CN1623180A - 用于发射显示器的亮度补偿的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于发射显示器的亮度补偿的技术、装置和系统的实施例。

Description

用于发射显示器的亮度补偿的方法和装置
技术领域
本发明一般地涉及发射显示器(emissive display)的至少部分亮度补偿，更具体地说，本发明涉及调整这样的像素亮度的方法。
背景技术
可以将发光二极管(LED)描绘成这样的半导体设备，即该半导体设备被特别设计为当在二极管两端供应具有提供低电阻导电通路的极性或正向偏置的电压时发光。该光一般作为一种颜色发射，所述一种颜色基本上包括很窄范围的一组波长，所述波长是在诸如红、绿、蓝的可见光谱中，或者在诸如红外颜色光谱中的光的不可见光谱中。类似于传统的二极管，LED经常具有相对较低的正向电压阈值。一旦超过该阈值，LED通常具有相对较低的阻抗并且容易导电。有机发光二极管(OLED)是特殊类型的LED，其中一系列在有机化合物基础上的碳基薄膜可以夹在两个或更多电极之间。
许多LED或OLED可以一起被配置为阵列以形成显示系统。这样的包括OLED阵列的显示系统，在某些情况下，可以构成发射显示器。
在该上下文中，发射显示器是指至少部分地产生发射光的显示技术的广义范畴。一些示例可以包括：OLED显示器、电致发光显示器、场发射显示器、等离子显示器和真空荧光显示器。相反地，非发射显示器(non-emissive display)一般使用独立的外部光源，例如，液晶显示器的背光。
许多发射显示器的共同特点是发射器的输出信号随着使用而劣化。例如，一种最普遍的发射显示器，即经常用于电视和个人计算机监视器的阴极射线管(CRT)，通常包含荧光粉(phosphor)，它的性能使得输出光随着显示器的年龄而劣化。因此，发射显示器的使用寿命一般按照它的显示亮度劣化50％所需的时间来测量。
当在屏幕的一部分极长时间显示一幅图像时，这种现象经常很明显。当该图像从屏幕消除后，该图像曾经被显示的区域可能明显地比屏幕的其他区域暗。原始图像称为已经“烧入”显示器，并且将经常出现“鬼”图像，即看起来与可能在屏幕的相同区域显示的后来的图像重叠。可以认为曾经用于显示“烧入”图像的发射器，已经变得至少部分损坏并且不能像其他较少损坏的发射器那样亮地显示后来的图像。
但是，发射显示器的亮度或明亮度(brightness)的这种劣化不限于这种极端的示例。发射显示器的一个或多个发射器使用一段时间经常降低这些发射器的亮度。作为示例，尽管电视机上的图像经常改变，电视机的CRT在一年后通常不如第一次使用时那么亮。
如果这种全面的劣化行为保持在限度内或者发生在相对长期的时间后，则它通常是可接受的，并且可能不被注意或很少被注意。但是，如果它无规律地发生在显示器的不同位置时，这个后果可能是麻烦的或不期望的。发生这种现象可能是因为，如在上面的示例中，显示器的一个区域比其他区域更频繁地使用，例如，标志(logo)的显示。在这样的情况下，那个区域可能更快地老化并且可能出现前面描述的烧入后果。或者，发生这种现象是由于显示器是拼装的，例如有时发生在平面显示器上，并且显示器的多个拼块(tile)表现出不同的老化特性。因此，需要有一种方法或技术来解决这种显示器劣化问题。
附图说明
在本说明书的结束部分特别指出并明确声明了下文描述的主题。然而，通过参考以下结合附图的详细描述，将最好地理解关于组织和操作方法两者的本发明以及其目的、特征和优点，在附图中：
图1是图示了年轻的有机发光二极管(OLED)的典型电流和亮度特性的视图；
图2是图示了老化的有机发光二极管(OLED)的典型电流和亮度特性的视图；
图3是图示了作为有机发光二极管(OLED)的使用的函数的电压和亮度的可能偏移的视图，所述函数可以用来调整OLED的亮度；以及
