TWI522988B - 具多階驅動的電致發光裝置老化補償 - Google Patents

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Description

具多階驅動的電致發光裝置老化補償
本發明係有關於固態(Solid-State)電致發光(electroluminescent，EL)平面顯示裝置，比如有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode，OLED)顯示裝置以及燈，尤其是這類裝置係利用電致發光裝置元件而具有補償性能變化。
電致發光(electroluminescent，EL)裝置係用於顯示裝置及固態發光(Solid-State Lighting，SSL)燈中。EL顯示裝置利用主動矩陣及被動矩陣控制方式，且可利用複數個次像素。每個次像素包含EL發光體以及用以驅動電流流過該EL發光體的驅動電晶體。該等次像素通常是配置成二維矩陣，對每個次像素都具有列位址及行位址，並具有與次像素有關的資料數值。不同色彩的次像素，比如紅、綠、藍、白，係組合以形成多個像素。EL燈可利用固定-或交流的-電流或電壓驅動方式。他們可包括操作在電壓下單一且大面積的EL發光裝置、複數個小面積串聯配置以使得燈是操作在高電壓下的EL發光體，以及已知習用技術中的其他配置。EL發光體可由不同發光裝置技術製成，包括可塗佈無機發光二極體(Coatable-inorganic light-emitting diode)、量子點(Quantum-dot)以及有機發光二極體(OLED)。
EL發光體使用流過有機材料薄膜的電流以產生光線。在OLED發光體中，發射光的色彩以及電流至光線的能量轉換效率是由所使用之有機薄膜材料的成分以及該裝置的操作條件而決定，比如流過材料的電流密度。不同的有機材料發射不同色彩的光線。然而，發光體中的有機材料會隨著所使用的發光體而老化，且發射光變得較差。這會降低發光體的壽命。層疊在單一發光體中的不同有機材料會以不同速率老化，導致不同色彩老化，以及裝置的白點會隨該裝置的使用而變動。材料的老化速率是有關於流過發光體的電流量，而電流量是有關於由發光體所發射之光線的大小。補償這種老化效應的不同技術已經被說明。
Shen等人的美國專利第6,414,661 B1號說明一種補償OLED顯示裝置中個別有機發光二極體(OLED)之發光效率長期變動的方法及相關系統，係依據施加到像素的累積驅動電流以計算並預測每個像素的光輸出效率之延遲。該方法推導出校正係數，針對每個像素施加到下一驅動電流上。該技術需要量測並累積施加到每個像素的驅動電流，需要隨著顯示裝置的使用而必需連續更新的儲存記憶體，及需要複雜且大量的電路。
Everitt的美國專利公開第2002/0167474號說明一種用於OLED顯示裝置的脈衝寬度調變驅動器。影像顯示裝置的實施例包括電壓驅動器，用以提供驅動影像顯示裝置中有機發光二極體的選取電壓。電壓驅動器可接收來自校正表的電壓資訊，負責老化、行電阻、列電阻及其他二極體特性。在實施例中，校正表是在正常電路操作之前或期間而計算。既然OLED輸出光的程度是假設成相對於OLED電流為線性，所以校正方式是依據暫態到穩定的足夠長時間內傳送流過OLED二極體的已知電流，然後用位於行驅動器中的類比至數位轉換器(Analog-to-Digital Converter，A/D)量測相對應的電壓。校準電流源及A/D可經由切換矩陣而切換至任意行。
Arnold等人的美國專利第6,995,519號教示一種補償OLED發光體老化的方法。而另一補償老化的方法係說明於Levey等人的美國專利公開第2010/0156766號中。這些專利(‘519及‘766)在此係合併當作參考。
Ashdown等人的美國專利公開第2009/0189530號說明RGB LED的回饋控制，係藉重疊AM調變到脈衝寬度調變(PWM)驅動信號上。然而，AM調變不提供色度及亮度的控制。該專利只是在利用單一光感測器感測時，差異化R、G、B通道。該專利不適用於單一色彩系統，比如只具白光寬帶EL發光體的EL燈。
Kinoshita的美國專利公開第2008/0185971號(‘971)說明調節EL發光體的電流密度及工作循環，以獨立改變色度而保持亮度為固定值。然而，這種方式並不針對老化或其他特性進行任何補償。
美國專利公開第2009/0079678號說明一種用以藉降低驅動信號而降低OLED功耗的技術，如果影像係顯示成在色調階度的陰影區域中未包含資訊。
此外，EL材料可產生不同電密度下不同光譜的光線以及不同色度。隨著EL發光體老化，針對該發光體的電流密度以及色度之間的關係可改變。某些上述方式需要，或隱含性假設，OLED發光體的色度是固定，甚至當電流密度改變時。這並非許多現代發光體的情況，尤其是寬帶(比如黃光或白光)發光體。Kinoshota美國專利公開‘971的方式只限定於可由EL發光體原始產生的色度。對於全彩顯示裝置或所需色度不可位於EL發光體色度軌跡的可調節色度燈，這是不夠。因此，需要一種更加完全的補償方式，用於電致發光發光體之老化及該等發光體之色度漂移，係利用隨發光體老化的電流密度。
因此依據本發明的特點，提供一種用以補償電致發光(EL)發光體之老化的方法，包括：
(a)提供該EL發光體，用以接收電流並發射出具有一亮度及一色度的發射光，係對應於該EL發光體的電流密度及老化；
(b)提供一驅動電路，電氣連接至該EL發光體，用以提供該電流給該EL發光體；
(c)量測該EL發光體的老化；
(d)依據該所量測的老化，選取不同的黑暗、第一及第二電流密度，其中
(i)在該所選取的黑暗、第一及第二電流密度下，該發射光具有個別的黑暗、第一及第二亮度以及個別的黑暗、第一及第二色度；
(ii)每個該黑暗、第一及第二電流密度的個別亮度是在比色上有別於其他二亮度，或每個該黑暗、第一及第二電流密度的個別色度是在比色上有別於其他二色度；以及
(iii)　該黑暗亮度係小於所選取的一可視性臨界值，且第一及第二亮度係大於或等於該所選取的可視性臨界值；
(e)接收用於該EL發光體的一指定亮度以及一指定色度；
(f)使用該指定亮度、該指定色度，以及該黑暗、第一及第二亮度及色度以計算一所選取發光時間的個別黑暗、第一及第二百分比，其中該黑暗、第一及第二百分比的總和係小於或等於100%；以及
(g)提供該黑暗、第一及第二百分比給該驅動電路，藉以使該驅動電路針對該所選取發光時間的該黑暗、第一及第二百分比分別提供該黑暗、第一及第二電流密度給該EL發光體，以使得該EL發光體的整合光輸出在該所選取發光時間內具有一輸出亮度及一輸出色度，且係在比色上分別有別於該指定亮度以及指定色度，藉以補償該EL發光體的老化。
依據本發明的另一特點，提供一種用以補償電致發光(EL)發光體之老化的方法，包括：
(a)提供該電致發光(EL)發光體，用以接收電流並發射出具有對應於該EL發光體的電流密度及老化之一亮度及一色度的發射光；
(b)提供一驅動電路，電氣連接至該EL發光體，用以提供該電流給該EL發光體；
(c)量測該EL發光體的老化；
(d)依據該所量測的老化，選取不同的黑暗、第一及第二電流密度，其中
(i)在該所選取的黑暗、第一、第二及第三電流密度下，該發射光具有個別的黑暗、第一、第二及第三亮度以及個別的黑暗、第一、第二及第三色度；
(ii)每個該黑暗、第一、第二及第三電流密度的個別亮度是在比色上有別於其他三亮度，或每個該黑暗、第一、第二及第三電流密度的個別色度是在比色上有別於其他三色度；以及
(iii)　該黑暗亮度係小於所選取的一可視性臨界值，且第一、第二及第三亮度係大於或等於該所選取的可視性臨界值；
(e)接收用於該EL發光體的一指定亮度以及一指定色度；
(f)使用該指定亮度、該指定色度，以及該黑暗、第一、第二及第三亮度及色度以計算一所選取發光時間的個別黑暗、第一、第二及第三百分比，其中該黑暗、第一、第二及第三百分比的總和係小於或等於100%；以及
(g)提供該黑暗、第一、第二及第三百分比給該驅動電路，使該驅動電路針對該所選取發光時間的該黑暗、第一、第二及第三百分比分別提供該黑暗、第一、第二及第三電流密度給該EL發光體，以使得該EL發光體的整合光輸出在該所選取發光時間內具有一輸出亮度及一輸出色度，且係在比色上分別有別於該指定亮度以及指定色度，藉以補償該EL發光體的老化。
