具有多级驱动的电致发光装置老化补偿.pdf

对电致发光(EL)发光体的老化进行补偿，该EL发光体具有均与EL发光体的电流密度及老化相对应的亮度及色度。基于测量出的老化来选择不同的黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度，各电流密度对应于在比色上与在其它两种电流密度下发射的光不同的所发射的光。针对每个电流密度来计算所选择的发光时间的各个百分比，以产生指定的亮度和色度。针对所计算的发光时间的各个百分比将电流密度提供给EL发光体，使得EL发光体在所选择的发光时间中的整体光输出在比色上不同于所指定的亮度和色度，而EL发光体的老化无关。

权利要求书
1.  一种用于补偿电致发光EL发光体的老化的方法，该方法包括：
a)提供EL发光体，用以接收电流并发射具有均与所述EL发光体的电流密度和老化相对应的亮度和色度的光；
b)提供驱动电路，所述驱动电路电连接至所述EL发光体，用以向所述EL发光体提供电流；
c)测量所述EL发光体的老化；
d)基于测量出的老化，选择不同的黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度；其中
i)在所选择的黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度下，所发射的光具有各自的黑暗亮度、第一亮度和第二亮度以及各自的黑暗色度、第一色度和第二色度；
ii)所述黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度三者中的每一个的各自亮度在比色上不同于其它两种的亮度，或者所述黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度三者中的每一个的各自色度在比色上不同于其它两种的色度；并且
iii)所述黑暗亮度小于所选择的可视度的阈值，并且所述第一亮度和第二亮度大于或等于所选择的可视度的阈值；
e)接收针对所述EL发光体的指定的亮度和指定的色度；
f)使用所述指定的亮度、所述指定的色度以及所述黑暗亮度、第一亮度和第二亮度以及所述黑暗色度、第一色度和第二色度来计算所选择的发光时间的各个黑暗百分比、第一百分比和第二百分比，其中，所述黑暗百分比、第一百分比和第二百分比的总和小于或等于100％；并且
g)将所述黑暗百分比、第一百分比和第二百分比提供给所述驱动电路，使得所述驱动电路分别针对所选择的发光时间的所述黑暗百分比、第一百分比和第二百分比将所述黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度提供给所述EL发光体，使得所述EL发光体在所选择的发光时间内的整体的光输出具有分别在比色上与所述指定的亮度和所述指定的色度不同的输出亮度和输出色度，由此补偿所述EL发光体的老化。

2.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述驱动电路仅提供所述黑暗电流密度、 第一电流密度和第二电流密度。

3.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述EL发光体是宽带发光体。

4.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述黑暗电流密度小于0.02mA/cm2。

5.  根据权利要求1所述的方法，其中，步骤d还包括提供将所述老化映射至所选择的黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度的查找表。

6.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述黑暗百分比、第一百分比和第二百分比的总和等于100％。

7.  根据权利要求6所述的方法，其中，所述驱动电路针对各个不间断的时间期间提供各个所述黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度。

8.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述黑暗百分比、第一百分比和第二百分比的总和小于100％，并且其中，所述驱动电路将连续的电流密度之间的电流斜坡提供给所述EL发光体。

9.  根据权利要求8所述的方法，其中，所述电流斜坡为正弦波。

10.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述EL发光体为有机发光二极管OLED发光体。

11.  一种用于补偿电致发光EL发光体的老化的方法，所述方法包括：
a)提供EL发光体，用以接收电流并发射具有均与所述EL发光体的电流密度和老化相对应的亮度和色度的光；
b)提供驱动电路，所述驱动电路电连接至所述EL发光体，用以向所述EL发光体提供电流；
c)测量所述EL发光体的老化；
d)基于测量出的老化，选择不同的黑暗电流密度、第一电流密度、第二电流密度和第三电流密度；其中
i)在所选择的黑暗电流密度、第一电流密度、第二电流密度和第三电流密度下，所发射的光具有各自的黑暗亮度、第一亮度、第二亮度和第三亮度以及各自的黑暗色度、第一色度、第二色度和第三色度；
ii)所述黑暗电流密度、第一电流密度、第二电流密度和第三电流密度四者中的每一个的各自亮度在比色上不同于其它三种的亮度，或者所述黑暗电流密度、第一电流密度、第二电流密度和第三电流密度四者中的每一个的各自色度在比色 上不同于其它三种的色度；以及
iii)所述黑暗亮度小于所选择的可视度的阈值，并且所述第一亮度、第二亮度和第三亮度大于或等于所选择的可视度的阈值；
e)接收针对所述EL发光体的指定的亮度和指定的色度；
f)使用所述指定的亮度、所述指定的色度以及所述黑暗亮度、第一亮度、第二亮度和第三亮度以及所述黑暗色度、第一色度、第二色度和第三色度来计算所选择的发光时间的各个黑暗百分比、第一百分比、第二百分比和第三百分比，其中，所述黑暗百分比、第一百分比、第二百分比和第三百分比的总和小于或等于100％；并且
g)将所述黑暗百分比、第一百分比、第二百分比和第三百分比提供给所述驱动电路，使得所述驱动电路分别针对所选择的发光时间的所述黑暗百分比、第一百分比、第二百分比和第三百分比将所述黑暗电流密度、第一电流密度、第二电流密度和第三电流密度提供给所述EL发光体，使得所述EL发光体在所选择的发光时间内的整体的光输出具有分别在比色上与所述指定的亮度和所述指定的色度不同的输出亮度和输出色度，由此补偿所述EL发光体的老化。

12.  根据权利要求11所述的方法，其中，所述黑暗百分比、第一百分比、第二百分比和第三百分比的总和等于100％。

13.  根据权利要求12所述的方法，其中，所述驱动电路针对各个不间断的时间期间提供各个所述黑暗电流密度、第一电流密度、第二电流密度和第三电流密度。

14.  根据权利要求12所述的方法，其中，所述驱动电路仅提供所述黑暗电流密度、第一电流密度、第二电流密度和第三电流密度。

15.  一种用于补偿电致发光EL发光体的老化的方法，所述方法包括：
a)提供具有装置侧的装置基板；
b)提供EL发光体，用以接收电流并发射具有均与所述EL发光体的电流密度和老化相对应的亮度和色度的光，其中，所述EL发光体布置于所述装置基板的所述装置侧上；
c)提供具有与所述装置基板不同且独立的小芯片基板的集成电路小芯片，其中，所述小芯片包括电连接至所述EL发光体的驱动电路，用以将电流提供给EL发光体，并且所述小芯片置于并固定在所述装置基板的所述装置侧上；
d)测量所述EL发光体的老化；
e)基于测量出的老化，选择不同的黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度，其中
i)在所选择的黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度下，所发射的光具有各自的黑暗亮度、第一亮度和第二亮度以及各自的黑暗色度、第一色度和第二色度；
ii)所述黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度三者中的每一个的各自亮度在比色上不同于其它两种的亮度，或者所述黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度三者中的每一个的各自色度在比色上不同于其它两种的色度；并且
iii)所述黑暗亮度小于所选择的可视度的阈值，并且所述第一亮度和第二亮度大于或等于所选择的可视度的阈值；
f)接收针对所述EL发光体的指定的亮度和指定的色度；
g)使用所述指定的亮度、所述指定的色度以及所述黑暗亮度、第一亮度和第二亮度以及所述黑暗色度、第一色度和第二色度来计算所选择的发光时间的各个黑暗百分比、第一百分比和第二百分比，其中，所述黑暗百分比、第一百分比和第二百分比的总和小于或等于100％；
h)将所述黑暗百分比、第一百分比和第二百分比提供给所述驱动电路，使得所述驱动电路分别针对所选择的发光时间的所述黑暗百分比、第一百分比和第二百分比将所述黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度提供给所述EL发光体，使得所述EL发光体在所选择的发光时间的整体的光输出具有分别在比色上与所述指定的亮度和所述指定的色度不同的输出亮度和输出色度，由此补偿所述EL发光体的老化。

16.  根据权利要求15所述的方法，其中，所述黑暗百分比、第一百分比和第二百分比的总和等于100％。

17.  根据权利要求16所述的方法，其中，所述驱动电路针对各个不间断的时间期间提供各个所述黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度。

18.  根据权利要求17所述的方法，其中，所述黑暗百分比、第一百分比和第二百分比的总和小于100％，并且其中，所述驱动电路将连续的电流密度之间的电流斜坡提供给所述EL发光体。

