(57)【要約】【課題】発光素子の輝度の劣化を簡単な構成で低コストに補償でき、発光効率の異なる発光素子を接続した場合にも一定輝度を維持させ、かつダイレクト制御によって高速応答が可能な発光装置、かかる発光素子の駆動方法、及びかかる発光素子を搭載した照明装置を提供する。【解決手段】発光素子と、矩形波状のパルス信号を生成するパルス幅変調手段と、前記パルス信号を基に、発光素子を駆動する駆動電流を生成する駆動部と、を有する発光装置であって、前記発光素子が発光する光の少なくとも一部を光電変換する光検出手段と、前記駆動電流のＯＮ時の該光検出手段の出力の逆数値を基に、前記パルス信号のデューティを補正するための補正係数を算出する補正係数生成手段と、を備え、前記パルス幅変調手段は、前記補正係数及び前記変調係数を基に前記デューティを変更する。【選択図】図２
2012129050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
矩形波状のパルス信号を生成するパルス幅変調手段と、
前記パルス信号を基に、発光素子を駆動するパルス信号状の駆動電流を生成する駆動部と、
を有する発光装置であって、
前記発光素子が発光する光の少なくとも一部を光電変換する光検出手段と、
前記駆動電流のＯＮ時の該光検出手段の出力の逆数値を基に、前記パルス信号のデューティを補正するための補正係数を生成する補正係数生成手段と、
前記パルス信号のデューティを補正する際に前記補正係数との演算に用いる変調係数を生成する変調係数生成手段と、を備え、
前記パルス幅変調手段は、前記補正係数及び前記変調係数を基に前記デューティを変更することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記駆動電流のピーク値を調整する第１外部ボリュームを有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記補正係数を調整する第２外部ボリュームを備え、
前記パルス幅変調手段は、前記第２外部ボリュームの出力値を基に前記デューティを変更することを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記変調係数を調整する第３外部ボリュームを備え、
前記パルス幅変調手段は、前記補正係数と前記第３外部ボリュームにより変調された変調係数とに基づいて前記デューティを変更することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第３外部ボリュームは、更に前記駆動電流のピーク値を調整可能であり、前記変調係数の増減に対して前記駆動電流のピーク値の増減する方向は逆になるよう構成され、
前記第３外部ボリュームの出力値に応じて、前記補正係数は、前記変調係数の増減に対して同一方向に増減されることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記駆動電流のＯＦＦ時の値を設定するバイアス設定手段を有することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記パルス幅変調手段により変更される前記デューティが閾値に到達した場合に、外部に通知する寿命検出告知手段を有することを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記補正係数生成手段への入力は、アナログ直流電圧であることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記補正係数は、アナログ直流電圧であることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記パルス信号の初期デューティは９０％以下であることを特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記パルス信号の初期デューティは７０％以下であることを特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項１から１１の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項１３】
請求項１から１２の何れか一項に記載の発光装置を有することを特徴とする照明装置。
【請求項１４】
矩形波状のパルス信号を生成する工程と、
前記パルス信号を基に、発光素子を駆動する駆動電流を生成する工程と、
を有する発光素子の駆動方法であって、
前記発光素子が発光する光の少なくとも一部を光電変換して出力する工程と、
前記駆動電流のＯＮ時の光電変換された出力の逆数値を基に、前記パルス信号のデューティを補正するための補正係数を算出する工程と、
前記補正係数を基に前記デューティを変更する工程と、
を有することを特徴とする発光素子の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンスを原理とする発光素子を安定して駆動する発光装置、かかる発光素子の駆動方法、及びかかる発光素子を搭載した照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ発光素子は、発光素子単体やディスプレイとしての普及が期待されている。発光素子単体としては、低消費電力、高輝度等の利点を生かして蛍光灯の置き換えが目指されている。ディスプレイとしては、薄型、高輝度、広視野角及び高速な表示応答速度などの利点を備えていることから、プラズマディスプレイに代わる自発光の薄型ディスプレイとして期待されている。
【０００３】
しかし、有機ＥＬ発光素子の発光効率（輝度−電流密度特性）は、駆動時間の経過とともに劣化して輝度が小さくなることが知られている。
【０００４】
有機ＥＬ発光素子を一定輝度で駆動するには、劣化の少ない有機ＥＬ材料の開発が一手段であるが、有機ＥＬ発光素子を早急に市場投入するためには、有機ＥＬ発光素子の発光効率の劣化を補償して一定輝度を得る技術の開発が重要であるとされる。
