DE102010033286B4

DE102010033286B4 - Verfahren zur Degradationskompensation eines OLED-Displays

Info

Publication number: DE102010033286B4
Application number: DE102010033286.0A
Authority: DE
Inventors: Norbert Bendicks; Thorsten Schlag
Original assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2010-08-04
Filing date: 2010-08-04
Publication date: 2020-12-03
Anticipated expiration: 2030-08-05
Also published as: DE102010033286A1

Abstract

Verfahren zur Degradationskompensation eines OLED-Displays, das von einer Ansteuervorrichtung zur Darstellung eines Bildes angesteuert wird,wobei die Ansteuervorrichtung periodisch ein invertiertes Bild an das OLED-Display sendet,dadurch gekennzeichnet,dass das invertierte Bild kürzer als das ursprüngliche Bild dargestellt wird, und die Ansteuerung des Displays zur Darstellung des invertierten Bildes mit einem erhöhten Ansteuerstrom (IR, IG, IB) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Degradationskompensation eines OLED-Displays, das von einer Ansteuervorrichtung zur Darstellung eines Bildes angesteuert wird, wobei die Ansteuervorrichtung periodisch ein invertiertes Bild an das OLED-Display sendet.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 071 071 A2 und der US-Patentanmeldung US 2007/0075991 A1 bekannt.
Bei Displays und Flachbildschirmen aus organischen Leuchtdioden, hier kurz als OLED-Displays bezeichnet, stellt sich das Problem des so genannten Image Sticking. Bei einer länger andauernden Darstellung eines Bildes altern die länger oder öfter bestromten Pixel, bzw. Subpixel bei mehrfarbigen Bildschirmen, schneller als die weniger oder seltener bestromten Pixel respektive Subpixel. Dieser Alterungsprozess, der auch als Degradation bezeichnet wird, führt nach einiger Zeit zu unterschiedlichen Leuchtdichten der Pixel bzw. Subpixel.
Bei mehrfarbigen Displays ergibt sich eine Farbverschiebung des Pixels, da verschiedene OLED-Farbstoffe unterschiedliche Degradationsverläufe aufweisen. Rote OLED-Farbstoffe altern dabei üblicherweise sehr viel langsamer als blaue. Diese Farbverschiebungen sind ein weitaus größeres Problem als die absolute Leuchtdichteverringerung jedes einzelnen OLED-Farbstoffs, da Farbverschiebungen schon nach relativ kurzer Zeit auffällig werden.
Bei OLED-Bildschirmen, welche wechselnde Bilddarstellungen in hoher Farbqualität wiedergeben sollen, wird oftmals ein hoher Aufwand betrieben, um derartige Farbverschiebungen über einen möglichst langen Zeitraum zu verhindern. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Prozessor die Ansteuerzeiten und Ansteuerintensitäten für jedes einzelne Subpixel aufintegriert und in einem Speicher ablegt, und danach aus den gespeicherten Werten und den farbstoffspezifischen Degradationsverläufen die aktuelle Degradation der Subpixel bestimmt und entsprechend den Ansteuerstrom für jedes Pixel zum Ausgleich des Degradationseffekts beeinflusst.
Bei vielen Anwendungen von OLED-Displays ist es allerdings gar nicht vorgesehen, schnell wechselnde animierte Bilder darzustellen, sondern statt dessen relativ statische Bildinhalte anzuzeigen. Ein Beispiel hierfür sind Displays in Kraftfahrzeugen, welche Fahrzeugzustände symbolisch darstellen. Das vorgenannte Verfahren wäre für eine derartig einfache Anwendung unverhältnismäßig aufwendig und würde ein entsprechend funktionierendes Display so sehr verteuern, dass man in vielen Fällen auf eine Kompensation der Degradationseffekte verzichten würde.
