JP2009025334A - 発光装置の制御方法、発光装置および電子機器 - Google Patents

発光装置の制御方法、発光装置および電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】表示体の実際の温度に応じて各発光素子を適切に制御する。
【解決手段】表示体10は、電気エネルギの供給によって発光する複数の発光素子Pを具備する。駆動回路20は、画像データに応じた電気エネルギを単位期間F毎に各発光素子Pに供給する。第1温度センサ51は、表示体10に設置されて温度T1を検出する。第2温度センサ52は、表示体10の背面側の回路基板40に設置されて温度T2を検出する。制御回路30は、温度T1が温度T2よりも高温で温度T1と温度T2との差分値ΔTが閾値THを上回る場合に、画像データに応じて単位期間F内に各発光素子Pに供給される電気エネルギが、差分値ΔTが閾値THを下回る場合と比較して減少するように、駆動回路20を制御する。
【選択図】図3

Description

本発明は、有機EL(Electroluminescence)素子などの発光素子を制御する技術に関する。
温度に応じた各発光素子の特性(例えば発光効率)の変化を補償するための各種の技術が従来から提案されている。例えば特許文献1には、有機ELパネルの表面に設置された温度センサが検出した温度に応じて各発光素子の駆動の態様を制御する技術が開示されている。
特開2006−251601号公報
ところで、有機ELパネルの表面に温度センサを設置する構成のもとでは温度センサの位置や設置の方法に関して様々な制約があるから、高精度に温度を測定し得る温度センサを設置することは困難である。一方、有機ELパネルから離間した位置(例えば回路基板の表面)ならば配置上の制約も少ないから、高精度な温度センサを設置することが可能である。しかし、温度センサが有機ELパネルから離間するため、有機ELパネルの実際の温度と温度センサが検出した温度との差異(誤差)が過大となる場合がある。すなわち、有機ELパネルの表面および有機ELパネルから離間した位置の何れに温度センサを設置した場合にも、実際の有機ELパネルの温度に応じて各発光素子を適切に制御することは困難である。以上の事情に鑑みて、本発明は、有機ELパネルなどの表示体の実際の温度に応じて各発光素子を適切に制御するという課題の解決をひとつの目的としている。
以上の課題を解決するために、本発明に係る発光装置は、電気エネルギの供給によって発光する複数の発光素子が配列する表示体と、画像データに応じた電気エネルギを単位期間毎に各発光素子に供給する駆動回路と、表示体に設置されて第1温度(例えば図1の温度T1)を検出する第1温度センサと、表示体とは別の部材に設置されて第2温度(例えば図1の温度T2)を検出する第2温度センサと、第1温度が第2温度よりも高温で第1温度と第2温度との差分値が閾値を上回る場合(例えば図3の関係R2)に、画像データに応じて単位期間内に各発光素子に供給される電気エネルギが、差分値が閾値を下回る場合(例えば図3の関係R1)と比較して減少するように、駆動回路を制御する制御回路とを具備する。
本発明においては、表示体側の第1温度センサが検出した第1温度と表示体とは別の部材に設置された第2温度センサが検出した第2温度との差分値に基づいて各発光素子に供給される電気エネルギが制御されるから、第1温度センサおよび第2温度センサの一方のみを利用して各発光素子を制御する構成と比較して各発光素子を適切に制御することが可能となる。発光装置は、各種の電子機器の表示装置として利用される。なお、制御回路は、例えば、駆動回路が各発光素子に供給する駆動電流のパルス幅および電流値の少なくとも一方を制御する。
本発明の好適な態様において、制御回路は、第1温度が高いほど、画像データに応じて単位期間内に各発光素子に供給される電気エネルギが減少するように、駆動回路を制御する。発光素子が高温であるほど発光効率は上昇するから、第1温度が高いほど電気エネルギを減少させる本態様によれば、高温時と低温時とで画像の明度を均一化することが可能である。