图4是图示了用于调整有机发光二极管(OLED)的亮度的电路的实施例的视图。
具体实施方式
在下面的详细描述中阐述了很多具体细节，以便于充分理解本发明。但是，没有这些具体细节也可以实施本发明，这对于本领域的技术人员来说是很明显的。在另外一些示例里，没有对公知的方法、过程、部件和电路进行详细的描述，以避免淡化了本发明的所声明的主题。
基于OLED发射器的显示器可以利用基本恒定电流驱动来操作。在这些条件下，OLED的劣化可以由用来维持基本恒定电流驱动的电压的增加和/或由OLED产生的亮度的降低而表现出来。这种劣化可能与在二极管的使用寿命中已经流过它的电流总量成比例，并且，从而可以对设备的实际年龄的增加相对地不敏感。另外，在某些二极管结构中，温度可以加速设备的劣化。至少在某些情况下，这种加速可以随着温度成指数变化。
OLED设备的典型输出信号特性示于图1和2。在该上下文中，术语“年轻”或“新”是指这样的二极管，即在该二极管的使用寿命中已经流过它的总电流的水平相对较小。类似地，在该上下文中，术语“年老”、“老”或“恶化”是指这样的设备，即已经流过该设备的电流总量相当大。这样术语不是指严格或主要按时间测量的OLED的实际年龄。图1图示了新OLED的典型电流和亮度特性。
在图1中，示出了描述了新OLED的特性的基线曲线(baselinecurve)。例如，曲线110描述了相对新的二极管的瞬时电流(I)和电压(V)之间的可能的关系。另外，曲线120图示了亮度(L)和电压(V)之间的典型关系，这里，亮度以坎德拉(candela)每平方米(cd/m2)来测量。比较曲线110和曲线120，指示了流过年轻二极管的电流和由OLED产生的亮度之间直接关系。
在图2中，图示了至少部分恶化的OLED的类似的典型特性。与图1比较，至少部分地由于OLED的劣化，曲线已经向右偏移。比较曲线110(图1)和曲线220，指示了与新设备相比，对至少部分恶化的设备维持相对恒定的电流，需要供应更高的电压。类似地，亮度曲线220已经偏离了新OLED的亮度曲线120。这图示了，随着OLED老化，更多的电压和更多的电流可以供应给设备以维持基本恒定的亮度。
在一个实施例中，可以使用一种技术来大致上补偿OLED亮度的这种劣化，例如至少部分基于估计的OLED的恶化，而增加流过OLED的基本恒定的电流或者OLED两端的电压。
这种技术的至少一个期望的结果可以是所有的OLED像素产生基本一致的量的亮度。基于期望量的亮度，诸如OLED的反向偏置电阻的测量特性可以用于有效的估计大约需要多少电流或电压供应给设备以产生这样的结果。这种方法使用了前面定义的在诸如反向偏置电阻的指示器的值和用于维持期望的亮度水平的电流(或电压)之间的关系。
图3图示了例如可以用于本实施例来估计为达到期望的基本恒定的亮度的比率而需要供应给OLED的电压。通过测量OLED的特定的特性，可以估计设备的有效年龄，并且校正电流以提供一致的亮度。例如，可以测量为了在使用过程中维持恒定电流所要求的正向电压。该信息将识别曲线310上的位置，其表示了当前用于产生通过OLED的原始电流的电压与用于产生基本上相同的电流的原始的电压的比率，或者说V(I0)/V0。从该信息出发，然后可以确定在设备的寿命的该点上用来产生与亮度的初始值L0基本相同的亮度的电压。曲线320表示了用于这样的确定的可能的工作曲线V(L0)/V0。该方法类似于在使用过程中测量二极管的正向电阻，并且使用该值的变化来确定维持一致的亮度所需的校正的电压和电流。
其他参数也可用用来估计设备的有效年龄。例如，可以在设备工作时测量OLED的反向偏置电阻。但是，本领域的技术人员将认识到可以测量和利用许多其他的OLED特性。可以使用诸如正向偏置电阻或OLED两端的电压的特性；另外，存在可以测量或推断的许多其他可能的特性。另外，在讨论中的期望的特性不需要直接被测量，而是，替代地，可以通过获得与期望的特性相关的或有关的测量来估计设备的有效年龄的指示。
