイッチ33を経る電流が示され、下のグラフには素子23を経る電流が示されている。
【0057】
臨界又は境界導通モード動作は、効率を高めるために多くの用途で使用することができる。何故なら、このモードでは、零電圧スイッチングを達成することができるからである。このモードにおける式は、CCMにおける式と同一である。更に、平均インダクタ電流は、電流リップルの半分である。
【数11】
【0058】
バレー(valley)スイッチング方法を、零電圧スイッチングを得るために実施化することができる。全ステージを同一のモードで動作させる必要はない。また、例えば1つのステージのみをBCMで動作させ、他の2つのステージをCCMで動作させることも可能である。
【0059】
不連続導通モード(DCM)が、図10に示されている。図10において、全てはスイッチング期間T毎の時間tの関数として示され、上のグラフにはスイッチ33のゲートに供給される電圧信号が示され、次のグラフにはインダクタ43を経る電流及びリップルΔi43が示され、次のグラフにはスイッチ33を経る電流が示され、下のグラフには素子23を経る電流が示されている。
【0060】
DCMにおいては、インダクタ電流は短期間にわたり零となる。しかしながら、実際には、インダクタ電流が零となる時点で振動が生じる。シミュレーションの例が図11(インダクタ42を経る電流対msecでの時間)及び図12(素子22の両端間電圧対msecでの時間)に図示されている。これらの振動は、零電圧スイッチングを得るために使用することができる。該例において、素子22の両端間の電圧が最小値に到達した際に、上側のトランジスタ(この場合は、スイッチ32)はオンされねばならない。そのようにすることにより、バレースイッチングが適用される。図11及び12は、電圧が零を横切る最初の最小値で、スイッチ32をオンする(素子22は既にオフにされなければならなくなっている)のが最良であることを明確に示している。かくして、零電圧スイッチングが達成されている。該例において、2番目の最小値におけるオンは、当該振動が減衰されるので、結果的に完全な零電圧スイッチングとはならない。より長く待つほど、より大きなスイッチング損失が生じる。従って、零電圧スイッチングは、幾つかの動作点に対してのみ達成され得る。
【0061】
スイッチ31〜33のオフ時における零電圧スイッチングは、当該インダクタを介して流れる電流が充分に大きい限り何れの時点でも、且つ、何れの動作点でも達成される。素子21〜23の零電圧スイッチングは、何れの動作点でも達成されるものではない。全ての動作点において零電圧スイッチングを得るための解決策は、第1及び第2ステージに対して容易に達成することができるように、同期スイッチングを適用することである。同期スイッチングを用いれば、インダクタ電流は、図13の理論例に示されるように、負になり得る。インダクタ電流が負になった後、素子22はオフされる。この場合、該電流はスイッチ32の固有のダイオードに転流し、結果として、このトランジスタの両端間の電圧降下は無視することができるものとなり、ここで、該トランジスタは無損失でオンすることができる。
【0062】
図13において、全てはスイッチング期間T毎の時間tの関数として示され、上のグラフにはスイッチ32のゲートに供給される電圧信号が示され、次のグラフには素子22のゲートに供給される電圧信号が示され、次のグラフにはインダクタ42を経る電流及びリップルΔi42が示され、次のグラフにはスイッチ32を経る電流が示され、下のグラフには素子22を経る電流が示されている。
【0063】
最適化されたスイッチング方式に到達するために、3つの全ステージは1つの入力から、即ち同一の入力コンデンサ51から入力電流を流すことに注意しなければならない。入力容量が大きいと仮定すると、入力コンデンサ51は全ACリップルをフィルタするであろう。従って、供給源Isource=Iinから流される電流は、純粋なDC電流である。
【数12】
【0064】
2つの例が、図14及び15に示されている。図14においては、トランジスタ電流i33、i32及びi31の間の位相ズレは零に設定されている。結果として、入力コンデンサ51を経る電流i51は相対的に大きくなる。図15では、2番目の(第2)制御信号の位相ズレは120°であり、3番目の(第3)制御信号の位相ズレは240°である。従って、電流リップルは大幅に小さくなる。事実、該例では、全リップルが消滅している。
