專利名稱：利用參考子像素的電致發(fā)光器件老化補償?shù)闹谱鞣椒?br> 技術領域：
本發(fā)明涉及如有機發(fā)光二極管(OLED)器件的固態(tài)電致發(fā)光(EL)器件，更具體地涉及對電致發(fā)光器件部件的老化進行補償?shù)拇祟惼骷?br> 背景技術：
電致發(fā)光(EL)器件已被熟知好幾年了并且最近被用于商業(yè)顯示器件和照明器件。此類器件采用有源矩陣和無源矩陣兩者的控制方案并且采用多個子像素。在有源矩陣控制方案中，每個子像素包含EL發(fā)射器以及驅(qū)動電流經(jīng)過該EL發(fā)射器的驅(qū)動晶體管。在ー些實施方式中，如顯示器中，子像素位于EL器件的照明區(qū)域中、對于每個子像素以行和列地址被設置為ニ維陣列、并且具有與子像素相關聯(lián)的各數(shù)據(jù)值。不同顔色的子像素，如紅、緑、藍和白，被分組形成像素。在其他的實施方式中，如燈中，EL子像素位于EL器件的照明區(qū)域中并且串聯(lián)地電連接以一起發(fā)光。EL子像素可為任意大小，例如，從0. 120mm2到1.0mm2?？捎砂赏扛驳臒o機發(fā)光二極管、量子點和有機發(fā)光二極管(OLED)的各種發(fā)射器技術來制造EL器件。EL器件使電流穿過有機材料的薄膜來發(fā)光。發(fā)出的光的顏色以及從電流到光的能量轉(zhuǎn)換效率由有機薄膜材料的組分決定。不同的有機材料發(fā)出不同顔色的光。然而，隨著器件的使用，器件中的有機材料老化并且發(fā)光時效率較低。這樣減少了器件的使用壽命。不同的有機材料會按不同的速率老化，從而造成差色老化并且器件的白點隨著器件的使用而變化。另外，每個單獨的像素會按不同于其他像素的速率老化，從而導致器件的不均勻性。材料老化的速率與流過器件的電流量有關，因此與已從器件中發(fā)出的光的量有關。已描述了補償這種老化效應的多種技木。然而，許多這些技術都需要照明區(qū)域中的電路來測量每個EL發(fā)射器的特性。這樣會減少孔徑比以及EL發(fā)射器面積與支持電路面積的比率，從而需要増加的電流密度來保持亮度，因此減少了使用壽命。此外，這些技術需要在生產(chǎn)之前進行耗費時間的代表性器件測量以確定典型的老化曲線(profile)。在美國專利申請公開號2008/0210847中Hente等人描述了ー種使用一個或更多個額外的EL發(fā)射器的ー種OLED照明器件(固態(tài)光或SSL)，所述ー個或更多個額外的EL發(fā) 射器位于照明區(qū)域之外以作為每個子像素的測量與之比較的參考。這一方案沒有在照明過程中(當燈亮的時候)使用參考區(qū)域，這樣參考就可一直用來代表EL器件的初始的、未老化的狀態(tài)。然而，這一方案需要必須在制造時就確定的固定的器件特性。此外，因為這一方案測量的是電壓或電容，所以它不能直接感測由EL發(fā)射器效率的變化或者由EL發(fā)射器發(fā)出的光的色度的變化而引起的光輸出的變化。在美國專利號7，321，348中Cok等人教導了一種帶有在照明區(qū)域(測量其電壓來確定老化)之外的參考像素的EL顯示器。在這一方案中，當EL顯示器被激活時(即對于觀看者或用戶產(chǎn)生了光，如當打開燈或電視時)，例如用數(shù)據(jù)值的估計平均來驅(qū)動參考像素。這樣，參考像素就表示了顯示器的性能。然后基于參考像素的測量電壓對整個顯示器進行補償。然而，這一方案并未補償由鄰近的子像素的不同老化而引起的不均勻性，也沒有補償色度變化。在美國專利申請公開號2008/0048951中Naugler, Jr.等人教導了一種補償?shù)姆?案，這種補償依賴于在生產(chǎn)開始前在實驗室中確定老化曲線以及在毎次生產(chǎn)中將那些老化曲線存儲在存儲器中。然而，因為這一方案使用了在制造之前獲取的曲線，所以它不能補償個別面板之間的曲線差異，也不能補償由設備的老化、エ藝改變、或材料改變而引起的所制造的顯示器的平均特性的長期變化。在美國專利號7，064，733中Cok等人教導了ー種包括一個或更多個用于檢測照明區(qū)域中的子像素的輸出的光電傳感器的EL顯示器。然而，這一方案會減少孔徑比并且減少如上所述的使用壽命。 因此，對于補償在EL器件中的EL發(fā)射器的老化的改進方法存在一種持續(xù)需要，這種方法在不會減小孔徑比或使用壽命并且不需要在生產(chǎn)之前的大量測量的情況下，可校正包括色度變化的不同老化并且校正制造的許多EL器件之內(nèi)和之間的差異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了ー種電致發(fā)光(EL)器件，該EL器件包括a)照明區(qū)域，其具有一個或更多個主EL發(fā)射器；b)參考區(qū)域，其具有參考EL發(fā)射器；c )參考驅(qū)動器電路，其用于使所述參考EL發(fā)射器在所述EL器件為活動(active )時發(fā)光；d)傳感器，其用于檢測由所述參考EL發(fā)射器發(fā)出的光；e)測量單元，其用于在所述參考EL發(fā)射器發(fā)光時檢測所述參考EL發(fā)射器的老化相關電參數(shù)；以及f)控制器，其用于接收對所述照明區(qū)域中的每個主EL發(fā)射器的輸入信號，利用檢測到的光和所述老化相關電參數(shù)根據(jù)每個輸入信號來形成校正后的輸入信號，并且將校正后的輸入信號施加到所述照明區(qū)域中的各個主EL發(fā)射器上。本發(fā)明的有益效果是通過測量主EL發(fā)射器和參考EL發(fā)射器的電特性，即使是存在制造差異的情況下，依然可針對每個子像素來精確補償器件中的有機材料的老化的ー種OLED器件。通過在整個OLED器件中并入多個參考EL發(fā)射器，可辨別有機材料的空間差異，從而能夠在整個OLED器件上進行精確的補償。本發(fā)明可補償色度變化以及效率損失。它不需要生產(chǎn)前測量，也不會減小孔徑比或使用壽命。