【０００５】
発光効率の劣化を補償して一定輝度を得る技術には、例えば、劣化累計時間に応じた補正係数をテーブルメモリに記憶しておき、この補正係数を基に劣化累計時間に応じて駆動条件に補正を施す技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
また、輝度検出センサを設けて出力を基に、目標輝度になるように制御する技術が提案されている（特許文献２参照）。
【０００７】
さらに、輝度ピーク値量を基にＰＷＭ制御する技術が提案されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１２８２７２号公報
【特許文献２】特開２００７−１８３３９７号公報
【特許文献３】特開２００８−２６２０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載の技術は、発光素子毎に用意される補正係数を記憶させるメモリが必要になって高コストになり、また、発光素子毎の輝度のバラツキを均一化できないという不具合を有する。
【００１０】
特許文献２に記載の技術は、平均輝度を目標としているので、輝度の平均化のための積分回路等が必要になって高コストになってしまうと共に、目標輝度へのフィードバック制御を行うことによって応答速度が遅いという不具合を有する。
【００１１】
特許文献３に記載の技術は、繰り返しフィードバック制御が必要で応答速度が悪いという不具合や、データメモリ使用を前提として高コストであるという不具合を有する。
【００１２】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、発光素子の輝度の劣化を簡単な構成で低コストに補償でき、発光効率の異なる発光素子を接続した場合にも一定輝度を維持させ、かつダイレクト制御によって高速応答が可能な発光装置、かかる発光素子の駆動方法、及びかかる発光素子を搭載した照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述の目的は、下記に記載する発明により達成される。
【００１４】
１．発光素子と、
矩形波状のパルス信号を生成するパルス幅変調手段と、
前記パルス信号を基に、発光素子を駆動するパルス信号状の駆動電流を生成する駆動部と、
を有する発光装置であって、
前記発光素子が発光する光の少なくとも一部を光電変換する光検出手段と、
前記駆動電流のＯＮ時の該光検出手段の出力の逆数値を基に、前記パルス信号のデューティを補正するための補正係数を生成する補正係数生成手段と、
前記パルス信号のデューティを補正する際に前記補正係数との演算に用いる変調係数を生成する変調係数生成手段と、を備え、
前記パルス幅変調手段は、前記補正係数及び前記変調係数を基に前記デューティを変更することを特徴とする発光装置。
【００１５】
２．前記駆動電流のピーク値を調整する第１外部ボリュームを有することを特徴とする前記１に記載の発光装置。
【００１６】
３．前記補正係数を調整する第２外部ボリュームを備え、
前記パルス幅変調手段は、前記第２外部ボリュームの出力値を基に前記デューティを変更することを特徴とする前記１または２に記載の発光装置。
【００１７】
４．前記変調係数を調整する第３外部ボリュームを備え、
前記パルス幅変調手段は、前記補正係数と前記第３外部ボリュームにより変調された変調係数とに基づいて前記デューティを変更することを特徴とする前記１から３の何れか一項に記載の発光装置。
【００１８】
５．前記第３外部ボリュームは、更に前記駆動電流のピーク値を調整可能であり、前記変調係数の増減に対して前記駆動電流のピーク値の増減する方向は逆になるよう構成され、
前記第３外部ボリュームの出力値に応じて、前記補正係数は、前記変調係数の増減に対して同一方向に増減されることを特徴とする前記４に記載の発光装置。
【００１９】
６．前記駆動電流のＯＦＦ時の値を設定するバイアス設定手段を有することを特徴とする前記１から５の何れか一項に記載の発光装置。
【００２０】
７．前記パルス幅変調手段により変更される前記デューティが閾値に到達した場合に、外部に通知する寿命検出告知手段を有することを特徴とする前記１から６の何れか一項に記載の発光装置。
【００２１】
８．前記補正係数生成手段への入力は、アナログ直流電圧であることを特徴とする前記１から７の何れか一項に記載の発光装置。
【００２２】
９．前記補正係数は、アナログ直流電圧であることを特徴とする前記１から８の何れか一項に記載の発光装置。
【００２３】
１０．前記パルス信号の初期デューティは９０％以下であることを特徴とする前記１から９の何れか一項に記載の発光装置。
【００２４】
１１．前記パルス信号の初期デューティは７０％以下であることを特徴とする前記１から９の何れか一項に記載の発光装置。
【００２５】
１２．前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする前記１から１１の何れか一項に記載の発光装置。
【００２６】
１３．前記１から１２の何れか一項に記載の発光装置を有することを特徴とする照明装置。
【００２７】
１４．矩形波状のパルス信号を生成する工程と、
前記パルス信号を基に、発光素子を駆動する駆動電流を生成する工程と、
を有する発光素子の駆動方法であって、
前記発光素子が発光する光の少なくとも一部を光電変換して出力する工程と、
前記駆動電流のＯＮ時の光電変換された出力の逆数値を基に、前記パルス信号のデューティを補正するための補正係数を算出する工程と、
前記補正係数を基に前記デューティを変更する工程と、
を有することを特徴とする発光素子の駆動方法。
【発明の効果】
【００２８】
発光素子の輝度の劣化を簡単な構成で低コストに補償でき、発光効率の異なる発光素子を接続した場合にも一定輝度を維持させ、かつダイレクト制御によって高速応答が可能な発光装置、かかる発光素子の駆動方法、及びかかる発光素子を搭載した照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】劣化状況をパラメータとした発光素子の電流と輝度との関係を示すグラフの一例である。
