CN1851795A - 发光装置、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的发光装置具有：多个发光部，排列为n个×m个(n、m分别为正整数)的矩阵状；电源线，用于对各发光部分别供给用于发光的电源电流；控制部，用于分别控制对各发光部的电源电流的供给；驱动控制部，用于通过通断来控制对控制部的控制信号；以及保持部，用于保持表示对各发光部的电源电流的供给的所述控制信号。由此，可以提供一种容易地使由多个发光部构成的平面发光的色调或亮度一致，并可以进行更均等的发光，同时可以省电的平面型的发光装置、显示装置。

Description

发光装置、显示装置
技术领域
本发明涉及包括多个发光二极管(以下，记做LED)等自发光元件、可以容易地使它们均等地发光、并可以省电的平面型的发光装置以及显示装置。
背景技术
以往，LED与电灯相比，色纯度高且可见性好，不需要有色透镜，没有夕阳等太阳光线引起的伪点灯，消耗电力小到三分之一以下，耐用年限长，可以降低维护的次数或费用，由于并列使用多个LED，所以可以避免全熄灯的可能。因此，特别在野外广泛作为平面型的发光装置或显示装置使用(例如，参照‘青色発光デバイスの魅力’编著：赤崎勇 发行处：工业调查会  发行日：1997年5月1日)。
特别在近年来，由于高亮度的InGaN类蓝色LED的开发，也可以高效地再现通过加法混色原理的白色。由此，开发出分别将表示三原色的InGaN类的蓝色以及绿色和InGaAlP类的红色的三个的各LED封装到一个组件(package)中的三合一芯片类型LED。三合一芯片类型LED是3(W)×3(L)×1(H)的小LED，与炮弹型的灯不同，不用模压透镜(mold lens)进行光的聚光，半值角也宽到±65°。此外，在正向电流20mA时，发光强度为蓝色50mcd、绿色150mcd、红色30mcd，具有小的尺寸，同时在实用上得到充分的明度。
使用这样的三合一芯片类型LED，开发出彩色的平面型的发光装置、显示装置。作为上述发光装置、显示装置的驱动方法，已知静态驱动方式和动态驱动方式，但根据小型化、轻薄化、低成本化的要求，多使用动态驱动方式。
动态驱动方式是如下的方式，即，使多个(m)的各扫描线和多个(n)的各数据线互相交叉而分别设为矩阵状，在这些交叉点上分别配置LED，在该扫描线和数据线都导通(ON)的交叉点的LED点灯。换言之，一次扫描一行扫描线，使其发光或显示(n、m为正整数)。
但是，在如上述现有的动态驱动方式中，由于每次使一行扫描线发光，因此LED点灯的时间再长也是1/n或1/m。因此，为了维持明度，驱动电流为DC驱动时的n倍或m倍。LED增大驱动电流时，如图3所示，由于内部电阻的影响，发热引起的耗电损失增大，所以动态驱动方式中，产生耗电增大的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低驱动电流值，同时可以维持明度，进而通过控制各个LED的驱动电流，从而容易地使全体统一为均等的色调、亮度的发光装置、显示装置。
为了达成上述目的，本发明的发光装置的特征在于，具有：多个的各发光部，排列为矩阵状；电源线，用于对所述各发光部分别供给用于发光的电源电流；控制部，用于分别控制对所述各发光部的电源电流的供给；驱动控制部，用于通过通断来控制对所述控制部的控制信号；以及保持部，用于保持表示对所述发光部的电源电流的供给的所述控制信号。
根据上述结构，通过驱动控制部的连接，通过表示对发光部的电源电流的供给的控制信号来控制控制部。由此，可以控制从电源线向各发光部的电源电流的供给，因此可以控制上述各发光部中的包含发光、非发光的发光状态。
此外，上述结构为了通过动态驱动来驱动各发光部，可以通过表示作为外部的驱动数据的电流值或电压值的信息的脉冲状的信号，由驱动控制部来控制控制部。此时，通过基于脉冲状的信号的控制信号供给对各发光部的电源电流期间后，即使成为不表示对发光部的电源电流的供给的脉冲信号的期间，由于具有用于保持上述控制信号的保持部，所以可以维持各发光部的发光状态。
