KR20080063372A - 조명 디바이스의 노화 프로세스를 보상하는 방법 및 그조명 디바이스 - Google Patents

조명 디바이스의 노화 프로세스를 보상하는 방법 및 그조명 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시간에 따라 변하는 광 출력을 갖는 적어도 하나의 유기 발광 다이오드(1)(OLED) 및 개별적인 전류-전압 특성을 갖는 OLED(1)에 접속되어 있는 드라이버(2)를 포함하는 조명 디바이스의 노화 프로세스를 보상하는 방법에 관한 것이다.
노화 프로세스, OLED, 세미로그 전류-전압 특성

Description

조명 디바이스의 노화 프로세스를 보상하는 방법 및 그 조명 디바이스{A METHOD OF COMPENSATING AN AGING PROCESS OF AN ILLUMINATION DEVICE}
본 발명은 시간에 따라 변하는 광 출력을 갖는 적어도 하나의 유기 발광 다이오드(OLED: organic light emitting diode)를 포함하는 조명 디바이스의 노화(aging) 프로세스를 보상하는 방법에 관한 것이다.
유기 발광 다이오드들을 갖는 조명 디바이스들은 우수한 평면-패널 시스템으로서 큰 이점을 갖는다. 이러한 시스템들은 유기 재료의 박막을 통한 전류 통과를 이용하여 광을 생성한다. 방출된 광의 컬러 및 전류에서 광으로의 에너지 변환 효율은 유기 박막 재료의 구성에 의해 결정된다. 그러나, OLED가 사용되므로, 조명 디바이스 내의 유기 재료들은 노화되고 발광하는 데 있어 보다 덜 효율적으로 된다. 이는 조명 디바이스의 수명을 단축시킨다. 효율 감소율은 전류 밀도 및 조명 디바이스의 온도의 함수이다. 한편, 조명 디바이스의 온도 변화는 효율에 변화를 초래한다.
US 2004/0070558 A1은 기판 상의 성능 속성을 갖는 어드레싱가능한 화소와, 디스플레이 디바이스의 화소를 제어하기 위한 제어 회로를 가지며, 기판 상에 위치되고 제어 회로와 접속되어 있는 OLED 기준 화소와 하나 이상의 OLED 화소를 포함 하는 유기 발광 다이오드 디스플레이 시스템을 개시한다. OLED 기준 화소는 하나 이상의 OLED 화소들과 동일한 성능 속성을 포함하며, OLED 기준 화소 양단의 전압을 감지하여 OLED 기준 화소 양단의 전압을 나타내는 전압 신호를 생성하기 위하여 OLED 기준 화소의 단자들 중 하나에 접속되어 있는 트랜지스터를 포함하는 전압 감지 회로를 갖는다. 또한, 유기 발광 다이오드는 OLED 기준 화소의 성능 속성을 나타내는 출력 신호를 생성하는 측정 회로와, 출력 신호를 수신하기 위하여 측정 회로에 접속되어 있는 분석 회로를 포함하며, 상기 분석 회로는 성능 속성과 미리 정해진 성능 속성을 비교하여 이에 응답하는 피드백 신호를 생성한다. 상기 제어 신호는 피드백 신호에 응답하여 OLED 화소의 출력에서의 변화를 보상한다.
불리하게도, 기준 화소를 이용하는 상술된 OLED 디스플레이 시스템의 복잡도는 매우 높다. 또한, 기준 화소의 이용은 "하나의 화소인" 조명 디바이스에는 적용할 수 없는데, 이는 설치된 조명 디바이스의 개수를 두배로 하는 것을 의미하기 때문이며, 이는 경제적 및 실용적으로 모두 본질적으로 불리하다.
본 발명은 상술한 불리점을 제거하는 것을 그 목적으로 갖는다. 특히, 단순하고 광을 생성하기 위해 용이하게 조정될 수 있는, 조명 디바이스의 노화 프로세스를 보상하는 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이며, 여기에서 OLED의 광 출력은, 휘도가 조명 디바이스의 수명 내내 일정한 방식으로 제어된다.
도 1은 본 발명에 따른 조명 디바이스의 매우 개략적인 도면을 도시한다.
도 2a는 온도의 함수로서 도 1의 조명 디바이스에 따른 OLED의 세미로그 IV-곡선을 도시한다.
