专利名称：能量恢复电发光板供电/驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及电发光，更具体地说，涉及能显著提高效率的改进的电发光板驱动电路。
图1是先有技术的电发光板10的截面图。在透明前保护层12和后保护层22之间有透明前电极14、荧光层16、介质元件18和后电极20。工作时，电压源24把高AC电压加到前电极14和后电极20之间，于是在其间产生电场。由于电场的作用，荧光层16中的荧光物质原子被激发到高能态。去掉电场之后，原子回落到低能态，在此过程中发射光子呈可见光。
但先有技术的电发光板存在的一个问题是它们效率不高。特别是电池供电的手持装置，最好尽量减少电发光板的能耗，以便在电池必须重新充电之前可以有最长的使用时间。
先有技术的典型电发光板的驱动器包括电池、将电池电压升高到直流高电压(例如，80到150伏)的电源供电部分以及高压全H型电桥部分。所述高压全H型电桥部分交替地先在一个方向，然后在另一方向将电发光板连接到高压源。为了在每次这种转换中使发光板放电，板电极是短路的，导致使用时的能量浪费。
因此，本发明的一个目的就是提供一种能更有效地使用电池能量的电发光板驱动器。
发明概述为此目的，本发明的第一方面提供如权利要求1所述的电发光板驱动电路。本发明的第二方面提供如权利要求16所述的显示装置。在各从属权利要求中定义了一些有利的实施例。
按照一个实施例，本发明针对包括可充电电池和电发光板的电发光板驱动电路。电发光板包括前电极和后电极。驱动电路连接到电池和电发光板上，并配置成交替地向前电极和后电极供电，以便使电发光板发光。所述电路还配置成可使前电极和后电极交替地对电池放电，从而对电池再充电而不是将储存的能量作为热量耗散掉。
所述电发光板驱动电路最好配置成能交替地使前电极和后电极充电和放电。
按照一个实施例，所述电路还包括具有初级绕组和次级绕组的交互电感器(trans-inductor)，所述电感器连接到电发光板上；以及全H型电桥，它通过交互电感器连接到电池的正电压端和电发光板上。所述全H型电桥最好包括四个低压MOSFET晶体管，后者连接到系统控制器上并受其控制。所述电路还可包括一对高压MOSFET晶体管，后者连接到电发光板的后电极上，这对晶体管配置成选择性地将电发光板与次级绕组连接和断开。
所述电路还可包括初级绕组电流监控电路，例如比较器，它连接到全H型电桥各晶体管中两个晶体管的源极端子。更有利的是，初级绕组电流监控电路配置成当初级绕组中的电流超过预定量时可产生信号并向系统控制器发送此信号。所述电路还可包括次级绕组充电电流监控电路，它连接到所述一对高压晶体管的每个晶体管的源极端子，其中所述次级绕组充电电流监控电路配置成当流经电发光板的电流小于预定量时可产生信号并向系统控制器发送此信号。所述电路还可包括次级绕组放电电流监控电路，它连接到所述一对高压晶体管的每个晶体管的源极端子，所述次级绕组电流监控电路配置成当流经电发光板的电流超过预定量时可产生信号并向系统控制器发送此信号。
或者，如权利要求1的驱动电路可用来驱动有机电发光二极管，例如聚合物发光二极管(PolyLED或PLED)或有机发光二极管(OLED)。PLED和OLED是最近公开的技术，所述技术基于某些有机材料，例如某些聚合物，可以用作发光二极管中的半导体这一事实。这种有机电发光LED的缺点是每个LED都会有一个伴生电容，由于前后电极间有机电发光材料的薄层致使所述电容相对较大。接通PLED或OLED时，此电容充电，断开PLED或OLED时，电容例如通过短路前后电极而放电，如US5,723,950所述。
根据本发明的一个实施例，电发光板驱动电路配置成使前后电极向电池放电，从而使伴随PLED或OLED的伴生电容向电池放电、而不是将储存的能量作为热量耗散掉。
另外，当不作为光源使用时，PLED或OLED还可配置成作为太阳能电池使用。也就是说，照射到PLED或OLED的光被转换成电能。相应地，本发明的另一实施例是一种电发光板驱动电路，它配置成将电发光板产生的电能放电到电池。
发明的详细说明根据一个实施例，本发明针对能量恢复电发光板电源和驱动电路。
图2是根据本发明一个实施例的电路图，它图解说明能量恢复电发光板驱动电路100。电发光板驱动电路100包括电池102，最好是一个DC电源。电池102具有正压端104和负压端106。
板驱动电路100驱动电发光板124。如前述，电发光板124的作用如同一个电容器。具体地说，电发光板124具有后电极124b和前电极124a。在所示实施例中，电发光板驱动电路100还具有与电发光板124并联的电容器126。但是应当指出，只有当电发光板124的串联电阻很高，足以在初级绕组120(初级绕组120的工作在下面说明)的反射电压上引起显著的电压浪涌时才需要电容器126。当电发光板124包括高电阻的透明电极时就是这种情况。
