Led设备补偿方法

专利名称：Led设备补偿方法
技术领域：
本发明涉及LED设备，更具体地，涉及用于补偿和控制这样的设备 的老化(aging)的方法。
背景技术：
固态发光二极管(LED)图像显示设备作为优越的平板显示技术受到 极大的关注。这些显示器利用通过有机或无机材料的薄膜的电流来产生 光。发射的光的颜色和从电流到光的能量转换的效率是由薄膜材料的成 分确定的。不同的材料发射不同颜色的光，并且可以被用在不同的发光 元件中以形成全色显示器。但是，随着显示器的使用，发光元件中的材 料退化并且发射光的效率降低。此退化缩短了显示器的使用寿命。不同 材料可能以不同的速率老化，从而引起有差别的颜色老化，并且造成其 白点随着显示器的使用而变化的显示器。在可替换的LED显示器中，公 共的白光发射器用于所有的发光元件，并且为每个发光元件提供滤色器 以提供全色显示器。在这种情况下，如果所有不同颜色的发光元件被同 等地使用，则每个发光元件可能以相同的速率老化。参考图7，示出了图解说明现有技术的OLED显示设备当电流经过该 OLED时的典型光输出的曲线图。三个曲线表示红光发射器、绿光发射器 和蓝光发射器的性能随时间的典型变化。由这些曲线可以看出，不同颜 色的光发射器之间的亮度的衰退是不同的。因此，在常规的使用中，在 没有老化补偿的情况下，随着电流被施加于每一个不同颜色的0LED，显 示器将变得不那么亮，并且显示器的颜色(特别是白点)将漂移。在本领域中已知各种测量或预测显示器中OLED材料的老化的方法。 例如，2002年9月24曰4臾予Sundahl等人的题为"Compensat ing Organic Light Emitting Displays"的美国专利No. 6,456,016依靠在设备使 用的初期阶段提供的电流的受控增加，在该初期阶段之后是显示器输出 逐渐降低的第二阶段。2002年7月2日授予Shen等人的题为"Method And Apparatus For Calibrating Display Devices And Automatically Compensating For Loss In Their Efficiency Over Time" 的美国专4利No. 6， 414, 661中描述了一种这样的方法以及相关系统通过基于累 积的应用于像素的驱动电流计算并预测每个像素的光输出效率的衰退， 来补偿0LED显示设备中各个有机发光二极管(0LED)的发光效率的长 期变化；以及导出施加于每一个像素的下一驱动电流的补偿系数。2002 年11月14日公开的Everitt的美国^厶开专利申i青No. 2002/0167474 "Method Of Providing Pul se Ampl i tude Modula t ion For OLED Di splay Drivers"描述了用于有机发光二极管显示器的脉宽调制驱动器。-f见频 显示器的 一个实施例包括用于提供选择的电压以驱动视频显示器中的 有机发光二极管的电压驱动器(voltage driver )。该电压驱动器可以 从计及老化、列电阻、行电阻及其它二极管特性的补偿表格接收电压信 息。2006年2月7日授予Arnold等人的题为"OLED Display with Aging Compensation"的美国专利6,995,519描述了测量显示器中每个OLED 两端的电压以产生反馈信号，该反馈信号可以用来计算补偿信号以补偿 每个OLED的输出的变化。2 003年1月7日授予Narita等人的题为"Light - Emitting Device, Exposure Device, And Image Forming Apparatus" 的美国专利 No. 6,504,565描述了一种发光设备，其包括通过布置多个发光元件形成的 发光元件阵列、用于驱动发光元件阵列以从每一个发光元件发光的驱动 单元、用于存储该阵列的每一个发光元件的光发射数目的存储器单元、 以及用于基于存储在存储器单元中的信息来控制该驱动单元以使得从 每个发光元件发出的光的量保持恒定的控制单元。