这样，由于可以用外部的驱动数据静态地驱动各个发光部，所以可以通过改变外部的驱动数据来容易地控制色调、亮度，同时可以维持各发光部的发光状态，因此可以用内部电阻损失少的低电流进行驱动，也可以降低耗电。另外，作为外部的驱动数据，使用存储器元件等中预先存储的数据。此外，上述结构可以使向驱动控制部的信号成为脉冲状，因此可以降低与驱动(drive)有关的耗电。
这样的结果，上述结构可以降低与驱动有关的耗电，同时通过控制各个发光部，在使用了多个发光部的平面发光中，可以容易地得到更均等的色调(例如，白色)、更均等的亮度。
本发明的显示装置为了达成上述目的，其特征在于具有本发明的上述发光装置。根据上述结构，通过具有本发明的上述发光装置，可以提供一种降低驱动电流值，同时可以维持明度，进而通过控制各个LED的驱动电流，从而容易地使整体统一为均等的色调、亮度的显示装置。
本发明的其它的目的、特征以及优点通过以下所示的记载可以明白。此外，本发明的利益通过参照附图的下面的说明可以明白。
附图说明
图1是本发明的发光装置的主要部分电路方框图。
图2是本发明的显示装置的方框图。
图3是表示发光二极管的正向电压和正向电流的关系的曲线图。
具体实施方式
基于图1以及图2如下地说明本发明的平面型发光装置以及使用它的显示装置的各实施方式。
(第一实施方式)
在本实施方式的发光装置中，如图1所示，在未图示的基板上，互相大致平行的n个扫描线1和互相大致平行的m个数据线2互相交叉，它们的交叉点形成为n×m个矩阵状。上述n、m分别为正整数，可以互相不同也可以相同。此外，用于分别供给对后述的各发光二极管(以下记做LED)3a、3b、3c的电源电流的各电源线VDD沿着各扫描线1被分别设置。
在上述交叉点上，红色的LED3a、绿色的LED3b、以及蓝色的LED3c沿着扫描线1分别顺序地交替排列设置。各LED3a、3b、3c的阳极分别连接到对应的电源线VDD。作为红色的LED3a的材料，可举出InGaAlP类或GaAlAs类，作为绿色LED3b的材料，可举出GaP类或InGaN类，作为蓝色的LED3c的材料，可举出SiC类或InGaN类。
此外，各LED3a、3b、3c的阴极上分别连接有作为用于控制对各LED3a、3b、3c的电源电流的供给而使其变化为规定的状态(电流值)的控制部(驱动部)的第一晶体管4。第一晶体管4的另一端接地。作为第一晶体管4，通常可举出双极晶体管或场效应晶体管(FET)。
此外，作为用于驱动(通断)控制第一晶体管4的驱动控制部的第二晶体管5连接到第一晶体管4的控制端子。具体来说，第二晶体管5的控制端子(第二控制端子)连接到对应的扫描线1，第二晶体管5的另外两个端子，一个连接到第一晶体管4的控制端子，另一个连接到数据线2，以便可以控制第一晶体管4，包含使电源电流的供给导通/截止控制，使其变化为要求的状态(电流值)。从而，第二晶体管5可以对第一晶体管4的控制端子(第一控制端子，如果为双极则为基极端子，如果为FET则为栅极端子)输入来自数据线2的控制信号。作为第二晶体管5，只要具有开关功能，可以是任何的元件，但通常举出双极晶体管或场效应晶体管(FET)。
上述第一晶体管4的驱动(通断)控制可以通过根据对第一晶体管4的第一控制端子的施加电压值或施加电流值是否超过阈值来通断电源电流从而来进行。
具体来说，扫描线1可以使第二晶体管5成为导通状态，例如成为高电平时，来自数据线2的作为决定第一晶体管4的驱动状态的电流值或电压值的控制信号经由第二晶体管5被施加到第一晶体管4的控制端子。由此，可以将各LED3a、3b、3c控制为要求的亮度(光输出)的发光状态。此外，在用截止脉冲(off pulse)控制发光量的情况下，为了强制地使各LED3a、3b、3c成为非发光状态，在扫描线可以使第二晶体管5成为导通状态的例如高电平时，通过将对应的数据线2接地而成为低电平的控制信号，从而将第一晶体管4设定为截止状态即可。
而且，在本实施方式中，在第一晶体管4的控制端子和地之间作为保持部设置有作为电容元件的电容器6。通过设置该电容器6，来自扫描线1的信号为脉冲状，即使从可以使第二晶体管5一次成为导通状态的例如高电平起，立即成为使第二晶体管5成为截止状态的低电平，上述高电平时的来自数据线2的控制信号的电荷也被充电到电容器6，所以上述电容器6由于放电而电荷小于一定之前，可以通过上述控制信号将上述第一晶体管4维持在导通状态。