电发光板124还包括如图1所示的另外的层，例如前后保护层，荧光层，以及介质元件，为简明起见，对这些部分在此不作进一步的讨论。当电发光板124的电极124a和124b交替被充电和放电时，光子被交替地激发和去激发，导致从电发光板124发出可见光。
电发光板驱动电路100还包括交互电感器119，它由具有第一端子117和第二端子118的初级绕组120以及具有第一端子123和第二端子118的次级绕组122构成。次级绕组122的匝数是初级绕组120匝数的N倍。次级绕组122连接到前电极124a。
在所示实施例中，电发光灯驱动电路100还可包括全H型电桥108。全H型电桥108包括四个电流流动控制器件，最好是低压开关晶体管，在此为晶体管111，112，113和114。晶体管111到114用来双向驱动初级绕组120并将储存在初级绕组120中的电感能量反馈回电池102。在一优选实施例中，并如图所示，晶体管111和112是P沟道MOSFET，而晶体管113和114是N沟道MOSFET。
晶体管111的源极端子111b连接到电压源102的正电压端104。晶体管111的漏极端子111c连接到端子117。端子117连接到晶体管113，下面将作说明。
晶体管112的源极端子112b也连接到电压源102的正电压端104。晶体管112的漏极端子112c连接到端子118。端子118连接到次级绕组122的第一端子和晶体管114，下面将作说明。
晶体管113的源极端子113b连接到初级绕组电流控制电路140，下面将详细讨论。晶体管113的漏极端子113c连接到端子117。端子117也连接到晶体管111的漏极端子111c。
晶体管114的源极端子114b连接到初级绕组电流控制电路140。晶体管114的漏极端子114c连接到端子118。端子118连接到晶体管112的漏极端子112c。
晶体管111到114中每个晶体管的栅极端子、即栅极端子111a到114a、连接到系统控制器150。系统控制器150控制晶体管111到114中哪个接通和断开以及同步晶体管的接通和断开。另外，系统控制器150控制附加晶体管115和116，它们的配置和功能在下面说明。正如在图3到图6的流程图中将作详细说明，晶体管111到116由系统控制器150以特定的顺序在既定的时间接通和断开，以确保储存在电发光板124的电极中的电容能量被用来对电池102再充电，而不是作为热量耗散掉。
如前所述，电发光板驱动电路100还包括两个电流控制器件，最好是高压开关晶体管，此处为晶体管115和116。晶体管115和116用来使电发光板124和电容器126与次级绕组122接通和断开。在一优选实施例中，并如图所示，晶体管116是P沟道MOSFET晶体管，而晶体管115是N沟道MOSFET晶体管。
晶体管115和116二者并联，并且与电发光板124串联。具体地说，晶体管115的漏极端子115c通过二极管129连接到电发光板124的后电极124b，而晶体管116的漏极端子116c通过二极管128连接到电发光板124的后电极124b。晶体管115和116的源极端子115b和116b相互连接并分别连接到次级绕组电流检测电路130，下面将作详细说明该电路。
初级绕组电流监控电路140的中心节点143分别连接到晶体管113和114的源极端子113b和114b。初级绕组电流监控电路140的一端连接到电池102的正压端104，另一端连接到电池102的负压端106。初级绕组电流监控电路140监控初级绕组120的充电，并且当初级绕组120上的电荷超过了预定的可允许的最大值时向系统控制器150输出信号160(-IPS)。
根据本发明的一个实施例，初级绕组电流监控电路140还包括一对比较器141和142。比较器141向系统控制器150输出信号160。如前所述，信号160表示初级绕组120上的电荷超过了预定的可允许的最大值。比较器141有两个输入端，其中一个连接到参考电压源144的正压端。比较器141的另一端连接到节点端143。节点端143通过电阻148连接到电池102的负压端106、连接到晶体管113和114的源极端子113b和114b、以及连接到比较器142的反向端，下面将作说明。
另一方面，比较器142向系统控制器150输出信号162(-ReChg_End)。信号162表示初级绕组120上的电荷少于预定的可允许的最小值，或电池已充分充电。比较器142有两个输入端，其中一个连接到参考电压源146的负压端。比较器142的另一端连接到节点端143。应当指出，根据本发明的一个实施例，比较器142对于电发光板驱动电路100是任选的，下面将作说明。而且，还应当指出，本发明不限于初级绕组电流监控电路140的范围，其它电流监控电路也可采用。
另一方面，次级绕组电流监控电路130包括四个比较器，即比较器132，134，136和138。比较器132和134用作放电电流断开检测电路130a。具体地说，并如下面将要进一步说明，比较器132和134检测流经次级绕组122和电发光板124的电流何时超过所需的最大值、表示在次级绕组122上已达到最大的磁能储存。
