本發明涉及一種有機發光器件(以下簡稱OLED)壽命改善算法及裝置。根據OLED的亮度衰減特性，修正OLED的亮度衰減曲線，綜合考慮硬件驅動能力和OLED可補償的最大衰減程度α_limit對OLED壽命改善算法進行優化，確定最優改善參數；同時根據本發明的OLED壽命改善算法提出OLED壽命改善算法裝置。OLED壽命改善算法及裝置可應用在OLED照明和顯示等領域。

背景技術：

有機電致發光顯示器件(Organic Light Emitting Diode)具有自發光，亮度高，對比度高，響應速度快，視角寬，結構簡單以及柔性顯示等諸多優點，因其優異的性能吸引了高校和企業的青睞，獲得飛速的發展。目前，小尺寸的OLED面板已成功應用到手機上，但大尺寸OLED顯示器存在亮度衰退快和顯示不均勻性，這些問題制約了OLED顯示器的發展。

目前很多關于OLED亮度衰退機理的研究表明，引起OLED亮度衰退的原因主要有空穴在復合層的積累^[1]，載流子引入雜質^[2]和銦遷移^[3]這三類([1]Hosokawa C,Matsuura M,Eida M,et al.Full-color organic EL display[J].SID,1998,6(4):257-260.[2]Kondakov D.Y,J.R.Sandifer.Nonradiative recombination centers and electrical aging of organic light-emitting diodes:Direct connection between accumulation of trapped charge and luminance loss[J].Appl.Phys,2003,93(2):1108-1119.[3]Shen J,Wang D,Langlois E,et al.Degradation mechanisms in organic light emitting diodes[J].Synth.Metal,2000,111:233-236.)。目前延長OLED的壽命方法主要分為三大類:一是通過工藝的改進和完善來延長OLED壽命，主要手段有改進OLED生產工藝和封裝工藝，或者選擇新型材料等；二是從電路補償方面延長OLED的壽命，包括內部電路補償和外部電路補償，其中內部電路補償的方法有增加TFT和電容的數量，其目的是改善TFT閾值電壓漂移引起的OLED壽命問題，外部電路補償方法是檢測OLED的亮度衰減程度，根據亮度衰減程度補償數據電壓信號或者電流信號來改善OLED壽命^[4]([4]Kuei-Yu Lee,Yen-Ping Hsu and Paul C.-P.Chao,A new compensation method for emission degradation in an AMOLED display via an external algorithm,new pixel circuit,and models of prior measurements[J].Journal of Display Technology,2014,10(3):189-197.)；三是圖像處理方法改善OLED壽命，只要根據OLED的亮度衰減程度，通過補償輸入圖像灰度數據來改善OLED的壽命。

隨著OLED生產和封裝技術工藝的不斷改善和完善，從工藝上改善OLED的壽命已經越來越難以突破了；內部電路補償由于要增加TFT和電容數量，會導致開口率下降，因此改善OLED壽命效能有限；外部電路補償和圖像處理方法改善對于OLED壽命改善存在著無限的可能，集中了大批學者的研究，其中Kyonghwan Oh等人提出了一種基于提升OLED發光時間占空比的OLED壽命改善算法并結合數字硬件電路實現^[5]([5]Kyonghwan Oh,Seong-Kwan Hongand Oh-Kyong Kwon Lifetime Extension Method for Active MatrixOrganic Light-Emitting Diode Displays Using a Modified Stretched Exponential Decay Model,[J]IEEE Electron Device Letters,VOL.36,NO.3,March 2015)，然而該方法只適用于數字電路，并且該方法沒有考慮實際顯示效果。

通過上述補償方案可知，通過外部電路補償即通過提升OLED外部電壓和電流信號來補償OLED的衰減，而且需要一個準確的外部檢測電路實時檢測OLED的陽極電壓或者OLED的驅動電流。為了得到更好的OLED壽命改善方法來實現OLED的顯示特性及應用價值，本發明基于OLED的亮度衰退模型，提出了OLED的亮度補償算法及OLED亮度補償算法的裝置，同時結合實際硬件驅動能力及OLED自身材料特性進行優化得到一個兼顧顯示效果和壽命延長的最優補償參數。同時本發明每次提升的節點是通過亮度數據計算OLED的真實衰退程度α來判定，而不需要外部電路檢測的方法來確定，既降低了硬件電路的成本，同時提高了OLED壽命改善的準確性。