本発明の好適な態様において、制御回路は、第1温度が所定値を上回る場合に各発光素子に供給される電気エネルギがゼロとなるように、駆動回路を制御する。以上の態様によれば、第1温度が所定値を上回る場合に各発光素子に供給される電気エネルギがゼロに設定されるから、表示体が過度に高温となる事態を回避することができる。円偏光板などの光学体は加熱によって特性(位相差や偏光度)が変化するから、表示体の観察側の表面に円偏光板が貼着された構成に本発明は有効である。
本発明の好適な態様に係る発光装置は、制御回路が実装された回路基板を具備し、第2温度センサは、回路基板の表面に設置される。本態様によれば、高精度の第2温度センサを利用することが可能である。なお、熱伝導率の高い多数の配線が形成された回路基板は放熱性が高いから、第2温度センサが回路基板に設置された構成においては表示体と回路基板との温度差が格別に顕著となる。したがって、第2温度センサのみに基づいて発光素子の電気エネルギを制御する構成とすれば、実際の表示体の温度に応じた適切な制御が困難となる。本形態によれば、第1温度センサおよび第2温度センサの双方を利用して発光素子が制御されるから、第2温度センサが回路基板に設置された構成にも拘わらず各発光素子を適切に制御することができる。
本発明は、以上の各態様に係る発光装置を制御する方法としても特定される。本発明に係る発光装置の制御方法においては、表示体に配置された第1温度センサによって第1温度を検出し、表示体とは別の部材に設置された第2温度センサによって第2温度を検出し、第1温度が第2温度よりも高温で第1温度と第2温度との差分値が閾値を上回る場合に、画像データに応じて単位期間内に各発光素子に供給される電気エネルギが、差分値が閾値を下回る場合と比較して減少するように、駆動回路を制御する。以上の方法によっても、本発明に係る発光装置と同様の作用および効果が奏される。
<A:発光装置>
図1は、本発明の実施の形態に係る発光装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、発光装置100は、画像を表示する表示体10と、表示体10を駆動する駆動回路20と、駆動回路20を制御する制御回路30とを具備する。
表示体10は、複数の発光素子Pを基板12の表面に行列状に配列した構成の表示パネルである。各発光素子Pは、相互に対向する陽極と陰極との間に有機EL材料の発光層が介在する有機発光ダイオード素子である。表示体10の観察側の表面(例えば各発光素子Pを封止する封止板の表面)には円偏光板14が貼着される。円偏光板14は、観察側から入射して表示体10の内部で反射した外光の観察側への出射を抑制する。
駆動回路20は、例えば集積回路として表示体10の基板12に実装される。図1に示すように、駆動回路20は、単位期間F毎に各発光素子Pを行単位で順次に選択する選択回路22(走査線駆動回路)と、選択回路22による選択行の発光素子Pにデータ信号を供給することで各発光素子Pを発光させる信号供給回路24(データ線駆動回路)とを具備する。単位期間Fは、例えばフレーム期間である。
図2は、駆動回路20による制御の結果として単位期間F内に各発光素子Pに供給される電流(以下「駆動電流」という)IDRの波形を示すタイミングチャートである。同図に示すように、駆動電流IDRは、単位期間F(時間長tF)内の2個の発光期間PL(各時間長tL)にて電流値Aに設定され、各発光期間PL以外の期間にて電流値がゼロに設定される。発光素子Pは、電流値Aの電流が供給されることで発光する。
電流値Aは、画像を構成する各画素の階調を指定する画像データに応じて可変に制御される。例えば、画像データの指定する階調値が高いほど電流値Aは上昇する。一方、デューティ比D(%)は、単位期間Fの時間長tFに対する2個の発光期間PLの時間長の総和2tLの相対比(D=2tL/tF×100)と定義される。単位期間F内に各発光素子Pに供給される電気エネルギ(さらには電気エネルギの供給による発光量)は、駆動電流IDRの電流値Aとデューティ比Dとに応じて可変に制御される。