依據本發明的另一特點，提供一種用以補償電致發光(EL)發光體之老化的方法，包括：(a)提供一裝置基板，具有一裝置面；(b)提供該電致發光(EL)發光體，用以接收電流並發射出具有對應於該EL發光體的電流密度及老化之一亮度及一色度的發射光，其中該EL發光體安置在該裝置基板的該裝置面上；(c)提供一積體電路晶片載置器(chiplet)，具有一晶片載置器基板，係不同且獨立於該裝置基板，其中該晶片載置器包括一驅動電路，電氣連接至該EL發光體，用以提供該電流給該EL發光體，且該晶片載置器位於並固定在該裝置基板的該裝置面上；(d)量測該EL發光體的老化；(e)依據該所量測的老化，選取不同的黑暗、第一及第二電流密度，其中(i)在該所選取的黑暗、第一及第二電流密度下，該發射光具有個別的黑暗、第一及第二亮度以及個別的黑暗、第一及第二色度；(ii)每個該黑暗、第一及第二電流密度的個別亮度是在比色上有別於其他二亮度，或每個該黑暗、第一及第二電流密度的個別色度是在比色上有別於其他二色度；以及(iii)該黑暗亮度係小於所選取的一可視性臨界值，且第一及第二亮度係大於或等於該所選取的可視性臨界值；(f)接收用於該EL發光體的一指定亮度以及一指定色度；(g)使用該指定亮度、該指定色度，以及該黑暗、第一及第二亮度及色度以計算一所選取發光時間的個別的黑暗、第一及第二百分比，其中該黑暗、第一及第二百分比的總和係小於或等於100%；以及(h)提供該黑暗、第一及第二百分比給該驅動電路，使該驅動電路針對該所選取發光時間的該黑暗、第一及第二百分比分別提供該黑暗、第一及第二電流密度給該EL發光體，以使得該EL發光體的整合光輸出在該所選取發光時間內具有一輸出亮度及一輸出色度，且係在比色上分別有別於該指定亮度以及指定色度，藉以補償該EL發光體的老化。
本發明的優點是，EL裝置可補償在裝置中有機材料的老化，而不需要用以累積連續量測發光元件使用或操作時間的大量或複雜電路。進一步的優點是，可提供用於只具有單一色彩的EL發光體之EL裝置的老化補償。很重要的特點是，本發明正面使用隨電流密度的色度變化，且此點至今被視為不需要。本發明很有利地讓位於特定EL發光體之色度軌跡之外的色彩再現。
進一步優點是，可使用電壓量測電路。不同實施例的進一步優點是，藉由所有電壓量測，而那些實例對於變化會比量測電流的方法更加靈敏。某些實施例的進一步優點是，單一選擇線可用以展現資料輸出及資料讀取。某些實例的進一步優點是，EL老化的特徵及補償對於特定元件是特有的，且不受斷路或短路之其他元件的影響。
第1A圖顯示示範性CIE 1931 x-y色度圖，表示EL發光體50(第8圖)在老化之前以及之後的特性。EL發光體50可在EL裝置中實現，比如EL顯示裝置10或EL燈。EL發光體50接收電流並發射出發射光，具有對應於電流密度(J)以及EL發光體50之老化的亮度(以Y表示)及色度(x，y)。曲線100顯示EL發光體50之色度，隨著例如新的或T100(100%參考效率)之第一老化速率的電流密度而改變。老化曲線110顯示EL發光體50的色度，隨著例如使用終止或T50(50%參考效率)之第二老化速率的電流密度而改變。在本實例中，EL發光體50經過一段時間後已經變成更黃(x及y都已增加)。EL發光體50較佳的是寬帶發光體，比如黃光或白光發光體。
每個曲線上的三種不同電流密度可用以形成類似於典型RGB色域的色域。色域101使用來自曲線100的三種電流密度，而老化色域111使用來自曲線110的三種電流密度。這二種色域的共同重疊是重疊色域121。重疊色域121中的任何色度都可藉由在老化之前(色域101)或在老化之後(老化色域111)的EL發光體50而再現(以某一亮度)。
第1B圖為顯示EL發光體50的亮度，當作老化之前及之後電流密度的函數。曲線130顯示老化前的亮度，而老化曲線131顯示老化後的亮度。色域101及111可不像傳統的RGB色域，因為三原色的亮度相互間可非常不同。在這種情況下，可在一般色域中再現的亮度是色域101及色域111所重疊的。在縱座標上顯示色域101的亮度範圍以及色域111的亮度範圍。色域的亮度範圍是可於色域中再現之最高及最低色彩亮度間的範圍，並未包括黑暗階度(一直都可在任何色域中再現，係藉設定所有三原色以產生盡可能少的光線，較佳的是總和≦0.1 nits，或更佳的≦0.05 nits)。重疊色域121的亮度範圍是顯示成色域101及111的亮度範圍之間的重疊。重疊色域121中的色彩在亮度及色度中都可在老化之前或之後而再現。EL發光體50在電流密度以給定的速率而改變時所經歷的亮度及色度變動愈大，則重疊色域121便會愈大。
第2A圖是色度(x，y)圖，而第2B圖是電流密度對亮度的圖式，顯示曲線100及130上的多個特定點，係形成色域101的原色。曲線100及130上增加亮度的方向是以箭頭表示。圖中顯示出用於所選取黑暗電流密度136、第一電流密度137、第二電流密度138及第三電流密度139的多個點。電流密度是依據EL發光體50的量測老化而選取，並將進一步說明。當EL發光體50利用具黑暗電流密度136的電流而驅動時，發射光具有在黑暗色度102及黑暗亮度132的色度。注意，“色度”在此是指被視為一起的色度座標x及y。在第一電流密度137下，發射光是在第一色度103及第一亮度133。在第二電流密度138下，發射光是在第二色度104及第二亮度134。在第三電流密度139下，發射光是在第三色度105及第三亮度135。在本實例中，黑暗點是顯示在Y=0及(x，y)=(0，0)，但並不需要。在某些顯示系統中，黑暗階度具有大於0 nit的亮度，比如0.05 nits，且也是非零色度。
在某些實施例中，只使用黑暗、第一及第二電流密度。例如，線條108顯示在色度空間中可使用第一電流密度137及第二電流密度138而產生的多個點。該線條加上黑暗色度102(黑暗電流密度136)以定義出色域(由到黑暗色度102的虛線所表示)，即使是窄且有限亮度的色域，都可使用三種電流密度而產生。在其他實施例中，使用黑暗、第一及第二電流密度，且整個色域101都是可產生。
於下文中，“原色(Primiray)”是指在特定電流密度(比如136)下所產生的亮度(比如132)及色度(比如102)。例如，“第一原色”是指EL發光體50用第一電流密度137的電流驅動時所產生的第一亮度133及第一色度103。顯示裝置在黑暗電流密度136下的暗點是當作“黑暗原色”。這是符合習用技術中“原色(Primiray)”的傳統含意，但將定義擴大成能使用相同EL發光體50的多個電流密度以當作不同原色，而非只是使用不同的EL發光體當作不同原色。比如“原色的亮度”的表示是指黑暗、第一、第二及第三(在某些實施例中)原色的個別亮度，亦即EL發光體50在黑暗、第一、第二及可選擇的第三電流密度下所產生的個別亮度。
每個原色在其亮度及色度上是不同於其他原色。亦即，沒有任何二原色會產生相同的亮度及色度。這提供一種色彩色域。某些原色可具有相同的色度但不同的亮度，某些可具有相同的亮度但不相同的色度，而某些可具有不相同的亮度及色度。具體而言，每個黑暗電流密度136、第一電流密度137、第二電流密度138及第三電流密度139的個別亮度(132、133、134、135)在比色上(colorimetrically)是不同於其他亮度，或每個黑暗電流密度136、第一電流密度137、第二電流密度138及第三電流密度139的個別色度(102、103、104、105)在比色上是不同於其他色度。在只有黑暗、第一及第二電流密度的實施例中，三個色度中的每一色度在比色上是有別於其他二色度，或三個亮度中的每一亮度在比色上是有別於其他二亮度。在具有黑暗、第一、第二及第三電流密度的實施例中，四個色度中的每一色度在比色上是有別於其他三色度，或四個亮度中的每一亮度在比色上是有別於其他三亮度。
