JP5793923B2 - 発光装置、発光装置用駆動回路及び発光装置の駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば複数の発光素子等の被駆動素子を配列してなる表示部を備えた発光装置において充放電を制御する発光装置及び発光装置用駆動回路並びに発光装置の駆動方法に関する。

今日、１０００ｍｃｄ以上の高輝度の発光ダイオード（ＬＥＤ）がＲＧＢそれぞれ開発され、大型のＬＥＤディスプレイが作製されるようになった。このＬＥＤディスプレイは軽量、薄型化が可能で且つ消費電力が低いこと等の特徴を有し、屋外でも使用可能な大型ディスプレイとして需要が急激に増加している。実際には、大型のＬＥＤディスプレイは、設置場所に合わせて複数のＬＥＤユニットを組み合わせることにより構成されており、そのＬＥＤユニットは、基板上にＲＧＢのＬＥＤ素子がドットマトリックス状に配置されて構成される。

また、ＬＥＤディスプレイには各ＬＥＤ素子を個々に駆動することができる駆動回路が設けられている。具体的には、ＬＥＤディスプレイにおいて、各ＬＥＤユニットに対してそれぞれ表示データを転送する各ＬＥＤ制御装置が接続され、それらが複数個接続されて１つの大型ディスプレイを構成している。また、ＬＥＤディスプレイにおいて駆動方式としてはダイナミック駆動方式が用いられ、具体的には以下のように接続されて駆動される。例えば、ｍ行×ｎ列ドットマトリックスで構成されたＬＥＤユニットの場合、各行に位置する各ＬＥＤ素子のアノード端子が１つのコモンラインに共通に接続され、各列に位置する各ＬＥＤ素子のカソード端子が１つの駆動ラインに共通に接続される。そして、ｍ行のコモンラインを所定の周期で順次ＯＮすることにより、表示させる。なお、ｍ行のコモンラインの切り換えは、例えば、アドレス信号に基いてデコーダ回路を介して行われる。

しかしながら、従来のＬＥＤ発光装置等の発光装置では、選択されたコモンラインに接続されたＬＥＤ素子を点灯させているときに、選択されていない非点灯状態にあるコモンライン自体の配線およびコモンラインに接続されたＬＥＤ素子の寄生容量に蓄積された残留電荷により、余分な電流が生じるという問題点があった。このような余分な電流の発生により、発光しないように制御しているＬＥＤ素子が微小に発光する誤点灯が生じたり、表示画像において十分なコントラストを得ることができない等、表示品質を低下させる原因となっていた。

このような問題を解決するため、本願出願人は特許文献１のＬＥＤ発光装置を開発した。このＬＥＤ発光装置は、図１３に示すように各コモンラインＣ毎に誤点灯防止回路５０を設けている。ＬＥＤ発光装置は、ＬＥＤ表示部として、複数のＬＥＤ素子がｍ行×ｎ列のマトリックス状に配列され、各列のＬＥＤ素子のカソード端子がそれぞれ駆動ラインＳに接続され、各行のＬＥＤ素子のアノード端子がそれぞれコモンラインＣに接続している。またコモンラインＣにそれぞれ対応して接続されたｍ個のスイッチ回路と、入力されるソース点灯制御信号によってアドレス信号で指定されたコモンラインＣを電流源と接続することにより、該コモンラインＣに接続されたＬＥＤ素子に電流を供給する電流源切替回路２０と、順次入力されるｎ個のＯＮ／ＯＦＦデータをそれぞれ記憶する記憶回路３２と、入力されるシンク点灯制御信号によって指定されたＯＮ期間において、各記憶回路３２に記憶されたＯＮ／ＯＦＦデータに対応する駆動ラインＳを駆動状態とする定電流制御回路部３０とを含む。このＬＥＤ発光装置は、ＬＥＤ素子に発生する残留電荷を、ＬＥＤ素子のＯＦＦ状態において充電用素子に充電する充電経路と、充電用素子に接続され、ＯＮ状態において残留電荷を充電用素子から接地端に放電する放電経路を有している。このように構成すると、ＬＥＤ素子のＯＮ状態においてＬＥＤ素子に蓄積された不要な残留電荷は、ＯＦＦ状態に充電用素子に充電され、ＯＮ状態に放電経路を介して放電されることによって、所定のＬＥＤ素子をＯＮさせる駆動状態においても、残留電荷による影響を実質的になくすことができ、表示品質の高い発光装置が実現できる。

特許第３４９８７４５号公報

上記の誤点灯防止回路５０では、ＬＥＤ素子のアノード端子を接続しているコモンライン自体の配線およびＬＥＤ素子の寄生容量に蓄積された残留電荷が、ＬＥＤ素子がＯＦＦされている間に放電されることで生じる誤点灯を解消できる。しかしながら、ＬＥＤ素子のカソード端子を接続している駆動ライン自体の配線が有する寄生容量が充電されることによって生じる誤点灯の解消には不十分であることが判明した。例えば、図１４に示すようにアノードコモン式に接続されたＬＥＤ発光装置において誤点灯防止回路５０を備えていても、本来点灯したいＬＥＤ素子１Ｎ（図１４において黒塗りで示す）のみならず、非点灯としたい他のＬＥＤ素子１Ｆ（図１４において斜線で示す）が接続されている駆動ライン自体の配線が有する寄生容量が充電されることで生じるＬＥＤ素子１Ｆの通電に起因して、意図しないＬＥＤ素子１Ｆに誤点灯を生じることがある。

