Led設備補償方法

2024-02-24 10:49:15 2

專利名稱：Led設備補償方法
技術領域：
本發明涉及LED設備，更具體地，涉及用於補償和控制這樣的設備 的老化(aging)的方法。
背景技術：
固態發光二極體(LED)圖像顯示設備作為優越的平板顯示技術受到 極大的關注。這些顯示器利用通過有機或無機材料的薄膜的電流來產生 光。發射的光的顏色和從電流到光的能量轉換的效率是由薄膜材料的成 分確定的。不同的材料發射不同顏色的光，並且可以被用在不同的發光 元件中以形成全色顯示器。但是，隨著顯示器的使用，發光元件中的材 料退化並且發射光的效率降低。此退化縮短了顯示器的使用壽命。不同 材料可能以不同的速率老化，從而引起有差別的顏色老化，並且造成其 白點隨著顯示器的使用而變化的顯示器。在可替換的LED顯示器中，公 共的白光發射器用於所有的發光元件，並且為每個發光元件提供濾色器 以提供全色顯示器。在這種情況下，如果所有不同顏色的發光元件被同 等地使用，則每個發光元件可能以相同的速率老化。參考圖7，示出了圖解說明現有技術的OLED顯示設備當電流經過該 OLED時的典型光輸出的曲線圖。三個曲線表示紅光發射器、綠光發射器 和藍光發射器的性能隨時間的典型變化。由這些曲線可以看出，不同顏 色的光發射器之間的亮度的衰退是不同的。因此，在常規的使用中，在 沒有老化補償的情況下，隨著電流被施加於每一個不同顏色的0LED，顯 示器將變得不那麼亮，並且顯示器的顏色(特別是白點)將漂移。在本領域中已知各種測量或預測顯示器中OLED材料的老化的方法。 例如，2002年9月24曰4臾予Sundahl等人的題為"Compensat ing Organic Light Emitting Displays"的美國專利No. 6,456,016依靠在設備使 用的初期階段提供的電流的受控增加，在該初期階段之後是顯示器輸出 逐漸降低的第二階段。2002年7月2日授予Shen等人的題為"Method And Apparatus For Calibrating Display Devices And Automatically Compensating For Loss In Their Efficiency Over Time" 的美國專4利No. 6， 414, 661中描述了一種這樣的方法以及相關系統通過基於累 積的應用於像素的驅動電流計算並預測每個像素的光輸出效率的衰退， 來補償0LED顯示設備中各個有機發光二極體(0LED)的發光效率的長 期變化；以及導出施加於每一個像素的下一驅動電流的補償係數。2002 年11月14日公開的Everitt的美國^厶開專利申i青No. 2002/0167474 "Method Of Providing Pul se Ampl i tude Modula t ion For OLED Di splay Drivers"描述了用於有機發光二極體顯示器的脈寬調製驅動器。-f見頻 顯示器的 一個實施例包括用於提供選擇的電壓以驅動視頻顯示器中的 有機發光二極體的電壓驅動器(voltage driver )。該電壓驅動器可以 從計及老化、列電阻、行電阻及其它二極體特性的補償表格接收電壓信 息。2006年2月7日授予Arnold等人的題為"OLED Display with Aging Compensation"的美國專利6,995,519描述了測量顯示器中每個OLED 兩端的電壓以產生反饋信號，該反饋信號可以用來計算補償信號以補償 每個OLED的輸出的變化。2 003年1月7日授予Narita等人的題為"Light - Emitting Device, Exposure Device, And Image Forming Apparatus" 的美國專利 No. 6,504,565描述了一種發光設備，其包括通過布置多個發光元件形成的 發光元件陣列、用於驅動發光元件陣列以從每一個發光元件發光的驅動 單元、用於存儲該陣列的每一個發光元件的光發射數目的存儲器單元、 以及用於基於存儲在存儲器單元中的信息來控制該驅動單元以使得從 每個發光元件發出的光的量保持恆定的控制單元。