2002年9月27日公开的Koji的题为"Electro-Opt ical Device" 的JP 2002/278514A描述了一种其中^L定电压通过电流测量电絲4皮施加 到有才几EL元件以及测量该电流的方法。温度测量电路估计有机EL元件 的温度。参考图8,向OLED显示器提供老化补偿的现有技术系统典型地包括 用于显示图像的显示器30。显示器30由从外部设备接收图像或数据信 号34的控制器32控制。使用控制器32内的转换电路38将图像或数据 信号34转换成适当的控制信号36并且将其施加到显示器30。测量显示 器的性能属性，例如显示器30内的电流或电压，并且通过测量电^各42 提供反馈信号40并将其提供给控制器30。该控制器然后使用测量的反 馈信号40来改变控制信号36以补偿显示器30中检测到的任何老化。测量电路42可以被并入显示器30中、并入控制器32中、或可以是 分离的电路42 (如图所示)。同样地，可以在显示器(如图所示)内检 测反馈信号，或者由控制器32或某种其它电路在外部测量反馈信号。 例如，显示器32的亮度可以被外部光传感器或照相机测量或者由显示 器本身上的光传感器检测。在一些现有技术实施例中，反馈信号40不由显示器30产生，而是 通过分析输入到显示器30中的控制信号36来产生。例如，现有技术中 已知的有用的反馈信号是提供给显示器30的电流的累积。由于老化依 赖于经过显示器的总电流，因此累积的电流的测量可以用于预测显示器 30的老化。可替换地，作为控制信号36的一部分而发送给显示器30的 亮度信号可以随时间累积以提供反馈信号40。显示器30的预期亮度的 知识可以用于预测老化，并且然后可以补偿老化效应。尽管在这些配置 中的一些配置中可以连续补偿老化，但是常常周期性地应用补偿以便不 干扰设备的使用。在2007年1月9日授予Cok的题为"OLED Display with Aging Compensation"的美国专利7， 161， 566中描述的另 一老化补偿方法中， 采用电流须'J量设备来感测显示设备使用的电流以产生用来计算补偿信 号的电流信号。优选地，对显示器做出的任何改变对用户都是不可察觉的，并且表 示辉度、颜色以及功率使用之间的最佳的可能折衷。由于典型地在单激 励环境下观看显示器，因此随时间的緩慢改变是可以接受的，但是大的 明显的改变是令人不快的。由于连续的实时补偿通常是不实际的，因为 它们会干扰LED设备的操作，因此LED设备补偿的大部分改变是周期性 地进行的。因此，如果在单个时间段期间LED设备的输出显著地变化， 则可能导致对显示器的外观的显著令人不快的补偿。Cok的题为"A Method of Aging Compensation in an OLED Display" 的美国申请公 开2005/1 10728描述了一种用于控制OLED显示器中的老化补偿的方法， 该OLED显示器具有一个或多个发光元件，该方法包括步骤周期性地 测量显示器输出的变化以计算补偿信号；限制每个周期中补偿信号的变 化；以及将补偿信号施加到OLED显示器以实现显示器输出的补偿。此 技术降低了 OLED显示器中的补偿变化的可察觉性，但是不解决这样的 OLED显示器中固有的亮度、功率和使用寿命之间的权衡。上述所有方法改变LED显示器的输出以补偿LED发光元件的变化。 上述各种现有技术老化补偿方法在提供补偿方面是有用的，但是没有教 导用于控制或限制补偿的方法。尽管将显示器维持在给定的亮度和白点 是有用的目标，但是在许多应用中，可能优选可替换的补偿。本申请人已经发现将LED设备维持在恒定亮度可能是不切实际的。 对于大部分显示设备来说，优选的是最初在最大亮度下采用该设备，但 是在显示设备的整个使用寿命期间可能不一定需要此最大亮度。