另外，在其上可以测量特性的速率或频率可以沿着大量的连续的可能速率来变化。在一个极端，该测量可以近于连续或持续地进行。在另一个示例中，可以在某个触发或基本预定的事件发生后进行测量。例如，当显示器打开或重启时，可以测量特性。但是，这只是在其上可以测量特性的可能速率的几个示例，当然，所声明的主题不限于任何特定的采样速率或采样方法。类似地，可以测量和/或结合多个特性以提供比从单个测量的集合得到的更确定的劣化的指示和所要求的校正。
一旦已经估计了由设备产生的有效的累积亮度(integratedluminance)，就可以通过使用诸如320的曲线来估计用来产生期望的亮度的电压，所述曲线表示了当前用于产生期望的亮度的电压与原始用于产生那个亮度的电压的比率，或者说V(L0)/V0。当然，该曲线可以随着特定的期望的亮度而改变，从而所声明的主题不限于图3所图示的曲线的使用。可以考虑电压、电流、亮度、电阻或多个其他相关参数的任何一个的曲线、函数和比率，并且可以用于其他实施例中。
应该注意在图3中，在设备的使用中流过它的累积电流(integratedcurrent)或总电荷可以提供设备的“年龄”的测量。该参数可以直接测量，并且用于确定维持期望的亮度的电压校正。但是特定二极管的年龄的间接的指示器，例如正向或反向电阻的改变可能是更方便跟踪的参数。在图3中，曲线310提供了有关正向电阻的变化和“年龄”之间的关系的信息，它允许计算用于维持期望的亮度所要求的电压的变化。
可以设想到对要供应的电压的估计可以通过多种方法来完成。例如，可以经由模拟控制系统来获得比率曲线的近似。类似地，“曲线”可以实现为数字查找表或基本上由一系列机器可访问指令来计算。
一旦已经有效地估计了要供应以产生期望的亮度的电压，就可以调整通过OLED的电压或电流以达到或近似达到该亮度。但是，所声明的主题不限于只操纵供应给该设备的电流或电压的范围。
期望的亮度的选择不必限于设备的初始亮度。例如，在一个实施例中，可以允许OLED的亮度随着设备的年龄而适度劣化。图3的曲线330图示了作为年龄的函数的亮度的适度劣化。亮度比率曲线330是当前期望的亮度与原始亮度的比率，或者说L/L0的表示。
前面描述的实施例详细描述了这样的示例，即设备的期望亮度基本上恒定并且基本上等于OLED的原始的或初始的亮度。可以设想到其他实施例，即期望的亮度可以既不恒定，也不基本上等于OLED的原始的或初始的亮度。例如，设想可以生成一个实施例，例如其中期望的OLED的亮度作为OLED的年龄的函数而下降。这样的实施例的示例在下面描述。
因为，OLED的劣化，从而OLED的使用寿命通常是设备的累积亮度的函数，所以通过降低设备的瞬时亮度，设备的使用寿命可以增加。发射显示器的使用寿命一般作为显示器的亮度劣化50％所需的时间来测量。因为许多发射显示器的共同特点是发射器的输出信号随着使用而劣化，当增加显示器的使用寿命时，受管理的显示器的劣化是可以接受的。
用于这样的实施例的技术，例如，可以类似于关于前面描述的实施例而描述的技术，在前面描述的实施例中，期望的亮度基本上恒定，并且基本上等于原始或初始的OLED的亮度。因为，在本实施例中，期望的亮度作为年龄的函数而降低，用于计算比率曲线310和320的期望的亮度可以作为年龄的函数而改变。因此，在该实施例中，其中期望的亮度比率是L/L0，与V(L0)/V0相对，曲线320可以表示为V(L)/V0。
在该实施例中，期望的受控的劣化可以采用各种形式。作为几个但不是穷尽性的示例，用来控制劣化的曲线可以线形地、指数地、不连续地，或数字地产生。设想受控的劣化可以适度地发生，到达基本上预定的点，接着被允许更快地劣化。例如，因为发射显示器的使用寿命通常作为亮度劣化50％所需的时间来测量，该实施例可以允许适度地劣化到50％的点，尽管可以选择其他点，接着设备可以终止对OLED加电，或者可以允许OLED劣化，而不进行补偿影响，例如，前面描述的一个实施例。