2002年9月27日公開的Koji的題為"Electro-Opt ical Device" 的JP 2002/278514A描述了一種其中^L定電壓通過電流測量電絲4皮施加 到有才幾EL元件以及測量該電流的方法。溫度測量電路估計有機EL元件 的溫度。參考圖8,向OLED顯示器提供老化補償的現有技術系統典型地包括 用於顯示圖像的顯示器30。顯示器30由從外部設備接收圖像或數據信 號34的控制器32控制。使用控制器32內的轉換電路38將圖像或數據 信號34轉換成適當的控制信號36並且將其施加到顯示器30。測量顯示 器的性能屬性，例如顯示器30內的電流或電壓，並且通過測量電^各42 提供反饋信號40並將其提供給控制器30。該控制器然後使用測量的反 饋信號40來改變控制信號36以補償顯示器30中檢測到的任何老化。測量電路42可以被併入顯示器30中、併入控制器32中、或可以是 分離的電路42 (如圖所示)。同樣地，可以在顯示器(如圖所示)內檢 測反饋信號，或者由控制器32或某種其它電路在外部測量反饋信號。 例如，顯示器32的亮度可以被外部光傳感器或照相機測量或者由顯示 器本身上的光傳感器檢測。在一些現有技術實施例中，反饋信號40不由顯示器30產生，而是 通過分析輸入到顯示器30中的控制信號36來產生。例如，現有技術中 已知的有用的反饋信號是提供給顯示器30的電流的累積。由於老化依 賴於經過顯示器的總電流，因此累積的電流的測量可以用於預測顯示器 30的老化。可替換地，作為控制信號36的一部分而發送給顯示器30的 亮度信號可以隨時間累積以提供反饋信號40。顯示器30的預期亮度的 知識可以用於預測老化，並且然後可以補償老化效應。儘管在這些配置 中的一些配置中可以連續補償老化，但是常常周期性地應用補償以便不 幹擾設備的使用。在2007年1月9日授予Cok的題為"OLED Display with Aging Compensation"的美國專利7， 161， 566中描述的另 一老化補償方法中， 採用電流須'J量設備來感測顯示設備使用的電流以產生用來計算補償信 號的電流信號。優選地，對顯示器做出的任何改變對用戶都是不可察覺的，並且表 示輝度、顏色以及功率使用之間的最佳的可能折衷。由於典型地在單激 勵環境下觀看顯示器，因此隨時間的緩慢改變是可以接受的，但是大的 明顯的改變是令人不快的。由於連續的實時補償通常是不實際的，因為 它們會干擾LED設備的操作，因此LED設備補償的大部分改變是周期性 地進行的。因此，如果在單個時間段期間LED設備的輸出顯著地變化， 則可能導致對顯示器的外觀的顯著令人不快的補償。Cok的題為"A Method of Aging Compensation in an OLED Display" 的美國申請公 開2005/1 10728描述了一種用於控制OLED顯示器中的老化補償的方法， 該OLED顯示器具有一個或多個發光元件，該方法包括步驟周期性地 測量顯示器輸出的變化以計算補償信號；限制每個周期中補償信號的變 化；以及將補償信號施加到OLED顯示器以實現顯示器輸出的補償。此 技術降低了 OLED顯示器中的補償變化的可察覺性，但是不解決這樣的 OLED顯示器中固有的亮度、功率和使用壽命之間的權衡。上述所有方法改變LED顯示器的輸出以補償LED發光元件的變化。 上述各種現有技術老化補償方法在提供補償方面是有用的，但是沒有教 導用於控制或限制補償的方法。儘管將顯示器維持在給定的亮度和白點 是有用的目標，但是在許多應用中，可能優選可替換的補償。本申請人已經發現將LED設備維持在恆定亮度可能是不切實際的。 對於大部分顯示設備來說，優選的是最初在最大亮度下採用該設備，但 是在顯示設備的整個使用壽命期間可能不一定需要此最大亮度。