JP5118050B2 - 照明デバイス - Google Patents

Description

本発明は、使用と共に光出力が変化する、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を備えた照明デバイスに関する。

有機発光ダイオードを有する照明デバイスは、優れたフラットパネルシステムとして大きな関心がもたれている。これらシステムは、光を発生するために有機材料の薄膜を通過する電流を使用しており、発生する光のカラーおよび電流から光へのエネルギー変換効率は有機材料の組成によって決定される。しかしながら、ＯＬＥＤが使用されるにつれ、照明デバイス内の有機材料は経年変化し、光発生時の効率が低下する。このことは、照明デバイスの寿命を短くしている。

米国公開特許出願第US2004/0070558A1号は、基板上に設けられ、性能属性を有するアドレス指定可能なピクセルと、ディスプレイデバイスのピクセルを制御するための制御回路とを有する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイシステムについて記載している。このディスプレイシステムは、基板に設けられると共に制御回路に接続された１つ以上のＯＬＥＤピクセルと、１つのＯＬＥＤ基準ピクセルとを備える。ＯＬＥＤ基準ピクセルは、１つ以上のＯＬＥＤピクセルと同じ性能属性を備え、ＯＬＥＤ基準ピクセルは、ＯＬＥＤ基準ピクセルのターミナルのうちの１つに接続されたトランジスタを含む電圧検出回路を有し、ＯＬＥＤ基準ピクセルの電圧を検出し、このＯＬＥＤ基準ピクセルの両端の間の電圧を示す電圧信号を発生するようになっている。更に、有機発光ダイオードは、ＯＬＥＤ基準ピクセルの性能属性を示す出力信号を発生するための測定回路と、この測定回路に接続されており、出力信号を受信し、性能属性と所定の性能属性とを比較し、この比較に応答してフィードバック信号を発生する分析回路とを備える。前記制御回路はＯＬＥＤピクセルの出力の変化を補償するよう、フィードバック信号に応答自在である。好ましくないことに、エージング効果を補償するために基準ピクセルを活用する。前記米国特許出願に記載のＯＬＥＤディスプレイシステムは、ディスプレイだけに限定されている。しかしながら、照明のための大面積のＯＬＥＤデバイスは、ピクセル化されていない。従って、米国特許出願第US2004/0070558号で提案されている装置および方法は、ピクセル化されていない照明領域には適用できない。

米国特許第6,081,073号および同第6,320,325号は、光出力を測定するためにセンサーを使用することについて述べている。この基本的な欠点の１つとして、別のセンサを使用することにより、更にコストが高くなり、更に劣化の問題も解決されておらず、かつこの問題はセンサにも及んでいる。

本発明の目的は、上記欠点を解決することにある。特に本発明の目的は、光を発生するのに簡単かつ容易に調節でき、よって寿命中、照明デバイスの光出力が一定であるような照明デバイスを提供することにある。

この目的は、本願の請求項１に教示されているような照明デバイスによって達成される。従って、照明目的のための光が放出される照明領域および／またはアクティブ領域の使用と共に、光出力が変化する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を備えた照明デバイスが提供される。更に、この照明デバイスは、照明領域よりも実質的に小さい基準領域と基板とを備え、基板の上に照明領域、アクティブ領域および基準領域が設けられている。本発明の重要な特徴の１つは、照明領域および／またはアクティブ領域と別個に基準領域をドライブするための測定回路および制御回路を備えた、基準領域、照明領域および／またはアクティブ領域に接続されたドライバーが接続されていることである。測定回路は、照明領域および／またはアクティブ領域の少なくとも１つのアクティブ値および基準領域の少なくとも１つの基準値を検出する。制御回路の機能は、アクティブ値と基準値を比較すると共に、この比較に応答して照明領域の光出力の変化を補償するための補正信号を発生し、よって制御回路がアクティブ値および基準値に基づき、照明領域のための補償信号を計算するようになっている。従って、照明デバイスは、正常な照明プロセス中に常に使用される照明目的のための光を放出する照明領域を含む。このアクティブ領域は、照明プロセス中に常にアクティブ領域が使用される照明領域の複製（同じ層のスタック）となっている照明デバイスの一領域である。このことは、照明領域も使用されている間の照明プロセス中にアクティブ領域が発光することを意味する。本発明の１つの可能な実施形態では、アクティブ領域自身が照明領域となっている。これとは異なり、アクティブ領域は、照明領域よりも実質的に小さい任意の形状から構成してもよい。アクティブ領域は、照明領域よりも実質的に狭い同ような形状となっていることが好ましい。基準領域は、照明領域の複製である照明デバイスの一領域であり、ここではこの基準領域は、照明プロセス中に決して使用されることがない。この基準領域は、照明領域よりも実質的に小さい任意の形状とすることができるが、この基準領域は、照明領域よりも実質的に小さい同様な形状となっていることが好ましい。このように、ＯＬＥＤは、１つ以上のアクティブ領域と１つ以上の基準領域にサブ分割されている。