技術實現要素：

本發明的目的在于針對上述技術問題，為了提升OLED的壽命，提出了一種OLED壽命改善算法及裝置。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

本發明提出了OLED壽命改善算法，同時基于提出的OLED壽命改善算法，本發明提出了實現OLED壽命改善算法的裝置。

本發明進一步的改進在于：基于OLED亮度衰退模型，修正OLED的亮度衰退曲線，提出了OLED壽命改善算法，OLED壽命改善算法適用于任何OLED器件。

本發明進一步的改進在于：基于提出的OLED壽命改善算法，設定壽命改善算法的關鍵參數，包括亮度衰減下限L_x的值，每次亮度提升OLED亮度至L_y的值，OLED壽命改善最優所對應的提升次數m_best的值，其中0.5L₀<L_x<L_y，L_x<L_y<L₀。

本發明進一步的改進在于：對提出的OLED壽命改善算法的關鍵參數進行優化處理，結合實際OLED發光器件的硬件驅動能力和OLED的顯示效果來確定最優的OLED壽命改善算法的參數。

本發明進一步的改進在于：優化OLED壽命改善算法的參數L_x時，考慮OLED顯示器件的均勻性，同時對比LCD，PDP等顯示器件的均勻性，將L_x確定在一個合理的取值范圍內循環處理。

本發明進一步的改進在于：優化OLED壽命改善算法的參數L_y時，需要確定OLED亮度補償極限L_max，考慮實際OLED發光顯示器件的硬件驅動能力，當OLED以L₀點亮時對應的電流為I₀，而OLED的硬件驅動能力最大可提供電流為I_max，I_max對應的亮度為L_max，其中I_max≥I₀，L_max≥L₀。這樣確定了OLED最大能補償的亮度為L_max。

本發明進一步的改進在于：OLED壽命改善算法在確定L_max后，每設定一個L_y(i)時，根據亮度補償極限L_max，可以確定該L_y(i)對應的最大補償次數m_max。OLED電流和初始亮度關系呈線性關系，在OLED壽命改善算法中，每提升一次亮度相當于OLED的初始亮度發生一次變化，當OLED的初始亮度達到L_max時無法繼續進行補償，此時可確定最大補償次數m_max。

本發明進一步的改進在于：OLED壽命改善算法在確定L_y(i)對應的最大補償次數m_max后，要結合OLED實際材料特性來確定OLED可補償的最大衰減程度α_limit，然后由α_limit來確定最優的m，由于OLED每提升一次亮度，OLED相應的驅動電流也會增加，勢必會加速OLED的真實衰減程度α，因此設定α_limit即當OLED的真實衰減程度達到α_limit時無法繼續通過增加OLED的驅動電流或電壓的方法提升其亮度，此時確定的m為OLED壽命改善算法中亮度由L_x提升至L_y(i)所對應的最優補償次數，其中0≤m≤m_max。

本發明進一步的改進在于：優化OLED壽命改善算法的參數L_y是通過遞增L_y的方法來確定最優的L_y。因此將L_y以ΔL為步進循環處理，其中0≤ΔL≤(L₀-L_x)。利用上述所述每次遞進的L_y(i)所對應的最優補償次數m_i，此處i代表第i次循環，其中i＝0：(L₀-L_x)/ΔL。

本發明進一步的改進在于：綜合考慮硬件數據存儲和后期數據處理及OLED壽命改善效果，從L_y(i)所對應的最優補償次數m_i中選取最優的補償次數m_best及其對應的最優L_y。

本發明進一步的改進在于：OLED壽命改善算法的優化方法采用雙重循環的方法進行優化，即對L_x和L_y進行雙重循環，即L_x每變一次，循環所有的L_y(i)，找出m_best，然后再變化L_x。最終確定最優的L_x和L_y及補償次數m_best。

本發明進一步的改進在于：確定OLED壽命改善參數L_x，L_y及最優m_best后，OLED亮度每次提升的節點并不需要通過外部電路檢測其亮度或電壓來確定，而是通過OLED的亮度數據計算OLED的亮度衰退程度α來設定每次OLED提升亮度的節點。

與現有技術相比，本發明具有如下的技術效果：

本發明利用OLED的亮度衰減模型，基于OLED的亮度衰減曲線，對OLED亮度衰減曲線進行修正，設定OLED亮度衰減下限L_x，每當OLED的亮度衰減的L_x時，通過提升OLED的驅動電流或陽極電壓將OLED的亮度提升至L_y處，這樣OLED的亮度在很長一段時間內維持在L_x～L_y之間，既延長了OLED的壽命，又保證了OLED的亮度均勻性。