圖IA是可用于實現(xiàn)本發(fā)明的電致發(fā)光(EL)器件的實施方式的示意圖；圖IB是可用于實現(xiàn)本發(fā)明的EL器件的另ー實施方式的示意圖；圖2A是不出隨著時間推移的歸一化光輸出的EL發(fā)射器的圖表；圖2B是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的數(shù)據(jù)流圖；圖3是可用于實現(xiàn)本發(fā)明的照明區(qū)域中的EL子像素及其相關電路的實施方式的示意圖；圖4是可用于實現(xiàn)本發(fā)明的照明區(qū)域中的EL子像素及其相關電路的另ー個實施方式的示意圖； 圖5是可用于實現(xiàn)本發(fā)明的參考區(qū)域的一個實施方式的示意圖；圖6是可用于實現(xiàn)本發(fā)明的參考區(qū)域的另ー個實施方式的示意圖；圖7是示出EL效率與EL電壓的變化之間的代表性關系的圖；圖8是示出EL效率與EL子像素電流的變化之間的代表性關系的圖；圖9是示出EL效率與EL發(fā)射器色度的變化之間的代表性關系的圖；圖10是可用于實現(xiàn)本發(fā)明的參考區(qū)域的實施方式的示意圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的數(shù)據(jù)流圖。
具體實施例方式圖IA示出了可用于補償EL發(fā)射器50的老化的電致發(fā)光(EL)器件10。EL器件10可以是有源矩陣EL顯示器或可編程的有源矩陣EL燈或其他的光源。EL器件10包括照明區(qū)域110，該照明區(qū)域包含以行和列布置的主子像素60的矩陣，每個主子像素60都具有主EL發(fā)射器50、驅(qū)動晶體管70和選擇晶體管90，并且每個主子像素都連接到第一電壓源140和第二電壓源150。每行的主子像素60連接到選擇線20，每列的主子像素60連接到數(shù)據(jù)線35。選擇線由選通驅(qū)動器13來控制，而數(shù)據(jù)線由源驅(qū)動器155來控制。像素65包括多個EL子像素60，如紅、綠和藍子像素，或者紅、綠、藍和白子像素。像素65可按四方形、條狀、三角形或在本領域中皆知的其他像素排列模式來布置。注意“行”和“列”并沒有意指EL器件10的任何特定方位。EL器件10還可包括參考區(qū)域100，該參考區(qū)域100包括按照與主EL發(fā)射器50相同的方式構(gòu)造的參考EL發(fā)射器51。就大小和組成而言，參考EL發(fā)射器51優(yōu)選地與所有主EL發(fā)射器50相同。優(yōu)選地通過將測試電流提供給參考EL發(fā)射器51來使其發(fā)光。傳感器53檢測由參考EL發(fā)射器51發(fā)出的光，并且測量單元170在參考EL發(fā)射器50發(fā)光時檢測參考EL發(fā)射器50的老化相關電參數(shù)。老化相關電參數(shù)可以是電流或電壓。在本公開中，“衰退數(shù)據(jù)”是指隨著參考EL發(fā)射器51老化由傳感器53檢測到的光，連同參考EL發(fā)射器51的運作時間以及老化相關電參數(shù)。將在下文中參考圖2A、圖7和圖8進ー步討論衰退數(shù)據(jù)。參考區(qū)域100用于提供與照明區(qū)域110中的主子像素60的退化有關的數(shù)據(jù)。以不同于驅(qū)動主子像素60的方式來驅(qū)動參考EL發(fā)射器51，優(yōu)選地以高于主子像素60的最高電流密度的電流密度來對其進行驅(qū)動。來自參考EL發(fā)射器51的數(shù)據(jù)并不直接與任何主子像素60的退化程度相關聯(lián)。每個主子像素60的特性被測量并且與來自參考EL發(fā)射器51的數(shù)據(jù)一起用于執(zhí)行補償。EL器件10包括控制器190，該控制器可使用本領域中皆知的通用的處理器或?qū)Ｓ眉呻娐穪韺崿F(xiàn)?？刂破?90接收與照明區(qū)域110中的每個主EL發(fā)射器50對應的輸入信號。每個輸入信號都控制對應的主EL發(fā)射器的各自發(fā)射電平。該控制器還從傳感器53接收與測量的光相對應的信號并且從測量單元170接收與測量的老化相關電參數(shù)相對應的信號。控制器190使用與所檢測的光和電參數(shù)相對應的信號來形成與每個輸入信號對應的校正后的輸入信號，并且使用本領域公知的源驅(qū)動器11和選通驅(qū)動器13來將校正后的輸入信號施加給照明區(qū)域110中的各個主EL發(fā)射器。當EL器件10是活動時，例如當用戶打開采用EL器件10的電視機時，或者當EL器件是非活動時，例如當關掉該電視機時，參考驅(qū)動器電路15可使參考EL發(fā)射器51發(fā)光?？