本発明のＯＬＥＤデバイスは、一般に支持基板の上に設けられ、ここで、この基板にはカソードまたはアノードが接触できる。基板と接触する電極は、これまで底部電極と称されている。また、この底部電極はアノードであるが、本発明はこのようなコンフィギュレーションだけに限定されているわけではない。この基板は透光性または不透明とすることができる。基板は、ガラス、プラスチック、半導体材料、シリコーン、セラミックス、回路基板材料を含むことができるが、これら材料だけに限定されているわけではない。本発明によれば、基準領域はアクティブ領域に接続されていないアイソレートされた領域である。このことは、純粋な照明プロセス中に基準領域がオフにスイッチングされることを意味しており、この状態では照明領域および／またはアクティブ領域は、光出力を発生する。基準領域は制御回路が附勢された場合にしかオンにスイッチングされない。

カラーを制御できるシステム内で、このＯＬＥＤと組み合わせた照明デバイスを使用できるように、ＯＬＥＤを底部発光デバイスまたは頂部発光デバイスとすることが好ましい。このことは、照明領域をドライブするための補正量を決定するためにドライバーが双方の領域の特性を比較することを意味する。これら値は制御回路に送られ、この制御回路は、光出力を一定にするようにドライブ電流を調節する。ドライバーは、補正信号を推定するための固定されたデバイス特性を含む。この固定されたデバイス特性は、マイクロコントローラをベースとする制御回路内に記憶された数学的関数および／またはルックアップテーブルを含むことができる。補正特性は、ＯＬＥＤデバイスに応じて決まり、プログラムにより変えることができる。寿命にわたって光出力を一定にするための補正量は、マイクロコントローラをベースとする回路の制御アルゴリズムによって得られる。好ましい実施形態では、正常な照明プロセス中にドライブ電流が供給されない基準領域は、アクティブ領域となっている照明領域と一体化できる。このことは、双方の領域が同じ基板に設けられているという意味で、アクティブ領域の一体的部分となっていることを意味する。その利点は、基準領域とアクティブは、特にエージング特性に関して多少とも同じ特性となることである。

本発明の好ましい実施形態によれば、基準領域は照明領域の、より小さい複製である。アクティブ値と基準値とを比較するために、制御回路は、双方の値を比較するように、検出されたアクティブ値または基準値を変換しなければならない。エージングを補償するために、制御回路は基準領域の挙動とアクティブ領域の挙動とを比較する。１つの可能性のある実施形態によれば、アクティブ値と基準値とは、ドライブ電流を一定にした場合に測定される電圧の値であり、基準領域と比較されるアクティブ領域に対し測定された値の偏差に応じて、一定の光出力に対してドライブ電流が変化する。これとは異なり、アクティブ値および基準値を、測定回路が測定した容量値とすることができる。基準領域を照明領域のより小さい複製として構成する利点は、所定のサイズの基板に対し、照明目的のために使用できる面積が最大となることである。

本発明の好ましい実施形態によれば、照明領域は、照明デバイスのアクティブ領域である。照明デバイスの可能な別の実施形態では、数学的な意味でアクティブ領域と基準領域とが同様となるように、アクティブ領域は照明領域の、より小さい複製となっている。このアクティブ領域は照明領域に接続されている。基準領域は照明領域に接続されていないアイソレートされた領域であることが好ましい。アクティブ領域を照明領域のより小さい複製として構成する利点は、アクティブ利点の検出された値と基準領域の検出された値とを比較するための手順を簡略化できることである。この場合、基準領域の幾何学的形状は、照明利点の幾何学的形状にほとんど等しく、この場合、基準領域は照明領域よりも小さくなるような大きさとされる。換言すれば、検出されたアクティブ値と基準値との比較の可能性を良好にするためには、前記領域の寸法を同様または等しくすることが好ましい。驚くことに、基準領域と、アクティブ領域と、照明領域とが数学的な意味で同様であれば、すなわち寸法を統一にした結果に適合する場合、前記比較の可能性が最大となることが分かった。

好ましい別の実施形態によれば、基準領域および／またはアクティブ領域は、照明領域の境界に位置する。基準領域および／またはアクティブ領域の位置を別の位置にすることも明らかに可能である。ＯＬＥＤの照明プロセス中およびエージング補償のための測定サイクル中に、人の眼がこれら領域を検出できないように、基準領域および／またはアクティブ領域のサイズを構成する。