【図２】第１の実施形態における発光素子を用いた発光装置１００の電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】発光素子１０に劣化が生じたとしても、発光素子１０が発光する光の平均輝度を一定化できる原理を説明する説明図である。
【図４】発光装置１００を用いた照明装置２００の概略図である。
【図５】第２の実施形態における発光装置１００の電気的な構成を示すブロック図である。
【図６】図３に発光装置１００の寿命の説明を加えた説明図である。
【図７】第３の実施形態における発光装置１００の電気的な構成を示すブロック図である。
【図８】ボリュームｖｏｌ２からの出力に応じて、駆動電流のデューティを制御することで発光素子１０が発光する平均輝度を制御する原理を説明する説明図である。
【図９】第４の実施形態における発光装置１００の電気的な構成を示すブロック図である。
【図１０】バイアス設定部３１の機能を説明する説明図である。
【図１１】第５の実施形態における発光装置１００の電気的な構成を示すブロック図である。
【図１２】ボリュームｖｏｌ３からの出力に応じて、駆動電流のデューティを制御することで発光素子１０が発光する平均輝度を制御する原理を説明する説明図である。
【図１３】第６の実施形態における発光装置１００の電気的な構成を示すブロック図である。
【図１４】ボリュームｖｏｌ３からの出力に応じて、駆動電流のデューティと大きさを制御することで発光素子１０が発光する平均輝度を制御する原理を説明する説明図である。
【図１５】以上の実施形態を全て含んだ実施形態の電気ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（第１の実施形態）
以下、本発明に係る発光装置、発光素子の駆動方法、及び照明装置を、図面を参照しつつ説明する。なお、実施形態、具体例等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。
【００３１】
図１は、劣化状況をパラメータとした発光素子の電流と輝度との関係を示すグラフの一例である。横軸は相対的な電流値、縦軸は相対的な輝度値である。同図を用いて、有機ＥＬ素子（以下、発光素子という）の電流と輝度との関係について説明する。
【００３２】
同図に示されているように、電流と輝度は正の相関関係にある。そして、発光素子の劣化状況（初期すなわち劣化なし、劣化３０％、劣化５０％）により、電流と輝度の関係は変化する。具体的には、劣化が進むほど、輝度は小さくなる。なお、温度も電流と輝度の関係に影響を与えるが、本明細書では、温度変化による電流と輝度の関係を、発光素子の劣化による電流と輝度の関係に含ませるものとする。
【００３３】
上記のように、電流と輝度は正の相関関係にあることから、発光素子をパルス電流で駆動した場合、輝度もパルス状になる。発光素子をパルス電流で駆動した場合、パルス電流の平均電流は、駆動電流のＯＮ時の電流値すなわちパルス列の電流ピーク値に、駆動電流のＯＮ時のデューティを乗じたものとなる。同様に、発光素子が発する光の平均輝度は、駆動電流のＯＮ時の輝度すなわち輝度ピーク値にデューティを乗じたものとなる。
【００３４】
発光素子が劣化すると、同図に示されているように、電流から光に変換する変換効率が減少するので、同じパルス電流を流し続けた場合、発光素子の劣化に従って、輝度ピーク値が低下して平均輝度が低下する。
【００３５】
ここで、平均輝度は、発光素子を駆動する総電流に従って変化する。従って、パルス電流のデューティを変化させるか、パルス列の電流ピーク値を変化させるかの少なくとも何れか一方により、平均輝度を変化させることができる。具体的には、例えばデューティを増加させれば、平均輝度は増加し、パルス列の電流ピーク値を減少させれば平均輝度は低下する。このように、平均輝度は、デューティと電流ピーク値とで制御される。
【００３６】
表１は、平均輝度を一定の値に維持するための電流ピーク値と輝度ピーク値とデューティとの関係を発光素子の劣化状況毎に表したものである。
【００３７】
【表１】
2012129050.tif 000003
【００３８】
初期１は劣化していない場合であり、電流ピーク値が基準値１００％の時に、輝度ピーク値が基準値１００％となるとする。デューティは１００％（すなわち直流電流）であって、平均輝度は基準値１００％であるとする。
【００３９】
初期２では、初期１と同じく素子は劣化していないものとする。電流ピーク値を初期１の電流ピーク値に比べて２倍の２００％とすると、素子は劣化していなので、光電変換効率も劣化せず、輝度ピーク値は２００％になる。平均輝度を初期１と同じく基準値１００％とするには、デューティを５０％にすればよいこととなる。
【００４０】
素子劣化３０％の場合には、光電変換効率が３０％劣化するので、電流ピーク値を２００％とすると、輝度ピーク値は１４０％となる。平均輝度を初期１と同じく基準値１００％とするには、デューティを７１．４％にすればよいこととなる。
【００４１】
素子劣化５０％の場合には、光電変換効率が５０％劣化するので、電流ピーク値を２００％とすると、輝度ピーク値は１００％となる。平均輝度を初期１と同じく基準値１００％とするには、デューティを１００％にすればよいこととなる。
【００４２】
このように、平均輝度は劣化状況に応じて電流ピーク値とデューティとで制御できることが分かる。
【００４３】
なお、デューティが１００％になるということは、デューティを用いてはそれ以上平均輝度を維持できるように制御することができない状態にあることを示す。従って、さらに素子の劣化が進めば、平均輝度が低下していく。
【００４４】
図２は、第１の実施形態における発光素子を用いた発光装置（以下、発光装置という）１００の電気的な構成を示すブロック図である。
【００４５】
発光装置１００は、発光素子１０、定輝度回路２０、定電流パルス駆動回路４０、光センサ３０を有する。
