JP4779456B2 - 発光装置、電子機器、および発光装置の駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、特性値の時間変化を推定する方法、および特性値の時間変化を自己補正する装置に関する。また、有機ＥＬ素子等の発光素子を備えた発光装置、および当該発光装置の駆動方法に関する。

有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子を定電流駆動させると、素子の劣化により時間とともに輝度が減衰していく。有機ＥＬ素子の発光寿命を延ばすために当該減衰を補正する方法としては、有機ＥＬ素子の発光時間に応じて駆動電流量を調整する方法が知られている（特許文献１参照）。

また、従来この輝度の減衰は指数関数的であるとされていた。よって、上記補正においては、時間ｔだけ駆動電流を印加された有機ＥＬ素子の輝度Ｌは式Ｌ＝Ｌ₀×（１／２）＾（ｔ／Ｔ₀）で表されるとし、当該式に基づいて駆動電流量を調整していた。ここで、Ｌ₀は初期輝度、Ｔ₀は輝度の半減期である。

特開２００４−２９７１５号公報

しかしながら、実際の有機ＥＬ素子の輝度は上記式とは異なる挙動を示し、駆動電流の印加時間から輝度の減衰を正確に推定することはできなかった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、時間とともに変化する特性値を推定する方法、および特性値の時間変化を推定することが可能な装置を提供することにある。また、本発明の目的の他の一つは、駆動電流の印加時間から輝度の減衰を推定するとともに、当該推定に基づいて輝度を補正することが可能な発光装置、当該発光装置を備えた電子機器、および当該発光装置の駆動方法を提供することにある。

本発明による特性値の推定方法は、時間ｔに依存する特性値Ｌを、下記式（１）によって推定することを特徴とする。
Ｌ＝Ｌ₀×（Ｄ／１００）＾（（ｔ／Ｔ_D）＾α）…（１）
ただし、Ｌ₀は時間ｔ＝０における初期特性値、Ｔ_Dは前記特性値Ｌが前記初期特性値Ｌ₀のＤ％になるまでに要する時間、αは定数である。

上記方法によれば、推定する特性値Ｌに応じてＬ₀，Ｄ，Ｔ_D，αを定めた上記式（１）を用いることによって、指数関数に乗らない特性値Ｌの時間変化、特に特性値Ｌの減衰を推定することができる。なお、本稿において記号「＾」は、その右側の数を指数とするべき乗を表すものとし、例えば「ｍ＾ｎ」はｍのｎ乗を表す。

上記方法において、前記特性値Ｌは定電流駆動された発光装置の輝度であり、前記初期特性値Ｌ₀は前記発光装置の初期輝度であり、前記時間ｔは前記定電流の印加時間ｔ_apであってもよい。この方法によれば、発光装置の、指数関数に乗らない輝度Ｌの時間変化、特に輝度Ｌの減衰を推定することができる。

本発明による特性値の推定方法は、積算部および計算部を有する演算装置を用いて、時間ｔに依存する特性値Ｌを推定する方法であって、前記積算部が前記時間ｔを演算し、前記計算部が前記時間ｔと下記式（１）とを用いて前記特性値Ｌを計算することを特徴とする。
Ｌ＝Ｌ₀×（Ｄ／１００）＾（（ｔ／Ｔ_D）＾α）…（１）
ただし、Ｌ₀は時間ｔ＝０における初期特性値、Ｔ_Dは前記特性値Ｌが前記初期特性値Ｌ₀のＤ％になるまでに要する時間、αは定数である。この方法によれば、演算装置を用いて、時間ｔによる特性値Ｌの変化、特に特性値Ｌの減衰を推定することができる。

本発明による装置は、与えられた入力を当該入力の値に応じた値の出力に変換する素子と、前記素子が作動された累積の時間ｔを演算する積算部と、前記時間ｔと下記式（１）とに基づいて、前記時間ｔの経過に伴い初期出力値から減衰した前記素子の現出力値Ｌまたは当該現出力値Ｌを反映した特性値を推定する推定部とを備えることを特徴とする。
Ｌ＝Ｌ₀×（Ｄ／１００）＾（（ｔ／Ｔ_D）＾α）…（１）
ただし、Ｌ₀は時間ｔ＝０における初期出力値、Ｔ_Dは前記現出力値Ｌが前記初期出力値Ｌ₀のＤ％になるまでに要する時間、αは定数である。

上記構成の装置は、素子の特性に応じてＬ₀，Ｄ，Ｔ_D，αを定めた上記式（１）に、積算部が演算した時間ｔを適用することによって、予め参照テーブルなどを備えることなく現出力値Ｌを推定することができる。

上記装置は、前記素子に前記入力を与えて作動させる駆動部と、前記推定部により推定された前記現出力値Ｌまたは前記特性値に基づいて前記駆動部から前記素子に与えられる入力の値を補正する補正部とをさらに備えていてもよい。このような構成によれば、推定された現出力値Ｌをもとに入力の値を補正することによって、素子の出力を所望の値とすることができる。