其结果，控制从电源线VDD对连接有上述第一晶体管4的各LED3a、3b、3c的电源电流的供给，同时可以将上述第一晶体管4维持在导通状态，所以上述各LED3a、3b、3c保持在发光状态。
这样，在本实施方式中，对于具有排列为n×m个的各LED3a、3b、3c的平面型的发光装置中的、作为各个LED驱动器的第一晶体管4，通过附加作为采样保持电路起作用的电容器6，对扫描线1的驱动条件(电压或电流值)以脉冲信号被输入，以要求的条件使LED发光(点灯)，即使上述脉冲信号成为表示截止的状态，也可以使上述LED发光。
这样，在本实施方式的发光装置中，可以提供将排列为n×m个的各LED3a、3b、3c排列为矩阵状，从而可以进行多色的发光并且也可以显示图像的平面型的发光装置，而且通过动态驱动各LED3a、3b、3c，可以降低布线数。
此外，通过对作为对各LED3a、3b、3c供给电源电流而进行驱动的驱动器的第一晶体管4附加具有采样保持功能的电容器6，即使在没有信号的输入(表示截止状态)时，信号的输入消失之前的状态的信号输入可以维持某一(表示导通状态)状态。因此，即使决定驱动状态的信号被动态输入，也可以使LED大致成为通常点灯状态。从而，可以减少与驱动有关的耗电，并且可以控制各个LED3a、3b、3c的发光状态，因此可以使亮度或色调均等化。
此外，在上述发光装置中，利用即使在没有输入对扫描线1的驱动信号时也可以外表上维持输入了驱动信号的状态的情况，通过变化各个LED的驱动的导通或截止的比率，可以控制发光量。此时，在对扫描线1的输入信号为导通/截止信号的情况下，设定为将各个LED3a、3b、3c可以均等地点灯的导通数或截止数提供给各个LED3a、3b、3c即可。
(第二实施方式)
如图1所示，本第二实施方式中，除了上述第一实施方式之外，对互相相邻的各LED3a、3b、3c的每一组设有测定上述各LED3a、3b、3c的至少一个的亮度量的光电二极管(光检测部)8。上述光电二极管8连接到其阴极所对应的扫描线1，光电二极管8的阳极连接到沿着数据线2设置的光检测线7。从而，扫描线1成为高电平，并且连接有该扫描线1的各LED3a、3b、3c的至少其中一个发光时，可以检测该发光的各LED3a、3b、3c的发光亮度。
由此，在本第二实施方式中，在光输出由于LED亮度劣化等而变化的情况下，通过安装光电二极管8，可以使R、G、B的各LED3a、3b、3c个别地发光(点灯)，通过由光电二极管8检测发光输出，可以与LED的以前的输出比较，并可以检测亮度的变化量。这样，通过检测亮度的变化量，控制各个LED3a、3b、3c，可以更容易地使作为平面型的发光装置的全体的亮度或色调均等化。
(第三实施方式)
基于图2说明作为本发明的第三实施方式的使用本发明的发光装置的显示装置。如图2所示，包括：有源矩阵(active matrix)方式的显示装置110、LED显示部110a、驱动它的驱动电路110b。
上述LED显示部110a中各LED3a、3b、3c作为各像素(pixel)排列为矩阵(格子)状，例如1024×768点，基于图像数据，对每个水平扫描线(line)依次或间隔地在垂直方向上显示，从而可以显示图像。上述点数的情况下，水平扫描线的数共计为768条，一条水平扫描线为1024点。作为上述各像素数，根据需要，使用1280×1024点、1600×1200点、3200×2400点等。
另一方面，在上述驱动电路110b中装载有IC(集成电路)构成的源极驱动器103以及栅极驱动器104、控制器(控制电路、驱动电路)105、LED驱动电源106。
在上述结构中，从外部输入的用于显示的图像数据经由上述控制器105作为数字信号的显示数据D被输入源极驱动器103。源极驱动器103将输入的显示数据D进行分时，对于源极驱动器103中的第一源极驱动器～第n源极驱动器分别锁存(latch)，然后，与从控制器105输入的上述水平同步信号同步地进行D/A转换。