此外， 在一些情況下，最小功率需求可能是優選的。由於增加LED設備的亮度 需要增加採用的功率，因此例如可攜式電子顯示設備(例如，蜂窩電話、 個人視頻或音頻播放器等)中的電池使用壽命的其它因素可能變成比顯 示器的亮度更關鍵的性能屬性。在任何情況下，顯示器可消耗的功率量 是有限的，從而可能不能實現恆定的亮度。因此，需要一種用於發光二極體設備的改善的老化補償方法。發明內容前述需要是通過提供一種用於控制和補償LED設備的老化的方法來 滿足的，該方法包括測量LED設備的光輸出的性能變化。在第一時間段 期間，利用由測量的性能變化導出的第一補償算法來控制LED設備，以 實現LED設備的光輸出中的隨時間的亮度變化。隨後，在第二時間段期 間，由測量的性能變化導出的不同於第 一補償算法的第二補償算法實現 L E D設備的光輸出中的隨時間的第二亮度變化。第二時間段中的隨時間 的第二亮度變化不同於第 一時間段中的隨時間的第 一亮度變化。此外， 第 一 和第二時間段合起來小於L E D設備的使用壽命。優點本發明的優點是它提供適應用於在受限的顯示器亮度、功率使用和 使用壽命下改善性能的需要的補償方法。


圖1是示出了本發明的方法的實施例的流程圖；圖2是示出了本發明的實施例的亮度隨時間的曲線圖；圖3是示出了根據本發明的實施例的LED設備的假想老化補償分布曲線(profile)的曲線圖4是示出了根據本發明的另一個實施例的LED設備的假想老化補 償分布曲線的曲線圖5是示出了根據本發明的可替換實施例的LED設備的假想老化補 償分布曲線的曲線圖6是示出了採用本發明的可替換實施例的LED設備的性能的曲線
圖7是示出了在現有技術顯示器中不同顏色的0LED的典型的老化特 性的曲線圖8是根據現有技術且可用於本發明的具有反饋和控制電路的顯示 器設備的示意圖9是可用於本發明的使用壽命管理的設計過程的示意圖；和
圖10A-C是描繪當根據本發明的方法被控制時設備的性能的曲線圖。
具體實施例方式
參考圖1,根據本發明的一個實施例，用於控制和補償LED設備的 老化的方法包括初始化IOO第一時間段以及測量105顯示器輸出的變化 以計算110補償信號的步驟。通過採用第一算法確定期望的補償，該補 償可以在第一時間段期間被限制115到第一補償，並且在第一時間段期 間被應用120到LED設備以實現顯示器輸出的第一補償。可以測試125 第 一時間段狀態，以通過比較LED設備性能與第 一準則來確定是否繼續 第一時間段限制。如果確定繼續第一時間段限制，則重複測量105、補 償計算110、限制115該補償以及應用120該補償的過程。如果否，則 開始130第二時間段。在此第二時間段中，執行相似的過程測量135、 補償計算140、採用不同於第一算法的第二算法通過將補償限制145到 不同於第一限制的限制的補償來確定期望的第二補償、以及應用150該 補償以實現設備的輸出的第二補償。可以測試155第二時間段狀態，以 通過比較LED設備的性能與第二準則來確定是否繼續第二時間段補償。 如果是，則重複測量135、補償計算140、限制補償145以及應用150 補償的過程。如果否，則在步驟160建立第三時間段。第一和第二時間 段合起來小於LED設備的使用壽命，以使得LED設備的使用壽命具有至少三個以及可能更多的時間段，其中至少兩個時間段是使用兩個不同的 補償算法來管理的。儘管在本發明的一些實施例中，可以在這些時間段
的一個中採用將LED設備維持在恆定平均亮度所必需的補償；但是在其 它實施例中，該補償允許平均亮度的逐漸降低。優選的是，平均亮度的 任何變化或補償的變化，不管是即時的還是隨時間逐步採用的，對觀察 者都是覺察不到的。
在第三時間段中，在本發明的一個實施例中，可能不應用測量或補 償，並且該設備將老化直到它失效199,例如通過輸出小於最初額定光 輸出的50%而失效。在本發明的可替換實施例中，可以採用測量和補償 的第三時間段直到滿足第三準則並且在不提供進 一 步的補償的情況下 允許設備失效。在本發明的又一個實施例中，採用補償直到LED設備失 效。
