WO2007049606A1 - Ｏｌｅｄ駆動装置及び該駆動装置を備える照明装置 - Google Patents

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Minoru Maehara
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Matsushita Electric Works, Ltd.
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    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • OLED driving device and lighting device including the driving device
  • the present invention relates generally to an OLED driving device, and more particularly to an OLED driving device for driving at least one organic electoluminescence element and an illumination device including the driving device.
  • At least one organic-electric-mouth luminescence element (hereinafter referred to as an organic EL element or OLED (organic light-emitting diode)! /) Has a low driving voltage ( For example, it is driven at about several to several tens of volts). Therefore, various OLED driving devices have been proposed because the OLED driving device can be manufactured at a lower price than conventional ballasts.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2005-78828 discloses an illumination device.
  • the apparatus includes an organic EL element, converter means, switching means and control means.
  • the converter means includes a full-wave rectifier circuit and a smoothing circuit, and converts AC power into DC power.
  • the switching means has four transistors constituting a full bridge circuit, generates an alternating current from the DC power, and alternately supplies a forward current and a reverse current to the element.
  • the control means detects a current flowing through the element via a detection resistor connected in series with the element, and turns the transistor on and off based on the detected current. For example, the control means adjusts the duty ratio for the transistor in accordance with the designated luminance value.
  • the switching frequency for turning the transistor on and off is the same as that of the commercial power supply (for example, 50 or 60 Hz) in order to extend the lifetime of the element and prevent noise caused by visible flickering force and circuit component force. Higher frequency, preferably above 20kHz.
  • Japanese Patent No. 3432986 discloses an organic EL display device. Emission drive voltage is set to organic EL Prior to application to the child, the device applies an auxiliary voltage to the element. The auxiliary voltage is lower than the light emission driving voltage and higher than the barrier voltage of the device.
  • the switching frequency of the power source for the organic EL element is set to a frequency higher than that of the commercial power source, in particular, twice or more, preferably If it can be set to several hundred Hz or higher, it is possible to prevent visible flickering force. Furthermore, noise can be prevented if the switching frequency can be set to 20 kHz or higher.
  • the switching frequency can be set to 20 kHz or higher.
  • a rectangular wave voltage whose polarity is periodically inverted is supplied to the element, it is difficult to set the switching frequency to such a high frequency. That is, since the organic EL element has a capacitance component due to its structure, it has a circuit configuration in which the capacitance component is connected in parallel.
  • the switching frequency is increased as described above, the voltage polarity inverts the capacitive component during charging and the charge of the component is discharged, so that there is a possibility that the element cannot emit sufficient light. is there.
  • the capacitive component of a few centimeter square organic EL device is generally in the range of a few tenths of F to a few zF, so the switching frequency will be limited to a few kHz or less. For this reason, the switching frequency for generating the rectangular wave voltage cannot be made too high.
  • An object of the present invention is to increase the frequency of a voltage periodically applied to at least one organic-electric-luminescence device without reducing the luminance of the device.
  • the OL ED driving device of the present invention includes a DC power supply and a dimming unit.
  • the source alternately applies a first voltage and a second voltage to the device.
  • the first voltage is approximately equal to the drive voltage of the device, while the second voltage is lower than the first voltage and higher than the barrier voltage of the device.
  • the dimming unit controls the source so as to dimm the element by changing a ratio between the first period and the second period.
  • the first period is a period during which the first voltage is applied to the element.
  • the second period is a period during which the second voltage is applied to the element.
  • the dimming unit controls the source so as to keep the sum of the first and second periods constant.
  • the dimming unit controls the source so as to keep the second period constant.
  • the driving device calculates the second voltage based on a current flowing through the element and a voltage applied to the element when the element emits light.
  • the responsiveness of the element can be optimized, and the frequency of the voltage periodically applied to the element can be further increased.
  • An illumination device of the present invention includes the OLED driving device and the at least one organic electoluminescence element.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the first embodiment.
  • FIG. 3 Operation explanatory diagram of an alternative embodiment.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of a modified embodiment (second embodiment).
  • FIG. 5 is a circuit diagram of a third embodiment according to the present invention.
  • FIG. 6 is an operation explanatory diagram of a second voltage adjustment unit in the third embodiment.
  • FIG. 7 is a partially enlarged view of FIG.
  • FIG. 1 shows a first embodiment according to the present invention, that is, a lighting device.
  • the apparatus includes at least one organic EL element (OLED) 1 and an OLED driving apparatus 10 for driving the element 1.
  • OLED organic EL element
  • the organic EL element 1 includes a light emitting layer (organic thin film) and a pair of electrodes sandwiching the layer from both sides of the layer. Element 1 emits light when electrons injected from one electrode as a force sword recombine with holes injected from the other electrode as an anode in the layer.
  • the OLED drive device 10 includes a DC power source composed of a main power circuit 100, a first voltage supply circuit 11 and a second voltage supply circuit 12, and also includes a dimming unit 13, and the polarity is not reversed. A rectangular wave voltage is generated and applied to the element 1.
  • the main power circuit 100 is a DC power source, and generates a first voltage V100 substantially equal to the (light emission) drive voltage of the element 1.
  • the first voltage supply circuit 11 is configured to supply the voltage from the circuit 100 to the element 1 in accordance with a signal from the dimming unit 13 (turn-on (High) signal).
  • the circuit 11 is composed of a switching element (eg, MOSFET) 111 and is connected in series with the element 1, while the series set of elements 111 and 1 is connected in parallel with the circuit 100.
