JPWO2009122484A1 - 有機ｅｌ装置 - Google Patents

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Abstract

外光の照度に応じて起電力を出力する光電素子（Ｅ１〜Ｅ４）と、少なくとも１つの自発光素子が配置された自発光表示パネル（１）と、前記自発光表示パネルを駆動制御するための駆動回路（２ａ，３ａ）とが備えられる。前記駆動回路に備えられた論理回路には、前記光電素子からの出力電圧値を制限する電圧安定化回路（４）を介して論理回路への駆動電源として供給されると共に、前記自発光素子には前記電圧安定化回路を介さずに前記光電素子より自発光素子への駆動電源として供給されるように構成されている。これにより、前記自発光素子は外光の照度に応じた輝度で発光されることになり、表示パネル（１）は外光の照度に応じて発光輝度が変化するディマー機能を発揮する。

Description

この発明は、バッテリーを備えることが不可能かもしくは困難な機器、例えば薄型の携帯型機器などに好適に搭載し得る表示装置に関する。
近年における電子回路部品の高密度集積化および高密度な実装技術の進展に伴い、多種多様な携帯型機器が提供されており、これらの携帯型機器においては、情報表示を行うための表示装置が不可欠なものとなっている。
一方、前記したような表示装置を備えた携帯型機器においては、さらなる多機能化また軽量かつ薄型化が求められており、究極においては比較的容積および重量が嵩むバッテリーに着目され、これを使用しない携帯型機器の提案もなされつつある。そこで、軽量かつ薄型化が可能ないわゆる太陽電池セルを前記した表示装置を備えた携帯型機器の駆動電源として利用することが考えられる。
太陽電池セルを利用して表示パネルを駆動させる点については、従来より小型電卓などにも応用されており、例えば次に示す特許文献１などに開示されている。
特公平２−２８１５３号公報
特許文献１に開示の電卓によると、太陽電池セルの出力電圧が基準値よりも低下した場合において、演算回路に対する電源電圧の供給を停止させることが開示されており、これにより誤った計算結果が表示されるのを防止するようにしている。
また、太陽電池セルを利用して表示パネルを駆動させる他のものとして、特許文献２および３に開示のものも提案されている。
実開平１−６８９５８号公報 特公平７−９９４５３号公報
前記した特許文献２および３に開示された構成によると、太陽電池セルとは別に二次電池も搭載し、太陽電池セルにより生成されたエネルギーを二次電池に蓄え、この二次電池の電源電圧を駆動電源として利用することが開示されている。要するに二次電池を利用することで、太陽電池セル特有の外光量に応じた電圧変動の影響を防止しようとするものである。
前記したように特許文献１〜３に開示された機器は、いずれも太陽電池セル特有の外光量に応じた電圧変動の影響を防止しようとすることに観点が置かれ、このために太陽電池セルの出力電圧の検出手段や、二次電池を併用するなどの対策を施している。
この発明は、太陽電池セルを利用して表示パネルを発光駆動させるに際して、外光に応じた太陽電池セルの電圧変動作用を積極的に利用して、自発光表示パネルのディマー機能を発揮させると共に、前記自発光表示パネルを駆動制御するための駆動回路は安定した駆動動作がなされるように構成した表示装置を提供することを課題とするものである。
前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる表示装置は、請求項１に記載のとおり、外光の照度に応じて起電力を出力する光電素子と、少なくとも１つの自発光素子が配置された発光装置と、前記発光装置を駆動制御するための駆動回路とが備えられ、前記駆動回路に備えられた論理回路には、前記光電素子からの出力電圧値を制限する電圧安定化回路を介して論理回路への駆動電源として供給されると共に、前記自発光素子には前記電圧安定化回路を介さずに前記光電素子より自発光素子への駆動電源として供給されるように構成され、前記自発光素子は外光の照度に応じた輝度で発光されるように構成されている点に特徴を有する。
この発明にかかる表示装置の第１の実施の形態を示した回路構成図である。 同じく第２の実施の形態を示した回路構成図である。 同じく第３の実施の形態を示した回路構成図である。 同じく第４の実施の形態を示した回路構成図である。
符号の説明
１ 自発光表示パネル（発光装置）
２ データドライバ
２ａ 駆動回路Ａ
３ 走査ドライバ
３ａ 駆動回路Ｂ
４ 電圧安定化回路
５ 昇圧回路
Ｅ１〜Ｅ４ 光電素子（太陽電池セル）