此外， 在一些情况下，最小功率需求可能是优选的。由于增加LED设备的亮度 需要增加采用的功率，因此例如便携式电子显示设备(例如，蜂窝电话、 个人视频或音频播放器等)中的电池使用寿命的其它因素可能变成比显 示器的亮度更关键的性能属性。在任何情况下，显示器可消耗的功率量 是有限的，从而可能不能实现恒定的亮度。因此，需要一种用于发光二极管设备的改善的老化补偿方法。发明内容前述需要是通过提供一种用于控制和补偿LED设备的老化的方法来 满足的，该方法包括测量LED设备的光输出的性能变化。在第一时间段 期间，利用由测量的性能变化导出的第一补偿算法来控制LED设备，以 实现LED设备的光输出中的随时间的亮度变化。随后，在第二时间段期 间，由测量的性能变化导出的不同于第 一补偿算法的第二补偿算法实现 L E D设备的光输出中的随时间的第二亮度变化。第二时间段中的随时间 的第二亮度变化不同于第 一时间段中的随时间的第 一亮度变化。此外， 第 一 和第二时间段合起来小于L E D设备的使用寿命。优点本发明的优点是它提供适应用于在受限的显示器亮度、功率使用和 使用寿命下改善性能的需要的补偿方法。


图1是示出了本发明的方法的实施例的流程图；图2是示出了本发明的实施例的亮度随时间的曲线图；图3是示出了根据本发明的实施例的LED设备的假想老化补偿分布曲线(profile)的曲线图4是示出了根据本发明的另一个实施例的LED设备的假想老化补 偿分布曲线的曲线图5是示出了根据本发明的可替换实施例的LED设备的假想老化补 偿分布曲线的曲线图6是示出了采用本发明的可替换实施例的LED设备的性能的曲线
图7是示出了在现有技术显示器中不同颜色的0LED的典型的老化特 性的曲线图8是根据现有技术且可用于本发明的具有反馈和控制电路的显示 器设备的示意图9是可用于本发明的使用寿命管理的设计过程的示意图；和
图10A-C是描绘当根据本发明的方法被控制时设备的性能的曲线图。
具体实施例方式
参考图1,根据本发明的一个实施例，用于控制和补偿LED设备的 老化的方法包括初始化IOO第一时间段以及测量105显示器输出的变化 以计算110补偿信号的步骤。通过采用第一算法确定期望的补偿，该补 偿可以在第一时间段期间被限制115到第一补偿，并且在第一时间段期 间被应用120到LED设备以实现显示器输出的第一补偿。可以测试125 第 一时间段状态，以通过比较LED设备性能与第 一准则来确定是否继续 第一时间段限制。如果确定继续第一时间段限制，则重复测量105、补 偿计算110、限制115该补偿以及应用120该补偿的过程。如果否，则 开始130第二时间段。在此第二时间段中，执行相似的过程测量135、 补偿计算140、采用不同于第一算法的第二算法通过将补偿限制145到 不同于第一限制的限制的补偿来确定期望的第二补偿、以及应用150该 补偿以实现设备的输出的第二补偿。可以测试155第二时间段状态，以 通过比较LED设备的性能与第二准则来确定是否继续第二时间段补偿。 如果是，则重复测量135、补偿计算140、限制补偿145以及应用150 补偿的过程。如果否，则在步骤160建立第三时间段。第一和第二时间 段合起来小于LED设备的使用寿命，以使得LED设备的使用寿命具有至少三个以及可能更多的时间段，其中至少两个时间段是使用两个不同的 补偿算法来管理的。尽管在本发明的一些实施例中，可以在这些时间段
的一个中采用将LED设备维持在恒定平均亮度所必需的补偿；但是在其 它实施例中，该补偿允许平均亮度的逐渐降低。优选的是，平均亮度的 任何变化或补偿的变化，不管是即时的还是随时间逐步采用的，对观察 者都是觉察不到的。
在第三时间段中，在本发明的一个实施例中，可能不应用测量或补 偿，并且该设备将老化直到它失效199,例如通过输出小于最初额定光 输出的50%而失效。在本发明的可替换实施例中，可以采用测量和补偿 的第三时间段直到满足第三准则并且在不提供进 一 步的补偿的情况下 允许设备失效。在本发明的又一个实施例中，采用补偿直到LED设备失 效。