【００４６】
発光素子１０は上記のように有機ＥＬ素子である。
【００４７】
光センサ３０は光検出手段であり、例えばフォトダイオードを採用できる。フォトダイオード以外にも光のパワーを測定できるものであれば採用でき、例えば光熱変換材料を原理とする熱量測定装置を採用してもよい。光センサ３０は発光素子１０からの光の少なくとも一部を受光できるように配置される。
【００４８】
定輝度回路２０は、アンプ回路２１、サンプルホールド回路２２、補正係数生成回路２３、基準パルス生成回路２４、サンプリングゲート生成回路２５、比較信号生成回路２６、ＰＷＭ回路２７を有する。定輝度回路２０はデジタル回路であってもよいし、アナログ回路とデジタル回路とが混在した回路であってもよい。以下、定輝度回路２０はアナログ回路であるとして説明する。
【００４９】
アンプ回路２１は入力電圧を増幅する回路である。回路として、基準輝度（例えば、１０００ｃｄ／ｍ２）の時の光センサ３０の出力を所定出力（例えば１Ｖ）に増幅するようにゲイン設定しておく。
【００５０】
基準パルス生成回路２４は、所定の周期を有する矩形波のパルス信号を生成する回路である。基準パルスはサンプリングゲート及び比較信号の生成に使用される。基準パルスの周波数はＰＷＭ出力および駆動電流パルスの周波数になる。なお、発光素子を駆動する駆動電流パルスの周波数が低すぎるとちらつきが発生したり、周波数が高すぎると発光素子が追随できないなどの問題が発生する可能性がある。本実施の形態では基準パルスは周波数が１２０Ｈｚ、デューティが５０％の矩形波とする。
【００５１】
サンプリングゲート生成回路２５は、基準パルス生成回路２４から入力される基準パルスをもとに、アンプ回路２１から入力されるパルス電圧から駆動電流のＯＮ時の値をサンプルホールド回路２２でサンプリングするタイミングを決める、サンプリングゲートを生成する回路である。サンプリングゲートは駆動電流パルスと同期した信号であり、駆動電流のＯＮ時の値のみを保持できるように、駆動電流のＯＮ期間より短くなるようにする。ここではサンプリングゲートは駆動電流パルスと同期した周波数が１２０Ｈｚ、デューティが５％の矩形波として生成する。
【００５２】
サンプルホールド回路２２は、アンプ回路２１から入力された電圧のピーク値を保持してアナログ直流電圧として出力する回路である。すなわちアンプ回路２１で増幅された光センサ３０の出力から、サンプリングゲート回路２５で生成されたサンプリングゲートをもとに駆動電流のＯＮ時の電圧を保持、出力する。
【００５３】
瞬間的なノイズをピーク値として検出しないように、アンプ回路２１あるいはサンプルホールド回路２２にローパスフィルタを付加してもよい。
【００５４】
補正係数生成回路２３は、サンプルホールド回路からの入力電圧の逆数値、すなわち駆動電流のＯＮ時の光センサ３０の出力をアンプ回路２１で増幅した値の逆数値を演算して補正係数として定電圧値を生成する補正係数生成手段としての回路である。
【００５５】
補正係数生成回路２３へのサンプルホールド回路２２からの入力はアナログ直流電圧であり、補正係数生成回路２３はこの直流電圧を処理できるアナログ回路となっている。
【００５６】
比較信号生成回路２６は、基準パルス生成回路２４から入力される矩形波と同じ周期でピーク電圧が基準輝度時のアンプ回路２１の所定出力と同じ１Ｖの三角波信号である変調係数を生成する変調係数生成手段である。
【００５７】
ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）回路は、かかる補正係数を基にデューティを補正しつつ、矩形波状のパルス信号を生成するパルス幅変調手段である。
【００５８】
具体的には、ＰＷＭ回路は、定電圧値である補正係数と、比較信号生成回路２６からの出力である変調係数である三角波信号とを基に、両者を比較して同一の値となる時点で振幅が変化する矩形波状のパルス信号を出力する。
【００５９】
定電流パルス駆動回路４０は、定輝度回路２０から入力される矩形波状のパルス信号を受け、パルス信号状の駆動電流を生成することで発光素子１０を駆動する駆動部である定電流駆動部４１と、ボリュームｖｏｌ１（第１外部ボリューム）とを有す。
【００６０】
ボリュームｖｏｌ１は、例えば、回転つまみであり、回転つまみを回転することで、駆動電流のピーク値を制御できるようになっている。なお、ボリュームｖｏｌ１を含め、以下に説明するボリュームは、出力である電流等を発生させる回路をも併せ持つこととする。
【００６１】
図３は、発光素子１０に劣化が生じたとしても、発光素子１０が発光する光の平均輝度を一定化できる原理を説明する説明図である。
【００６２】
図３（ａ）は、発光素子１０が初期状態であって劣化していない状態であり、図３（ｂ）は、発光素子１０が初期状態に比較して３０％劣化している状態であり、図３（ｃ）は、発光素子１０が初期状態に比較して５０％劣化している状態を示す。
【００６３】
各図においては、横軸は左から、ボリュームｖｏｌ１、電流ピーク値、輝度ピーク値、補正係数と変調係数、発光素子１０の駆動電流、発光素子１０の輝度、発光素子１０の平均輝度となっている。
【００６４】
縦軸は、各々の基準値を１００％とした場合の値が示されている。
【００６５】
各図における線種の相違は、変調係数を除いて、実線はボリュームｖｏｌ１が基準値（１００％）の場合、点線はボリュームｖｏｌ１が１５０％の場合、一点鎖線はボリュームｖｏｌ１が２００％の場合、二点鎖線はボリュームｖｏｌ１が３００％の場合を示す。駆動電流等も発光素子１０自体の特性等で定まるので、以下は、各々の基準値との比較でのみ説明することとする。
【００６６】
図３（ａ）について説明する。外部からボリュームｖｏｌ１を基準値１００％から１５０％、２００％、３００％までの４段階に分けて変化させると、発光素子１０を駆動する電流ピークは同様の割合で図示のように変化する。劣化がない初期状態であるので、輝度ピーク値も同様に変化する。補正係数に相当する定電圧は、ボリュームｖｏｌ１の値が基準値の場合には１００％のまま、ボリュームｖｏｌ１の値が１５０％の場合には６６．７％、ボリュームｖｏｌ１の値が２００％の場合には５０％、ボリュームｖｏｌ１の値が３００％の場合には３３．３％となる。
