(57)【要約】【課題】無機ＥＬ素子の寿命の低下および消費電力を抑えつつ、輝度を向上する。【解決手段】無機ＥＬ発光装置１は、一対の電極を有する無機ＥＬ素子２と、無機ＥＬ素子２の一対の電極に交流電圧を印加する駆動部３とを備え、交流電圧の波形は、半周期期間ごとに、第１の矩形波、および第１の矩形波に対して時間的に離間した第１の矩形波と同極性の第２の矩形波を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極を有する無機ＥＬ素子と、
前記一対の電極に交流電圧を印加する駆動部とを備え、
前記交流電圧の波形は、半周期期間ごとに、第１の矩形波、および前記第１の矩形波に対して時間的に離間した前記第１の矩形波と同極性の第２の矩形波を有することを特徴とする無機ＥＬ発光装置。
【請求項２】
前記第２の矩形波は、前記第１の矩形波の開始時点から開始する半周期期間の終了時点を、その終了時点とすることを特徴とする請求項１に記載の無機ＥＬ発光装置。
【請求項３】
前記第２の矩形波の時間幅は、前記第１の矩形波の時間幅以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の無機ＥＬ発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を有する無機ＥＬ発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、無機ＥＬ素子は、正弦波の交流電圧で駆動される。無機ＥＬ素子は、印加される電圧の極性が反転することにより発光する。そして、その電圧の最大値と最小値との間における変化が急であるほど発光の輝度が大きくなる。このため、正弦波の交流電圧において、周波数を大きくすれば、無機ＥＬ素子の輝度を大きくすることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ただし、印加される交流電圧の周波数が大きいほど、無機ＥＬ素子の寿命は短くなる。また、交流電圧の振幅（電圧の大きさ）を大きくすれば、無機ＥＬ素子の輝度は大きくなるが、これも寿命の短縮を招く。
【０００４】
そこで、図４に示すような矩形波の交流電圧により無機ＥＬ素子を駆動する方法が知られている。図４では、半周期Ｔ０／２ごとに、すなわち、時刻ｔ２，ｔ３，ｔ４，…において、電圧が最大値と最小値との間で瞬時に変化する。したがって、図４に示す矩形波の交流電圧によれば、周波数および電圧の大きさが同様でも、正弦波の交流電圧よりも無機ＥＬ素子の輝度を大きくできる。
【０００５】
しかしながら、図４に示す矩形波の交流電圧を無機ＥＬ素子に印加する場合、電圧を印加している状態が連続する。このため、消費電力が大きくなる。
【０００６】
これに対し、消費電力を低減するため、図５に示すように、図４の波形に対して電圧を印加している時間を短くした波形の電圧が用いられることもある。図５の波形では、時刻ｔ１〜ｔ２間の時刻ｔ１１で電圧が最大値からゼロへと変化する。同様に、時刻ｔ１２，ｔ１３，ｔ１４，…において、電圧が最小値または最大値からゼロへと変化する。すなわち、図５の波形は、半周期Ｔ０／２ごとに、半周期Ｔ０／２より短い時間幅Ｔ１の矩形波の電圧を、極性を交互に反転させて無機ＥＬ素子に印加するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−７６８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図５の波形では、電圧が最大値と最小値との間で変化する際に、移行時間Ｔｓが生じている。すなわち、図４の波形に比べて、電圧が最大値と最小値との間で変化する際の電圧の変化が緩やかになっている。このため、無機ＥＬ素子を図５の波形の電圧で駆動した場合、図４の波形の電圧で駆動した場合よりも輝度が低下する。
【０００９】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、無機ＥＬ素子の寿命の低下および消費電力を抑えつつ、輝度を向上できる無機ＥＬ発光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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る無機ＥＬ発光装置の第１の特徴は、一対の電極を有する無機ＥＬ素子と、前記一対の電極に交流電圧を印加する駆動部とを備え、前記交流電圧の波形は、半周期期間ごとに、第１の矩形波、および前記第１の矩形波に対して時間的に離間した前記第１の矩形波と同極性の第２の矩形波を有することにある。