  • the second voltage supply circuit 12 Based on the first voltage V100 of the circuit 100, the second voltage supply circuit 12 generates a second voltage V12 that is lower than the first voltage V100 and higher than the barrier voltage of the element 1, and is dimmed.
  • the voltage VI 2 is configured to be supplied to the element 1 during the supply of the turn-off (Low) signal from the unit 13 to the circuit 11.
  • the circuit 12 includes a resistor 121, a capacitor 122, a Zener diode 123, and a diode 124.
  • Capacitor 122 is connected in series with resistor 121, while the series set of resistor 121 and capacitor 122 is connected in parallel with circuit 100.
  • the diode 124 is connected between the junction of the elements 111 and 1 and the junction of the resistor 121 and the capacitor 122. The diode 124 conducts during the supply of the turn-off signal from the dimmer 13 to the circuit 11, and the capacitor 124 Supply 122 voltage VI 2 to element 1.
  • the dimming unit 13 controls the element 111 of the DC power source so as to dim the element 1 by changing the ratio between the first period Ton and the second period Toff.
  • the period Ton is a period in which the first voltage V100 is applied to the element 1
  • the period Toff is a period in which the second voltage V12 is applied to the element 1.
  • the dimmer 13 also changes the ratio while controlling the sum T of the periods Ton and Toff to be constant.
  • the circuit 11 applies the voltage V100 of the circuit 100 to the element 1. Therefore, element 1 emits light for the period Ton. To emit.
  • the circuit 11 stops supplying the voltage V100 to the element 1, while the diode 124 of the circuit 12 Conducting, circuit 12 applies voltage V12 to element 1. Therefore, during the period Toff, the element 1 stops emitting light while operating at the second voltage V12. Similarly, the dimmer 13 supplies turn-on and off signals to the element 111 alternately.
  • the element 1 is driven with a rectangular wave voltage whose polarity is not inverted, and operates with an optical output corresponding to the ratio of the period Ton to the period Toff of the rectangular wave voltage. Subsequently, when the light control unit 13 decreases the ratio, the light output decreases, whereas when the light control unit 13 increases the ratio, the light output increases.
  • the element 1 is supplied with the voltage V12 that is lower than the (light emission) drive voltage of the element 1 and higher than the barrier voltage of the element 1 during the period Toff.
  • the response of the element 1 to the voltage V100 can be improved. Therefore, the frequency of the voltage periodically applied to the element 1 can be increased without reducing the luminance of the element 1. Then, for example, by setting the frequency of the voltage to a frequency higher than the audible frequency, it is possible to prevent visible flickering force and noise.
  • the dimming unit 13 changes the ratio of the period Ton to the period Toff while keeping the period Toff ⁇ -constant. According to this configuration, the response of the element 1 can be improved similarly.
  • the present invention is not limited to the OLED drive device 10 that also has each circuit force as shown in FIG. 1, but for example, as shown in FIG. 4, the main power circuit 200, the first voltage supply circuit 21, and the second voltage
  • An OLED driving device 20 that includes a direct current power source constituted by a supply circuit 22 and a dimmer 23 and drives at least one organic EL element 2 similar to that of FIG.
  • a driving device 20 of a modified embodiment will be described as a second embodiment of the present invention.
  • the main power circuit 200 includes a diode bridge 201 as a full-wave rectifier that rectifies AC power of commercial power supply AC into pulse DC power, and a smoothing capacitor 202 that smoothes the voltage of the pulse DC power. As a result, a voltage higher than the (light emission) drive voltage of the element 2 is generated.
  • the first voltage supply circuit 21 converts the voltage of the capacitor 202 into the first voltage described above according to the control (PWM control signal and turn-on signal) of the dimmer 23, and converts the first voltage to the element 2.
  • the circuit 21 is a well-known step-down forward converter composed of switching elements (for example, MOSFETs) 211 and Q21, a transformer T21, a diode D21, and a smoothing capacitor C21.
  • the transformer T21 has a secondary winding with an intermediate tap used by the second voltage supply circuit 22 in addition to the primary winding.
  • Element 211 is connected in series with element 2, while the series set of elements 211 and 2 is connected in parallel with capacitor C21. Since the other arrangement is the same as the known forward converter, its detailed description is omitted.
  • the second voltage supply circuit 22 converts the voltage of the capacitor 202 into the above-mentioned second voltage according to the control of the dimming unit 23 (PWM control signal and turn-off signal), and converts the second voltage into the element 2 Configured to be applied to.
  • the circuit 22 includes a diode 221 to which the tap and the anode are connected, a smoothing capacitor 222 whose positive and negative terminals are connected to the power sword of the diode 221 and the low-side end of the secondary winding, respectively, and an anode And a power sword is composed of a diode 224 connected to the positive terminal of the capacitor 222 and the anode of the element 2, respectively.
  • the dimming unit 23 dims the element 2 by changing the ratio of the first period for applying the first voltage to the element 2 and the second period for applying the second voltage to the element 2.
  • the above-mentioned DC power supply elements 211 and Q21 are controlled (see FIG. 2 or 3).
  • the dimmer 23 sends the PWM control signal to the control terminal (gate) of the element Q21 so as to convert the capacitor 202 voltage to the first voltage and keep the capacitor C21 voltage at the first voltage.
  • a turn-on signal is supplied to the control terminal (gate) of the element 211 so that the voltage of the capacitor C21 (ie, the first voltage) is supplied to the element 2.
  • the dimmer 23 supplies the turn-off signal to the control terminal of the element 211, converts the voltage of the capacitor 202 to the second voltage, and maintains the voltage of the capacitor 222 at the second voltage. In this way, the PWM control signal is supplied to the control terminal of element Q21.