根據本發明的各個實施例，LED設備可以是顯示器設備或例如燈的 區域照明設備。在一個實施例中，LED設備可以是有機LED (OLED)設 備並且採用本領域已知的有機電致發光或光致發光材料。可替換地，LED 設備可以是採用量子點的無機LED設備。這樣的量子點也是本領域已知的。
定義LED設備的使用壽命的準則可以被任意指定並且典型地取決於 該設備的應用。例如，在顯示器應用中，LED設備的使用壽命可以被指 定為在給定電流或功率的情況下該設備以多於它最初指定亮度的50%的 亮度發光的時間，或者直到LED設備合併在內的系統不再能將LED設備 的平均亮度維持在大於最初亮度的50%的水平的時間。在區域照明應用 中，LED設備可以用作燈，並且它的使用壽命可以被指定為可以以大於 例如它的最初額定亮度的5 0 %的亮度點亮該燈的時間。
可以採用各種手段來測量LED設備輸出的變化，所述LED設備輸出 例如包括從LED設備輸出的光、LED設備使用的電流；LED設備的發光 元件兩端的電壓、LED設備使用的電流隨時間的累積、提供給LED設備 的驅動信號值的累積或驅動信號值的樣本的累積、LED設備使用的時間 的累積、以及顯示器的溫度。測量LED設備的這些屬性的手段是現有技 術已知的。同樣地，可以通過調節施加到顯示器的電壓、施加到每個像 素的電壓、施加到每個像素的電荷、或施加到每個像素的數據值提供補 償信號。全色LED設備的發射不同顏色的光的不同光發射器對於每一種
9顏色的光發射器(each color of light-emitter)可以採用不同的補 償。此外，在不同的亮度水平可以應用不同的補償。可以採用各種手段 來提供補償值，例如通過採用指定LED設備的控制值(例如電壓電平) 的查找表。
如圖l的流程圖所示，可以隨時間重複地測量LED設備的性能。但 是，在本發明的各個實施例中，可以多次或單次測量性能，例如按固定 時間間隔、在預定的使用時間段之後、連續地、或在一個或多個時間段 中僅僅一次地進行測量。同樣地，可以採用各種準則來確定第一和第二 時間段的結束。例如，可以採用標稱亮度性能(例如最初亮度的80%) 來確定時間段(例如第一時間段)的結束。可替換地，可以採用驅動電 壓、電流或功率才及限(power limit )或百分比增加來指定時間l殳(例 如第二時間段)的結束。同樣地，可以一次或多次地更新補償信號。
在任何實際系統中，可以被提供來驅動LED設備的電流、電壓或功 率的量存在限制。增加的電流、電壓、或功率可以被提供給LED設備， 直至系統限制。在這點處，進一步的補償是不可能的。因此，在本發明 的 一個實施例中，第 一 時間段中提供的補償可以允許，隨著用來驅動LED 發光元件的電流、電壓或功率的緩慢增加，LED設備的亮度以第一速率 緩慢地下降到預定的水平，例如降低到最初亮度的70%。當亮度輸出達 到預定水平時，第二時間段開始，並且以第二速率將亮度輸出維持在例 如該預定水平，直到採用的電流、電壓、或功率達到該系統設計的最大 值。在這點處，第二時間段結束，並且可以允許LED設備的亮度下降而 不做進一步的補償，直到它達到設計的壽命終止，例如當亮度達到最初 亮度的50%時。可替換地，在第二時間段期間可以允許亮度降低，但是 降低的速率比在無補償情況下將發生的速率更平緩。在可替換的實施例 中，可以採用三階段的使用壽命管理方案，在其期間，允許亮度降低的 加速速率，^f旦是該速率仍然比無補償管理時將發生的速率更慢。在此設 計中，第二時間段的結束可以在達到最大電流、電壓或功率系統限制之 前發生。
在本發明的一些實施例中，提供給LED設備的電流、電壓或功率單 調增加到最大值。但是，申請人已經確定，實際上在設備的生命期中的 某些點降低提供給LED設備的電流、電壓或功率是有利的；從而，比沒 有補償的情況更快速地降低LED設備的平均亮度。申請人也已經確定，在一個或多個時間段中採用將提供給LED設備的電流、電壓或功率限制 到小於維持恆定亮度必需的那些電流、電壓或功率的補償信號是有利 的。