【００６７】
ＰＷＭ回路２７においては、定電圧値である補正係数と、比較信号生成回路２６からの出力の変調係数である三角波信号とを基に、両者を比較して同一の値となる時点で振幅が変化する矩形波状のパルス信号を発生させる。この矩形波状のパルス信号が定電流パルス駆動回路４０に入力されてデューティを調整された矩形波状のパルス駆動電流が生成される。同図においては、変調係数に対して補正係数が小さい時に駆動電流は０％になり、変調係数に対して補正係数が大きい時に駆動電流は電流ピーク値になるような回路構成になっている。従って、変調係数に対して、補正係数が小さいほうが、デューティの小さいパルス信号状の駆動電流が生成されることとなる。
【００６８】
発光素子１０の輝度は、発光素子１０に劣化がないことから、駆動電流と同じ波形となる。
【００６９】
平均輝度については、発光素子１０の劣化がないことから、ボリュームｖｏｌ１が基準値１００％の場合の平均輝度にも劣化がない。ボリュームｖｏｌ１の値が大きくなっていった場合においても、輝度ピーク値の大きさと、デューティの大きさとが相殺するので、一定の値を保つこととなる。
【００７０】
次いで図３（ｂ）、（ｃ）について説明する。図３（ｂ）においては、発光素子１０が３０％劣化した状態にあるので、電流ピーク値に対して、輝度ピーク値は３０％劣化する。補正係数は大きくなるので、補正係数と変調係数との交点が変化する。そのため、駆動電流のデューティも変化するが、上記のように輝度ピーク値の大きさと、デューティの大きさとが相殺するので、平均輝度は一定の値を保つようになる。
【００７１】
しかしボリュームｖｏｌ１が基準値１００％の場合、補正係数と変調係数とが交差しなくなるので、駆動電流は直流になり、劣化による輝度ピーク値の減少を相殺できなくなり、平均輝度は減少してしまう。そして、図３（ｃ）のように、発光素子１０の劣化が５０％とさらに進むと、ボリュームｖｏｌ１が１５０％の値の場合においても。補正係数と変調係数とが交差しなくなるので、上記と同じ理由で平均輝度は減少することとなる。
【００７２】
図４は、発光装置１００を用いた照明装置２００の概略図である。図４（ａ）は、発光装置１００の概略図である。図４（ｂ）は、発光装置１００を部屋の天井に配置した概略図である。
【００７３】
図４（ａ）には、光センサ３０の受光面を発光素子１０の発光面に向けて配置しているので、光センサ３０は発光素子１０からの光を効率よく受光できる。光センサ３０の大きさは、発光素子１０の大きさより充分に小さいので、発光素子１０が発する光の利用効率の面で問題はない。また、光センサ３０の受光面を発光素子１０に直面させず、発光素子１０から大きな出射角で出射した光を受光できるように配置すれば、より多くの光を照明することができるので望ましい。
【００７４】
なお、ボリュームｖｏｌ１は、駆動電流のピーク値を制御できるようにするためのものであるが、例えば工場出荷時にボリュームｖｏｌ１を用いず異なる方法で駆動電流のピーク値を調整してもよい。かかる場合にはボリュームｖｏｌ１の設定は不要である。かかる異なる方法とは、例えば抵抗値を調整することで電流値を調整できる回路を付加することが挙げられる。
【００７５】
以上のように、発光素子の輝度の劣化を簡単な構成で低コストに補償でき、発光効率の異なる発光素子を接続した場合にも一定輝度を維持させ、かつダイレクト制御によって高速応答が可能な発光装置、かかる発光素子の駆動方法、及びかかる発光素子を搭載した照明装置を提供できる。
【００７６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態においては、第１の実施形態に対して、発光装置１００に寿命が到来したことを通知する機能を付加することで、発光素子１０の交換を促す機会が設けられ、使用者が常に平均輝度が保たれた発光装置１００を得るようにする。
【００７７】
図５は、第２の実施形態における発光装置１００の電気的な構成を示すブロック図である。
【００７８】
図５においては、図２の電気ブロック図に対して新たに寿命検出告知手段５０が加えられている。
【００７９】
寿命検出告知手段５０には、寿命検出部５１と告知部５２とが備えられている。
【００８０】
寿命検出部５１は、ＰＷＭ回路２７内部におけるデューティが閾値に到達した場合に、告知部５２に指令を送る機能を有する。
【００８１】
具体的には、上記したように、発光素子１０の劣化に伴ってデューティが１００％になった場合には、発光素子１０の劣化によって平均輝度が下がっていくこととなるので、デューティが１００％になった場合に、寿命が到来したと判断して告知部５２に指令を送付する。
【００８２】
告知部５２は、例えばＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）を備えた発光部であってもよいし、スピーカを備えた発音部であってもよいし、それらを両方備えていてもよい。
【００８３】
寿命検出部５１から指令を受けた、例えばＬＥＤを備えた告知部５２は、発光することで外部に寿命が到来したことを知らせる。使用者は発光素子１０の寿命が到来したことを認知できるので、平均輝度が下がり始めるタイミングで発光素子１０を交換することができる。
【００８４】
図６は、図３に発光装置１００の寿命の説明を加えた説明図である。
【００８５】
図６（ａ）においては、ボリュームｖｏｌ１の値が基準値１００％の場合には、補正係数と変調係数とが接した状態であり、今後の劣化によって平均輝度は下がり始める状態にあるので、寿命が到来したと判断できる。
【００８６】
図６（ｂ）においては、ボリュームｖｏｌ１の値が基準値１００％の場合に、劣化が進んで、劣化による輝度ピーク値の減少を輝度ピーク値で相殺できなくなった状態であり、平均輝度は減少してしまう。従って、ボリュームｖｏｌ１の値が基準値１００％の場合は寿命が到来している状態であると判断できるので、寿命検出告知手段５０が引き続き告知することとなる。