  • the dimmer 23 supplies a PW ⁇ control signal to the element Q21 so as to convert the voltage of the capacitor 202 to the first voltage and keep the voltage of the capacitor C21 at the first voltage, and A turn-on signal is supplied to the element 211 so that the voltage of the capacitor C21 is applied to the element 2. Therefore, element 2 emits light during the first period. To emit.
  • the dimming unit 23 supplies the turn-off signal to the element 211, converts the voltage of the capacitor 202 to the second voltage, and converts the voltage of the capacitor 222 to the second voltage. So that the PWM control signal is supplied to the element Q21.
  • element 2 stops emitting light while operating at the second voltage.
  • the light control unit 23 alternately repeats the operation in the first period and the operation in the second period.
  • the element 2 is driven with a rectangular wave voltage whose polarity is not inverted, and operates with an optical output corresponding to the ratio of the first period to the second period. Subsequently, when the light control unit 23 decreases the ratio, the light output decreases, whereas when the light control unit 23 increases the ratio, the light output increases.
  • the inductance element in addition to the same effect as the first embodiment, the inductance element (transformer T21) can be reduced in size by increasing the frequency of the rectangular wave voltage.
  • FIG. 5 shows a third embodiment according to the present invention, that is, a lighting device.
  • the apparatus includes at least one organic EL element (OLED) 3 and an OLED driving device 30 for driving the element 3.
  • OLED organic EL element
  • the OLED drive device 30 includes a DC power source including a main power circuit 300, a first voltage supply circuit 31, and a second voltage supply circuit 32, and a dimming unit 33, a current detection unit 34, and a second voltage.
  • An adjustment unit 35 is provided to generate a rectangular wave voltage whose polarity is not reversed and to apply the voltage to the element 3.
  • the main power circuit 300 includes a diode 'bridge 301 as a full-wave rectifier that rectifies AC power of commercial power supply AC into pulse DC power, and a smoothing capacitor 302 that smoothes the voltage of the pulse DC power. As a result, a voltage higher than the (light emission) drive voltage of the element 3 is generated.
  • the first voltage supply circuit 31 sets the voltage of the capacitor 302 to the first voltage according to the control of the dimmer 33 (the setting signal and the turn-on signal for setting the first voltage as the reference voltage of the circuit 31).
  • the first voltage is configured to be applied to the element 3 by converting to a voltage.
  • circuit 31 includes switching element (eg, MOSFET) 311, switching element (eg, bipolar 'transistor) Q 31, diode D 31, inductor L 31, capacitor C 31, resistors R 311 and R 312, and control circuit 310. It is a well-known switching 'regulator configured.
  • Element 311 is connected in series with element 3, while elements 311 and 3 in series The pair is connected in parallel with the capacitor C31 as the output terminal of the regulator.
  • the circuit 310 detects an output voltage (the voltage of the capacitor C31) through an output detection unit including resistors R311 and R312, and the output voltage is set by a reference signal (first voltage set by a setting signal from the dimming unit 33). Turn element Q31 on and off so that it matches the 1 voltage. Since other arrangements are the same as those of the known regulator, detailed description thereof is omitted.
  • the second voltage supply circuit 32 changes the voltage of the capacitor 302 to the second voltage in accordance with the control of the second voltage adjustment unit 35 (setting signal for setting the second voltage to the reference voltage of the circuit 32). It is configured to convert and apply a second voltage to element 3.
  • circuit 32 is a well-known switching circuit consisting of a Canon 322, a diode 324, a switching element (eg, bipolar 'transistor) Q32, a diode D32, an inductor L32, resistors R321 and R322, and a control circuit 320. Regulator.
  • the anode and the power sword of the diode 324 are connected to the positive terminal of the capacitor 322 and the anode of the element 3 as the output terminal of the regulator, respectively.
  • the circuit 320 detects the output voltage (the voltage of the capacitor 322) through the output detection unit composed of the resistors R321 and R322, and the output voltage is set by the setting signal from the adjustment unit 35 (second voltage).
  • the device Q32 is turned on and off so as to coincide with. Since other arrangements are the same as those of the known regulator, detailed description thereof will be omitted.
  • the dimming unit 33 dims the element 3 by changing the ratio of the first period for applying the first voltage to the element 3 and the second period for applying the second voltage to the element 3. In this way, the DC power supply elements 311 and Q31 and the adjustment unit 35 are controlled (see FIG. 2 or FIG. 3).
  • the dimming unit 33 supplies a setting signal to the circuit 310 so as to convert the voltage of the capacitor 302 into the first voltage and keep the voltage of the capacitor C31 at the first voltage, and also the capacitor C31.
  • the turn-on signal is supplied to the control terminal (gate) of the element 311 so that the voltage (ie, the first voltage) is applied to the element 3.
  • the dimmer 33 supplies the turn-off signal to the control terminal of the element 311 and converts the voltage of the capacitor 302 to the second voltage to keep the voltage of the capacitor 322 at the second voltage.
  • the trigger signal is supplied to the adjustment unit 35. Since other arrangements are the same as those of the known regulator, detailed description thereof will be omitted.
  • the current detection unit 34 includes a current detection coil placed in a current path through the element 3, The current flowing through element 3 is detected by the coil.
  • the second voltage adjustment unit 35 calculates the second voltage based on the current detected by the detection unit 34 and the voltage detected by the resistors R321 and R332, and uses the trigger signal from the dimming unit 33 as a trigger signal. Accordingly, the second voltage is set to the reference voltage of the circuit 32.
  • the adjustment unit 35 includes a setting circuit 351 composed of a microcomputer or the like, and a storage device (memory) 352.