“不同”以及“在比色上有別”的原色是視覺上可分離的原色，比如分離開至少1正好顯著差異(Just-Noticeable-Difference，JND)。例如，原色可畫在1976 CELAB L*圖上，且被至少1ΔE*分離的任何二原色係在比色上有別。有別的色度也可在CIE 1976 u’v’圖上量測，當作Δ(u’，v’)≧0.004478的那些點(the MacAdam JND，引用在Raymond L. Lee的第1512頁上,“Mie Theory,Airy Theory, and the Natural Rainbow,”Appl. Opt. 37(9),1506-1519(1998)，其內容在此係合併當作參考)，其中Δ(u’，v’)是，CIE 1976 u’v’圖上二點之間的歐幾理德(Euclidian)距離。決定二種色彩或原色在比色上是否有別的其他方法係色彩學技術中所已知。
黑暗亮度132是小於所選取的可視性臨界值129，而第一亮度133、第二亮度134及第三亮度135係大於或等於所選取的可視性臨界值129。可視性臨界值129是依據人類視覺系統的極限而選取。例如，可視性臨界值129可為0.06 nits或0.5 nits。可視性臨界值129可依據顯示尖峰亮度、顯示動態範圍以及顯示特性(比如環境對比及表面處理)而選取。黑暗亮度132是小於可視性臨界值129，使得在此說明的色域之數學處理係符合傳統RGB的數學處理。當使用標準原色矩陣或磷矩陣(“pmat”)時，強度0係加到使用者所感知到的沒有亮度或色度上。在不同的實施例中，強度0可符合黑暗電流密度136。既然黑暗亮度132是小於可視性臨界值129，所以黑暗亮度132及黑暗色度102是將沒有可感知到的明亮度或色彩加到使用者所感知到的，因此強度0係如預期的表現。為提供可視性臨界值129以下的黑暗亮度132，黑暗電流密度136可小於所選取的臨界電流密度(未顯示)，比如0.02 mA/cm2。
為產生使用色域101的色彩，接收用於EL發光體50的指定亮度及指定色度。發光時間308(第3A圖)，比如選取圖框時間162/3 ms(1/60 s)。發光時間308中個別的黑暗、第一、第二百分比以及某些實施例中的第三百分比係使用指定亮度、指定色度以及黑暗、第一、第二及可選擇的第三亮度及色度而計算。黑暗、第一、第二及可選擇的第三百分比係小於或等於100%。所計算的百分比是個別原色的強度[0，1]。強度總和≦1(百分比≦100%)是因為只使用一個EL發光體50，並使用分時多工。在只有黑暗、第一及第二原色的某些實施例中，黑暗、第一及第二百分比可總和至100%。在使用黑暗、第一、第二及第三原色的某些實施例中，黑暗、第一、第二及第三百分比可總和至100%。
黑暗、第一、第二及可選擇的第三百分比係提供給驅動電路700(第6、8、11圖)，以使驅動電路700針對所選取發光時間308中的黑暗、第一、第二及可選擇的第三百分比，分別提供黑暗、第一、第二及可選擇的第三電流密度給EL發光體50，使得EL發光體50的整合光輸出在所選取發光時間308期間具有在比色上分別有別於指定亮度及指定色度的輸出亮度及輸出色度，亦即<1 JND。如上所述，在某些實施例中，驅動電路700只提供黑暗、第一及第二電流密度，而沒有提供其他電流密度。在其他實施例中，驅動電路700只提供黑暗、第一、第二及第三電流密度，而沒有提供其他電流密度。
一旦原色的黑暗電流密度136、第一電流密度137、第二電流密度138以及可選擇的第三電流密度139是依據EL發光體50的量測老化而選取(以下所述)，原色的相對應亮度及色度係用以計算要用來產生指定亮度及指定色度的原色百分比。在不使用第三電流密度139的實施例中，使用虛擬第三原色以產生三原色系統。虛擬第三原色可選取成具有不在第一色度103及第二色度104間之線條上的色度，在二方向上擴展至無限。虛擬第三原色的亮度可選取為任意值。例如，點125的色度以及第三亮度135可選取成虛擬第三原色。
原色矩陣(“pmat”)是使用第一、第二及第三亮度及色度而形成。原色的亮度及色度被轉換成原色的XYZ三刺激值(比如使用相反的CIE 15:2004,3rd. ed.,ISBN 3-901-906-33-9,pg. 15,Eq. 7.3)，如方程式Eq. 1所示：
Xp=xpYp/yp;Zp=(1-xp-yp)Yp/yp　(Eq. 1)
其中p=1、2或3，係分別用於第一、第二或第三原色。如果不使用第三電流密度139，則使用虛擬第三原色用於x3，y3，Y3。然後三原色的XYZ三刺激值依據方程式Eq. 2以形成pmat：
不像傳統的RGB色域系統，這種pmat不具白點且沒有正規化。(1,0,0)，(0,1,0)或(0,0,1)強度所產生的三刺激值只是對應到原色的亮度及色度，而沒有對應到經調整大小過的亮度版本。傳統pmat是揭示於W. T. Hartmann及T. E. Maddern的“Prediction of display colorimetry from digital video signals”，J. Imaging Tech,13,103-108,1987，其內容在此合併當作參考。
然後指定的三刺激值是從指定亮度及色度藉上述的方程式Eq. 1而計算，以產生Xd，Yd，Zd。然後使用方程式Eq. 3計算用於三原色的強度：
如同在傳統系統中，範圍[0,1]以外的任何強度Ip都可再現。在沒有第三電流密度139的實施例中，任何本質上非零數值的I3(比如在[-0.01,0.01]以外)是表示非可再現的色彩，因為使用虛擬第三原色。
I1、I2及I3分別是提供給驅動電路700的第一、第二及第三百分比。EL發光體50是在第一、第二及可選擇的第三電流密度被驅動，以針對個別強度Ip所指定的發光時間tf308的百分比而發射光。ΣIp不必定為1(100%)；如果小於1，則黑暗電流密度可提供給發光時間308的剩餘部分tr，或小於剩餘部分tr的時間，而是剩餘部分tr依據方程式Eq.4而計算：
t r =t f -ΣIp.　(Eq.4)
以這種方式，指定色彩是使用依據EL發光體50的量測老化所選取之黑暗電流密度136、第一電流密度137、第二電流密度138及可選擇的第三電流密度139而產生。所以，指定色彩可在EL發光體50的不同老化程度使用不同的選取原色而產生。這容許補償EL發光體50的老化。原色可使用查表(Lookup Table)而選取，係將EL發光體50的量測老化映射到所選取的黑暗電流密度136、第一電流密度137、第二電流密度138及可選擇的第三電流密度139。
參閱第3A圖，不同驅動波形可針對發光時間的相對應百分比提供原色的電流密度給EL發光體50。橫座標顯示用於給定發光時距[0,t f ]的時間；縱座標顯示電流密度，比如以mA/cm2為單位。
實線波形310是使用三原色加上黑暗色光的驅動波形。在時間301，提供第二電流密度138。在時間302，提供第三電流密度139。在時間303，提供黑暗電流密度136。在此，ΣIp<1，且具體而言，ΣIp等於時間303(當時間303是表示成發光時間308的百分比)。
虛線波形320是像波形310的驅動波形，除了電流密度之間的斜坡以外。用於波形310的Ip數值是電流密度提供給EL發光體50本質上是穩定(比如在相對應選取電流密度的±5%內)的時間。例如，波形320上的I2是等於時間305減去時間304。然而，用於波形310的I2是時間302減去時間301。在此，黑暗電流密度136提供的時間係小於方程式Eq.4的tr，因為某些發光時間被斜坡占用，比如時間305至時間306。具體而言，黑暗、第一及第二百分比的總和是小於100%，而且驅動電路700提供連續電流密度之間的多個電流斜坡給EL發光體50。該等斜坡可為線性、二次、對數、指數、正弦或其他的形狀。斜坡的實際電流可在理想數值的±10%變動。正弦斜坡是正弦波的區段，比如θ在[-π/2，π/2]的sin(θ)係在電流密度位準之間縮放而匹配。例如，正弦斜坡的電流密度J(t)從第二電流密度138(J2)到第三電流密度139(J3)，且從時間305(t305)到時間306(t306)，並在時間302(t302)上中心對齊，可使用方程式Eq. 5而計算：
斜坡，尤其是正弦斜坡，提供電流密度間較平滑的暫態，降低電流密度改變時的電感性反衝(inductive kick)。在實施例中，沒有提供直接控制斜坡。包括指數斜坡，當電容性負載是在固定施加電壓下充電時，在某一電流密度及另一電流密度之間會有過渡時間。在另一實施例中，當電容性負載是在固定施加電流下充電時，過渡時間包括線性斜坡。