【0065】
残念なことに、第2及び第3制御信号に対する位相ズレ120°及び240°は、入力コンデンサ51における最小のリップル電流を常に保証するとは限らない。最小の電流リップルは、図16に図示されるような制御方式を用いることにより達成され得る。図16において、以下のブロックは以下の意味を有する(この場合、第3制御ステージはスイッチ33及び素子23を有し、第2制御ステージはスイッチ32及び素子22を有し、第1制御ステージはスイッチ31及び素子21を有する):
160 第3制御ステージのTdelay1=0、
161 i42ref>i43ref? もしそうなら166に進み、そうでないなら162に進む、
162 第2制御ステージのTdelay2=0、
163 i41ref>i42ref? もしそうなら165に進み、そうでないなら164に進む、
164 第1制御ステージのTdelay3=d2T、
165 第1制御ステージのTdelay3=d1T、
166 第2制御ステージのTdelay2=d1T、
167 i41ref>i42ref? もしそうなら169に進み、そうでないなら168に進む、
168 第1制御ステージのTdelay3=0、
169 第1制御ステージのTdelay3=(d1+d2)T。
【0066】
従って、i41ref及びi42ref及びi43refを選択すると共に、これらを互いに比較することにより、ステージ毎の遅延を計算することができる。
【0067】
幾つかのシミュレーション結果が、図17〜27に示されている。当該シミュレーションモデルにおいては、2つの制御技術、即ちヒステリシス電流制御及びパルス幅変調電流制御、が実施化されている。全ての構成部品は理想的であると仮定されている。以下のパラメータが使用された。即ち、Uin=24V、UdiodeR=UdiodeG=UdiodeB=0V、RdiodeR=RdiodeG=RdiodeB=2Ω、L43=L42=L41=100μH、Udiode=0.6V、IOLED3ref=3A、IOLED2ref=1A、IOLEDlref=2A、fsw=fswl=fsw2=fsw3=200kHz。
【0068】
図17〜19は、3つのインダクタを経る電流i43、i42、i41及び結果としてのOLED電流iOLED3、iOLED2、iOLED1を示している(アンペアでの電流対10-4secでの時間)。スイッチ31〜33を経る電流は、図20〜23に示されている(アンペアでの電流対10-4secでの時間)。最初の3つのトランジスタ電流の和である、結果としての入力電流iinも示されている。前記制御信号の位相ズレの影響が、図24〜27に図示された2つの例の助けで示されている(アンペアでの電流対10-4secでの時間で示され、上のグラフは第1位相ズレを示し、下のグラフは第2位相ズレを示している)。
【0069】
要約すると、ドライバ装置100は、基準端子10及び第1出力端子11に結合された第1有機発光ダイオード回路1を駆動すると共に、第1出力端子11及び第2出力端子12に結合された第2有機発光ダイオード回路2を駆動する。該ドライバ装置100は、積層された上記有機発光ダイオード回路1、2を個別に制御するために、第1/第2出力端子11/12及び基準端子10に結合された第1/第2素子21/22と、電源端子14及び第1/第2出力端子11/12に結合された第1/第2スイッチ31/32を有する。スイッチ31/32及び第1素子21はトランジスタを有し、第2素子22はトランジスタ又はダイオードを有する。第1/第2素子21/22及び第1/第2スイッチ31/32は、互いに結合されると共に、第1/第2インダクタ41/42を介して第1/第2出力端子11/12に結合される。
【0070】
スイッチ31/32及び素子21/22は、更に、1以上の抵抗、1以上のコンデンサ及び/又は1以上のコイル等の他の構成部品を有することができる。有機発光ダイオード回路1、2、3は通常はインダクタ41、42、43を介して駆動され、これらインダクタ41、42、43は、当該ドライバ装置100の一部を形成するか、又は有機発光ダイオード回路1、2、3の一部を形成するか、又はドライバ装置100と有機発光ダイオード回路1、2、3との間に配置することができる。
【0071】