同理，比较器136和138用作充电电流下降检测电路130b。下面将作详细说明，比较器136和138检测流经次级绕组122和电发光板124的电流何时小于所需的最小值、表明在次级绕组122上已再没有足够的储存磁能可用来为电发光板124和电容器126充电。
比较器132有两个输入端，其中一个连接到晶体管115和116的源极端子115b和116b，另一个连接到参考电压源160的负压端。当比较器132检测到通过次级绕组122流到左边的电流超过所需的最大值、表明在所述绕组上已达到最大磁能储存时，比较器132产生输出信号133(EL_P_DCHG)给系统控制器150。
比较器134也有两个输入端，其中一个连接到晶体管115和116的源极端子115b和116b，另一个连接到参考电压源162的正压端。当比较器134检测到通过次级绕组122流到右边的电流超过所需的最大值、表明在所述绕组上已达到最大磁能储存时，比较器134产生输出信号135(EL_N_DCHG)给系统控制器150。
比较器136有两个输入端，其中一个连接到晶体管115和116的源极端子115b和116b，另一个连接到参考电压源160的负压端。当比较器检测到通过次级绕组122流到左边的电流小于所需的最小值、表明在次级绕组122中储存的全部有用磁能都已发送给了电发光板124时，比较器136产生输出信号137(EL_N_CHG_STOP)给系统控制器150。
比较器138也有两个输入端，其中一个连接到晶体管115和116的源极端子115b和116b，另一个连接到参考电压源162的正压端。当比较器检测到通过次级绕组122流到右边的电流小于所需的最小值、表明在次级绕组122中储存的全部有用磁能都已发送给了电发光板124时，比较器138产生输出信号139(EL_P_CHG_STOP)给系统控制器150。
如前所述，系统控制器150控制晶体管111到116，并采用一种算法使电发光板124交替地充电和放电。通常，用所述算法先使电发光板124的前电极124a充电，然后使前电极124a中储存的能量放电回到电池102，以使电池102再充电。然后所述算法使电发光板124的后电极124b充电，最后使后电极124b中储存的能量放电回到电池102，以使电池102再次充电。
根据本发明的一个实施例，系统控制器150通过8个连续的状态循环完成这些步骤，结合图3到图6的流程图作更全面的说明。具体地说，电发光板驱动电路100使前电极124a充电时工作在状态1和2，将在下面图3中示出和讨论。另外，电发光板驱动电路100使前电极124a放电时工作在状态3和4，将在下面图4中示出和讨论。同理，电发光板驱动电路100使后电极124b充电时工作在状态5和6，使后电极124b放电时工作在状态7和8，将分别在图5和图6中示出和讨论。
图3是为使电发光板124的前电极124a充电，系统控制器150进行的步骤的流程图。此流程图所示的步骤是使电发光板驱动电路100工作在上述8状态周期的状态1和2所进行的步骤。系统控制器150在步骤300开始，将电发光板驱动电路100置于状态1，然后进到步骤305。
在步骤305，系统控制器150接通晶体管111和114，使它们导通电流信号。电流信号从电池102的正压端104流经晶体管111并流经初级绕组120到右边。随着初级绕组120上的电流增加，通过电阻148的电压也增加，直到在步骤310在比较器141的负输入端的电压信号电平大于参考电压信号VRef2。发生此情况时，比较器141产生信号160(-IPS)，所述信号由系统控制器150接收。作为响应，系统控制器150将晶体管111和114断开。
然后系统控制器150进入步骤315，将电发光板驱动电路100置于状态2。在步骤315，系统控制器150接通晶体管113。然后，在步骤320，系统控制器150接通晶体管115。在状态1储存在初级绕组120中的电流流经晶体管113，初级绕组120和次级绕组122，流入电发光板124和电容器126。而且，电流继续流过二极管129和晶体管115，通过电阻131到地。
电流继续在此通路中流动，直到，在步骤325，比较器138正输入端的电压电平大于比较器138负输入端的电压电平。发生这种情况时，比较器138产生信号139，向系统控制器150表明次级绕组122已将其全部储存的磁能发送给了电发光板124。另外，当系统控制器150收到此信号时，就测量VR-VL，即H型电桥108左侧和H型电桥108右侧的电压差。
然后系统控制器150进入步骤330。在步骤330，系统控制器150断开晶体管115。在步骤335，系统控制器150断开晶体管113。在步骤340，系统控制器150确定在步骤325测量的VR-VL是否大于Vout(reg)/(N+1)，式中Vout(reg)对应于预定的电压调整极限，N对应于由次级绕组122的匝数除以初级绕组120的匝数所定义的比率。利用这种方式监控初级绕组120的电压，系统控制器150确定电发光板124的前电极124a是否已充电到所需电压电平。如果系统控制器150确定VR-VL不大，则系统控制器150回到步骤300，重复步骤305到340而再次工作在状态1。