本發明對OLED壽命改善算法的關鍵參數進行優化處理，結合OLED的實際驅動能力，OLED顯示效果和實際OLED的材料特性來優化OLED壽命改善算法的關鍵參數。通過OLED的實際驅動能力來確定OLED的亮度最大補償極限L_max，通過OLED的顯示效果來限定亮度補償下限L_x的循環范圍，通過OLED的材料特性來限定OLED可補償的最大真實衰減程度α_limit，然后采用L_x和L_y雙循環的方法來選定每次L_y(i)所對應的最優補償次數m_i。最后綜合實際數據處理及數據存儲和OLED壽命改善效果選取最優補償次數m_best及最優補償亮度區間(L_x,L_y)。

本發明所提出的OLED發光器件的壽命改善算法，在確定OLED壽命改善參數L_x，L_y及最優m_best后，OLED亮度每次提升的節點并不需要通過外部電路檢測其亮度或電壓來確定，而是通過OLED的亮度數據計算OLED的亮度衰退程度α來設定每次OLED提升亮度的節點。OLED發光器件的壽命改善算法及裝置實現成本低，且準確度高。

本發明所提出的OLED發光器件的壽命改善算法及裝置，不僅適用于數字電路，同時適用于模擬電路；第一實施例是某OLED樣品以確定初始亮度L₀及確定的L_x和ΔL進行優化，確定參數L_y及m_best進行說明，在實際應用中初始亮度L₀和ΔL可為任意值，L_x和L_y的取值范圍為0.5L₀<L_x<L_y，L_x<L_y<L₀，第一實施例中，將單個OLED樣品以初始亮度5000nits進行點亮，根據顯示質量要求設定亮度衰減下限為3750nits，每次遞增50nits進行優化，最終得到最優的補償次數m_best為5，最優的L_y為4150nits，OLED的壽命提升了28.1％。第二實施例中，OLED壽命改善算法裝置對多個OLED樣品或OLED顯示器各像素在FPGA內進行數據處理補償，將補償后電壓或電流數據送至OLED硬件電路進行處理。

附圖說明

給本發明提供進一步理解并且并入本申請組成本申請一部分的附圖來了解本發明的實施方式，并與說明書一起用于本發明的原理。在附圖中：

圖1為本發明中OLED壽命改善算法示意圖；

圖2為本發明中OLED真實衰減程度α_actual隨每次OLED亮度提升變化示意圖

圖3為本發明OLED壽命改善算法關鍵參數優化流程框圖；

圖4為第一實施例L_x＝0.75L₀時各L_y所對應的最優補償次數；

圖5為第一實施例L_x＝0.75L₀時各L_y所對應的壽命改善效果；

圖6為OLED壽命改善算法的裝置結構示意圖

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。

參照圖1，圖1為OLED壽命改善算法的示意圖。圖1中黑色實線代表OLED以L₀點亮時的亮度衰減曲線，符合指數衰減模型。圖中黑色粗虛線代表OLED壽命改善算法的修正亮度衰減曲線，即當OLED亮度衰減到亮度L_x將OLED的亮度提升至L_y處，此時將OLED的亮度維持在L_x～L_y區間，圖1中的N代表第N次提升OLED的亮度。OLED的壽命定義為OLED的亮度降到其初始亮度的50％所需的時間，從圖1可見未采用OLED壽命改善算法時OLED的壽命在t₃～t₄區間，然而通過OLED壽命改善算法，此時OLED的亮度依然維持在L_x～L_y區間，OLED的壽命明顯的得到了提升。從圖1中可知OLED的亮度衰減曲線具有指數特征，進一步的研究表明OLED亮度衰減曲線可以用延伸指數衰減曲線來描述，如等式1所示。

【等式1】

L＝L₀exp(-(t/τ)^β)

在等式1中，L₀為OLED初始亮度，t為OLED顯示時間，τ是與初始亮度相關的系數，β則與OLED樣品的材料、制作工藝等有關，L為OLED以初始亮度L₀點亮t時間后的實時亮度。

參照圖2，圖2是OLED的衰減程度曲線示意圖，圖2中黑色曲線代表OLED以初始亮度L₀點亮時的衰減程度，圖2中漸變的虛線代表OLED壽命改善算法每次提升亮度的衰減曲線。由于OLED每次提升亮度是通過提升OLED的驅動電流或者陽極電壓實現的，隨著OLED的電流加大，勢必會加速OLED的衰減速度，從圖2中每次提升的亮度后的OLED衰減程度曲線也可以清楚發現。OLED衰減程度曲線可根據OLED衰減程度公式得到，如等式2所示，