根据本发明的各个实施例，LED设备可以是显示器设备或例如灯的 区域照明设备。在一个实施例中，LED设备可以是有机LED (OLED)设 备并且采用本领域已知的有机电致发光或光致发光材料。可替换地，LED 设备可以是采用量子点的无机LED设备。这样的量子点也是本领域已知的。
定义LED设备的使用寿命的准则可以被任意指定并且典型地取决于 该设备的应用。例如，在显示器应用中，LED设备的使用寿命可以被指 定为在给定电流或功率的情况下该设备以多于它最初指定亮度的50%的 亮度发光的时间，或者直到LED设备合并在内的系统不再能将LED设备 的平均亮度维持在大于最初亮度的50%的水平的时间。在区域照明应用 中，LED设备可以用作灯，并且它的使用寿命可以被指定为可以以大于 例如它的最初额定亮度的5 0 %的亮度点亮该灯的时间。
可以采用各种手段来测量LED设备输出的变化，所述LED设备输出 例如包括从LED设备输出的光、LED设备使用的电流；LED设备的发光 元件两端的电压、LED设备使用的电流随时间的累积、提供给LED设备 的驱动信号值的累积或驱动信号值的样本的累积、LED设备使用的时间 的累积、以及显示器的温度。测量LED设备的这些属性的手段是现有技 术已知的。同样地，可以通过调节施加到显示器的电压、施加到每个像 素的电压、施加到每个像素的电荷、或施加到每个像素的数据值提供补 偿信号。全色LED设备的发射不同颜色的光的不同光发射器对于每一种
9颜色的光发射器(each color of light-emitter)可以采用不同的补 偿。此外，在不同的亮度水平可以应用不同的补偿。可以采用各种手段 来提供补偿值，例如通过采用指定LED设备的控制值(例如电压电平) 的查找表。
如图l的流程图所示，可以随时间重复地测量LED设备的性能。但 是，在本发明的各个实施例中，可以多次或单次测量性能，例如按固定 时间间隔、在预定的使用时间段之后、连续地、或在一个或多个时间段 中仅仅一次地进行测量。同样地，可以采用各种准则来确定第一和第二 时间段的结束。例如，可以采用标称亮度性能(例如最初亮度的80%) 来确定时间段(例如第一时间段)的结束。可替换地，可以采用驱动电 压、电流或功率才及限(power limit )或百分比增加来指定时间l殳(例 如第二时间段)的结束。同样地，可以一次或多次地更新补偿信号。
在任何实际系统中，可以被提供来驱动LED设备的电流、电压或功 率的量存在限制。增加的电流、电压、或功率可以被提供给LED设备， 直至系统限制。在这点处，进一步的补偿是不可能的。因此，在本发明 的 一个实施例中，第 一 时间段中提供的补偿可以允许，随着用来驱动LED 发光元件的电流、电压或功率的緩慢增加，LED设备的亮度以第一速率 緩慢地下降到预定的水平，例如降低到最初亮度的70%。当亮度输出达 到预定水平时，第二时间段开始，并且以第二速率将亮度输出维持在例 如该预定水平，直到采用的电流、电压、或功率达到该系统设计的最大 值。在这点处，第二时间段结束，并且可以允许LED设备的亮度下降而 不做进一步的补偿，直到它达到设计的寿命终止，例如当亮度达到最初 亮度的50%时。可替换地，在第二时间段期间可以允许亮度降低，但是 降低的速率比在无补偿情况下将发生的速率更平緩。在可替换的实施例 中，可以采用三阶段的使用寿命管理方案，在其期间，允许亮度降低的 加速速率，^f旦是该速率仍然比无补偿管理时将发生的速率更慢。在此设 计中，第二时间段的结束可以在达到最大电流、电压或功率系统限制之 前发生。
在本发明的一些实施例中，提供给LED设备的电流、电压或功率单 调增加到最大值。但是，申请人已经确定，实际上在设备的生命期中的 某些点降低提供给LED设备的电流、电压或功率是有利的；从而，比没 有补偿的情况更快速地降低LED设备的平均亮度。申请人也已经确定，在一个或多个时间段中采用将提供给LED设备的电流、电压或功率限制 到小于维持恒定亮度必需的那些电流、电压或功率的补偿信号是有利 的。