ｍ１〜ｍ３ データ線（陽極線）
ｎ１〜ｎ４ 走査線（陰極線）
以下、この発明にかかる表示装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図１はその第１の実施の形態を示したものであり、これは発光装置として発光表示パネル１を用い、この発光表示パネルに搭載された自発光素子として有機ＥＬ素子を用いたパッシブマトリクス型表示パネルを構成している。
この表示パネル１には、縦方向に配列された複数のデータ線（以下、陽極線ともいう。）ｍ１〜ｍ３と、横方向に配列された複数の走査線（以下、陰極線ともいう。）ｎ１〜ｎ４との各交点位置においてダイオードのマークで示した有機ＥＬ素子がデータ線と走査線との間に接続されている。これにより画素を構成する前記有機ＥＬ素子がマトリクス状に配置されている。
なお、図１においては、有機ＥＬ素子による画素は、紙面の都合により縦横方向に４行３列分を示しているが、これは表示パネル１の全面にわたって多数の素子が縦横方向にマトリクス状に配設される。
符号２は前記表示パネル１の陽極線ｍ１〜ｍ３に選択的に駆動電流を流すデータドライバを示しており、一部図示を省略しているが、前記各陽極線には、これに対して択一的にＥＬ素子の点灯駆動電位もしくは非点灯電位（例えばグランド電位）を供給する一対のスイッチンク素子ＴＳ１，ＴＳ２がそれぞれ接続されている。
またデータドライバ２には、画像データに基づいて前記陽極線に対応した各スイッチング素子ＴＳ１，ＴＳ２をオンオフ制御するシフトレジスタ等からなる論理回路を含む符号２ａで示す駆動回路Ａが搭載されている。
符号３は前記表示パネル１の陰極線ｎ１〜ｎ４を選択的に走査する走査ドライバを示しており、一部図示を省略しているが、前記各陰極線には、これに対して走査電位（例えばグランド電位）もしくは逆バイアス電位を与える一対のスイッチング素子ＴＳ３，ＴＳ４がそれぞれ接続されている。
また走査ドライバ３には、画像データの走査同期信号に基づいて前記陰極線に対応した各スイッチンク素子ＴＳ３，ＴＳ４をオンオフ制御するシフトレジスタ等からなる論理回路を含む符号３ａで示す駆動回路Ｂが搭載されている。
一方、符号Ｅ１〜Ｅ４は、前記したデータドライバ２および走査ドライバ３を介して表示パネル１に対して駆動電力を供給する光電素子であり、これは太陽電池セルによる直列接続体により構成されている。
図１に示す実施の形態においては、Ｅ１〜Ｅ４として示す太陽電池セルの直列接続体による直流出力が、出力電圧値を制限する電圧安定化回路４に供給されるように構成されている。そして、電圧安定化回路４を経た出力は、データドライバ２および走査ドライバ３における前記した論理回路をそれぞれに含む駆動回路ＡおよびＢに対して、駆動電源として供給されるように構成されている。
なお、前記した論理回路をそれぞれに含む駆動回路ＡおよびＢは、例えば３．３Ｖ系の電圧仕様になされており、前記電圧安定化回路４は、太陽電池セルＥ１〜Ｅ４により生成される直流出力を、前記３．３Ｖ前後の安定化した電圧値に変換して駆動回路ＡおよびＢに供給するように作用する。
前記した構成によると、太陽電池セルＥ１〜Ｅ４による出力が外光により変動しても、前記した電圧安定化回路４による出力電圧の制御作用により、データドライバ２および走査ドライバ３における駆動回路ＡおよびＢは、安定した動作が保証されることになる。
なお、前記太陽電池セルＥ１〜Ｅ４による出力電圧が低下して、前記電圧安定化回路４の出力電圧の安定した制御がなされないような場合（電圧安定化回路４の出力電圧が前記論理回路が動作不能に陥るような電圧値まで低下するような場合）においては、電圧安定化回路４からの出力が停止（遮断）されるように構成されていることが望ましい。
一方、図１に示す実施の形態においては、前記太陽電池セルＥ１〜Ｅ４による出力は前記した電圧安定化回路４を介さずに、有機ＥＬ素子の駆動電源として利用されるように構成されている。すなわち、前記太陽電池セルによる出力は、データドライバ２における前記スイッチング素子ＴＳ１，ＴＳ２のいずれかと、陽極線を介して走査状態の有機ＥＬ素子に供給されるようになされる。
また前記太陽電池セルによる出力は、走査ドライバ３における前記スイッチング素子ＴＳ３，ＴＳ４のいずれかと、走査選択されていない陰極線を介して有機ＥＬ素子に対して逆バイアス電圧として供給される。これによりパッシブマトリクス型表示パネルにおいて発生するクロストーク発光を防止するようになされる。