梢栽贓L器件10活動或EL器件10非活動的任意間都進行測量。EL器件10可還包括定時器192，如電池供電的日歷時鐘或本領域中公知的相關電 路、或者555定時器或邏輯定時器。也可由控制器190來執(zhí)行定時器192的功能。當EL器件10是活動時定時器190運行，并且以該定時器所確定的間隔來進行參考EL發(fā)射器51的測量。這樣有利地減少了待收集的數(shù)據(jù)量，同時保持了高質(zhì)量的補償?；氐綀D1B，該圖示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明的電致發(fā)光(EL)器件的另ー實施方式的示意圖。EL器件10包括如上所述的控制器190以及多個參考區(qū)域100a、100c。參考區(qū)域IOOa包括多個參考EL發(fā)射器51a、51b ;用于使各個參考EL發(fā)射器51a、51b發(fā)光的多個對應的參考驅(qū)動器電路15a、15b ;用于檢測由各個參考EL發(fā)射器51a、51b發(fā)出的光的多個對應的傳感器53a、53b ；以及當各個EL發(fā)射器發(fā)光時用于檢測它們各自的老化相關電參數(shù)的多個對應的測量單元170a、170b。該控制器使用所述多個檢測到的光和老化相關電參數(shù)中的一個或更多個根據(jù)每個輸入信號來形成校正后的輸入信號。如圖所示，該控制器從傳感器53a、53b以及從測量單元170a、170b接收測量信息(實線)。EL器件10還包括第二參考區(qū)域100c，該第二參考區(qū)域具有如上述的參考EL發(fā)射器51c、參考驅(qū)動器電路15c、傳感器53c和測量單元170c。EL器件10可包括任何數(shù)量的參考區(qū)域100，在此出于例示的目的僅示出了兩個。可由控制器190或各個參考驅(qū)動器電路15來選擇每個參考EL發(fā)射器51的驅(qū)動條件。該控制器可向每個參考驅(qū)動器電路(如15a、15b)提供控制信號(虛線)，以使參考驅(qū)動器電路(15a、15b)按選定條件來驅(qū)動參考EL發(fā)射器(51a、51b)。無論是只有一個還是多于ー個的參考EL發(fā)射器51，這都是可行的。另選地，參考驅(qū)動器電路15可包括帶有由面板上的電阻分壓器設定的固定電壓的M0SFET，這樣只要向EL器件10加電就可按選定電流來驅(qū)動參考EL發(fā)射器51。在電子領域中這樣的或其他的偏壓技術是公知的。EL器件10可還包括溫度測量單元58，其用于測量參考EL發(fā)射器51a發(fā)光時與參考EL發(fā)射器51a的溫度有關溫度參數(shù)。然后控制器使用所測量的溫度參數(shù)來形成校正后的輸入信號。溫度測量單元58還可測量參考EL發(fā)射器51b的溫度?？蔀镋L器件10的每個參考區(qū)域100或每個參考EL子像素51設置ー個溫度測量單元58。 當EL器件10處于熱平衡時可有利地進行參考EL發(fā)射器(如51a、51b)的測量。這樣有利地減少了由EL器件10的局部發(fā)熱所引起的結(jié)構(gòu)測量噪聲。當EL器件10不活動一段時間之后變活動時，其可能處于熱平衡?？刂破?90還可使用來自多個溫度測量單元58(安置在EL器件10周圍的多個點)的測量值來確定EL器件10處于熱平衡。如果所有的測量值都在彼此的如5%之內(nèi)，則該器件可能處于熱平衡。控制器190還可通過分析輸入信號來確定EL器件10處于熱平衡。如果在一段時間(如I分鐘)內(nèi)所有的輸入信號都在彼此的如5%之內(nèi)，則該器件可能處于熱平衡。圖2A示出了對代表性的EL器件，具體是OLED器件的衰退數(shù)據(jù)。橫坐標是以小時為單位的恒定電流下的工作時間，縱坐標是歸一化的光輸出，I. O是初始光輸出。工作曲線1000a、1000b、IOOOc分別示出對10、20和40mA/cm2恒定電流密度的測量數(shù)據(jù)。這三個水平表示OLED器件所遇到的范圍。如圖所示，隨著OLED老化，對于給定電流其輸出的光越來越少。衰退曲線1010示出了對80mA/cm2恒定電流密度的推斷數(shù)據(jù)。這ー電流密度高于OLED器件中通常遇到的電流密度。在給定時間量之后，OLED沿衰退曲線1010的老化程度大于沿任何工作曲線1000a、1000b、IOOOc的老化程度(0LED具有更低的歸ー化光輸出)。因此，參考EL發(fā)射器51的老化行為可用來代表主EL發(fā)射器50的老化行為。為了提供這ー特征，返回參考圖1A，參考驅(qū)動器電路15使參考EL發(fā)射器51在不同的時間以測量水平和衰退水平兩個水平來發(fā)光。例如，衰退水平可以是80mA/cm2，而測量水平可以是40mA/cm2。衰退水平優(yōu)選地高于測量水平。此外，衰退水平優(yōu)選地高于由輸入信號命令的各發(fā)射水平的最大 值。然后當參考EL發(fā)射器51在測量水平發(fā)光時進行該發(fā)射器的測量。這樣有利地允許在代表主EL發(fā)射器50所遇到的水平的那些水平進行測量，從而減少了代表性風險。同樣還有利地允許參考EL發(fā)射器的快速老化，從而可以從參考EL發(fā)射器51獲得適合用于任何主EL發(fā)射器50的老化數(shù)據(jù)。