このような誤点灯が発生するメカニズムを、図１５のタイミングチャート及び図１６〜図２０の模式図に基づいて説明する。これらの図において、図１５は図１４のＬＥＤ発光装置でコモンラインＣと駆動ラインＳに点灯信号を送出するタイミングを示している。ここでは電源起動して最初の点灯フレーム０から、ある時点での点灯フレームＮまでにおいて、各フレームでＬＥＤ素子を左上から右下の対角線上に、点灯を切り替える点灯パターンを採用している。また図１６〜図２０は、図１４のＬＥＤ発光装置が図１５の区間１’〜５’において点灯する点灯状態を示す模式図をそれぞれ示している。これらのＬＥＤ発光装置は、横方向にコモンラインＣ０〜Ｃ３を４本、平行に配置し、誤点灯防止回路５０と走査部２１を接続している。誤点灯防止回路５０は、上述した図１３と同様の回路構成としている。走査部２１は、各コモンラインのＯＮ／ＯＦＦを切り替える。各コモンラインにＬＥＤ素子を４個配置しており、各ＬＥＤ素子のアノード側と接続される。また縦方向には、駆動ラインＳを垂直方向に４本、平行に配置しており、各駆動ラインＳにＬＥＤ素子を４個、カソード側と接続している。各駆動ラインＳはシンクドライバと接続されており、シンクドライバが各駆動ラインＳのＯＮ／ＯＦＦを切り替える。また各図面において、本来点灯すべきＬＥＤ素子１Ｎは黒塗りで示し、誤点灯しているＬＥＤ素子１Ｆは斜線で示す。さらに、各駆動ラインＳの配線が持つ寄生容量を仮想的に等価コンデンサＣ_S0〜Ｃ_S3として、各駆動ラインＳ上に図示している。

以下、図１６から図２０のＬＥＤ発光装置において、図１５のタイミングチャートで示す区間１’〜５’に従い、ＬＥＤ素子を左上から右下に、対角線に沿って斜めに順次切り替えながら点灯する例を説明する。まず図１６において、左上のＬＥＤ素子ａＡを点灯させるためコモンラインＣ０と駆動ラインＳ０をＯＮさせる図１５の区間１’を示す。このとき、図１６において破線の矢印で示すように駆動ラインＳ０に電流が流れる結果、ＬＥＤ素子ａＡが点灯される。このとき、他の駆動ラインＳ１〜Ｓ３はシンクドライバでＯＦＦにされており、本来的には通電されないはずであるが、各駆動ラインの等価コンデンサＣ_S1〜Ｃ_S3に当初は電荷が溜まっていないことから、各等価コンデンサＣ_S1〜Ｃ_S3に電荷が溜まる、すなわち充電されるまでの間、電流が流れる。この結果、電流が駆動ラインＳ１〜Ｓ３に流れ、結果としてコモンラインＣ０と共通に接続されている他のＬＥＤ素子ａＢ、ａＣ、ａＤも微小に点灯され、誤点灯が生じることとなる。

次に図１５の区間２’でＬＥＤ素子の点灯をａＡからｂＢに切り替えるため、図１７に示すように走査部２１がコモンラインＣ０をＯＦＦにすると共にコモンラインＣ１をＯＮとするように切り替える。また同時に、シンクドライバも駆動ラインＳ０から駆動ラインＳ１に切り替える。これにより、コモンラインＣ１から駆動ラインＳ１に通電される結果、ＬＥＤ素子ｂＢがＯＮとなる。このとき、駆動ラインＳ０の等価コンデンサＣ_S0に電荷が溜まっていない（仮に溜まっていても、駆動ラインＳ０がＯＮの際に電荷が放電される）ため、この等価コンデンサＣ_S0に電荷が溜まるまでの間、駆動ラインＳ０が通電される結果、ＬＥＤ素子ｂＡが誤点灯される。また等価コンデンサＣ_S1に溜まった電荷についても、駆動ラインＳ１に通電されることで放電される。

同様に図１８に示すように、図１５の区間３’でＬＥＤ素子ｃＣをＯＮするためにコモンラインＣ２と駆動ラインＳ２をＯＮに切り替えると、ＬＥＤ素子ｃＣが点灯されると共に、区間２’で放電された駆動ラインＳ１の等価コンデンサＣ_S1が充電されるまでの間、この駆動ラインＳ１にも通電されることとなって、ＬＥＤ素子ｃＢが誤点灯される。

さらに同様に図１９に示すように、図１５の区間４’でＬＥＤ素子ｄＤをＯＮするためにコモンラインＣ３と駆動ラインＳ３をＯＮに切り替えると、ＬＥＤ素子ｄＤが点灯されると共に、駆動ラインＳ２の等価コンデンサＣ_S2が充電されるまでの間、この駆動ラインＳ２にも通電されることとなって、ＬＥＤ素子ｄＣが誤点灯される。

そして再び図２０に示すように、図１５の区間５’でＬＥＤ素子ａＡをＯＮするためにコモンラインＣ０と駆動ラインＳ０をＯＮに切り替えると、ＬＥＤ素子ａＡが点灯されると共に、駆動ラインＳ３の等価コンデンサＣ_S3が充電されるまでの間、この駆動ラインＳ３にも通電されることとなって、ＬＥＤ素子ａＤが誤点灯される。なお、この区間５’では駆動ラインＳ１、Ｓ２については、既に図１５の区間３’、４’で等価コンデンサＣ_S1、Ｃ_S2に既に電荷が蓄えられているため、通電せず、よってこれらの駆動ラインＳ１、Ｓ２に接続されたＬＥＤ素子（ここではコモンラインＣ０に接続されたＬＥＤ素子ａＢ、ａＣ）は誤点灯されない。