  • organic EL elements vary among organic EL elements in the barrier voltage. Therefore, if the second voltage is set to the minimum voltage of each barrier voltage, the influence of such variations can be avoided, but the response of each organic EL element having a barrier voltage higher than the minimum voltage is poor. Become.
  • the adjustment unit 35 gradually increases the voltage of the capacitor 322 through the circuit 320, and the current detected by the detection unit 34 matches the predetermined current Io. At that time, the voltage of the capacitor 322 is detected through the resistors R321 and R322. Then, the adjustment unit 35 calculates the second voltage based on the detected voltage, and stores the value of the second voltage in the memory 352. Further, in accordance with the trigger signal from the light control unit 33, the adjustment unit 35 extracts the value of the second voltage from the memory 352 and sends a setting signal for setting the second voltage to the reference voltage of the circuit 32 to the circuit 320. Supply. However, the present invention is not limited to this, and the adjustment unit 35 may calculate the second voltage every time it is activated.
  • the adjustment unit 35 gradually increases the voltage of the capacitor 322 through the circuit 320, and when the current detected by the detection unit 34 matches the current Io, the capacitor 35 passes through the resistors R321 and R322. 322 voltage is detected. Subsequently, the adjustment unit 35 calculates the second voltage based on the detected voltage, and stores the value of the second voltage in the memory 352.
  • the dimming unit 33 supplies the setting signal to the circuit 310 so as to convert the voltage of the capacitor 302 into the first voltage and keep the voltage of the capacitor C31 at the first voltage.
  • a turn-on signal is supplied to the element 311 so that the voltage of the capacitor C31 is applied to the element 3. Therefore, element 3 emits light during the first period.
  • the dimmer 33 supplies the turn-off signal to the element 311 and converts the voltage of the capacitor 302 to the second voltage to change the voltage of the capacitor 322 to the second voltage.
  • the trigger signal is supplied to the adjustment unit 35 so as to maintain the same. Thereby, the adjustment unit 35 sets the second voltage to the reference voltage of the circuit 32.
  • the dimming unit 33 alternately repeats the operation in the first period and the operation in the second period.
  • the element 3 is driven with a rectangular wave voltage whose polarity is not inverted, and operates with an optical output corresponding to the ratio of the first period to the second period. Subsequently, when the light control unit 33 decreases the ratio, the light output decreases, whereas when the light control unit 33 increases the ratio, the light output increases.