本発明による発光装置は、駆動電流の大きさに応じて発光する発光素子と、オン電流またはオフ電流のいずれかの前記駆動電流を前記発光素子に印加する駆動回路と、前記オン電流の印加時間ｔ_apを演算する積算部と、前記印加時間ｔ_apと下記式（２）とに基づいて定まる輝度Ｌに応じた補正値を用いて前記駆動電流を補正する駆動電流制御回路とを含む輝度減衰補正機構を備えることを特徴とする。
Ｌ＝Ｌ₀×（Ｄ／１００）＾（（ｔ_ap／Ｔ_D）＾α）…（２）
ただし、Ｌ₀は前記印加時間ｔ_apが０の状態の前記発光素子に前記オン電流を印加したときの初期輝度、Ｔ_Dは前記発光素子に前記オン電流を印加した場合に前記輝度Ｌが前記初期輝度Ｌ₀のＤ％になるまでに要する時間、αは定数である。

上記構成の発光装置は、発光素子の特性に応じてＬ₀，Ｄ，Ｔ_D，αを定めた上記式（２）に、積算部が演算したオン電流の印加時間ｔ_apを適用することによって、その時点における発光素子の輝度Ｌを推定する。そして、駆動電流制御回路が、輝度Ｌに基づいてオン電流を補正する。より詳細には、輝度Ｌと初期輝度Ｌ₀との比に応じてオン電流を増加させて発光素子の発光輝度を向上させることにより、劣化による発光装置の発光輝度の減衰を防ぐことができる。以上のように、上記構成の発光装置は、オン電流の印加時間ｔ_apから輝度の減衰を推定するとともに、当該推定に基づいて輝度を補正することができる。これにより、発光装置の長寿命化を実現することができる。上記構成は、特に、恒常的に定電流で駆動する発光装置、およびオン電流とオフ電流の２値の駆動電流で駆動する発光装置に適用するのが好ましい。

本発明による発光装置は、駆動電流の大きさに応じて発光する発光素子と、オン電流、オフ電流、および前記オン電流と前記オフ電流との間の大きさの電流のいずれかの前記駆動電流を前記発光素子に印加する駆動回路と、前記駆動電流の換算印加時間ｔ_c＝∫（（ｌ（ｔ）／Ｌ₀）＾β）ｄｔを演算する積算部と、前記換算印加時間ｔ_cと下記式（３）とに基づいて定まる輝度Ｌに応じた補正値を用いて前記駆動電流を補正する駆動電流制御回路とを含む輝度減衰補正機構を備えることを特徴とする。
Ｌ＝Ｌ₀×（Ｄ／１００）＾（（ｔ_c／Ｔ_D）＾α）…（３）
ただし、Ｌ₀は前記印加時間ｔ_cが０の状態の前記発光素子に前記オン電流を印加したときの初期輝度、Ｔ_Dは前記発光素子に前記オン電流を印加した場合に前記輝度Ｌが前記初期輝度Ｌ₀のＤ％になるまでに要する時間、ｌ（ｔ）は各時刻ｔにおける前記発光素子の輝度、αおよびβは定数である。

上記構成の発光装置において、積算部は、発光素子への総負荷と、発光素子がオン電流で換算印加時間ｔ_cだけ駆動されたとしたときの総負荷とが互いに等しくなるような換算印加時間ｔ_cを演算する。ここで、当該積算時に用いる定数βは、１．５８とするのが望ましい。

そして、発光素子の特性に応じてＬ₀，Ｄ，Ｔ_D，αを定めた上記式（３）に、前記換算印加時間ｔ_cを適用することによって、その時点における発光素子の輝度Ｌを推定する。さらに、駆動電流制御回路が、輝度Ｌに基づいてオン電流を補正する。より詳細には、輝度Ｌと初期輝度Ｌ₀との比に応じてオン電流を増加させて発光素子の発光輝度を向上させることにより、劣化による発光装置の発光輝度の減衰を防ぐことができる。以上のように、上記構成の発光装置は、駆動電流が３値以上の場合であっても、駆動電流の印加時間および輝度ｌ（ｔ）から輝度の減衰を推定するとともに、当該推定に基づいて輝度を補正することができる。これにより、発光装置の長寿命化を実現することができる。

上記の発光装置において、前記補正は、前記駆動電流をＬ₀／Ｌ倍とする補正であることが望ましい。駆動電流と発光素子の輝度とが略比例関係にある場合、上記補正によって発光輝度を初期輝度Ｌ₀と略等しい状態に保つことができる。

上記の発光装置において、前記発光素子は有機ＥＬ素子を含んでいてもよい。この構成によれば、駆動電流の印加時間から輝度の減衰を推定するとともに、当該推定に基づいて輝度を補正することが可能な有機ＥＬ発光装置が得られる。

上記の発光装置において、前記輝度減衰補正機構は、前記補正を複数の前記発光素子毎に行うものであってもよい。この構成によれば、複数の発光素子の間で印加された駆動電流の履歴が異なっていても、それぞれの発光素子に対して適正な電流補正を行うことができる。よって、輝度ムラのない高品位な発光装置が得られる。

本発明による電子機器は、上記の発光装置を備えることを特徴とする。この構成の電子機器は、発光素子の劣化による輝度ムラのない高品位な発光を行うことができる。これにより、電子機器の長寿命化を実現することができる。

