一种OLED寿命改善算法及装置的制作方法

本发明涉及一种有机发光器件(以下简称OLED)寿命改善算法及装置。根据OLED的亮度衰减特性，修正OLED的亮度衰减曲线，综合考虑硬件驱动能力和OLED可补偿的最大衰减程度α_limit对OLED寿命改善算法进行优化，确定最优改善参数；同时根据本发明的OLED寿命改善算法提出OLED寿命改善算法装置。OLED寿命改善算法及装置可应用在OLED照明和显示等领域。

背景技术：

有机电致发光显示器件(Organic Light Emitting Diode)具有自发光，亮度高，对比度高，响应速度快，视角宽，结构简单以及柔性显示等诸多优点，因其优异的性能吸引了高校和企业的青睐，获得飞速的发展。目前，小尺寸的OLED面板已成功应用到手机上，但大尺寸OLED显示器存在亮度衰退快和显示不均匀性，这些问题制约了OLED显示器的发展。

目前很多关于OLED亮度衰退机理的研究表明，引起OLED亮度衰退的原因主要有空穴在复合层的积累^[1]，载流子引入杂质^[2]和铟迁移^[3]这三类([1]Hosokawa C,Matsuura M,Eida M,et al.Full-color organic EL display[J].SID,1998,6(4):257-260.[2]Kondakov D.Y,J.R.Sandifer.Nonradiative recombination centers and electrical aging of organic light-emitting diodes:Direct connection between accumulation of trapped charge and luminance loss[J].Appl.Phys,2003,93(2):1108-1119.[3]Shen J,Wang D,Langlois E,et al.Degradation mechanisms in organic light emitting diodes[J].Synth.Metal,2000,111:233-236.)。目前延长OLED的寿命方法主要分为三大类:一是通过工艺的改进和完善来延长OLED寿命，主要手段有改进OLED生产工艺和封装工艺，或者选择新型材料等；二是从电路补偿方面延长OLED的寿命，包括内部电路补偿和外部电路补偿，其中内部电路补偿的方法有增加TFT和电容的数量，其目的是改善TFT阈值电压漂移引起的OLED寿命问题，外部电路补偿方法是检测OLED的亮度衰减程度，根据亮度衰减程度补偿数据电压信号或者电流信号来改善OLED寿命^[4]([4]Kuei-Yu Lee,Yen-Ping Hsu and Paul C.-P.Chao,A new compensation method for emission degradation in an AMOLED display via an external algorithm,new pixel circuit,and models of prior measurements[J].Journal of Display Technology,2014,10(3):189-197.)；三是图像处理方法改善OLED寿命，只要根据OLED的亮度衰减程度，通过补偿输入图像灰度数据来改善OLED的寿命。

随着OLED生产和封装技术工艺的不断改善和完善，从工艺上改善OLED的寿命已经越来越难以突破了；内部电路补偿由于要增加TFT和电容数量，会导致开口率下降，因此改善OLED寿命效能有限；外部电路补偿和图像处理方法改善对于OLED寿命改善存在着无限的可能，集中了大批学者的研究，其中Kyonghwan Oh等人提出了一种基于提升OLED发光时间占空比的OLED寿命改善算法并结合数字硬件电路实现^[5]([5]Kyonghwan Oh,Seong-Kwan Hongand Oh-Kyong Kwon Lifetime Extension Method for Active MatrixOrganic Light-Emitting Diode Displays Using a Modified Stretched Exponential Decay Model,[J]IEEE Electron Device Letters,VOL.36,NO.3,March 2015)，然而该方法只适用于数字电路，并且该方法没有考虑实际显示效果。

通过上述补偿方案可知，通过外部电路补偿即通过提升OLED外部电压和电流信号来补偿OLED的衰减，而且需要一个准确的外部检测电路实时检测OLED的阳极电压或者OLED的驱动电流。为了得到更好的OLED寿命改善方法来实现OLED的显示特性及应用价值，本发明基于OLED的亮度衰退模型，提出了OLED的亮度补偿算法及OLED亮度补偿算法的装置，同时结合实际硬件驱动能力及OLED自身材料特性进行优化得到一个兼顾显示效果和寿命延长的最优补偿参数。同时本发明每次提升的节点是通过亮度数据计算OLED的真实衰退程度α来判定，而不需要外部电路检测的方法来确定，既降低了硬件电路的成本，同时提高了OLED寿命改善的准确性。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述技术问题，为了提升OLED的寿命，提出了一种OLED寿命改善算法及装置。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明提出了OLED寿命改善算法，同时基于提出的OLED寿命改善算法，本发明提出了实现OLED寿命改善算法的装置。