【００１１】
本発明に係る無機ＥＬ発光装置の第２の特徴は、前記第２の矩形波は、前記第１の矩形波の開始時点から開始する前記半周期期間の終了時点をその終了時点とすることにある。
【００１２】
本発明に係る無機ＥＬ発光装置の第３の特徴は、前記第２の矩形波の時間幅は、前記第１の矩形波の時間幅以下であることにある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る無機ＥＬ発光装置の第１の特徴によれば、駆動部は、半周期期間ごとに第１の矩形波および第２の矩形波を有する波形の交流電圧を無機ＥＬ素子に印加する。第２の矩形波を設けたことで、周波数を上げることなく、無機ＥＬ素子に印加される電圧が最大値と最小値との間で変化する際の変化を急にすることができる。これにより、無機ＥＬ素子の輝度を向上できる。また、無機ＥＬ素子に印加する電圧の大きさを上げることなく、無機ＥＬ素子の輝度を向上することも可能となる。したがって、無機ＥＬ素子の寿命の低下を抑えつつ、輝度を向上できる。一方、第２の矩形波は第１の矩形波に対して時間的に離間しているため、その間においては、駆動部は無機ＥＬ素子に電圧を印加していない状態である。このため、消費電力を抑えることができる。このように、第１の特徴によれば、無機ＥＬ素子の寿命の低下および消費電力を抑えつつ、輝度を向上できる。
【００１４】
本発明に係る無機ＥＬ発光装置の第２の特徴によれば、第２の矩形波は、第１の矩形波の開始時点から開始する半周期期間の終了時点を、その終了時点とするので、第２の矩形波の終了時点と、次の半周期期間の第１の矩形波の開始時点とが一致する。これにより、無機ＥＬ素子に印加される電圧が最大値と最小値との間で変化する際の移行時間がほぼゼロとなる。この結果、効率よく無機ＥＬ素子の輝度を向上できる。
【００１５】
本発明に係る無機ＥＬ発光装置の第３の特徴によれば、第２の矩形波の時間幅を、第１の矩形波の時間幅以下とすることで、第２の矩形波を設けることによる消費電力の増大を小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態に係る無機ＥＬ発光装置の構成図である。
【図２】無機ＥＬ素子の断面構造を模式的に示す図である。
【図３】無機ＥＬ発光装置の駆動部が無機ＥＬ素子に印加する電圧の波形を示す図である。
【図４】無機ＥＬ素子に印加される従来の交流電圧の波形の一例を示す図である。
【図５】無機ＥＬ素子に印加される従来の交流電圧の波形の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。各図面を通じて同一もしくは同等の部位や構成要素には、同一もしくは同等の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１８】
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態に係る無機ＥＬ発光装置の構成図、図２は、無機ＥＬ素子の断面構造を模式的に示す図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態に係る無機ＥＬ発光装置１は、無機ＥＬ素子２と、駆動部３とを備える。
【００２１】
無機ＥＬ素子２は、図２に示すように、透明電極１１と、発光層１２と、誘電体層１３と、背面電極１４とを備える。
【００２２】
透明電極１１は、背面電極１４と一対の電極を構成する。透明電極１１は、光透過性を有する。透明電極１１は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂等からなる透明基材と、この透明基材上に形成された導電性を有する透明導電膜とからなる。透明導電膜は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等からなる。
【００２３】
発光層１２は、蛍光体を有し、透明電極１１と背面電極１４との間に交流電圧が印加されると発光する。発光層１２は、透明電極１１の背面に形成されている。発光層１２は、蛍光体ペーストが透明電極１１に塗布され乾燥することで形成される。蛍光体ペーストは、蛍光体粒子を高誘電率のバインダに分散させたものである。蛍光体は、母体となる無機組成物に微量の発光中心元素を添加したものである。無機組成物としては、ＺｎＳ、ＣａＳ等が用いられる。発光中心元素としては、例えば、Ｃｕ、Ｍｎ等の金属元素が用いられる。無機組成物と発光中心元素との組み合わせにより、発光層１２の発光色が決まる。