図1の制御回路30は、回路基板40の表面に集積回路として実装される。回路基板40は、表示体10の背面側に配置される。回路基板40と表示体10の基板12とに接合された可撓性の配線基板(図示略)を介して駆動回路20と制御回路30とは電気的に接続される。制御回路30は、同期信号や各種の制御信号を供給することで駆動回路20を制御する。なお、回路基板40の表面には、画像データに各種の処理を実行して駆動回路20に出力する画像処理回路や、表示体10および駆動回路20に電源を供給する電源回路が実際には配置されるが、図1では図示を便宜的に省略する。
図1に示すように、表示体10の基板12の表面には第1温度センサ51が設置される。第1温度センサ51は、表示体10の周囲の温度T1を検出するための素子である。一方、回路基板40の表面(すなわち表示体10から離間した位置)には第2温度センサ52が設置される。第2温度センサ52は、回路基板40の周囲の温度T2を検出するための素子である。周囲の温度に応じて抵抗が変化する抵抗体が第1温度センサ51や第2温度センサ52として好適に採用される。
図1に示すように、制御回路30は、演算部32と判定部34とを含む。演算部32は、温度T1と温度T2との差分値ΔT(ΔT=T1−T2)を算定する。判定部34は、差分値ΔTと所定の閾値THとの大小を判定する。閾値THは、例えば5℃程度に設定される。制御回路30は、第1に、各発光素子Pに供給される電気エネルギが温度T1に応じて変化するように、第2に、温度T1と各発光素子Pに供給される電気エネルギとの関係が判定部34による判定の結果に応じて変化するように、駆動回路20を制御する。以上の制御について詳述すると以下の通りである。
図3は、第1温度センサ51が検出した温度T1と各発光素子Pに供給される駆動電流IDRのデューティ比Dとの関係を示す概念図である。同図の関係R1は、差分値ΔTが閾値TH以下である場合の温度T1とデューティ比Dとの関係を示し、関係R2は、差分値ΔTが閾値THを上回る場合の温度T1とデューティ比Dとの関係を示す。
図3に示すように、制御回路30は、差分値ΔTが閾値TH以下である場合(関係R1)および閾値THを上回る場合(関係R2)の何れにおいても、温度T1が上昇するほど駆動電流IDRのデューティ比Dが段階的に低下する(すなわち各発光素子PLの時間長tLが短くなる)ように駆動回路20を制御する。したがって、単位期間F内に各発光素子Pに供給される電気エネルギ(さらには各発光素子Pの発光量)は、同じ階調が指定された場合であっても温度T1が高いほど減少する。
表示体10の温度T1が高いほど発光素子Pの発光効率(所定の電流が供給されたときの発光素子Pの輝度)は上昇するから、駆動電流IDRのデューティ比Dが固定された構成においては、温度T1が高いほど画像の明度が高くなる。本形態では温度T1が高いほどデューティ比Dが低下するから、温度T1の高低に応じた画像の明度の変化が抑制される。すなわち、高温時の画像の明度を抑制するとともに低温時の画像の明度を維持することが可能である。また、発光素子Pに供給される電気エネルギが高いほど劣化が進行するという発光素子Pの特性を考慮すると、本形態によれば、高温時における発光素子Pの劣化が抑制(長寿命化)されるとも言える。
また、差分値ΔTが閾値THを上回る(したがって温度T1は温度T2よりも高い)と判定部34が判定した場合、制御回路30は、関係R2として図示されるように、差分値ΔTが閾値TH以下である場合(関係R1)と比較して、各発光素子Pに供給される駆動電流IDRのデューティ比Dが低くなるように駆動回路20を制御する。したがって、第1温度センサ51の検出した温度T1や画像データの指定する階調値に変化がない場合であっても、差分値ΔTが閾値THを上回る状態のもとで単位期間F内に発光素子Pに供給される電気エネルギは、差分値ΔTが閾値TH以下である状態のもとで単位期間F内に発光素子Pに供給される電気エネルギを下回る。