在另ー個實施方式中，參考驅(qū)動器電路使參考EL發(fā)射器在多個測量水平上連續(xù)地發(fā)光，并且當參考EL發(fā)射器在每個測量水平上發(fā)光時進行參考EL發(fā)射器的各個測量。這樣有利地提供了與輸入信號所命令的各種發(fā)射水平相關聯(lián)的數(shù)據(jù)。圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的經(jīng)過EL器件10的部件的數(shù)據(jù)的流程圖。為清晰起見，僅示出了ー個主EL發(fā)射器，但是也可使用多個主EL發(fā)射器。在此實施方式中，控制器被設置為形成校正后的輸入信號252，該校正后的輸入信號補償了由于老化而弓I起的主EL發(fā)射器50的效率損失。通過本領域中公知的圖像處理電子設備或其他結(jié)構(gòu)來提供輸入信號251?？刂破?90根據(jù)輸入信號251形成校正后的輸入信號252以補償主EL發(fā)射器50的老化。校正后的輸入信號252被提供給EL子像素60 (圖1A)中的主EL發(fā)射器50以使主EL發(fā)射器50發(fā)出與校正后的輸入信號252相對應的光。EL器件10可還包括存儲器195，該存儲器用于存儲檢測到的光測量值以及對應的老化相關電參數(shù)測量值，并且控制器可使用存儲在該存儲器中的這些值來形成校正后的輸入信號。存儲器195可以是如閃存或EEPROM的非易失性存儲器，或者是如SRAM的易失性存儲器。姆個輸入信號251以及姆個相應的校正后的輸入信號252都對應于單個EL子像素60及其主EL發(fā)射器50?？刂破?90使用由參考區(qū)域100中的測量單元170所檢測的參考EL發(fā)射器51 (圖1A)的老化相關電參數(shù)來產(chǎn)生每個校正后的輸入信號252。它使用來自參考EL發(fā)射器51的由傳感器53檢測到的光。當對多個EL子像素60計算校正后的輸入信號時使用這兩個值。如下面所述，控制器還對每個主EL發(fā)射器50使用來自那個主EL發(fā)射器50的由檢測器250測量的老化相關電參數(shù)的各測量值。也就是說，來自一個參考EL發(fā)射器51的衰退數(shù)據(jù)被用于補償多個主EL發(fā)射器50的老化。這樣有利地降低了 EL器件10的復雜性和存儲需求，并且利用了 EL器件10上的所有主EL發(fā)射器50的物理屬性的基本相似性。通過使用在參考區(qū)域中測量的衰退數(shù)據(jù)和來自每個主EL發(fā)射器50的老化相關電參數(shù)測量值對每個主EL發(fā)射器50形成校正后的輸入信號252，校正后的輸入信號252適于補償由老化引起的每個主EL發(fā)射器50的效率損失，S卩補償對給定電流的光輸出的減少。校正后的輸入信號252對應于經(jīng)過主EL發(fā)射器50的高于輸入信號251的電流。主EL發(fā)射器50老化得越厲害并且其效率越低，與校正后的輸入信號252相對應的電流和與輸入信號251相對應的電流的比率就越高。如本領域中所公知的，可由定時控制器(未示出)來提供輸入信號251。輸入信號251和校正后的輸入信號252可以是數(shù)字的或模擬的并且可以關于主EL發(fā)射器50所指令 的亮度是線性的或非線性的。如果是模擬的，則它們可以是電壓、電流或脈寬調(diào)制波形。如果是數(shù)字的，則它們可以是例如8位代碼值、10位線性強度、或帶有變化占空比的脈沖串。圖3和圖4示出了照明區(qū)域110 (圖1A)中的EL子像素60的兩個實施方式以及根據(jù)本發(fā)明不同實施方式的對應檢測器250。圖3示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明的EL子像素60以及相關電路的一個實施方式的示意圖。EL子像素60包括主EL發(fā)射器60、驅(qū)動晶體管70、電容器75、讀出晶體管80以及選擇晶體管90。每個晶體管都具有第一電極、第二電極和柵極。第一電壓源140連接到驅(qū)動晶體管70的第一電極。連接是指這些元件直接連接或者經(jīng)由如開關、ニ極管、另ー個晶體管等的另ー個部件來連接。驅(qū)動晶體管70的第二電極連接到EL發(fā)射器50的第一電極，并且第二電壓源150連接到EL發(fā)射器50的第二電極。如本領域中皆知的，選擇晶體管90將數(shù)據(jù)線35連接到晶體管70的柵極，以選擇性地將來自數(shù)據(jù)線35的數(shù)據(jù)提供給驅(qū)動晶體管70。行選擇線20連接到讀出晶體管80和選擇晶體管90的柵極。讀出晶體管80的第一電極連接到驅(qū)動晶體管70的第二電極并且還連接到EL發(fā)射器50的第一電極。讀出線30連接到讀出晶體管80的第二電極。讀出線30將讀出電壓提供給檢測器250，該檢測器測量讀出電壓以提供表示EL子像素60的特性的狀態(tài)信號。檢測器250可包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。如上所述來自檢測器250的數(shù)據(jù)被提供給控制器190?？刂破?90將校正后的輸入信號252 (圖2B)提供給源驅(qū)動器155，該源驅(qū)動器進而將對應數(shù)據(jù)提供給EL子像素60。因此，當EL器件10活動時，控制器190可提供補償數(shù)據(jù)?？