Es stellte sich die Aufgabe, ein Verfahren zur Degradationskompensation zu schaffen, welches einfach und kostengünstig zu realisieren ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das invertierte Bild kürzer als das ursprüngliche Bild dargestellt wird, und die Ansteuerung des Displays zur Darstellung des invertierten Bildes mit einem erhöhten Ansteuerstrom erfolgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist programmtechnisch sehr einfach zu realisieren und setzt auch keine Speichermittel zum längerfristigen Speichern von Pixel- bzw. Subpixeleigenschaften voraus. Dementsprechend bleibt der zur Realisierung des Verfahrens erforderliche hardwaretechnische Aufwand relativ gering. Hierdurch wird ein über einen langen Zeitraum farbstabiles Display kostengünstig realisierbar.
Im folgenden soll das dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegende Prinzip anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Skizziert ist der Ansteuerungsverlauf für ein einzelnes Pixel eines farbigen OLED-Displays. Dabei zeigt jedes der drei Diagramme den zeitlichen Verlauf des Ansteuerstroms I für jeweils ein einfarbiges Subpixel.
Die drei Subpixel werden periodisch und zeitlich parallel während eines Ansteuerzeitraums t angesteuert. Den größte Anteil des Ansteuerzeitraums t wird durch einen Einschaltzeitraum t-t' belegt, in der eine nicht dargestellte Ansteuervorrichtung jedes Subpixel entsprechend dem von ihm darzustellenden Helligkeitswert mit einem konstanten Ansteuerstrom I_R, I_G, I_B beaufschlagt.
In dem in der Figur dargestellten Beispiel wird das rote Subpixel mit einer relativ hohen Stromstärke I_R betrieben. Über den Einschaltzeitraum t-t' ergibt sich somit eine Beaufschlagung des roten Subpixels mit einer Ladungsmenge Q_R = I_R · (t - t'), die im Diagramm a) als schraffierte Fläche dargestellt ist.
Wie aus den Diagrammen b) und c) ersichtlich ist, wird während des Einschaltzeitraums t-t' dem grünen Subpixel eine geringere Ladungsmenge Q_G und dem blauen Subpixel eine vergleichsweise sehr geringe Ladungsmenge Q_B zugeführt. Das Pixel zeigt somit eine Mischfarbe an, bei der der rote Farbanteil dominiert.
Entsprechend der zugeführten Ladungen Q_R, Q_G, Q_B erfahren die Subpixel eine Alterung, die über einen längeren Zeitraum eine Intensitätsverminderung bewirkt.
Bei einer einfarbigen Darstellung wird eine Intensitätsverminderung im allgemeinen erst bei einer erheblichen relativen Änderung bemerkbar. Problematischer wirkt sich die Intensitätsverminderung bei Farbdarstellungen aus, da hier schon kleinere Intensitätsänderungen bei einer Subpixelfarbe zu sehr auffälligen Farbverschiebungen führen können.
Da beim Betrieb von OLED-Displays Degradationseffekte unvermeidbar sind, sollten die damit verbundenen Intensitätsänderungen möglichst gleichmäßig für alle Pixelfarben erfolgen. Wird daher eine Pixelfarbe bei der Ansteuerung besonders beansprucht, wie in dem hier dargestellten Beispiel das rote Subpixel durch die Beaufschlagung mit einer relativ großen Ladungsmenge Q_R, so werden die andersfarbigen Subpixel ebenfalls angesteuert, um die Alterung dieses Subpixel im entsprechenden Umfang anzugleichen. Diese Ansteuerung erfolgt während eines Invertierungszeitraums t', der kurz im Vergleich zum Einschaltzeitraum t-t' ist, damit sich die Ansteuerung möglichst wenig störend bemerkbar macht. Dafür werden die Stromstärke I_G, I_B während dieses kurzen Invertierungszeitraum t' auf einen hohen Wert angehoben, um den jeweiligen Subpixeln eine ausreichend große Ladungsmenge Q'_G , Q'_B zu applizieren.
Das gesamte Pixel wird dadurch für den kurzen Invertierungszeitraum t' farb- und helligkeitsinvertertiert angesteuert. Für ein aus einer Vielzahl von Pixeln bestehenden Display bedeutet dies eine Ansteuerung mit einem farb- und helligkeitsinvertierten Bild. Ein derartige Invertierung ist durch eine das Display steuernde Ansteuervorrichtung leicht zu erreichen, etwa indem der Inhalt eines Graphikspeicher periodisch für jeweils einen kurzen Zeitpunkt verändert wird.