第3B圖顯示另一波形330。波形310及320在個別未中斷時間期間提供每個黑暗電流密度136、第一電流密度137、第二電流密度138及第三電流密度139(或黑暗、第一及第二電流密度於未使用第三電流密度139的實施例中)。然而，波形330將每個電流密度的時間Ip分割成多個區段，比如二個區段。總共時間Ip是相同於波形310(且其總和仍為時間303)，但每個都被分割成一半，且被分割的一半之間在時間是分離開。這可降低當觀看者的眼睛在顯示裝置上移動時，動態錯誤輪廓的發生，且可降低閃爍。此時，每個黑暗、第一、第二及可選擇的第三電流密度是提供給發光時間308中多個個別分離的時間區段。
不同的黑暗、第一、第二及可選擇的第三電流密度係依據量測老化而選取。進行的方式是在量產之前先特徵化EL發光體50。依據不同老化及電流密度下W發光體的亮度及色度的量測，適當的原色可針對每個老化而選取。然而，通常在電流密度及強度的解析度(比如驅動器位元深度)上所給定的限制，對於EL發光體50的二不同老化的給定色彩(比如第2A圖中的點125)，並不是一直都可再現出相同亮度及色度。如上所述，很足夠的是，在選取發光時間308中EL發光體50的整合光輸出具有在比色上有別的輸出亮度及輸出色度，而分別不等於指定亮度及指定色度。在實例中，點125需要Ip=[0.5，0.4，0.75]。在二位元系統中，0.4不是可用的強度；只有0.25、0.5、0.75及1.0是可用。然而，如果相對於Ip=[0.5，0.4，0.75]及Ip’=[0.5，0.5，0.75](0.4係強制於可再現強度0.5)之三刺激值之間的差異是小於一個JND，則再現Ip’是在比色上有別於所需的再現Ip，且可為EL裝置的使用者接受。強度及電流密度的位元深度必須與不同電流密度及老化下EL發光體50的亮度及色度一起考慮，以便針對每個老化選取適當的原色。此外，不同原色可依據不只是量測老化而且還有指定亮度及色度而選取。這可提供增加的色域，但不需更多計算或儲存。例如，可使用2-D的查表，而非1-D的查表。
在不同實施例中，不同的第一電流密度137、第二電流密度138及第三電流密度139可藉電腦程式依據EL發光體50的量測老化而選取。然後EL發光體50的亮度及色度可用以產生原色矩陣(pmat)，驅動EL發光體50而產生所需色彩，如上所述。以下的討論是針對不同第一電流密度137、第二電流密度138及第三電流密度139的情形，而黑暗電流密度136為零，黑暗亮度為零，且黑暗色度為不相關。當黑暗亮度為非零時或當第三電流密度139未使用時，可使用相同步驟並適當修改。
本程式將任何數目之老化下沿EL發光體50之電流密度範圍所量測之任意數目之點的亮度(Ys)及色度(xs，ys)當作輸入。針對每個老化，徹底測試三種電流密度(或四種，包括第三電流密度139)的所有可能的組合，以選取給定不同老化間的最高亮度範圍重疊的pmat。最高重疊一般會造成跨越老化的最寬可用色域。
輸入到本程式中的電流密度數目是由可供應至EL發光體50之電流密度的解析度所決定。例如，二位元電流供應可產生四種電流密度。老化的數目是由可被量測之老化的解析度以及生產前特徵化該等老化之時間與金錢所決定。本程式也取用一組RGB強度(Ints)，以測試每個pmat。Ints的列數目是由強度的解析度所決定，亦即發光時間308可被細分到多細。Ints較佳的包括覆蓋顯示裝置之色域的強度，或代表包含於顯示裝置上之一般色彩的強度。
本程式會產生用於所可能老化的所有可能pmat。亦即，對於以給定老化所量測之每組d個電流密度，產生( )個pmats(對於每個，選取d個可能電流密度的其中三個電流密度成為第一電流密度137、第二電流密度138及第三電流密度139)。然後本程式對於不同老化產生那些pmat之所有可能組合的列表。在每一組合中，針對每個老化可使用用於該老化的( )個pmats中之任一個。例如，假設有五種電流密度及三種老化。對於每個老化，會有()=10個可能的pmat。將老化標示成A、B、C；然後用於老化A的pmat是pA,1-pA,10，且同樣的用於老化B的是pB,1-pB,10，用於老化C的是pC,1-pC,10。然後第一組合是具有pB,1及pC,1的pA,1。第二組合是pA,1、pB,1及pC,2等等，直到最後組合，pA,10、pB,10及pC,10。因此本實例會有103=1,000個pmat，或一般個pmat，用於每個老化下所量測的d個電流密度以及a個被特徵化的老化。回顧每個pa,n是3x3(3列，3行)矩陣，係使用針對三種電流密度的三刺激值而計算，如上所述。
然後本程式針對每個組合以計算出所提供Ints的三刺激值及色度，係在每個老化使用包含於用該老化之該組合的pmat。繼續上述實例，如果Ints是nx3矩陣，則對於組合pA,1、pB,1、pC,1，每個三刺激值陣列Tria，a{A，B，C}，是計算成
Tria=(pa,1 x IntsT)T
且是本身的nx3。然後CIE u’v’座標uva(nx2)是由三刺激值而計算。
uva矩陣其中之一內每個數對(u’，v’)是色度座標對，可由EL發光體50在某一亮度下老化至老化a而再現。依據不同的實施例，選取第一電流密度137、第二電流密度138及第三電流密度139，以使得針對分別計算的第一、第二及第三百分比I1、I2及I3，發光體50的整合光輸出在選取發光時間內將具有在比色上有別於指定色度的輸出色度。因此本程式將可再現色度的空間uva分割成在比色上相互有別的多個色度群。本程式安置pg,k的註標g及k，可在所需亮度範圍上產生指定色度。
為達到如此目的，本程式計算u’v’空間中的矩形範圍，跨越用於所考慮組合之所有uva的所有u’及所有v’值之平均±1標準偏差(std. dev.)。這是要找出用於u’v’值的粗略範圍，係可對於問題中的特定pmats組合而再現於所有特徵化老化。亦即，uva值可能會落入所計算的範圍內。然後本程式用10x10個平均間隔點(總共100點)的格子以填補該範圍。在每個點附近，本程式畫出區域1 JND，大小係比如半徑為0.004478/2的圓(半徑為0.00478/2而非0.00478，以使得該圓上的任意二點只有離1 JND)。然後本程式決定每個uva中有那些點是在每個區域內，亦即是在每個格子點的1 JND內。給定區域內的任一點是在比色上相互有別。然後本程式從每個老化中計數每個區域內的點數目。這種計算也可用在CIELAB空間中的適當修改而進行。然後每個1 JND區域可為半徑0.5的球。
較佳的是，雖然不需要，但是可選取所使用的色度範圍，以使得盡可能寬的亮度範圍會隨著EL發光體50老化而為可用。並非上述計算的所有區域一定包含來自所有老化的點，所以本程式可選取具有最多亮度重疊的區域，係包含所有老化的某些點，以當作所需的色度。較佳組合可依據亮度重疊、區域中的特定點，以及區域內的點分佈，而從區域內有某些重疊的多個組合中選取。對於指定色度被限定的實施例，選取提供包含所需色度的區域內之所需亮度範圍的組合。在不同實施例中，可測試較pmats之所有可能組合還少的組合。可測試分佈在組合空間中的選取點，然後其他組合可依據來自一開始測試組合的結果而選取。
所選取的原色是由代表性OLED發光體的量測資料，使用上述程式而計算。色域101及老化色域111都包含1 JND內的多個點。本實例是利用三位元強度及大約四位元電流密度而計算。重疊的亮度範圍對於本實例是大約470 nits至10800 nits，且1 JND區域的中心是大約7700K日光(D77)。色域101的pmat是(未依據實際尺寸；亮度以nits為單位)：
針對老化色域111的pmat為：
這些pmat可用以計算Ip值，如上所述。
例如，到四位有效數字，在色域101中，強度(0.2857，0.1429，0)會在(x，y)=(0.2936，0.3040)(CCT=8154 K)或(u’，v’)=(0.1938，0.4514)產生大約1958 nits。在老化色域111中，強度(0，0，0.1429)會在(x，y)=(0.2960，0.3029)(CCT=7989 K)或(u’，v’)=(0.1959，0.4511)產生大約2030 nits。這些u’v’座標是相隔0.002121Δ u’v’，在0.004478的1 JND限度內，表示他們在色度上是有別。