本发明提供对现有技术的改进，因为可以主动地控制LED设备的亮 度以便为消费者提供期望的使用寿命和可接受的图像质量，而不超过特 定的系统限制(例如最大功率或最大电流)。因此，最初的高亮度提供 最初的合意的性能，特别是在高的环境照明环绕中，例如那些在典型的 零售商业机构中所发现的。当放置在消费者的家中时，环境照明一般低 得多，随时间减小的LED设备亮度是可以接受的，以便实现与此较低亮 度相关的较长的使用寿命。尽管在第一时间段期间(例如，在购买之前 位于商业环境中)管理的亮度降低的第一速率可能小于第二时间段期间 (例如，购买之后位于消费者环境中)的降低的速率，但是允许最初亮 度在第一时间段期间比在第二时间段期间降低得更快可能更有用，以便 以小于最初亮度的标称亮度维持LED设备的使用寿命。
参考图2,根据本发明的实施例的假想LED设备具有额定为100%的 最初亮度。如虚线所示，有可能维持该最初亮度一段时间，直到该系统 不再能向该设备提供足够的补偿并且它的亮度降低直到该设备失效。可 替换地，根据本发明并且如实线所示，允许亮度在第一时间段期间慢慢 地降低。在第二时间段期间，亮度降低得更快，直到它达到标称水平(例 如，原始亮度的70V。)。标称亮度在第三时间段期间被维持在恒定水平， 直到该系统不再能向该设备提供足够的补偿(时间段四)并且它的亮度 降低直到该设备失效。如图所示并且如申请人所展示的，这样的补偿分 布曲线实际上比无补偿的LED设备(未示出)或虚线示出的补偿具有更 长的使用寿命(在失效之前)。(在此曲线图及以下曲线图中，横坐标 不是按比例绘制的，并且不表示时间的线性递增。)
参考图3,根据本发明的可替换实施例的可替换假想LED设备具有 额定为100%的最初亮度。如虚线所示，有可能维持最初亮度一段时间， 直到该系统不再能向该设备提供足够的补偿并且它的亮度降低直到该 设备失效。可替换地，根据本发明并且如实线所示，允许亮度在第一时 间段期间慢慢地降低。在第二时间段期间，亮度降低得更快，直到它达 到标称水平(例如，原始亮度的8 0%)。标称亮度在第三时间段期间逐 渐降低，直到该系统不再能向该设备提供足够的补偿(例如在最初亮度的60%处，时间段四)并且它的亮度降低直到该设备失效。如图所示并 且如申请人所展示的，这样的补偿分布曲线实际上可以比无补偿的LED 设备(未示出)或虛线示出的补偿具有更长的使用寿命(在失效之前)。
图4示出了根据本发明的可替换实施例的又一个假想LED设备。在 此实施例中，以预期同时达到50%的亮度水平和最大补偿的速率逐渐降 低标称亮度。如图所示并且如申请人所展示的，这样的补偿分布曲线可 以比无补偿的LED设备(终止于点A的点线)或虚线示出的补偿(点B) 具有更长的终止于点C的使用寿命。
参考图5,采用120%的最大系统限制(即，在以指定的最初亮度驱 动OLED显示器所需的电流密度上增加20°/ 的电流密度)。上方的曲线表 示对于电流〉'肖耗的高端处的像素的随时间的平均电流密度，而下方的曲 线表示相对的显示器峰值亮度。从此曲线图可以看出，在第一时间段期 间，在30,000小时的使用处，电流密度增加到最大值，而亮度降低到 大约80%。在第二时间段期间，在大约50， 000小时的使用处，电流密度 实际上轻微地降低，且亮度稍微更快速地降低至60%。在第三时间段期 间，在大约65,000小时的使用处，电流密度轻微地增加，且亮度稍微 更快速地降低至50%。在笫四时间段期间，该设备的电流密度和亮度以 标称速率降低。
参考图6，在更强控制的例子中，采用110%的最大系统限制(即， 在以指定的最初亮度驱动OLED显示器所需的电流密度上增加10°/ 的电 流密度)。上方的曲线表示对于电流消耗的高端处的像素的随时间的电 流密度，而下方的曲线表示相对的显示器峰值亮度。从此曲线图可以看 出，在第一时间段期间，在11， 000小时处，电流密度增加到最大值， 而亮度降低到大约90%。在第二时间段期间，在大约25, 000小时处，电
