CN104247560B - 调整从有机发光二极管oled发射的光的色点的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通过使用具有调制波形的用于驱动有机发光二极管OLED(107)的电流（115）调整从OLED（107）发射的光（111）的色点（507，509，511）的方法，其中该波形由至少三个不同的参数表征，且其中色点（507，509，511）位于颜色空间中，该方法包括：‑定义色点目标（501）；‑同时调整所述至少三个参数以调节波形，使得产生的OLED（107）的光输出位于围绕色点目标的预定义区域之内，并且对于该色点目标，OLED（107）的视亮度保持在预定义的水平；以及‑应用调节的波形从而向OLED（107）提供具有调制波形的电流（115）。
Description
技术领域
本发明涉及固态发光（lightening）领域，并且更具体地涉及用于OLED照明的颜色控制方法。
背景技术
固态发光器件，例如众所周知的有机发光二极管OLED，被广泛用于多种照明应用中。OLED在工作时提供具有标准CIE图范围内的色点色度坐标的光。
OLED器件的色点受到许多例如与生产过程相关的因素的影响。这导致色点色度坐标相对于CIE图中的预期的色点位置的偏移。例如，以相同的电流驱动的不同OLED导致具有不同色点的不同输出光。
由于人眼对色度的变化的敏感性的原因，希望的是将色点变化最小化。为了防止这种颜色偏移，可以使用脉冲宽度调制（PWM）方法来控制OLED照明。现有技术（US 2007/0285378）建议了用于控制OLED的驱动电流的接通/关断模式。在该模式中，OLED或者全部接通或者全部关断。
发明内容
本发明的实施例的目标是提供一种改进的计算机实现的方法、数据处理系统和相应的计算机可读存储介质。所述目标是由独立权利要求的主题来实现的。在从属权利要求中描述了有利的实施例。
本文所用的术语“CIE”指的是1931年由CIE（国际照明委员会）采用的基于使用颜色匹配功能的CIE颜色系统的色度图。
本文所用的术语“OLED”总体上指的是包括有机发光材料的器件，并且包括但不限于有机发光二极管。
本文所用的术语“色度”依据国际照明委员会的标准定义感知到的光的颜色印象（color impression）。
本文所用的术语“占空比”指的是与整个信号周期的持续时间相比在其期间信号处于较高水平的信号周期部分。例如，如果我们考虑具有低值Imin 、高值Imax和占空比D的信号波形，那么波形在时间周期T上的平均值由下式给出：D.Imax+(1-D).Imin。
本文所用的术语“色点”指的是色度图中的某一坐标，例如，1931 CIE标准图中的(x,y)坐标。
本文所用的术语“亮度”指的是从表面进入人眼的可见光的量。离开表面的光可能是起因于反射、透射和/或发射。视亮度是亮度的可感知的相关物。
本文所用的术语“色温”定义了在相同的视亮度且在指定的观看条件下其感知的颜色与理想光源的颜色最为相似的物理光源的温度。
本文所采用的术语“颜色距离”指的是CIE图坐标中分隔两个色点的距离。
术语“计算机存储器”或者“存储器”为计算机可读存储介质的实例。计算机存储器为可由处理器访问的任何存储器。计算机存储器的实例包括但不限于：RAM存储器、寄存器和寄存器文卷。在一些情形中，计算机存储器还可包括：硬盘驱动器、软盘驱动器或者固态硬盘驱动器。例如，存储器的一部分实际上可能为硬盘驱动器上的对换空间。另外的存储器实例是：机械开关阵列、电阻器和其它的电气元件。对“计算机存储器”或者“存储器”的引用应当被解释为可能包括多个存储器。例如，存储器可能包括同一计算机系统内的多个存储器。存储器还可包括分布在多个计算机系统或者计算设备中的多个存储器。