更にエージング補償の精度を高め、および／または補正アルゴリズムを簡略化するために、照明領域に２つ以上のアクティブ領域および／または基準領域を設けることが好ましい。これまで説明したすべての実施形態では、ドライバーは照明領域、基準領域およびアクティブ領域に別々に接続することが重要である。

ＯＬＥＤの製造プロセス中にアイソレートされた基準領域を製造できるが、これとは異なり、例えばレーザーカットにより製造後のプロセスで基準領域を分離したり、または基準領域を別個の基板に設置することもできる。

好ましい発明は、照明目的のために発光する照明領域および／またはアクティブ領域の使用と共に、光出力が変化する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を含む照明デバイスのエージングプロセスを制御するための方法に関する。更に、この照明デバイスは、照明領域よりも実質的に狭い基準領域と、基準領域および照明領域および／またはアクティブ領域が位置する基板とを備える。基準領域および照明領域および／またはアクティブ領域には、ドライバーが接続されている。本発明の方法は、測定回路によりアクティブ領域の少なくとも１つのアクティブ値および基準領域の少なくとも１つの基準値を検出するステップを備え、このステップの後でアクティブ値と基準値とを比較し、照明領域の光出力の変化を補償するために前記比較に応答して補償信号を制御回路により発生する。この制御回路は、アクティブ値および基準値に基づき、照明領域のための補正信号を計算する。

補正計算プロセスの上記ステップは、使用中、パワーアップ時、またはパワーダウン時において連続的、または周期的に実行できる。これとは異なり、制御回路に供給されるユーザー信号に応答し、補正計算プロセスを実行してもよい。この補正プロセスは、例えば高精度の光源に対し、毎時行ってもよい。他の照明システム、例えば周辺照明システムに対し、この補正プロセスのインターバルをより長くしてもよい。本発明の１つの可能性のある実施形態では、アクティブ領域は照明領域であり、この領域において、ドライバーは検出されたアクティブ値と基準値とを比較するため、双方の値を変換する。アクティブ領域と基準領域のサイズは異なっているので、変換が必要である。

これとは異なり、アクティブ領域が照明領域に接続された、アイソレートされていない領域となるように、アクティブ領域のサイズと基準領域のサイズが同じでもよい。この場合、アクティブ領域は、照明領域のための基準領域として作動し、この場合、検出されたアクティブ値と基準値との変換が簡略化される。アクティブ領域および基準領域の測定された値は、双方の領域の異なる特性、例えば電圧値または容量値とすることができる。

本発明によれば、ドライバーは補正信号を決定する固定されたデバイス特性を含むことができる。この固定されたデバイス特性は、補正信号を発生するための数学的関数および／またはルックアップテーブルを含むことができる。制御回路は、特殊なアリゴリズムにより補正信号を計算する。不正確なアクティブ値および基準値の読み取り値または不適性に補償された照明領域の温度の結果生じる、複雑となる可能性を更に低減するために、入力信号に適用される補正信号の変化を制御回路によって制限できる。補正の変化は大きさとして、例えば４％の変化に制限できる。時間に対する補正の変化を平均化してもよい。これとは異なり、数回の読み取りを行った後に限り、例えばＯＬＥＤの電源をオンにするごとに、補正計算を実行し、多数の計算された補正信号を平均化し、ＯＬＥＤに印加される実際の補正信号を発生するようにした後に限り、実際の補正を行うことができる。

ＯＬＥＤの正常な照明プロセス中に、基準領域のスイッチをオフにする。このことは、基準領域が暗くなることを意味する。照明デバイスの位置を適当な位置にし、および／または前記基準領域の面積のサイズをダウンスケーリングすることにより、前記基準領域を人の眼にはほとんど見えないようにすることができる。

種々のシステム、例えば自動車システム、ホーム照明システム、ディスプレイのためのバック照明システム、周辺照明システム、（カラーを調節できる）カメラのためのフラッシュまたは店舗照明システムにおいて、本発明の照明デバイスだけでなく上記方法も使用できる。

上記部品だけでなく、請求項に記載した部品およびこれまで説明した実施形態において、本発明に従って使用すべき部品は、対応する分野で公知の選択基準を限定することなく適用できるように、技術的概念として、サイズ、形状、材料の選択に関する特別な例外を受けるものではない。

従属項およびそれぞれの図面の次の説明には、本発明の目的の更なる細部、特徴および利点が開示されており、次の説明は、本発明に係わる照明デバイスの数個の好ましい実施形態を例として示すものである。