另一个实施例可以包括许多OLED，其耦合为阵列或其他的可能的配置，以形成发射显示器。在该上下文中，阵列不限于行和列的直线布置；而替代的是，在该上下文中，任何有序的或接近有序的布置都被认为是阵列。在一个实施例中，可以周期性地或持续地测试所有OLED以确定它们的年龄和期望的电压校正。在另一个实施例中，可以测量来自阵列的代表或表征数目的OLED以有效地估计阵列中测量的和未测量的OLED的年龄。在已经估计了采样OLED的年龄之后，控制系统可以使用该年龄以调整供应给阵列中的OLED的电流或电压。
与采样相关联的策略不限于显示器中恒定比例的OLED或者恒定位置的OLED。可以预期所测量的变化可以提供要修改测量数目和位置的指示器。在许多可能的实施例之一中，初始测量是在有限数目的OLED上进行，并在显示器上以变化的随机模式来采样。显示器的一个区域的重大变化将提供局部的劣化重大改变的指示，要求更详细的局部采样来校正。
有许多方法可以从所采样的OLED来推测显示器的有效年龄。只作为一个示例，可以将所采样的OLED的年龄平均。相反地，作为另一个示例，可以利用所采样的OLED来只控制共享相同或基本近似的位置或使用特性的OLED。但是还可以设想其他推测构成发射显示器的OLED的年龄的技术。
在另一个实施例中，许多阵列可以拼装在一起以形成很大的发射显示器。因为发射显示器的劣化特性经常在制造批次之间变化，经常来自不同制造批次的各个拼块可能以不同的速率劣化。在该实施例中，可以使用特定的控制系统来估计有效年龄和施加到阵列中的拼块或一组像素的适合的补偿调整。类似地，可以使用许多这样的控制系统来允许对发射显示器的劣化补偿。在一种方法中，许多这些控制系统可以以这样的方式被耦合，即控制系统不仅接收提供了控制系统可以调整的像素的测量或推断的特性的信号，控制系统还可以接收提供了控制系统不调整的周围像素或拼块的测量或推断的特性的信号。这些额外的信号可以以这样的方式使用，即它们的值影响有效年龄及施加到在该特定控制系统下的像素的补偿量的计算。
只是一个而不是唯一的该信息如何影响有效年龄或补偿量的计算的示例，该示例可以涉及利用了诸如曲线330的适度劣化曲线的发射显示器。如果显示器中的一个拼块或一组像素比显示器中的其他拼块或像素组更经常地使用，则更频繁使用的拼块或像素的累积亮度将高于未使用的拼块，因此，如利用曲线330所估计的，频繁使用的拼块或像素的所计算的有效年龄，从而期望的亮度，将小于其他较少频繁使用的拼块或像素。如果对于该拼块或像素组的控制系统在没有来自其他拼块或像素组的信号下工作，则它试图调整亮度比率来没有限制地选取任意的比率例如0.75，这只是为了举例而不是限制。但是，其他拼块或像素组如果是孤立的，可以由它们各自的控制系统来调整亮度比率以没有限制地选择另一个任意的比率0.85。因为在该示例中，控制系统基本独立地工作，所以称为“烧入”的后果仍然可能发生。但是，例如，如刚才描述的，如果控制和测量系统被耦合，则控制系统可以调整在它们的控制下的拼块或像素组的亮度到例如平均比率0.80或该值附近。
可以使用其他加权被耦合的测量信号的技术。几个但不是穷尽性的示例的列表包括：使用显示器中所测量的特性或像素的加权平均、中值或至少部分基于区域、局部性、位置、邻近性或标准偏差的模式。另外，其他但不是穷尽性的示例可以包括提高显示器的亮度比率到所有像素可达到的基本上最高的期望值，或者降低所有像素的亮度比率到遇到的最低的值。许多其他的方法也是可能的。