本発明による発光装置の駆動方法は、駆動回路から印加される駆動電流の大きさに応じて発光する発光素子を備えた発光装置の駆動方法であって、前記駆動電流の一つであるオン電流の印加時間ｔ_apを演算する第１のステップと、前記印加時間ｔ_apと下記式（２）とに基づいて定まる輝度Ｌに応じた補正値を用いて前記駆動電流を補正する第２のステップとを有すること特徴とする。
Ｌ＝Ｌ₀×（Ｄ／１００）＾（（ｔ_ap／Ｔ_D）＾α）…（２）
ただし、Ｌ₀は前記印加時間ｔ_apが０の状態の前記発光素子に前記オン電流を印加したときの初期輝度、Ｔ_Dは前記発光素子に前記オン電流を印加した場合に前記輝度Ｌが前記初期輝度Ｌ₀のＤ％になるまでに要する時間、αは定数である。

上記駆動方法においては、発光素子の特性に応じてＬ₀，Ｄ，Ｔ_D，αを定めた上記式（２）に、積算部が演算したオン電流の印加時間ｔ_apを適用することによって、その時点における発光素子の輝度Ｌを推定する。そして、輝度Ｌに基づいてオン電流を補正する。より詳細には、輝度Ｌと初期輝度Ｌ₀との比に応じてオン電流を増加させて発光素子の発光輝度を向上させることにより、発光素子の劣化による輝度の減衰を防ぐことができる。以上のように、上記駆動方法によれば、オン電流の印加時間ｔ_apから輝度の減衰を推定するとともに、当該推定に基づいて輝度を補正することができる。これにより、発光装置の長寿命化を実現することができる。上記方法は、特に、恒常的に定電流で駆動する発光装置、およびオン電流とオフ電流の２値の駆動電流で駆動する発光装置に適用するのが好ましい。

本発明による発光装置の駆動方法は、駆動回路から印加される駆動電流の大きさに応じて発光する発光素子を備えた発光装置の駆動方法であって、前記駆動電流の換算印加時間ｔ_c＝∫（（ｌ（ｔ）／Ｌ₀）＾β）ｄｔを演算する第１のステップと、前記換算印加時間ｔ_cと下記式（３）とに基づいて定まる輝度Ｌに応じた補正値を用いて前記輝度Ｌに基づいて前記駆動電流を補正する第２のステップとを有することを特徴とする。
Ｌ＝Ｌ₀×（Ｄ／１００）＾（（ｔ_c／Ｔ_D）＾α）…（３）
ただし、Ｌ₀は前記印加時間ｔ_cが０の状態の前記発光素子に前記オン電流を印加したときの初期輝度、Ｔ_Dは前記発光素子に前記オン電流を印加した場合に前記輝度Ｌが前記初期輝度Ｌ₀のＤ％になるまでに要する時間、ｌ（ｔ）は各時刻ｔにおける前記発光素子の輝度、αおよびβは定数である。

上記駆動方法では、第１のステップにおいて、発光素子への総負荷と、発光素子がオン電流で換算印加時間ｔ_cだけ駆動されたとしたときの総負荷とが互いに等しくなるような換算印加時間ｔ_cを演算する。ここで、当該積算時に用いる定数βは、１．５８とするのが望ましい。

そして、発光素子の特性に応じてＬ₀，Ｄ，Ｔ_D，αを定めた上記式（３）に、前記換算印加時間ｔ_cを適用することによって、その時点における発光素子の輝度Ｌを推定する。さらに、輝度Ｌに基づいてオン電流を補正する。より詳細には、輝度Ｌと初期輝度Ｌ₀との比に応じてオン電流を増加させて発光素子の発光輝度を向上させることにより、発光素子の劣化による輝度の減衰を防ぐことができる。以上のように、上記駆動方法によれば、駆動電流が３値以上の場合であっても、駆動電流の印加時間および輝度ｌ（ｔ）から輝度の減衰を推定するとともに、当該推定に基づいて輝度を補正することができる。これにより、発光装置の長寿命化を実現することができる。

上記の駆動方法において、前記発光装置は、前記第１のステップおよび前記第２のステップを複数の前記発光素子毎に行うものであってもよい。この駆動方法によれば、複数の発光素子の間で印加された駆動電流の履歴が異なっていても、それぞれの発光素子に対して適正な電流補正を行うことができる。よって、輝度ムラのない高品位な発光を行うことができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
＜Ａ．ラインヘッド＞
図１は、本発明の「電子機器」としての露光装置１００の模式斜視図である。この露光装置１００は、プリンタなどにおいて露光手段として用いられるもので、「発光装置」としてのラインヘッド１と、レンズアレイ１１０と、感光体ドラム１２０とを備えている。

ラインヘッド１は、制御回路群１０によって制御される複数の「発光素子」としての有機ＥＬ素子７０を備えている。有機ＥＬ素子７０は、一対の電極の間に有機発光層を備えたもので、当該一対の電極を介して有機発光層に駆動電流が印加されると、当該駆動電流の大きさに応じた輝度で発光する素子である。本実施形態では、オン電流またはオフ電流のいずれかが印加される構成となっており、有機ＥＬ素子７０は２値表示を行う。すなわち、すべての有機ＥＬ素子７０は、オン電流を印加されてオン電流の大きさに応じた輝度で発光する状態、またはオフ電流を印加されて発光を行わない状態のいずれかの状態にある。また、これらの中間の輝度は、オン電流のパルス幅を変調して発光時間を調整することによって表現される。各々の有機ＥＬ素子７０は、レンズアレイ１１０に向けて発光する。