図１は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）１を有する照明デバイスを示す。ＯＬＥＤ１は、照明領域２にサブ分割されており、この照明領域で照明目的のために光が発生される。更に、照明デバイスは、照明領域２よりも実質的に狭い基準領域も備える。同じ基板上に設けられた照明領域２と基準領域４とは、ドライバー５と別々に接続されている。図６に示されるように、ドライバー５は測定回路６と、制御回路７と、固定されたデバイス特性回路８とを備える。

ＯＬＥＤのエージングを制御するための補正量計算プロセスのために、前記測定回路６は、照明領域２のアクティブ値と、基準領域４の基準値とを検出する。照明領域２のアクティブ値は、照明デバイス１のエージング挙動に起因し、時間に応じて変化する。制御回路７は、アクティブ値と基準値とを比較し、これに応答し、照明領域２における光出力の変化を補償するための補正信号を発生する。固定されたデバイス特性回路８は、照明領域（２）および基準領域（４）の双方の値に基づき、照明領域２のための補正信号を計算する。制御回路７が検出された双方の値を比較する前に、前記値の変換プロセスがスタートされる。照明デバイスの一定の光出力を得るための補償量は、補正信号を決定する補正されたデバイス特性回路８によって得られる。本発明の可能な実施形態では、固定されたデバイス特性回路８は、補正信号を発生するための数学的関数を含むことができ、この固定されたデバイス特性回路８は、マイクロコントローラをベースとする制御回路７内に記憶されたルックアップテーブルを使用するアルゴリズムを含むこともできる。正常な照明プロセス中、基準領域４は附勢されない。すなわち、この領域４には電流は流れない。エージング（経年変化）補償のためにドライバー５は、例えば一定ドライブ電流に対するデバイス電圧を測定することにより、基準領域４の挙動と照明領域２の挙動とを比較する。基準領域４と比較された照明領域２に対する測定値の偏差に応じ、一定の光出力に対し、ドライブ電流が変化する。図示されていない別の実施形態では、デバイス特性回路８は制御回路７内に一体化される。

図２は、図１に示された特性とほとんど同じ特性を有する照明デバイスを示す。基本的な差異の１つは、ＯＬＥＤ１が照明領域２と、アクティブ領域３と、基準領域４とにサブ分割されていることである。アクティブ領域３と照明領域２の双方は、照明目的のために使用され、ここでアクティブ領域３は照明領域２に対する基準として作動する。アクティブ領域３は照明領域２に接続された、アイソレートされていない領域であり、一方、基準領域４はアイソレートされた領域４である。アクティブ領域のアクティブ値も、照明デバイス１のエージング挙動に起因し、時間に応じて変化する。ＯＬＥＤ１が正常に作動する中、基準領域４には電流は流れない。アクティブ領域３と基準領域４とは、ＯＬＥＤ１上に別々に位置している。図３によれば、アイソレートされた基準領域４とアイソレートされていないアクティブ領域３とを互いに隣接させることも可能である。アクティブ領域３と基準領域４とは、同じサイズであることが好ましい。このように、検出されたアクティブ値と基準値との間の変換プロセスが簡略化される。

図４または５に示されるように、アクティブ領域３および基準領域４の幾何学的形状だけでなく、それらの位置も変えることができる。図４によれば、アクティブ領域３は、照明領域２の頂部側面に位置し、基準領域４は照明領域２の反対側（底部側面）に位置している。図４に示されている実施形態では、アクティブ領域３と基準領域４とは、同じ幾何学的形状（細い四角形）を有する。図２〜５に示されている実施形態では、アクティブ領域３と基準領域４とは、補正計算プロセスを簡略化するよう、照明領域２の小さいコピー（複製）となっている。図５に示されるように、照明デバイスは、２つ以上のアクティブ領域３と２つ以上の基準領域４とを含むことができる。この実施形態では、２つのアクティブ領域３と２つの基準領域４とが示されており、すべての領域３および４は照明領域２の各コーナーに位置している。

本発明の第１実施形態にかかわる照明デバイスの極めて簡略化された図を示す。 本発明の第２実施形態にかかわる照明デバイスの極めて簡略化された図を示す。 本発明の第３実施形態にかかわる照明デバイスの極めて簡略化された図を示す。 本発明の第４実施形態にかかわる照明デバイスの極めて簡略化された図を示す。 本発明の第５実施形態にかかわる照明デバイスの極めて簡略化された図を示す。 ドライバーに接続された照明デバイスの極めて簡略化された図を示す。