如果在步骤340，系统控制器150确定VR-VL大于Vout(reg)/(N+1)，则系统控制器150进到步骤345，进行图4流程图所示的步骤。根据本发明的一个实施例，系统控制器150立即进行图4流程图所示的步骤，于是在电发光板124上产生一个三角形的电压波形。但是应当指出，根据本发明的另一实施例，当系统控制器150经过一个短时间的延迟后再进行图4流程图所示的步骤时，电发光板124上的电压波形为不规则四边形。
图4示出为使原先储存在电发光板124的前电极124a中的能量放电，系统控制器150进行的步骤的流程图。如上所述，图4流程图所示的步骤最好是在系统控制器150到达图3流程图的步骤345时进行。进行图4流程图所示的步骤是为了使电发光板驱动电路100工作在前述的8个状态周期的状态3和4下。系统控制器150在步骤400开始，将电发光板驱动电路100置于状态3，并进入步骤405。
在步骤405，系统控制器150接通晶体管112。然后，在步骤410，系统控制器150接通晶体管114。储存在电发光板124上的电流通过次级绕组122流到左边。所述电流使电阻133产生负电压。随着流经次级绕组122的电流增加，电阻131上的负电压也增加。
在步骤415，要确定比较器132正输入端的电压电平是否小于比较器132负输入端的电压电平。如果确定比较器132正输入端的电压电平不小于比较器132负输入端的电压电平，则系统控制器150进到步骤420。在步骤420，系统控制器150询问从进行步骤410以后是否已过了一段预定的时间。如果没有，则系统控制器150回到步骤415，以确定电阻131上的电压电平是否已降得足够低，使比较器132正输入端的电压电平小于负输入端的电压电平。
但是，如果系统控制器150在步骤420确定一段预定的时间已过，则系统控制器150进到步骤425并断开晶体管116。然后系统控制器150进行步骤430并进入图5所示的流程图，将在下面详细说明。系统控制器150在步骤420的询问使系统能够确定存储在电发光板124和电容器126的电压是否已经耗尽。
回到步骤415，如果确定比较器132正输入端的电压电平小于比较器132负输入端的电压电平，则系统控制器150进到步骤435。在步骤435，比较器132产生信号133(EL_P_DCHG)，所述信号由系统控制器150接收。为对接收信号133作出响应，系统控制器150进到步骤440，断开晶体管116，然后进到步骤445，断开晶体管112。
然后系统控制器150进到步骤450，将电发光板驱动电路100置于状态4。在步骤450，系统控制器150接通晶体管114。储存的感应电流将经过初级绕组120流向左边，再向上流过晶体管114和晶体管111。按一个优选实施例，经过一段短的时段。然后系统控制器150进到步骤445。在步骤445，系统控制器150确定VL-VR何时小于V电池+V体二极管，式中VL是端子117的电压电平(即在初级绕组120的左边)，VR是端子118的电压电平(即在初级绕组120的右边)，V电池是电池102的电压，V体二极管是晶体管111的电压。当系统控制器150确定VL-VR小于V电池+V体二极管时，初级绕组120中储存的电感能量已耗尽，晶体管114被断开。
在步骤445，系统控制器150返回到步骤405，重新进行步骤405到455。这样，系统控制器150交替工作在状态3和状态4，直到在电发光板124和电容126中已没有留下一定量的能量。在状态3和状态4，原先储存在电发光板124的前电极124a中的能量被释放直至确定已不再有一定量的能量。
图5是为使电发光板124的后电极124b充电，系统控制器150进行步骤的流程图。进行所述流程图所示的步骤是为了使电发光板驱动电路100工作在前述的8个状态周期的状态5和6下。系统控制器150在步骤500开始，将电发光板驱动电路100置于状态5，并进入步骤505。
在步骤505，系统控制器150接通晶体管112。在步骤510，系统控制器150接通晶体管113。电流流过初级绕组120到左边。随着初级绕组120上的电流增加，电阻148上的电压也增加，直到在步骤515比较器141负输入端的电压电平大于比较器141正输入端的电压电平。发生此情况时，比较器141产生信号160(-IPS)，所述信号由系统控制器150接收。作为响应，系统控制器150进入步骤520，断开晶体管112，然后进入步骤525，断开晶体管113。