19.  根据权利要求18所述的方法，其中，所述电流斜坡为正弦波。

20.  根据权利要求15所述的方法，其中，所述EL发光体为有机发光二极管OLED发光体。

说明书具有多级驱动的电致发光装置老化补偿
相关申请的交叉引用
参考Winters等人于2008年8月14日提交的共同受让的、共同待决的美国公开号为2010-0039030的题为“OLED device with embedded chip driving”的第12/191,478号美国专利申请；Hamer等人于2008年11月17日提交的共同受让的美国公开号为2010-0123649的题为“Compensated drive signal for electroluminescent display”的第12/272,222号美国专利申请；以及White等人于2011年1月31日提交的共同受让的题为“Electroluminescent device multilevel-drive chromaticity-shift compensation”的美国专利申请第13/017,657号，将其公开通过引入并入于此。
技术领域
本发明涉及例如有机发光二极管(OLED)显示器这样的固态电致发光(EL)平板显示装置以及灯，更具体地涉及这种利用电致发光装置元件而具有用以补偿性能变化的手段的装置。
背景技术
电致发光(EL)装置用于显示装置和固态照明(SSL)灯具中。EL显示器使用有源矩阵和无源矩阵控制方案，并且可使用多个子像素。每个子像素包含EL发光体和用于驱动流过所述EL发光体的电流的驱动晶体管。子像素通常被配置成二维矩阵，每个子像素都具有行地址和列地址，并且具有与子像素相关的数据值。将例如红色、绿色、蓝色和白色这样的不同颜色的子像素进行组合以形成像素。EL灯可使用直流电流/电压或交流电流/电压驱动方案。它们可包括工作在低电压下的单个的、大面积的EL发光体、使灯工作在高电压下的多个串联配置的小面积的EL发光体，以及本领域中已知的其它配置。EL装置可由包括可涂布无机发光二极管、量子点以及有机发光二极管(OLED)的不同的发光体技术制成。
EL发光体使用流过有机材料薄膜的电流来发光。在OLED发光体中，由所使用 的有机薄膜材料的成分以及该装置的例如流过材料的电流密度这样的工作条件来决定所发射的光的颜色以及从电流到光的能量转换效率。不同的有机材料发射不同颜色的光。然而，随着发光体的使用，发光体中的有机材料老化且发光效率降低。这降低了发光体的寿命。层叠在单一发光体中的不同的有机材料会以不同的速率老化，导致不同颜色的老化，并且装置的白点(white point)会随该装置的使用而变化。材料的老化速率与流过发光体的电流量有关，而流过发光体的电流量又与从发光体发出的光量有关。已经描述了补偿这种老化效应的不同的技术。
Shen等人的第6,414,661B1号美国专利申请描述了一种通过根据施加到像素的累计的驱动电流来计算并预测各个像素的光输出效率的衰减，来补偿有机发光二极管(OLED)显示装置中的单个OLED的发光效率的长期变化的方法及相关的系统。该方法得到校正系数，将该校正系数针对每个像素施加到下一驱动电流上。该技术需要测量并累计施加到每个像素的驱动电流，需要随着显示器的使用而必须持续更新的存储的存储器，因此需要复杂的和大量的电路。
Everitt的第2002/0167474A1号美国专利申请描述了一种OLED显示器的脉宽调制驱动器。视频显示器的一种实施方式包括电压驱动器，其用以提供经选择的电压来驱动视频显示器中的有机发光二极管。该电压驱动器可接收来自于校正表的电压信息，该校正表对老化、列电阻、行电阻和其它二极管特性进行说明。在一种实施方式中，在正常的电路操作之前或期间计算该校正表。因为假设OLED输出光的级别相对于OLED电流是线性的，所以校正方式是基于在使得瞬态趋于稳定的足够长的时间中发送经过OLED二极管的已知电流，然后用处于列驱动器中的模数转换器(A/D)来测量对应的电压。可通过切换矩阵将校准电流源和A/D切换至任一列。
Arnold等人的第6,995,519号美国专利教导了一种补偿OLED发光体的老化的方法。而另一种补偿老化的方法在Levey等人的第2010/0156766号美国专利公开中进行了说明。这些专利(’519和’766)的公开通过引入并入于此。
Ashdown等人的第2009/0189530号美国专利申请公开描述了通过在PWM驱动信号上叠加AM调制来进行RGB LED的反馈控制。然而，AM调制不提供色度或亮度的控制。该申请仅在由单一光敏传感器进行感测时区分R、G和B通道。该申请不适用于例如仅具有白光的宽带EL发光体的EL灯这样的单色系统。
Kinoshita的第2008/0185971号美国专利申请公开描述了独立调节EL发光体的 电流密度和占空比以改变色度，同时保持亮度恒定。然而，该方案不针对老化或其它方面进行任何补偿。
第2009/0079678号美国专利描述了一种通过减小驱动信号来降低OLED的功耗的技术，因此在显示出一图像的情况下，面板亮度在色调标度的阴影区域中不包含信息。
发明内容
此外，EL材料可以在不同的电流密度下产生不同光谱的光及由此得到不同色度。随着EL发光体老化，针对该发光体的电流密度和色度之间的关系会改变。以上方案中的某些方案需要(或隐含地假设)即使当电流密度改变时，OLED发光体的色度也是恒定的。这并非许多现代发光体的情况，尤其是宽带(例如，黄色或白色)发光体。Kinoshita的方案’971仅限定于可由EL发光体自然产生的色度。对于全彩显示器或所需色度可能不取决于EL发光体的色度位置的可调节色度灯，这是不够的。因此，针对电致发光发光体的老化及那些发光体的色度偏移，需要一种利用随着发光体老化的电流密度的更加完善的补偿方法。
因此，根据本发明的一个方面，提供了一种用于补偿电致发光(EL)发光体的老化的方法，所述方法包括：
a)提供EL发光体，用以接收电流并发射具有均与所述EL发光体的电流密度和老化相对应的亮度和色度的光；
b)提供驱动电路，所述驱动电路电连接至所述EL发光体，用以向所述EL发光体提供电流；
c)测量所述EL发光体的老化；
d)基于测量出的老化，选择不同的黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度；其中
i)在所选择的黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度下，所发射的光具有各自的黑暗亮度、第一亮度和第二亮度以及各自的黑暗色度、第一色度和第二色度；
ii)所述黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度三者中的每一个的各自亮度在比色上不同于其它两种的亮度，或者所述黑暗电流密度、第一电流密度 和第二电流密度三者中的每一个的各自色度在比色上不同于其它两种的色度；并且
iii)所述黑暗亮度小于所选择的可视度的阈值，并且所述第一亮度和第二亮度大于或等于所选择的可视度的阈值；
e)接收针对所述EL发光体的指定的亮度和指定的色度；
f)使用所述指定的亮度、所述指定的色度以及所述黑暗亮度、第一亮度和第二亮度以及所述黑暗色度、第一色度和第二色度来计算所选择的发光时间的各个黑暗百分比、第一百分比和第二百分比，其中，所述黑暗百分比、第一百分比和第二百分比的总和小于或等于100％；并且
g)将所述黑暗百分比、第一百分比和第二百分比提供给所述驱动电路，使得所述驱动电路分别针对所选择的发光时间的所述黑暗百分比、第一百分比和第二百分比将所述黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度提供给所述EL发光体，使得所述EL发光体在所选择的发光时间内的整体的光输出具有分别在比色上与所述指定的亮度和所述指定的色度不同的输出亮度和输出色度，由此补偿所述EL发光体的老化。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于补偿电致发光(EL)发光体的老化的方法，所述方法包括：
a)提供EL发光体，用以接收电流并发射具有均与所述EL发光体的电流密度和老化相对应的亮度和色度的光；
b)提供驱动电路，所述驱动电路电连接至所述EL发光体，用以向所述EL发光体提供电流；
c)测量所述EL发光体的老化；
d)基于测量出的老化，选择不同的黑暗电流密度、第一电流密度、第二电流密度和第三电流密度；其中
i)在所选择的黑暗电流密度、第一电流密度、第二电流密度和第三电流密度下，所发射的光具有各自的黑暗亮度、第一亮度、第二亮度和第三亮度以及各自的黑暗色度、第一色度、第二色度和第三色度；
ii)所述黑暗电流密度、第一电流密度、第二电流密度和第三电流密度四者中的每一个的各自亮度在比色上不同于其它三种的亮度，或者所述黑暗电流密度、第一电流密度、第二电流密度和第三电流密度四者中的每一个的各自色度在比色上不同于其它三种的色度；以及