亮度也可以是有別，視顯示裝置的白點而定。對於2030 its的白點，這二點間的CIELAB ΔL*是0.2990，表示他們在亮度上是沒有差別。這二點間的ΔE*是0.5264，代表他們在亮度及色度上是沒有差別(1 JND□1.0ΔE*)。對於4000 nits的白點ΔL*=0.1626且ΔE*=0.2984，也是沒有差別。既然這二點在亮度及色度上是沒有差別，所以他們是在比色上是相互沒有差別，因此他們可在色域101及老化色域111中再現，而不會在其間有令人反感的-可視差異。
因此，EL發光體50的老化是相對於這些點而補償：使用色域101的非老化面板顯示出在8154K的點，而使用老化色域111的老化面板顯示出在7989K的點，但使用者不會感覺到這些點之間令人反感的差異。不同的是，這二點是在重疊色域121之間。
第4圖是EL發光體50老化之補償方法的流程圖。提供EL發光體50及驅動電路700(步驟520)。EL發光體50的老化是以下說明中進一步量測(步驟525)。電流密度是依據上述量測老化而選取(步驟530)。接收指定色彩，亦即指定亮度及色度(步驟535)，比如來自處理器或影像處理控制器積體電路，如習用技術中所已知。原色的百分比(強度)是依上述而計算(步驟540)。最後，用個別強度的電流密度以驅動EL發光體50(步驟545)。
EL裝置可在不同的基板上利用不同技術而實現。例如，EL顯示裝置可使用非晶矽(a-Si)或低溫多晶矽(LTPS)而在玻璃、鋼箔基板上實現。在實施例中，依據本發明的EL裝置是使用分佈在基板上的控制單元，即晶片載置器，而實現。晶片載置器比起裝置基板是非常小的積體電路，並包括含有接線、連接墊、如電阻或電容的被動元件、或如電晶體二極體之主動元件的電路，是形成於獨立基板上。晶片載置器的某些細節以及用以製作晶片載置器的製程可於比如美國專利第7,557,367號、第7,622,367號、第2007/0032089號、第2009/0199960號以及第2010/0123268號中發現，所有這些專利的內容在此係合併當作參考。
第5圖顯示使用晶片載置器的EL裝置之側視圖。裝置基板400可為玻璃板、塑膠板、金屬箔板或習用技術中已知的其他基板形式。裝置基板400具有安置EL發光體50的裝置側401。具有不同且獨立於裝置基板400之晶片載置器基板411的積體電路晶片載置器410是在裝置基板400的裝置側401上並固定。晶片載置器410可用比如旋轉塗佈接著劑而固定於裝置基板。晶片載置器410包括驅動電路700(第6圖)，係電氣連接至EL發光體50，用以提供電流密度至EL發光體50。晶片載置器410也包括連接墊412，可為金屬。平坦化層402重疊晶片載置器410，但在連接墊412上具有開口或穿孔。金屬層403在穿孔處接觸到連接墊412，並將來自晶片載置器410中驅動電路700的電流帶到EL發光體50。單一晶片載置器410可提供電流給一個或多個EL發光體50，且可包括單一驅動電路700或多個驅動電路700。每個驅動電路700可提供電流給一個或多個EL發光體50。
第6圖顯示晶片載置器410中的驅動電路700，電氣連接至EL發光體50，用以提供電流給EL發光體50。驅動電路700包括驅動電晶體70，用以供應電流給EL發光體50。驅動電晶體70的閘極連接至多工器(mux)710。多工器710具有三輸入，連接至類比緩衝器715a、715b及715c的輸出。每個緩衝器的輸入連接個別的電容716a、716b及716c，用以保持驅動電晶體70的閘極電壓，比如對應於黑暗電流密度136、第一電流密度137及第二電流密度138。該等電壓可藉由傳統的取樣保持電路(圖中未顯示)而儲存在該等電容上。多工器710的選擇器輸入係連接比較器730a、730b及730c的輸出。每個比較器比較來自運行計數器(Running Counter)720的輸出以及儲存在個別暫存器735a、735b及735c中的觸發值或數值。當計數器的數值對於特定電流密度是在正確範圍之內時，相對應的比較器會讓多工器將相對應閘極電壓傳給驅動電晶體70，以提供相對應電流密度給EL發光體50。
例如，八位元計數器可計數256次的發光時距[0,t f )，從0開始，跨越t f -t f /256的255，並在t f 回到0。當計數器數值為0至暫存器中所儲存的數值735a減一時，則比較器730a可輸出TRUE，且其他比較器輸出FALSE，使多工器710能將來自比較器716a的數值傳給驅動電晶體70的閘極。由暫存器735a數值至暫存器735b數值減一時，比較器730b可輸出TRUE，而其他比較器輸出FALSE，且由暫存器735b數值至暫存器735C時，比較器730c可輸出TRUE，而其他比較器輸出FALSE。如虛線箭頭所示，比較器730a、730b及730c可相互通信以表示何時下一比較器必須輸出TRUE。這是可用於本發明的許多可能驅動電路的其中之一；第8圖及第11圖顯示二種其他驅動電路，且其他配置對於熟知該技術領的人士是顯而易見。例如，可使用多個驅動電晶體，且其輸出係多工至EL發光體50。
回來參閱第5圖，多個晶片載置器410是與裝置基板400分開製作，然後再應用到晶片載置器410。晶片載置器410較佳地使用矽或矽上絕緣體(Silicon-On-Insulator，SOI)晶圓藉已知的半導體元件製程而製作。然後每個晶片載置器410是在貼附至裝置基板400之前便先分離。因此每個晶片載置器410的結晶基底可視為與裝置基板400分離的晶片載置器基板411，並在其上安置晶片載置器電路。因此該等晶片載置器410具有與裝置基板400分離並相互分離的相對應複數個晶片載置器基板411。尤其，該等獨立的晶片載置器基板411是與裝置基板400分離，而多個像素係形成於裝置基板400，且該等獨立的晶片載置器基板411之總共面積係小於裝置基板400。晶片載置器410可具有結晶基板411，以提供較例如在薄膜非晶或多晶矽元件中所發現之性能還高性能的主動元件。晶片載置器410可具有較佳為100μum或更小的厚度，且更佳的為20μum或更小。這方便在晶片載置器410上使用傳統的旋轉塗佈技術以形成平坦化層402。依據本發明的實施例，結晶矽基板411上形成的晶片載置器410是以幾何陣列配置，並藉黏著力或平坦化材料而貼附於裝置基板400。在晶片載置器410之表面上的連接墊412係用以連接每個晶片載置器410至信號接線、電源總集線以及列或行電極，以驅動多個像素(比如金屬層403)。在某些實施例中，晶片載置器410控制至少四個EL發光體50。
既然晶片載置器410是在半導體基板中形成，晶片載置器410的電路可使用現代微影蝕刻工具而形成。利用這類工具，0.5微米或更小的特徵尺寸可輕易獲得。例如，現在半導體製作線可達到線寬90nm或45nm，且可用於製作本發明的晶片載置器410。然而，一旦組合到裝置基板400上，晶片載置器410也需要連接墊412，用以電氣連接至晶片載置器410上的金屬層403。連接墊412是依據用於裝置基板400上之微影蝕刻工具的特徵尺寸(例如5μm)而決定大小，且晶片載置器410對齊於金屬層403上的任何圖案化特徵(例如±5μm)。因此，例如連接墊412可為15μm寬，而連接墊412之間的空間為5μm。因而連接墊412一般將很大於形成於晶片載置器410內的電晶體電路。
連接墊412一般可形成於電晶體上之晶片載置器410上的金屬化層內。需要製作出表面積盡可能小的晶片載置器410，以達到低製作成本。
藉使用具獨立基板411(比如包括結晶矽)的晶片載置器410，具有比直接在裝置基板400(比如非晶或多晶矽基板)上形成之電路還高性能的電路，以提供具更高性能的EL裝置。既然結晶矽不只具有較高性能，而且還具有更小的主動元件(比如電晶體)，所以電路尺寸會大幅降低。有用的晶片載置器410也可使用微機電(MEMS)結構而形成，例如Yoon,Lee,Yang及Jang等人在Digest of Technical Papers of the Society for Information Display,2008,3.4,第13頁中“A novel use of MEMs switches in driving AMOLED”的說明。
