(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ＥＬ素子に駆動電圧を印加する駆動電圧印加手段と、
前記駆動電圧により前記有機ＥＬ素子に供給される駆動電流を制限する駆動電流制限手段と、
前記有機ＥＬ素子の両電極端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記駆動電圧の値を制御する電圧制御手段と、を備え、
前記電圧制御手段は、前記駆動電圧を前記有機ＥＬ素子に印加して前記有機ＥＬ素子に前記駆動電流を供給した後の電流遮断直後の前記電圧検出手段による検出結果に応じて前記駆動電圧の値を制御することを特徴とする有機ＥＬ素子の駆動装置。
【請求項２】
前記電圧制御手段は、前記駆動電圧から前記両電極端子間電圧を差引いて得られる電圧値が所定値となるよう前記駆動電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の駆動装置。
【請求項３】
前記駆動電流制限手段は、スイッチングトランジスタによって構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子の駆動装置。
【請求項４】
有機ＥＬ素子に駆動電圧を印加することによって前記有機ＥＬ素子に駆動電流を供給し、前記有機ＥＬ素子を発光させる有機ＥＬ素子の駆動方法であって、
前記有機ＥＬ素子に前記駆動電圧を印加して前記駆動電流を供給した後に、当該駆動電圧の印加状態下において前記駆動電流の供給を遮断し、
この駆動電流供給遮断直後における前記発光素子の両電極端子間電圧を検出し、
前記駆動電圧の値から前記両電極端子間電圧の値を差引いて得られた電圧値が所定値となるよう前記駆動電圧を制御することを特徴とする有機ＥＬ素子の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子の駆動装置及び駆動方法に関し、特に、電荷蓄積性発光素子の発光輝度を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる電荷蓄積性発光素子としての有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬ或いはＥＬと称する）素子は、透明基板としての硝子板、或いは透明な有機フィルム上に形成した蛍光体（有機ＥＬ層）に電流を流して発光をなすものであり、これを用いた種々の表示装置が提案されている。
【０００３】
画像ディスプレイにおいては、画素毎に独立して発光可能な有機ＥＬ素子が配されるが、この場合の有機ＥＬ素子は、どれも透明基板上に、ＩＴＯ（陽極）、発光層（有機ＥＬ層）、陰極が順次積層される構造を持つ点で共通しているのが一般的である。また、駆動電流に比例した瞬時輝度で発光する点でも共通している。
【０００４】
有機ＥＬ素子の駆動方法としては、単純マトリクス駆動と呼ばれる手法が知られているが、アクティブマトリクス駆動による方法も種々提案されている。
アクティブマトリクス駆動は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いて実現されている。これによれば、単純マトリクス駆動ではなし得なかった良好なＥＬ素子のメモリー性（発光持続性）を期待することができる。
【０００５】
詳述するに、このアクティブマトリクス駆動においては、ＴＦＴを介してＥＬ素子に駆動電圧源からの駆動電流を供給するようにし、当該ＴＦＴのスイッチングによって発光のオン／オフを行っている。発光の輝度階調の重み付けは、振幅変調または時間変動（いわゆるサブフィールド法）によって為される。
振幅変調は、発光時間を一定として駆動電圧（駆動電流）を制御し、ＥＬ素子の瞬時輝度を調整する手法である。すなわち、所望の階調となるよう発光強度を制御するという思想に基づくものである。
【０００６】
時間変調は、ＥＬ素子の瞬時輝度を一定として所定期間（１フィールド期間）毎に当該期間内における発光時間を制御する方法である。すなわち、所望の階調となるよう発光レートを制御し見かけ上の輝度を得るという思想に基づくものである。