このように、各区間において誤点灯が生じる結果、図１５のフレーム０〜Ｎで示すような同一の表示パターンを繰り返して表示する場合は、残像効果によって図１４に示すように、本来表示させたい左上から右下への斜めのラインに加え、その下にもラインが薄く表示されることとなり、表示パターンが二重に映るゴースト状の誤点灯となってしまう。このような誤点灯は、特に文字のような情報を表示させる際には、表示が滲むようになって表示品質を低下させる。

このように、アノードコモン式において、回路の配線が有する寄生容量のため、本来点灯すべきＬＥＤ素子のみならず、意図しないＬＥＤ素子が点灯される事態が生じる。このような誤点灯が生じると、表示品質が低下する。特に、本来点灯したいＬＥＤ素子の近傍に位置するＬＥＤ素子が誤点灯されると、例えば静止画や文字情報を表示する情報ディスプレイ等の用途においては、文字のにじみ等の原因となって好ましくない。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、回路の配線等の寄生容量に起因して生じる誤点灯を回避可能な発光装置、発光装置用駆動回路及び発光装置の駆動方法を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

以上の目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る発光装置によれば、行列配置された複数の発光素子１と、行方向に配置された前記発光素子１のアノード端子に接続された複数のコモンラインＣと、列方向に配置された前記発光素子１のカソード端子が接続された複数の駆動ラインＳと、を有する表示部１０と、前記表示部１０の各コモンラインＣと接続されており、任意のコモンラインＣを選択すると共に、該選択を切り替える走査部２１と、前記表示部１０の各駆動ラインＳと接続されており、前記走査部２１で選択されたコモンラインＣに接続された発光素子１を駆動可能な駆動部３１と、を備える発光装置であって、前記発光装置がさらに、前記走査部２１で選択されたコモンラインＣに接続された任意の発光素子１を、前記駆動部３１で駆動して点灯させる点灯期間と、該点灯期間に続いて、発光素子１の点灯を一の発光素子から他の発光素子に切り替える前に、該コモンラインＣを選択状態としたまま、前記任意の発光素子１が接続された駆動ラインＳと接地端に対する寄生容量を、前記コモンラインＣを通じて充電するための充電期間を設ける充電手段４１を備えることができる。これにより、任意の発光素子の点灯状態から他の発光素子に切り替える遷移期間に寄生容量の充電を実行できるため、発光状態を継続しつつ、効果的に誤点灯防止機能を実行できる利点が得られる。

また実施の形態に係る発光装置によれば、前記点灯期間において、ＯＮ期間のデューティ比を最大に設定できる。これにより、効率のよい点灯を実現しつつも、その合間に誤点灯防止機能を実行できる利点が得られる。

さらに第２の側面に係る発光装置によれば、前記発光素子１を、発光ダイオード又は半導体レーザとできる。

さらにまた第３の側面に係る発光装置によれば、行列配置された複数の発光素子１と、行方向に配置された前記発光素子１のアノード端子に接続された複数のコモンラインＣと、列方向に配置された前記発光素子１のカソード端子が接続された複数の駆動ラインＳと、を有する表示部１０と、前記表示部１０の各コモンラインＣと接続されており、任意のコモンラインＣを選択すると共に、該選択を切り替える走査部２１と、前記表示部１０の各駆動ラインＳと接続されており、前記走査部２１で選択されたコモンラインＣに接続された発光素子１を駆動可能な駆動部３１と、を備える発光装置であって、前記発光装置がさらに、前記走査部２１がコモンラインＣの選択を切り替える前に、該コモンラインＣを選択状態としたまま、該コモンラインＣと接続された発光素子１の内、前記駆動部３１によって駆動されていた発光素子１と接続された駆動ラインＳと接地端に対する寄生容量を、前記コモンラインＣを通じて充電するための充電手段４１を備えることができる。これにより、任意の発光素子の点灯を他の発光素子に切り替える際には、他の発光素子への切り替えを完了する前に、任意の発光素子と接続された駆動ラインの寄生容量に相当する電荷量を予め充電することができるので、他の発光素子に切り替わった際に、任意の発光素子が発光される事態を回避できる。この結果、従来生じていた非選択の駆動ラインに接続された意図しない発光素子が通電されて誤点灯される事態を回避できる。

さらにまた第４の側面に係る発光装置用駆動回路によれば、行列配置された複数の発光素子１と、行方向に配置された前記発光素子１のアノード端子に接続された複数のコモンラインＣと、列方向に配置された前記発光素子１のカソード端子が接続された複数の駆動ラインＳと、を備える発光装置を駆動するための発光装置用駆動回路であって、各コモンラインＣと接続されており、任意のコモンラインＣを選択すると共に、該選択を切り替える走査部２１と、各駆動ラインＳと接続されており、前記走査部２１で選択されたコモンラインＣに接続された発光素子１を駆動可能な駆動部３１と、前記走査部２１で選択されたコモンラインＣに接続された任意の発光素子１を、前記駆動部３１で駆動して点灯させる点灯期間と、該点灯期間に続いて、該コモンラインＣを選択状態としたまま、前記任意の発光素子１が接続された駆動ラインＳと接地端に対する寄生容量を、前記コモンラインＣを通じて充電するための充電期間を設ける充電手段４１とを備えることができる。これにより、任意の発光素子の点灯を他の発光素子に切り替える際には、他の発光素子への切り替えを完了する前に、任意の発光素子と接続された駆動ラインの寄生容量に相当する電荷量を予め充電することができるので、他の発光素子に切り替わった際に、任意の発光素子が発光される事態を回避できる。この結果、従来生じていた非選択の駆動ラインに接続された意図しない発光素子が通電されて誤点灯される事態を回避できる。