도 2b는 수명의 함수로서 도 1에 따른 OLED의 2개의 세미로그 IV-곡선을 도시한다.
도면 참조번호 항목
1: OLED
2: 드라이버
3: 측정 회로
4: 제어 회로
5: 메모리 디바이스
6: 세미로그 IV-곡선(1/2 수명)
7: 세미로그 IV-곡선(사용되지 않는 OLED)
8: 임계 전압의 영역
이러한 목적은 본 발명의 청구항 1에 의해 교시된 조명 디바이스의 노화 프로세스를 보상하는 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 방법의 유리한 실시예들은 종속항에서 규정된다.
따라서, 개별적인 전류-전압 특성 및 시간에 따라 변하는 광 출력을 갖는 적어도 하나의 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함하는 조명 디바이스의 노화 프로세스를 보상하는 방법이 제공된다. 또한, 드라이버는 OLED에 접속된다. 본 발명의 방 법은 복수의 단계를 포함하는 보정 계산 프로세스를 포함한다. 본 발명의 방법에 의해 제공된 해결책은 OLED에 대한 전류-전압의 의존성에 기초한다. 본 발명의 방법에 따르면, OLED의 실제 전류 전압 특성의 기울기에 대한 정보를 포함하는 제1 파라미터를 결정하는 것이 필요하다. 다음 단계에서, OLED의 광 출력에서의 변화를 보상하기 위하여, 노화를 나타내고 있는, 측정된 제1 파라미터에 적어도 기초하여 보정 신호가 생성된다. 놀랍게도, 실제의 전류-전압 특성의 기울기의 실제값에 대한 정보를 포함하는, 결정된 제1 파라미터에 기초하여 보상 신호가 생성될 수 있다는 것을 알게 되었다. 전류-전압 특성의 기울기(IV-곡선)는 OLED의 수명 동안 감소한다.
바람직하게는, OLED의 실제로 로그화된(logarithmized) 전류-전압 특성의 기울기가 제1 파라미터에 의해 고려된다. 이는 상기 특성이 로그화된 전류값과 로그화되지 않은 전압값을 포함한다는 것을 의미한다(로그-선형 전류-전압 특성 또는 세미로그(semilog) 특성). 유리하게는, 드라이버가 측정 회로 및 제어 회로를 포함하고, 측정 회로는 OLED의 실제의 세미로그 IV-곡선의 기울기의 실제값을 검출하며 제어 회로는 이에 대한 제어 신호를 생성한다. 보정 계산이 프로세싱되는 동안, 드라이버는 전류를 변동시킬 수 있고, 측정 회로는 OLED의 전압을 검출한다. 또한, IV-곡선의 기울기는 OLED의 전압을 변화시키고 전류를 측정함으로써 획득될 수 있다. 양쪽 모두의 실시예에서, 세미로그 IV-곡선의 기울기는 OLED를 포함하는 조명 디바이스의 노화 보상에 대한 표시자로서 이용된다. 세미로그 IV-곡선의 검출된 기울기의 값은 제어 회로에 주입되며, 이러한 제어 회로는 구동 전류를 조정 하여 조명 디바이스의 일정환 광 출력을 달성한다. 일정한 광 출력을 달성하기 위한 보상량은 측정된 제1 파라미터에 기초하여 보정 신호를 생성하는 수학적인 함수에 의해 획득된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 드라이버는 세미로그 IV-곡선의 측정된 기울기에 응답하는 상기 보정 신호를 결정하기 위하여 룩업 테이블을 포함할 수 있다. 바람직하게는 보정 계산 프로세스는 마이크로컨트롤러 기반 제어 회로에 의해 수행된다.
드라이버는 상술한 OLED의 임계 전압 위의 실제 전류-전압 특성의 기울기의 실제값을 검출하는 것이 유리하다. 임계 전압은 조명을 발생시키는 OLED 양단의 최소 전압으로서 규정된다. 임계 전압은 노화로 인해 OLED의 수명동안 상승한다. 따라서, 평균 동작 전압 또한 상승한다. OLED의 임계 전압은 드라이버의 메모리에 저장될 수 있다. 대안적으로, 측정 회로는 실제 IV-곡선의 기울기의 실제값을 검출하기 전에 OLED의 임계 전압을 측정한다. OLED의 임계 전압 위의 세미로그 IV-곡선을 고려함으로써, 광 출력에서의 변화를 보상하는 보정 신호가 실질적으로 개선될 수 있다.