【００２４】
誘電体層１３は、発光層１２と背面電極１４とを絶縁するためのものである。誘電体層１３は、発光層１２の背面に形成されている。誘電体層１３は、誘電体ペーストが発光層１２に塗布され乾燥することで形成される。誘電体ペーストは、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）等の強誘電体粒子を高誘電率のバインダに分散させたものである。
【００２５】
背面電極１４は、透明電極１１と一対の電極を構成する。背面電極１４は、誘電体層１３の背面に形成されている。背面電極１４は、例えば、Ａｇペースト等の導電性ペーストが誘電体層１３に塗布され乾燥することで形成される。
【００２６】
駆動部３は、透明電極１１と背面電極１４とからなる一対の電極に交流電圧を印加して無機ＥＬ素子２を発光させる。駆動部３は、交流電源２１と、高電圧発生部２２と、低電圧発生部２３と、タイミング発生部２４とを備える。
【００２７】
交流電源２１は、正弦波の交流電圧を発生する。
【００２８】
高電圧発生部２２は、交流電源２１による正弦波の交流電圧を、図４に示したような矩形波の交流電圧に変換する。さらに、高電圧発生部２２は、タイミング発生部２４が生成するタイミング信号に応じて電圧を変化させることで、図３に示す波形の交流電圧を無機ＥＬ素子２に印加する。
【００２９】
図３に示すように、高電圧発生部２２が無機ＥＬ素子２に印加する電圧は、周期Ｔ０の交流電圧である。その波形は、半周期期間Ｃ（ｎ）（ｎ＝１，２，…）において、第１の矩形波Ｐ１（ｎ）と、第１の矩形波Ｐ１（ｎ）に対して時間的に離間した第２の矩形波Ｐ２（ｎ）とを有する。第１の矩形波Ｐ１（ｎ）と第２の矩形波Ｐ２（ｎ）とは同極性であり、それぞれ交互に極性が反転する。図３の波形は、図５の波形に対して、第２の矩形波Ｐ２（ｎ）を付加したものである。
【００３０】
半周期期間Ｃ（ｎ）は、第１の矩形波Ｐ１（ｎ）の開始時点（立ち上がり時点）から開始する。すなわち、半周期期間Ｃ（１），Ｃ（２），Ｃ（３），…は、第１の矩形波Ｐ１（１），Ｐ１（２），Ｐ１（３），…の開始時点である時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，…を、それぞれ開始時点とする。また、第２の矩形波Ｐ２（ｎ）は、半周期期間Ｃ（ｎ）の終了時点を、その終了時点とする。すなわち、第２の矩形波Ｐ２（１），Ｐ２（２），Ｐ２（３），…は、それぞれ時刻ｔ２，ｔ３，ｔ４，…を、その終了時点（立ち下がり時点）とする。これにより、時刻ｔ２，ｔ３，ｔ４，…において、電圧の極性が反転する。
【００３１】
第１の矩形波Ｐ１（ｎ）による電圧の大きさＶ１と第２の矩形波Ｐ２（ｎ）による電圧の大きさＶ２とは略等しい。ただし、Ｖ２がＶ１より小さくてもよい。Ｖ１，Ｖ２は、例えば、５０Ｖ〜７００Ｖに設定される。
【００３２】
第１の矩形波Ｐ１（ｎ）と第２の矩形波Ｐ２（ｎ）とが時間的に離間しているため、第１の矩形波Ｐ１（ｎ）の時間幅をＴ１、第２の矩形波Ｐ２（ｎ）の時間幅をＴ２とすると、Ｔ０／２＞（Ｔ１＋Ｔ２）となっている。また、Ｔ２≦Ｔ１であることが好ましい。時間幅Ｔ１，Ｔ２は、周波数ｆ（＝１／Ｔ０）に応じて設定される。周波数ｆは、例えば、数百Ｈｚ程度に設定される。この場合、時間幅Ｔ１は半周期Ｔ０／２の２０〜３０％、時間幅Ｔ２は半周期Ｔ０／２の１０〜２０％に設定される。なお、時間幅Ｔ１，Ｔ２は、無機ＥＬ素子２の静電容量や駆動部３の駆動能力によっても変わる。
【００３３】
低電圧発生部２３は、交流電源２１による交流電圧を、低電圧の直流電圧に変換し、これによりタイミング発生部２４を駆動させる。
【００３４】
タイミング発生部２４は、高電圧発生部２２が図４の波形から図３の波形を生成するためのタイミング信号を生成する。タイミング発生部２４は、マイクロコンピュータ等からなる。
【００３５】
次に、無機ＥＬ発光装置１の動作について説明する。
【００３６】
電源投入を指示されると、高電圧発生部２２は、交流電源２１による正弦波の交流電圧を、図４に示したような矩形波の交流電圧に変換する。
【００３７】
