JP6506103B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（Electro Luminescence ：ＥＬ）素子あるいは有機ＬＥＤ（Organic Light Emitting diode ：ＯＬＥＤ)素子等の経時的に輝度が低下する傾向のある発光素子を備えた発光装置であって、経時的な輝度低下を補正する補正手段を有する発光装置に関するものである。

従来の発光装置の１例を図８に示す。図８（ａ）は発光装置の全体の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部及びＩＣ，ＬＳＩ等から成る駆動素子２４を拡大して示す回路図である。この発光装置は、有機ＬＥＤプリンタ（ＯＬＥＤＰ）ヘッドに適用されるものであり、ガラス基板等から成る長板状の基板２１の一面に、複数の発光素子２３の発光（点灯）をそれぞれ駆動する複数の駆動回路ブロック２２と、基板１の長手方向に沿って２列（２行または２段）に並べられて配置された複数の発光素子２３と、駆動回路ブロック２２を構成する配線及び駆動回路ブロック２２と発光素子２３を接続する配線とが、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等の薄膜形成法によって形成されている。複数の駆動回路ブロック２２は、複数の発光素子２３の列に沿って列状に並べられており、例えば１つの駆動回路ブロック２２が４００個の発光素子２３を駆動するものであり、その駆動回路ブロック２２が２０個並べられている。従って、発光素子２３は合計で８０００個ある。また、基板２１の一面の一端部には駆動回路ブロック２２及び発光素子２３を駆動し発光素子２３の発光を制御する駆動素子２４が、チップオングラス（Chip On Glass：ＣＯＧ）方式等の実装方法によって、設置されている。また、基板２１の一面における駆動素子２４設置部の近傍の縁部に、フレキシブル回路基板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）２５が設置されている。このＦＰＣ２５は、駆動素子２４との間で駆動信号、制御信号等を入出力する。

図８（ｂ）に示すように、２列を成す２個の発光素子23a,23bに対して１組の駆動回路が形成されており、１組の駆動回路は、シフトレジスタ３０、論理和否定（ＮＯＲ）回路３１、インバータ３２、ＣＭＯＳトランスファゲート素子33a,33b、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）34a,34bを有している。ＴＦＴ34a,34bの各ドレイン電極部に有機ＬＥＤ素子等から成る発光素子23a,23bがそれぞれ接続されている。

１組の駆動回路は、以下のように順次動作する。シフトレジスタ３０は、クロック端子（ＣＬＫ）にハイ（「１」）のクロック信号（ＣＬＫ）が入力されるとともに入力端子（ｉｎ）にハイの同期信号（Ｖｓｙｎｃ）が入力されたときに、出力端子（Ｑ）からハイの信号が出力されるとともに反転出力端子（ＸＱ）からロー（「０」）の信号が出力される。次に、ＮＯＲ回路３１は、反転出力端子（ＸＱ）からローの信号が入力されるとともに反転イネーブル信号（ＸＥＮＢ）であるローの信号が入力されて、ハイの信号を出力する。次に、インバータ３２はローの信号を出力する。次に、ＣＭＯＳトランスファゲート素子33aは、ｎ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極部にＮＯＲ回路３１からのハイの信号が入力されるとともにｐ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極部にインバータ３２からローの信号が入力されてオン状態となり、データ信号（ＤＡＴＡ１１）を出力する。次に、データ信号（ＤＡＴＡ１１）がＴＦＴ34aのゲート電極部に入力されてＴＦＴ34aがオン状態となり、データ信号（ＤＡＴＡ１１）に応じた電源電圧（ＶＤＤ）による電源電流が発光素子23aに供給される。同時に、ＣＭＯＳトランスファゲート素子33bは、ｎ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極部にＮＯＲ回路３１からのハイの信号が入力されるとともにｐ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極部にインバータ３２からローの信号が入力されてオン状態となり、データ信号（ＤＡＴＡ１２）を出力する。次に、データ信号（ＤＡＴＡ１２）がＴＦＴ34bのゲート電極部に入力されてＴＦＴ34bがオン状態となり、データ信号（ＤＡＴＡ１２）に応じた電源電圧（ＶＤＤ）による電源電流が発光素子23bに供給される。以上の一連の動作が、次段の駆動回路によって順次実行されていき、すべての発光素子３が順次発光していく。

また、他の従来例として、複数のＥＬ素子を配列してなる発光素子列を備えるラインヘッドの駆動装置であって、ＥＬ素子各々の電圧電流特性を測定する測定部と、測定部で測定されたＥＬ素子各々の電圧電流特性に基づいて、ＥＬ素子の各々に印加する電圧を制御する制御部とを備えることによって、ＥＬ素子間の発光輝度のばらつき及び経時的なＥＬ素子の発光強度の変化を補正して一定輝度をラインヘッドから得ることができるラインヘッドの駆動装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。さらに他の従来例として、負荷に入力信号に応じた駆動電流を流すための駆動トランジスタを備えた回路を有し、その回路は、負荷のインピーダンスに応じた補正信号を駆動トランジスタのゲートに供給して、駆動トランジスタが負荷に流す駆動電流を補正する補正回路を有することによって、経時的に劣化する特性をもつ発光素子の場合であっても、発光素子の経時劣化による輝度低下を画素毎に検知し、補正することによって、長時間、安定した画像形成を実現する駆動回路が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。