Vorteilhafterweise ist dazu kein aufwendiges längerfristiges Mapping der Subpixelbeanpruchung erforderlich, so dass das Verfahren mit geringen Rechen- und Hardwareaufwand durchführbar ist.
In einer fortgeschrittenen Variante des Verfahrens kann vorgesehen werden, dass die Ansteuerzeiten zur Darstellung des invertierten Bildes und/oder der Werte der dabei verwendeten Ansteuerströme für verschiedenfarbige Subpixel mit einer Gewichtung versehen sind, welche die unterschiedlichen Alterungsverläufe der verschiedenen OLED-Farbstoffe berücksichtigt.
Hierdurch kann auch über längere Zeiträume die Alterung der Pixelfarben einander angeglichen werden, wodurch eine besonders langfristige Farbstabilität der Displayanzeige erreichbar ist. Praktisch bedeutet dies, dass die Subpixel mit den langwelligeren Farben, die im allgemeinen einer weniger starken Alterung unterliegen, in verstärkten Maße durch eine Ansteuerung mit hohen Strömen künstlich gealtert werden.
Es erscheint auf den ersten Blick als nachteilig, zur Verhinderung von Farbverschiebungen eine künstliche Alterung von Bildschirmpixeln vorzusehen, da hierdurch der Gebrauchszeitraum des Displays insgesamt vermindert wird. Dabei ist aber in Betracht zu ziehen, dass selbst die Lebensdauer der besonders empfindlichen blauen Pixelfarben derzeit bereits bei 150.000 Stunden liegt, was einem Dauerbetrieb über einen Zeitraum von mehr als 17 Jahre entspricht. Als Lebensdauer einer organischen Leuchtdiode ist dabei der Zeitraum definiert ist, in der deren Strahlungsintensität auf 50% absinkt. (Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Organische_Leuchtdiode, Stand Juli 2010). Die meisten Gebrauchsgegenstände, für welche die Verwendung eines OLED-Displays in Betracht kommt, weisen eine weitaus geringere Nutzungsdauer auf. Die absolute Degradation von OLED-Farbstoffen als solche ist daher über die üblichen Verwendungsdauer eines Displays kaum ein Problem, da diese, auch bei einer zusätzlich herbeigeführten Alterung, über lange Zeiträume erfolgt.
Wie bereits erwähnt, sind somit die Unterschiede im Degradationsverlauf verschiedener OLED-Farbstoffe problematischer, da die hieraus resultierenden Farbverschiebungen bereits nach relativ kurzen Zeiträumen auffällig werden. Speziell dieses Problem wird durch das vorgeschlagene Verfahren gelöst. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist es, die Farbstabilität eines OLED-Displays mit sehr geringem Aufwand sicherstellen zu können.
Zur Bestimmung des tatsächlich durch das Pixel vermittelten Farbeindrucks ist selbstverständlich noch der Wirkungsgrad der verschiedenen Subpixelfarbstoffe bei der Umsetzung elektrische Energie in Lichtstrahlung zu berücksichtigen, sowie auch die relative Empfindlichkeit des Auges eines Betrachters für die verschiedenen Subpixelfarben. Derartige Einflüsse wurden hier zugunsten einer vereinfachten Beschreibung vernachlässigt.

Claims

Verfahren zur Degradationskompensation eines OLED-Displays, das von einer Ansteuervorrichtung zur Darstellung eines Bildes angesteuert wird, wobei die Ansteuervorrichtung periodisch ein invertiertes Bild an das OLED-Display sendet, dadurch gekennzeichnet, dass das invertierte Bild kürzer als das ursprüngliche Bild dargestellt wird, und die Ansteuerung des Displays zur Darstellung des invertierten Bildes mit einem erhöhten Ansteuerstrom (I_R, I_G, I_B) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Invertierungszeiträume t' zur Darstellung des invertierten Bildes und/oder der dabei verwendeten Ansteuerströme (I_R, I_G, I_B) für verschiedenfarbige Subpixel mit einer Gewichtung versehen sind, welche die unterschiedlichen Alterungsverläufe der verschiedenen OLED-Farbstoffe berücksichtigt.