本文所用的术语“处理器”涵盖能够执行程序或者机器可执行指令的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应当被解释为可能包含多于一个的处理器或者处理核。例如，处理器可能为多核处理器。处理器还可能指单个计算机系统中的或者分布于多个计算机系统中的处理器的集合。
在一个方面中，本发明涉及一种通过使用具有调制波形的用于驱动有机发光二极管OLED的电流调整从OLED发射的光的色点的方法，其中该波形由至少三个不同的参数表征，并且其中色点位于颜色空间中，该方法包括：
- 定义色点目标；
- 同时调整至少三个参数以调节波形，使得产生的OLED的光输出位于围绕色点目标的预定义区域之内，并且对于该色点目标，OLED的视亮度保持在预定义的水平；以及
- 应用调节的波形从而向OLED提供具有调制波形的电流。
所述的实施例可能是有利的，因为OLED能够以用于在目标色点区中发射光的预定义的方式被驱动。另外，该方法利用任何波形形状工作。波形由至少三个不同的参数表征，这意味着OLED可在多种模式下操作，所述多种模式包括接通模式、接通/关断模式等。这与OLED的单一接通/关断性质形成对照，后者使用具有OLED在其间不发射光的时间间隔的脉冲波形。这就具有以下优点：所产生的色点色度坐标位于CIE图中的大区域内，这允许最佳的色点偏移校正和色点位置的灵活的精细调节。
根据另一实施例，所述至少三个参数的调整包括：
- 确定参数组的集合，其中该参数组的集合中的每个参数组限定调制波形的特定形状；
- 选择该参数组的集合中这样的参数组，对于该参数组而言，产生的OLED的光输出位于围绕色点目标的预定义区域之内且OLED的视亮度保持在预定义的水平。
根据另一实施例，该方法进一步包括步骤：
- 对于每个参数组，限定相应的调制波形并计算平均色点，其中平均色点的计算包括对与调制波形每个时间点处的电流幅值关联的每个色点的波形的至少一个周期求和，通过与调制波形每个时间点处的电流幅值关联的亮度对所述求和进行加权，其中所述求和在假定亮度与电流线性相关的情况下进行；
- 对于每个平均色点，计算到目标色点的颜色距离；
- 选择颜色距离位于距目标色点的预定义距离内的调制波形；以及
- 选取所选择的调制波形之一，以执行应用用于该波形的相应参数组来向OLED提供具有调制波形的电流的步骤。
由于使用来自于OLED的先前输入信息基于平均计算方法对OLED的色点坐标的精确估计，所述的实施例可能是有利的。这导致对于色点偏移的更好校正。而且，假定亮度与电流成线性关系简化了计算，同时实验测量证明这种假定仍然是良好的假定。可采用数学上的欧几里德（Euclidian）方法计算色点目标与平均色点之间的距离，其提供了CIE图中两个色点坐标之间的距离的最佳估计。
根据另一实施例，选取所选择的调制波形之一的步骤包括：选取所选择的调制波形中具有最低电流幅值和/或最低均方根幅值的调制波形。
该实施例可能是有利的，因为为了实现其中许多OLED器件被定位成彼此相邻的受照区域中最小的不均匀性，最小的电流幅值是优选的。最小的均方根电流幅值具有降低由于OLED发出的热引起的热负荷的优点。
根据另一实施例，调制波形包括脉冲宽度调制波形或者脉冲频率调制波形。
所述的实施例可能是有利的，因为调节不同类型的参数组以灵活的方式直接影响OLED所发射的光的色点。用于相同OLED的不同类型的参数导致CIE图中的不同的延伸区域。因此，更可能的是，OLED输出光落入定义明确的目标色点区内。
根据另一实施例，围绕色点目标的区域为：
- 矩形，其中矩形的最大对角线长度小于0.1，更优选地小于0.05，且最优选地小于标准CIE图中的0.00768；或者
- 圆形，其中圆形的最大半径长度小于0.1，更优选地小于0.05，且最优选地小于标准CIE图中的0.00384。
这是有利的，因为最小的区域大小对应于人眼能够感知到的最小可辨别色差。而且，这可以专注于色点调整过程，因为它需要更少的迭代（即，从中选择驱动波形的调整的波形的集合更小）用于实现所述目标区域内的期望的光输出。