時間変調の場合、瞬時輝度を常時一定とする必要があるため、ＥＬ素子の駆動電圧源には定電圧源を採用するのが通常である。
【０００７】
しかしながら、有機ＥＬ素子の駆動電圧−駆動電流特性は、図１に示されるように、雰囲気温度によってばらつきがある。したがって、温度変化により駆動電流が変動し瞬時輝度が変化するので、同じ電圧を有機ＥＬ素子に掛けていても、ある温度下においては発光強度が増し、それとは異なる温度下においては低下する、という状況が生じることとなる。
【０００８】
このような瞬時輝度のばらつきによって、階調の直線性が損なわれ、特に画像ディスプレイにとっては深刻な問題となり得る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、動作温度が変動しても発光輝度を一定に保つことのできる電荷蓄積性発光素子の駆動装置及び駆動方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による駆動装置は、電荷蓄積性発光素子に駆動電圧を印加する駆動電圧印加手段と、前記駆動電圧により前記発光素子に供給される駆動電流を制限する駆動電流制限手段と、前記発光素子の両電極端子間電圧を検出する電圧検出手段と、前記駆動電圧の値を制御する電圧制御手段とを備え、前記電圧制御手段は、前記駆動電圧を前記有機ＥＬ素子に印加して前記有機ＥＬ素子に前記駆動電流を供給した後の電流遮断直後の前記電圧検出手段による検出結果に応じて前記駆動電圧の値を制御することを特徴としている。
【００１１】
この態様の駆動装置において、前記電圧検出手段は、前記駆動電圧を前記発光素子に印加して前記発光素子に前記駆動電流を供給した後の前記発光素子への電流遮断状態において、前記両電極端子間電圧を検出するようにすることができる。
また、上記各態様の駆動装置において、前記電圧制御手段は、前記駆動電圧から前記両電極端子間電圧を差引いて得られる電圧値が所定値となるよう前記駆動電圧を制御するようにすることができる。
【００１２】
さらに上記態様の駆動装置の各々において、前記駆動電流制限手段は、スイッチングトランジスタによって構成されうる。
一方、上記目的を達成するために、本発明による他の駆動装置は、電荷蓄積性発光素子に駆動電圧を印加することによって前記発光素子に駆動電流を供給し、前記発光素子を発光させる電荷蓄積性発光素子の駆動装置であって、前記発光素子の空間電荷電圧を検出する空間電荷電圧検出手段を備えたことを特徴としている。
【００１３】
この態様の駆動装置において、前記駆動電圧から前記空間電荷電圧を差引いて得られた電圧値が所定値となるよう前記駆動電圧を制御する電圧制御手段をさらに備えるようにすることができる。
上記全ての態様においては、前記電荷蓄積性発光素子として、有機エレクトロルミネッセンス素子を採用可能である。
【００１４】
他方、上記目的を達成するために、本発明による駆動方法は、電荷蓄積性発光素子に駆動電圧を印加することによって前記発光素子に駆動電流を供給し、前記発光素子を発光させる電荷蓄積性発光素子の駆動方法であって、前記発光素子に前記駆動電圧を印加して前記駆動電流を供給した後に、当該駆動電圧の印加状態下において前記駆動電流の供給を遮断し、この駆動電流供給遮断直後における前記発光素子の両電極端子間電圧を検出し、前記駆動電圧の値から前記両電極端子間電圧の値を差引いて得られた電圧値が所定値となるよう前記駆動電圧を制御する、ことを特徴としている。
【００１５】
これに加え、上記目的を達成するために、本発明による他の駆動方法は、電荷蓄積性発光素子に駆動電圧を印加することによって前記発光素子に駆動電圧を供給し、前記発光素子を発光させる電荷蓄積性発光素子の駆動方法であって、前記発光素子の空間電荷電圧を検出し、前記駆動電圧の値から前記空間電荷電圧の値を差引いて得られた電圧値が所定値となるよう前記駆動電圧を制御する、ことを特徴としている。