iii)所述黑暗亮度小于所选择的可视度的阈值，并且所述第一亮度、第二亮度和第三亮度大于或等于所选择的可视度的阈值；
e)接收针对所述EL发光体的指定的亮度和指定的色度；
f)使用所述指定的亮度、所述指定的色度以及所述黑暗亮度、第一亮度、第二亮度和第三亮度以及所述黑暗色度、第一色度、第二色度和第三色度来计算所选择的发光时间的各个黑暗百分比、第一百分比、第二百分比和第三百分比，其中，所述黑暗百分比、第一百分比、第二百分比和第三百分比的总和小于或等于100％；并且
g)将所述黑暗百分比、第一百分比、第二百分比和第三百分比提供给所述驱动电路，使得所述驱动电路分别针对所选择的发光时间的所述黑暗百分比、第一百分比、第二百分比和第三百分比将所述黑暗电流密度、第一电流密度、第二电流密度和第三电流密度提供给所述EL发光体，使得所述EL发光体在所选择的发光时间内的整体的光输出具有分别在比色上与所述指定的亮度和所述指定的色度不同的输出亮度和输出色度，由此补偿所述EL发光体的老化。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于补偿电致发光(EL)发光体的老化的方法，所述方法包括：
a)提供具有装置侧的装置基板；
b)提供EL发光体，用以接收电流并发射具有均与所述EL发光体的电流密度和老化相对应的亮度和色度的光，其中，所述EL发光体布置于所述装置基板的所述装置侧上；
c)提供具有与所述装置基板不同且独立的小芯片基板的集成电路小芯片，其中，所述小芯片包括电连接至所述EL发光体的驱动电路，用以将电流提供给EL发光体，并且所述小芯片置于并固定在所述装置基板的所述装置侧上；
d)测量所述EL发光体的老化；
e)基于测量出的老化，选择不同的黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度，其中
i)在所选择的黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度下，所发射的光具有各自的黑暗亮度、第一亮度和第二亮度以及各自的黑暗色度、第一色度和第二色度；
ii)所述黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度三者中的每一个 的各自亮度在比色上不同于其它两种的亮度，或者所述黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度三者中的每一个的各自色度在比色上不同于其它两种的色度；并且
iii)所述黑暗亮度小于所选择的可视度的阈值，并且所述第一亮度和第二亮度大于或等于所选择的可视度的阈值；
f)接收针对所述EL发光体的指定的亮度和指定的色度；
g)使用所述指定的亮度、所述指定的色度以及所述黑暗亮度、第一亮度和第二亮度以及所述黑暗色度、第一色度和第二色度来计算所选择的发光时间的各个黑暗百分比、第一百分比和第二百分比，其中，所述黑暗百分比、第一百分比和第二百分比的总和小于或等于100％；
h)将所述黑暗百分比、第一百分比和第二百分比提供给所述驱动电路，使得所述驱动电路分别针对所选择的发光时间的所述黑暗百分比、第一百分比和第二百分比将所述黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度提供给所述EL发光体，使得所述EL发光体在所选择的发光时间内的整体的光输出具有分别在比色上与所述指定的亮度和所述指定的色度不同的输出亮度和输出色度，由此补偿所述EL发光体的老化。
本发明的优点是，EL装置补偿装置中有机材料的老化，而不需要用于对发光元件使用或操作时间的连续测量进行累计的大规模的或复杂的电路。进一步的优点是，可对只具有单一颜色的EL发光体的EL装置提供老化补偿。重要的特性是，本发明积极地使用至今被认为是不需要的随电流密度而变化的色度。本发明有利地允许将位于特定的EL发光体的色度位置处的颜色进行再现。
进一步的优点是，可使用简单的电压测量电路。不同的实施方式的进一步的优点是，通过进行所有电压测量，那些实施方式对于变化会比对电流进行测量的方法更加敏感。某些实施方式的进一步的优点是，单条选择线可用于进行数据输入和数据读出。某些实施方式的进一步的优点是，EL老化的特征和补偿对于特定的元件是特有的，并且不受断路或短路的其它元件的影响。
附图说明
图1A是示出EL发光体在老化之前和之后的特性的示例性色度图；
图1B是示出EL发光体在老化之前和之后的特性的示例性亮度图；
图2A是示出单个EL发光体的原色的示意性色度图；
图2B是示出单个EL发光体的原色的示意性亮度图；
图3A是根据不同的实施方式的驱动波形图；
图3B是根据不同的实施方式的驱动波形图；
图4是用于对EL发光体的老化进行补偿的方法的流程图；
图5是根据不同的实施方式的包含基板和小芯片的EL装置的侧视图；
图6是根据不同的实施方式的驱动电路的示意图；
图7是EL显示器的示意图；
图8是EL子像素和相关电路的示意图；
图9是模数转换电路的示意图；
图10是用于对EL发光体的老化进行测量的方法的流程图；并且
图11是EL灯的示意图。
具体实施方式
图1A示出了示例性CIE1931x-y色度图，其示出了EL发光体50(图8)在老化之前及之后的特性。可以在例如EL显示器10或EL灯这样的EL装置中具体实现EL发光体50。EL发光体50接收电流并发射具有均与电流密度(J)和EL发光体50的老化相对应的亮度(以Y表示)和色度(x，y)的光。曲线100示出EL发光体50的色度随着电流密度以例如新的或T100(100％参考效率)这样的第一老化级别而改变。老化曲线110示出了EL发光体50的色度随着电流密度以例如使用寿命终止或T50(50％参考效率)这样的第二老化级别而改变。在该示例中，EL发光体50经过一段时间后已经变得更黄(x和y均已增加)。EL发光体50最好是例如黄色或白色发光体这样的宽带发光体。
各条曲线上的三种不同的电流密度可用于形成与典型的RGB色域类似的色域。色域101使用来自于曲线100的三种电流密度，而老化色域111使用来自于曲线110的三种电流密度。这两种色域的共同交叠部分是交叠色域121。交叠色域121内的任何色度都可由老化之前(色域101)或老化之后(老化色域111)的EL发光体50(以某亮度)再现。
图1B是以老化之前或之后的电流密度的函数示出EL发光体50的亮度的示意图。曲线130示出了老化之前的亮度，而老化曲线131示出了老化之后的亮度。色域 101和111与常规的RGB色域不同之处在于三原色的亮度彼此可以迥然不同。在这种情况下，可以在一公共色域中再现的亮度是色域101和色域111的交叠部分。在纵坐标上示出了色域101的亮度范围和色域111的亮度范围。色域的亮度范围是在该色域中可再现的最高颜色和最低颜色的亮度之间的范围，不包括黑色级别(通过设置所有的三原色产生尽可能少的光，最好是总和≤0.1尼特，或更佳的是总和≤0.05尼特，黑色级别在任何色域中总是可再现的)。交叠色域121的亮度范围被示出为色域101和色域111的亮度范围之间的交叠部分。交叠色域121中的颜色在亮度和色度上均可以在老化之前或之后被再现。EL发光体50在给定的老化度随着电流密度的改变所经历的亮度和色度的变化越大，交叠色域121就会越大。
图2A是色度(x，y)图，并且图2B是电流密度-亮度图，其示出了曲线100和130上的多个特定点，这些特定点形成了色域101的原色。在曲线100、130上增加亮度的方向是由其上的箭头来表示的。示出了针对所选择的黑暗电流密度136、第一电流密度137、第二电流密度138和第三电流密度139的多个点。基于EL发光体50的所测量出的老化来选择电流密度，这将在下文进一步地说明。当用具有黑暗电流密度136的电流来驱动EL发光体50时，所发射的光具有在黑暗色度102和黑暗亮度132处的色度。注意，“色度”在此是指一起进行考虑的色度坐标x和y。在第一电流密度137处，所发射的光是处于第一色度103和第一亮度133。在第二电流密度138处，所发射的光是处于第二色度104和第二亮度134。在第三电流密度139处，所发射的光是处于第三种色度105和第三亮度135。在该示例中，黑点是显示在Y＝0以及(x，y)＝(0，0)处，但这不是必须的。在某些显示系统中，黑色级别具有例如0.05尼特这样的大于0的亮度，因此也具有非零色度。
在某些实施方式中，仅使用黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度。例如，线108示出了在色度空间中使用第一电流密度137和第二电流密度138可以产生的多个点。该线加上黑暗色度102(黑暗电流密度136)定义了虽然狭窄且亮度有限但是可使用三种电流密度来产生的色域(由到黑暗色度102的虚线表示)。在其它实施方式中，使用黑暗电流密度、第一电流密度、第二电流密度和第三电流密度，并且可产生整个色域101。