裝置基板400可包括玻璃，且單一金屬層或多個金屬層403可由蒸鍍或濺鍍金屬或合金做成，比如鋁或銀，係形成於藉已知習用微影蝕刻技術圖案化的平坦化層402(比如樹脂)上。晶片載置器410可使用積體電路工業已建立完整的傳統技術而形成。
電致發光(EL)裝置包括EL顯示裝置及EL燈。本發明可應用於二者，且將先參考EL顯示裝置以說明。
第7圖顯示EL顯示裝置的示意圖。EL顯示裝置10包括以多個列及多個行配置的一陣列的複數個EL次像素60。EL顯示裝置10包括複數個列選擇線20，每列的EL次像素60具有相對應的列選擇線20。EL顯示裝置10進一步包括複數個讀取線30，每行的EL次像素60具有相對應的讀取線30。每行的EL次像素60也具有資料線(圖中未顯示)，如習知技術中所已知。該等讀取線30係連接至一個或多個多工器40，能平行/依序讀取來自EL次像素60的信號，如以下所述。多工器40可為如EL顯示裝置10之相同結構的一部分，或可為能連接或脫離EL顯示裝置10的分離構造。
第8圖顯示EL次像素及相關電路的示意圖。該電路可在晶片載置器中實現，或使用在LPTS上或非晶矽背板上的薄膜電晶體(TFTs)。EL次像素60包括EL發光體50、驅動電晶體70、電容75、讀取電晶體80以及選擇電晶體90。驅動電晶體70是驅動電路700的一部分，電氣連至EL發光體50，用以提供電流給EL發光體50。每個電晶體具有第一電極、第二電極以及閘極電極。第一電壓源140連接至驅動電晶體70的第一電極。連接是指，元件是直接連接或經另一組件而連接，比如開關、二極體或另一電晶體。驅動電晶體70的第二電極連接EL發光體50的第一電極，且第二電壓源150連接至驅動電晶體70的第二電極。選擇電晶體90連接資料線35至驅動電晶體70的閘極電極，以選擇性提供來自資料線35的資料給驅動電晶體70，如習知技術中眾所已知。每個列選擇線20連接至相對應列的EL次像素60中選擇電晶體90及讀取電晶體80的閘極電極。
讀取電晶體80的第一電極連接至驅動電晶體70的第二電極，且也連接至EL發光體50的第一電極。每個讀取線30連接至對應行的EL次像素60中讀取電晶體80的第二電極。讀取線30提供讀取電壓給量測電路170，而EL次像素60量測讀取電壓以提供代表EL次像素60特性的狀態信號。
複數個讀取線30可經由多工器輸出線45及多工器40而連接至量測電路170，用以依序讀取來自預設數目EL次像素60的個別讀取電晶體之第二電極的電壓。如果有複數個多工器40，則每個多工器40具有自己的多工器輸出線45。因此，預設數目EL次像素60可同時被驅動。該等多工器將平行讀取來自不同多工器40的電壓，且每個多工器將依序讀取所連結的該等讀取線30。這將在此當作平行/依序處理。
用以量測EL發光體50之老化的量測電路170(第4圖的步驟525)包括轉換電路171及可選擇的處理器190及記憶體195。轉換電路171接收多工器輸出線45上的讀取電壓，並在轉換資料線93上輸出數位資料。轉換電路171較佳地展現高輸出阻抗給多工器輸出線45。藉轉換電路171所量測的讀取電壓可等於讀取電晶體80的第二電極上之電壓，或可為該電壓的函數。例如，讀取電壓量測可為讀取電晶體80的第二電極上之電壓，減去讀取電晶體80的汲極-源極電壓以及跨越多工器40的電壓降。數位資料可用以當作狀態信號，或狀態信號可由處理器190計算，如以下所述。狀態信號代表EL次像素60中驅動電晶體70及EL發光體50的特性。處理器190接收轉換資料線93上的數位資料，並輸出狀態信號於狀態線94上。處理器190可為CPU、FPGA或ASIC、PLD、或PAL，且可選擇性的連接至記憶體195。記憶體195可為比如Flash或EEPROM的非揮發性儲存器，或比如SDRAM的揮發性儲存器。
比較器191接收狀態線94上的狀態信號以及輸入線85上的指定亮度及色度。比較器191使用狀態信號以選取原色的電流密度，並使用指定亮度及色度以及選取電流密度以計算百分比Ip。然後提供對應於控制線95上選取電流密度以及計算百分比的資訊。源極驅動器155接收該資訊，並產生驅動電晶體控制波形於資料線35上。驅動電晶體控制波形包括使驅動電晶體產生電流密度波形所必需的閘極電壓，比如第3A圖及第3B圖中所示。在實施例中，驅動電晶體控制波形包括第一閘極電壓、第二閘極電壓及黑暗閘極電壓，依序用於對應至黑暗、第一及第二原色的發光時間百分比。因此，處理器190能提供顯示處理期間的補償資料。如習用技術所已知，指定亮度及色度可由時序控制器(圖中未顯示)而提供。指定亮度及色度可符合輸入碼數值。輸入碼數值可為數位或類比，且相對於所限定的亮度可為線性或非線性。如果是類比，則輸入碼數值可為電壓、電流或脈衝寬度調變波形。
源極驅動器155可包括數位至類比轉換器或可程式化電壓源、可程式化電流源或脈衝寬度調變電壓(“輸位驅動”)或電流驅動器，或習用技術已知的其他型式源極驅動器，假設可使驅動電晶體產生依據本發明的電流密度波形，比如第3A圖及第3B圖。驅動電路700包括源極驅動器155、選擇電晶體90、驅動電晶體70以及在該三部分與相對應控制線之間的連接線。
處理器190及比較器191可在相同CPU或其他硬體上實現。處理器190及比較器191可在量測EL發光體50之老化的處理期間一起提供預設資料數值至資料線35。
第9圖顯示轉換電路171，包括類比至數位轉換器185，用於將多工器輸出線45上的多個讀取電壓量測轉換成多個數位信號。那些數位信號係提供給在轉換資料線93上的處理器190。轉換電路171也可包括低通濾波器180。在本實施例中，預設測試資料數值是藉比較器191而提供給資料線35，且量測多工器輸出線45上的相對應讀取電壓，並當作狀態信號。
雖然進行量測，但是測試資料數值會造成來自EL發光體50的發射光。這對於EL顯示裝置的使用者來說會是不需要可被看到的。驅動電晶體70，如習知技術所已知，係具有臨界電壓Vth，而在臨界電壓Vth之下(或在P通道時的臨界電壓之上)，會有非常小的電流流動，且發射出非常小的光線。所選取的參考電壓位準可低於臨界電壓，以避免使用者可看到的光線在量測期間被發射出來。
轉到第10圖，並參考第8圖，係顯示量測EL發光體50老化之方法的方塊圖。在目標EL次像素60中選取目標EL發光體50(步驟1020)。多個測試碼數值提供給目標EL次像素(步驟1030)，以便讓電流流過EL發光體50，且量測目標次像素的讀取電晶體80之第二電極的電壓(步驟1040)。然後提供代表目標次像素60中驅動電晶體70及EL發光體50之特性的狀態信號(步驟1050)。測試碼數值可為選取電壓或對應於選取電流密度的電壓。相同測試碼數值係較佳的用於EL裝置使用壽命期間的所有測試。
狀態信號代表EL發光體50的老化，亦即因次像素60中EL發光體50操作一段時間所造成的目標次像素60中目標EL發光體50之特性的變動。為計算這種狀態信號，在上述轉換電路171的實施例中，可進行每個次像素的第一讀取電壓量測，並藉處理器190而儲存在記憶體195中。這種量測可在EL裝置的操作壽命之前便先進行。在EL裝置的操作期間，於不同的且比進行第一讀取電壓量測還晚的時間下，可進行第二讀取電壓量測，並儲存於記憶體195中。然後第一及第二讀取電壓量測可用以計算代表因驅動電晶體及EL發光體50操作一段時間所造成的驅動電晶體及EL發光體50之特性中變動的狀態信號。例如，狀態信號可接著計算成第一讀取電壓量測及第二讀取電壓量測之間的差額，或當作該差額的函數，比如線性轉換。
一旦讀取電壓已針對某一次像素而量測，相對應的狀態信號可儲存於記憶體195中。比較器191可使用所儲存的狀態信號以補償任何數目的輸入碼數值。量測可以規律的時距進行，而每次該裝置都被供電或關電，或是以該裝置之使用所決定的時距進行。量測也可在該裝置壽命期間於正常操作條件下進行。次像素可以任意次序而選取成目標次像素。在實施例中，他們可依據該裝置的列掃描次序由上而下選取，並由左至右或由右至左。在另一實施例中，目標次像素可在每列中的隨機位置上選取，以降低如溫度梯度之因素所引起的系統偏移。