刂破?90還可在EL子像素60的測量期間將預定的數(shù)據(jù)值提供給數(shù)據(jù)線35。由檢測器250測量的讀出電壓可等于在讀出晶體管80的第二電極上的電壓，或者可以是該電壓的函數(shù)。例如，讀出電壓測量值可以是讀出晶體管80的第二電極上的電壓減去讀出晶體管80的漏源電壓。數(shù)字數(shù)據(jù)可以用作狀態(tài)信號，或者如下面所述可由控制器190來計算該狀態(tài)信號。狀態(tài)信號表示EL子像素60中的驅(qū)動晶體管和EL發(fā)射器的特性。源驅(qū)動器155可包括數(shù)字-摸擬轉(zhuǎn)換器或可編程的電壓源、可編程的電流源、或者脈寬調(diào)制電壓(“數(shù)字驅(qū)動”)或電流驅(qū)動器、或者本領域中公知的另ー類型的源驅(qū)動器。圖4示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明的EL子像素及相關電路的另ー個實施方式的示意圖。EL子像素60包括如上所述的主EL發(fā)射器60、驅(qū)動晶體管70、電容器75、以及選擇晶體管90。此實施方式不包括讀出晶體管。第一電壓源140、第二電壓源150、數(shù)據(jù)線35和行選擇線20如上所述。可包括電阻器和感測放大器(未示出)、霍爾效應傳感器、或在本領域中公知的其他電流測量電路的電流測量単元165c測量經(jīng)過EL發(fā)射器50的電流并且將電流測量值提供給可包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的檢測器250。如上所述來自檢測器250的數(shù)據(jù)被提供給控制器190?？刂破?90將校正后的輸入信號252 (圖2B)提供給源驅(qū)動器155，該源驅(qū)動器進而將對應數(shù)據(jù)提供給EL子像素60。因此，當EL器件10活動時，控制器190可提供補償數(shù)據(jù)。控制器190還可在EL子像素60的測量期間將預定的數(shù)據(jù)值提供給數(shù)據(jù)線35。電流測量單元165c可位于EL器件10之上或之外?？蓪蝹€子像素或同時對任何數(shù)量的子像素來測量電流。圖5和圖6示出了根據(jù)本發(fā)明不同實施方式的參考區(qū)域100的兩個實施方式。圖5示出了參考區(qū)域100中的電路的實施方式。參考區(qū)域100包括EL發(fā)射器50，該EL發(fā)射器具有與照明區(qū)域110 (圖1A)中相同的EL材料。受控電流源驅(qū)動電流經(jīng)過EL發(fā)射器50。受控電流源120所提供的電流量由控制器190經(jīng)由控制線95所提供的信號來決定。電壓測量単元160經(jīng)由讀出線96測量EL發(fā)射器50兩端的電壓VEL，并且將所測量的電壓經(jīng)由測量數(shù)據(jù)線97a發(fā)送到處理單元190。在電壓測量的同吋，由傳感器53中的光電ニ極管55來測量EL發(fā)射器50的光輸出。經(jīng)由ニ極管供電線57將偏置電壓56 (Vdiode)提供給光電ニ極管55?？捎杀绢I域中公知的傳統(tǒng)的DAC、電壓源或信號驅(qū)動器來提供偏置電壓56。由電流測量單元165a來測量經(jīng)過光電ニ極管55的電流,該電流測量單元可包括電阻器和感測放大器(未示出)、霍爾效應傳感器、或在本領域中公知的其他電流測量電路。該光電ニ極管電流可被通到第二電壓源150 (如圖所示)或另一地線。所測量的電流經(jīng)由測量數(shù)據(jù)線97b被發(fā)送到處理單元190。處理單元190將隨著時間的推移而得到的測量值存儲在存儲器195中并且追蹤隨著時間的推移這些測量值的變化。通過調(diào)整受控電流源120連續(xù)地提供多個電流水平并且當受控電流源120提供每個連續(xù)電流水平時進行對應的電壓和光輸出的測量，可在不止ー個水平上重復如上所述的驅(qū)動和測量的處理。這樣允許了在不同的驅(qū)動條件下表征EL發(fā)射器50的退化。光電ニ極管55可集成到器件背板電子設備中，在這種情況下其可位于參考區(qū)域100中或者設置在器件背板外。參見圖6，在另ー個實施方式中，參考區(qū)域100包括參考子像素61，該參考子像素具有如上所述的驅(qū)動晶體管70和電容器75、以及具有與用在照明區(qū)域110 (圖1A)中的子像素60 (圖1A)中相同的EL材料的EL發(fā)射器50。參考子像素60優(yōu)選地與子像素60相同，但是位于參考區(qū)域100中而不是照明區(qū)域110中。參考EL子像素61可具有與EL子像素60不同的大小和形狀。第一電壓源140和第二電壓源150在參考區(qū)域100中與在照明區(qū)域110中一祥具有相同的電壓。柵電壓可經(jīng)由柵極控制線35a被提供給驅(qū)動晶體管70的柵極，以使電流流經(jīng)EL發(fā)射器50。如圖4所示，該柵電壓還可由源驅(qū)動器155來提供。流經(jīng)參考子像素的電流量由提供給驅(qū)動晶體管70的柵極的信號、驅(qū)動晶體管70的特性、電源電壓140和150、以及EL發(fā)射器50的特性來決定。