  • the responsiveness of the element 3 can be optimized, and the frequency of the voltage periodically applied to the element 3 can be further increased. You can.
  • the lighting device of the present invention may include two or more organic EL elements connected in series or in parallel with each other.

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Abstract

　少なくとも１つの有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動するためのＯＬＥＤ駆動装置及び該駆動装置を備える照明装置。該駆動装置は、直流電源及び調光部を備える。該源は、第１電圧と第２電圧とを該素子に交互に印加する。第１電圧は、該素子の駆動電圧にほぼ等しい。第２電圧は、第１電圧よりも低くて該素子の障壁電圧よりも高い。該調光部は、第１期間と第２期間の比率を変えて該素子を調光するように該源を制御する。第１期間は、第１電圧を該素子に印加する期間である。第２期間は、第２電圧を該素子に印加する期間である。

Description

明 細 書
OLED駆動装置及び該駆動装置を備える照明装置
技術分野
[0001] 本発明は、一般に OLED駆動装置、より詳細には、少なくとも 1つの有機エレクト口 ルミネッセンス素子を駆動するための OLED駆動装置及び該駆動装置を備える照明 装置に関するものである。 背景技術
[0002] この種の照明装置では、少なくとも 1つの有機エレクト口ルミネッセンス素子（以下、 有機 EL素子又は OLED (有機発光ダイオード)とも!/、う）は、放電灯と比較して低 ヽ 駆動電圧 (例えば、約数〜数十 V)で駆動される。それ故に、 OLED駆動装置を従来 の安定器と比較して低価格で製造可能であるので、種々の OLED駆動装置が提案 されている。
[0003] 例えば、特開 2005— 78828号公報は照明装置を開示する。該装置は、有機 EL 素子、コンバータ手段、スイッチング手段及び制御手段を含む。コンバータ手段は、 全波整流回路及び平滑回路から構成され、交流電力を直流電力に変換する。スイツ チング手段は、フルブリッジ回路を構成する 4つのトランジスタを持ち、該直流電力か ら交番電流を生成して、該素子に順方向電流及び逆方向電流を交互に供給する。 制御手段は、該素子と直列に接続された検出抵抗を介して該素子に流れる電流を 検出し、検出した電流に基づいて該トランジスタをオン及びオフする。例えば、制御 手段は、指定された輝度値に従って該トランジスタに対するデューティ比を調整する 。具体的には、輝度を上げる場合には、該素子への順方向電流の供給時間を長くす るようにデューティ比が増大される。逆に、輝度を下げる場合には、該素子への順方 向電流の供給時間を短くするようにデューティ比が減少される。また、該素子の寿命 を延ばし視認可能なフリツ力及び回路部品力もの騒音を防止するために、該トランジ スタをオン及びオフするためのスイッチング周波数は、商用電源のそれ (例えば、 50 又は 60Hz)よりも高い周波数、好ましくは 20kHz以上に設定される。
[0004] 特許 3432986号公報は有機 EL表示装置を開示する。発光駆動電圧を有機 EL素 子に印加する前に、該装置は、補助電圧を該素子に印加する。補助電圧は、発光駆 動電圧よりも低く該素子の障壁電圧よりも高い。
[0005] ところで、特開 2005— 78828号公報に記載されているように、有機 EL素子用の電 源のスイッチング周波数を商用電源のそれよりも高い周波数、特にその 2倍以上、好 ましくは数百 Hz以上に設定することができれば、視認可能なフリツ力を防止すること ができる。更に、スイッチング周波数を 20kHz以上に設定することができれば、騒音 を防止することができる。し力しながら、該素子に極性が周期的に反転する矩形波電 圧を供給する場合には、スイッチング周波数をそのような高 、周波数に設定すること が困難である。即ち、有機 EL素子は、その構造のために容量成分を有するので、該 容量成分が並列に接続される回路構成を持つ。このため、スイッチング周波数を上 記の如く高くすれば、電圧極性が該容量成分を充電中に反転して該成分の電荷が 放電するので、該素子が十分な光を発することができない可能性がある。例えば、数 センチメートル角の有機 EL素子の容量成分は、概して 10分の数 Fから数/ z Fの範囲 内であるので、スイッチング周波数は、数 kHz以下に制限されるであろう。そういう訳 で、該矩形波電圧を発生するためのスイッチング周波数をあまり高くすることができな い。
発明の開示
[0006] 本発明の目的は、少なくとも 1つの有機エレクト口ルミネッセンス素子に周期的に印 カロされる電圧の周波数を、該素子の輝度を低下させることなく高めることにある。
[0007] 少なくとも 1つの有機エレクト口ルミネッセンス素子を駆動するために、本発明の OL ED駆動装置は、直流電源及び調光部を備える。該源は、第 1電圧及び第 2電圧を 交互に該素子に印加する。該第 1電圧は、該素子の駆動電圧にほぼ等しい一方、該 第 2電圧は、該第 1電圧よりも低くて該素子の障壁電圧よりも高い。該調光部は、第 1 期間と第 2期間の比率を変えて該素子を調光するように該源を制御する。該第 1期間 は、該第 1電圧を該素子に印加する期間である。該第 2期間は、該第 2電圧を該素子 に印加する期間である。この構成では、該素子には、第 2期間の間、該素子の障壁 電圧よりも高い該第 2電圧が供給されるので、第 2期間が第 1期間に切り替えられると き、該素子の応答性を改善することができる。 [0008] 本発明の一の特徴において、該調光部は、該第 1及び第 2期間の合計を一定に保 つように該源を制御する。
[0009] 本発明の別の特徴において、該調光部は、該第 2期間を一定に保つように該源を 制御する。
[0010] 本発明の他の特徴において、該駆動装置は、該素子が光を発するときに該素子に 流れる電流と該素子に印加される電圧とを基に、該第 2電圧を算出する手段を備える 。この発明によれば、素子の応答性を最適化することができ、素子に周期的に印加さ れる電圧の周波数を一層高めることができる。