将这样进行了分时的显示数据D进行D/A转换，从而生成灰度显示用模拟电压(以下称作‘灰度显示电压’)的模拟显示数据信号。上述模拟显示数据信号经由未图示的数据线2分别被输出到LED显示部110a中的LED面板101内的对应的上述各LED3a、3b、3c。
进而，从上述控制器105对源极驱动器103中的第一源极驱动器～第n源极驱动器输出图像数据信号R、G、B或水平同步信号(相当于开始脉冲信号SP或锁存信号Ls)、时钟信号clk，而且对栅极驱动器104输出垂直同步信号或水平同步信号。此外，控制器105包括：I/O电路、用于存储图像数据的显示RAM、用于上述各种控制信号的生成电路或输出电路等。
在这样的显示装置中，为了例如在一水平同步信号期间可以将第一晶体管4维持在导通状态，设定电容器6的电容即可。此外，通过控制对各数据线2的电流值或电压值，控制作为控制信号被施加来自各数据线2的电流值或电压值的第一晶体管4从而可以控制流过各LED的电流量，所以也可进行灰度显示，并可以进行多色的彩色显示。
另外，上述各实施方式中，举出了使用LED作为发光部的例子，但作为上述发光部，只要是通过电压或电流的施加而自发光的装置就可以应用本发明，例如，也可以举出电致发光元件等。
此外，在上述实施方式中，举出了使用电容器作为保持部的例子，但只要是具有电容性，则也可以使用其它方式，例如，也可以使用液晶单元作为电容性元件。此时，可以使上述液晶单元作为各LED的光学遮光器(shutter)起作用。
另外，在矩阵显示装置中，作为降低连接的例子，可举出日本公开公报——特开平4-322296号公报(1992年11月12日公开)(对应美国申请：美国专利第5237314号(1993年8月17日公开))中记载的发明。在上述公报中，使用光辐射部件和光感测部件来降低连接，但对于保持显示的功能没有任何公开或提示。
此外，日本公开公报——特表2004-536337号公报(2004年12月2日公开)(对应外国申请：国际公开第03/007286号手册(2003年1月23日国际公开))中，将显示元件驱动电路引入作为存储了视频信号的情况下的数据存储节点的节点和显示元件之间，将数据存储电容器与该节点建立关系。由此，在视频信号的画面没有变化时，可以存储该画面而停止视频信号的寻址。这种形式的像素结构可以用于液晶显示器，但在对于存储表示视频信息的电荷无法使用显示元件的状况下，可以最适当地使用。这样的显示器的一例为使用发光二极管的例子，例如，是有源矩阵聚合体LED或有机LED(OLED)显示装置。关于该像素的配置中，可以从显示元件驱动电路的输出中取得再生(refresh)电路对临时存储电路的输入。这对缓冲从数据存储节点取得的信号有利(特表2004-536337号公报中的图5、段落号0037)。
但是，在上述公报中，对于如本发明这样，即使来自扫描线1的驱动信号成为低电平，也保持对各LED(发光部)3a、3b、3c的电源电流，没有任何公开或提示。
如上所述，本发明的发光装置、显示装置可以减轻耗电，同时进行发光或显示，可以良好地利用于对室内的彩色显示器、室外的广告、宣传、体育场用显示器、交通、运输设备用显示器、娱乐设备的应用等各种使用发光的领域。此外，本发明作为要求色调或亮度的均等性的平面型发光装置，也可以用于液晶的背光等。
以上，上述发光装置具有：多个的各发光部，配列为矩阵状；电源线，用于对所述各发光部分别供给用于发光的电源电流；控制部，用于分别控制对所述各发光部的电源电流的供给；驱动控制部，用于通过对所述控制部的控制信号的通断来控制作为电源电流的驱动电流或驱动电压；以及保持部，用于保持表示对所述发光部的电源电流的供给的所述控制信号。
在上述结构中，由于包括保持部，所以可以通过来自外部的脉冲形式的驱动信息将各发光部维持在要求的发光状态，即使在没有脉冲信号的期间(截止期间)，也可以维持各发光部的发光从而保持上述各发光部中的明度。由此，由于可以通过外部信号来控制各个发光部，所以具有可以容易地通过各个发光部使色调或亮度互相一致，并可以更均等化，同时也可以抑制以往的耗电损失的发生，有可以省电的效果。
在上述发光装置中，所述控制部为第一晶体管，根据对所述第一晶体管的第一控制端子的施加电压值或施加电流值是否超过阈值来通断电源电流也可以。