流密度实际上显著地降低到小于最初电流密度，且亮度更快速地降低至 70%。在第三时间段期间，在大约65, 000小时处，电流轻微地增加，且 亮度稍微较慢地降低至5 0%。在第四时间段期间，电流和亮度一起降低。 在这些例子中，采用进一步的约束，例如，限制变化率和每减少峰
值亮度的1oy。所需的最小时间。这些约束有助于使得变化更不易随时间 被观察者察觉到。此外，使得受控的亮度分布曲线连续可微分
(continuously dif f erent iable )以便避免输出的突变是有帮助的。 (注意，50, 000小时大约是电视的20年的使用寿命。)可以采用多种其它约束。例如，第一补偿信号可以允许LED设备的亮度在第一时间段 期间以第 一速率改变，以及第二补偿信号可以允许LED设备的亮度在第 二时间段期间以不同于第一速率的第二速率改变。可替换地，第一补偿 信号可以允许LED设备的亮度在第 一 时间段期间以第 一速率降低，以及 第二补偿信号可以允许LED设备的亮度在第二时间段期间被维持在恒定 的亮度值。补偿信号中的任何一个可以将LED设备维持在恒定的平均亮 度。
这些时间#殳可以由LED设备在相应时间革殳开始时和结束时的相对亮 度定义。可替换地，时间段的结束可以由提供给LED设备的电流、电压 或功率指定，或最大电流、电压、或功率被提供给LED设备的时间来指 定(如图5和6所示，时间段一)。
根据本发明，可以采用多种时间段和补偿分布曲线，并且优选的选 择很可能取决于设备应用。这样的应用一般具有可以确定的使用简档 (usage profile)和设计限制。使用简档可以包括典型图像的集合以 及图像显示和设备使用的频率和持续时间。设计限制 一般规定设备的尺 寸、像素填充因数以及最大驱动晶体管尺寸和电流。参考图9,为了对 于特定的设备和应用设计合适的补偿分布曲线，首先收集200具有期望 的设备分辨率的应用相关的图像，然后分析收集的图像以确定205每个 像素(或像素的代表性样本)显示每个RGB代码值(驱动信号值)的概 率是有帮助的。 一旦对于所感兴趣的应用和设计，驱动代码值的出现概 率被确定，则对于每一个像素确定210平均电流密度。此电流密度可以 用于预测每一个像素单元随时间的效率损失。注意，不是每个像素都经 受相同的平均电流密度。这是基于分析的图像集和像素在显示器上的位 置的。例如，如果图像集具有许多场景且在接近图像的顶部具有天空， 则接近显示器的顶部的蓝色像素可以比显示器的底部的那些像素具有 更高的平均电流密度。因此，可以计算215各个子像素平均电流密度的 均值和标准偏差，并且选择最常使用的像素的平均电流密度。然后可以 将补偿方法设计为补偿这些最常使用的(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，则在设备的整个使用寿命期 间它们不能被完全补偿。在具有正态分布的像素平均电流密度的本发明 的实施例中，可以补偿那些落入该均值加上两个西4各马(sigma)内的 像素，而平均电流密度超过该均值加上两个西格马水平的像素在整个显
13示器寿命期间不能被完全补偿。因而允许的最大电流密度被确定为补偿 方法将允许的像素单元平均电流密度的最大值。基于先前测量的实验数
据估计220基于最大平均电流密度(对于每一个颜色)的每一个子像素 颜色的效率损失。然后可以采用效率损失计算来估计225维持来自每个 颜色子像素的恒定光输出需要的电流的相对增加。根据应用需要，可以 采用估计的相对电流增加或者更大或更小的某个其它电流增加。注意， 较高的电流密度将实际上引起老化的速率增加。