本發明提供對現有技術的改進，因為可以主動地控制LED設備的亮 度以便為消費者提供期望的使用壽命和可接受的圖像質量，而不超過特 定的系統限制(例如最大功率或最大電流)。因此，最初的高亮度提供 最初的合意的性能，特別是在高的環境照明環繞中，例如那些在典型的 零售商業機構中所發現的。當放置在消費者的家中時，環境照明一般低 得多，隨時間減小的LED設備亮度是可以接受的，以便實現與此較低亮 度相關的較長的使用壽命。儘管在第一時間段期間(例如，在購買之前 位於商業環境中)管理的亮度降低的第一速率可能小於第二時間段期間 (例如，購買之後位於消費者環境中)的降低的速率，但是允許最初亮 度在第一時間段期間比在第二時間段期間降低得更快可能更有用，以便 以小於最初亮度的標稱亮度維持LED設備的使用壽命。
參考圖2,根據本發明的實施例的假想LED設備具有額定為100%的 最初亮度。如虛線所示，有可能維持該最初亮度一段時間，直到該系統 不再能向該設備提供足夠的補償並且它的亮度降低直到該設備失效。可 替換地，根據本發明並且如實線所示，允許亮度在第一時間段期間慢慢 地降低。在第二時間段期間，亮度降低得更快，直到它達到標稱水平(例 如，原始亮度的70V。)。標稱亮度在第三時間段期間被維持在恆定水平， 直到該系統不再能向該設備提供足夠的補償(時間段四)並且它的亮度 降低直到該設備失效。如圖所示並且如申請人所展示的，這樣的補償分 布曲線實際上比無補償的LED設備(未示出)或虛線示出的補償具有更 長的使用壽命(在失效之前)。(在此曲線圖及以下曲線圖中，橫坐標 不是按比例繪製的，並且不表示時間的線性遞增。)
參考圖3,根據本發明的可替換實施例的可替換假想LED設備具有 額定為100%的最初亮度。如虛線所示，有可能維持最初亮度一段時間， 直到該系統不再能向該設備提供足夠的補償並且它的亮度降低直到該 設備失效。可替換地，根據本發明並且如實線所示，允許亮度在第一時 間段期間慢慢地降低。在第二時間段期間，亮度降低得更快，直到它達 到標稱水平(例如，原始亮度的8 0%)。標稱亮度在第三時間段期間逐 漸降低，直到該系統不再能向該設備提供足夠的補償(例如在最初亮度的60%處，時間段四)並且它的亮度降低直到該設備失效。如圖所示並 且如申請人所展示的，這樣的補償分布曲線實際上可以比無補償的LED 設備(未示出)或虛線示出的補償具有更長的使用壽命(在失效之前)。
圖4示出了根據本發明的可替換實施例的又一個假想LED設備。在 此實施例中，以預期同時達到50%的亮度水平和最大補償的速率逐漸降 低標稱亮度。如圖所示並且如申請人所展示的，這樣的補償分布曲線可 以比無補償的LED設備(終止於點A的點線)或虛線示出的補償(點B) 具有更長的終止於點C的使用壽命。
參考圖5,採用120%的最大系統限制(即，在以指定的最初亮度驅 動OLED顯示器所需的電流密度上增加20°/ 的電流密度)。上方的曲線表 示對於電流〉'肖耗的高端處的像素的隨時間的平均電流密度，而下方的曲 線表示相對的顯示器峰值亮度。從此曲線圖可以看出，在第一時間段期 間，在30,000小時的使用處，電流密度增加到最大值，而亮度降低到 大約80%。在第二時間段期間，在大約50， 000小時的使用處，電流密度 實際上輕微地降低，且亮度稍微更快速地降低至60%。在第三時間段期 間，在大約65,000小時的使用處，電流密度輕微地增加，且亮度稍微 更快速地降低至50%。在笫四時間段期間，該設備的電流密度和亮度以 標稱速率降低。
參考圖6，在更強控制的例子中，採用110%的最大系統限制(即， 在以指定的最初亮度驅動OLED顯示器所需的電流密度上增加10°/ 的電 流密度)。上方的曲線表示對於電流消耗的高端處的像素的隨時間的電 流密度，而下方的曲線表示相對的顯示器峰值亮度。從此曲線圖可以看 出，在第一時間段期間，在11， 000小時處，電流密度增加到最大值， 而亮度降低到大約90%。在第二時間段期間，在大約25, 000小時處，電