本发明进一步的改进在于：基于OLED亮度衰退模型，修正OLED的亮度衰退曲线，提出了OLED寿命改善算法，OLED寿命改善算法适用于任何OLED器件。

本发明进一步的改进在于：基于提出的OLED寿命改善算法，设定寿命改善算法的关键参数，包括亮度衰减下限L_x的值，每次亮度提升OLED亮度至L_y的值，OLED寿命改善最优所对应的提升次数m_best的值，其中0.5L₀<L_x<L_y，L_x<L_y<L₀。

本发明进一步的改进在于：对提出的OLED寿命改善算法的关键参数进行优化处理，结合实际OLED发光器件的硬件驱动能力和OLED的显示效果来确定最优的OLED寿命改善算法的参数。

本发明进一步的改进在于：优化OLED寿命改善算法的参数L_x时，考虑OLED显示器件的均匀性，同时对比LCD，PDP等显示器件的均匀性，将L_x确定在一个合理的取值范围内循环处理。

本发明进一步的改进在于：优化OLED寿命改善算法的参数L_y时，需要确定OLED亮度补偿极限L_max，考虑实际OLED发光显示器件的硬件驱动能力，当OLED以L₀点亮时对应的电流为I₀，而OLED的硬件驱动能力最大可提供电流为I_max，I_max对应的亮度为L_max，其中I_max≥I₀，L_max≥L₀。这样确定了OLED最大能补偿的亮度为L_max。

本发明进一步的改进在于：OLED寿命改善算法在确定L_max后，每设定一个L_y(i)时，根据亮度补偿极限L_max，可以确定该L_y(i)对应的最大补偿次数m_max。OLED电流和初始亮度关系呈线性关系，在OLED寿命改善算法中，每提升一次亮度相当于OLED的初始亮度发生一次变化，当OLED的初始亮度达到L_max时无法继续进行补偿，此时可确定最大补偿次数m_max。

本发明进一步的改进在于：OLED寿命改善算法在确定L_y(i)对应的最大补偿次数m_max后，要结合OLED实际材料特性来确定OLED可补偿的最大衰减程度α_limit，然后由α_limit来确定最优的m，由于OLED每提升一次亮度，OLED相应的驱动电流也会增加，势必会加速OLED的真实衰减程度α，因此设定α_limit即当OLED的真实衰减程度达到α_limit时无法继续通过增加OLED的驱动电流或电压的方法提升其亮度，此时确定的m为OLED寿命改善算法中亮度由L_x提升至L_y(i)所对应的最优补偿次数，其中0≤m≤m_max。

本发明进一步的改进在于：优化OLED寿命改善算法的参数L_y是通过递增L_y的方法来确定最优的L_y。因此将L_y以ΔL为步进循环处理，其中0≤ΔL≤(L₀-L_x)。利用上述所述每次递进的L_y(i)所对应的最优补偿次数m_i，此处i代表第i次循环，其中i＝0：(L₀-L_x)/ΔL。

本发明进一步的改进在于：综合考虑硬件数据存储和后期数据处理及OLED寿命改善效果，从L_y(i)所对应的最优补偿次数m_i中选取最优的补偿次数m_best及其对应的最优L_y。

本发明进一步的改进在于：OLED寿命改善算法的优化方法采用双重循环的方法进行优化，即对L_x和L_y进行双重循环，即L_x每变一次，循环所有的L_y(i)，找出m_best，然后再变化L_x。最终确定最优的L_x和L_y及补偿次数m_best。

本发明进一步的改进在于：确定OLED寿命改善参数L_x，L_y及最优m_best后，OLED亮度每次提升的节点并不需要通过外部电路检测其亮度或电压来确定，而是通过OLED的亮度数据计算OLED的亮度衰退程度α来设定每次OLED提升亮度的节点。

与现有技术相比，本发明具有如下的技术效果：

本发明利用OLED的亮度衰减模型，基于OLED的亮度衰减曲线，对OLED亮度衰减曲线进行修正，设定OLED亮度衰减下限L_x，每当OLED的亮度衰减的L_x时，通过提升OLED的驱动电流或阳极电压将OLED的亮度提升至L_y处，这样OLED的亮度在很长一段时间内维持在L_x～L_y之间，既延长了OLED的寿命，又保证了OLED的亮度均匀性。