さらにまた第５の側面に係る発光装置の駆動方法によれば、行列配置された複数の発光素子１と、行方向に配置された前記発光素子１のアノード端子に接続された複数のコモンラインＣと、列方向に配置された前記発光素子１のカソード端子が接続された複数の駆動ラインＳと、を備える発光装置の駆動方法であって、各コモンラインＣと接続された走査部２１で選択されたコモンラインＣにアノード端子を接続された任意の発光素子１を、該発光素子１のカソード端子と接続された駆動ラインＳを駆動状態として点灯する工程と、前記コモンラインＣを選択状態としたまま、前記任意の発光素子１が接続された駆動ラインＳと接地端に対する寄生容量を、前記コモンラインＣを通じて充電する工程と、前記コモンラインから他のコモンラインＣに選択を切り替え、該切り替えられたコモンラインＣに接続された他の一つ以上の発光素子１を、該発光素子１のカソード端子と接続された駆動ラインＳを駆動状態として点灯する工程とを含むことができる。

これにより、任意の発光素子の点灯状態から他の発光素子に切り替える際に寄生容量の充電を実行できるため、発光状態を継続しつつ、効果的に誤点灯防止機能を実行できる利点が得られる。

本発明の実施の形態１に係る発光装置を示すブロック図である。 図１のＬＥＤ発光装置のコモンラインと駆動ラインに点灯信号を送出するタイミングを示すタイミングチャートである。 図１のＬＥＤ発光装置が図２の区間１で点灯する状態を示す模式図である。 図１のＬＥＤ発光装置が図２の区間２で点灯する状態を示す模式図である。 図１のＬＥＤ発光装置が図２の区間３で点灯する状態を示す模式図である。 図１のＬＥＤ発光装置が図２の区間４で点灯する状態を示す模式図である。 図１のＬＥＤ発光装置が図２の区間５で点灯する状態を示す模式図である。 図１のＬＥＤ発光装置が図２の区間６で点灯する状態を示す模式図である。 図１のＬＥＤ発光装置が図２の区間７で点灯する状態を示す模式図である。 図１のＬＥＤ発光装置が図２の区間８で点灯する状態を示す模式図である。 図１のＬＥＤ発光装置が図２の区間９で点灯する状態を示す模式図である。 図１のアノードコモン式ＬＥＤ発光装置で誤点灯を回避して点灯させた状態を示す模式図である。 従来のＬＥＤ発光装置を示すブロック図である。 アノードコモン式ＬＥＤ発光装置で誤点灯が生じる様子を示す模式図である。 従来のＬＥＤ発光装置でコモンラインと駆動ラインに点灯信号を送出するタイミングを示すタイミングチャートである。 図１４のＬＥＤ発光装置が図１５の区間１で点灯する状態を示す模式図である。 図１４のＬＥＤ発光装置が図１５の区間２で点灯する状態を示す模式図である。 図１４のＬＥＤ発光装置が図１５の区間３で点灯する状態を示す模式図である。 図１４のＬＥＤ発光装置が図１５の区間４で点灯する状態を示す模式図である。 図１４のＬＥＤ発光装置が図１５の区間５で点灯する状態を示す模式図である。 図２１（ａ）はＬＥＤ発光装置の模式図、図２１（ｂ）は点灯期間と充電期間の一例を示すタイミングチャートである。 発光素子基板と駆動回路基板とを別体とした発光装置を示す模式図である。 発光素子基板と駆動回路基板とを一体とした発光装置を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置、発光装置用駆動回路及び発光装置の駆動方法を例示するものであって、本発明は発光装置、発光装置用駆動回路及び発光装置の駆動方法を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一つの部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一つの部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。

なお本明細書において「誤点灯」とは、典型的には配線の寄生容量等に電荷が蓄積されて生じる、本来意図しない点灯を指し、微小点灯や疑似点灯等とも表現されることもある。ただし、微小との表現は慣用的なものであり、その発光量を特定するものでない。

以下、配線等に含まれる寄生容量を本明細書では等価コンデンサと呼ぶ。なお本明細書において等価コンデンサは、主に配線が有する寄生容量を示しているが、これに限らず他の要因で生じる場合も含める意図で使用する。
（実施の形態１）

図１に、本発明の実施の形態１に係る発光装置１００のブロック図を示す。この図に示す発光装置１００は、発光素子１をマトリックス状に配置した表示部１０と、電流源切替回路２０と、定電流制御回路部３０と、制御部４０と、誤点灯防止回路５０とを備える。
（表示部１０）

表示部１０は、水平方向にコモンラインＣを複数、互いに平行に配置し、これと交差する垂直方向に駆動ラインＳを複数、互いに平行に配置して碁盤目状に構成している。また複数の発光素子１を、各コモンラインＣと駆動ラインＳとの間に各々接続することで、発光素子１をマトリックス状に配置している。図１においては、コモンラインＣが行、駆動ラインＳが列に、それぞれ対応しており、複数の発光素子１がｍ行×ｎ列のマトリックス状に配列される。また各列の発光素子１のカソード端子がそれぞれ駆動ラインＳに接続され、各行の発光素子１のアノード端子がそれぞれコモンラインＣに接続されている。なお図１の例では、表示部１０として発光素子１を４行×４列のマトリックス状に配置されているが、表示部における行及び列の数は任意に設定できる。また、行と列（縦横）を入れ替えても（例えばコモンラインを縦に、駆動ラインを横になるように配置）同様の結果が得られることは言うまでもない。
（発光素子１）

発光素子１には、半導体発光素子が利用でき、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）が好適に利用できる。ただ、本発明は発光素子１をＬＥＤに限定するものでなく、半導体レーザ等の他の発光素子、あるいはエレクトロルミネッセンス発光装置、フィールドエミッションタイプ発光装置（ＦＥＤ）等の他の発光素子を用いた発光装置においても同様に適用することができる。この例では、発光素子１としてＬＥＤ素子を用いる例を説明している。
（電流源切替回路２０）