以上、本発明を図面及び上記記載において詳細に図示及び説明したが、斯様な図示及び説明は、解説的又は例示的であって限定するものではないと見なされるべきである。即ち、本発明は開示された実施例に限定されるものではない。例えば、本発明を、別々に開示された実施例の別々の部品が新たな実施例に組み合わされたような実施例で実施することもできる。
【0072】
開示された実施例の他の変形例は、請求項に記載された本発明を実施する場合に、図面、当該開示及び添付請求項の精査から当業者により理解し及び実施化することができる。尚、請求項において、"有する"なる文言は他の構成要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数形を排除するものではない。また、単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項に記載された幾つかの構成要素の機能を果たすことができる。また、特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせを有利に使用することができないということを示すものではない。また、コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又は他のハードウェアの一部として供給される固体媒体又は光記憶媒体等の適切な媒体上で記憶/分配することができるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介して等の、他の形態で分配することもできる。また、請求項における如何なる符号も、範囲を限定するものと見なしてはならない。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1及び第2有機発光ダイオード回路を駆動するためのドライバ装置であって、基準端子と、電源端子と、第1及び第2出力端子とを有し、前記第1有機発光ダイオード回路は前記基準端子に結合されるべき第1側と前記第1出力端子に結合されるべき第2側とを有し、前記第2有機発光ダイオード回路は前記第1出力端子に結合されるべき第1側と前記第2出力端子に結合されるべき第2側とを有し、当該ドライバ装置が、前記第1出力端子及び前記基準端子に結合された第1素子と、前記電源端子及び前記第1出力端子に結合された第1スイッチと、前記第2出力端子及び前記基準端子に結合された第2素子と、前記電源端子及び前記第2出力端子に結合された第2スイッチとを有するドライバ装置。
【請求項2】
前記スイッチがトランジスタを有し、前記素子の一方がトランジスタを有し、他方の素子がトランジスタ又はダイオードを有する請求項1に記載のドライバ装置。
【請求項3】
前記トランジスタの各々が、内部逆並列ダイオードを有するか又は外部の逆並列ダイオードに結合される請求項2に記載のドライバ装置。
【請求項4】
前記第1素子及び前記第1スイッチが、互いに結合されると共に、第1インダクタを介して前記第1出力端子に結合され、前記第2素子及び前記第2スイッチが、互いに結合されると共に、第2インダクタを介して前記第2出力端子に結合される請求項1に記載のドライバ装置。
【請求項5】
第3有機発光ダイオード回路を更に駆動するための請求項1に記載のドライバ装置において、第3出力端子を更に有し、前記第3有機発光ダイオード回路は前記第2出力端子に結合されるべき第1側と前記第3出力端子に結合されるべき第2側とを有し、当該ドライバ装置が、前記第3出力端子及び前記基準端子に結合された第3素子と、前記電源端子及び前記第3出力端子に結合された第3スイッチとを有するドライバ装置。
【請求項6】
前記スイッチがトランジスタを有し、前記素子のうちの2つがトランジスタを有する一方、他の素子がトランジスタ又はダイオードを有し、前記トランジスタの各々が、内部逆並列ダイオードを有するか又は外部の逆並列ダイオードに結合され、前記第1素子及び前記第1スイッチが、互いに結合されると共に、第1インダクタを介して前記第1出力端子に結合され、前記第2素子及び前記第2スイッチが、互いに結合されると共に、第2インダクタを介して前記第2出力端子に結合され、前記第3素子及び前記第3スイッチが、互いに結合されると共に、第3インダクタを介して前記第3出力端子に結合される請求項5に記載のドライバ装置。