根据另一实施例，调制波形包括由两个幅值参数和占空比表征的周期性矩形波形。
在另外的方面中，本发明涉及包括计算机可读指令的计算机可读非暂时性存储介质，所述计算机可读指令在被处理器运行时使处理器执行本发明的方法。
在另一方面中，本发明涉及一种通过使用具有调制波形的用于驱动有机发光二极管OLED的电流调整从OLED发射的光的色点的OLED驱动器系统，其中波形由至少三个不同的参数表征，并且其中色点位于颜色空间中，该OLED驱动器系统包括：
- 用于定义色点目标的调整单元，其中该调整单元进一步适于同时调整所述至少三个参数以调节波形，使得产生的OLED的光输出位于围绕色点目标的预定义区域之内，并且对于该色点目标，OLED的视亮度保持在预定义的水平；和
— 驱动器单元，所述驱动器单元用于应用调节的波形从而向OLED提供具有调制波形的电流。
根据另一实施例，驱动器单元包括集成控制器和/或微控制器电路。
根据另一实施例，调整单元包括信息单元、存储器单元和控制单元。信息单元用于确定表征用于驱动OLED的电流的调制波形的波形参数。波形参数值被存储在存储器单元中。控制单元监控OLED电流以确保电流波形具有期望的波形参数。
根据另一实施例，信息单元可以是驱动器系统的一部分或者与驱动器系统分离。在后者的情形中，可利用波形参数值对存储器单元进行预编程。
根据另一实施例，驱动器单元包括控制单元和存储器单元。信息单元可以与驱动器单元分离。
根据另一实施例，驱动器系统包括调整单元。
正如本领域技术人员将理解的，本发明的各方面可实施为系统、方法或者计算机程序产品。因此，如果没有另外明确声明，本发明的各个方面可采用完全为硬件的实施例、完全为软件的实施例（包括固件、驻留软件、微代码等）或者将可在本文中全部一般性地被称作“模块”或“系统”的软件和硬件方面进行组合的实施例的形式。可利用一个或者更多的计算机可读介质的任意组合。
附图说明
在下文中，将参考附图仅通过实例的方式更详细地描述本发明的优选实施例，在附图中：
图1图示了OLED驱动器系统结构的框图，
图2示出了流程图，
图3示出了周期性波形，
图4示出了矩形波形，
图5示出了用于矩形波形的CIE图中的颜色偏移区域，以及
图6示出了三种不同形状的矩形波形。
具体实施方式
在下文中，附图中相同编号的元件指示类似的元件或者指示执行等同功能的元件。如果功能等同的话，之前讨论过的元件在之后的附图中将未必被讨论。
图1图示了被布置用于操作OLED 107的系统100。系统100包括用于控制OLED 107的色点的驱动器系统101。驱动器系统101包括调整单元104和驱动器单元105。
驱动器单元105可被布置成控制OLED发射的光111。驱动器单元105响应来自于电源109的功率信号113以用于控制驱动OLED 107的电流水平115，以便实现期望的光输出。例如，驱动器单元105可为例如经典的开关式电源（SMPS）。驱动器单元105可使用控制器集成电路和/或微控制器来实现。例如，微控制器可以是微芯科技公司(Microchip TechnologyInc)的PICAXE。
调整单元104包括信息单元103、控制单元117和存储器单元119。信息单元103包括与OLED 107的操作特性相关的信息。对于每种OLED类型，测量这些特性。例如，它们根据波形参数描述亮度和色点值。信息单元103被调整单元104使用以确定表征用于驱动OLED 107的电流的调制波形的波形参数。基于期望的目标亮度和色点值，波形参数值在控制期间被确定并存储于存储器单元119中。例如，存储器单元119可能嵌入在被用来执行调整单元的功能的微控制器中，所述微控制器例如是赛普拉斯半导体（Cypress Semiconductor）可编程嵌入式片上系统（PSoC）。控制单元117监控OLED电流，以确保电流波形具有期望的波形参数。