由電流測量單元165c來測量流經(jīng)EL發(fā)射器50的電流，該電流測量單元可包括電阻器和感測放大器(未示出)、霍爾效應傳感器、或在本領域中公知的其他電流測量電路。所測量的數(shù)據(jù)經(jīng)由測量數(shù)據(jù)線97a被發(fā)送到處理單兀190。在該子像素電流測量的同時，由光電ニ極管55來測量EL發(fā)射器50的光輸出。經(jīng)由ニ極管供電線57將偏置電壓56 (Vdiqde)提供給傳感器53中的光電ニ極管55。由電流測量單元165a來測量經(jīng)過光電ニ極管55的電流。該光電ニ極管電流可被通到第二電壓源150 (如圖所示)或另一地線。所測量的電流經(jīng)由測量數(shù)據(jù)線97b被發(fā)送到處理單元190。處理單元190將隨著時間的推移而得到的測量值存儲在存儲器195中并且追蹤隨著時間的推移這些測量值的變化。通過調(diào)整受控電流源120 (圖5)連續(xù)地提供多個電流水平并且當受控電流源120提供每個連續(xù)的電流水平時進行對應的電壓和光輸出的測量，可在不止ー個水平上重復如上所述的驅(qū)動和測量的處理。這樣允許了表征在不同驅(qū)動條件下的EL發(fā)射器50的退化以及 由EL發(fā)射器50的電特性的變化所引起的對經(jīng)過參考子像素的電流的影響。圖7和圖8示出了根據(jù)本發(fā)明不同實施方式的衰退數(shù)據(jù)和補償方法。圖7示出了當驅(qū)動恒定電流經(jīng)過器件時隨著時間的推移主EL發(fā)射器50 (圖1A)的電壓變化與其歸ー化的發(fā)光效率的變化之間的關系的示例性衰退數(shù)據(jù)圖。用圖3的EL子像素60和檢測器250以及圖5的參考區(qū)域100來實現(xiàn)與這些數(shù)據(jù)相對應的補償算法。在不同的驅(qū)動條件下驅(qū)動相似的EL發(fā)射器以測量這些數(shù)據(jù)，并且如圖所示的，不管如何驅(qū)動EL發(fā)射器這種關系都是相似的。曲線720、730、740和750示出了不同的器件以及在老化期間所施加的不同電流密度。因此，新的時候和已經(jīng)產(chǎn)生了ー些老化之后，根據(jù)本發(fā)明的補償算法均使用對每個主EL發(fā)射器50測量的電壓。使用下面的公式來計算在任意給定時間的歸ー化效率(E/E。)。# = Z(AFia)(公式 I)其中AVa是電壓的新值與老化值之間的差異。這種關系可實現(xiàn)為公式或查找表。曲線710示出了函數(shù)f的示例，該曲線是隨著時間的推移從參考EL發(fā)射器51 (圖1A)測量的曲線720、730、740和750的數(shù)據(jù)的最小ニ乘線性擬合?？墒褂迷诒绢I域中公知的其他擬合與平滑技術(如指數(shù)加權移動平均(EWMA))，根據(jù)測量単元170 (圖2B)所檢測的老化相關電參數(shù)以及傳感器53所檢測的參考EL發(fā)射器51的光輸出來生成函數(shù)f。圖8示出了將恒定電流施加到驅(qū)動晶體管的柵極時隨著時間的推移子像素的電流變化與其歸ー化的發(fā)光效率的變化之間關系的示例性衰退數(shù)據(jù)圖。用圖4的EL子像素60和檢測器250以及圖6的參考區(qū)域100來實現(xiàn)與這些數(shù)據(jù)相對應的補償算法。曲線820、830和840示出了在老化期間施加的不同電流密度。因此，還是新的時候以及在已經(jīng)產(chǎn)生了ー些老化之后，根據(jù)本發(fā)明的補償算法均使用對子像素所觀察的電流變化。使用下面的公式來計算在任意給定時間的歸一化效率(E/も)。
P〔,、— = / —(公式 2)
E0 U< )其中IZltl是相對于新值的歸一化電流(B卩，任意給定時間的電流I除以原始電流I0).這種關系可采用公式或查找表的形式。曲線810示出了函數(shù)f的示例，該曲線是隨著時間的推移從參考EL發(fā)射器51所測量的曲線820、830和840的數(shù)據(jù)的最小ニ乘線性擬合。返回圖2B，控制器190使用歸ー化效率(E/も)通過將輸入信號所指示的亮度或電流除以該歸一化效率來生成每個校正后的輸入信號。例如，如果針對與輸入信號相對應的主EL發(fā)射器50來說E/Eq=0. 5 (該值表明主EL發(fā)射器50對于給定電流量所發(fā)出的光僅是其新的時候的一半(50%))，則校正后的輸入信號指示了輸入信號兩倍的電流(1/0. 5=2)。因此，當由校正后的輸入信號驅(qū)動時，主EL發(fā)射器50在其使用壽命上都保持這個光輸出。公式I和公式2的函數(shù)f對電壓(或電流)變化與歸ー化效率變化之間的關系進行了編碼。在一個或多個參考EL發(fā)射器51上測量這些函數(shù)。如果測量了不止ー個參考EL發(fā)射器，則可通過對來自所有參考EL發(fā)射器51的結(jié)果進行平均或者通過在統(tǒng)計領域中公知的其他方式對其進行組合來計算函數(shù)f。對于在EL器件10上的不同位置具有多個參考EL發(fā)射器51的實施方式，照明區(qū)域110 (圖1A)可劃分為多個鄰近區(qū)，即對每個參考EL發(fā)射器都有一個領近區(qū)。對每個參考EL發(fā)射器51計算單獨的函數(shù)f并且其用于對各鄰近區(qū)中的主EL發(fā)射器50計算校正后的輸入信號。