電流源切替回路２０は、走査部を構成する。図１の例では、電流源切替回路２０は走査部２１と、デコーダ回路２２を備えている。走査部２１は、マトリックス状表示部１０の各コモンラインＣと接続されており、任意のコモンラインＣを選択して、このコモンラインＣの通電を制御する。ここでは、走査部２１は各コモンラインＣのＯＮ／ＯＦＦを制御する。電流源切替回路２０は、コモンラインＣにそれぞれ対応して接続されたｍ個のスイッチ回路を備え、ソース点灯制御信号によってアドレス信号で指定されたコモンラインＣを電流源と接続することにより、該コモンラインＣに接続された発光素子１に電流を供給する。

具体的には、デコーダ回路２２は、ソース点灯制御信号がＬＯＷレベルの時に、アドレス信号に指定されたコモンラインＣと電流源を接続するように、走査部２１のＯＮ／ＯＦＦ制御をする。また電流源切替回路２０において、ソース点灯制御信号がＨＩＧＨレベルの時には、デコーダ回路２２は全てのコモンラインＣと電流源とを切り離すように走査部２１を制御する。
（定電流制御回路部３０）

定電流制御回路部３０は、駆動部を構成する。図１の例では、定電流制御回路部３０は、定電流駆動部３１と、記憶回路３２と、シフトレジスタ３３と、ＡＮＤゲート３４とを備える。定電流駆動部３１は、シンクドライバを構成する。この定電流駆動部３１はマトリックス状表示部１０の各駆動ラインＳと接続されており、任意の駆動ラインＳを選択して、この駆動ラインＳのＯＮ／ＯＦＦを制御する。

記憶回路３２は、順次入力されるｎ個のＯＮ／ＯＦＦデータをそれぞれ記憶する。定電流制御回路部３０は、シンク点灯制御信号によって指定された点灯期間で、各記憶回路３２に記憶されたＯＮ／ＯＦＦデータに対応する駆動ラインＳを駆動状態とする。

定電流制御回路部３０は、シフトレジスタ３３によってシフトクロックに同期してＯＮ／ＯＦＦデータをｎ回シフトして、ラッチに応答してｎ本の駆動ラインＳの各ラインに対応するＯＮ／ＯＦＦデータをそれぞれ記憶回路３２に入力して記憶させる。そして、シンク点灯制御信号とＯＮ／ＯＦＦデータとをＡＮＤゲート３４で演算して、定電流駆動部３１により対応した駆動パルス幅の間、一定の電流が各駆動ラインＳに流れるように制御する。
（制御部４０）

制御部４０は、これら電流源切替回路２０と定電流制御回路部３０を制御するためのソース点灯制御信号とシンク点灯制御信号を生成する。電流源切替回路２０と定電流制御回路部３０とは、制御部４０が発するソース点灯制御信号とシンク点灯制御信号に従って、任意のコモンラインＣと駆動ラインＳとをそれぞれ選択することで、選択されたコモンラインＣと駆動ラインＳとの間に接続された発光素子１の点灯状態を制御する。

具体的には制御部４０は、電流源切替回路２０と定電流制御回路部３０とによって、ソース点灯制御信号がＬＯＷレベルかつシンク点灯制御信号がＨＩＧＨレベルの間においてＬＥＤ表示制御を行う。なお、ソース点灯制御信号がＨＩＧＨレベルかつシンク点灯制御信号がＬＯＷレベルの間は、表示部１０は、電流源切替回路２０及び定電流制御回路部３０とは接続されていない状態である。また発光装置１００は、ソース点灯制御信号がＬＯＷレベルかつシンク点灯制御信号がＨＩＧＨレベルの時に、表示部１０が定電流駆動されることによって所定の発光素子１が点灯され、ソース点灯制御信号がＨＩＧＨレベルかつシンク点灯制御信号がＬＯＷレベルの時には表示部１０の定電流駆動が停止される。
（誤点灯防止回路５０）

誤点灯防止回路５０は、電流源切替回路２０と接続されている。ここでは誤点灯防止回路５０は、各コモンラインＣ毎に設けられている。誤点灯防止回路５０は、コモンラインＣのＯＮ／ＯＦＦを制御する走査部２１の駆動回路と、各発光素子１のアノード端子および駆動回路の一端に接続する充電経路と、この充電経路に接続し駆動回路を経由して接地端に至る放電経路とを有する。ここで充電経路とは、コモンラインＣが非通電状態にあるとき各発光素子における残留電荷が充電用素子に流れ込む際に通過する経路であり、また放電経路とは、コモンラインＣが通電状態にあるとき上記充電用素子に充電された電荷が接地端にて放電される際に通過する経路である。

電流源切替回路２０の切り換えはソース点灯制御信号によって行い、定電流制御回路部３０の切り換えはシンク点灯制御信号によって行う。ソース点灯制御信号が点灯を示す場合には電流源切替回路２０を駆動状態とし、シンク点灯制御信号が点灯を示す場合には定電流制御回路部３０を駆動状態とする。そして、この駆動状態の時に、電流源切替回路２０において入力されるアドレス信号で指定されたコモンラインＣを電流源と接続し、定電流制御回路部３０において、シンク点灯制御信号によって指定された点灯期間で、各記憶回路３２に記憶されたＯＮ／ＯＦＦデータに対応する駆動ラインＳを駆動状態とすることにより、アドレス信号により指定されたコモンラインＣに接続された各発光素子１を点灯させる。また、非駆動状態の時には、電流源切替回路２０と定電流制御回路部３０を非駆動とする。このようにすると、ソース点灯制御信号とシンク点灯制御信号が非点灯を示す場合に各発光素子１又はその周辺に残留している電荷が、充電経路を通って充電用素子に充電され、ソース点灯制御信号が点灯を示す場合に充電用素子に充電されている電荷が放電経路を通って接地端から放電されるため、各発光素子１又はその周辺には電荷がほとんど残留していない状態となる。これにより、点灯期間において発光素子１又はその周辺に蓄積された電荷が、次の非点灯期間で放電されるので、他のコモンラインが選択されている非駆動状態の期間においては常に各発光素子１及びその周辺に不要な電荷が蓄積されていない状態とすることができる。これにより、本実施の形態の発光装置では、残留電荷による影響を受けることなく点灯制御できるので、発光状態において十分なコントラストを得ることができ、品質の高い表示が可能となる。
（充電手段４１）