如果可以应用的电流量没有限制，则可以驱动该设备非常长的时间 而没有光输出的减少。^f旦是，注意，任何实际的系统在可以提供的电流 量方面都具有限制，从而迫使系统具有有限的使用寿命。很难设计可以 传递很大电流的驱动器电子设备；因此，在补偿方面存在实际限制。较 大的电流需要较大的驱动电子设备(例如薄膜晶体管)，降低了设备孔 径比并且进一步增加了电流密度以及降低了使用寿命，这也是事实。在 较高的电流密度处，也产生更多的热量，进一步降低了使用寿命。此外， 老化最快的发光材料一般将被首先限制，例如可以是蓝色子像素的OLED 材料。
因此，根据本发明，在寿命的开始和结束之间，管理LED设备的峰 值亮度以将各个子像素中的相对电流密度保持在选择的限制之下-其 中特别注意那些以最大平均电流密度运行的子像素。当管理设备峰值亮 度对时间的分布曲线时，可以对如下项设置约束在任何时候最大平均 子像素的最大相对电流密度(以提供期望的显示器峰值亮度)；取决于 显示器的使用年限(以使用的小时计算)的最大平均子像素的最大相对 电流密度；取决于估计的这些子像素的TFT电压阈值偏移(shift)的 量的最大平均子像素的最大相对电流密度；显示器峰值亮度随时间变化 的最大速率；和取决于显示器的使用年限的LED设备峰值亮度的变化的 最大速率。通过在本发明的环境内采用这些约束，LED设备的峰值亮度 可以以可接受的方式随时间减小，而不超过对于设备像素的相对电流密 度的规定限制。
图10A-C示出了在设备中随时间管理峰值亮度对像素电流密度的影 响。图IOB示出了将峰值亮度保持恒定在100%所需的相对电流密度。图 10A示出了根据本发明的用来限制寿命期间的这些峰值电流密度的峰值 亮度的主动管理的一个实施例。图10C示出了在根据本发明管理设备峰
14值亮度的情况下所需要的相对电流密度。注意，在本发明的此实施例中， 当管理设备的峰值亮度分布曲线时，每一个颜色像素的相对电流密度被 保持在原始的120%以下。
当应用在全色显示器设备中时，可以采用彩色发光元件。在这种情
不同的OLED显示亮度水平，也可以将不同的补偿应用于发光元件。
本发明可以被用在大多数顶部或底部发射的LED设备配置中。这些 包括每个LED包括分离的阳极和阴极的简单结构，以及更复杂的结构， 例如具有阳极和阴极的正交阵列以形成像素的无源矩阵显示器，以及例 如利用薄膜晶体管(TFT)独立地控制每个像素的有源矩阵显示器。如 本领域公知的，LED设备和发光层包括多个有机层以及发射层，所述有 机层包括空穴和电子传输和注入层。这样的配置包括在本发明内。
在一个实施例中，本发明被用在包括有机发光二极管(0LED)的设 备中，该OLED由小分子或聚合物OLED组成，如在1988年9月6曰授 予Tang等人的美国专利4,769,292以及1991年10月29日授予 VanSlyke等人的美国专利5， 061， 569中公开的，但是不限于此。有机发 光显示器的许多组合和变化可以用于制造这样的设备。
已经参考本发明的某些优选实施例详细描述了本发明，但是，应当 理解，可以在本发明的精神和范围内估文出变化和修改。部件列表 30显示器
32控制器
34图像或数据信号
36控制信号
38转换电路
40反馈信号
42测量电3各
100开始时间段步骤
105测量输出变化的步骤
110计算补偿步骤
115限制补偿步骤
120应用补偿步骤
125测试步骤
130开始时间段步骤
135测量输出变化的步骤
140计算补偿步骤
145限制补偿步骤
150应用补偿步骤
155测试步骤
160开始时间段步骤
199寿命终止步骤
A, B, C寿命终止时间点
200收集步骤
205确定步骤
210确定步骤
215计算步骤
220估计步骤
225估计步骤
1权利要求