下文中，术语“原色”指的是在特定的电流密度(例如，136)下所产生的亮度(例如，132)和色度(例如，102)。例如，“第一原色”是指当EL发光体50由第一电流 密度137的电流驱动时所产生的第一亮度133和第一色度103。显示器在黑暗电流密度136下的黑点被称为“黑暗原色”。这是对应于本领域中“原色”的常规含义，但是将定义扩大为允许使用同一EL发光体50的多个电流密度作为不同的原色，而不是仅使用不同的EL发光体作为不同的原色。在某些实施方式中，例如“原色的亮度”这样的表达是表示黑暗原色、第一原色、第二原色和第三原色各自的亮度，即，由EL发光体50在黑暗电流密度、第一电流密度、第二电流密度和可选的第三电流密度下所产生的各个亮度。
各原色在其亮度和色度上不同于其它原色。也就是说，任何两种原色都不会产生完全相同的亮度和色度。这提供了一种色域。某些原色可具有相同的色度但是亮度不同，某些可具有相同的亮度但是色度不同，而某些可具有不同的亮度和色度。具体而言，黑暗电流密度136、第一电流密度137、第二电流密度138和第三电流密度139四者的每一个的各自亮度(132，133，134，135)在比色上(colorimetrically)不同于其它三种亮度，或者每个黑暗电流密度136、第一电流密度137、第二电流密度138和第三电流密度139四者的每一个的各自色度(102，103，104，105)在比色上不同于其它三种色度。在只有黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度的实施方式中，三种色度的每一色度在比色上不同于其它两种色度，或者三种亮度中的每一亮度有别于其它两种亮度。在具有黑暗电流密度、第一电流密度、第二电流密度和第三电流密度的实施方式中，四种色度的每一色度在比色上不同于其它三种色度，或四种亮度的每一亮度在比色上不同于其它三种亮度。
“不同的”和“比色上不同”的原色是视觉上可分离的原色，例如，至少相分隔1个最小可觉差(JND)的原色。例如，可以将原色画在1976CIELAB L*刻度图上，且至少相分隔1个ΔE*的任何两种原色在比色上是不同的。不同的色度也可以在CIE1976u’v’图上被测量为Δ(u’，v’)≥0.004478的那些点(the MacAdam JND，在Raymond L.Lee的“Mie Theory，Airy Theory，and the Nature Rainbow”，Appl.Opt.37(9)，1506-1519(1998)的第1512页上所引用，将其公开通过引用并入于此)，其中，Δ(u’，v’)是CIE1976u’v’图上的两个点之间的欧几里得距离。确定二种颜色或原色是否在比色上不同的其它方法在颜色学技术领域中是已知的。
黑暗亮度132小于所选择的可视度的阈值129，而第一亮度133、第二亮度134和第三亮度135大于或等于所选择的可视度的阈值129。该可视度的阈值129是基于 人类视觉系统的极限而选择。例如，可视度的阈值129可以是0.06尼特或0.5尼特。可基于显示峰值亮度、显示动态范围和显示特性(例如，环境对比度和表面处理)来选择可视度的阈值129。黑暗亮度132小于可视度的阈值129，使得本文所描述的色域的数学处理对应于常规的RGB色域的数学处理。当使用标准原色矩阵或磷光体矩阵(“pmat”)时，强度0对用户的感知不施加亮度或色度。在不同的实施方式中，强度0可对应于黑暗电流密度136。由于黑暗亮度132小于可视度的阈值129，所以黑暗亮度132和黑暗色度102对用户的感知不施加可感知的明亮度或颜色，所以强度0的表现如预期。为了提供在可视度的阈值129以下的黑暗亮度132，黑暗电流密度136可小于所选择的电流密度阈值(未示出)，例如，0.02mA/cm2。
为了使用色域101产生颜色，接收用于EL发光体50的指定的亮度和指定的色度。选择例如162/3ms(1/60s)的帧时间这样的发光时间308(图3A)。在某些实施方式中，使用指定的亮度、指定的色度以及黑暗亮度、第一亮度、第二亮度和可选的第三亮度以及黑暗色度、第一色度、第二色度和可选的第三色度来分别计算所选择的发光时间308的黑暗百分比、第一百分比、第二百分比和第三百分比。黑暗百分比、第一百分比、第二百分比和可选的第三百分比的总和小于或等于100％。计算的百分比是各原色的强度[0，1]。强度总和≤1(百分比≤100％)是因为仅使用一个EL发光体50，并因此使用时分复用。在仅使用黑暗原色、第一原色和第二原色的某些实施方式中，黑暗百分比、第一百分比和第二百分比的总和可以达到100％。在还使用第三原色的某些实施方式中，黑暗百分比、第一百分比、第二百分比和第三百分比的总和可以达到100％。
黑暗百分比、第一百分比、第二百分比和可选的第三百分比提供给驱动电路700(图6、图8、图11)，以使其针对所选择的发光时间308的黑暗百分比、第一百分比、第二百分比和可选的第三百分比，分别向EL发光体50提供黑暗电流密度、第一电流密度、第二电流密度和可选的第三电流密度，使得EL发光体50在所选择的发光时间308中的整体的光输出具有分别在比色上不同于(即，＜1JND)指定的亮度和指定的色度的输出亮度和输出色度。如上所述，在某些实施方式中，驱动电路700仅提供黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度，而没有提供其它电流密度。在某些实施方式中，驱动电路700仅提供黑暗电流密度、第一电流密度、第二电流密度和第三电流密度，而没有提供其它电流密度。
一旦原色的黑暗电流密度136、第一电流密度137、第二电流密度138和可选的第三电流密度139是基于EL发光体50的测量老化而选择(下文所述)，原色的对应亮度和色度用以计算用以产生指定的亮度和色度的原色的百分比。在不使用第三电流密度139的实施方式中，使用虚拟第三原色以产生三原色系统。该虚拟第三原色可被选择为具有不在第一色度103和第二色度104之间的线条上的在两个方向上无限延伸的色度。可以任意地选择虚拟第三原色的亮度。例如，可以将色度点125和第三亮度135选为虚拟第三原色。
使用第一亮度、第二亮度和第三亮度以及第一色度、第二色度和第三色度来形成原色矩阵(“pmat”)。原色的亮度和色度被转换成原色的XYZ三色激励值(例如，使用CIE15：2004，3rd.ed.，ISBN3-901-906-33-9，pg.15，等式7.3的反转)，如等式1所示：
Xp＝xpYp/yp；Zp＝(1-xp-yp)Yp/yp     (等式1)
其中，针对第一原色、第二原色和第三原色，p分别等于1，2或3。如果不使用第三电流密度139，则针对x3，y3，Y3采用虚拟第三原色。接着根据等式2将三原色的XYZ三色激励值形成到pmat中：
pmat=X1X2X3Y1Y2Y3Z1Z2Z3]]>   (等式2)
不同于常规的RGB色域系统，这种pmat不具有白点且没有归一化。通过(1，0，0)、(0，1，0)或(0，0，1)的强度所产生的三色激励值只是对应于原色的亮度和色度的三色激励值，而不对应于亮度的等比例(scaled)版本。由W.T.Hartmann和T.E.Madden在“Predicion of display colorimetry from digital video signals”，J.Imaging Tech，13，103-108，1987中描述了常规的pamt，将其内容通过引用并入于此。
接着，使用如上的等式1根据指定的亮度和色度来计算指定的三色激励值，以产生Xd，Yd和Zd。接着使用等式3计算针对三原色的强度：
I1I2I3=pmat-1XdYdZd]]>    (等式3)
如同在常规的系统中，在范围[0，1]以外的任何强度Ip不可再现。在不具有第三电流强度139的实施方式中，因为使用了虚拟第三原色，所以任何本质上非零的值I3 (例如，在[-0.01，0.01]之外)都表示不可再现的颜色。
I1，I2和I3分别是提供给驱动电路700的第一百分比、第二百分比和第三百分比。针对由各个Ip所指定的发射时间tf308的百分比，EL发光体50是在第一电流密度、第二电流密度和可选的第三电流密度下被驱动而发光。∑Ip不必一定是1(100％)；如果小于1，则黑暗电流密度可以提供给发光时间308的剩余部分tr，或小于tr的时间，其中，tr根据等式4来进行计算：
tr＝tf-∑Ip      (等式4)
以这种方式，使用基于EL发光体50的测量出的老化所选择的黑暗电流密度136、第一电流密度137、第二电流密度138以及可选的第三电流密度139来产生指定的颜色。所以，可以使用不同的经选择的原色在EL发光体50的不同的老化级别产生指定的颜色。这使得能够补偿EL发光体50的老化。可以使用查找表来选择原色，其中，该查找表将EL发光体50的测量出的老化映射至所选择的黑暗电流密度136、第一电流密度137、第二电流密度138和可选的第三电流密度139。