さらにこの発光装置１００は、誤点灯を防止するための充電手段４１を備えている。充電手段４１は、発光素子１の点灯を一つの発光素子から他の発光素子に切り替える際に、発光素子が接続された駆動ラインＳの寄生容量に相当する電荷量を充電する。いいかえると、寄生容量を充電するための充電期間を生成することで、寄生容量に電荷が充電されて誤点灯が生じる事態を回避できる。このような充電手段４１は、発光素子１の点灯を制御する制御手段に組み込むことができる。例えば図１の発光装置１００において、発光素子１を左上から右下に、対角線に沿って斜めに順次切り替えながら点灯しようとすれば、通常であれば図１５のようなタイミングチャートとなるところ、これを図２に示すように、充電期間を設けている。
（充電期間）

ここでは、一つの発光素子から、他の発光素子に点灯を切り替える際に、該一つの発光素子が接続されたコモンラインをＯＮ状態としたまま、この発光素子が接続された駆動ラインをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替える。このとき、他の発光素子に接続された駆動ラインやコモンラインは未だＯＮ状態としない。この結果、該一つの発光素子が接続された駆動ラインの寄生容量が充電期間内に該コモンラインを通じて充電されるので、次の点灯状態に移行後、寄生容量が充電されることがなくなり、このような充電によって生じる誤点灯を回避できる。このような動作を、図２のタイミングチャート及び図３〜図１１に基づいて説明する。

図２のタイミングチャートは、電源起動して最初の点灯フレーム０から、ある時点での点灯フレームＮまでにおいて、同一の表示パターンを繰返し表示させる際の、各コモンラインＣ０〜Ｃ３及び駆動ラインＳ０〜Ｓ３のＯＮ／ＯＦＦパターンを示している。ここでは、フレーム０の区間１〜８とフレーム１移行の区間２〜９について説明する。また図３〜図１１において、各駆動ラインＳ０〜Ｓ３の寄生容量を、等価的に等価コンデンサＣ_S0〜Ｃ_S3として示している。

まず図２の区間１においては、コモンラインＣ０及び駆動ラインＳ０がＯＮされるため、図３に示すように表示部１０の左上に位置するＬＥＤ素子ａＡが点灯される。ここで、コモンラインＣ０と接続される他のＬＥＤ素子ａＢ、ａＣ、ａＤは、駆動ラインＳ１〜Ｓ３がＯＦＦとなっているため本来は通電されず点灯しないところ、これらの駆動ラインＳ１〜Ｓ３の寄生容量である等価コンデンサＣ_S1〜Ｃ_S3が電源起動後から最初の点灯制御までは充電されていないので、これらが満充電されるまでの間、通電されることとなり、ＬＥＤ素子ａＢ、ａＣ、ａＤが微小に点灯する。この誤点灯は、電源起動後最初のフレーム０の区間１においてのみ生じ、以降のフレームにおいては生じない（詳細は後述）。

次に、ＬＥＤ素子ｂＢを点灯させるため、図２の区間３でコモンラインＣ１及び駆動ラインＳ１をＯＮするにあたり、その前に充電手段４１が充電期間として区間２を設ける。区間２では、ＬＥＤ素子ａＡが接続されたコモンラインＣ０のＯＮ状態を維持したまま、このＬＥＤ素子ａＡが接続された駆動ラインＳ０をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替える。このとき、次に点灯するＬＥＤ素子ｂＢが接続されたコモンラインＣ１や駆動ラインＳ１は未だＯＮ状態としない。この結果、図４に示すように、ＬＥＤ素子ａＡが接続された駆動ラインＳ０の等価コンデンサＣ_S0が区間２内に充電される。

このようにすることで、続く区間３において、コモンラインＣ１に加えて駆動ラインＳ１をＯＮにしても、図５に示すように所期のＬＥＤ素子ｂＢが点灯されるのみで、同じコモンラインＣ１と接続されている他のＬＥＤ素子ｂＡ、ｂＣ、ｂＤは点灯されない。なぜなら、これらと接続されている駆動ラインの等価コンデンサＣ_S0、Ｃ_S2、Ｃ_S3は既に充電されているからである。すなわち等価コンデンサＣ_S0は先の区間２で充電されており、また等価コンデンサＣ_S2、Ｃ_S3も既に区間１で充電されている。このため、これら等価コンデンサが充電されるために生じていた誤点灯（図１７）を効果的に回避できる。

以下同様に、区間４においては、ＬＥＤ素子ｂＢが接続されたコモンラインＣ１のＯＮ状態を維持したまま、このＬＥＤ素子ｂＢが接続された駆動ラインＳ１をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替える。これにより、図６に示すように、ＬＥＤ素子ｂＢが接続された駆動ラインＳ１の等価コンデンサＣ_S1が区間４内に充電される。この結果、先の区間３において図５に示すように駆動ラインＳ１の等価コンデンサＣ_S1が放電されていても、充電期間として区間４が付加される結果、充電状態として次の区間５において、等価コンデンサＣ_S1への充電に起因する誤点灯を防止できる。