然后系统控制器150进到步骤530，将电发光板驱动电路100置于状态6。在步骤530，系统控制器150接通晶体管114。然后，在步骤535，系统控制器150接通晶体管116。储存的电流流过晶体管114，经过次级绕组122，进入电发光板124和电容126。而且，电流继续流过二极管128和晶体管116，通过电阻131到地。电流继续在此通路中流动，直到，在步骤540，比较器136正输入端的电压电平大于比较器136负输入端的电压电平。发生此情况时，比较器136产生信号137(EL_N_CHG_STOP)。系统控制器150接收此信号后进到步骤545，测量VL-VR，如上所述，即H型电桥108左侧(节点端117)和H型电桥108右侧(节点端118)的电压差。
然后系统控制器150进到步骤550。在步骤550，系统控制器150确定VL-VR是否大于Vout(reg)/N，式中Vout(reg)对应于预定的电压调整极限，N对应于由次级绕组122的匝数除以初级绕组120的匝数所定义的比率。利用这种方式监控初级绕组120的电压，系统控制器150确定电发光板124的后电极124b是否已充电到所需电压电平。如果系统控制器150确定VL-VR不大，则系统控制器150进到步骤555，断开晶体管116。然后在步骤560，系统控制器150断开晶体管114。然后系统控制器150回到步骤500，重复所述流程图的步骤。这样，系统控制器150交替工作在状态5和状态6，直到确定电发光板124的后电极124b的电压比电发光板124的前电极124a的电压大了所需的数量。
但是，如果系统控制器150确定VL-VR大于Vout(reg)/N，它就进到步骤565，断开晶体管116。然后，在步骤570，系统控制器150断开晶体管114。然后系统控制器150进行步骤575，进行如图6所示的流程图的各步骤。这样，一旦系统控制器150确定电发光板124的后电极124b的电压比电发光板124的前电极124a的电压大了所需的数量，系统控制器150就可工作于状态7和8下了。正如结合图3所作的说明，系统控制器150可立即进行下一步骤，于是在电发光板124上产生一个三角形的电压波形，系统控制器150也可经过一个短时间的延迟后再进行下一步骤，于是电发光板124上的电压波形为不规则四边形。
图6示出为使原先储存在电发光板124的后电极124b中的能量释放，系统控制器150进行的步骤流程图。具体地说，图6所示的步骤最好在系统控制器150到达图5的流程图的步骤575时进行。进行流程图6所示的步骤是为了使电发光板驱动电路100工作在前述的8个状态周期的状态7和8下。系统控制器150在步骤600开始，将电发光板驱动电路100置于状态7，并进入步骤605。
在步骤605，系统控制器150接通晶体管113。在步骤610，系统控制器150接通晶体管115。储存在电发光板124上的电流向右流过次级绕组122。所述电流引起电阻131的电压降。随着流过次级绕组122的电流增加，电阻131的电压也增加。
在步骤615，要确定比较器134负输入端的电压电平是否大于比较器134正输入端的电压电平。如果确定比较器134负输入端的电压电平不大于比较器134正输入端的电压电平，则系统控制器150进到步骤620。
在步骤620，系统控制器150询问是否从进行步骤610以后已过了一段预定的时间。如果没有，则系统控制器150回到步骤615，以确定电阻131上的电压是否已增加得足够高，使比较器134负输入端的电压电平大于正输入端的电压电平。但是，如果系统控制器150在步骤620确定一段预定的时间已过，则系统控制器150进到步骤625，断开晶体管115。系统控制器150在步骤620进行的询问能使系统确定储存在电发光板124和电容126上的电压是否已耗尽。然后系统控制器150进行步骤630并进行图3流程图的各步骤，如上所述，即重复进行电发光板124前后电极的充电放电过程。
回到步骤615，如果确定比较器134负输入端的电压电平大于比较器134正输入端的电压，则系统控制器150进到步骤635。在步骤635，比较器134产生信号135，所述信号由系统控制器150接收。系统控制器150进行步骤640，断开晶体管115，从而完成了电发光板驱动电路100在状态7的工作，然后进行步骤645，将电发光板驱动电路100置于状态8。
在步骤645，系统控制器150接通晶体管113。储存的感应电流将流向右边，经过初级绕组120，然后向上流经晶体管113和晶体管112。根据最佳实施例，经过一段短的时段。然后系统控制器150进到步骤650。在步骤650，系统控制器150确定VR-VL何时小于V电池+V体二极管，式中VL是在端子117的电压(即在初级绕组120的左边)，VR是在端子118的电压(即在初级绕组120的右边)，V电池是电池102的电压，V体二极管是晶体管112的电压。当系统控制器150确定VR-VL小于V电池+V体二极管时，初级绕组120中储存的电感能量已耗尽，晶体管113被断开。
在步骤650，系统控制器150回到步骤605。这样，系统控制器150交替地进行状态7和状态8的步骤，直到确定在电发光板124和电容126中已没有一定量的能量。