【００１６】
上記各態様の駆動方法においても、前記発光素子として、有機エレクトロルミネッセンス素子を採用可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
先ず、本実施例の特徴の１つを担う空間電荷電圧について説明する。
ＥＬ素子に駆動電圧を印加して発光させると、ＥＬ素子内部に所定量の電荷が保持される。この保持電荷（空間電荷）による電位が空間電荷電圧となる。
【００１８】
空間電荷量は、次のように求められる。
【００１９】
【数１】
空間電荷量＝注入電荷−消費電荷（光や熱に変換される電荷）
また、空間電荷電圧Ｖs は、駆動電圧Ｖd，導電電圧Ｖcによって次式のように表せる。
【００２０】
【数２】
空間電荷電圧Ｖs＝駆動電圧（負荷電圧）Ｖd−導電電圧（発光寄与電圧）Ｖc本発明者は、上述のように定義される空間電荷電圧が温度依存性を持つものであることを見い出した。そして、ＥＬ素子の駆動電圧の温度依存性は、空間電荷電圧の温度依存性によるところが極めて大きいことを確認している。その裏付けの１つは、雰囲気温度の変化に応じて、ＥＬ素子の空間電荷電圧は変化するが、導電電圧は殆ど変化しない点である。図２のグラフは、空間電荷量と雰囲気温度との関係を示している。
【００２１】
以下に説明する駆動装置は、このような空間電荷電圧の特性を利用したものであり、空間電荷電圧を検出した上で導電電圧が一定となるように駆動電圧を制御することにより、ＥＬ素子の瞬時輝度のばらつきを抑えるようにしている。
図３は、有機ＥＬ素子を用いた発光ディスプレイにおける駆動装置の一部概略構成を示している。
【００２２】
図３においては、有機ＥＬ素子１を等価的にキャパシタにて表している。ＥＬ素子１の一方の電極は接地され、他方の電極は、駆動電流制限手段としてのＦＥＴ（Field Effect Transistor ）２のドレイン端子及び電圧検出回路３に接続される。
電圧検出回路３は、電圧検出手段及び空間電荷電圧検出手段を担うものであり、ＥＬ素子１の両電極間電圧値を検出し、その検出レベルに応じた電圧検出信号を駆動電圧制御回路４に供給する。駆動電圧制御回路４は、電圧検出信号に応じて駆動電圧印加手段としての可変電圧源５を制御する。
【００２３】
可変電圧源５の負極は接地され、正極はＦＥＴ２のソースに接続される。可変電圧源５は、駆動電圧制御回路４によってその出力電圧値すなわちＥＬ素子１に供給すべき駆動電圧の値が設定される。
ＦＥＴ２は、ＥＬ素子１の発光（オン）／非発光（オフ）を制御するスイッチング手段を担うものであり、ゲートに供給される制御信号に応じた自らの導通／非導通状態のスイッチング動作によってＥＬ素子１の発光制御を行う。ＦＥＴ２は、かかるゲート入力制御信号により階調制御動作をなすことができる。すなわち、ＦＥＴ２は、ゲート入力制御信号に応じてＥＬ素子１に流れる電流量を制御する振幅変調動作が可能であり、また、ゲート入力制御信号に応じてＥＬ素子１に電流を流す時間及びタイミングを制御する時間変調動作が可能である。
【００２４】
なお、図３は１つの単位画素に対応するＥＬ素子１及びその周辺の構成を示したものであり、ディスプレイパネルにおいては、このようなＥＬ素子の多数がマトリクス状に配列され、それらの周辺回路も当該マトリクス状ＥＬ素子群に適合して形成される。
また、ＦＥＴ２の代わりとして他のタイプのスイッチングトランジスタを採用しても良い。
【００２５】
次に、この構成の動作につき詳述する。
時間変調の場合を例に挙げると、ＦＥＴ２のゲートに高レベルの制御信号が供給されると、ＦＥＴ２は導通状態となり、当該制御信号の高レベル持続期間において可変電圧電源５からの駆動電流をＥＬ素子１に流し込む。これによりＥＬ素子１は、その高レベル持続期間に亘って発光することとなる。
【００２６】
一方、ＦＥＴ２のゲートに低レベルの制御信号が供給されると、ＦＥＴ２は非導通状態となり、可変電源５からの駆動電流が遮断されるので、ＥＬ素子１は非発光となる。