前記した自発光素子としての有機ＥＬ素子は周知のとおり、アノード電圧に応じて発光輝度が変化する特性を有する。したがって太陽電池セルによる出力を駆動電源として利用した前記した構成によると、太陽電池セルが受ける外光の大小に応じて有機ＥＬ素子の発光輝度も同様に変化することになる。すなわち、外光に応じて表示パネル１の全体輝度が変化するディマー制御がなされることになる。
したがって、外光に応じて表示パネル１はディマー制御がなされるので、その視認性を向上させることができる。また表示パネル１を駆動するデータドライバ２および走査ドライバ３は、前記した電圧安定化回路４による出力電圧値が、所定値内に制御される範囲においては、安定した動作が保証されることになる。
図２はこの発明にかかる表示装置の第２の実施の形態を示したものであり、この図２においてはすでに説明した図１に示す各部に相当する部分を同一符号で示している。したがって、その詳細な説明は省略する。
この実施の形態においては、前記した光電素子としての太陽電池セルＥ１〜Ｅ４の出力は、符号５で示す昇圧回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）を介して、表示パネル１に配置された有機ＥＬ素子への駆動電源として供給されるように構成されている。
なお、この実施の形態においては、前記昇圧回路５としては例えばチャージポンプを好適に利用することができるが、適用される機器に応じてコイルを用いた電磁変換手段による昇圧回路を利用することもできる。
この第２の実施の形態によると、太陽電池セルＥ１〜Ｅ４による起電力が不十分な状態においても、表示パネル１を発光駆動させることができる。そして、昇圧回路５として前記したチャージポンプ等を用いることにより、外光に応じて表示パネル１はディマー制御がなされるので、その視認性を向上させることができるなど、図１に示した第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
図３はこの発明にかかる表示装置の第３の実施の形態を示したものであり、この図３においてもすでに説明した図１に示す各部に相当する部分を同一符号で示している。したがって、その詳細な説明は省略する。
この実施の形態においては、光電素子としての直列接続体からなる太陽電池セルＥ１〜Ｅ４のうちの一部、すなわちＥ１〜Ｅ３で示す太陽電池セルの出力を、前記した電圧安定化回路４に供給し、この電圧安定化回路４より符号２ａおよび３ａで示す駆動回路ＡおよびＢに対して駆動電源として供給するように構成されている。
そして、表示パネル１における自発光素子としての有機ＥＬ素子にはＥ１〜Ｅ４の直列接続体からなる太陽電池セルの出力が、駆動電源として供給されるように構成されている。
前記した構成によると、比較的低電圧により駆動される論理回路を含む駆動回路ＡおよびＢに定格電圧を与えるに際し、電圧安定化回路４における電圧のドロップ分を少なくさせることができるので、太陽電池セルからの電力の利用効率を上げることができる。そして、図３に示す実施の形態においても図１に示した第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
次に図４は、この発明にかかる表示装置の第４の実施の形態を示したものであり、この図４に示す例は有機ＥＬ素子を自発光素子として用いたアクティブマトリクス型表示パネル１を構成している。なお、この図４においてもすでに説明した図１に示す各部に相当する部分を同一符号で示している。したがって、その詳細な説明は適宜省略する。
なお、図４における表示パネル１には、１つの画素を構成する最も基本的な画素回路を示している。そして、紙面の都合により前記画素回路は３行２列分を示しているが、これは表示パネル１の全面にわたって多数の画素回路が縦横方向にマトリクス状に配設されている。
図４において、一つの画素回路に符号を付けたとおり、各画素回路はデータ書き込みトランジスタＴ１、駆動トランジスタＴ２、電荷保持用キャパシタＣｓ、有機ＥＬ素子ＥＬより構成されている。そして、データ書き込みトランジスタＴ１のソースにはデータドライバ２より映像信号に対応したデータ信号が供給されるように構成され、またデータ書き込みトランジスタＴ１のゲートには、走査ドライバ３より書き込みパルスが供給されるように構成されている。
前記データ書き込みトランジスタＴ１のドレインは、前記駆動トランジスタＴ２のゲートに接続されると共に、電荷保持用キャパシタＣｓの一方の端子に接続されている。そして、前記駆動トランジスタＴ２のソースは、前記キャパシタＣｓの他方の端子に接続されると共に、太陽電池セルＥ１〜Ｅ４の出力が駆動電源として供給されるように構成されている。