계산 프로세스에 따라, 실제 세미로그 IV-곡선의 검출된 기울기는 보정 신호를 계산하기 위한 유일한 파라미터일 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 계산 프로세스는 보정 신호를 생성하는 하나 이상의 파라미터를 포함한다. 추가적인 파라미터는 측정 회로에 의해 검출되는, OLED의 온-타임(on-time)일 수 있다. 또한, 드라이버는 역시 보정 계산 프로세스에서 고려될 수 있는, OLED의 평균 온-타임을 계산할 수 있다.
온도가 노화를 나타내는 추가적인 파라미터가 될 수 있다. 예를 들어, 온도 정보는 온도 센서에 의해 결정되어 제어 회로로 전송될 수 있다. 온도 측정은 수 분마다 측정될 수 있으며, 그 결과는 드라이버의 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 온도 정보는 드라이버의 고정된 부분인 룩업 테이블로부터 판독될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 사용되지 않는 OLED의 전류-전압 특성이 보정 계산 프로세스를 위한 중요한 파라미터가 될 수 있다. 이 경우에, 실제의 세미로그 IV-곡선의 기울기의 실제값과 사용되지 않는 세미로그 IV-곡선의 기울기값이 OLED의 노화에 대한 정보를 얻기 위하여 비교된다. 사용되지 않는 OLED의 전류-전압 특성은 드라이버에 저장되는 것이 바람직하다.
추가적으로, 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터 시스템 상에서 구현될 수 있다. 본 발명의 단계들을 수행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램은 OLED의 광 출력에서의 변화를 보상하는 보정 신호를 자동으로 생성한다. 본 발명의 방법을 동작시키도록 구성된 이러한 컴퓨터 프로그램으로, 본 발명에 따른 보정 계산 프로세스는 자동으로 완료되며 보다 낮은 총 에너지 소비를 갖는다.
상술한 보정 계산 프로세스의 단계들은 전원이 켜질 때 또는 전원이 꺼질 때에, 사용 동안 연속적으로 또는 주기적으로 수행될 수 있다. 대안적으로, 보정 계산 프로세스는 제어 회로에 공급된 사용자 신호에 응답하여 수행될 수 있다. 보정에서의 임의의 변화는 크기가 제한될 수 있는데, 예를 들어 5% 변화까지 제한될 수 있다. 또한, 보정 변화는 시간에 대하여 평균화될 수 있다. 대안적으로, 실제의 보정은 예를 들어 OLED가 켜질 때마다 몇번의 판독을 한 이후에만 이루어질 수 있으며, 보정 계산이 수행되고 계산된 보정 신호들의 회수가 평균화되어 OLED에 적용되는 실제 보정 신호가 생성된다. OLED의 통상의 조명 프로세스 동안, 인간의 눈으로는 볼 수 없는 보정 계산 프로세스가 수행된다.
본 발명은 시간에 따라 변하는 광 출력을 갖는 적어도 하나의 유기 발광 다이오드(OLED)와 개별적인 전류-전압 특성을 갖는 OLED에 접속되어 있는 드라이버를 포함하는 조명 디바이스에 관한 것이며, 여기에서 조명 디바이스는 OLED의 실제 전류-전압 특성의 기울기에 대한 정보를 포함하는 제1 파라미터를 결정하기 위한 측정 회로와 OLED의 광 출력에서의 변화를 보상하기 위하여 노화를 나타내는 제1 파라미터에 적어도 기초하여 보정 신호를 생성하기 위한 제어 회로를 포함한다. 일정한 광 출력을 달성하기 위한 보상량은 드라이버의 고정된 부분이거나 마이크로컨트롤러 기반 회로의 제어 알고리즘의 형태로 구현된다. 보상 특성은 OLED에 따르며 프로그래밍 방식으로(programmatically) 변화될 수 있다.