【請求項7】
前記素子の少なくとも1つ及び前記スイッチを制御するためのコントローラを更に有する請求項1に記載のドライバ装置。
【請求項8】
前記出力端子の各々、並びに対応する前記素子及び前記スイッチがステージを形成し、これらステージの各々が前記制御に依存して当該出力端子を通過する電流を定める3つのモードのうちの1つにある請求項7に記載のドライバ装置。
【請求項9】
前記3つのモードが、連続導通モード、臨界/境界導通モード及び不連続導通モードを含む請求項8に記載のドライバ装置。
【請求項10】
前記制御が前記スイッチ及び素子のうちの1以上の制御電極に供給されるべきパルス信号のデューティサイクル及び/又は遅延及び/又は期間を定め、及び/又は前記制御が同期スイッチングを含む請求項7に記載のドライバ装置。
【請求項11】
前記コントローラが、前記有機発光ダイオード回路に対して定められた基準電流の比較に応じて、前記スイッチ及び素子のうちの1以上の制御電極に供給されるべきパルス信号の遅延を設定する設定回路を有する請求項7に記載のドライバ装置。
【請求項12】
請求項1に記載のドライバ装置を有すると共に、前記第1及び第2有機発光ダイオード回路を更に有する装置。
【請求項13】
前記第1及び第2有機発光ダイオード回路が積層構造で互いに結合されている請求項12に記載の装置。
【請求項14】
前記有機発光ダイオード回路の各々が青色、緑色、赤色又は黄色の光を供給する請求項12に記載の装置。
【請求項15】
第1及び第2有機発光ダイオード回路を、基準端子と、電源端子と、第1及び第2出力端子とを有するドライバ装置を介して駆動する方法であって、前記第1有機発光ダイオード回路は前記基準端子に結合されるべき第1側と前記第1出力端子に結合されるべき第2側とを有し、前記第2有機発光ダイオード回路は前記第1出力端子に結合されるべき第1側と前記第2出力端子に結合されるべき第2側とを有し、当該方法が、前記第1出力端子と前記基準端子とを第1素子を介して結合するステップと、前記電源端子と前記第1出力端子との間の結合を第1スイッチを介してスイッチングするステップと、前記第2出力端子と前記基準端子とを第2素子を介して結合するステップと、前記電源端子と前記第2出力端子との間の結合を第2スイッチを介してスイッチングするステップとを有する方法。
【請求項1】
第1及び第2有機発光ダイオード回路を駆動するためのドライバ装置であって、基準端子と、電源端子と、第1及び第2出力端子とを有し、前記第1有機発光ダイオード回路は前記基準端子に結合されるべき第1側と前記第1出力端子に結合されるべき第2側とを有し、前記第2有機発光ダイオード回路は前記第1出力端子に結合されるべき第1側と前記第2出力端子に結合されるべき第2側とを有し、当該ドライバ装置が、前記第1出力端子及び前記基準端子に結合された第1素子と、前記電源端子及び前記第1出力端子に結合された第1スイッチと、前記第2出力端子及び前記基準端子に結合された第2素子と、前記電源端子及び前記第2出力端子に結合された第2スイッチとを有するドライバ装置。
【請求項2】
前記スイッチがトランジスタを有し、前記素子の一方がトランジスタを有し、他方の素子がトランジスタ又はダイオードを有する請求項1に記載のドライバ装置。
【請求項3】
前記トランジスタの各々が、内部逆並列ダイオードを有するか又は外部の逆並列ダイオードに結合される請求項2に記載のドライバ装置。
【請求項4】
前記第1素子及び前記第1スイッチが、互いに結合されると共に、第1インダクタを介して前記第1出力端子に結合され、前記第2素子及び前記第2スイッチが、互いに結合されると共に、第2インダクタを介して前記第2出力端子に結合される請求項1に記載のドライバ装置。
【請求項5】
第3有機発光ダイオード回路を更に駆動するための請求項1に記載のドライバ装置において、第3出力端子を更に有し、前記第3有機発光ダイオード回路は前記第2出力端子に結合されるべき第1側と前記第3出力端子に結合されるべき第2側とを有し、当該ドライバ装置が、前記第3出力端子及び前記基準端子に結合された第3素子と、前記電源端子及び前記第3出力端子に結合された第3スイッチとを有するドライバ装置。
【請求項6】