參閱第8圖，量測電壓Vout。電壓Vdata為已知。電壓Vread，跨越讀取電晶體的壓降，可在非常小的電流流過讀取電晶體而到轉換電路171的高輸入阻抗時被假設成定值。另一方式是，電壓Vread可特徵化成電壓Vdata及電壓Vout的函數。選取電壓PVDD及CV。因此VEL可計算成如方程式(Eq. 6)：
VEL=(Vout+Vdata)-CV　(Eq. 6)
EL次像素60中EL發光體50特性的變動是反應至所計算VEL的變動中。因此VEL可用來當作狀態信號。在量產EL裝置(比如EL顯示裝置10)之前，便先特徵化個或多個代表性的裝置，以產生產品模式，係針對每個次像素將狀態信號(比如VEL)映射至相對應的選取黑暗電流密度136、第一電流密度137、第二電流密度138及第三電流密度139。可產生多於一個的產品模式。例如，該裝置的不同區域可具有不同的產品模式。產品模式可儲存於查表中，或當作演算法。比較器191可儲存該產品模式(或多個產品模式)，比如在記憶體195中。
在依據本發明用以老化補償的實施例中，第一讀取電壓量測VEL及第二讀取電壓量測VEL之間的差額ΔVEL係用以當作狀態信號。OLED老化是等比例於經一段時間通過該裝置的整合電流，所以可產生將ΔVEL映射至原色電流密度的模式。該模式及其他模式可藉習用統計中所已知的回歸(Regression)技術而結合，比如樣條配適(Spline Fitting)。
老化補償中的額外效應是OLED效率損失。習用技術已知的是，效率損失是相關於ΔVEL。在給定電流下亮度的降低以及其與ΔVEL的關係可在製作時間量測，並合併於產品模式中。
為補償EL次像素60的色度偏移及效率損失特性中的變化或變動，所選取的原色及指定亮度及色度可一起使用，如方程式(Eq. 7)：
Ip=pmat -1‧[XYZd‧f2(ΔVEL)‧f3(ΔVEL，XYZd)]　(Eq. 7)
其中Ip是針對計算原色之強度的行向量，以保持EL發光體50的所需亮度及色度，pmat是如上述選取原色的3x3 pmat，XYZd是如上述的指定三刺激值的行向量，f2(ΔVEL)是EL電阻值變化(比如OLED電壓上升)的相關性，而f3(ΔVEL，XYZd)是EL效率變化的相關性。f2及f3是產品模式的組件，且可回傳純量或矩陣(其中方程式Eq. 7的“‧”係表示適當形式的乘法，純量或矩陣)。使用該方程式，比較器191可控制EL發光體50，以達成固定亮度輸出以及在給定亮度下的增加使用壽命。在另一實施例中，方程式(Eq. 8)，f2及f3回傳3x3矩陣，且
Ip=pmat -1×f2(ΔVEL)×f3(ΔVEL，XYZd)×XYZd　(Eq. 8)
如果使用多於三個原色，則pmat擴展至3x4或更寬，且其他轉換，比如白光置換，可用以計算Ip。這種具不同實施例的有用技術之實例係是揭示於Primeranco等人於2005年4月26日申請之美國專利第6,885,380號中，其內容在此合併當作參考。
第11圖顯示EL燈中EL發光體之老化的另一量測技術。EL發光體50A及50B係串聯配置，且由電流源501供應電流。驅動電路700包括電流源501，電氣連接至EL發光體50A及50B，用以提供對應於控制線95上信號的電流給每個EL發光體。讀取線30A攜帶V+，第一EL發光體50A的陽極電壓，至量測電路170中的轉換電路171。讀取線30B攜帶V-，第二EL發光體50B的陰極電壓，至轉換電路171。因此跨越EL發光體50A及50B的電壓是V+-V-。假設EL發光體50A及50B的老化相同，VEL=(V+-V-)/2，並進行上述用於ΔVEL的補償，除了來自比較器191的補償碼數值是代表電流而非電壓以外。該實施例也可應用於單一EL發光體50。EL發光體50A及50B也可由固定電壓而非固定電流所驅動，其中量測流過EL發光體50A及50B的電流，而非電壓VEL。處理器190、記憶體195、轉換資料線93、狀態線94、比較器191、輸入線85以及控制線95係如第8圖所述。
在某些實施例中，串聯配置的EL發光體並非相同老化。額外的多個讀取線(圖中未顯示)，比如EL發光體50A及50B之間，可用以獨立量測每個EL發光體的電壓。
在較佳實施例中，本發明可用於包括由多個小分子或聚合物OLED所構成之有機發光二極體(OLED)的裝置中，如Tang等人於美國專利第4，769，292號以及VanSlyke等人於美國專利第5,061,569號中所揭露。有機發光材料的許多組合及變化可用以製作這種裝置。參閱第8圖，EL發光體50是OLED發光體，EL次像素60是OLED次像素。也可使用無機EL裝置，例如形成於多結晶半導體基質中的量子點(例如美國專利公開第2007/0057263號所教示，其內容在此合併當作參考)，以及使用有機或無機電荷控制層的裝置，或混合型有機/無機裝置。
電晶體70、80及90可為非晶矽(A-Si)電晶體、低溫多晶矽(LTPS)電晶體、氧化鋅電晶體或其他習用技術中已知的其他電晶體。他們可為N通道、P通道或任何組合。OLED可為非反相結構(如圖中所示)或EL發光體50是連接在第一電壓源140及驅動電晶體70之間的反相結構。
本發明已經藉特定參考某些較佳實施例而詳細說明，但是將了解到的是，實施例的組合、變化及修改都可在本發明的精神及範圍內而完成。
10．．．EL顯示裝置
20．．．列選擇線
30、30A、30B．．．讀取線
35．．．資料線
40．．．多工器
45．．．多工器輸出線
50、50A、50B．．．EL發光體
60．．．EL次像素
70．．．驅動電晶體
75．．．電容
80．．．讀取電晶體
85．．．輸入線
90．．．選擇電晶體
93．．．轉換資料線
94．．．狀態線
95．．．控制線
100、130．．．曲線
101．．．色域
102．．．黑暗色度
103．．．第一色度
104．．．第二色度
105．．．第三色度
108．．．線條
110．．．老化曲線
111．．．老化色域
121．．．重疊色域
125．．．點
129．．．可視性臨界值
131．．．老化曲線
132．．．黑暗亮度
133．．．第一亮度
134．．．第二亮度
135．．．第三亮度
136．．．黑暗電流密度
137．．．第一電流密度
138．．．第二電流密度
139．．．第三電流密度
140．．．第一電壓源
150．．．第二電壓源
155．．．源極驅動器
170．．．量測電路
171．．．轉換電路
185．．．類比至數位轉換器
180．．．低通濾波器
190．．．處理器
191．．．比較器
195．．．記憶體
301、302、303、304、305、306．．．時間
308．．．發光時間
310．．．實線波形
320．．．虛線波形
330．．．波形
400．．．裝置基板
401．．．裝置側
402．．．平坦化層
403．．．金屬層
410．．．積體電路晶片載置器
411．．．晶片載置器基板(結晶矽基板)
412．．．連接墊
501．．．電流源
520、525、530、535、540、545．．．步驟
700．．．驅動電路
710．．．多工器
715a、715b、715c．．．緩衝器
716a、716b、716c．．．電容
720．．．運行計數器
1020、1030、1040、1050．．．步驟
730a、730b、730c．．．比較器
735a、735b、735c．．．暫存器
V+．．．電壓
V-．．．電壓
VEL．．．電壓
第1A圖為顯示EL發光體老化之前及之後特點的示範性色度圖；
第1B圖為顯示EL發光體老化之前及之後特點的示範性亮度圖；
第2A圖為顯示單一EL發光體之原色的示範性色度圖；
第2B圖為顯示單一EL發光體之原色的示範性亮度圖；
第3A圖為依據不同實施例的驅動波形之圖式；
第3B圖為依據不同實施例的驅動波形之圖式；
第4圖為EL發光體老化之補償方法的流程圖；
第5圖為依據不同實施例包含基板及晶片載置器的EL裝置之側視圖；
第6圖為依據不同實施例驅動電路的示意圖；
第7圖為EL顯示裝置的示意圖；
第8圖為EL次像素及相關電路的示意圖；
第9圖為類比至數位轉換電路的示意圖；
第10圖為用以量測EL發光體老化之方法的流程圖；以及