レンズアレイ１１０は、ラインヘッド１からの光を感光体ドラム１２０上に結像させる。ラインヘッド１とレンズアレイ１１０とは、互いにアライメントされた状態で一体的に構成され、これによってラインヘッドモジュール１０１となっている。感光体ドラム１２０は、ドラム回転軸１２０ａを中心に回転しながら、表面をラインヘッド１からの光によって順次露光される。図１では、説明のためにラインヘッド１、レンズアレイ１１０、感光体ドラム１２０が互いに分離して描かれているが、実際は近接して配置されている。

図２は、ラインヘッド１の構成を模式的に示した平面図である。細長い矩形の素子基板８０上には、複数の有機ＥＬ素子７０、制御回路群１０、および有機ＥＬ素子７０に電力を供給する電源線８１，８２が形成されている。有機ＥＬ素子７０は、千鳥状に整列配置されている。各々の有機ＥＬ素子７０は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）を含む駆動素子７０１を有している。駆動素子７０１は、これらを制御する制御回路群１０に接続されている。駆動素子７０１のソース領域には電源線が接続され、ゲート電極に制御回路群１０が接続されている。そして、制御回路群１０により駆動素子７０１の動作が制御され、駆動素子７０１により有機ＥＬ素子７０の発光層への通電が制御されるようになっている。素子基板８０は、有機ＥＬ素子７０の発光面が感光体ドラム１２０に対向するように配置されており、その際、有機ＥＬ素子７０の整列方向が感光体ドラム１２０のドラム回転軸１２０ａと平行になるように配置されている。

＜Ｂ．輝度減衰の推定方法＞
上記有機ＥＬ素子７０は、駆動電流の印加時間に応じて素子が劣化し、輝度が減衰していくという特徴を有する。本発明によれば、この輝度の減衰を推定することができる。以下、図５を用いて輝度減衰の推定方法について説明する。

図５のグラフにおける実線は、有機ＥＬ素子７０にオン電流を印加して駆動させたときの輝度の変化を表したものである。本発明の発明者は、以下の式（２）によって当該輝度の変化を正確に推定可能であることを見出した。
Ｌ＝Ｌ₀×（Ｄ／１００）＾（（ｔ_ap／Ｔ_D）＾α）…（２）
ここで、Ｌはオン電流を印加時間ｔ_apだけ印加したときの有機ＥＬ素子７０の輝度、Ｌ₀は印加時間ｔ_apが０の状態の有機ＥＬ素子７０にオン電流を印加したときの初期輝度、Ｔ_Dは有機ＥＬ素子７０にオン電流を印加した場合に輝度Ｌが初期輝度Ｌ₀のＤ％になるまでに要する時間、αは定数である。

上記式（２）において、各定数に有機ＥＬ素子７０の特性から決まる値、すなわちＬ₀＝３２００［Ｃｄ／ｍ²］，Ｄ＝５０，Ｔ_D＝７５０［ｈ］，α＝０．３３を代入したときのグラフが図５中の一点鎖線であり、実測値（直線）と非常によく合うことが分かる。ここでαは、実測値の（ｔ_ap，Ｌ）のデータを少なくとも３点取得し、そのいずれもが上記式（２）を満たすような値として決定される。このように、上記式（２）を用いることによって有機ＥＬ素子７０の輝度の減衰を正確に推定することができる。

なお、従来この輝度の減衰は、指数関数的であるとされていた。これは、上記式（２）において、Ｌ₀＝３２００［Ｃｄ／ｍ²］，Ｄ＝５０，Ｔ_D＝７５０［ｈ］，α＝１を代入した場合に相当する。このグラフは図５中の破線であり、実測値とは、輝度が半減した一点を除いて合致しない。このように、従来の単純な指数関数では有機ＥＬ素子７０の輝度の減衰を正確に推定することはできず、この点からも本発明による推定方法の優位性が確認できる。

＜Ｃ．ラインヘッドの駆動方法＞
本実施形態のラインヘッド１は、上記式（２）に基づいて有機ＥＬ素子７０の輝度減衰を補正し、初期の輝度を維持させるための輝度減衰補正機構５（図３参照）を備えている。以下ではこの輝度減衰補正機構５、および輝度減衰補正機構５を利用したラインヘッド１の駆動方法について説明する。

図３は輝度減衰補正機構５の電気ブロック図であり、図４は輝度減衰補正機構５を利用したラインヘッド１の駆動方法の工程図である。図３に示すように、輝度減衰補正機構５は、シーケンス制御回路２０、積算部３０、計算部４０、「補正部」の一つである駆動電流制御回路５０、駆動回路６０、有機ＥＬ素子７０から構成される。このうち、有機ＥＬ素子７０を除いたものが上記制御回路群１０に相当する。制御回路群１０の各構成要素は、電子回路を用いて構成することができる。以下、これら各構成要素の機能について述べながら、ラインヘッド１の駆動方法について説明する。

まず、ステップＳ１０１では、シーケンス制御回路２０は、発光のフレーム周期毎に積算部３０に対してフレーム同期信号ａを出力する。積算部３０は、図示しない不揮発性メモリおよびカウンタ回路を備えており、シーケンス制御回路２０から入力されたフレーム同期信号ａのうち、オン電流を印加されたフレームに対応するものをカウントして積算し、オン電流印加時間ｔ_apとして記憶する。