さらに詳述すると、差分値ΔTが閾値THを上回る場合のデューティ比Dは、差分値ΔTが閾値TH以下である場合のデューティ比Dと比較して10%だけ低い数値に設定される。例えば、温度T1が常温の範囲内(0℃〜40℃)の範囲内にある場合、差分値ΔTが閾値THを上回るときのデューティ比Dは、差分値ΔTが閾値TH以下であるときのディーティ比D(50%)を下回る40%に設定される。また、温度T1が80℃を上回る場合、差分値ΔTが閾値TH以下であればデューティ比Dが10%に設定されるのに対し、差分値ΔTが閾値THを上回ればデューティ比Dは0%に設定される。すなわち、温度T1が80℃以上で差分値ΔTが閾値THを上回る場合には総ての発光素子Pの発光が強制的に停止する。
表示体10の温度T1は温度T2と比較して上昇し易い。例えば、熱伝導性の高い銅線が形成された回路基板40は表示体10と比較して放熱し易いから、発光装置100の電源の切断後に再び電源を投入した場合、表示体10の温度T1は回路基板40の周辺の温度T2と比較して高温となる。また、表示体10の観察側の表面に太陽光が直接的に照射された場合、表示体10の温度T1は、表示体10の背面側に位置する回路基板40の温度T2と比較して高温となる。さらに、速度などの情報を表示する計器盤(インパネ)として発光装置100を自動車の車内に設置した場合、例えば夏季に車内の温度が上昇すると、車内に対面する表示体10の温度T1は背面側の回路基板40の温度T2と比較して高温となる。そして、表示体10の温度T1が温度T2と比較して過度に上昇したうえに各発光素子Pの駆動による発熱が追加されると、表示体10の要素(例えば円偏光板14)が加熱に起因して劣化する可能性がある。本形態においては、差分値ΔTが閾値THを上回るほどに温度T1が温度T2よりも高温となった場合にデューティ比Dの低下によって各発光素子Pの発熱が抑制されるから、加熱に起因した表示体10の劣化を有効に防止できるという利点がある。
また、表示体10の基板12上に設置される第1温度センサ51には材料および構造や設置の位置および方法に関して様々な制約があるから、第1温度センサ51は、以上のような制約が少ない第2温度センサ52と比較して低精度となり易い(すなわち温度T1の誤差は温度T2と比較して大きい)。すなわち、実際の表示体10の温度は温度T1と比較して高温となる可能性がある。したがって、第1温度センサ51が検出した温度T1のみに基づいて関係R1のもとでデューティ比Dを制御する構成においては、実際の表示体10の温度が温度T1と比較して高温となることで表示体10の各要素が劣化する可能性がある。本形態においては温度T1と温度T2との差分値ΔTが閾値THを上回る場合に各発光素子Pに供給される電気エネルギが抑制されるから、第1温度センサ51のみを利用した構成と比較して、加熱に起因した表示体10の劣化を防止できるという利点がある。
一方、加熱に起因した表示体10の劣化の防止のみに着目すれば、差分値ΔTと閾値THとの大小に拘わらず、デューティ比Dを関係R2のもとで温度T1に応じて制御するという構成も考えられる。しかし、関係R2のもとでは温度T1が低い場合の各発光素子Pの輝度を確保することが困難である。本形態によれば、差分値ΔTと閾値THとの大小に応じて温度T1とデューティ比Dとの関係が変化するから、差分値ΔTが閾値TH以下である場合には各発光素子Pの輝度を充分に確保することができる。すなわち、本形態においては、高温時における表示体10の損傷と低温時における輝度の確保とが両立されるという利点がある。
<B:変形例>
以上の形態には様々な変形を加えることができる。具体的な変形の態様を例示すれば以下の通りである。なお、以下の例示から2以上の態様を任意に選択して組合わせてもよい。
(1)変形例1