流密度實際上顯著地降低到小於最初電流密度，且亮度更快速地降低至 70%。在第三時間段期間，在大約65, 000小時處，電流輕微地增加，且 亮度稍微較慢地降低至5 0%。在第四時間段期間，電流和亮度一起降低。 在這些例子中，採用進一步的約束，例如，限制變化率和每減少峰
值亮度的1oy。所需的最小時間。這些約束有助於使得變化更不易隨時間 被觀察者察覺到。此外，使得受控的亮度分布曲線連續可微分
(continuously dif f erent iable )以便避免輸出的突變是有幫助的。 (注意，50, 000小時大約是電視的20年的使用壽命。)可以採用多種其它約束。例如，第一補償信號可以允許LED設備的亮度在第一時間段 期間以第 一速率改變，以及第二補償信號可以允許LED設備的亮度在第 二時間段期間以不同於第一速率的第二速率改變。可替換地，第一補償 信號可以允許LED設備的亮度在第 一 時間段期間以第 一速率降低，以及 第二補償信號可以允許LED設備的亮度在第二時間段期間被維持在恆定 的亮度值。補償信號中的任何一個可以將LED設備維持在恆定的平均亮 度。
這些時間#殳可以由LED設備在相應時間革殳開始時和結束時的相對亮 度定義。可替換地，時間段的結束可以由提供給LED設備的電流、電壓 或功率指定，或最大電流、電壓、或功率被提供給LED設備的時間來指 定(如圖5和6所示，時間段一)。
根據本發明，可以採用多種時間段和補償分布曲線，並且優選的選 擇很可能取決於設備應用。這樣的應用一般具有可以確定的使用簡檔 (usage profile)和設計限制。使用簡檔可以包括典型圖像的集合以 及圖像顯示和設備使用的頻率和持續時間。設計限制 一般規定設備的尺 寸、像素填充因數以及最大驅動電晶體尺寸和電流。參考圖9,為了對 於特定的設備和應用設計合適的補償分布曲線，首先收集200具有期望 的設備解析度的應用相關的圖像，然後分析收集的圖像以確定205每個 像素(或像素的代表性樣本)顯示每個RGB代碼值(驅動信號值)的概 率是有幫助的。 一旦對於所感興趣的應用和設計，驅動代碼值的出現概 率被確定，則對於每一個像素確定210平均電流密度。此電流密度可以 用於預測每一個像素單元隨時間的效率損失。注意，不是每個像素都經 受相同的平均電流密度。這是基於分析的圖像集和像素在顯示器上的位 置的。例如，如果圖像集具有許多場景且在接近圖像的頂部具有天空， 則接近顯示器的頂部的藍色像素可以比顯示器的底部的那些像素具有 更高的平均電流密度。因此，可以計算215各個子像素平均電流密度的 均值和標準偏差，並且選擇最常使用的像素的平均電流密度。然後可以 將補償方法設計為補償這些最常使用的(或"高端(high-end)")像素。 如果存在任何像素比高端子像素更常使用，則在設備的整個使用壽命期 間它們不能被完全補償。在具有正態分布的像素平均電流密度的本發明 的實施例中，可以補償那些落入該均值加上兩個西4各馬(sigma)內的 像素，而平均電流密度超過該均值加上兩個西格馬水平的像素在整個顯
13示器壽命期間不能被完全補償。因而允許的最大電流密度被確定為補償 方法將允許的像素單元平均電流密度的最大值。基於先前測量的實驗數
據估計220基於最大平均電流密度(對於每一個顏色)的每一個子像素 顏色的效率損失。然後可以採用效率損失計算來估計225維持來自每個 顏色子像素的恆定光輸出需要的電流的相對增加。根據應用需要，可以 採用估計的相對電流增加或者更大或更小的某個其它電流增加。注意， 較高的電流密度將實際上引起老化的速率增加。