参照图3A，针对发光时间308的对应的百分比，可使用不同的驱动波形将原色的电流密度提供给EL发光体50。横坐标示出了针对给定的发光时段[0，tf)的时间；纵坐标示出了电流密度，例如，以mA/cm2为单位。
实线波形310是使用三原色加黑色的驱动波形。在发光时间308的开始处，提供第一电流密度137。在时间301，提供第二电流密度138。在时间302，提供第三电流密度139。在时间303，提供黑暗电流密度136。这里，∑Ip＜1，具体地，∑Ip等于时间303(当时间303被表示成发光时间308的百分比时)。
除了电流密度之间的斜坡之外，虚线波形320是类似于波形310的驱动波形。针对波形320的Ip值是提供给EL发光体50的电流密度对于相应的所选择的电流密度基本稳定(例如，±5％以内)的时间。例如，波形320的I2等于时间305减去时间304。然而，针对波形310的I2等于时间302减去时间301。这里，因为某些发光时间被斜坡占用(例如，从时间305到时间306)，所以提供黑暗电流密度136的时间小于等式4的tr。具体而言，黑暗百分比、第一百分比和第二百分比的总和小于100％，并且驱动电路700向EL发光体50提供连续的电流密度之间的电流斜坡。斜坡可以是线性的、二次的、对数的、指数的、正弦的或其它形状。斜坡的实际电流可以从理想值的±10％变动。正弦斜坡是正弦波的区段，例如，针对在[-π/2，π/2]数值范围的θ 以在电流密度级别之间进行拟合的sin(θ)。例如，从时间305(t305)到时间306(t306)的从第二电流密度138(J2)到第三电流密度139(J3)的且以时间302(t302)为中心的正弦斜坡的电流密度J(t)可用等式5来进行计算：
J(t)=(J3-J2)2sin(πt306-t305(t-t302))+J3-J22]]>   (等式5)
斜坡，尤其是正弦斜坡，在电流密度之间提供更平滑的过渡，降低电流密度改变时的感应冲击。在一种实施方式中，没有提供对斜坡的直接控制。当电容负载在恒定施加的电压下充电时，在某一电流密度和另一电流密度之间，存在包括指数斜坡的过渡周期。在另一实施方式中，当电容负载在恒定施加的电压下充电时，过渡周期包括线性斜坡。
图3B示出了另选的波形330。波形310和320向黑暗电流密度136、第一电流密度137、第二电流密度138和第三电流密度139(或者在不使用第三电流密度139的实施方式中的黑暗电流密度、第一电流密度和第二电流密度)分别提供不间断的时间段。然而，波形330将每个电流密度的时段Ip划分为例如两个区段这样的多个区段。总的时间Ip与波形310相同(并且它们的总和仍是时间303)，但是每个都二等分，并且每等分时间上相分离。这可减少当使用者的眼睛在显示器上移动时的动态假轮廓，且可减少闪烁。在该情况下，黑暗电流密度、第一电流密度、第二电流密度和可选的第三电流密度分别被提供给发光时间308中的多个分离的时段。
基于测量出的老化来选择不同的黑暗电流密度、第一电流密度、第二电流密度和可选的第三电流密度。其一种方式是在量产前将EL发光体50特征化。基于在各种老化和电流密度下的W发光体的亮度和色度的测量，可针对每种老化来选择适当的原色。然而，通常对电流密度和强度的解析度(即，驱动比特深度)设置给定的限制，对于在EL发光体50的两种不同的老化之下给定的颜色(例如，图2A的点125)，无法总能够再现出相同的亮度和色度。如上所述，EL发光体50在所选择的发光时间308中的整体光输出具有在比色上分别与指定的亮度和指定的色度相区别(虽然不完全相同)的输出亮度和输出色度就足够了。在一种示例中，点125需要Ip＝[0.5，0.4，0.75]。在二比特系统中，0.4不是可用的强度；只有0、0.25、0.5、0.75和1.0是可用的。然而，如果在与Ip＝[0.5，0.4，0.75]和Ip’＝[0.5，0.5，0.75](0.4被强制成为可再现强度0.5)相对应的三色激励值之间的差异小于一个JND，则再现的Ip’在比色上与期望再现的Ip不同，因此可被EL装置的使用者接受。强度和电流密度的比特深度必须与 在各种电流密度和老化下的EL发光体50的亮度和色度一起考虑，以针对每种老化选择适当的原色。此外，不同的原色的选择不仅可以基于测量出的老化，还可以基于指定的亮度和色度。这样可提供增加的色域但是需要更多的计算和存储。例如，可以使用2-D查找表来代替1-D查找表。
在不同的实施方式中，可由计算机程序基于EL发光体50的测量出的老化来选择不同的第一电流密度137、第二电流密度138和第三电流密度139。然后可以使用EL发光体50的亮度和色度来生成原色矩阵(pmat)，用以如上所述地驱动EL发光体50以产生所需的颜色。下文的讨论是针对不同的第一电流密度137、第二电流密度138和第三电流密度139的情形，并且假设黑暗电流密度136为零，黑暗亮度为零，且黑暗色度因此是不相关的。当黑暗亮度非零时，或当未使用第三电流密度139时，可使用相同的步骤并适当地修改。
该程序将任何数目的老化下沿EL发光体50的电流密度扫描所测量的任意数目的点的亮度(Y)和色度(x，y)当作输入。针对每种老化穷尽性地测试三种(或者，如果包括第三电流密度139，则为四种)电流密度的所有可能的组合，以选择在不同的老化之间给出最高的亮度范围交叠的pmat。最高的交叠一般会导致跨越老化的最宽的可用色域。
由可以向EL发光体50供应的电流密度的解析度来决定输入至程序的电流密度的数目。例如，二比特电流供应可产生四种电流密度。老化的数目的确定是根据可测量的老化的解析度以及在生产前可用于对老化进行特征化的时间和资金。该程序还采用一组RGB强度(Int)来测试每个pmat。Int的行数是由强度的解析度所决定，即，发光时间308可被细分为多细的程度。Int最好包括覆盖显示器的色域的强度或者代表了包括在显示器上的典型的颜色的强度。
该程序会针对所有可能的老化产生所有可能的pmat。也就是说，对于每一组以给定的老化所测量的d个电流密度，产生d3]]>个pmat(对于每一个，选择d个可能的电流密度中的三个作为第一电流密度137、第二电流密度138和第三电流密度139)。然后该程序对于不同的老化产生那些pmat的所有可能的组合的列表。在每种组合中，对于每种老化，可使用用于该老化的d3]]>个pmat中的任何一个。例如，假设有五种电流密度和三种老化。对于每种老化，存在53=10]]>种可能的pmat。将老化表示成A、 B和C；然后针对老化A的pmat是pA，1至pA，10，同样地，针对老化B的pmat是pB，1至pB，10，针对老化C的pmat是pC，1至pC，10。然后第一组合是pA，1与pB，1和pC，1，第二组合是pA，1与pB，1和pC，2，等等，直到最后的组合，pA，10、pB，10、pC，10。因此针对该示例存在103＝1000个pmat，或者针对a种特征化的老化并且每种老化测量出d种电流密度的情况总共有d3a]]>个pmat。回顾每个pa，n是一个3×3(3行、3列)矩阵，使用如上所述的针对三种电流密度的三色激励值来进行计算。
接着，该程序使用包含于针对每种老化的组合中的pmat针对每种组合来计算在该老化下所提供的Int的三色刺激值和色度。继续上面的示例，如果Int是n×3矩阵，对于组合pA，1、pB，1和pC，1，每个三色激励值阵列Tria，α∈{A，B，C}被计算成
Tria＝(pa，1×IntT)T
且其自身是n×3的。接着，由三色激励值来计算CIE u’v’坐标uva(n×2)。
在一个uva矩阵中的每对(u’，v’)是色度坐标对，其可由老化至老化a的EL发光体50在某一亮度下再现。依据不同的实施方式，选择第一电流密度137、第二电流密度138和第三电流密度139，以使得分别针对计算出的第一百分比I1、第二百分比I2和第三百分比I3，EL发光体50在所选择的发光时间中的整体光输出将具有在比色上与指定的色度不同的输出色度。因此该程序将可再现的色度的空间uva分割成在比色上彼此不同的色度群组。该程序确定可以在所需亮度范围内产生指定的色度的pmat pg，k的索引g和k。
为此，该程序针对所考虑的组合计算在跨越所有uva的所有u’值和所有v’值的平均±1标准偏差的u’，v’空间中的矩形范围。这是要针对所讨论的pmat的特定的组合找出在所有特征化的老化下可以被再现的u’v’值的粗略范围。也就是说，uva值可能会落入所计算的范围内。然后该程序用10×10个平均地间隔的点(总共100点)的网格跨越该范围。在每个点附近，该程序以例如半径为0.004478/2的圆(半径为0.004478/2而不是0.004478，使得该圆上的任意两点将至多间隔1JND)这样的大小画出区域1JND。该程序接着确定在各uva中的哪些点是位于每个区域内，即，位于每个网格点的1JND内。在给定的区域内的任何点在比色上都是彼此不同的。该程序接着根据每种老化计算每个区域内的点的数目。也可以在CIELAB中以适当的修改来进行该计算。然后每个1JND区域可以是半径0.5的球体。