信息单元103可被在驱动器系统的内部或者外部提供。在后一种情形中，可利用波形参数值对存储器单元119进行预编程。简单的外部可编程存储器单元119的实例是电阻器和/或电位计的阵列。
OLED 107响应于驱动电流并发射光111。将参照图2更详细地描述系统的操作。
图2是通过使用具有调制波形的用于驱动OLED 107的电流来调整从有机发光二极管OLED发射的光的色点的方法的流程图。波形由至少三个不同的参数来表征。波形的实例包括但不限于周期性波形（图3）、矩形波形、三角波形等等。
在第一步骤201中，预定义期望的OLED 107的光输出。期望的光输出作为具有标准CIE色度图中的x和y坐标（Xtar, Ytar）的色点目标而被给出。预定义的目标区域围绕色点目标。
关于期望的光输出的信息例如由用户给予调整单元104，或者其为信息单元103中的预编程信息。基于目标色点信息且从由至少三个不同参数表征的调制波形开始，信息单元103确定驱动OLED 107的标称驱动信号以产生具有目标色点的光，并且OLED的视亮度保持在预定义的水平。这种调制波形的参数包括但不限于频率、幅值、占空比、宽度。
目标色点应当与一组平均的色点（Xav,Yav）比较，以便调整给予OLED的驱动电流。每个平均色点之前被输入到系统，这取决于使得OLED发射具有所述平均色点的光的调制波形的参数组。
在步骤203中，信息单元103为每个平均色点计算颜色距离，该颜色距离是到CIE图上的目标色点的数学距离。该距离被定义为：
对于由相应的参数组定义的每个调制波形，具有在标准CIE图内的色度坐标（Xav,Yav）的平均色点被预先确定。它对于每个OLED类型而言是特定的。例如，OLED类型由OLED的尺寸表征。图3的波形300在其时间周期上首先被取样为N个样本。每个样本都与电流幅值in303相关联。电流幅值in 303使得OLED发射具有在CIE图中的色点坐标（Xn,Yn）的光。Xav（Yav）的计算通过对CIE图中分别与波形300的每个时间点处的电流幅值in 303关联的所有色点坐标Xn（Yn）求和来执行。借助与波形300的每个时间点处的电流幅值in相关的亮度对所述求和进行加权。
在这些公式中描述了求和：
,
其中为与电流幅值in 关联的亮度。、和被用来描述色点和作为电流幅值in的函数的亮度。针对每种OLED类型测量这些值。假定亮度与电流线性相关，这些公式被简化为
，
在由三个参数(两个幅值I1和I2以及占空比D)描述的矩形波形的情形中，上面的公式简化为平均色点和矩形波形参数之间的简单关系：
，
根据多种波形形状定义的平均色点在CIE图中跨越大区域可能发生变化。
在步骤205中，信息单元103选择颜色距离位于围绕色点目标的预定义区域内的调制波形。围绕色点目标的区域可包括例如矩形或者圆形。在围绕目标色点的圆形区域的情况下，控制单元将参数组的每个距离dist与圆形半径进行比较，并且只选择小于该半径的距离。围绕目标色点的区域的大小取决于被考虑的照明应用。然而，它应当小于0.1，更优选小于0.05且最优选地小于人眼能够感知到的最小可辨别色差，其在标准CIE图中等于0.00384。例如，在矩形区域的情况下，矩形的最大对角线长度等于标准CIE图中的0.00768。在圆形区域的情况下，最小的半径长度等于标准CIE图中的0.00384。到色点目标的可接受的距离越小，关于波形的选择的要求就越高。高端应用可能要求围绕目标色点的区域小到使得与色点目标的差异对于人眼而言是不可见的。
在步骤207中，信息单元103从具有位于目标区范围内的距离的调制波形当中选择一个调制波形以便馈送给OLED。例如，所选择的波形包括所述的调制波形当中的具有最低的电流幅值和/或最低的均方根幅值的调制波形。所选择的波形的参数组被存储在存储器单元119中。控制单元监控OLED电流以确保电流波形具有所选择的调制波形。
在最后的步骤209中，在所选择的参数组被传送至驱动器单元105后，驱动器单元105利用所选择的参数组以便将具有所选择的调制波形的电流提供给OLED。