另一个实施例示于图4。在操作期间，OLED 410可以从电流源460接收基本恒定的电流。示于OLED 410中的电阻器412和理想二极管411仅仅是为了举例说明而提供的OLED的分布特性的方便的近似或表示。测量设备440可以在电流源460的输出点或OLED 410的输入点测量模拟电压，并且将该测量结果转换为数字信号。虽然在本示例中，测量设备440测量了OLED 410两端的电压，但是所声明的主题不限于该特定的测量点或者该电气特性的测量。这个数字信号可以被输入到系数修改器420，所述系数修改器420可以改变存储在系数存储阵列430中的系数。由系数修改器420和系数存储阵列430所图示的控制系统，作为示例，可以被实现为数字逻辑方框或一系列机器可执行指令。存储在系数存储阵列430中的系数然后可以用于，例如，生成调整由电流源460提供的电流量的信号。通过调整由电流源提供的电流量，OLED的亮度的劣化可以至少部分被补偿。
在另一个实施例中，如(但不限于)前面的实施例中描述的，OLED阵列、测量电路和控制系统可以耦合到接收器以形成单独的视频显示系统。接收器可以从另一个系统接收一系列数字格式的视频信号，所述另一个系统传输这些信号。该接收器然后可以分发以及可能地重新格式化该视频信号到显示器的OLED阵列。
虽然这里已经图示并描述了所声明的主题的某些特征，但是本领域技术人员现在可以想到许多修改，替换、变化和等同方案。从而，应该理解所附权利要求意于覆盖落在所声明主题的真正精神中的所有的这样的修改和变化方案。

Claims (29)

1.一种方法，用于至少部分补偿发射显示器的亮度，包括：
估计包括在所述发射显示器中的一个或多个有机发光二极管的劣化量；以及
至少部分基于所述估计，调整所述一个或多个有机发光二极管的亮度。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述调整包括调整所述亮度，使得所述亮度基本独立于所述一个或多个有机发光二极管的劣化量而保持基本恒定。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述估计包括对基本上与所述劣化相关的特性进行估计。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述估计包括在基本恒定的电流流过所述一个或多个有机发光二极管时，测量所述一个或多个有机发光二极管的两端的电压。
5.如权利要求2所述的方法，其中所述测量所述一个或多个有机发光二极管的两端的所述电压包括测量所述一个或多个有机发光二极管的反向偏置电阻。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述调整包括调整供应给所述一个或多个有机发光二极管的电能的量。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述调整包括增大施加在所述一个或多个有机发光二极管的两端的电压。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述电压的增大包括利用查找表。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述查找表包括值，使得通过所述调整达到的所述一个或多个有机发光二极管的亮度实质上随着时间而降低。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括至少部分基于估计一个或多个其他有机发光二极管的劣化量，来调整所述一个或多个有机发光二极管的亮度。
11.一种装置，包括：
一个或多个有机发光二极管；
测量电路；和
控制系统；
其中所述有机发光二极管、所述测量电路和所述控制系统被耦合，使得在操作期间，所述测量电路估计所述一个或多个有机发光二极管的劣化量，并且所述控制系统至少部分基于所述估计的劣化来调整所述有机发光二极管的亮度。
12.如权利要求11所述的装置，其中所述控制系统能够调整所述亮度，使得所述亮度基本独立于所述一个或多个有机发光二极管的所述劣化量而保持基本恒定。