本发明对OLED寿命改善算法的关键参数进行优化处理，结合OLED的实际驱动能力，OLED显示效果和实际OLED的材料特性来优化OLED寿命改善算法的关键参数。通过OLED的实际驱动能力来确定OLED的亮度最大补偿极限L_max，通过OLED的显示效果来限定亮度补偿下限L_x的循环范围，通过OLED的材料特性来限定OLED可补偿的最大真实衰减程度α_limit，然后采用L_x和L_y双循环的方法来选定每次L_y(i)所对应的最优补偿次数m_i。最后综合实际数据处理及数据存储和OLED寿命改善效果选取最优补偿次数m_best及最优补偿亮度区间(L_x,L_y)。

本发明所提出的OLED发光器件的寿命改善算法，在确定OLED寿命改善参数L_x，L_y及最优m_best后，OLED亮度每次提升的节点并不需要通过外部电路检测其亮度或电压来确定，而是通过OLED的亮度数据计算OLED的亮度衰退程度α来设定每次OLED提升亮度的节点。OLED发光器件的寿命改善算法及装置实现成本低，且准确度高。

本发明所提出的OLED发光器件的寿命改善算法及装置，不仅适用于数字电路，同时适用于模拟电路；第一实施例是某OLED样品以确定初始亮度L₀及确定的L_x和ΔL进行优化，确定参数L_y及m_best进行说明，在实际应用中初始亮度L₀和ΔL可为任意值，L_x和L_y的取值范围为0.5L₀<L_x<L_y，L_x<L_y<L₀，第一实施例中，将单个OLED样品以初始亮度5000nits进行点亮，根据显示质量要求设定亮度衰减下限为3750nits，每次递增50nits进行优化，最终得到最优的补偿次数m_best为5，最优的L_y为4150nits，OLED的寿命提升了28.1％。第二实施例中，OLED寿命改善算法装置对多个OLED样品或OLED显示器各像素在FPGA内进行数据处理补偿，将补偿后电压或电流数据送至OLED硬件电路进行处理。

附图说明

给本发明提供进一步理解并且并入本申请组成本申请一部分的附图来了解本发明的实施方式，并与说明书一起用于本发明的原理。在附图中：

图1为本发明中OLED寿命改善算法示意图；

图2为本发明中OLED真实衰减程度α_actual随每次OLED亮度提升变化示意图

图3为本发明OLED寿命改善算法关键参数优化流程框图；

图4为第一实施例L_x＝0.75L₀时各L_y所对应的最优补偿次数；

图5为第一实施例L_x＝0.75L₀时各L_y所对应的寿命改善效果；

图6为OLED寿命改善算法的装置结构示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

参照图1，图1为OLED寿命改善算法的示意图。图1中黑色实线代表OLED以L₀点亮时的亮度衰减曲线，符合指数衰减模型。图中黑色粗虚线代表OLED寿命改善算法的修正亮度衰减曲线，即当OLED亮度衰减到亮度L_x将OLED的亮度提升至L_y处，此时将OLED的亮度维持在L_x～L_y区间，图1中的N代表第N次提升OLED的亮度。OLED的寿命定义为OLED的亮度降到其初始亮度的50％所需的时间，从图1可见未采用OLED寿命改善算法时OLED的寿命在t₃～t₄区间，然而通过OLED寿命改善算法，此时OLED的亮度依然维持在L_x～L_y区间，OLED的寿命明显的得到了提升。从图1中可知OLED的亮度衰减曲线具有指数特征，进一步的研究表明OLED亮度衰减曲线可以用延伸指数衰减曲线来描述，如等式1所示。

【等式1】

L＝L₀exp(-(t/τ)^β)

在等式1中，L₀为OLED初始亮度，t为OLED显示时间，τ是与初始亮度相关的系数，β则与OLED样品的材料、制作工艺等有关，L为OLED以初始亮度L₀点亮t时间后的实时亮度。

参照图2，图2是OLED的衰减程度曲线示意图，图2中黑色曲线代表OLED以初始亮度L₀点亮时的衰减程度，图2中渐变的虚线代表OLED寿命改善算法每次提升亮度的衰减曲线。由于OLED每次提升亮度是通过提升OLED的驱动电流或者阳极电压实现的，随着OLED的电流加大，势必会加速OLED的衰减速度，从图2中每次提升的亮度后的OLED衰减程度曲线也可以清楚发现。OLED衰减程度曲线可根据OLED衰减程度公式得到，如等式2所示，