[0011] 本発明の照明装置は、上記 OLED駆動装置及び該少なくとも 1つの有機エレクト口 ルミネッセンス素子を備える。
図面の簡単な説明
[0012] 本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に記述する。本発明の他の特徴および利 点は、以下の詳細な記述および添付図面に関連して一層良く理解されるものである
[図 1]本発明による第 1実施形態の回路図である。
[図 2]第 1実施形態の動作説明図である。
[図 3]—代替実施形態の動作説明図である。
[図 4]一変形実施形態 (第 2実施形態)の回路図である。
[図 5]本発明による第 3実施形態の回路図である。
[図 6]第 3実施形態における第 2電圧調整部の動作説明図である。
[図 7]図 6の一部拡大図である。
発明を実施するための最良の形態
[0013] 図 1は本発明による第 1実施形態、即ち照明装置を示す。該装置は、少なくとも 1つ の有機 EL素子 (OLED) 1と、素子 1を駆動するための OLED駆動装置 10とを備え る。
[0014] 有機 EL素子 1は、発光層（有機薄膜)と、該層をその層の両面から間に挟む一対の 電極とで構成される。素子 1は、力ソードとしての一方の電極から注入した電子が該 層でアノードとしての他方の電極から注入した正孔と再結合したときに光を発する。 [0015] OLED駆動装置 10は、主電力回路 100、第 1電圧供給回路 11及び第 2電圧供給 回路 12から構成される直流電源を備えるとともに調光部 13を備え、極性の反転しな Vヽ矩形波電圧を発生して該電圧を素子 1に印加する。
[0016] 主電力回路 100は、直流電源であり、素子 1の (発光)駆動電圧にほぼ等しい第 1 電圧 V100を発生する。
[0017] 第 1電圧供給回路 11は、調光部 13からの信号 (ターン'オン (High)信号）に従つ て、回路 100からの電圧を素子 1に供給するように構成される。例えば、回路 11は、 スイッチング素子 (例えば、 MOSFET) 111で構成され、素子 1と直列に接続される 一方、素子 111及び 1の直列の組は、回路 100と並列に接続される。
[0018] 第 2電圧供給回路 12は、回路 100の第 1電圧 V100に基づいて、第 1電圧 V100よ りも低くて素子 1の障壁電圧よりも高い第 2電圧 V12を発生し、また調光部 13から回 路 11へのターン'オフ (Low)信号の供給の間に電圧 VI 2を素子 1に供給するように 構成される。例えば、回路 12は、抵抗 121、キャパシタ 122、ツエナーダイォ―ド 123 及びダイオード 124で構成される。キャパシタ 122は、抵抗 121と直列に接続される 一方、抵抗 121及びキャパシタ 122の直列の組は、回路 100と並列に接続される。ダ ィオード 123は、キャパシタ 122と並列に接続され、キャパシタ 122と共に電圧 V100 を受けて、キャパシタ 122の電圧が電圧 V12 (=ダイォ―ド 123のツエナー電圧）と等 しくなるように調整する。ダイオード 124は、素子 111及び 1の接合点と抵抗 121及び キャパシタ 122の接合点との間に接続され、調光部 13から回路 11へのターン'オフ 信号の供給の間に導通して、キャパシタ 122の電圧 VI 2を素子 1に供給する。
[0019] 図 2に示すように、調光部 13は、第 1期間 Tonと第 2期間 Toffの比率を変えて素子 1を調光するように上記直流電源の素子 111を制御する。期間 Tonは、第 1電圧 V10 0を素子 1に印加する期間である一方、期間 Toffは、第 2電圧 V12を素子 1に印加す る期間である。第 1実施形態では、調光部 13はまた、期間 Ton及び Toffの合計 Tを 一定に保つように制御しながら、該比率を変える。
[0020] 第 1実施形態の動作を説明する。キャパシタ 122の電圧が電圧 V12である場合に、 調光部 13が期間 Tonの間にターン'オン信号を素子 111に供給すると、回路 11が回 路 100の電圧 V100を素子 1に印加する。それ故に、素子 1は、期間 Tonの間、光を 発する。調光部 13が、該期間 Ton後の期間 Toffの間にターン'オフ信号を素子 111 に供給すると、回路 11が素子 1に電圧 V100を供給するのを停止する一方、回路 12 のダイオード 124が導通して、回路 12が電圧 V12を素子 1に印加する。それ故に、 期間 Toffの間、素子 1は、第 2電圧 V12で動作しながら光を発するのを停止する。同 様に、調光部 13は、素子 111にターン'オン及びオフ信号を交互に供給する。その 結果、素子 1は、極性の反転しない矩形波電圧で駆動され、矩形波電圧の期間 Toff に対する期間 Tonの比率に対応する光出力で動作する。続いて、調光部 13が該比 率を下げると該光出力が下がるのに対して、調光部 13が該比率を上げると該光出力 が上がる。
[0021] 第 1実施形態によれば、素子 1には、期間 Toffの間、素子 1の (発光)駆動電圧より も低く素子 1の障壁電圧よりも高い電圧 V12が供給されるので、期間 Toffが期間 Ton に切り替えられるとき、電圧 V100に対する素子 1の応答性を改善することができる。 それ故に、素子 1に周期的に印加される電圧の周波数を、素子 1の輝度を低下させ ることなく高めることができる。そして例えば、電圧の周波数を可聴周波数より高い周 波数に設定することにより、視認可能なフリツ力及び騒音を防止することができる。
[0022] 一代替実施形態において、図 3に示すように、調光部 13は、期間 Toff^—定に保 ちながら、期間 Toffに対する期間 Tonの比率を変える。この構成によれば、素子 1の 応答性を同様に改善することができる。
[0023] 本発明は、図 1に示すような各回路力も構成される OLED駆動装置 10に限らず、 例えば図 4に示すように、主電力回路 200、第 1電圧供給回路 21及び第 2電圧供給 回路 22から構成される直流電源を備えるとともに調光部 23を備え、図 1のそれと同 様の少なくとも 1つの有機 EL素子 2を駆動する OLED駆動装置 20でもよい。以下、 変形実施形態の駆動装置 20を本発明の第 2実施形態として説明する。
[0024] 主電力回路 200は、商用電源 ACの交流電力を脈直流電力に整流する全波整流 器としてのダイオード 'ブリッジ 201と、該脈直流電力の電圧を平滑する平滑キャパシ タ 202とで構成され、素子 2の (発光)駆動電圧よりも高!ヽ電圧を発生する。