ステップＳ１０２では、シーケンス制御回路２０は、積算部３０によって積算されたオン電流印加時間ｔ_apを計算部４０に出力する。計算部４０は、べき乗の演算処理が可能なＣＰＵ（Central Processing Unit）を含んでおり、予めメモリに記憶されたＬ₀，Ｄ，Ｔ_D，αと、シーケンス制御回路２０から入力されたオン電流印加時間ｔ_apとから、上記式（２）に基づいて有機ＥＬ素子７０の推定の輝度Ｌを計算する。計算部４０は、デジタルデータとして輝度Ｌを駆動電流制御回路５０に出力する。

ステップＳ１０３では、駆動電流制御回路５０が、初期輝度Ｌ₀の、計算部４０から入力された輝度Ｌに対する比Ｌ₀／Ｌに基づいて参照電圧Ｖ_refを駆動回路６０に出力する。ここで、駆動電流制御回路５０は、図示しないセレクタ、出力補正テーブル、およびＤＡコンバータを組み合わせて構成されている。駆動電流制御回路５０の上記動作は、詳細には以下の工程を含んでいる。まず、セレクタが、計算部４０から入力された輝度Ｌをセレクタ信号として出力補正テーブルを参照し、得られた参照結果をＤＡコンバータに出力する。ＤＡコンバータは、当該結果を基準電圧Ｖ_cenに基づき参照電圧Ｖ_refに変換して駆動回路６０に出力する。

続くステップＳ１０４では、駆動回路６０が有機ＥＬ素子７０に駆動電流を印加し、有機ＥＬ素子７０が発光する。駆動回路６０は図示しないＤＡコンバータを含んでおり、シーケンス制御回路２０から入力される各種制御信号、クロック信号、発光内容に応じたデジタルデータｂと、駆動電流制御回路５０から入力される参照電圧Ｖ_refとに基づいたタイミングおよび電流量で駆動電流を出力する。ここで、シーケンス制御回路２０から駆動回路６０に入力されたデジタルデータｂは、推定の輝度Ｌをもとに得られた参照電圧Ｖ_refに基づいてＤＡコンバータでアナログ電流信号ｉ（駆動電流）に変換される。換言すれば、同じデジタルデータｂを駆動回路６０に入力しても、推定の輝度Ｌに応じて異なる値に補正された駆動電流が有機ＥＬ素子７０に供給される。

より詳細には、当該駆動電流は、補正がない場合の駆動電流のＬ₀／Ｌ倍に補正される（遡って、駆動電流制御回路５０に含まれる出力補正テーブルには、輝度Ｌに対し、駆動電流をＬ₀／Ｌ倍にするような参照電圧Ｖ_refに対応する参照結果が格納されている）。有機ＥＬ素子７０は、駆動電流の大きさに略比例した輝度で発光するため、上記のようにＬ₀／Ｌ倍に補正された駆動電流によれば、常に初期輝度Ｌ₀で発光する。有機ＥＬ素子７０の輝度が劣化によって補正前の駆動電流では輝度Ｌでしか発光しない状態であっても、電流をＬ₀／Ｌ倍に補正することによって初期輝度Ｌ₀での発光が維持されるためである。以上がステップＳ１０４に対応する。

以上のように、ラインヘッド１は、式（２）を用いることによって、予め輝度減衰曲線を測定せずとも、また当該測定の結果をメモリー等の記憶装置に持たずともオン電流の印加時間ｔ_apから輝度減衰を計算し推定することができる。そして、推定された輝度Ｌをもとに駆動電流を補正するとともに、これらのステップを繰り返すことによって、有機ＥＬ素子７０の劣化による輝度減衰のない発光を行うことができる。これにより、ラインヘッド１および露光装置１００の長寿命化が実現される。ここで、寿命は、保証された輝度が得られる期間を指す。また、各有機ＥＬ素子７０に対してそれぞれ上記の駆動電流補正を行えば、有機ＥＬ素子７０間で発光輝度のムラのない、高品位な発光を行うことができる。ここで、上記のうちステップＳ１０１が本発明の「第１のステップ」に、ステップＳ１０２からステップＳ１０４が本発明の「第２のステップ」に、それぞれ対応する。

（第２の実施形態）
第１の実施形態のラインヘッド１は、有機ＥＬ素子７０にオン電流またはオフ電流のいずれかの駆動電流を印加して発光させる装置であるが、これに代えて、オン電流とオフ電流との間の大きさの電流を印加することで中間調発光が可能なラインヘッドとすることもできる。以下では、上記のように構成されたラインヘッド２について説明する。

ラインヘッド２を備えた露光装置２００の模式斜視図は図１に、また、ラインヘッド２の模式平面図は図２に、それぞれ示されている。ラインヘッド２および露光装置２００の構造は、それぞれ第１の実施形態のラインヘッド１および露光装置１００と同様である。第１の実施形態と異なる点は、各々の有機ＥＬ素子７０に、オン電流、オフ電流、およびオン電流とオフ電流との間の大きさの電流のいずれかの駆動電流が印加される点である。

こうしたラインヘッド２においては、各々の有機ＥＬ素子７０に、大きさが逐次変化する駆動電流が印加され、有機ＥＬ素子７０は様々な輝度（階調）で発光する。ところで、有機ＥＬ素子７０の劣化の速さは、発光時間とともに発光輝度にも依存し、具体的には、発光輝度を半減させると、有機ＥＬ素子７０にかかる負荷は約１／３となる。このため、ラインヘッド２においては、単純に駆動電流の印加時間から上記式（２）を用いて輝度減衰を推定することはできない。