また区間５においては、コモンラインＣ２に加えて駆動ラインＳ２をＯＮにして、図７に示すようにＬＥＤ素子ｃＣを点灯させ、同じコモンラインＣ２と接続されている他のＬＥＤ素子ｃＡ、ｃＢ、ｃＤの誤点灯を回避できる。

さらに区間６では、ＬＥＤ素子ｃＣが接続されたコモンラインＣ２のＯＮ状態を維持したまま、このＬＥＤ素子ｃＣが接続された駆動ラインＳ２をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替える。これにより、図８に示すように、ＬＥＤ素子ｃＣと接続された駆動ラインＳ２の等価コンデンサＣ_S2が区間６内に充電される。

また区間７においては、コモンラインＣ３に加えて駆動ラインＳ３をＯＮにして、図９に示すようにＬＥＤ素子ｄＤを点灯させ、同じコモンラインＣ３と接続されている他のＬＥＤ素子ｄＡ、ｄＢ、ｄＣの誤点灯を回避できる。

最後に、区間８において、ＬＥＤ素子ｄＤが接続されたコモンラインＣ３のＯＮ状態を維持したまま、このＬＥＤ素子ｄＤと接続された駆動ラインＳ３をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替える。これにより、図１０に示すように、ＬＥＤ素子ｄＤと接続された駆動ラインＳ３の等価コンデンサＣ_S3が区間８内に充電される。

このようにして、フレーム０においてマトリックス状表示部１０のＬＥＤ素子を左上から右下に順次切り替えて点灯できる。次いでフレーム１で同様の点灯パターンを繰り返す際には、区間９において、区間１と同様にコモンラインＣ０及び駆動ラインＳ０をＯＮとする。このとき図１１に示すように、ＬＥＤ素子ａＡのみが点灯される。ここでは図３と異なり、コモンラインＣ０と接続された他のＬＥＤ素子ａＢ、ａＣ、ａＤは、既に等価コンデンサＣ_S1〜Ｃ_S3が充電されているため、これらには通電されず、誤点灯は生じない。以下、フレーム０と同様の手順を繰り返し、フレーム１〜Ｎで誤点灯を防止しながら所望の点灯パターンを得ることができる。この結果、ダイナミック点灯を行うＬＥＤ発光装置において、図１４で示したような誤点灯を回避して、図１２に示すように所望のＬＥＤ素子のみを点灯できるので、誤点灯のない鮮明な表示が実現される。

特にこの構成によれば、各駆動ラインに対して、等価コンデンサを充電するための個別の電流源やスイッチを設ける必要もなく、極めて簡単に実行できる利点が得られる。すなわち、実装に当たって追加のハードウェアが不要であり、制御方法の変更のみで対応可能であることから、既存のシステムへの適用も容易で、安価に実現できる利点が得られる。

なお充電期間は、等価コンデンサが充電できる時間に設定される。その時間は、寄生容量の大きさ、すなわち発光装置の回路の大きさや規模、配線長、或いは電流源の電流値や求められる精度、応答速度等に応じて適切に調整される。すなわち、寄生容量が大きい場合には充電期間を長く、小さい場合には充電期間を短くなるように設定する。一例として、本発明者が試作した図２１（ａ）に示す２４行×４８列のＬＥＤ素子を配置したＬＥＤ発光装置では、図２１（ｂ）のタイミングチャートに示すように、充電期間を３８．４μｓとした。また図２の例では、各充電期間を一定としているが、回路構成によっては充電期間を駆動ライン毎に変化させてもよい。

またこの方法は、ＰＷＭ制御による点灯駆動を行う際には、ＯＮ期間のデューティ比を最大とした場合に好適に利用できる。すなわち、全期間をＯＮとして最も効率のよい点灯を行いつつも、誤点灯防止機能も付加できる。

このような誤点灯防止機能は、特に寄生容量が大きくなる発光装置に対して有効となる。例えば、図２２に示すように、発光素子１を配置した発光素子基板１２と、走査部や駆動部等の駆動回路を配置した駆動回路基板４２とを個別に構成した発光装置２００においては、これらの部材間を繋ぐ配線長が長くなる結果、寄生容量が相対的に大きくなり、誤点灯が顕著となる傾向にある。このような回路構成に対しては、本発明の誤点灯防止機能は有効に作用する。また一方で図２３に示すように、回路基板１３の表面側に発光素子１を配置し、裏面側に駆動回路４３を実装する発光装置３００においては、相対的に配線に起因する寄生容量は小さくなる。ただし、このような回路構成は小型のディスプレイや案内板に採用されることが多く、このような表示サイズが小型の発光装置においては、サイズやドット数との関係で誤点灯が顕著となりやすい。よって、このような誤点灯が目立ちやすい発光装置おいても、本発明を好適に適用できる。

以上の例では発光装置としてディスプレイについて説明した。本発明は特に、誤点灯を防止できることから鮮明な表示が得られ、文字表示等の案内板や情報表示板等の用途に好適に利用できる。ただ、これに限られるものでなく、動画表示用のディスプレイや静止画用ディスプレイ、インテリジェント照明等にも利用できる。

以上のように、本発明に係る発光装置、発光装置用駆動回路及び発光装置の駆動方法を用いて、様々なアプリケーションに柔軟に対応できる。例えば、ＬＥＤディスプレイとして大型テレビ、ビルボード、広告、交通情報、立体表示器、照明器具等に利用できる。特に装置の小型化、低コスト化、自動化及び設計自由度を高めるのに適している。またＬＥＤ発光装置のみならず、トランジスタで画素を駆動するＴＦＴ液晶ディスプレイ等にも利用できる。