符号の説明

１ 発光ダイオード（ＯＬＥＤ）
２ 照明領域
３ アクティブ領域
４ 基準領域
５ ドライバー
６ 測定回路
７ 制御回路
８ 固定されたデバイスの特性回路

Claims (10)

1. ａ）光出力を有する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）と、
   ｂ）前記有機発光ダイオードに、照明のために光が発生される、照明領域および／または、前記照明領域である又は前記照明領域のより小さい複製であるアクティブ領域とを備え、前記発光ダイオードの光出力は、これら領域の使用と共に変化し、
   前記有機発光ダイオードに備えた、前記照明領域および／またはアクティブ領域に接続されていないアイソレートされた領域であり、前記照明領域よりも実質的に小さい基準領域と、
   前記基準領域、前記照明領域および／または前記アクティブ領域が上部に位置する基板と、
   ｃ）前記照明領域および／またはアクティブ領域の電流の値および電圧の値の少なくとも１つのアクティブ値、および前記基準領域の電流の値および電圧の値の少なくとも１つの基準値を検出する測定回路、および、
   前記アクティブ値と前記基準値とを比較し、この比較に応答し、補正信号を発生し、前記照明領域の前記光出力の変化を補償する制御回路を含み、
   前記基準領域、前記照明領域および／または前記アクティブ領域に接続されており、前記照明領域および／または前記アクティブ領域とは別個に、前記基準値を検出するときに前記基準領域をドライブするためのドライバーとを備え、
   前記基準領域は、照明プロセス中にオフにスイッチングされ、前記制御回路からの信号に基づいて測定回路で基準値を検出する場合にオンにスイッチングされ、
   前記制御回路は、前記アクティブ値および前記基準値に基づき、前記照明領域のための前記補正信号を計算することを特徴とする照明デバイス。
2. 前記アクティブ領域は、前記照明領域に接続された、前記基準領域のサイズと同じサイズを有する領域である請求項１記載の照明デバイス。
3. 前記ドライバーは、前記照明領域、前記基準領域および前記アクティブ領域に別々に接続されている請求項１記載の照明デバイス。
4. 前記基準領域および／または前記アクティブ領域は、前記照明領域よりも実質的に小さい請求項１乃至３の何れか１項に記載の照明デバイス。
5. 前記基準領域および／または前記アクティブ領域は、前記照明領域の境界に位置する請求項１乃至４の何れか１項に記載の照明デバイス。
6. 前記ドライバーは、前記補正信号を決定するためのデバイス特性回路を含む請求項１乃至５の何れか１項に記載の照明デバイス。
7. ａ）光出力を有する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）と、
   ｂ）前記有機発光ダイオードに、照明のために光が発生される、照明領域および／または、前記照明領域である又は前記照明領域のより小さい複製であるアクティブ領域とを備え、前記発光ダイオードの光出力は、これら領域の使用と共に変化し、
   前記有機発光ダイオードに備えた、前記照明領域および／またはアクティブ領域に接続されていないアイソレートされた領域であり、前記照明領域よりも実質的に小さい基準領域と、
   前記基準領域、前記照明領域および／または前記アクティブ領域が上部に位置する基板と、
   ｃ）前記基準領域、前記照明領域および／または前記アクティブ領域に接続されており、前記照明領域および／または前記アクティブ領域とは別個に、基準値を検出するときに前記基準領域をドライブするためのドライバーとを備えた、前記有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を備えた照明デバイスのエイジングプロセスを制御するための方法において、
   測定回路により前記照明領域および／または前記アクティブ領域の電流の値および電圧の値の少なくとも１つのアクティブ値、および前記基準領域の電流の値および電圧の値の少なくとも１つの前記基準値を検出するステップと、
   前記アクティブ値と前記基準値とを比較するステップと、
   前記アクティブ値および前記基準値に基づき、前記照明領域のための前記補正信号を計算する制御回路により、前記照明領域の前記光出力の変化を補償するよう、前記比較に応答して補正信号を発生するステップとを備え、
   前記基準領域は、照明プロセス中にオフにスイッチングされ、前記制御回路からの信号に基づいて測定回路で基準値を検出する場合にオンにスイッチングされる
   照明デバイスのエージングプロセスを制御するための方法。
8. デバイス特性回路が、前記補正信号を決定する請求項７記載の方法。
9. 前記デバイス特性回路は、前記補正信号を周期的に決定し、前記照明デバイスの正常な照明中に、前記基準領域はオフにスイッチングされる請求項８記載の方法。
10. 請求項１乃至６の何れか１項に記載の照明デバイスによる請求項７乃至９の何れか１項に記載の方法。