第11圖為EL燈的示意圖。
520．．．步驟
525．．．步驟
530．．．步驟
535．．．步驟
540．．．步驟
545．．．步驟

Claims (20)

  1. 一種用以補償電致發光發光體之老化的方法，包括以下步驟：(a)提供該電致發光(EL)發光體，用以接收電流並發射出具有對應於該EL發光體的電流密度及老化之一亮度及一色度的發射光；(b)提供一驅動電路，電氣連接至該EL發光體，用以提供該電流給該EL發光體；(c)量測該EL發光體的老化；(d)依據該所量測的老化，選取不同的黑暗、第一及第二電流密度，其中(i)在該所選取的黑暗、第一及第二電流密度下，該發射光具有個別的黑暗、第一及第二亮度以及個別的黑暗、第一及第二色度；(ii)每個該黑暗、第一及第二電流密度的個別亮度是在比色上有別於其他二亮度，或每個該黑暗、第一及第二電流密度的個別色度是在比色上有別於其他二色度；以及(iii)該黑暗亮度係小於所選取的一可視性臨界值，且該第一及第二亮度係大於或等於該所選取的可視性臨界值；(e)接收用於該EL發光體的一指定亮度以及一指定色度；(f)使用該指定亮度、該指定色度，以及該黑暗、第一及第二亮度及色度以計算一所選取發光時間的個別的黑暗、第一及第二百分比，其中該黑暗、第一及第二百分比的總和係小於或等於100%；以及(g)提供該黑暗、第一及第二百分比給該驅動電路，藉以使該驅動電路針對該所選取發光時間的該黑暗、第一及第二百分比分別提供該黑暗、第一及第二電流密度給該EL發光體，以使得該EL發光體的整合光輸出在該所選取發光時間內具有一輸出亮度及一輸出色度，且係在比色上分別有別於該指定亮度以及指定色度，藉以補償該EL發光體的老化。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之用以補償電致發光發光體之老化的方法，其中該驅動電路只提供該黑暗、第一及第二電流密度。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述之用以補償電致發光發光體之老化的方法，其中該EL發光體為一寬帶發光體。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述之用以補償電致發光發光體之老化的方法，其中該黑暗電流密度係小於0.02mA/cm2。
  5. 依據申請專利範圍第1項所述之用以補償電致發光發光體之老化的方法，其中該步驟(d)進一步包括提供一查表，將老化映射至該所選取的黑暗、第一及第二電流密度。
  6. 依據申請專利範圍第1項所述之用以補償電致發光發光體之老化的方法，其中該黑暗、第一及第二百分比的總和係等於100%。
  7. 依據申請專利範圍第6項所述之用以補償電致發光發光體之老化的方法，其中該驅動電路針對個別未中斷時間提供每個該黑暗、第一及第二電流密度。
  8. 依據申請專利範圍第1項所述之用以補償電致發光發光體之老化的方法，其中該黑暗、第一及第二百分比的總和係小於100%，且其中該驅動電路提供連續電流密度之間的電流斜坡給該EL發光體。
  9. 依據申請專利範圍第8項所述之用以補償電致發光發光體之老化的方法，其中該電流斜坡為正弦波。
  10. 依據申請專利範圍第1項所述之用以補償電致發光發光體之老化的方法，其中該EL發光體為一有機發光二極體(OLED)發光體。
  11. 一種用以補償電致發光發光體之老化的方法，包括：(a)提供該電致發光(EL)發光體，用以接收電流並發射出具有對應於該EL發光體的電流密度及老化之一亮度及一色度的發射光； (b)提供一驅動電路，電氣連接至該EL發光體，用以提供該電流給該EL發光體；(c)量測該EL發光體的老化；(d)依據該所量測的老化，選取不同的黑暗、第一及第二電流密度，其中(i)在該所選取的黑暗、第一、第二及第三電流密度下，該發射光具有個別的黑暗、第一、第二及第三亮度以及個別的黑暗、第一、第二及第三色度；(ii)每個該黑暗、第一、第二及第三電流密度的個別亮度是在比色上有別於其他三亮度，或每個該黑暗、第一、第二及第三電流密度的個別色度是在比色上有別於其他三色度；以及(iii)該黑暗亮度係小於所選取的一可視性臨界值，且該第一、第二及第三亮度係大於或等於該所選取的可視性臨界值；(e)接收用於該EL發光體的一指定亮度以及一指定色度；(f)使用該指定亮度、該指定色度，以及該黑暗、第一、第二及第三亮度及色度以計算一所選取發光時間的個別的黑暗、第一、第二及第三百分比，其中該黑暗、第一、第二及第三百分比的總和係小於或等於100%；以及(g)提供該黑暗、第一、第二及第三百分比給該驅動電路，藉以使該驅動電路針對該所選取發光時間的該黑暗、第一、第二及第三百分比分別提供該黑暗、第一、第二及第三電流密度給該EL發光體，以使得該EL發光體的整合光輸出在該所選取發光時間內具有一輸出亮度及一輸出色度，且係在比色上分別有別於該指定亮度以及指定色度，藉以補償該EL發光體的老化。
  12. 依據申請專利範圍第11項所述之用以補償電致發光發光體之老化的方法，其中該黑暗、第一、第二及第三百分比的總和係等於100%。
  13. 依據申請專利範圍第12項所述之用以補償電致發光發光體之老化的方法，其中該驅動電路針對個別未中斷時間提供每個該黑暗、第一、第 二及第三電流密度。
  14. 依據申請專利範圍第12項所述之用以補償電致發光發光體之老化的方法，其中該驅動電路只提供該黑暗、第一、第二及第三電流密度。
  15. 一種用以補償電致發光發光體之老化的方法，包括：(a)提供一裝置基板，具有一裝置面；(b)提供該電致發光(EL)發光體，用以接收電流並發射出具有對應於該EL發光體的電流密度及老化之一亮度及一色度的發射光，其中該EL發光體安置於該裝置基板的該裝置面上；(c)提供一積體電路晶片載置器，具有一晶片載置器基板，係不同且獨立於該裝置基板，其中該晶片載置器包括一驅動電路，電氣連接至該EL發光體，用以提供該電流給該EL發光體，且該晶片載置器係位於並固定在該裝置基板的該裝置面上；(d)量測該EL發光體的老化；(e)依據該所量測的老化，選取不同的黑暗、第一及第二電流密度，其中(i)在該所選取的黑暗、第一及第二電流密度下，該發射光具有個別的黑暗、第一及第二亮度以及個別的黑暗、第一及第二色度；(ii)每個該黑暗、第一及第二電流密度的個別亮度是在比色上有別於其他二亮度，或每個該黑暗、第一及第二電流密度的個別色度是在比色上有別於其他二色度；以及(iii)該黑暗亮度係小於所選取的一可視性臨界值，且該第一及第二亮度係大於或等於該所選取的可視性臨界值；(f)接收用於該EL發光體的一指定亮度以及一指定色度；(g)使用該指定亮度、該指定色度，以及該黑暗、第一及第二亮度及色度以計算一所選取發光時間的個別的黑暗、第一及第二百分比，其中該黑暗、第一及第二百分比的總和係小於或等於100%；以及(h)提供該黑暗、第一及第二百分比給該驅動電路，藉以使該驅動電路針對該所選取發光時間的該黑暗、第一及第二百分比分別提供該黑 暗、第一及第二電流密度給該EL發光體，以使得該EL發光體的整合光輸出在該所選取發光時間內具有一輸出亮度及一輸出色度，且係在比色上分別有別於該指定亮度以及指定色度，藉以補償該EL發光體的老化。
  16. 依據申請專利範圍第15項所述之用以補償電致發光發光體之老化的方法，其中該黑暗、第一及第二百分比的總和係等於100%。
  17. 依據申請專利範圍第16項所述之用以補償電致發光發光體之老化的方法，其中該驅動電路針對個別未中斷時間提供每個該黑暗、第一及第二電流密度。
  18. 依據申請專利範圍第17項所述之用以補償電致發光發光體之老化的方法，其中該黑暗、第一及第二百分比的總和係小於100%，且其中該驅動電路提供連續電流密度之間的電流斜坡給該EL發光體。
  19. 依據申請專利範圍第18項所述之用以補償電致發光發光體之老化的方法，其中該電流斜坡為正弦波。
  20. 依據申請專利範圍第15項所述之用以補償電致發光發光體之老化的方法，其中該EL發光體為一有機發光二極體(OLED)發光體。
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