【等式2】

α＝exp(-((t₀L₀ⁿ+……+t_mL_mⁿ)/K)^β)

在等式2中，m代表具有不同亮度的时间段的数量，t_m代表们OLED以L_m亮度驱动所对应的时间。在等式2中，K和n对确定的OLED样品来说均为常数。

同时，当OLED的真实衰减程度低于50％时，OLED依然可以通过OLED寿命改善算法来提升其亮度达到延长OLED的寿命目的。但是由于OLED的材料特性及亮度衰退机理，不可能无限制的通过提升亮度来达到延长OLED寿命，此时根据不同的OLED有不同的衰减程度下限α_limit，即当OLED的真实衰减程度达到α_limit时OLED无法通过OLED寿命改善算法来提升OLED的寿命，即OLED寿命改善算法达到补偿极限。

提出OLED寿命改善算法，可知主要有几个关键参数需要确定，OLED的补偿的亮度下限L_x，OLED补偿提升亮度至L_y，OLED可补偿的衰减程度极限α_limit，和OLED补偿最优次数m_best。

参照图3，图3给出了OLED寿命改善算法的优化方法框图，主要包括根据显示器均匀性确定L_x(300)，根据驱动IC驱动能力确定L_max(301)，L_y的选取范围为L_x+ΔL到L₀(302)，确定不同的L_y所对应的最大补偿次数m_max(303)，计算补偿不同L_y的寿命t_1/2(304)，根据不同t_1/2得到真实α_actual和对应m(305)，保证α_actual>α_limit得到最优m_best及补偿寿命t_f(306)，得到最优的L_y(307)，流程连接如图3所示。

显示器均匀性确定L_x(300)主要是根据实际OLED的显示均匀性要求和参考相关领域显示亮度均匀性来决定OLED亮度下限L_x。

根据驱动IC驱动能力确定L_max(301)主要是根据实际OLED的驱动能力来确定亮度补偿极限L_max，OLED的亮度和电流呈线性关系，当OLED以L₀点亮时对应的电流为I₀，而OLED的硬件驱动能力最大可提供电流为I_max，I_max对应的亮度为L_max，其中I_max≥I₀，L_max≥L₀。这样确定了OLED最大能补偿的亮度为L_max。

L_y的选取范围为L_x+ΔL到L₀(302)这是优化方法的关键，即循环L_y的值，此时应取合适的ΔL对L_y的值进行循环取值。

确定不同的L_y所对应的最大补偿次数m_max(303)作用是每当(302)送来一个Ly的值，由于在OLED寿命改善算法中，每提升一次亮度相当于OLED的初始亮度发生一次变化，如等式3所示，表示第i次提升后对应的初始亮度，当OLED的初始亮度达到L_max时无法继续进行补偿，此时可根据等式4确定最大补偿次数m_max。

【等式3】

L_0(i)＝L₀*(L_y/L_x)ⁱ i∈(1,m_max)

在等式3中，L_x代表OLED补偿亮度下限，L_y代表OLED亮度从L_x提升至L_y，L₀代表OLED的初始亮度，i代表第i次提升OLED的亮度，L_0(i)代表OLED第i次提升亮度后对应的初始亮度。

【等式4】

m＝log_(Ly/Lx)(L_max/L₀)，m_max＝Int(m)

在等式4中，将等式3变化，求出L_y所对应的最大m，m取整后等到m_max。

计算补偿不同L_y的寿命t_1/2(304)作用是是计算出每个L_y所对应的寿命，得到每个L_y所对应的寿命时将其送到(305)即根据不同t_1/2得到真实α_actual和对应m可，根据OLED亮度衰减程度(等式2)可计算出不同的L_y的寿命所对应OLED的真实衰减程度α_actual。

保证α_actual>α_limit得到最优m_best及补偿寿命t_f(306)的作用是通过实际OLED材料特性的可补偿衰减程度极限α_limit的限定，从各个L_y对应的m及寿命中选去最优的m_best，同时的到了其对应的补偿寿命t_f；通过(307)也确定OLED补偿至亮度L_y，这样通过该优化方法确定了OLED寿命改善算法的最优参数。