１００、２００、３００…発光装置
１…発光素子；１Ｎ…点灯したいＬＥＤ素子；１Ｆ…非点灯としたい他のＬＥＤ素子
ａＡ、ａＢ、ａＣ、ａＤ、ｂＡ、ｂＢ、ｂＣ、ｂＤ、ｃＡ、ｃＢ、ｃＣ、ｃＤ、ｄＡ、ｄＢ、ｄＣ、ｄＤ…ＬＥＤ素子
１０…表示部
１２…発光素子基板
１３…回路基板
２０…電流源切替回路
２１…走査部
２２…デコーダ回路
３０…定電流制御回路部
３１…定電流駆動部
３２…記憶回路
３３…シフトレジスタ
３４…ＡＮＤゲート
４０…制御部
４１…充電手段
４２…駆動回路基板
４３…駆動回路
５０…誤点灯防止回路
Ｃ、Ｃ０〜Ｃ３…コモンライン
Ｓ、Ｓ０〜Ｓ３…駆動ライン
Ｃ_S0、Ｃ_S1、Ｃ_S2、Ｃ_S3、…等価コンデンサ

Claims (5)

1. 行列配置された複数の発光素子(1)と、行方向に配置された前記発光素子(1)のアノード端子に接続された複数のコモンライン(C)と、列方向に配置された前記発光素子(1)のカソード端子が接続された複数の駆動ライン(S)と、を有する表示部(10)と、
   前記表示部(10)の各コモンライン(C)と接続されており、任意のコモンライン(C)を選択すると共に、該選択を切り替える走査部(21)と、
   前記表示部(10)の各駆動ライン(S)と接続されており、前記走査部(21)で選択されたコモンライン(C)に接続された発光素子(1)を駆動可能な駆動部(31)と、
   を備える発光装置であって、
   前記発光装置がさらに、
   前記走査部(21)で選択されたコモンライン(C)に接続された任意の発光素子(1)を、前記駆動部(31)で駆動して点灯させる点灯期間と、
   該点灯期間に続いて、発光素子(1)の点灯を一の発光素子から他の発光素子に切り替える前に、該コモンライン(C)を選択状態としたまま、前記任意の発光素子(1)が接続された駆動ライン(S)と接地端に対する寄生容量を、前記コモンライン(C)を通じて充電するための充電期間を設ける充電手段(41)を備えることを特徴とする発光装置。
2. 請求項１に記載の発光装置であって、
   前記発光素子(1)が、発光ダイオード又は半導体レーザであることを特徴とする発光装置。
3. 行列配置された複数の発光素子(1)と、行方向に配置された前記発光素子(1)のアノード端子に接続された複数のコモンライン(C)と、列方向に配置された前記発光素子(1)のカソード端子が接続された複数の駆動ライン(S)と、を有する表示部(10)と、
   前記表示部(10)の各コモンライン(C)と接続されており、任意のコモンライン(C)を選択すると共に、該選択を切り替える走査部(21)と、
   前記表示部(10)の各駆動ライン(S)と接続されており、前記走査部(21)で選択されたコモンライン(C)に接続された発光素子(1)を駆動可能な駆動部(31)と、
   を備える発光装置であって、
   前記発光装置がさらに、
   前記走査部(21)がコモンライン(C)の選択を切り替える前に、該コモンライン(C)を選択状態としたまま、該コモンライン(C)と接続された発光素子(1)の内、前記駆動部(31)によって駆動されていた発光素子(1)と接続された駆動ライン(S)と接地端に対する寄生容量を、前記コモンライン(C)を通じて充電するための充電手段(41)を備えることを特徴とする発光装置。
4. 行列配置された複数の発光素子(1)と、行方向に配置された前記発光素子(1)のアノード端子に接続された複数のコモンライン(C)と、列方向に配置された前記発光素子(1)のカソード端子が接続された複数の駆動ライン(S)と、を備える発光装置を駆動するための発光装置用駆動回路であって、
   各コモンライン(C)と接続されており、任意のコモンライン(C)を選択すると共に、該選択を切り替える走査部(21)と、
   各駆動ライン(S)と接続されており、前記走査部(21)で選択されたコモンライン(C)に接続された発光素子(1)を駆動可能な駆動部(31)と、
   前記走査部(21)で選択されたコモンライン(C)に接続された任意の発光素子(1)を、前記駆動部(31)で駆動して点灯させる点灯期間と、
   該点灯期間に続いて、該コモンライン(C)を選択状態としたまま、前記任意の発光素子(1)が接続された駆動ライン(S)と接地端に対する寄生容量を、前記コモンライン(C)を通じて充電するための充電期間を設ける充電手段(41)と、
   を備えることを特徴とする発光装置用駆動回路。
5. 行列配置された複数の発光素子(1)と、行方向に配置された前記発光素子(1)のアノード端子に接続された複数のコモンライン(C)と、列方向に配置された前記発光素子(1)のカソード端子が接続された複数の駆動ライン(S)と、を備える発光装置の駆動方法であって、
   各コモンライン(C)と接続された走査部(21)で選択されたコモンライン(C)にアノード端子を接続された任意の発光素子(1)を、該発光素子(1)のカソード素子と接続された駆動ライン(S)を駆動状態として点灯する工程と、
   前記コモンライン(C)を選択状態としたまま、前記任意の発光素子(1)が接続された駆動ライン(S)と接地端に対する寄生容量を、前記コモンライン(C)を通じて充電する工程と、
   前記コモンラインから他のコモンライン(C)に選択を切り替え、該切り替えられたコモンライン(C)に接続された他の一つ以上の発光素子(1)を、該発光素子(1)のカソード素子と接続された駆動ライン(S)を駆動状態として点灯する工程と、
   を含むことを特徴とする発光装置の駆動方法。

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