また前記駆動トランジスタＴ２のドレインは、自発光素子としての有機ＥＬ素子ＥＬのアノード端子に接続され、この有機ＥＬ素子ＥＬのカソード端子は、表示パネル１の基準電位点（グランド）に接続されている。
一方、図４に示す実施の形態においては、Ｅ１〜Ｅ４として示す光電素子としての太陽電池セルによる直流出力が、出力電圧値を制限する電圧安定化回路（レギュレータ）４を介して、データドライバ２および走査ドライバ３に駆動電源として供給されるように構成されている。
前記した構成により、太陽電池セルＥ１〜Ｅ４による出力が外光により変動しても、前記した電圧安定化回路４により電圧が所定値内に制御される範囲においては、データドライバ２および走査ドライバ３は、安定した動作が保証されることになる。
そして、表示パネル１における発光対象となる画素回路には、太陽電池セルＥ１〜Ｅ４による直流出力が供給される。この場合、各画素回路は前記したとおり駆動用トランジスタＴ２と有機ＥＬ素子ＥＬとの直列回路を構成しているので、太陽電池セルが受ける外光の大小に応じて画素回路を構成する有機ＥＬ素子の発光輝度も同様に変化することになる。すなわち、外光に応じて表示パネル１の全体輝度が変化するディマー制御がなされることになる。
したがって、図４に示したアクティブマトリクス型表示パネルによる表示装置においても、図１〜図３に示したパッシブマトリクス型表示パネルを用いた例と同様の作用効果を得ることができる。
なお、アクティブマトリクス型表示パネルによる表示装置においては、図４に例示するにとどまるが、このアクティブマトリクス型表示パネルを用い、図２または図３に示すような実施の形態も採用できることは勿論のことである。
以上、説明した表示装置によると、表示パネルとして薄膜層を積層してなる例えば有機ＥＬ素子を採用するなどし、これに駆動電力を供給する光電素子として前記した太陽電池セルを組み合わせることで、駆動電力源を備えた軽量かつ薄型の表示装置を提供することができる。
この発明は、バッテリーを備えることが不可能かもしくは困難な機器、例えば薄型の携帯型機器などに好適に搭載し得る有機ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）装置に関する。
この発明は、太陽電池セルを利用して表示パネルを発光駆動させるに際して、外光に応じた太陽電池セルの電圧変動作用を積極的に利用して、自発光表示パネルのディマー機能を発揮させると共に、前記自発光表示パネルを駆動制御するための駆動回路は安定した駆動動作がなされるように構成した有機ＥＬ装置を提供することを課題とするものである。
前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる有機ＥＬ装置は、請求項１に記載のとおり、外光の照度に応じて起電力を出力する光電素子と、少なくとも１つの自発光素子が配置された発光装置と、前記発光装置を駆動制御するための駆動回路とが備えられ、前記駆動回路に備えられた論理回路の少なくとも一部には、前記光電素子からの出力電圧値を制限する電圧安定化回路を介して前記光電素子からの出力電圧が論理回路への駆動電源として供給されると共に、前記自発光素子には前記電圧安定化回路を介さずに前記光電素子からの出力電圧が自発光素子への駆動電源として供給されるように構成され、前記自発光素子は外光の照度に応じた輝度で発光されるように構成されている点に特徴を有する。
この発明にかかる有機ＥＬ装置の第１の実施の形態を示した回路構成図である。 同じく第２の実施の形態を示した回路構成図である。 同じく第３の実施の形態を示した回路構成図である。 同じく第４の実施の形態を示した回路構成図である。
以下、この発明にかかる有機ＥＬ装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図１はその第１の実施の形態を示したものであり、これは発光装置として発光表示パネル１を用い、この発光表示パネル（以下、単に表示パネルとも言う。）に搭載された自発光素子として有機ＥＬ素子を用いたパッシブマトリクス型表示パネルを構成している。
図２はこの発明にかかる有機ＥＬ装置の第２の実施の形態を示したものであり、この図２においてはすでに説明した図１に示す各部に相当する部分を同一符号で示している。したがって、その詳細な説明は省略する。
図３はこの発明にかかる有機ＥＬ装置の第３の実施の形態を示したものであり、この図３においてもすでに説明した図１に示す各部に相当する部分を同一符号で示している。したがって、その詳細な説明は省略する。