【００８７】
図６（ｃ）においては、ボリュームｖｏｌ１の値がさらに基準値１５０％と２００％の場合も、補正係数と変調係数とが交差せず、または接した状態にあるので、駆動電流は直流になり、劣化による輝度ピーク値の減少を相殺できなくなり、平均輝度は減少してしまう。従って、ボリュームｖｏｌ１の値が基準値１５０％、２００％の場合も寿命が到来したと判断できるので、寿命検出告知手段５０が告知することとなる。
【００８８】
発光素子１０の劣化が進んで輝度ピーク値が減少することを相殺するにはデューティが１００％以下であることが必要となる。デューティが小さいほうが、輝度ピーク値の減少を相殺できる余裕が大きいこととなるので、例えば初期デューティは９０％以下が望ましく、初期デューティが７０％以下であることがより望ましい。
【００８９】
以上のように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態に対して発光装置１００に寿命が到来したことを通知する機能を付加することで、発光素子１０の交換を促す機会が設けられ、使用者が常に平均輝度が保たれた発光装置１００を得ることができる。また、寿命が到来した発光素子１０を使用し続ける事で発生する電力損失を回避することができる。
【００９０】
（第３の実施形態）
第３の実施形態においては、第１の実施形態に対して、発光素子１０へ印加される電流のデューティを外部からボリュームを用いて変更することで、発光素子１０の平均輝度を制御できるようにする。
【００９１】
図７は、第３の実施形態における発光装置１００の電気的な構成を示すブロック図である。
【００９２】
図７においては、図２の電気ブロック図に対して新たにボリュームｖｏｌ２（第２外部ボリューム）が加えられ、補正係数生成回路２３へサンプルホールド回路から出力される値に、ボリュームｖｏｌ２で調整された値が乗じられるようになっている。
【００９３】
図８は、ボリュームｖｏｌ２からの出力に応じて、駆動電流のデューティを制御することで発光素子１０が発光する平均輝度を制御する原理を説明する説明図である。
【００９４】
図８（ａ）は、発光素子１０が初期状態であって劣化していない状態であり、図８（ｂ）は、発光素子１０が初期状態に比較して３０％劣化している状態であり、図８（ｃ）は、発光素子１０が初期状態に比較して５０％劣化している状態を示す。
【００９５】
ボリュームｖｏｌ２を使用者が調整することで、図８の各図に示すようにボリュームｖｏｌ２からの出力を調整できるようになっている。
【００９６】
本実施形態では、ボリュームｖｏｌ２の調整により、補正係数の大きさが、第１の実施例の場合の補正係数の大きさの１．５倍になるように設定されている。ただし、この１．５という数値は本実施例の説明のための例示値であって、１以下を含む他の数値であってもよいことは勿論である。
【００９７】
ボリュームｖｏｌ２からの出力が調整されると、補正係数の大きさが変化し、補正係数と変調係数との交点が変化し、ＰＷＭ回路２７から出力される矩形波状のパルス信号のデューティも１．５倍に変化し、発光素子１０を駆動する駆動電流のデューティも１．５倍に変化する。従って発光素子１０の平均輝度も１．５倍に変化することとなる。
【００９８】
図８（ａ）においては、ボリュームｖｏｌ１の値が基準値１００％の場合にはデューティを広げて平均輝度を高める事ができない。ボリュームｖｏｌ１の値が１５０％、２００％、３００％の場合には、デューティが広がり、平均輝度はボリュームｖｏｌ２により設定した１．５倍に調整されて維持される。
【００９９】
図８（ｂ）においては、ボリュームｖｏｌ１の値が基準値１００％、１５０％、２００％の場合、全周期にわたり補正係数が変調係数以上となるので、駆動電流は直流になり、劣化による輝度ピーク値の減少を相殺できなくなり、平均輝度は減少してしまう。しかし、ボリュームｖｏｌ１の値が基準値３００％の場合にはデューティが広がり、平均輝度はボリュームｖｏｌ２により設定した１．５倍に調整されて維持される。
【０１００】
図８（ｃ）においては、ボリュームｖｏｌ１の値がさらに基準値３００％の場合は、デューティが広がり、平均輝度はボリュームｖｏｌ２により設定した１．５倍に調整されて維持される。
【０１０１】
以上のように、発光素子１０へ印加される電流のデューティを変更することで、発光素子１０の平均輝度を制御できるようになる。
【０１０２】
（第４の実施形態）
第４の実施形態においては、第１の実施形態に対して、発光素子１０へ印加される電流パルス列のバイアス成分を制御してマイナスの電流、すなわち逆方向の電流を流すことで、発光素子１０の寿命を向上させることを目的とする。
【０１０３】
図９は、第４の実施形態における発光装置１００の電気的な構成を示すブロック図である。
【０１０４】
図９においては、図２の電気ブロック図に対して新たにバイアス設定部３１が加えられ、ＰＷＭ回路２７から出力されるパルス信号のＯＦＦ時の値にバイアス成分を付与し、そのバイアス成分をバイアス設定部３１が減少させるようになっている。
【０１０５】
図１０は、バイアス設定部３１の機能を説明する説明図である。同図（ａ）は、ＰＷＭ回路２７から出力されるパルス信号の波形を示し、同図（ｂ）は、定電流駆動部４１から出力されるパルス電流の波形を示す。同図（ｃ）は、バイアス設定部３１が定電流駆動部４１に与える機能を示す。
【０１０６】
バイアス設定部３１は同図（ｃ）に示されているように、定電流駆動部４１への入力電圧ｘと定電流駆動部４１からの出力電圧ｙとが、非線形応答となるように機能する。
【０１０７】
具体的には、入力電圧ｘの値が大きい場合には出力電圧ｙの値は入力電圧ｘと同等になり、入力電圧ｘの値が小さい場合には出力電圧ｙの値は入力電圧ｘの値より小さくなって出力電圧ｙの値がマイナスになる。
【０１０８】
かかる非線形応答を示す回路は公知の回路であって、例えばオペアンプ等で容易に構築できることは言うまでも無い。
【０１０９】