在計算校正后的輸入信號吋，函數(shù)f對于所有子像素(或者鄰近區(qū)中的子像素)都相同，但是對每個子像素的各AVa或1/ら都被輸入到函數(shù)f以確定各歸ー化效率并且因此計算校正后的輸入信號。參見圖9，該圖示出了寬帶(“W”)EL發(fā)射器的CIE 1931x, y色度圖，其在接近 (O. 33，O. 33)處具有名義上的白色發(fā)射。一些EL發(fā)射器隨著其老化色度(顏色)也隨之變化。這樣會造成令人不快的可見贗像。正方形、菱形、三角形和圓形標記是以不同的電流密度對不同的相對效率而老化的不同代表EL發(fā)射器的測量色度數(shù)據(jù)。曲線900是以R2=O. 9859對所有數(shù)據(jù)的二次擬合。標記線910、920、930、940和950指明了靠近這些線的數(shù)據(jù)點的近似歸ー化效率。因為靠近標記線910的是老化前的數(shù)據(jù)點，所以E/E。近似為I?？拷鼧擞浘€920的EziEtl近似為O. 85，靠近標記線930的Ez^tl近似為O. 75，靠近標記線940的Ez^tl近似為O. 65，靠近標記線950的EziEci近似為O. 5。為了補償這ー變化，曲線900可參數(shù)化地表達為E/も的函數(shù)?？刂破?90計算或在表中查找對應于每個歸ー化效率的CIE (X，y)對，并且使用這個(x，y)和參考(x，y)來計算對輸入信號的調(diào)整以形成校正后的輸入信號。對于圖9的示例，CIEx=O. 0973 (E/E。) 2-0· 2114 (E/E0) +0. 429CIEy=O. 1427 (Ε/Ε。)2_0· 2793 (E/E。)+0. 4868分別限定了對X和y分量的曲線900的二次參數(shù)擬合。對曲線900或其參數(shù)表示還可使用三次擬合或本領域中公知的其他擬合方法。參見圖10，在本發(fā)明的實施方式中，傳感器53可用來補償這種隨老化產(chǎn)生的色度變化。參考EL子像素51產(chǎn)生具有多個光子頻率的光1200。傳感器53響應光1200將顏色數(shù)據(jù)提供給控制器190。傳感器53包括具有多個濾色器和多個對應光電傳感器(如光電ニ極管)的色度計。濾色器1210r、1210g和1210b僅分別允許紅、綠和藍光通過。光電ニ極管55r響應穿過濾色器1210r的紅光、光電ニ極管55g響應穿過濾色器1210g的綠光、光電ニ極管55b響應穿過濾色器1210b的藍光。都產(chǎn)生了由電流測量單元165r、165g和165b分別測量的各電流，所有三個電流都被報告給控制器190。偏置電壓56 (Vdmie)被提供給所有三個光電ニ極管55r、55g和55b,并且如上所述光電ニ極管電流可被通到第二電壓源150(如圖所示)或另一地線?？蓪γ總€光電ニ極管使用不同的偏置電壓。光電ニ極管的數(shù)量可以是兩個或更多個，并且穿過這些濾色器的顔色可以是R、G、B ;C、Μ、Y ;或沒有兩個濾色器的通頻帶是大致重疊的任意其他組合。傳感器53可還包括三色激勵色度計，在該三色激勵色度計中濾色器1210r、1210g和1210b分別僅允許匹配CIE 193 (Α)、 (1)和_(ノ/頁色匹配函數(shù)(CIE 15:2004，7. I節(jié))的光通過。另選地，傳感器53可以是使用光柵和線性傳感器或ー個或多個光電傳感器來測量波長范圍(如360nm到830nm)上的光強的如本領域中公知的分光光度計或分光輻射度計、或者是其他公知的顔色傳感器或色度計。在分光光度計或分光輻射度計中，控制器190或者傳感器53中的單獨控制器通過用在對應波長處計算的適當顔色匹配函數(shù)乘以每點的測量數(shù)據(jù)并且在這些波長上對乘積求積分(CIE15:2004公式7. I)來計算三色激勵值。姆個濾色器都可以是有色光阻劑(如Fuji-Hunt Color Mosaic CBV藍色抗蝕劑)或者帶顏料(如在綠濾色器中對黃透射顏料有用的Clariant PY74或者BASF Palitol(R)Yellow L 0962HD PY138，或者 Toppan 顏料)的光阻劑(如 Rohm & Haas MEGAP0SITSPR955-CM通用光阻劑)。每個濾色器都具有可用CIE 1931x，y色度坐標表示的透射光譜?？刂破?90對每個光電ニ極管55r、55g、55b從傳感器53接收顏色數(shù)據(jù)，并 且將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為參考EL發(fā)射器51的色度坐標。例如，在使用具有與sRGB標準(IEC61966-2-l:1999+Al)的紅、綠和藍匹配的色度的濾色器時，即三種顏色分別為(O. 64，O. 33)、(O. 3,0. 6)、(O. 15，O. 06)時，線性(相對于亮度)光電ニ極管數(shù)據(jù)R、G、B可根據(jù)下面的公式3 CsRGB 5. 2節(jié)，公式7)轉(zhuǎn)換為CIE三色激勵值X、Y、Z :
權利要求