[0025] 第 1電圧供給回路 21は、調光部 23の制御（PWM制御信号及びターン'オン信号) に従って、キャパシタ 202の電圧を上述の第 1電圧に変換して、第 1電圧を素子 2に 印加するように構成される。図 4の例では、回路 21は、スイッチング素子 (例えば、 M OSFET) 211及び Q21、トランス T21、ダイオード D21及び平滑キャパシタ C21で 構成される周知の降圧用フォワード 'コンバータである。トランス T21は、 1次卷線に カロえて、第 2電圧供給回路 22により使用される中間タップ付き 2次卷線を持つ。素子 211は、素子 2と直列に接続される一方、素子 211及び 2の直列の組は、キャパシタ C21と並列に接続される。その他の配置は、該周知のフォワード 'コンバータと同じで あるので、その詳細な説明は省略する。
[0026] 第 2電圧供給回路 22は、調光部 23の制御（PWM制御信号及びターン'オフ信号) に従って、キャパシタ 202の電圧を上述の第 2電圧に変換して、第 2電圧を素子 2に 印加するように構成される。図 4の例では、回路 22は、タップとアノードが接続される ダイオード 221と、正及び負端子がそれぞれダイオード 221の力ソード及び 2次卷線 のローサイド端と接続される平滑キャパシタ 222と、アノード及び力ソードがそれぞれ キャパシタ 222の正端子及び素子 2のアノードと接続されるダイオード 224とで構成さ れる。
[0027] 調光部 23は、第 1電圧を素子 2に印加するための第 1期間と第 2電圧を素子 2に印 加するための第 2期間の比率を変えて素子 2を調光するように、上記直流電源の素 子 211及び Q21を制御する（図 2又は 3参照)。第 1期間の場合、調光部 23は、キヤ パシタ 202の電圧を第 1電圧に変換してキャパシタ C21の電圧を第 1電圧に保つよう に、 PWM制御信号を素子 Q21の制御端子 (ゲート）に供給し、またキャパシタ C21 の電圧 (即ち、第 1電圧)を素子 2に供給するようにターン'オン信号を素子 211の制 御端子 (ゲート）に供給する。第 2期間の場合、調光部 23は、ターン'オフ信号を素子 211の制御端子に供給し、またキャパシタ 202の電圧を第 2電圧に変換してキャパシ タ 222の電圧を第 2電圧に保つように、 PWM制御信号を素子 Q21の制御端子に供 給する。
[0028] 次に、第 2実施形態の動作を説明する。第 1期間の間、調光部 23は、キャパシタ 20 2の電圧を第 1電圧に変換してキャパシタ C21の電圧を第 1電圧に保つように、 PW Μ制御信号を素子 Q21に供給し、またキャパシタ C21の電圧を素子 2に印加するよう にターン'オン信号を素子 211に供給する。それ故に、素子 2は、第 1期間の間、光を 発する。第 1期間後の第 2期間の間、調光部 23は、ターン'オフ信号を素子 211に供 給し、またキャパシタ 202の電圧を第 2電圧に変換してキャパシタ 222の電圧を第 2 電圧に保つように、 PWM制御信号を素子 Q21に供給する。それ故に、第 2期間の 間、素子 2は、第 2電圧で動作しながら光を発するのを停止する。同様に、調光部 23 は、第 1期間の動作と第 2期間の動作を交互に繰り返す。その結果、素子 2は、極性 の反転しない矩形波電圧で駆動され、第 2期間に対する第 1期間の比率に対応する 光出力で動作する。続いて、調光部 23が該比率を下げると、該光出力が低下するの に対して、調光部 23が該比率を上げると、該光出力が上昇する。
[0029] 第 2実施形態によれば、第 1実施形態と同様の効果に加えて、矩形波電圧の周波 数を高くすることによってインダクタンス素子（トランス T21)を小型化することができる
[0030] 図 5は本発明による第 3実施形態、即ち照明装置を示す。該装置は、少なくとも 1つ の有機 EL素子 (OLED) 3と、素子 3を駆動するための OLED駆動装置 30とを備え る。
[0031] OLED駆動装置 30は、主電力回路 300、第 1電圧供給回路 31及び第 2電圧供給 回路 32から構成される直流電源を備えるとともに、調光部 33、電流検出部 34及び第 2電圧調整部 35を備え、極性の反転しない矩形波電圧を発生して該電圧を素子 3に 印加する。
[0032] 主電力回路 300は、商用電源 ACの交流電力を脈直流電力に整流する全波整流 器としてのダイオード 'ブリッジ 301と、該脈直流電力の電圧を平滑する平滑キャパシ タ 302とで構成され、素子 3の (発光)駆動電圧よりも高!ヽ電圧を発生する。
[0033] 第 1電圧供給回路 31は、調光部 33の制御（上記第 1電圧を回路 31の基準電圧に 設定するための設定信号及びターン'オン信号）に従って、キャパシタ 302の電圧を 第 1電圧に変換して、第 1電圧を素子 3に印加するように構成される。図 5の例では、 回路 31は、スイッチング素子（例えば、 MOSFET) 311、スイッチング素子（例えば、 バイポーラ 'トランジスタ） Q31、ダイオード D31、インダクタ L31、キャパシタ C31、抵 抗 R311及び R312、及び制御回路 310で構成される周知のスイッチング'レギユレ ータである。素子 311は、素子 3と直列に接続される一方、素子 311及び 3の直列の 組は、該レギユレータの出力端としてのキャパシタ C31と並列に接続される。回路 31 0は、抵抗 R311及び R312で構成される出力検出部を通じて、出力電圧 (キャパシタ C31の電圧)を検出し、出力電圧が調光部 33からの設定信号によって設定される基 準電圧 (第 1電圧）と一致するように、素子 Q31をオン及びオフする。その他の配置は 、該周知のレギユレータと同じであるので、その詳細な説明は省略する。
[0034] 第 2電圧供給回路 32は、第 2電圧調整部 35の制御（上記第 2電圧を回路 32の基 準電圧に設定するための設定信号）に従って、キャパシタ 302の電圧を第 2電圧に 変換して、第 2電圧を素子 3に印加するように構成される。図 5の例では、回路 32は、 キヤノシタ 322、ダイオード 324、スイッチング素子（例えば、バイポーラ 'トランジスタ ) Q32、ダイオード D32、インダクタ L32、抵抗 R321及び R322、及び制御回路 320 で構成される周知のスイッチング'レギユレータである。ダイオード 324のアノード及び 力ソードは、それぞれ該レギユレータの出力端としてのキャパシタ 322の正端子及び 素子 3のアノードと接続される。回路 320は、抵抗 R321及び R322で構成される出力 検出部を通じて、出力電圧 (キャパシタ 322の電圧）を検出し、出力電圧が調整部 35 からの設定信号によって設定される基準電圧 (第 2電圧）と一致するように、素子 Q32 をオン及びオフする。その他の配置は、該周知のレギユレータと同様であるので、そ の詳細な説明は省略する。