如果可以應用的電流量沒有限制，則可以驅動該設備非常長的時間 而沒有光輸出的減少。^f旦是，注意，任何實際的系統在可以提供的電流 量方面都具有限制，從而迫使系統具有有限的使用壽命。很難設計可以 傳遞很大電流的驅動器電子設備；因此，在補償方面存在實際限制。較 大的電流需要較大的驅動電子設備(例如薄膜電晶體)，降低了設備孔 徑比並且進一步增加了電流密度以及降低了使用壽命，這也是事實。在 較高的電流密度處，也產生更多的熱量，進一步降低了使用壽命。此外， 老化最快的發光材料一般將被首先限制，例如可以是藍色子像素的OLED 材料。
因此，根據本發明，在壽命的開始和結束之間，管理LED設備的峰 值亮度以將各個子像素中的相對電流密度保持在選擇的限制之下-其 中特別注意那些以最大平均電流密度運行的子像素。當管理設備峰值亮 度對時間的分布曲線時，可以對如下項設置約束在任何時候最大平均 子像素的最大相對電流密度(以提供期望的顯示器峰值亮度)；取決於 顯示器的使用年限(以使用的小時計算)的最大平均子像素的最大相對 電流密度；取決於估計的這些子像素的TFT電壓閾值偏移(shift)的 量的最大平均子像素的最大相對電流密度；顯示器峰值亮度隨時間變化 的最大速率；和取決於顯示器的使用年限的LED設備峰值亮度的變化的 最大速率。通過在本發明的環境內採用這些約束，LED設備的峰值亮度 可以以可接受的方式隨時間減小，而不超過對於設備像素的相對電流密 度的規定限制。
圖10A-C示出了在設備中隨時間管理峰值亮度對像素電流密度的影 響。圖IOB示出了將峰值亮度保持恆定在100%所需的相對電流密度。圖 10A示出了根據本發明的用來限制壽命期間的這些峰值電流密度的峰值 亮度的主動管理的一個實施例。圖10C示出了在根據本發明管理設備峰
14值亮度的情況下所需要的相對電流密度。注意，在本發明的此實施例中， 當管理設備的峰值亮度分布曲線時，每一個顏色像素的相對電流密度被 保持在原始的120%以下。
當應用在全色顯示器設備中時，可以採用彩色發光元件。在這種情
不同的OLED顯示亮度水平，也可以將不同的補償應用於發光元件。
本發明可以被用在大多數頂部或底部發射的LED設備配置中。這些 包括每個LED包括分離的陽極和陰極的簡單結構，以及更複雜的結構， 例如具有陽極和陰極的正交陣列以形成像素的無源矩陣顯示器，以及例 如利用薄膜電晶體(TFT)獨立地控制每個像素的有源矩陣顯示器。如 本領域公知的，LED設備和發光層包括多個有機層以及發射層，所述有 機層包括空穴和電子傳輸和注入層。這樣的配置包括在本發明內。
在一個實施例中，本發明被用在包括有機發光二極體(0LED)的設 備中，該OLED由小分子或聚合物OLED組成，如在1988年9月6曰授 予Tang等人的美國專利4,769,292以及1991年10月29日授予 VanSlyke等人的美國專利5， 061， 569中公開的，但是不限於此。有機發 光顯示器的許多組合和變化可以用於製造這樣的設備。
已經參考本發明的某些優選實施例詳細描述了本發明，但是，應當 理解，可以在本發明的精神和範圍內估文出變化和修改。部件列表 30顯示器
32控制器
34圖像或數據信號
36控制信號
38轉換電路
40反饋信號
42測量電3各
100開始時間段步驟
105測量輸出變化的步驟
110計算補償步驟
115限制補償步驟
120應用補償步驟
125測試步驟
130開始時間段步驟
135測量輸出變化的步驟
140計算補償步驟
145限制補償步驟
150應用補償步驟
155測試步驟
160開始時間段步驟
199壽命終止步驟
A, B, C壽命終止時間點
200收集步驟
205確定步驟
210確定步驟
215計算步驟
220估計步驟
225估計步驟
1權利要求