虽然不是必需的，但是要使用的色度范围最好被选择为使得随着EL发光体50 的老化能够提供尽可能宽的亮度范围。并非以上计算的所有区域一定包含来自所有老化的点，所以该程序可选择包含了所有老化的某些点的具有最多的亮度交叠的区域作为期望的色度。可基于亮度交叠、区域中的特定点以及区域中的点分布，从在该区域内具有某些交叠的多个组合中选择优选的组合。对于规定了指定的色度的实施方式，选择在包含指定的色度的区域中提供了期望的亮度范围的组合。在不同的实施方式中，可测试比pmat的所有可能的组合更少的组合。可以测试分布在组合的空间中的所选择的点，接着可以基于来自初始测试的组合的结果来选择其它测试组合。
所选择的原色是根据代表性OLED发光体的测量出的数据并使用上述的程序来计算的。色域101和老化色域111都包含1JND区域中的点。该示例是利用三比特强度和大约四比特电流密度来计算的。该示例的交叠的亮度范围是大约470尼特至10800尼特，且1JND区域的中心是大约7700K日光(D77)。针对色域101的pmat为(未缩放；亮度以尼特为单位)：
2632.821     7975.49     10603.02
2751         8205        10844
3501.838     11142.19    15064.76
针对老化色域111的pmat为：
2.981029     186.6849     13885.32
3.28         195          14209
1.627379     195.7507     18815.55
这些pmat可用于计算如上所述的Ip值。
例如，精确到四位有效数字，在色域101中，强度(0.2857，0.1429，0)在(x，y)＝(0.2936，0.3040)(CCT＝8154K)或(u’，v’)＝(0.1938，0.4514)处产生大约1958尼特。在老化色域111中，强度(0，0，0.1429)在(x，y)＝(0.2960，0.3029)(CCT＝7989K)或(u’，v’)＝(0.1959，0.4511)处产生大约2030尼特。在0.004478的1JND限度内，这些u’v’坐标相隔0.002121Δu’v’，表示它们在色度上有区别。
根据显示器的白点，亮度也可以是有区别的。对于2030尼特的白点，这两点之间的CIELABΔL*是0.2990，表示它们在亮度上没有差别。这两点间的ΔE*是0.5264，表示它们在亮度和色度上没有差别(1JND≈1.0ΔE*)。对于4000尼特的白点，ΔL*＝0.1626，且ΔE*＝0.2984，也是没有差别。由于这两点在亮度和色度上没有差别， 所以它们在比色上彼此没有差别，因此它们可以在色域101和老化色域111中再现，而在它们之间不存在令人反感的可视差异。
因此，针对这些点来补偿EL发光体50的老化：使用色域101的非老化面板示出在8154K处的点，以及使用老化的色域111的老化面板示出在7989K处的点，然而使用者不会感觉到这些点之间的令人反感的差异。不同的是，这两点是在交叠的色域121中。
图4是电致发光(EL)发光体50的老化补偿方法的流程图。提供所述EL发光体50和驱动电路700(步骤520)。如下文进一步描述地测量EL发光体的老化(步骤525)。基于如上所述的测量出的老化来选择电流密度(步骤530)。从例如本领域已知的处理器或图像处理控制器集成电路接收指定的颜色，即，指定的亮度和色度(步骤535)。如上文所述地计算原色的百分比(强度)(步骤540)。最后，用在各个强度下的电流密度来驱动EL发光体50(步骤545)。
可以在多种基板上用多种技术来实现EL装置。例如，EL显示器可使用非晶硅(a-Si)或低温多晶硅(LTPS)在玻璃、塑料或钢箔(steel-foil)基板上实现。在一种实施方式中，使用可以对分布在基板上的部件进行控制的小芯片来实现根据本发明的EL装置。与装置基板相比，小芯片是相对小的集成电路，并且包括形成在独立的基板上的包括导线、连接焊盘、例如电阻器或电容器这样的无源元件或例如晶体管或二极管这样的有源元件的电路。可以在例如美国专利US7,557,367、US7,622,367、US2007/0032089、US2009/0199960和US2010/0123268中找到小芯片的某些细节以及用于制造的流程，将其全部内容通过引用并入于此。
图5示出了使用小芯片的EL装置的侧视图。装置基板400可以是玻璃、塑料、金属箔或本领域已知的其它基板形式。装置基板400具有布置了EL发光体50的装置侧401。具有与装置基板400不同且相独立的小芯片基板411的集成电路小芯片410被置于并固定于装置基板400的装置侧401上。可使用例如旋涂粘合剂将小芯片410固定于装置基板。小芯片410包括电连接至EL发光体50的驱动电路700(图6)，用以向EL发光体50提供电流。小芯片410还包括连接焊盘412，其可以是金属。平坦化层402覆盖在小芯片410上，但在焊盘412上具有开口或通孔。金属层403在通孔处与焊盘412相接触，并将来自小芯片410中的驱动电路700的电流传送给EL发光体50。一个小芯片410可以向一个或多个EL发光体50提供电流，并且可包括一 个驱动电路700或多个驱动电路700。每个驱动电路700可以向一个或多个EL发光体50提供电流。
图6示出了小芯片410中的驱动电路700，其电连接至EL发光体50，用以向EL发光体50提供电流。驱动电路700包括驱动晶体管70，其用于向EL发光体50供应电流。驱动晶体管70的栅极连接至多路选择器(mux)710。mux710的三个输入端连接至模拟缓冲器715a、715b和715c的输出端。每个缓冲器的输入端连接至各个电容器716a、716b和716c，用以保持与例如黑暗电流密度136、第一电流密度137和第二电流密度138相对应的驱动晶体管70的栅极电压。这些电压可以通过常规的采样保持电路(未示出)而存储在这些电容器上。mux710的选择器输入连接至比较器730a、730b和730c的输出。每个比较器将来自运转的计数器720的输出与存储在各个寄存器735a、735b和735c中的触发值或数值进行比较。当计数器的值对于特定的电流密度在正确的范围之内时，相应的比较器使mux将相应的栅极电压传送给驱动晶体管70，以向EL发光体50提供相应的电流密度。
例如，八比特的计数器可以对发光周期[0，tf)计数256次，从0开始，在tf-tf/256跨越到达255，并在tf返回到0。当计数器的值为0至存储在寄存器735a中的值减一时，比较器730a可输出TRUE，且其它比较器输出FALSE，以使mux710将来自于电容器716a的值传送至驱动晶体管70的栅极。从寄存器735a值到寄存器735b值减一，比较器730b可输出TRUE且其它输出FALSE，并且从寄存器735b值到寄存器735c值，比较器730c可输出TRUE且其它输出FALSE。如虚线箭头所示，比较器730a、730b和730c可相互通信，以指示下一比较器应何时输出TRUE。这是可用于本发明的许多可能的驱动电路中的一种驱动电路。图8和图11示出了其它两种驱动电路，且其它配置对于本领域技术人员将是显而易见的。例如，可使用多个驱动晶体管，且将它们的输出多路转换至EL发光体50。
再次参照图5，与装置基板400分开地制造小芯片410，然后再应用到装置基板400。最好使用硅或绝缘体上硅(SOI)晶圆利用已知的制造半导体器件的工艺来制造小芯片410。然后在附接至装置基板400之前将每个小芯片410分开。因此可以将每个小芯片410的晶体基底视为与装置基板400相分离的小芯片基板411，并在其上布置有小芯片电路。因此，多个小芯片410具有与装置基板400分离且彼此分离的对应的多个小芯片基板411。具体地，独立的小芯片基板411与其上形成有像素的装置基 板400相分离，且独立的小芯片基板411的总面积小于装置基板400。小芯片410可具有用以提供比在例如薄膜非晶硅或多晶硅器件中所发现的性能更高的性能的有源元件的晶体基板411。小芯片410可以最好具有100μm或更小的厚度，且更佳地为20μm或更小。这便于使用常规的旋涂技术在小芯片410上形成平坦化层402。依据本发明的一种实施方式，晶体硅基板411上所形成的小芯片410被布置为几何阵列的形式，并且由粘附或平坦化材料粘附至装置基板400。在小芯片410表面上的连接焊盘412用以将每个小芯片410连接至信号线、电源总线和行电极或列电极，以驱动像素(例如，金属层403)。在某些实施方式中，小芯片410至少控制四个EL发光体50。