このように、発光素子１０へ印加される電流パルス列のバイアス成分を制御してマイナスの電流、すなわち流れる向きの異なる電流を流すことで、電流パルス列のピーク値によって発光素子１０を発光させる一方、発光素子１０を発光させないタイミングでは、逆方向の電流を流すことで、発光素子１０の寿命を向上させることができる。このような実施形態は発光素子１０が有機ＥＬ素子である場合に特に有効に寿命を向上させることができる。
【０１１０】
（第５の実施形態）
第５の実施形態においては、第１の実施形態に対して、第３の実施形態とは異なる方法で、発光素子１０へ印加される電流のデューティを変更することで、発光素子１０の平均輝度を制御できるようにする。
【０１１１】
図１１は、第５の実施形態における発光装置１００の電気的な構成を示すブロック図である。
【０１１２】
図１１においては、比較信号生成回路２６から出力される値に、ボリュームｖｏｌ３（第３外部ボリューム）で調整された値の逆数が乗じられるようになっており基準値の０．５倍になるように設定されている。ただし、この０．５という数値は本実施例の説明のための例示値であって、１以上を含む他の数値であってもよいことは勿論である。
【０１１３】
図１２は、ボリュームｖｏｌ３からの出力に応じて、駆動電流のデューティを制御することで発光素子１０が発光する平均輝度を制御する原理を説明する説明図である。
【０１１４】
図１２（ａ）は、発光素子１０が初期状態であって劣化していない状態であり、図１２（ｂ）は、発光素子１０が初期状態に比較して３０％劣化している状態であり、図１２（ｃ）は、発光素子１０が初期状態に比較して５０％劣化している状態を示す。
【０１１５】
上記のようにボリュームｖｏｌ３（第３外部ボリューム）を使用者が調整することで、ボリュームｖｏｌ３からの出力を調整できるようになっている。図１２に示すように、ボリュームｖｏｌ３からの出力を０．５倍に設定すると、変調係数の大きさが変化し、補正係数と変調係数との交点が変化し、発光素子１０を駆動する駆動電流のデューティも変化する。従って発光素子１０の平均輝度は劣化を補償されながら、ボリュームｖｏｌ３により設定した０．５倍に調整されて維持されることとなる。
【０１１６】
具体的には、図１２（ａ）（ｂ）の場合には変調係数の値が大きくなることにより、変調係数と補正係数とが交点を有することから、駆動電流のデューティも変化するが、輝度ピーク値の大きさと、デューティの大きさとが相殺するので、平均輝度は一定の値を保つようになる。
【０１１７】
図１２（ｃ）の場合には、同様に平均輝度は一定の値を保つようになるが、ボリュームｖｏｌ１の値が基準値１００％の場合には、これ以上の変調係数と補正係数とが接することになり、今後の劣化によって平均輝度は下がり始める状態にある。
【０１１８】
以上のように、発光素子１０へ印加される電流のデューティを変更することで、発光素子１０の平均輝度を制御できるようになる。
【０１１９】
（第６の実施形態）
第６の実施形態においては、ボリュームｖｏｌ３が駆動電流の振幅も制御できるようにすることで、デューティを維持したまま、平均輝度を制御する。
【０１２０】
図１３は、第６の実施形態における発光装置１００の電気的な構成を示すブロック図である。図１４は、ボリュームｖｏｌ３からの出力に応じて、駆動電流のデューティと大きさを制御することで発光素子１０が発光する平均輝度を制御する原理を説明する説明図である。
【０１２１】
第６の実施形態においては、ボリュームｖｏｌ３の出力が定電流駆動部４１に接続されており、外部からのボリュームｖｏｌ３の制御に応じて、比較信号生成回路２６から出力される値に、ボリュームｖｏｌ３で調整された値の逆数が乗じられ、駆動電流のピーク値にボリュームｖｏｌ３で調整された値が乗じられる。
【０１２２】
つまり、変調係数が増減する方向と、発光素子１０の駆動電流であるパルス信号電流が増減する方向とが逆になるようにボリュームｖｏｌ３が構成されている。
【０１２３】
具体的には、外部から制御されるボリュームｖｏｌ３の制御に応じて、変調係数の大きさを増大させる時には、電流値のピークを減少させて発光ピークを減少させ、補正係数である定電圧の大きさも増大させる事で（すなわち変調係数の増大に対して同一方向に補正係数を増大させる事で）、輝度ピークを低下させてもデューティは変化しないので、輝度を小さく調光する事ができる。
【０１２４】
変調係数の大きさを減少させる時には電流値のピークを増加させて発光ピークを増加させ、補正係数である定電圧の大きさも減少させる事で（すなわち変調係数の減少に対して補正係数を同一方向に減少させる事で）、輝度ピークを増加させてもデューティは変化しないので、輝度を大きく調光する事ができる。
【０１２５】
このようにすることで、発光素子１０の劣化を補償するＰＷＭ回路２７からのパルス信号のデューティを維持したまま、駆動電流のピーク値のみを制御することで、発光素子１０の劣化を補償しかつ輝度を調整する。例えば、低い輝度に調光する場合に、電流のデューティを維持したまま（小さくせず）、電流のピークのみを減少させて発光素子を駆動するので、デューティを極端に小さくする場合に比べて、安定した発光が得られる。また、ボリュームｖｏｌ３の制御によって平均輝度が小さい状態において、素子の劣化が生じた時にも平均輝度を維持することができる。
【０１２６】
なお、図１５は、以上の実施形態を全て含んだ実施形態の電気ブロック図である。各々の実施形態の機能を併せ持つこととなる。
【０１２７】
以上のように、本実施形態によれば、発光素子と、矩形波状のパルス信号を生成するパルス幅変調手段と、前記パルス信号を基に、発光素子を駆動するパルス信号状の駆動電流を生成する駆動部と、を有する発光装置であって、前記発光素子が発光する光の少なくとも一部を光電変換する光検出手段と、前記駆動電流のＯＮ時の該光検出手段の出力の逆数値を基に、前記パルス信号のデューティを補正するための補正係数を算出する補正係数生成手段と、を備え、前記パルス幅変調手段は、前記補正係数及び前記変調係数を基に前記デューティを変更することから、発光素子の輝度の劣化を簡単な構成で低コストに補償でき、発光効率の異なる発光素子を接続した場合にも一定輝度を維持させ、かつダイレクト制御によって高速応答が可能な発光装置を提供することができる。温度変化、素子の特性変化等により、輝度ピークが初期より増加した場合にも、デューティが減少して、輝度が一定に保たれる。