13.如权利要求1所述的装置，其中所述测量电路进行的所述劣化量的估计包括对基本上与所述劣化相关的特性的估计。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述测量电路能够测量工作在基本恒定的电流的所述一个或多个有机发光二极管的反向偏置电阻。
15.如权利要求12所述的装置，其中所述控制系统能够通过调整通过所述有机发光二极管的基本上瞬时的电流来调整所述一个或多个有机发光二极管的所述亮度。
16.如权利要求11所述的装置，其中所述控制系统包括一系列数据，所述一系列数据将期望的亮度与所述一个或多个有机发光二极管的估计的劣化相关。
17.如权利要求16所述的装置，其中所述控制系统利用所述一系列的数据来调整所述一个或多个有机发光二极管的亮度。
18.如权利要求17所述的装置，其中所述控制系统包括一系列数据，所述一系列数据将期望的亮度与所述一个或多个有机发光二极管的估计的劣化相关，使得所述期望的亮度随着所述一个或多个有机发光二极管的估计的劣化的增加而降低。
19.如权利要求12所述的装置，其中所述控制系统包括存储介质，所述存储介质具有多个机器可访问指令，其中，当所述指令被所述控制系统执行时，所述指令包括以下步骤：
利用来自所述测量电路的信号；
为所述有机发光二极管估计期望的亮度；以及
至少部分基于所述信号来调整供给所述有机发光二极管的电流。
20.一种系统，包括：
接收器，从物理上在所述系统远端的源接收数字格式的视频信号；
一个或多个有机发光二极管的阵列；
测量电路；
控制系统；
其中所述接收器将所述数字信号散播到所述有机发光二极管阵列，并且
其中所述有机发光二极管阵列、所述测量电路和所述控制系统被耦合，使得在操作期间，所述测量电路估计所述一个或多个有机发光二极管的劣化量，并且所述控制系统至少部分基于所述估计的劣化来调整所述有机发光二极管的亮度。
21.如权利要求20所述的系统，其中所述控制系统能够调整所述亮度，使得所述亮度基本独立于所述有机发光二极管阵列的所述劣化量而保持基本恒定。
22.如权利要求20所述的系统，其中所述测量电路进行的所述劣化量的估计包括对基本上与所述劣化相关的特性的估计。
23.如权利要求22所述的系统，其中所述测量电路能够测量工作在基本预定的电流的所述至少一个有机发光二极管的反向偏置电阻。
24.如权利要求22所述的系统，其中所述控制系统能够通过调整通过所述有机发光二极管的基本上瞬时的电流来调整所述有机发光二极管阵列的所述亮度。
25.如权利要求24所述的系统，其中所述控制系统包括具有多个机器可访问指令的存储介质，其中，当所述指令被所述控制系统执行时，所述指令包括以下步骤：
利用来自所述测量电路的信号；
为所述有机发光二极管估计期望的亮度；以及
至少部分基于所述信号来调整供应给所述有机发光二极管的电流。
26.如权利要求24所述的系统，其中所述控制系统包括一系列数据，所述一系列数据将期望的亮度与所述有机发光二极管阵列的估计的劣化相关，并且所述控制系统利用所述一系列数据来调整所述有机发光二极管阵列的亮度。
27.如权利要求26所述的系统，其中所述控制系统包括一系列数据，所述一系列数据将期望的亮度与所述一个或多个有机发光二极管的估计的劣化相关，使得所述期望的亮度随着所述一个或多个有机发光二极管的估计的劣化的增加而降低。
28.如权利要求21所述的系统，其中所述控制系统包括多个控制子系统，所述各个子系统分别调整所述一个或多个有机发光二极管的阵列的特定的各个子集的输出亮度。
29.如权利要求28所述的系统，其中所述阵列的所述有机发光二极管被耦合到测量电路和控制系统，所述测量电路和控制系统能够测量所述各个有机发光二极管的劣化，并能够分别调整所述各个有机发光二极管的亮度。
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