以上の形態においては差分値ΔTをひとつの閾値THと比較したが、差分値ΔTを複数の閾値THと比較する構成も採用される。例えばいま、閾値TH1と閾値TH2(TH2>TH1)を想定する。制御回路30は、差分値ΔTが閾値TH1以下である場合、駆動電流IDRが図3の関係R1を充足するように駆動回路20を制御し、差分値ΔTが閾値TH1から閾値TH2までの範囲内にある場合(TH1<ΔT≦TH2)、駆動電流IDRが図3の関係R2を充足するように駆動回路20を制御する。また、差分値ΔTが閾値TH2を上回る場合、制御回路30は、差分値ΔTが閾値TH1から閾値TH2までの範囲内にある場合と比較して駆動電流IDRのデューティ比Dを減少させる。
(2)変形例2
以上の形態においては第1温度センサ51が検出した温度T1に応じて駆動電流IDR(デューティ比D)を制御したが、第2温度センサ52が検出した温度T2に応じて駆動電流IDRを制御する構成も採用される。また、第2温度センサ52が設置される位置は回路基板40に限定されない。例えば、発光装置100を収容する筐体に第2温度センサ52を設置した構成も採用される。すなわち、表示体10とは別の部材に第2温度センサ52を設置した構成が好適である。
(3)変形例3
温度T1と駆動電流IDRのデューティ比D(各発光素子Pに供給される電気エネルギ)との関係は以上の例示に限定されない。例えば、図3の例示では温度T1に応じてデューティ比Dを段階的に変化させたが、駆動電流IDRのデューティ比Dが温度T1に対して直線的に変化する構成も好適に採用される。
(4)変形例4
以上の形態においては、温度T1に応じて駆動電流IDRのデューティ比D(あるいはパルス幅)を制御するとともに画像データに応じて駆動電流IDRの電流値Aを制御したが、温度T1や画像データに応じた制御の対象は適宜に変更される。例えば、温度T1に応じて駆動電流IDRの電流値Aを制御するとともに画像データに応じて駆動電流IDRのデューティ比Dを制御する構成も採用される。制御回路30は、温度T1が高いほど駆動電流IDRの電流値Aが低下し、かつ、差分値ΔTが閾値TH1を上回る場合の電流値Aが閾値TH1を下回る場合と比較して低くなるように駆動回路20を制御する。また、温度T1および画像データに応じて駆動電流IDRのデューティ比Dおよび電流値Aの一方のみを制御する構成も採用される。
また、以上の形態においては駆動電流IDRを直接的に制御したが、例えば温度T1に応じて画像データを補正することで、駆動電流IDRが温度T1や差分値ΔTに対して図3の関係(R1,R2)を充足するように駆動電流IDRを間接的に制御してもよい。以上の例示のように、制御回路30による直接的な制御の対象は本発明において任意であり、単位期間F内に各発光素子Pに供給される電気エネルギ(例えば発光期間PLにわたる電流値Aの時間積分)が、制御回路30による駆動回路20の制御の結果として、温度T1および画像データに応じて変化する構成であればよい。
(5)変形例5
有機発光ダイオード素子は発光素子Pの例示に過ぎない。例えば、無機EL素子やLED(Light Emitting Diode)素子などの発光素子を利用した発光装置にも本発明は適用される。すなわち、発光素子は、電気エネルギの供給(例えば電流の供給や電圧の印加)で発光する素子と定義される。
<C:応用例>
次に、本発明に係る発光装置100を利用した電子機器について説明する。図4ないし図6には、以上に説明した何れかの形態に係る発光装置100を採用した電子機器の形態が図示されている。
図4は、発光装置100を採用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ2000は、各種の画像を表示する発光装置100と、電源スイッチ2001やキーボード2002が設置された本体部2010とを具備する。
図5は、発光装置100を適用した携帯電話機の構成を示す斜視図である。携帯電話機3000は、複数の操作ボタン3001およびスクロールボタン3002と、各種の画像を表示する発光装置100とを備える。スクロールボタン3002を操作することによって、発光装置100に表示される画面がスクロールされる。