虽然在图3到图6的流程图中未示出，本发明也可采用一个任选的比较器142，根据本发明的一个实施例，用来确定是否有足够的电流仍储存在交互电感中。例如，比较器不再像图3和5的步骤325和545所分别讨论的那样读出VL-VR或VR-VL，而是用来当其负输入端的电压大于其正输入端的电压时产生信号162(-ReChg_End)。利用比较器142的优点在于它不需要电感电流降到零，而使降到一预定电平，从而可有较高的功率转移。另外，电路也不再依赖电池102的电压。
图7是根据本发明另一实施例的能量恢复电发光板驱动器200的电路图。电发光板驱动器200包括电池202，最好是一个DC电源。电池202具有正电压端204和负电压端206。
电发光板驱动器200驱动电发光板224。如前所述，电发光板224的作用如同一个电容器。具体地说，电发光板224具有后电极224b和前电极224a。在所示实施例中，电发光板驱动器200还包括与电发光板224并联的电容器226。
类似于图2所示的电发光板，电发光板224还包括如图1所示的附加层，例如前后保护层，荧光层，以及介质元件，为简明起见，对这些部分在此不作进一步讨论。当电发光板224的电极224a和224b交替被充电和放电时，光子被交替地激发和去激发，使电发光板224发出可见光。
电发光板驱动器200还包括交互电感器219，它由具有第一端子217和第二端子218的初级绕组220以及具有第一端子223和第二端子218的次级绕组222构成。次级绕组222的匝数是初级绕组220匝数的N倍。次级绕组222连接到前电极224a。
在所示实施例中，电发光灯驱动器200还可包括全H型电桥108。类似于前述电桥108，全H型电桥208包括四个电流流动控制器件，最好是低压开关晶体管，在此为晶体管211，212，213和214。晶体管211到214用来双向驱动初级绕组120并将储存在初级绕组220中的电感能量反馈回电池202。
晶体管211的源极端子211b连接到电压源202的正电压端204，而晶体管211的漏极端子211c连接到端子217，端子217连接到晶体管213。晶体管212的源极端子212b也连接到电压源202的正电压端204，而晶体管212的漏极端子212c连接到端子218，端子218连接到次级绕组222的第一端子和晶体管214。晶体管213的源极端子213b连接到初级绕组电流控制电路240，而晶体管213的漏极端子213c连接到端子217，端子217也连接到晶体管211的漏极端子211c。最后，晶体管214的源极端子214b连接到初级绕组电流控制电路240，而晶体管214的漏极端子214c连接到端子218，端子218连接到晶体管212的漏极端子212c。
晶体管211到214中每个晶体管的栅极端子，即栅极端子211a到214a，连接到系统控制器250。和前述实施例中一样，系统控制器250控制晶体管211到214中哪个接通和断开，并同步晶体管的接通和断开。另外，系统控制器250控制附加晶体管215和216，它们的配置和功能在下面说明。晶体管211到216由系统控制器250以特定的顺序在既定的时间接通和断开，以确保储存在电发光板224的电极中的电容能量被用来给电池202充电，而不是作为热量耗散掉。
如前所述，电发光板驱动器200还包括两个电流控制器件，此处为晶体管215和216。晶体管215和216一起与电发光板224串联。具体地说，晶体管215的漏极端子215c连接到电发光板224的后电极224b，而晶体管215的源极端子215b连接到晶体管216的漏极端子216c。晶体管216的源极端子216b连接到节点269。节点269连接到晶体管238的栅极端子238a、晶体管236的源极端子236b(下面将对两者作更详细说明)及电阻231。
与前述包含各种比较器来产生发送给系统控制器的信号的实施例不同，驱动器200包含各种晶体管来实现同样的目的，例如，晶体管270配置成其集电极端子270c通过电阻268连接到电池202的正端204，其发射极端子270b连接到电池202的负端206，其基极端子连接到电阻267和全H电桥208。
另一方面，晶体管238配置成其集电极端子238c通过电阻264连接到电池202的正端204，其发射极端子238b连接到晶体管234的基极端子234a，其基极端子238a连接到节点269。晶体管232配置成其集电极端子232c连接到电池202的正端204，其发射极端子232b连接到电阻262，其基极端子连接到电池202的负端206。晶体管236配置成其集电极端子236c通过电阻265连接到电池202的正端204，其发射极端子236b连接到节点269，其基极端子236a连接到晶体管232的发射极端子232b。晶体管234配置成其集电极端子234c通过电阻266连接到电池202的正端204，其发射极端子234b连接到电池202的负端206，其基极端子连接到晶体管238的发射极端子238b。电阻261接在晶体管216，236和238之间，最好其电阻值小于电阻262。