次に図４は、この発明にかかる有機ＥＬ装置の第４の実施の形態を示したものであり、この図４に示す例は有機ＥＬ素子を自発光素子として用いたアクティブマトリクス型表示パネル１を構成している。なお、この図４においてもすでに説明した図１に示す各部に相当する部分を同一符号で示している。したがって、その詳細な説明は適宜省略する。
したがって、図４に示したアクティブマトリクス型表示パネルによる有機ＥＬ装置においても、図１〜図３に示したパッシブマトリクス型表示パネルを用いた例と同様の作用効果を得ることができる。
なお、アクティブマトリクス型表示パネルによる有機ＥＬ装置においては、図４に例示するにとどまるが、このアクティブマトリクス型表示パネルを用い、図２または図３に示すような実施の形態も採用できることは勿論のことである。
以上、説明した有機ＥＬ装置によると、表示パネルとして薄膜層を積層してなる例えば有機ＥＬ素子を採用するなどし、これに駆動電力を供給する光電素子として前記した太陽電池セルを組み合わせることで、駆動電力源を備えた軽量かつ薄型の有機ＥＬ装置を提供することができる。

Claims (10)

  1. 外光の照度に応じて起電力を出力する光電素子と、少なくとも１つの自発光素子が配置された発光装置と、前記発光装置を駆動制御するための駆動回路とが備えられ、
    前記駆動回路に備えられた論理回路には、前記光電素子からの出力電圧値を制限する電圧安定化回路を介して論理回路への駆動電源として供給されると共に、前記自発光素子には前記電圧安定化回路を介さずに前記光電素子より自発光素子への駆動電源として供給されるように構成され、前記自発光素子は外光の照度に応じた輝度で発光されることを特徴とする表示装置。
  2. 前記光電素子の出力は、昇圧回路を介して前記自発光素子への駆動電源として供給されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載された表示装置。
  3. 前記光電素子は、それぞれが光電変換機能を果たす単位素子の直列接続体により構成され、前記直列接続体のうちの一部の単位素子による出力を、前記電圧安定化回路を介して論理回路への駆動電源として供給するように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載された表示装置。
  4. 前記発光装置は、互いに交差する複数の陽極線及び複数の陰極線の各交点に自発光素子を備えるパッシブマトリクス型発光表示パネルであり、前記光電素子の出力は、自発光素子への駆動電源として前記パッシブマトリクス型表示パネルにおける前記陽極線に選択的に供給されるように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された表示装置。
  5. 前記発光装置は、互いに交差する複数の陽極線及び複数の陰極線の各交点に自発光素子を備えるパッシブマトリクス型発光表示パネルであり、前記光電素子の出力は、自発光素子への駆動電源として前記パッシブマトリクス型表示パネルにおける前記陽極線に選択的に供給されるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載された表示装置。
  6. 前記光電素子の出力は、逆バイアス電源として、前記パッシブマトリクス型表示パネルにおける前記陰極線に選択的に供給されるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載された表示装置。
  7. 前記光電素子の出力は、逆バイアス電源として、前記パッシブマトリクス型表示パネルにおける前記陰極線に選択的に供給されるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載された表示装置。
  8. 前記発光装置は、互いに交差する複数のデータ線及び複数の走査線の各交点に、自発光素子と能動素子を含む画素を備えたアクティブマトリクス型発光表示パネルであり、前記光電素子の出力は、自発光素子への駆動電源として画素を構成する自発光素子と前記能動素子との直列回路にそれぞれ供給されるように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された表示装置。
  9. 前記光電素子は、太陽電池セルであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された表示装置。
  10. 前記光電素子は、太陽電池セルであることを特徴とする請求項４に記載された表示装置。
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