図6は、発光装置100を適用した携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistants)の構成を示す斜視図である。携帯情報端末4000は、複数の操作ボタン4001および電源スイッチ4002と、各種の画像を表示する発光装置100とを備える。電源スイッチ4002を操作すると、住所録やスケジュール帳といった様々な情報が発光装置100に表示される。
なお、本発明に係る発光装置が適用される電子機器としては、図4から図6に例示した機器のほか、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、プリンタ、スキャナ、複写機、ビデオプレーヤ、タッチパネルを備えた機器、自動車のインパネ(計器盤)などが挙げられる。
本発明の実施形態に係る発光装置の構成を示すブロック図である。 発光素子に供給される駆動電流の波形を示すタイミングチャートである。 表示体から検出した温度と駆動電流のデューティ比との関係を示すグラフである。 本発明に係る電子機器の形態(パーソナルコンピュータ)を示す斜視図である。 本発明に係る電子機器の形態(携帯電話機)を示す斜視図である。 本発明に係る電子機器の形態(携帯情報端末)を示す斜視図である。
符号の説明
100……発光装置、10……表示体、12……基板、14……円偏光板、20……駆動回路、22……選択回路、24……信号供給回路、30……制御回路、32……演算部、34……判定部、40……回路基板、51……第1温度センサ、52……第2温度センサ。

Claims (7)

  1. 電気エネルギの供給によって発光する複数の発光素子が配列する表示体と、
    画像データに応じた電気エネルギを単位期間毎に前記各発光素子に供給する駆動回路と、
    前記表示体に設置されて第1温度を検出する第1温度センサと、
    前記表示体とは別の部材に設置されて第2温度を検出する第2温度センサと、
    前記第1温度が前記第2温度よりも高温で前記第1温度と前記第2温度との差分値が閾値を上回る場合に、前記画像データに応じて前記単位期間内に前記各発光素子に供給される電気エネルギが、前記差分値が前記閾値を下回る場合と比較して減少するように、前記駆動回路を制御する制御回路と
    を具備する発光装置。
  2. 前記制御回路は、前記第1温度が高いほど、前記画像データに応じて前記単位期間内に前記各発光素子に供給される電気エネルギが減少するように、前記駆動回路を制御する
    請求項1の発光装置。
  3. 前記制御回路は、前記第1温度が所定値を上回る場合に前記各発光素子に供給される電気エネルギがゼロとなるように、前記駆動回路を制御する
    請求項1の発光装置。
  4. 前記制御回路は、前記駆動回路が各発光素子に供給する駆動電流のパルス幅および電流値の少なくとも一方を制御する
    請求項1から請求項3の何れかの発光装置。
  5. 前記制御回路が実装された回路基板を具備し、
    前記第2温度センサは、前記回路基板の表面に設置される
    請求項1または請求項2の発光装置。
  6. 請求項1から請求項5の何れかの発光装置を具備する電子機器。
  7. 電気エネルギの供給によって発光する複数の発光素子が配列する表示体と、画像データに応じた電気エネルギを単位期間毎に前記各発光素子に供給する駆動回路とを具備する発光装置を制御する方法であって、
    前記表示体に配置された第1温度センサによって第1温度を検出し、
    前記表示体とは別の部材に設置された第2温度センサによって第2温度を検出し、
    前記第1温度が前記第2温度よりも高温で前記第1温度と前記第2温度との差分値が閾値を上回る場合に、前記画像データに応じて前記単位期間内に前記各発光素子に供給される電気エネルギが、前記差分値が前記閾値を下回る場合と比較して減少するように、前記駆動回路を制御する
    発光装置の制御方法。
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