【０１２８】
また、他の実施形態によれば、第１外部ボリュームを有することで、駆動電流のピーク値を調整することができるので、輝度の調整が可能となり、また、例えば発光装置の工場出荷時の初期調整等にも使用することができる。
【０１２９】
また、他の実施形態によれば、前記補正係数を調整する第２外部ボリュームを備えることで、前記パルス幅変調手段は、前記第２外部ボリュームの出力値を基に前記デューティを変更することから、発光素子へ印加される電流のデューティを変更することで、発光素子の平均輝度を制御できるようになる。
【０１３０】
また、他の実施形態によれば、前記変調係数を調整する第３外部ボリュームを備えることで、前記パルス幅変調手段は、前記補正係数と前記第３外部ボリュームにより変調された変調係数とに基づいて前記デューティを変更することができる。
【０１３１】
また、他の実施形態によれば、前記第３外部ボリュームは、更に前記駆動電流のピーク値を調整可能であり、前記変調係数の増減に対して前記駆動電流のピーク値の増減する方向は逆になるよう構成され、前記第３外部ボリュームの出力値に応じて、前記補正係数は、前記変調係数の増減に対して同一方向に増減されることから、発光素子の劣化を補償するデューティを維持したまま発光素子の平均輝度を制御できるようになる。また、低輝度調光時に極端にデューティの小さいパルス（例えば１０％以下）にするのではなく、デューティを維持したまま、電流ピークを小さくする事で、安定した駆動を行い、安定した発光が得られる。
【０１３２】
また、他の実施形態によれば、前記駆動電流のＯＦＦ時の値を設定するバイアス設定手段を有することから、発光素子の寿命を向上させることができる。
【０１３３】
また、他の実施形態によれば、前記パルス幅変調手段により変更される前記デューティが閾値に到達した場合に、外部に通知する寿命検出告知手段を有することから、発光素子の交換を促す機会が設けられ、使用者が常に平均輝度が保たれた発光装置を得ることができる。
【０１３４】
また、他の実施形態によれば、前記補正係数生成手段への入力は、アナログ直流電圧であることから、以後の処理も簡単なアナログ回路で行うことができるので、簡単な構成で低コストの発光装置を提供することができる。
【０１３５】
また、他の実施形態によれば、前記補正係数は、アナログ直流電圧であることから、以後の処理も簡単なアナログ回路で行うことができるので、簡単な構成で低コストの発光装置を提供することができる。
【０１３６】
また、他の実施形態によれば、前記パルス信号の初期デューティは９０％以下であることから、発光素子の劣化が進んで輝度ピーク値が減少することを相殺する上で、発光素子の劣化に対する余裕を得ることができる。
【０１３７】
また、他の実施形態によれば、前記パルス信号の初期デューティは７０％以下であることから、発光素子の劣化が進んで輝度ピーク値が減少することを相殺する上で、発光素子の劣化に対する余裕をさらに得ることができる。
【０１３８】
また、他の実施形態によれば、前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子であることから、低消費電力、高輝度等の利点を備えた発光装置を提供でき、薄型、高輝度、広視野角及び高速な表示応答速度などの利点を備えたディスプレイを提供できる。
【０１３９】
また、他の実施形態によれば、前記の発光装置の何れかを有することから、発光素子の輝度の劣化を簡単な構成で低コストに補償でき、発光効率の異なる発光素子を接続した場合にも一定輝度を維持させ、かつダイレクト制御によって高速応答が可能な発光装置を備えた照明装置を得ることができる。
【０１４０】
また、他の実施形態によれば、矩形波状のパルス信号を生成する工程と、前記パルス信号を基に、発光素子を駆動する駆動電流を生成する工程と、を有する発光素子の駆動方法であって、前記発光素子が発光する光の少なくとも一部を光電変換して出力する工程と、前記駆動電流のＯＮ時の光電変換された出力の逆数値を基に、前記パルス信号のデューティを補正するための補正係数を算出する工程と、前記補正係数を基に前記デューティを変更する工程と、を有することから、発光素子の輝度の劣化を簡単な構成で低コストに補償でき、かつダイレクト制御によって高速応答が可能な発光素子の駆動方法を提供することができる。
【符号の説明】
【０１４１】
１０  発光素子
２０  定輝度回路
２１  アンプ回路
２２  サンプルホールド回路
２３  補正係数生成回路
２４  基準パルス生成回路
２５  サンプリングゲート生成回路
２６  比較信号生成回路
２７  ＰＷＭ回路
３０  光センサ
３１  バイアス設定部
４０  定電流パルス駆動回路
４１  定電流駆動部
５０  寿命検出告知手段
５１  寿命検出部
５２  告知部
１００  発光装置
２００  照明装置
【図１】
2012129050.tif 000004
【図２】
2012129050.tif 000005
【図３】
2012129050.tif 000006
【図４】
2012129050.tif 000007
【図５】
2012129050.tif 000008
【図６】
2012129050.tif 000009
【図７】
2012129050.tif 000010
【図８】
2012129050.tif 000011
【図９】
2012129050.tif 000012
【図１０】
2012129050.tif 000013
【図１１】
2012129050.tif 000014
【図１２】
2012129050.tif 000015
【図１３】
2012129050.tif 000016
【図１４】
2012129050.tif 000017
【図１５】
2012129050.tif 000018