【等式2】

α＝exp(-((t₀L₀ⁿ+……+t_mL_mⁿ)/K)^β)

在等式2中，m代表具有不同亮度的時間段的數量，t_m代表們OLED以L_m亮度驅動所對應的時間。在等式2中，K和n對確定的OLED樣品來說均為常數。

同時，當OLED的真實衰減程度低于50％時，OLED依然可以通過OLED壽命改善算法來提升其亮度達到延長OLED的壽命目的。但是由于OLED的材料特性及亮度衰退機理，不可能無限制的通過提升亮度來達到延長OLED壽命，此時根據不同的OLED有不同的衰減程度下限α_limit，即當OLED的真實衰減程度達到α_limit時OLED無法通過OLED壽命改善算法來提升OLED的壽命，即OLED壽命改善算法達到補償極限。

提出OLED壽命改善算法，可知主要有幾個關鍵參數需要確定，OLED的補償的亮度下限L_x，OLED補償提升亮度至L_y，OLED可補償的衰減程度極限α_limit，和OLED補償最優次數m_best。

參照圖3，圖3給出了OLED壽命改善算法的優化方法框圖，主要包括根據顯示器均勻性確定L_x(300)，根據驅動IC驅動能力確定L_max(301)，L_y的選取范圍為L_x+ΔL到L₀(302)，確定不同的L_y所對應的最大補償次數m_max(303)，計算補償不同L_y的壽命t_1/2(304)，根據不同t_1/2得到真實α_actual和對應m(305)，保證α_actual>α_limit得到最優m_best及補償壽命t_f(306)，得到最優的L_y(307)，流程連接如圖3所示。

顯示器均勻性確定L_x(300)主要是根據實際OLED的顯示均勻性要求和參考相關領域顯示亮度均勻性來決定OLED亮度下限L_x。

根據驅動IC驅動能力確定L_max(301)主要是根據實際OLED的驅動能力來確定亮度補償極限L_max，OLED的亮度和電流呈線性關系，當OLED以L₀點亮時對應的電流為I₀，而OLED的硬件驅動能力最大可提供電流為I_max，I_max對應的亮度為L_max，其中I_max≥I₀，L_max≥L₀。這樣確定了OLED最大能補償的亮度為L_max。

L_y的選取范圍為L_x+ΔL到L₀(302)這是優化方法的關鍵，即循環L_y的值，此時應取合適的ΔL對L_y的值進行循環取值。

確定不同的L_y所對應的最大補償次數m_max(303)作用是每當(302)送來一個Ly的值，由于在OLED壽命改善算法中，每提升一次亮度相當于OLED的初始亮度發生一次變化，如等式3所示，表示第i次提升后對應的初始亮度，當OLED的初始亮度達到L_max時無法繼續進行補償，此時可根據等式4確定最大補償次數m_max。

【等式3】

L_0(i)＝L₀*(L_y/L_x)ⁱ i∈(1,m_max)

在等式3中，L_x代表OLED補償亮度下限，L_y代表OLED亮度從L_x提升至L_y，L₀代表OLED的初始亮度，i代表第i次提升OLED的亮度，L_0(i)代表OLED第i次提升亮度后對應的初始亮度。

【等式4】

m＝log_(Ly/Lx)(L_max/L₀)，m_max＝Int(m)

在等式4中，將等式3變化，求出L_y所對應的最大m，m取整后等到m_max。

計算補償不同L_y的壽命t_1/2(304)作用是是計算出每個L_y所對應的壽命，得到每個L_y所對應的壽命時將其送到(305)即根據不同t_1/2得到真實α_actual和對應m可，根據OLED亮度衰減程度(等式2)可計算出不同的L_y的壽命所對應OLED的真實衰減程度α_actual。

保證α_actual>α_limit得到最優m_best及補償壽命t_f(306)的作用是通過實際OLED材料特性的可補償衰減程度極限α_limit的限定，從各個L_y對應的m及壽命中選去最優的m_best，同時的到了其對應的補償壽命t_f；通過(307)也確定OLED補償至亮度L_y，這樣通過該優化方法確定了OLED壽命改善算法的最優參數。