一方、タイミング発生部２４は、図３の波形を生成するためのタイミング信号を高電圧発生部２２に出力する。具体的には、タイミング発生部２４は、時刻ｔ１からＴ１経過後の時刻ｔ１１において、オフ信号を出力する。これにより、高電圧発生部２２は、時刻ｔ１１において、電圧を最大値（＋Ｖ１）からゼロへと変化させる。この結果、第１の矩形波Ｐ１（１）が生成される。
【００３８】
その後、タイミング発生部２４は、時刻ｔ１１から（Ｔ０／２−Ｔ１−Ｔ２）経過後の時刻ｔ２１において、オン信号を出力する。これにより、高電圧発生部２２は、時刻ｔ２１において、電圧をゼロから最大値（＋Ｖ２＝＋Ｖ１）へと変化させる。その後、タイミング発生部２４は、時刻ｔ２１から（Ｔ１＋Ｔ２）経過後の時刻ｔ１２において、オフ信号を出力する。これにより、高電圧発生部２２は、時刻ｔ１２において電圧を最小値（−Ｖ１）からゼロへと変化させる。この結果、第２の矩形波Ｐ２（１）および第１の矩形波Ｐ１（２）が生成される。
【００３９】
上記のようにして、高電圧発生部２２は、タイミング発生部２４から入力されるタイミング信号に応じて図３に示す波形の交流電圧を発生する。高電圧発生部２２は、この交流電圧を無機ＥＬ素子２の透明電極１１と背面電極１４との間に印加する。
【００４０】
無機ＥＬ素子２では、交流電圧が印加されると、透明電極１１と背面電極１４との間に電界が形成される。この電界により、発光層１２では、内部の電子が加速されて発光中心に衝突する。このとき、発光中心が励起され、基底状態に戻る際に発光する。発光層１２が発した光は、透明電極１１を透過して、外部に放射される。
【００４１】
発光層１２の発光は、無機ＥＬ素子２に印加される電圧が最大値と最小値との間で変化するときに生じる。すなわち、図３の時刻ｔ２，ｔ３，ｔ４，…において、発光層１２が発光する。
【００４２】
以上説明したように、無機ＥＬ発光装置１では、駆動部３により、半周期期間Ｃ（ｎ）ごとに第１の矩形波Ｐ１（ｎ）および第２の矩形波Ｐ２（ｎ）を有する波形の交流電圧を無機ＥＬ素子２に印加する。第２の矩形波Ｐ２（ｎ）を設けたことで、周波数ｆを上げることなく、無機ＥＬ素子２に印加される電圧が最大値と最小値との間で変化する際の変化を急にすることができる。これにより、無機ＥＬ素子２の輝度を向上できる。また、無機ＥＬ素子２に印加する電圧の大きさを上げることなく、無機ＥＬ素子２の輝度を向上することも可能となる。したがって、無機ＥＬ素子２の寿命の低下を抑えつつ、輝度を向上できる。
【００４３】
一方、第２の矩形波Ｐ２（ｎ）は第１の矩形波Ｐ１（ｎ）に対して時間的に離間しているため、その間においては、駆動部３は無機ＥＬ素子２に電圧を印加していない状態である。このため、消費電力を抑えることができる。
【００４４】
このように、無機ＥＬ発光装置１によれば、無機ＥＬ素子２の寿命の低下および消費電力を抑えつつ、輝度を向上できる。
【００４５】
また、第２の矩形波Ｐ２（ｎ）は、半周期期間Ｃ（ｎ）の終了時点を、その終了時点とするので、第２の矩形波Ｐ２（ｋ）の終了時点と、次の半周期期間Ｃ（ｋ＋１）の第１の矩形波Ｐ１（ｋ＋１）の開始時点とが一致する。これにより、無機ＥＬ素子２に印加される電圧が最大値と最小値との間で変化する際の移行時間がほぼゼロとなる。この結果、効率よく無機ＥＬ素子２の輝度を向上できる。
【００４６】
また、第２の矩形波Ｐ２（ｎ）の時間幅Ｔ２を、第１の矩形波Ｐ１（ｎ）の時間幅Ｔ１以下とすることで、第２の矩形波Ｐ２（ｎ）を設けることによる消費電力の増大を小さく抑えることができる。
【００４７】
なお、上記実施の形態では、第２の矩形波Ｐ２（ｎ）の終了時点を、半周期期間Ｃ（ｎ）の終了時点としたが、第２の矩形波Ｐ２（ｎ）の終了時点を半周期期間Ｃ（ｎ）の終了時点よりも時間的に前にしてもよい。
【００４８】
また、上記実施の形態では、無機ＥＬ素子２は分散型無機ＥＬ素子として説明したが、薄膜型無機ＥＬ素子でもよい。
【００４９】
本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００５０】
１  無機ＥＬ発光装置
２  無機ＥＬ素子
３  駆動部
１１  透明電極
１２  発光層
１３  誘電体層
１４  背面電極
２１  交流電源
２２  高電圧発生部
２３  低電圧発生部
２４  タイミング発生部
Ｐ１（ｎ）  第１の矩形波
Ｐ２（ｎ）  第２の矩形波
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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