图3示出了作为时间的函数的电流幅值的曲线图300。电流幅值依据正弦波形形状而变化。波形在其时间周期T 305上被取样为N个样本。每个样本都与电流幅值in 303相关联。
图4示出了本发明的实施例的实例使用情况。它是作为时间的函数的电流幅值的曲线图。它示出了具有被分成两个部分407和409的周期T的矩形波形400。在第一部分407期间，幅值被设定为I1 403。在第二部分409期间，幅值被设定为I2 405。幅值I2低于幅值I1。占空比D与波形相关联。占空比指的是与整个信号周期的持续时间相比在其期间信号幅值处于较高水平I1的信号400的部分。第一部分407的持续时间等于D×T，并且第二部分409的持续时间等于(1-D)×T。因而，波形在周期时间T上的幅值均值Im 401由下式给出：Im=D×I1+(1-D)×I2。
用户可能希望改变OLED 107的光输出，以提供作为图5中的色点目标501而给出的期望的光输出。该实例中的目标色点501由矩形503所界定的目标区域所围绕。与平均电流Im近似成比例的OLED的视亮度应当对应于预定义的值。
为了在保持相同的平均幅值Im（即相同的视亮度）的同时达到期望的目标色点，将对幅值参数I1、I2和占空比D进行调整。这种调整导致参数组的集合(I1,I2,D)k。每组参数k将为矩形波形限定不同的形状，对于所述形状，所产生的OLED的光输出在CIE图中具有某一坐标（Xk,Yk）。
例如，当I1被设定为值0.6A时，改变I2和D使得平均幅值Im始终相同。例如，这导致下面的三个参数组的集合： (I1, I2, D)1= (0.6A,0.131A,0.04), (I1, I2, D)2 = (0.6A,0.081A,0.133), (I1,I2,D)3=(0.6A,0.018A,0.227)。这些参数的每个组分别限定了图6的波形601、603和605的特定形状。向OLED馈送电流波形601、603和605将导致在CIE图500中分别具有色点色度坐标507、509和511的输出光。
通过进一步改变幅值I2和占空比D来增加对于所述相同值I1=0.6A的参数组的数量将导致色点坐标根据图5的CIE图中的轨迹505变化。
选取I1的其它值，例如I1=1A，并相应地改变I2和D将导致图5的CIE图中的另一轨迹513。通过改变全部的三个参数，可以获得多个轨迹。这些轨迹将限定图5的CIE图中的区域517。
在色点的区域517中，存在属于目标区域503的OLED 107的色点509。该色点根据具有参数组(I1,I2,D)=(0.6A,0.081A,0.133)的波形定义，该参数组限定了使得OLED发射具有平均色点坐标509的光的波形。
图5是具有(x,y)色度坐标的CIE颜色空间图的表示。它示出了矩形波形400的色点偏移区域517。该区域为从矩形波形400的幅值参数I1和I2和占空比D的变化获得的色点的多个轨迹的结果。
图6为作为时间的函数的电流幅值的曲线图。它示出了具有相同的幅值平均值607的三个不同的矩形波形形状601、602和603。
附图标记列表：
100 系统
101 驱动器系统
103 信息单元
104 调整单元
105 驱动单元
107 OLED器件
109 电源
111 发射的光
113 功率信号
117 控制单元
119 存储器单元
300 周期性波形
303 电流幅值
305 时间周期
400 矩形波形
401 平均幅值
403 电流幅值I1
405 电流幅值I2
407 时间部分
409 时间部分
500 CIE图
501 目标色点
503 目标区域
505 轨迹
507-511 色点
513-515 轨迹
517 CIE图中的区域
600 矩形波形
601-605 矩形波形形状
607 平均电流幅值
Claims (8)