类似结合图2说明的电发光板驱动器100，图7的电发光板驱动器200通过系统控制器250采用一种算法循环进行8个连续状态使电发光板224的前后电极交替地充电和放电。具体地说，电发光板驱动器200工作在状态1和2，使电发光板224的前电极224a和电容器226的左电极充电。然后电发光板驱动器200工作在状态3和4，使前电极224a和电容器226放电。然后，电发光板驱动器200工作在状态5和6，使电发光板224的后电极224b和电容器226的右电极充电。最后电发光板驱动器200工作在状态7和8，使后电极224b和电容器226的右电极放电。
更具体地说，在8个状态周期的状态1，系统控制器250接通晶体管211和214，为了从左边使初级绕组220充电。当初级绕组220上的电流达到一定量时，晶体管270的集电极端子270c产生信号260(-IPS)，晶体管211和214断开。
在8个状态周期的状态2，系统控制器250接通晶体管213和215，使电发光板224的前电极224a和电容226充电。当通过初级绕组220和电发光板224流到右边的电流小于所需的最小值时，晶体管238的集电极端子238c产生信号239(-EL_P_CHG_STOP)，表明储存在次级绕组222中的能量基本耗尽。然后系统控制器250确定VR-VL是否大于Vout(reg)/(N+1)，式中Vout(reg)对应于预定的电压调整极限，N对应于由次级绕组222的匝数除以初级绕组220的匝数所得到的比率，如果是，断开晶体管215和213，进入状态3工作。如果不是，驱动器200回到状态1工作。
在8个状态周期的状态3，系统控制器250接通晶体管212和216，使原先储存在电发光板224的前电极224a和电容226上的能量释放。当通过次级绕组222和电发光板224流到左边的上升电流超过所需量时，晶体管232的集电极端子232c产生信号233(-EL_P_DCHG)，表示次级绕组222已充电到其最大电流容量。系统控制器250断开晶体管216和212，进入状态4。但如果在状态3过了预定时间后没有确认有信号233(-EL_P_DCHG)，则系统控制器250断开晶体管216，进入状态5。
电发光板驱动器200然后接通晶体管214，工作在8个状态周期的状态4。当确定初级绕组220上储存的电感能量已经耗尽(即当电压电平差VL-VR小于V电池+V体二极管)，系统控制器250断开晶体管214，回到状态3工作，完成从前电极224a和电容器226的放电。
在状态5，系统控制器250接通晶体管212和213，使初级绕组220充电。当初级绕组220上的电流信号电平已上升到所需值时，晶体管270的集电极端子270c再次产生信号260(-IPS)。作为响应，系统控制器250断开晶体管212和213。
在8个状态周期的状态6，系统控制器250接通晶体管214和216，使电发光板224的后电极224b和电容器226的右电极充电。当通过次级绕组222和电发光板224流到左边的电流小于所需的最小值时，晶体管236的集电极端子236c产生信号237(-EL_N_CHG_STOP)，表明储存在次级绕组222中的能量基本耗尽。然后系统控制器250确定VL-VR是否大于Vout(reg)/(N+1)，如果是，断开晶体管216和214，进入状态7工作。如果不是，驱动器200回到状态5工作。
在8个状态周期的状态7，系统控制器250接通晶体管213和215，使电发光板224的后电极224b和电容226放电。当通过次级绕组222和电发光板224流到右边的上升电流超过所需最大值时，晶体管234的集电极端子234c产生信号235(-EL_N_DCHG)，表示次级绕组222已充电到其最大电流容量。系统控制器250断开晶体管215，进入状态8工作，除非在过预定时间段后电流没有超过所需最大值，此时，系统控制器250断开晶体管213，回到状态1工作。
最后，在8个状态周期的状态8，系统控制器250接通晶体管213。当确定初级绕组220上储存的电感能量已经耗尽(即当电压电平差VR-VL小于V电池+V体二极管)时，系统控制器250断开晶体管213，回到状态7工作。
还应当指出，虽然本发明是结合可充电(例如二次)电池作的说明，应当相信的是，根据本发明的一个实施例，本发明也可采用常规的一次性电池。由于电发光板的充电和放电周期只利用很小的能量，一次性电池都能重新接收在前一周期从所述电池取走的小量的能量。
根据各种实施例，本发明比先有技术的电发光板驱动电路具有显著的优势。例如，与先有技术的电路相比，电发光板驱动电路100显著降低了电发光板124的电池能耗。电发光板124的电池能耗大约是普通电发光板消耗的电电池功率的五分之一到三分之一，因为电发光板驱动电路100配置成只要电发光板124的电荷被放电就向电池再次充电。