そこで、本実施形態では、式（２）中のオン電流印加時間ｔ_apを換算印加時間ｔ_cに置き換えた下記式（３）を用いて輝度減衰の推定を行う。
Ｌ＝Ｌ₀×（Ｄ／１００）＾（（ｔ_c／Ｔ_D）＾α）…（３）
ここで、ｔ_cはｔ_c＝∫（（ｌ（ｔ）／Ｌ₀）＾β）ｄｔ（記号「∫」は積分記号を表す）で表され、ｌ（ｔ）は各時刻ｔにおける有機ＥＬ素子７０の輝度、Ｌ₀は有機ＥＬ素子７０の初期輝度、βは定数である。ｔ_cは、各時刻ｔにおける輝度ｌ（ｔ）の初期輝度Ｌ₀に対する比を、劣化の輝度依存性を表す定数βでべき乗計算し、これを時間について足し合わせて得られる換算印加時間である。換言すれば、輝度ｌ（ｔ）で表される駆動履歴を持つ有機ＥＬ素子７０の総負荷は、発光輝度Ｌ₀で時間ｔ_cだけ発光したときの総負荷に等しくなる。よって、ｔ_cを用いた式（３）によれば、複雑な駆動履歴をもつ有機ＥＬ素子７０の輝度減衰を推定することができる。定数βは、有機ＥＬ素子７０の発光輝度を半減させると負荷が約１／３となることから、１．５８（＝ｌｏｇ_1/2（１／３））とするのが好ましい。

ラインヘッド２は、上記の推定方法に基づいて有機ＥＬ素子７０の輝度減衰を補正し、初期の輝度を維持するための輝度減衰補正機構６（図６参照）を備えている。以下ではこの輝度減衰補正機構６、および輝度減衰補正機構６を利用したラインヘッド２の駆動方法について、図６の電気ブロック図、および図７の工程図を用いて説明する。

図６に示すように、輝度減衰補正機構６において、シーケンス制御回路２０は、駆動回路６０とともに積算部３０にも発光内容に応じたデジタルデータｂを出力し、また、積算部３０は、駆動電圧印加時間とデジタルデータｂとから換算印加時間ｔ_cを計算する。輝度減衰補正機構６の構成および機能は、これらの点以外は第１の実施形態の輝度減衰補正機構５と共通するため、相違点を中心に説明する。

まず、ステップＳ２０１では、シーケンス制御回路２０は、積算部３０に対して発光のフレーム周期毎に、フレーム同期信号ａおよび発光内容に応じたデジタルデータｂを出力する。積算部３０は、図示しないＣＰＵ、不揮発性メモリおよびカウンタ回路を備えており、前記フレーム同期信号ａおよびデジタルデータｂから上述の式（３）を用いて換算印加時間ｔ_cを計算する。ｔ_cの計算に際しては、デジタルデータｂに含まれる階調データを輝度ｌ（ｔ）として使用する。

ステップＳ２０２では、シーケンス制御回路２０は、積算部３０によって計算された換算印加時間ｔ_cを計算部４０に出力する。計算部４０は、予め入力されたＬ₀，Ｄ，Ｔ_D，αと、換算印加時間ｔ_cとから、上記式（３）に基づいて有機ＥＬ素子７０の推定の輝度Ｌを計算する。計算部４０は、デジタルデータとして輝度Ｌを駆動電流制御回路５０に出力する。

ステップＳ２０３では、駆動電流制御回路５０が、入力された輝度Ｌに応じた参照電圧Ｖ_refを駆動回路６０に出力する。ステップＳ２０３の詳細な工程は、第１の実施形態のステップＳ１０３と同様である。

続くステップＳ２０４では、駆動回路６０が有機ＥＬ素子７０に参照電圧Ｖ_refに基づいてＬ₀／Ｌ倍に補正された駆動電流を出力し、有機ＥＬ素子７０は劣化のない状態と同等の輝度で発光する。ステップＳ２０４の詳細な工程は、第１の実施形態のステップＳ１０４と同様である。

以上のように、ラインヘッド２は、上記式（３）を用いることによって、有機ＥＬ素子７０が中間調発光を含む複雑な駆動履歴をもっていても、換算印加時間ｔ_cから輝度減衰を計算し推定することができる。そして、推定された輝度Ｌをもとに駆動電流を補正するとともに、これらのステップを繰り返すことによって、有機ＥＬ素子７０の劣化による輝度減衰のない発光を行うことができる。これにより、ラインヘッド２および露光装置２００の長寿命化が実現される。また、各有機ＥＬ素子７０に対してそれぞれ上記の駆動電流補正を行えば、有機ＥＬ素子７０間で発光輝度のムラのない、高品位な発光を行うことができる。ここで、上記のうちステップＳ２０１が本発明の「第１のステップ」に、ステップＳ２０２からステップＳ２０４が本発明の「第２のステップ」に、それぞれ対応する。

（第３の実施形態）
上述の第１および第２の実施形態は、本発明をラインヘッドに適用した例であるが、これに代えて、有機ＥＬ表示パネルに適用することもできる。

図８に、本発明の「発光装置」としての有機ＥＬ表示パネル３の構成を概略的に示すブロック図を示す。この有機ＥＬ表示パネル３は、駆動回路６０としてのデータ線駆動回路６０１および走査線駆動回路６０２と、複数の有機ＥＬ素子７０を備えている。データ線駆動回路６０１にはｎ本のデータ線９１が、また、走査線駆動回路６０２にはｍ本の走査線９２が、それぞれ接続されている。