在上述发光装置中，使用于控制上述各发光部的发光的多个的各扫描线和多个的各数据线互相交叉而分别具有矩阵状，所述驱动控制部是各发光部中分别设置的第二晶体管，所述各扫描线分别连接到上述第二晶体管的第二控制端子，所述各数据线连接到第二晶体管，以便可以供给对所述第一晶体管的第一控制端子的控制信号也可以。
根据上述结构，通过使多个的各扫描线和多个的各数据线互相交叉而分别设置为矩阵状，可以动态地驱动各发光部，并可以降低布线数，所以可以小型化。
在上述发光装置中，所述多个各发光部也可以分别是发光二极管。在上述发光装置中，所述控制部也可以对所述多个的各发光二极管的阴极分别串联地连接。
在上述发光装置中，所述保持部也可以是电容元件。在上述发光装置中，所述电容元件也可以为电容器。
在上述发光装置中，也可以设置用于检测所述发光部的发光亮度的光检测部，例如，光电二极管。根据上述结构，即使各发光部由于亮度劣化等其光输出变化，也可以由上述光检测部检测各发光部的亮度的变化量，从而通过控制而容易地使上述各发光部中的亮度或色调均等化。
上述显示装置具有上述发光装置。根据上述结构，具有上述任何一项记载的发光装置，亮度或色调的均等化好，并可以降低耗电。
另外，发明的详细说明项中的具体的实施方式或实施例始终是用于使本发明的技术内容明确，不应仅限定于这样的具体例来狭义地进行解释，在本发明的精神和记载的发明权利要求范围内，也可以通过各种变更来实施。

Claims (9)

1.一种发光装置，其特征在于，具有：
多个的各发光部(3a、3b、3c)，排列为矩阵状；
电源线(VDD)，用于对所述各发光部(3a、3b、3c)，分别供给用于发光的电源电流；
控制部(4)，用于分别控制对所述各发光部(3a、3b、3c)的电源电流的供给；
驱动控制部(5)，用于通过通断来控制对所述控制部(4)的控制信号；以及
保持部(6)，用于保持表示对所述发光部(3a、3b、3c)的电源电流的供给的所述控制信号。
2.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述控制部(4)为所述第一晶体管(4)，根据对所述第一晶体管(4)的第一控制端子的施加电压值或施加电流值是否超过阈值来通断电源电流。
3.如权利要求2所述的发光装置，其特征在于，使用于控制上述各发光部(3a、3b、3c)的发光的多个的各扫描线(1)和多个的各数据线(2)互相交叉而分别具有为矩阵状，
所述驱动控制部(5)是各发光部(3a、3b、3c)中分别设置的第二晶体管(5)，
所述各扫描线(1)分别连接到上述第二晶体管(5)的第二控制端子，
所述各数据线(2)连接到第二晶体管(5)，以便可以供给对所述第一晶体管(4)的第一控制端子的控制信号
4.如权利要求1～3的任何一项所述的发光装置，其特征在于，所述多个的各发光部(3a、3b、3c)分别是发光二极管(3a、3b、3c)。
5.如权利要求4所述的发光装置，其特征在于，所述控制部(4)对所述多个的各发光二极管(3a、3b、3c)的阴极分别串联地连接。
6.如权利要求1～3的任何一项所述的发光装置，其特征在于，所述保持部(6)是电容元件(6)。
7.如权利要求6所述的发光装置，其特征在于，所述电容元件(6)是电容器(6)。
8.如权利要求1～3的任何一项所述的发光装置，其特征在于，设有用于检测所述发光部(3a、3b、3c)的发光亮度的光检测部(8)。
9.一种显示装置(110)，其特征在于，包括发光装置，该发光装置具有：
多个的各发光部(3a、3b、3c)，排列为矩阵状；
电源线(VDD)，用于对所述各发光部(3a、3b、3c)，分别供给用于发光的电源电流；
控制部(4)，用于分别控制对所述各发光部(3a、3b、3c)的电源电流的供给；
驱动控制部(5)，用于通过通断来控制对所述控制部(4)的控制信号；以及
保持部(6)，用于保持表示对所述发光部(3a、3b、3c)的电源电流的供给的所述控制信号。
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