1.一種用於控制和補償LED設備中的老化的方法，該方法包括步驟a)測量所述LED設備的光輸出中的性能變化；b)在第一時間段期間，利用由測量的性能變化導出的第一補償算法來控制所述LED設備，以實現所述LED設備的光輸出中的隨時間的亮度變化；c)在第二時間段期間，利用由測量的性能變化導出的不同於所述第一補償算法的第二補償算法來控制所述LED設備，以實現所述LED設備的光輸出中的第二隨時間的亮度變化；其中在所述第二時間段中的第二隨時間的亮度變化不同於在所述第一時間段中的第一隨時間的亮度變化；以及d)其中該第一和第二時間段合起來小於所述LED設備的使用壽命。
2. 如權利要求l所述的方法，其中控制LED設備的任一步驟將提供給 LED設備的電流、電壓或功率限制為小於隨時間維持恆定的亮度所需的 電流、電壓或功率。
3. 如權利要求l所述的方法，其中控制LED設備的任一步驟降低提供 給LED設備的電流、電壓或功率。
4. 如權利要求l所述的方法，其中該LED設備是顯示器設備或燈。
5. 如權利要求l所述的方法，其中該LED設備是有機LED設備。
6. 如權利要求l所述的方法，其中在第二時間段結束之後不採用補 償算法。
7. 如權利要求l所述的方法，還在第二時間段之後採用補償算法， 直到LED設備的光輸出失效。
8. 如權利要求l所述的方法，還包括步驟在第三時間段期間利用 第三補償算法控制LED設備以實現LED設備的光輸出中的隨時間的第三 亮度變化。
9. 如權利要求l所述的方法，其中LED設備是採用量子點的無機LED 設備。
10. 如權利要求l所述的方法，還包括步驟在一個或多個時間段期 間多次測量LED設備的性能變化。
11. 如權利要求l所述的方法，其中第一補償算法允許LED設備的亮度在第 一 時間段期間以第 一速率改變，以及第二補償算法允許LED設備的亮度在第二時間段期間以不同於第 一速率的第二速率改變。
12.No image.
13. 如權利要求l所述的方法，其中第一補償算法允許LED設備的亮度在第 一時間段期間以第 一速率降低，以及第二補償算法允許LED設備的亮度在第二時間段期間被維持在恆定的亮度值。
14. 如權利要求l所述的方法，其中第一或第二補償算法維持恆定的平均LED設備亮度。
15. 如權利要求1所述的方法，其中第 一或第二時間段的結束由LED設備在相應時間段的開始和結束時的相對亮度指定。
16. 如權利要求l所述的方法，其中第一或第二時間段的結束由提供給LED設備的電流、電壓或功率的相對變化或最大電流、電壓、或功率被提供給LED設備的時間指定。
17. 如權利要求l所述的方法，其中第一或第二補償算法控制對時間的設備峰值亮度，以使得對以下項設置約束在任何時候的最大平均子像素的最大相對電流密度、取決於顯示器的使用年限的最大平均子像素的最大相對電流密度、顯示器峰值亮度隨時間變化的最大速率、或取決於顯示器的使用年限的LED設備峰值亮度的變化的最大速率。
18. 如權利要求l所述的方法，其中該補償算法選自包括下列項的組中的一個或多個施加到顯示器的電壓；施加到每個像素的電壓；施加到每個像素的電荷；和施加到每個像素的數據值。
19. 如權利要求l所述的方法，其中該LED設備是包括發射不同顏色的光的發光元件的彩色顯示器，以及其中不同的補償算法控制每種顏色的發光元件。
20. 如權利要求1所述的方法，其中不同的補償算法在不同的LED設備亮度水平處控制LED設備。
全文摘要
一種用於控制和補償LED設備的老化的方法包括測量LED設備的光輸出的性能變化。在第一時間段期間利用由測量的性能變化導出的第一補償算法來控制LED設備，以實現LED設備的光輸出的亮度隨時間的變化。隨後，在第二時間段期間，由測量的性能變化導出的不同於第一補償算法的第二補償算法實現LED設備的光輸出的第二亮度隨時間的變化。第二時間段中的隨時間的第二亮度變化不同於第一時間段中的隨時間的第一亮度變化。此外，第一和第二時間段合起來小於LED設備的使用壽命。
文檔編號H05B33/08GK101647319SQ200880008468
公開日2010年2月10日 申請日期2008年3月5日 優先權日2007年3月15日
發明者F·A·萊昂, J·E·路德維基, R·S·科克 申請人:伊斯曼柯達公司