前記スイッチがトランジスタを有し、前記素子のうちの2つがトランジスタを有する一方、他の素子がトランジスタ又はダイオードを有し、前記トランジスタの各々が、内部逆並列ダイオードを有するか又は外部の逆並列ダイオードに結合され、前記第1素子及び前記第1スイッチが、互いに結合されると共に、第1インダクタを介して前記第1出力端子に結合され、前記第2素子及び前記第2スイッチが、互いに結合されると共に、第2インダクタを介して前記第2出力端子に結合され、前記第3素子及び前記第3スイッチが、互いに結合されると共に、第3インダクタを介して前記第3出力端子に結合される請求項5に記載のドライバ装置。
【請求項7】
前記素子の少なくとも1つ及び前記スイッチを制御するためのコントローラを更に有する請求項1に記載のドライバ装置。
【請求項8】
前記出力端子の各々、並びに対応する前記素子及び前記スイッチがステージを形成し、これらステージの各々が前記制御に依存して当該出力端子を通過する電流を定める3つのモードのうちの1つにある請求項7に記載のドライバ装置。
【請求項9】
前記3つのモードが、連続導通モード、臨界/境界導通モード及び不連続導通モードを含む請求項8に記載のドライバ装置。
【請求項10】
前記制御が前記スイッチ及び素子のうちの1以上の制御電極に供給されるべきパルス信号のデューティサイクル及び/又は遅延及び/又は期間を定め、及び/又は前記制御が同期スイッチングを含む請求項7に記載のドライバ装置。
【請求項11】
前記コントローラが、前記有機発光ダイオード回路に対して定められた基準電流の比較に応じて、前記スイッチ及び素子のうちの1以上の制御電極に供給されるべきパルス信号の遅延を設定する設定回路を有する請求項7に記載のドライバ装置。
【請求項12】
請求項1に記載のドライバ装置を有すると共に、前記第1及び第2有機発光ダイオード回路を更に有する装置。
【請求項13】
前記第1及び第2有機発光ダイオード回路が積層構造で互いに結合されている請求項12に記載の装置。
【請求項14】
前記有機発光ダイオード回路の各々が青色、緑色、赤色又は黄色の光を供給する請求項12に記載の装置。
【請求項15】
第1及び第2有機発光ダイオード回路を、基準端子と、電源端子と、第1及び第2出力端子とを有するドライバ装置を介して駆動する方法であって、前記第1有機発光ダイオード回路は前記基準端子に結合されるべき第1側と前記第1出力端子に結合されるべき第2側とを有し、前記第2有機発光ダイオード回路は前記第1出力端子に結合されるべき第1側と前記第2出力端子に結合されるべき第2側とを有し、当該方法が、前記第1出力端子と前記基準端子とを第1素子を介して結合するステップと、前記電源端子と前記第1出力端子との間の結合を第1スイッチを介してスイッチングするステップと、前記第2出力端子と前記基準端子とを第2素子を介して結合するステップと、前記電源端子と前記第2出力端子との間の結合を第2スイッチを介してスイッチングするステップとを有する方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【公表番号】特表2011−526002(P2011−526002A)
【公表日】平成23年9月29日(2011.9.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−515692(P2011−515692)
【出願日】平成21年6月19日(2009.6.19)
【国際出願番号】PCT/IB2009/052632
【国際公開番号】WO2009/156925
【国際公開日】平成21年12月30日(2009.12.30)
【出願人】(590000248)コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成23年9月29日(2011.9.29)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年6月19日(2009.6.19)
【国際出願番号】PCT/IB2009/052632
【国際公開番号】WO2009/156925
【国際公開日】平成21年12月30日(2009.12.30)
【出願人】(590000248)コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Fターム(参考)】
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