有機ＥＬ素子７０は、データ線９１および走査線９２の交差に対応してマトリクス状に配置されており、全体として表示領域９０を構成している。有機ＥＬ素子７０の各々は、データ線駆動回路６０１および走査線駆動回路６０２からデータ線９１および走査線９２を介して印加される駆動電流に応じて発光する。ここで、本実施形態の有機ＥＬ素子７０は、第２の実施形態と同様に、中間調発光が可能に構成されている。有機ＥＬ表示パネル３は、表示領域９０において有機ＥＬ素子７０の発光の集合によって表示を行う装置である。

図８には示されていないが、有機ＥＬ表示パネル３は、第２の実施形態のラインヘッド２と同様の輝度減衰補正機構６を備えている（図６参照）。図６における駆動回路６０が、図８中のデータ線駆動回路６０１および走査線駆動回路６０２に相当する。有機ＥＬ表示パネル３は、既に詳述した輝度減衰補正機構６の機能により、有機ＥＬ素子７０が中間調発光を含む複雑な駆動履歴をもっていても、換算印加時間ｔ_cから輝度減衰を計算し推定することができる。そして、推定された輝度Ｌをもとに駆動電流を補正するとともに、これらのステップを繰り返すことによって、有機ＥＬ素子７０の劣化による輝度減衰のない発光を行うことができる。これにより、有機ＥＬ表示パネル３の長寿命化が実現される。また、各有機ＥＬ素子７０に対してそれぞれ上記の駆動電流補正を行えば、有機ＥＬ素子７０間で発光輝度のムラのない、高品位な表示を行うことができる。

図９は、有機ＥＬ表示パネル３を搭載した「電子機器」としての携帯電話機３００の模式斜視図である。携帯電話機３００は、表示部３１０および操作ボタン３２０を有している。表示部３１０は、内部に組み込まれた有機ＥＬ表示パネル３によって、操作ボタン３２０で入力した内容や着信情報を始めとする様々な情報を表示することができる。携帯電話機３００は、輝度減衰を補正可能な有機ＥＬ表示パネル３を用いることによって、長寿命化が実現されるとともに、劣化による輝度減衰や表示ムラのない高品位な表示を行うことができる。

本実施形態の有機ＥＬ表示パネル３は、携帯電話機３００の他にも、パーソナルコンピュータ、携帯型電子端末、時計等を始めとする種々の電子機器に適用することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。

（変形例１）
上述の各実施形態は、本発明の特性値の推定方法を発光素子の発光輝度に適用した例であるが、本発明の実施にあたってはこれに限定されず、種々の特性値の推定に用いることができる。具体的には、各種素子の材料が、通電、電場の印加、電磁波（Ｘ線、紫外線、可視光、赤外線等を含む）、熱などの影響を受けて劣化したときの、その材料の特性に起因する出力の経時的な減衰の推定に用いることができる。例えば、ＴＦＴ素子の劣化によるオン電圧の変化の推定、液晶の劣化による閾値電圧の変化の推定、電池の劣化による充電容量の変化の推定などに適用することができる。

また、上述の各実施形態において発光素子は有機ＥＬ素子７０であるとしたが、本発明の実施にあたってはこれに限定されず、この他にもＬＥＤ（Light Emitting Diode）、半導体レーザー、ＳＥＤ（Surface-conduction Electron-emitter Display）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）等にも適用することができる。

（変形例２）
上述の各実施形態では、計算部４０によって計算された推定の輝度Ｌを駆動電流の補正に用いていたが、これに代えて、種々の処理に利用することができる。例えば、駆動電圧の補正や、発光装置の残り使用可能期間の推定などにも用いることができる。

（変形例３）
上述した第１の実施形態では、２値表示の発光装置としてラインヘッド１について説明したが、本発明はこの他にも様々な発光装置に適用することができる。例えば、７セグメント型表示装置、バックライトおよびフロントライト等の補助光源として用いられる発光装置、警告ランプ等に用いられる単一の発光素子からなる発光装置、プロジェクタのランプに代表されるような各種電子機器中の光源などにも適用することができる。

（変形例４）
上述の各実施形態において、積算部３０、計算部４０、駆動電流制御回路５０はそれぞれ独立した構成要素となっているが、こうした構成に限定する趣旨ではない。上記構成に代えて、積算部３０、計算部４０、駆動電流制御回路５０のうちの２つ、またはすべての構成要素の機能を併せ持った回路を用いた構成としてもよい。

第１および第２の実施形態の露光装置の模式斜視図。 第１および第２の実施形態のラインヘッドの平面図。 第１の実施形態の輝度減衰補正機構の電気ブロック図。 第１の実施形態の発光装置の駆動方法の工程図。 有機ＥＬ素子の劣化による輝度変化の実測値および推定値を示すグラフ。 第２および第３の実施形態の輝度減衰補正機構の電気ブロック図。 第２および第３の実施形態の発光装置の駆動方法の工程図。 第３の実施形態の有機ＥＬ表示パネルの構成を概略的に示すブロック図。 第３の実施形態の携帯電話機を示す模式斜視図。