1.ー種電致發(fā)光EL器件,該EL器件包括 a)照明區(qū)域，其具有一個或更多個主EL發(fā)射器； b)參考區(qū)域，其具有參考EL發(fā)射器； c)參考驅(qū)動器電路，其用于使所述參考EL發(fā)射器在所述EL器件為活動時發(fā)光； d)傳感器，其用于檢測由所述參考EL發(fā)射器發(fā)出的光； e)測量單元，其用于在所述參考EL發(fā)射器發(fā)光時檢測所述參考EL發(fā)射器的老化相關電參數(shù)；以及 f)控制器，其用于接收針對所述照明區(qū)域中的每個主EL發(fā)射器的輸入信號，利用檢測到的光和所述老化相關電參數(shù)根據(jù)每個輸入信號來形成校正后的輸入信號，并且將校正后的輸入信號施加給所述照明區(qū)域中的各個主EL發(fā)射器。
2.根據(jù)權利要求I所述的EL器件，其中，所述控制器被設置為形成對各個所述主EL發(fā)射器的效率損失進行補償?shù)男Ｕ蟮妮斎胄盘枴?br> 3.根據(jù)權利要求I所述的EL器件，其中，所述傳感器包括用于向所述控制器提供顔色數(shù)據(jù)的色度計、分光光度計或者分光輻射度計，并且其中，所述控制器被設置為形成對各個所述主EL發(fā)射器由于老化而引起的色度變化進行補償?shù)男Ｕ蟮妮斎胄盘枴?br> 4.根據(jù)權利要求I所述的EL器件，其中，所述參考區(qū)域具有多個參考EL發(fā)射器；用于使各個所述參考EL發(fā)射器發(fā)光的多個對應的參考驅(qū)動器電路；用于檢測由各個所述參考EL發(fā)射器發(fā)出的光的多個對應的傳感器；以及用于檢測各個所述參考EL發(fā)射器發(fā)光時它們各自的老化相關電參數(shù)的多個對應的測量單元，其中，所述控制器使用老化相關電參數(shù)和所述多個檢測的光中的ー個或更多個、根據(jù)每個輸入信號來形成校正后的輸入信號。
5.根據(jù)權利要求I所述的EL器件，該EL器件還包括溫度測量單元，所述溫度測量單元用于在所述參考EL發(fā)射器發(fā)光時測量與所述參考EL發(fā)射器的溫度有關的溫度參數(shù)，并且其中，所述控制器使用所測量的溫度參數(shù)來形成所述校正后的輸入信號。
6.根據(jù)權利要求I所述的EL器件，其中，所述參考驅(qū)動器電路使所述參考EL發(fā)射器在不同的時間以測量水平和衰退水平這兩個水平來發(fā)光，并且其中，對所述參考EL發(fā)射器的測量是在所述參考EL發(fā)射器以所述測量水平發(fā)光時進行的。
7.根據(jù)權利要求6所述的EL器件，其中，所述衰退水平大于所述測量水平。
8.根據(jù)權利要求6所述的EL器件，其中，每個輸入信號控制對應主EL發(fā)射器的各個發(fā)射水平，并且其中，所述衰退水平大于各個發(fā)射水平中的最大值。
9.根據(jù)權利要求I所述的EL器件，該EL器件還包括存儲器，所述存儲器用于存儲檢測到的光測量值和對應的老化相關電參數(shù)測量值，并且其中，所述控制器使用存儲在所述存儲器中的這些值來形成所述校正后的輸入信號。
10.根據(jù)權利要求I所述的EL器件，其中，所述參考驅(qū)動器電路使所述參考EL發(fā)射器以多個測量水平連續(xù)發(fā)光，并且其中，對所述參考EL發(fā)射器的各個測量是在所述參考EL發(fā)射器以各個測量水平發(fā)光時進行的。
11.根據(jù)權利要求I所述的EL器件，其中，所述參考EL發(fā)射器和所有主EL發(fā)射器是相同的。
12.根據(jù)權利要求I所述的EL器件，其中，所述參考驅(qū)動器電路向所述參考EL發(fā)射器提供測試電流以使其發(fā)光。
13.根據(jù)權利要求I所述的EL器件，該EL器件還包括定時器，所述定時器在所述EL器件為活動時運行，并且其中，對所述參考EL發(fā)射器的測量是以所述定時器所決定的間隔來進行的。
14.根據(jù)權利要求I所述的EL器件，其中，對所述參考EL發(fā)射器的測量是在所述EL器件處于熱平衡時進行的。
15.根據(jù)權利要求I所述的EL器件，其中，對所述參考EL發(fā)射器的測量是在所述EL器件為活動時進行的。
16.根據(jù)權利要求I所述的EL器件，該EL器件還包括具有第二參考EL發(fā)射器的第二參考區(qū)域。
17.根據(jù)權利要求I所述的EL器件，其中，所述EL器件是EL顯示器。
18.根據(jù)權利要求I所述的EL器件，其中，所述老化相關電參數(shù)是電壓或電流。
19.根據(jù)權利要求I所述的EL器件，其中，每個主EL發(fā)射器和參考EL發(fā)射器是有機發(fā)光二極管發(fā)射器。
全文摘要
一種電致發(fā)光(EL)器件包括具有一個或多個主EL發(fā)射器的照明區(qū)域；具有參考EL發(fā)射器的參考區(qū)域；當該EL器件為活動時使該參考EL發(fā)射器發(fā)光的參考驅(qū)動器電路；檢測由該參考EL發(fā)射器發(fā)出的光的傳感器；以及當該參考EL發(fā)射器發(fā)光時檢測其老化相關電參數(shù)的測量單元。該器件還包括控制器，該控制器用于對照明區(qū)域中的每個主EL發(fā)射器接收輸入信號，使用所檢測的光和老化相關電參數(shù)根據(jù)每個輸入信號來形成校正后的輸入信號，并且將校正后的輸入信號施加給照明區(qū)域中的各個主EL發(fā)射器。
文檔編號G09G3/30GK102687193SQ201080043292
公開日2012年9月19日 申請日期2010年9月24日 優(yōu)先權日2009年9月29日
發(fā)明者F·A·利昂, 克里斯多佛·J·懷特 申請人:全球Oled科技有限責任公司