因为小芯片410是形成在半导体基板中，所以可使用现代的光刻工具形成小芯片410的电路。利用这些工具，容易实现0.5微米或更小的特征尺寸。例如，现代的半导体生产线可以实现90nm或45nm的线宽，且可用于制造本发明的小芯片410。然而，小芯片410也需要连接焊盘412，用以在安装到装置基板400上时电连接至设置在小芯片410上的金属层403。基于对装置基板400所使用的光刻工具的特征尺寸(例如5μm)以及小芯片410与金属层403上的任何图案化特征的对准(例如+5μm)来确定连接焊盘412的尺寸。因此，连接焊盘412可以是例如15μm宽，并且焊盘412之间的空间为5μm。因此焊盘412通常比小芯片410中所形成的晶体管电路大很多。
焊盘412一般可越过晶体管形成于小芯片410上的金属化层中。需要制造出表面积尽可能小的小芯片410以达到低制造成本。
通过使用具有独立基板411(例如，包括晶体硅)的小芯片410，其中，小芯片410具有比直接形成在装置基板400(例如，非晶硅或多晶硅)上的电路性能更高的电路，提供了具有更高性能的EL装置。由于晶体硅不仅具有更高的性能，还具有更小的有源元件(例如，晶体管)，所以电路的尺寸大幅减小。有用的小芯片410也可使用微机电(MEMS)结构来形成，例如，Yoon、Lee、Yang和Jiang在Digest of Technical Papers of the Society for Information Display，2008，3.4第13页中的“A novel use of MEMs switches in driving AMOLED”中的描述。
装置基板400可以包括玻璃，并且金属层403可由蒸镀或溅射金属或金属合金(例如，铝或银)来形成，其形成于用本领域已知的光刻技术所图案化的平坦化层402(例如，树脂)上。可使用集成电路工业中已很好地建立的常规技术来形成小芯片410。
电致发光(EL)装置包括EL显示器和EL灯。本发明适用于两者，并且将先参照EL显示器进行说明。
图7示出了EL显示器的示意图。EL显示器10包括布置为行和列形式的多个EL子像素60的阵列。EL显示器10包括多条行选择线20；每行EL子像素60具有对应的选择线20。EL显示器10还包括多条读出线30；每列EL子像素具有对应的读出线30。每列EL子像素60还具有本领域已知的数据线(未示出)。多条读出线30连接至一个或更多个多路选择器40，其如下文所述地允许从EL子像素60并行/串行地读出信号。多路选择器40可以是与EL显示器10同一结构的部分，或者可以是能连接至EL显示器10的或从EL显示器10分离的单独的构造。
图8示出了EL子像素和相关的电路的示意图。该电路可以在小芯片410中实现，或使用在LTPS或非晶硅背板上的薄膜晶体管(TFT)。EL子像素60包括EL发光体50、驱动晶体管70、电容器75、读出晶体管80和选择晶体管90。驱动晶体管70是电连接至EL发光体50的驱动电路700的一部分，用以向EL发光体50提供电流。每个晶体管具有第一电极、第二电极和栅极。第一电压源140连接至驱动晶体管70的第一电极。“连接”是指，元件是直接连接或经由例如开关、二极管或另一晶体管这样的另一组件来连接。驱动晶体管70的第二电极连接至EL发光体50的第一电极，且第二电压源150连接至EL发光体50的第二电极。选择晶体管90将数据线35连接至驱动晶体管70的栅极，以如本领域中已知的情况选择性地将来自数据线35的数据提供给驱动晶体管70。每条行选择线20连接至对应的EL子像素60的行中的选择晶体管90和读出晶体管80的栅极。
读出晶体管80的第一电极连接至驱动晶体管70的第二电极，且也连接至EL发光体50的第一电极。每条读出线30连接至对应的EL子像素60的列中的读出晶体管80的第二电极。读出线30将读出电压提供给测量电路170，其测量读出电压以提供代表EL子像素60的特性的状态信号。
可经由多路选择器输出线45和多路选择器40将多条读出线30连接至测量电路170，用以顺序地读出来自预定数目的EL子像素60的各个读出晶体管的第二电极的电压。如果有多个多路选择器40，则每个多路选择器40具有其自己的多路选择器输出线45。因此，预定数目的EL子像素60可同时被驱动。多个多路选择器将允许并行地读出来自不同的多路选择器40的电压，且每个多路选择器将允许顺序地读出其 所附接的读出线30。这将在本文中被称为并行/顺序处理。
用以测量EL发光体50的老化(图4的步骤525)的测量电路170包括转换电路171、可选的处理器190和存储器195。转换电路171接收多路选择器输出线45上的读出电压，并在转换数据线93上输出数字数据。转换电路171最好对多路选择器输出线45呈现高输入阻抗。由转换电路171所测量的读出电压可等于读出晶体管80的第二电极上的电压，或可以是该电压的函数。例如，读出电压测量可以是读出晶体管80的第二电极上的电压减去读出晶体管的漏源电压和跨过多路选择器40的电压降。数字数据可以用作状态信号，或可以如下文所述地由处理器190计算状态信号。状态信号代表EL子像素60中的驱动晶体管70和EL发光体50的特征。处理器190接收转换数据线93上的数字数据，并将状态信号输出到状态线94上。处理器190可以是CPU、FPGA或ASIC、PLD或PAL，且可选择性地连接至存储器195。存储器195可以是例如FLASH或EEPROM这样的非易失性存储器，或例如SRAM这样的易失性存储器。
补偿器191接收状态线94上的状态信号以及输入线85上的指定的亮度和色度。补偿器191使用状态信号选择原色的电流密度，并使用指定的亮度和色度以及所选择的电流密度来计算百分比Ip。接着，补偿器191在控制线95上提供与所选择的电流密度以及所计算的百分比相对应的信息。源极驱动器155接收该信息，并在数据线35上产生驱动晶体管控制波形。驱动晶体管控制波形包括使驱动晶体管产生例如图3A和图3B中所示的电流密度波形所必需的栅极电压。在一种实施方式中，驱动晶体管控制波形包括第一栅极电压、第二栅极电压和黑暗栅极电压，依次针对与黑暗原色、第一原色和第二原色相对应的发光时间的百分比。因此，处理器190可以在显示过程中提供经补偿的数据。如本领域中已知的，可由定时控制器(未示出)提供指定的亮度和色度。指定的亮度和色度可以与输入的编码值相对应。相对于所要求的亮度，输入的编码值可以是数字的或模拟的并且可以是线性的或非线性的。如果是模拟的，则输入的编码值可以是电压、电流或脉宽调制波形。
源极驱动器155可包括数模转换器或可编程的电压源、可编程的电流源或脉宽调制电压(“数字驱动”)或电流驱动器，或本领域中已知的另一种源极驱动器，假设其能使驱动晶体管产生根据本发明的电流密度的例如图3A和3B这样的波形。驱动电路700包括源极驱动器155、选择晶体管90、驱动晶体管70以及在这三部分与对应 的控制线之间的连接线。
处理器190和补偿器191可以在同一CPU或其它硬件上实现。处理器190和补偿器191可以在测量EL发光体50的老化的处理期间共同将预定的数据值提供给数据线35。
图9示出了包括模数转换器185的转换电路171，模数转换器185用于将多路选择器输出线45上的读出电压测量值转换至数字信号。那些数字信号提供给转换数据线93上的处理器190。转换电路171也可包括低通滤波器180。在该实施方式中，预定的测试数据值是由补偿器191提供给数据线35，且多路选择器输出线45上的对应的读出电压被测量并用作状态信号。
在进行测量的同时，测试数据值会导致EL发光体50发光。这对于EL显示器的使用者来说会是不愿看到的。如本领域中已知的，驱动晶体管70具有阈值电压Vth，而在阈值电压Vth之下(或者，针对P沟道，在阈值电压之上)有相对小的电流流动，因此发射出相对少的光线。所选择的参考电压级别可低于阈值电压，以避免在测量期间发出使用者可视的光。
现在转到图10，并仍参照图8，示出了测量EL发光体50的老化的方法的框图。在目标EL子像素60中选择目标EL发光体50(步骤1020)。将测试编码值提供给目标EL子像素(步骤1030)，以使电流流过EL发光体50，且测量目标子像素的读出晶体管80的第二电极上的电压(步骤1040)。然后提供对目标子像素60中的驱动晶体管70和EL发光体50的特性进行表示的状态信号(步骤1050)。测试编码值可以是所选择的电压或者与所选择的电流密度相对应的电压。最好将相同的测试编码值用于在EL装置的使用寿命期间的所有测量。