1.一种用于控制和补偿LED设备中的老化的方法，该方法包括步骤a)测量所述LED设备的光输出中的性能变化；b)在第一时间段期间，利用由测量的性能变化导出的第一补偿算法来控制所述LED设备，以实现所述LED设备的光输出中的随时间的亮度变化；c)在第二时间段期间，利用由测量的性能变化导出的不同于所述第一补偿算法的第二补偿算法来控制所述LED设备，以实现所述LED设备的光输出中的第二随时间的亮度变化；其中在所述第二时间段中的第二随时间的亮度变化不同于在所述第一时间段中的第一随时间的亮度变化；以及d)其中该第一和第二时间段合起来小于所述LED设备的使用寿命。
2. 如权利要求l所述的方法，其中控制LED设备的任一步骤将提供给 LED设备的电流、电压或功率限制为小于随时间维持恒定的亮度所需的 电流、电压或功率。
3. 如权利要求l所述的方法，其中控制LED设备的任一步骤降低提供 给LED设备的电流、电压或功率。
4. 如权利要求l所述的方法，其中该LED设备是显示器设备或灯。
5. 如权利要求l所述的方法，其中该LED设备是有机LED设备。
6. 如权利要求l所述的方法，其中在第二时间段结束之后不采用补 偿算法。
7. 如权利要求l所述的方法，还在第二时间段之后采用补偿算法， 直到LED设备的光输出失效。
8. 如权利要求l所述的方法，还包括步骤在第三时间段期间利用 第三补偿算法控制LED设备以实现LED设备的光输出中的随时间的第三 亮度变化。
9. 如权利要求l所述的方法，其中LED设备是采用量子点的无机LED 设备。
10. 如权利要求l所述的方法，还包括步骤在一个或多个时间段期 间多次测量LED设备的性能变化。
11. 如权利要求l所述的方法，其中第一补偿算法允许LED设备的亮度在第 一 时间段期间以第 一速率改变，以及第二补偿算法允许LED设备的亮度在第二时间段期间以不同于第 一速率的第二速率改变。
12.No image.
13. 如权利要求l所述的方法，其中第一补偿算法允许LED设备的亮度在第 一时间段期间以第 一速率降低，以及第二补偿算法允许LED设备的亮度在第二时间段期间被维持在恒定的亮度值。
14. 如权利要求l所述的方法，其中第一或第二补偿算法维持恒定的平均LED设备亮度。
15. 如权利要求1所述的方法，其中第 一或第二时间段的结束由LED设备在相应时间段的开始和结束时的相对亮度指定。
16. 如权利要求l所述的方法，其中第一或第二时间段的结束由提供给LED设备的电流、电压或功率的相对变化或最大电流、电压、或功率被提供给LED设备的时间指定。
17. 如权利要求l所述的方法，其中第一或第二补偿算法控制对时间的设备峰值亮度，以使得对以下项设置约束在任何时候的最大平均子像素的最大相对电流密度、取决于显示器的使用年限的最大平均子像素的最大相对电流密度、显示器峰值亮度随时间变化的最大速率、或取决于显示器的使用年限的LED设备峰值亮度的变化的最大速率。
18. 如权利要求l所述的方法，其中该补偿算法选自包括下列项的组中的一个或多个施加到显示器的电压；施加到每个像素的电压；施加到每个像素的电荷；和施加到每个像素的数据值。
19. 如权利要求l所述的方法，其中该LED设备是包括发射不同颜色的光的发光元件的彩色显示器，以及其中不同的补偿算法控制每种颜色的发光元件。
20. 如权利要求1所述的方法，其中不同的补偿算法在不同的LED设备亮度水平处控制LED设备。
全文摘要
一种用于控制和补偿LED设备的老化的方法包括测量LED设备的光输出的性能变化。在第一时间段期间利用由测量的性能变化导出的第一补偿算法来控制LED设备，以实现LED设备的光输出的亮度随时间的变化。随后，在第二时间段期间，由测量的性能变化导出的不同于第一补偿算法的第二补偿算法实现LED设备的光输出的第二亮度随时间的变化。第二时间段中的随时间的第二亮度变化不同于第一时间段中的随时间的第一亮度变化。此外，第一和第二时间段合起来小于LED设备的使用寿命。
文档编号H05B33/08GK101647319SQ200880008468
公开日2010年2月10日 申请日期2008年3月5日 优先权日2007年3月15日
发明者F·A·莱昂, J·E·路德维基, R·S·科克 申请人:伊斯曼柯达公司