確定OLED壽命改善參數L_x，L_y及最優m_best后，OLED亮度每次提升的節點并不需要通過外部電路檢測其亮度或電壓來確定，而是通過OLED的亮度數據計算OLED的亮度衰退程度α來設定每次OLED提升亮度的節點，如等式5所示。

【等式5】

α_i＝L_xⁱ/(L₀*L_y^(i-1))i∈(1,m_best)

在等式5中，L_x代表OLED補償亮度下限，L_y代表OLED亮度從L_x提升至L_y，L₀代表OLED的初始亮度，i代表第i次提升OLED的亮度，α_i代表OLED第i次提升亮度時的OLED真實衰減程度節點。

因此只要通過等式2實時計算OLED的真實衰減程度，然后結合OLED提升亮度時的OLED真實衰減程度節點來判斷OLED器件是否需要提升亮度。

第一實施例：

基于上述所提出的OLED壽命改善算法及OLED壽命改善算法的優化方法，以某公司提供的OLED樣品進行上述方法的實施。實施例中以5000nits為初始亮度對OLED進行點亮，考慮圖像不同像素點顯示不同亮度時衰減程度不同導致均勻性不同，LCD顯示器的均勻性大于75％，因此在OLED壽命補償算法優化時需要考慮使顯示的均勻性大于75％，確定OLED的亮度下限L_x為75％L₀即為3750nits；對于實際OLED的驅動能力，最大電流對應OLED亮度可達15000nits，因此確定了亮度補償極限L_max為15000nits；對于L_y循環的處理，實施過程采用ΔL為1％L₀即50nits循環L_y的值，即L_y(i)＝L_x+i*ΔL進行循環取值，其中i代表第i次循環；然后按照OLED壽命改善算法的優化方法流程(303)～(305)可得到每個L_y所對應的補償次數m；接著按照優化方法流程(306)～(307)可得到OLED壽命改善算法的優化參數L_y及m_best。

參照圖4，圖4為實施例按OLED壽命改善算法優化方法得到的不同L_y所對應的補償次數m的關系曲線，L_y的循環范圍為75％L₀～L₀，步進ΔL為1％L₀。從圖4中可知，當L_y為76％L₀時補償次數m可達38次，隨著L_y的不斷增大，所對應的OLED的補償次數m逐漸減小，當L_y為L₀時補償次數m僅為1次。

參照圖5，圖5為實施例中不同L_y所對應壽命改善效果，壽命延長效果從32％～13％，圖5中可知L_y最小時所對應OLED壽命延長效果最好。從圖5可知當L_y<0.78L₀時，補償次數m大于10次，結合圖5當L_y＝0.76L₀時延長壽命百分比最大可以達到31％，而當L_y＝0.83L₀時延長壽命的百分比為28％，相比L_y＝0.76L₀時需要補償38次延長壽命百分比達到31％，α_max＝0.83時補償5次可以延長壽命百分比28.1％，補償次數越多會增加算法的難度，及數據處理的繁多，在綜合考慮補償次數以及延長壽命效果時，可得到OLED壽命改善算法的最優參數為L_x＝75％L₀＝3750nits，L_y＝83％L₀＝4150nits，最優補償次數m_best＝5，壽命延長效果百分比為28.1％。

第二實施例：

參照圖6，圖6為OLED壽命改善算法的實現裝置框圖，包含計算補償數據模塊601，計算亮度數據模塊602，存儲亮度數據模塊603，計算衰減程度模塊604，存儲衰減程度模塊605和檢測判斷模塊606。

其中計算補償數據模塊601主要功能是通過檢測判斷模塊606送過來的N和α值來計算出此時灰度與亮度的對應關系和亮度與電壓或電流的關系，然后將亮度數據送至計算亮度數據模塊602，將電壓或電流數據送至OLED驅動模塊607；計算亮度數據模塊602是將計算補償數據模塊601送來的亮度數據進行累加計算；存儲亮度數據模塊603是將計算亮度數據模塊602計算的亮度累加數據存儲并調用；計算衰減程度模塊604是將計算亮度數據模塊602存儲的亮度累加數據調用來實時計算OLED的衰減程度α；存儲衰減程度模塊605是將計算衰減程度模塊604所計算出的OLED衰減程度α進行實時存儲；檢測判斷模塊606是通過調用存儲衰減程度模塊605存儲的OLED衰減程度α數據進行判斷該OLED處于第N次補償，然后將N和α值送至計算補償數據模塊601來判斷此時灰度與亮度的對應關系和亮度與電壓或電流的關系。