确定OLED寿命改善参数L_x，L_y及最优m_best后，OLED亮度每次提升的节点并不需要通过外部电路检测其亮度或电压来确定，而是通过OLED的亮度数据计算OLED的亮度衰退程度α来设定每次OLED提升亮度的节点，如等式5所示。

【等式5】

α_i＝L_xⁱ/(L₀*L_y^(i-1))i∈(1,m_best)

在等式5中，L_x代表OLED补偿亮度下限，L_y代表OLED亮度从L_x提升至L_y，L₀代表OLED的初始亮度，i代表第i次提升OLED的亮度，α_i代表OLED第i次提升亮度时的OLED真实衰减程度节点。

因此只要通过等式2实时计算OLED的真实衰减程度，然后结合OLED提升亮度时的OLED真实衰减程度节点来判断OLED器件是否需要提升亮度。

第一实施例：

基于上述所提出的OLED寿命改善算法及OLED寿命改善算法的优化方法，以某公司提供的OLED样品进行上述方法的实施。实施例中以5000nits为初始亮度对OLED进行点亮，考虑图像不同像素点显示不同亮度时衰减程度不同导致均匀性不同，LCD显示器的均匀性大于75％，因此在OLED寿命补偿算法优化时需要考虑使显示的均匀性大于75％，确定OLED的亮度下限L_x为75％L₀即为3750nits；对于实际OLED的驱动能力，最大电流对应OLED亮度可达15000nits，因此确定了亮度补偿极限L_max为15000nits；对于L_y循环的处理，实施过程采用ΔL为1％L₀即50nits循环L_y的值，即L_y(i)＝L_x+i*ΔL进行循环取值，其中i代表第i次循环；然后按照OLED寿命改善算法的优化方法流程(303)～(305)可得到每个L_y所对应的补偿次数m；接着按照优化方法流程(306)～(307)可得到OLED寿命改善算法的优化参数L_y及m_best。

参照图4，图4为实施例按OLED寿命改善算法优化方法得到的不同L_y所对应的补偿次数m的关系曲线，L_y的循环范围为75％L₀～L₀，步进ΔL为1％L₀。从图4中可知，当L_y为76％L₀时补偿次数m可达38次，随着L_y的不断增大，所对应的OLED的补偿次数m逐渐减小，当L_y为L₀时补偿次数m仅为1次。

参照图5，图5为实施例中不同L_y所对应寿命改善效果，寿命延长效果从32％～13％，图5中可知L_y最小时所对应OLED寿命延长效果最好。从图5可知当L_y<0.78L₀时，补偿次数m大于10次，结合图5当L_y＝0.76L₀时延长寿命百分比最大可以达到31％，而当L_y＝0.83L₀时延长寿命的百分比为28％，相比L_y＝0.76L₀时需要补偿38次延长寿命百分比达到31％，α_max＝0.83时补偿5次可以延长寿命百分比28.1％，补偿次数越多会增加算法的难度，及数据处理的繁多，在综合考虑补偿次数以及延长寿命效果时，可得到OLED寿命改善算法的最优参数为L_x＝75％L₀＝3750nits，L_y＝83％L₀＝4150nits，最优补偿次数m_best＝5，寿命延长效果百分比为28.1％。

第二实施例：

参照图6，图6为OLED寿命改善算法的实现装置框图，包含计算补偿数据模块601，计算亮度数据模块602，存储亮度数据模块603，计算衰减程度模块604，存储衰减程度模块605和检测判断模块606。

其中计算补偿数据模块601主要功能是通过检测判断模块606送过来的N和α值来计算出此时灰度与亮度的对应关系和亮度与电压或电流的关系，然后将亮度数据送至计算亮度数据模块602，将电压或电流数据送至OLED驱动模块607；计算亮度数据模块602是将计算补偿数据模块601送来的亮度数据进行累加计算；存储亮度数据模块603是将计算亮度数据模块602计算的亮度累加数据存储并调用；计算衰减程度模块604是将计算亮度数据模块602存储的亮度累加数据调用来实时计算OLED的衰减程度α；存储衰减程度模块605是将计算衰减程度模块604所计算出的OLED衰减程度α进行实时存储；检测判断模块606是通过调用存储衰减程度模块605存储的OLED衰减程度α数据进行判断该OLED处于第N次补偿，然后将N和α值送至计算补偿数据模块601来判断此时灰度与亮度的对应关系和亮度与电压或电流的关系。