상술한 방법 뿐 아니라 조명 디바이스도 특히 자동차 시스템, 가정 조명 시스템, 디스플레이용 백라이팅 시스템, 앰비언트(ambient) 조명 시스템, (조정가능한 컬러를 갖는) 카메라용 플래시 또는 가게 조명 시스템과 같은 다양한 시스템에 사용될 수 있다.
청구된 컴포넌트들 및 상술한 실시예에서의 본 발명에 따라 사용되는 컴포넌트들뿐만 아니라 앞서 언급한 컴포넌트들은 기술적인 개념으로서의 사이즈, 형태 및 재료 선택에 대하여 임의의 특별한 예외에 좌우되지 않아, 관련 분야에서 알려 진 선택 기준이 제한없이 적용될 수 있다.
본 발명의 추가적인 상세사항, 특징 및 이점이 종속항에서 개시되며, 예시적인 목적으로만 도시된 각각의 도면에 대한 이하의 설명은 본 발명에 따른 조명 디바이스의 바람직한 실시예에 관한 것이다.
도 1은 하나의 유기 발광 다이오드(OLED)(1)를 갖는 조명 디바이스를 도시하며, 조명 디바이스의 광 출력이 시간에 따라 변한다. 조명 디바이스는 OLED(1)에 접속되어 있는 드라이버(2)를 포함한다. 드라이버(2)는 측정 회로(3)와 제어 회로(4)를 포함하는데, 측정 회로(3)는 OLED(1)의 실제 로그화된 전류-전압 특성의 기울기의 실제값을 결정한다. 본 발명의 도시된 실시예에서, 전류값은 로그화되고, 전압값은 로그화되지 않는다(세미로그 전류-전압 특성). 제어 회로(4)는 OLED(1)의 광 출력에서의 변화를 보상하기 위하여 실제 세미로그 전류-전압 특성(IV-곡선)의 기울기의 측정된 실제값에 기초하여 보정 신호를 생성한다. IV-곡선의 결정된 기울기는 OLED(1)의 노화에 대한 중요한 파라미터이다.
OLED(1) 양단의 전압은 도 2b에 도시되어 있는 일정한 구동 전류에 대해 동작 시간에 따라 증가한다는 것을 알게 되었다. 도 2a를 참조하면, 전압은 증가하는 온도에 따라 또한 증가한다. 따라서, 전압은 OLED 디바이스(1)의 노화 표시자로서 사용될 수 없는데, 이는 노화는 온도 및 동작 시간에 의존하기 때문이다. 그러나, 두개의 도면을 비교하면, 세미로그 IV-곡선의 기울기는 동작 시간에 따라 실질적으로 변하는 반면, 온도에는 거의 독립적인 것을 알 수 있다. 온도에서의 변화는 도 2b에 도시된 세미로그 IV-특성의 전압 시프트만을 초래한다.
도시된 실시예에 따르면, 드라이버(2)는 OLED(1)의 임계 전압 위의 실제 세미로그 IV-곡선의 기울기의 실제값을 검출하며, 이는 참조 번호 8에 의해 도 2b에 도시되어 있다. 또한, 사용되지 않는 OLED(1)의 세미로그 전류-전압 특성(7) 및 1/2 수명을 갖는 OLED(1)의 세미로그 전류-전압 특성(6)이 도 2b에 도시되어 있고, 이는 2개의 IV-곡선(6, 7) 사이의 본질적인 차이가 OLED(1)의 임계 전압(8) 위의 영역에만 존재함을 도시한다.
조명 프로세스 동안, 드라이버(2)는 OLED(1)의 실제 세미로그 전류-전압 특성의 기울기를 측정한다. 그 후에, 세미로그 IV-곡선의 기울기의 검출된 실제값에 기초한 보정 신호가 생성되며, 이 보정 신호는 일정한 광 출력을 달성하기 위해 구동 전류를 조정한다. 예를 들어, OLED(1)의 온-타임 또는 온도인 추가적인 파라미터들 또한 보정 신호를 생성하는 프로세스를 위하여 이용될 수 있다. 본 발명의 가능한 일 실시예에서, 이러한 추가적인 파라미터는 드라이버(2)의 메모리(5)로부터 판독될 수 있다. 대안적으로, 이러한 추가적인 파라미터는 보정 계산 프로세스 전에 또는 보정 계산 프로세스 동안 측정될 수 있다. 도시된 실시예에서, 보정 신호를 생성하기 위한 프로세스는 제어 회로(4)에 위치하고 있는 마이크로컨트롤러의 알고리즘에 의해 수행된다.