另外，电发光板124的逐渐充电和放电延长了所述板的寿命，也使所述板引起的可闻噪声降到最小。有关电发光板引起的可闻噪声的全部讨论包括在本申请人同时待批的申请号为700503的申请中，所述申请已全部作为参考包括进本文中。
本发明的电发光板驱动电路还有一个优点是它只有两个高压晶体管，即高压晶体管115和116。对比之下，先有技术的电发光板驱动电路有四个高压晶体管。高压晶体管从四个减到两个大大节约了成本。另外，低压晶体管较易于实现和产生较少的EMC放射，能集成进低压数字VLSI芯片中，从而更容易实现完善的电路控制。根据本发明的一个实施例，高压晶体管可以设置在小尺寸的单独的4脚管封装中。
而且，电发光板驱动电路100由于传感而损失的能量非常小。这是因为高压侧的电压反馈是通过初级绕组120完成的，初级绕组120是交互电感器的低压侧。对比之下，先有技术的电路在高压侧进行读出，很小一点漏电就会转成显著的能量损耗。
虽然在此对本发明的具体实施例作了说明，对于本专业的技术人员来说，显而易见，可以在不背离本发明的条件下作出各种变化和修改，因此，应当把所附权利要求书理解为包括了在本发明的真实精神范围内的一切变化和修改。
权利要求
1.一种电发光板驱动电路(100)，它包括可充电电池(102)；电发光板(124)，它包括前电极(124a)和后电极(124b)，所述电路连接到所述电池和所述电发光板，所述发光板配置成使所述前后电极充电，以便使所述电发光板发光，所述电路还配置成使所述前后电极向所述电池放电。
2.如权利要求1所述的电路(100)，其特征在于所述电路配置成使所述前后电极交替地充电和放电。
3.如权利要求2所述的电路(100)，其特征在于所述电路还包括具有初级绕组(120)和次级绕组(122)的交互电感器(119)，所述电感器连接到所述电发光板。
4.如权利要求3所述的电路(100)，其特征在于还包括全H电桥(108)，后者通过所述交互电感器连接到所述电池的正电压端和所述电发光板。
5.如权利要求4所述的电路(100)，其特征在于所述全H电桥包括四个MOSFET晶体管(111到114)。
6.如权利要求5所述的电路(100)，其特征在于所述晶体管(111到114)为低压晶体管。
7.如权利要求5所述的电路(100)，其特征在于还包括系统控制器(150)，后者连接到所述晶体管并配置成控制所述晶体管。
8.如权利要求7所述的电路(100)，其特征在于还包括一对高压MOSFET晶体管，它们连接到所述电发光板(124)的所述后电极，并配置成选择性地将所述电发光板与所述次级绕组连接或断开。
9.如权利要求8所述的电路(100)，其特征在于所述一对晶体管(115，116)中的每个晶体管通过二极管(128，129)连接到所述电发光板的所述后电极(124b，126b)。
10.如权利要求4所述的电路(100)，其特征在于还包括初级绕组电流监控器(140)，它连接到所述全H电桥的两个所述晶体管的源极端子，所述初级绕组电流监控器配置成当所述初级绕组(120)中的电流超过预定量时它产生信号(160)并将所述信号发给所述系统控制器。
11.如权利要求10所述的电路(100)，其特征在于所述初级绕组电流监控电路(140)包括比较器。
12.如权利要求9所述的电路(100)，其特征在于所述电路还包括次级绕组放电电流监控电路(130)，它连接到所述一对高压晶体管中每一个晶体管的源极端子，所述次级绕组电流监控电路配置成当流经所述电发光板(124)的电流小于预定值时它产生信号并将所述信号发给所述系统控制器(150)。
13.如权利要求12所述的电路(100)，其特征在于所述次级绕组充电电流监控电路(140)包括一对比较器(141，142)。
14.如权利要求9所述的电路(100)，其特征在于所述电路还包括次级绕组放电电流监控电路(140)，它连接到所述那对高压晶体管中每一个晶体管的一个源极端子，所述次级绕组电流监控电路配置成当流经所述电发光板(124)的电流超过预定值时它产生信号并将所述信号发给所述系统控制器(150)。
15.如权利要求14所述的电路(100)，其特征在于所述次级绕组放电电流监控电路(140)包括一对比较器(141，142)。
16.一种显示装置，它包括如权利要求1的电发光板和电发光板驱动电路。
17.如权利要求16所述的显示装置，其特征在于所述电发光板包括有机荧光材料。
全文摘要
一种包括可充电电池和电发光板的电发光板驱动电路。电发光板包括前电极和后电极。驱动电路连接到电池和电发光板，并配置成使前后电极交替地充电和放电，以便使电发光板发光。所述电路还配置成使前后电极交替地向电池放电，从而使电池再充电。
文档编号H01L51/50GK1425266SQ01805915
公开日2003年6月18日 申请日期2001年10月17日 优先权日2000年11月2日
发明者G·A·穆森登 申请人:皇家菲利浦电子有限公司