符号の説明

１，２…「発光装置」としてのラインヘッド、３…「発光装置」としての有機ＥＬ表示パネル、５，６…輝度減衰補正機構、１０…制御回路群、２０…シーケンス制御回路、３０…積算部、４０…計算部、５０…「補正部」の一つである駆動電流制御回路、６０…駆動回路、７０…「発光素子」としての有機ＥＬ素子、１００，２００…「電子機器」としての露光装置、３００…「電子機器」としての携帯電話機。

Claims (9)

1. 駆動電流の大きさに応じて発光する発光素子と、
   オン電流またはオフ電流のいずれかの前記駆動電流を前記発光素子に印加する駆動回路と、
   前記オン電流の印加時間ｔ_apを演算する積算部と、
   前記印加時間ｔ_apと下記式とに基づいて定まる輝度Ｌに応じた補正値を用いて前記駆動電流を補正する駆動電流制御回路と
   を含む輝度減衰補正機構を備えることを特徴とする発光装置。
   Ｌ＝Ｌ₀×（Ｄ／１００）＾（（ｔ_ap／Ｔ_D）＾α）
   ただし、Ｌ₀は前記印加時間ｔ_apが０の状態の前記発光素子に前記オン電流を印加したときの初期輝度、Ｔ_Dは前記発光素子に前記オン電流を印加した場合に前記輝度Ｌが前記初期輝度Ｌ₀のＤ％になるまでに要する時間、αは１以外の定数である。
2. 駆動電流の大きさに応じて発光する発光素子と、
   オン電流、オフ電流、および前記オン電流と前記オフ電流との間の大きさの電流のいずれかの前記駆動電流を前記発光素子に印加する駆動回路と、
   前記駆動電流の換算印加時間ｔ_c＝∫（（ｌ（ｔ）／Ｌ₀）＾β）ｄｔを演算する積算部と、
   前記換算印加時間ｔ_cと下記式とに基づいて定まる輝度Ｌに応じた補正値を用いて前記駆動電流を補正する駆動電流制御回路と
   を含む輝度減衰補正機構を備えることを特徴とする発光装置。
   Ｌ＝Ｌ₀×（Ｄ／１００）＾（（ｔ_c／Ｔ_D）＾α）
   ただし、Ｌ₀は前記印加時間ｔ_cが０の状態の前記発光素子に前記オン電流を印加したときの初期輝度、Ｔ_Dは前記発光素子に前記オン電流を印加した場合に前記輝度Ｌが前記初期輝度Ｌ₀のＤ％になるまでに要する時間、ｌ（ｔ）は各時刻ｔにおける前記発光素子の輝度、αおよびβは１以外の定数である。
3. 請求項１または２に記載の発光装置であって、
   前記補正は、前記駆動電流をＬ₀／Ｌ倍とする補正であることを特徴とする発光装置。
4. 請求項１または２に記載の発光装置であって、
   前記発光素子は有機ＥＬ素子を含むことを特徴とする発光装置。
5. 請求項１または２に記載の発光装置であって、
   前記輝度減衰補正機構は、前記補正を複数の前記発光素子毎に行うことを特徴とする発光装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の発光装置を備えることを特徴とする電子機器。
7. 駆動回路から印加される駆動電流の大きさに応じて発光する発光素子を備えた発光装置の駆動方法であって、
   前記駆動電流の一つであるオン電流の印加時間ｔ_apを演算する第１のステップと、
   前記印加時間ｔ_apと下記式とに基づいて定まる輝度Ｌに応じた補正値を用いて前記駆動電流を補正する第２のステップとを有すること特徴とする発光装置の駆動方法。
   Ｌ＝Ｌ₀×（Ｄ／１００）＾（（ｔ_ap／Ｔ_D）＾α）
   ただし、Ｌ₀は前記印加時間ｔ_apが０の状態の前記発光素子に前記オン電流を印加したときの初期輝度、Ｔ_Dは前記発光素子に前記オン電流を印加した場合に前記輝度Ｌが前記初期輝度Ｌ₀のＤ％になるまでに要する時間、αは１以外の定数である。
8. 駆動回路から印加される駆動電流の大きさに応じて発光する発光素子を備えた発光装置の駆動方法であって、
   前記駆動電流の換算印加時間ｔ_c＝∫（（ｌ（ｔ）／Ｌ₀）＾β）ｄｔを演算する第１のステップと、
   前記換算印加時間ｔ_cと下記式とに基づいて定まる輝度Ｌに応じた補正値を用いて前記駆動電流を補正する第２のステップとを有することを特徴とする発光装置の駆動方法。
   Ｌ＝Ｌ₀×（Ｄ／１００）＾（（ｔ_c／Ｔ_D）＾α）
   ただし、Ｌ₀は前記印加時間ｔ_cが０の状態の前記発光素子に前記オン電流を印加したときの初期輝度、Ｔ_Dは前記発光素子に前記オン電流を印加した場合に前記輝度Ｌが前記初期輝度Ｌ₀のＤ％になるまでに要する時間、ｌ（ｔ）は各時刻ｔにおける前記発光素子の輝度、αおよびβは１以外の定数である。
9. 請求項７または８に記載の発光装置の駆動方法であって、
   前記第１のステップおよび前記第２のステップを複数の前記発光素子毎に行うことを特徴とする発光装置の駆動方法。

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