본 발명의 가능한 실시예에서 수명 및 광 출력에 대한 정보를 포함하는 OLED 보정 신호에 대한 계산 결과는 상기 메모리(5)에 저장될 수 있다. 새로운 OLED 타일(1)이 OLED 타일(1) 어셈블리에 추가된 경우 또는 OLED 타일(1)이 OLED 타일(1) 어셈블리 내에서 재배치되는 경우에, OLED 타일(1)에 특정한 이러한 추가적인 정보 를 메모리(5) 상에 국부적으로 저장하는 이점은 귀중한 컬러 보정 데이터, 노화 계수 및 기타 상세사항이 또한 전송된다는 점이다.

Claims (11)

  1. 조명 디바이스의 노화 프로세스(aging process)를 보상하는 방법으로서,
    상기 조명 디바이스는,
    시간에 따라 변하는 광 출력을 갖는 적어도 하나의 유기 발광 다이오드(1)(OLED: organic light emitting diode); 및
    개별적인 전류-전압 특성을 갖는 상기 OLED(1)에 접속되어 있는 드라이버(2)를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 OLED(1)의 실제 전류-전압 특성의 기울기에 대한 정보를 포함하는 제1 파라미터를 결정하는 단계; 및
    상기 OLED(1)의 광 출력에서의 변화를 보상하기 위하여, 노화를 나타내는 상기 제1 파라미터에 적어도 기초하여 보정 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 보정 계산 프로세스를 포함하는 노화 프로세스 보상 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 OLED(1)의 실제 세미로그(semilog) 전류-전압 특성의 기울기가 상기 제1 파라미터에 의해 고려되는 것을 특징으로 하는 노화 프로세스 보상 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 드라이버(2)는 측정 회로(3) 및 제어 회로(4)를 포함하고,
    상기 측정 회로(3)는 상기 OLED(1)의 실제 세미로그 전류-전압 특성의 기울기의 실제값을 검출하고, 상기 제어 회로(4)는 이에 대한 보정 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 노화 프로세스 보상 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이버(2)는 상기 OLED(1)의 임계 전압 위의 실제 세미로그 전류-전압 특성의 기울기의 실제값을 검출하는 것을 특징으로 하는 노화 프로세스 보상 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 회로(3)는 노화에 대한 제2 파라미터인, 상기 OLED(1)의 온-타임(on-time)을 측정하는 것을 특징으로 하는 노화 프로세스 보상 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    제3 파라미터는 사용되지 않는 OLED(1)의 전류-전압 특성을 포함하는 것을 특징으로 하는 노화 프로세스 보상 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이버(2)는 상기 파라미터들에 기초하여 상기 보정 신호를 생성하기 위한 수학적 함수 및/또는 룩업 테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 노화 프로세스 보상 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이버(2)는 상기 측정된 제1 파라미터에 응답하여 상기 보정 신호를 결정하기 위한 하드웨어 회로, 특히 수동 네트워크를 포함하는 것을 특징으로 하는 노화 프로세스 보상 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    노화에 대한 상기 파라미터들 및 상기 계산된 보정 신호는 메모리 디바이스(5)에 저장되는 것을 특징으로 하는 노화 프로세스 보상 방법.
  10. 시간에 따라 변하는 광 출력을 갖는 적어도 하나의 유기 발광 다이오드(1)(OLED), 및 개별적인 전류-전압 특성을 갖는 상기 OLED(1)에 접속되어 있는 드라이버(2)를 포함하는 조명 디바이스로서,
    상기 OLED(1)의 실제 전류-전압 특성의 기울기에 대한 정보를 포함하는 제1 파라미터를 결정하기 위한 측정 회로(3); 및
    상기 OLED(1)의 광 출력에서의 변화를 보상하기 위하여, 노화를 나타내는 상기 제1 파라미터에 적어도 기초하여 보정 신호를 생성하기 위한 제어 회로(4)
    를 포함하는 조명 디바이스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 조명 디바이스는 제1항 내지 제9항에 따른 방법을 이용하는 조명 디바이스.
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