[0035] 調光部 33は、第 1電圧を素子 3に印加するための第 1期間と第 2電圧を素子 3に印 加するための第 2期間の比率を変えて素子 3を調光するように上記直流電源の素子 311及び Q31及び調整部 35を制御する（図 2又は図 3参照)。第 1期間の場合、調光 部 33は、キャパシタ 302の電圧を第 1電圧に変換してキャパシタ C31の電圧を第 1電 圧に保つように、設定信号を回路 310に供給し、またキャパシタ C31の電圧 (即ち、 第 1電圧)を素子 3に印加するようにターン'オン信号を素子 311の制御端子 (ゲート） に供給する。第 2期間の場合、調光部 33は、ターン'オフ信号を素子 311の制御端 子に供給し、またキャパシタ 302の電圧を第 2電圧に変換してキャパシタ 322の電圧 を第 2電圧に保つように、トリガ信号を調整部 35に供給する。その他の配置は、該周 知のレギユレータと同様であるので、その詳細な説明は省略する。
[0036] 電流検出部 34は、素子 3を通る電流の経路に置かれる電流検知コイルを含み、該 コイルで素子 3に流れる電流を検出する。
[0037] 第 2電圧調整部 35は、検出部 34で検出される電流、及び抵抗 R321及び R332で 検出される電圧に基づいて第 2電圧を算出し、また調光部 33からのトリガ信号に従つ て該第 2電圧を回路 32の基準電圧に設定するように構成される。図 5の例では、調 整部 35は、マイコン等で構成される設定回路 351、及び記憶装置 (メモリ） 352を備 える。一般に、有機 EL素子は、障壁電圧において有機 EL素子間でばらつきを持つ 。このため、第 2電圧を各障壁電圧の最小電圧に設定すれば、そのようなばらつきの 影響を回避することができるが、その最小電圧よりも高い障壁電圧を持つ各有機 EL 素子の応答が悪くなる。それ故に、図 6及び 7に示すように、初期起動時、調整部 35 は、回路 320を通じてキャパシタ 322の電圧を徐々に上げて、検出部 34で検出され た電流が所定の電流 Ioと一致した時点で、抵抗 R321及び R322を介してキャパシタ 322の電圧を検出する。そして、調整部 35は、その検出した電圧に基づいて第 2電 圧を算出し、第 2電圧の値をメモリ 352に記憶する。また、調光部 33からのトリガ信号 に従って、調整部 35は、メモリ 352から第 2電圧の値を取り出して、第 2電圧を回路 3 2の基準電圧に設定するための設定信号を回路 320に供給する。なおこれに限らず 、調整部 35は、起動毎に第 2電圧を算出してもよい。
[0038] 次に、第 3実施形態の動作を説明する。初期起動時、調整部 35は、回路 320を通 じてキャパシタ 322の電圧を徐々に上げて、検出部 34で検出された電流が電流 Ioと 一致した時点で、抵抗 R321及び R322を介してキャパシタ 322の電圧を検出する。 続いて、調整部 35は、その検出した電圧に基づいて第 2電圧を算出し、第 2電圧の 値をメモリ 352に記憶する。
[0039] この後、第 1期間の間、調光部 33は、キャパシタ 302の電圧を第 1電圧に変換して キャパシタ C31の電圧を第 1電圧に保つように、設定信号を回路 310に供給し、また キャパシタ C31の電圧を素子 3に印加するようにターン'オン信号を素子 311に供給 する。それ故に、素子 3は、第 1期間の間、光を発する。第 1期間後の第 2期間の間、 調光部 33は、ターン'オフ信号を素子 311に供給し、またキャパシタ 302の電圧を第 2電圧に変換してキャパシタ 322の電圧を第 2電圧に保つように、トリガ信号を調整部 35に供給する。これにより、調整部 35が、第 2電圧を回路 32の基準電圧に設定する ための設定信号を回路 320に供給し、回路 320が、設定信号に従って素子 Q32を オン及びオフする。それ故に、第 2期間の間、素子 3は、第 2電圧で動作しながら光を 発するのを停止する。同様に、調光部 33は、第 1期間の動作と第 2期間の動作を交 互に繰り返す。その結果、素子 3は、極性の反転しない矩形波電圧で駆動され、第 2 期間に対する第 1期間の比率に対応する光出力で動作する。続いて、調光部 33が 該比率を下げると、該光出力が低下するのに対して、調光部 33が該比率を上げると 、該光出力が上昇する。
[0040] 第 3実施形態によれば、第 1実施形態の効果に加えて、素子 3の応答性を最適化 することができ、素子 3に周期的に印加される電圧の周波数を一層高めることができ る。
[0041] 本発明を幾つかの好ましい実施形態について記述した力 この発明の本来の精神 および範囲を逸脱することなぐ当業者によって様々な修正および変形が可能である 。例えば、本発明の照明装置は、互いに直列又は並列に接続された 2又はそれ以上 の有機 EL素子を備えてもょ 、。

Claims

請求の範囲
[1] 少なくとも 1つの有機エレクト口ルミネッセンス素子を駆動するための OLED駆動装 置であって、
該素子の駆動電圧にほぼ等しい第 1電圧と該第 1電圧よりも低くて該素子の障壁電 圧よりも高い第 2電圧とを交互に該素子に印加する直流電源と、
該第 1電圧を該素子に印加する期間である第 1期間と該第 2電圧を該素子に印加 する期間である第 2期間の比率を変えて該素子を調光するように該源を制御する調 光部と
を備える OLED駆動装置。
[2] 該調光部は、該第 1及び第 2期間の合計を一定に保つように該源を制御する請求 項 1記載の OLED駆動装置。
[3] 該調光部は、該第 2期間を一定に保つように該源を制御する請求項 1記載の OLE
D駆動装置。
[4] 該素子が光を発するときに該素子に流れる電流と該素子に印加される電圧とを基 に、該第 2電圧を算出する手段を更に備える請求項 1記載の OLED駆動装置。
[5] 請求項 1〜4の何れか 1項の OLED駆動装置及び該少なくとも 1つの有機エレクト口 ルミネッセンス素子を備える照明装置。
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