1.一种通过使用具有调制波形的用于驱动OLED (107)的电流（115）来调整从该OLED（107）发射的光（111）的色点（507，509，511）的方法，该调制波形由至少三个不同的参数表征，并且色点（507，509，511）位于颜色空间中，该方法包括：
- 定义色点目标（501）；
- 调整所述至少三个不同的参数以调节所述调制波形，其中调整所述至少三个不同的参数包括：
- 确定参数组的集合，其中该参数组的集合中的每个参数组限定调制波形的特定形状；
- 选择参数组的集合中这样的参数组，对于该参数组而言，所产生的OLED（107）的光输出位于围绕色点目标的预定义区域之内并且OLED的视亮度保持在预定义的水平；
— 对于每个参数组，限定相应的调制波形并计算平均色点，其中平均色点的计算包括在调制波形的至少一个周期期间对与调制波形每个时间点处的电流幅值关联的每个色点（507，509，511）进行求和，通过与调制波形每个时间点处的电流幅值关联的亮度对所述求和进行加权，其中所述求和在假定亮度与电流线性相关的情况下执行；
- 对于每个平均色点，计算到色点目标（501）的颜色距离；
- 选择颜色距离位于距色点目标（501）预定义距离内的调制波形；以及
- 选取所选择的调制波形之一；
- 应用所选取的波形从而向OLED（107）提供具有调制波形的电流（115）。
2.根据权利要求1所述的方法，其中选取所选择的调制波形之一的步骤包括：选取所选择的调制波形中具有最低的电流幅值和/或最低的均方根幅值的调制波形。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中调制波形包括脉冲宽度调制波形或者脉冲频率调制波形。
4.根据权利要求1所述的方法，其中围绕色点目标（501）的区域为矩形，其中矩形的最大对角线长度小于标准CIE图中的0.1，其中CIE指的是1931年由国际照明委员会采用的基于使用颜色匹配功能的CIE颜色系统的色度图。
5.根据权利要求1所述的方法，其中围绕色点目标（501）的区域为圆形，其中圆形的最大半径长度小于标准CIE图中的0.1，其中CIE指的是1931年由国际照明委员会采用的基于使用颜色匹配功能的CIE颜色系统的色度图。
6.根据权利要求1所述的方法，其中调制波形包括由两个幅值参数和占空比表征的周期性矩形波形。
7.一种通过使用具有调制波形的用于驱动OLED（107）的电流（115）调整从该OLED（107）发射的光的色点（507，509，511）的OLED驱动器系统，其中所述调制波形由至少三个不同的参数表征，并且其中色点（507，509，511）位于颜色空间中，该OLED驱动器系统包括：
- 用于定义色点目标（501）的调整单元（104），其中该调整单元（104）进一步适于确定参数组的集合，其中该参数组的集合中的每个参数组限定调制波形的特定形状；选择参数组的集合中这样的参数组，对于该参数组而言，所产生的OLED（107）的光输出位于围绕色点目标的预定义区域之内并且OLED的视亮度保持在预定义的水平；对于每个参数组，限定相应的调制波形并计算平均色点，其中平均色点的计算包括在调制波形的至少一个周期期间对与调制波形每个时间点处的电流幅值关联的每个色点（507，509，511）进行求和，通过与调制波形每个时间点处的电流幅值关联的亮度对所述求和进行加权，其中所述求和在假定亮度与电流线性相关的情况下执行；对于每个平均色点，计算到色点目标（501）的颜色距离；选择颜色距离位于距色点目标（501）预定义距离内的调制波形；以及选取所选择的调制波形之一；和
- 驱动器单元（105），该驱动器单元用于应用所选取的波形从而向OLED（107）提供具有调制波形的电流。
8.如权利要求7所述的OLED驱动器系统，其中所述驱动器单元（105）包括集成控制器和/或微控制器电路。
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