状态信号代表EL发光体50的老化，即，由于目标子像素60中的目标EL发光体50操作一段时间所造成的该子像素60中的EL发光体50的特性的变化。为了计算这种状态信号，在上述转换电路171的任一种实施方式中，可对每个子像素进行第一读出电压测量，并由处理器190将测量值存储在存储器195中。可以在EL装置的操作寿命之前进行这种测量。在EL装置的操作期间，在比进行第一读出电压测量的时间还晚的不同的时间，可以对每个子像素的第二读出电压进行测量，并将测量值存储于存储器195中。接着，第一读出电压测量值和第二读出电压测量值可用于计算对由于驱动晶体管和EL发光体50操作一段时间所造成的驱动晶体管和EL发光体50 的特性的变化进行表示的状态信号。例如，状态信号可接着被计算为第一读出电压测量值和第二读出电压测量值之间的差值，或被计算为该差值的函数，例如线性转换。
一旦针对子像素测量了读出电压，对应的状态信号就可存储于存储器195中。补偿器191可使用所存储的状态信号补偿任何数目的输入编码值。可以按每次装置上电或掉电的规律的时间间隔进行测量，或是按照由该装置的使用所确定的间隔进行。也可以在正常的工作条件下的装置的整个寿命中进行测量。可以以任意顺序将子像素选择成目标子像素。在一种实施方式中，它们可依据该装置的行扫描顺序由上而下地进行选择，并由左至右或由右至左地进行选择。在另一种实施方式中，可以在每行中的随机的位置处选择目标子像素，以降低由例如温度梯度这样的因素所引起的系统偏差。
向回参照图8，测量出了电压Vout。电压Vdata是已知的。电压Vread是跨过读出晶体管的压降，它可以在非常小的电流流过读出晶体管进入转换电路171的高输入阻抗时被假设成定值。另选地，可以将Vread特征化为Vdata和Vout的函数。选择了电压PVDD和CV。因此，可由(等式6)计算VEL：
VEL＝(Vout+Vread)-CV      (等式6)
EL子像素60中的EL发光体50的特性变化被反映在所计算的VEL的变化中。因此，VEL可用作状态信号。在EL装置(例如，EL显示器10)的量产之前，可以将一个或更多个代表性的装置特征化以产生一产品模型，该产品模型针对每个子像素将状态信号(例如，VEL)映射至对应的所选择的黑暗电流密度136、第一电流密度137、第二电流密度138和可选的第三电流密度139。可以创建多于一个的产品模型。例如，该装置的不同的区域可以具有不同的产品模型。产品模型可存储于查找表中，或用作算法。补偿器191可以将产品模型存储于例如存储器195中。
在根据本发明的用以老化补偿的一种实施方式中，将第一读出电压测量的VEL和第二读出电压测量的VEL之间的差值ΔVEL用作状态信号。OLED老化与经过一段时间流过该装置的整体的电流成比例，因此可做出将ΔVEL映射至原色的电流密度的模型。该模型和其它模型可使用例如样条拟合这样的统计领域中已知的回归技术来进行组合。
老化补偿中的附加的效应是OLED效率损耗。本领域中已知的是，效率损耗与ΔVEL相关。在给定的电流下的亮度的降低以及其与ΔVEL的关系可以在制造时间中进 行测量，并接合至产品模型中。
为了对EL子像素60的色度偏移和效率损耗特性两者的改变或变化进行补偿，所选择的原色以及所指定的亮度和色度可一起使用(等式7)：
Ip＝pmat-1·[XYZd·f2(ΔVEL)·f3(ΔVEL，XYZd)]     (等式7)
其中，Ip是所计算的针对原色的强度的列向量，用以保持EL发光体50的所需的亮度和色度，pmat是如上所述的所选择的原色的3×3pmat，XYZd是如上所述的指定三色激励值的列向量，f2(ΔVEL)是针对EL电阻值变化(例如，OLED电压上升)的校正值，并且f3(ΔVEL，XYZd)是针对EL效率变化的校正值。函数f2和f3是产品模型的要素，且可返回标量或矩阵(其中，等式7中的“·”表示适当类型的乘法、标量或矩阵运算)。使用该等式，补偿器191可控制EL发光体50达到恒定的亮度输出以及在给定亮度下延长使用寿命。在另一种实施方式中(等式8)，f2和f3返回3×3矩阵，且
Ip＝pmat-1×f2(ΔVEL)×f3(ΔVEL，XYZd)×XYZd      (等式8)
如果使用多于三种原色，则pmat扩展至3×4或更宽，且例如白光替换这样的其它转换被用于计算Ip。Primerano等人于2005年4月26日公开的第6,885,380号美国专利中给出了这种具有不同实施方式的有用技术的示例，将其公开通过引用并入于此。
图11示出了另一种测量EL灯中的EL发光体的老化的技术。EL发光体50A和50B被布置为串联形式，且由电流源501供应电流。驱动电路700包括电流源501，其电连接至EL发光体50A和50B，用以将与控制线95上的信号相对应电流提供给每个EL发光体。读出线30A将第一EL发光体50A的阳极电压V+传送至测量电路170中的转换电路171。读出线30B将第二EL发光体50B的阴极电压V-传送至转换电路171。因此跨越EL发光体50A和50B的电压总计是V+-V-。假设EL发光体50A和50B的老化相同，VEL＝(V+-V-)/2，并进行上述针对ΔVEL的补偿，除非来自补偿器191的经补偿的编码值是代表电流而非电压。该实施方式也可应用于单个EL发光体50。也可由恒定电压而非恒定电流来驱动EL发光体50A和50B，在这种情况下测量流过EL发光体50A和50B的电流，而非电压VEL。处理器190、存储器195、转换数据线93、状态线94、补偿器191、输入线85和控制线95如上在图8中所述的情况。
在某些实施方式中，串联布置的EL发光体并非相同地老化。例如EL发光体50A和EL发光体50B之间的附加的读出线(未示出)可用以单独地测量每个EL发光体的电压。
在优选的实施方式中，本发明可用于包括由多个小分子或聚合物OLED所构成的有机发光二极管(OLEDs)的装置中，如在Tang等人的第4,769,292号美国专利以及VanSlyke等人的第5,061,569号美国专利中所公开的，但不限于此。有机发光材料的许多组合和变化可用以制造这种装置。参照图8，当EL发光体50是OLED发光体时，EL子像素60是OLED子像素。也可使用无机EL装置，例如形成于多晶半导体矩阵中的量子点(例如第2007/0057263号美国专利公开所教导的，将其内容通过引用并入于此)，以及使用有机或无机电荷控制层的装置，或混合有机/无机装置。
晶体管70、80和90可以是非晶硅(a-Si)晶体管、低温多晶硅(LTPS)晶体管、氧化锌晶体管或本领域已知的其它晶体管类型。它们可以是N沟道、P沟道或任何组合。OLED可以是非倒置结构(如图示)或其中EL发光体50连接在第一电压源140和驱动晶体管70之间的倒置结构。
已经参照特定的优选的实施方式详细地描述了本发明，但是应当理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以实现实施方式的组合、变化和修改。
部件列表
10     EL显示器
20     选择线
30，30A，30B     读出线
35     数据线
40     多路选择器
45     多路选择器输出线
50，50A，50B     EL发光体
60     EL子像素
70     驱动晶体管
75     电容器
80     读出晶体管
85     输入线
90     选择晶体管
93     转换数据线
94     状态线
95     控制线
100    曲线
101    色域
102    黑暗色度
103    第一色度
104    第二色度
105    第三种色度
108    线
110    老化曲线
111    老化色域
121    交叠色域
125    点
129    可视度的阈值
130    曲线
131    老化曲线
132    黑暗亮度
133    第一亮度
134    第二亮度
135    第三亮度
136    黑暗电流密度
137    第一电流密度
138    第二电流密度
139    第三电流密度
140    第一电压源
150    第二电压源
155    源极驱动器
170    测量电路
171    转换电路
180    低通滤波器
185    模数转换器
190    处理器
191    补偿器
195    存储器
301，302，303，304，305，306     时间
308    发光时间
310    波形
320    波形
330    波形
400    装置基板
401    装置侧
402    平坦化层
403    金属层
410    小芯片
411    小芯片基板
412    焊盘
501    电流源
520    步骤
525    步骤
530    步骤
535    步骤
540    步骤
545    步骤
700    驱动电路
710    多路选择器(mux)
715a，715b，715c 缓冲器
716a，716b，716c 电容器
720    计数器
730a，730b，730c 比较器
735a，735b，735c 寄存器
1020，1030，1040，1050  步骤