ゲート制御信号の高レベル持続期間は、時間変調法に基づいて所望の階調の輝度を得るべくその期間長及びタイミングが設定されたものである。すなわち、表示画像の１フレーム期間中の当該制御信号の高レベル持続時間によって階調の重み付けがなされる。
【００２７】
先述した空間電荷電圧の検出は、ＥＬ素子１が発光状態から非発光状態となった直後のＥＬ素子１の両電極間電圧を、電圧検出回路３において測定することによって達成される。より詳しくは、電源５からの駆動電圧をＥＬ素子１に印加して駆動電流を供給した後の当該素子への電流遮断状態、好ましくはこの状態に切り換わった直後においてＥＬ素子１の両電極間電圧が検出される。
【００２８】
ＥＬ素子１の非発光状態切り換わり直後は、当該素子に電流は流れないので、上記消費電荷（導電電圧）はゼロに等しく、ＥＬ素子１の両電極間電圧は、空間内部電荷によるものとなる。つまり、この非発光状態への切り換わり直後におけるＥＬ素子１の両電極間電圧が空間電荷電圧となり、電圧検出回路３によりこれが検出されることとなる。
【００２９】
ＥＬ素子１に印加すべき導電電圧値は、所望の瞬時輝度に応じて決定される。よって、検出された空間電荷電圧Ｖs の値と導電電圧値Ｖc とを加算して駆動電圧Ｖd の値を決定する。換言すれば、駆動電圧Ｖd からＥＬ素子１の空間電荷電圧Ｖs に相当する両電極間電圧を差し引いて得られる電圧値が、所望の瞬時輝度に対応する所定値となるように駆動電圧Ｖd の値が求められる。先述したように、空間電荷電圧は雰囲気温度に依存するので、このようにして決定された駆動電圧の値は、温度補償の施された当該所望の瞬時輝度を得るのに適正なものとなる。
【００３０】
かかる駆動電圧値の決定は電圧制御回路４が担う。電圧制御回路４は、決定した駆動電圧値となるよう可変電圧源５を調整制御する。
このような駆動電圧の調整は、常時雰囲気温度ないしは空間電荷電圧に追従するよう行っても良いが、温度はあまり変化しない状況で特に画像表示装置などでは当該素子が使用されるのが普通であるので、適時、例えば装置のシステム電源を投入した時にだけ行うようにしても良い。
【００３１】
かくして、本実施例によれば、ＥＬ素子１の温度補償がなされるので、温度による瞬時輝度のばらつきが抑えられ、輝度階調を正確に表現することが出来る。
なお、上記実施例においては、時間変調による駆動動作につき説明したが、本発明は、振幅変調による駆動動作を排除するものではない。
また、上記実施例においては、有機ＥＬ素子を用いた装置につき説明したが、本発明は、他の電荷蓄積性発光素子に全く適用できないということはない。
【００３２】
さらに、上記実施例においては、検出したＥＬ素子の空間電荷電圧を駆動電圧の制御に用いているが、これに限らず、当該検出空間電荷電圧を例えば動作温度状態のモニター出力として使用することができ、この点でも本発明特有の作用効果を奏し得ると言える。
この他にも、上記各実施例においては種々の手段または行程を限定的に説明したが、当業者の設計可能な範囲にて適宜改変することも可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、動作温度が変動しても発光輝度を一定に保つことのできる電荷蓄積性発光素子の駆動装置及び駆動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】大略的にＥＬ素子の駆動電圧−駆動電流特性を示すグラフである。
【図２】大略的にＥＬ素子の雰囲気温度と空間電荷量との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施例による表示システムの１単位画素に対応するＥＬ素子の駆動回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  有機ＥＬ素子
２  ＦＥＴ
３  電圧検出回路
４  電圧制御回路
５  可変電圧源
【図１】
0003775628.tif 000002
【図２】
0003775628.tif 000003
【図３】
0003775628.tif 000004