特開２００６−５６０１０号公報 特開２００５−２５８４２７号公報

図８に示す上記従来の発光装置においては、有機ＬＥＤ素子等の経時的に輝度が低下する傾向のある発光素子２３を有しているために、長期間使用すると発光素子２３の輝度が低下するとい問題点があった。そこで、特許文献１のように、測定されたＥＬ素子各々の電圧電流特性に基づいてＥＬ素子の各々に印加する電圧を制御することが考えられる。このような場合に、ＥＬ素子のインピーダンスを測定できれば、より高い精度でＥＬ素子の輝度を制御できる。その目的のために、発光状態のＥＬ素子及びその陽極（アノード電極）側に接続されたスイッチとしてのＴＦＴに流れる電流を測定するときに、ＴＦＴ自体に流れる電流を測定しようとすると、それが困難である場合があった。これについては詳細な原因は不明であるが、ＥＬ素子の陰極（カソード電極）はアルミニウム（Ａｌ）層を含む場合が多く、そのアルミニウム層を用いて測定しようとすると、アルミニウム層は発光装置の多くの部位で使用されているために、カソード電極以外の部位のアルミニウム層と容量結合等を起こしてその影響を受けやすいことに起因していると考えられる。

また、特許文献２のように、発光素子の輝度を自動的に補正する補正回路を有する構成である場合、発光素子が発光状態であるときには補正回路を動作させて補正する必要があるために、発光装置の消費電力が非常に大きくなるという問題点があった。例えば、発光素子が発光状態であるときに動作する補正回路を有する発光装置は、その補正回路を有していない発光装置と比較して、数１００倍以上の電力を消費する場合があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、発光素子の経時劣化の度合いを正確に測定することができ、それに基づいて高い精度で発光素子の輝度を制御できる発光装置とすることである。また、消費電力の増大を抑えることができる発光装置とすることである。

本発明の発光装置は、発光素子と、前記発光素子の経時劣化による輝度低下を前記発光素子に供給される電源電流によって断続的に補正するように制御する補正制御部と、前記補正制御部の指示に基づいて補正処理を行う補正処理部と、を有する発光装置であって、
前記補正制御部は、前記電源電流を断続的に補正するための断続期間を漸次長くするように制御し、
前記補正処理部は、前記発光素子を流れる前記電源電流の値から前記発光素子のインピーダンスを測定するとともに、前記発光素子のインピーダンスの経時変化に応じて前記電源電流を補正する構成である。

本発明の発光装置は、好ましくは、前記発光素子における前記電源電流の電流経路について、薄膜トランジスタ及びそれに接続された前記発光素子を含む第１の電流経路と、前記薄膜トランジスタと前記発光素子とを接続する接続線の途中から分岐した前記発光素子を含まない第２の電流経路と、が形成されており、
前記補正処理部は、前記第１の電流経路における第１の電流値と前記第２の電流経路における第２の電流値から前記発光素子のインピーダンスを算出するインピーダンス演算部を有している。

また本発明の発光装置は、好ましくは、前記第２の電流経路は、前記接続線に一方の電極が並列接続され、他方の電極が抵抗を通して接地部に接続されているとともに、インピーダンスが前記薄膜トランジスタのインピーダンスよりも小さい他の薄膜トランジスタを含んでいる。

また本発明の発光装置は、好ましくは、前記他の薄膜トランジスタは、インピーダンスが前記薄膜トランジスタのインピーダンスの１００分の１以下である。

また本発明の発光装置は、好ましくは、前記補正制御部は、前記発光素子の累積発光時間を測定する発光時間測定部の結果に基づいて補正処理を実行させる。

また本発明の発光装置は、好ましくは、前記発光素子の累積発光時間を初期、中期、終期に分けた場合、前記中期の断続期間は前記初期の断続期間の１．１倍〜３倍であり、前記終期の断続期間は前記初期の断続期間の２倍〜５倍である。

また本発明の発光装置は、好ましくは、前記初期は前記累積発光時間が１０時間から１００時間までの期間であり、前記中期は１０時間を超えて１０００時間までの期間であり、前記終期は１０００時間を超えた期間である。

本発明の発光装置は、発光素子と、発光素子の経時劣化による輝度低下を発光素子に供給される電源電流によって断続的に補正するように制御する補正制御部と、補正制御部の指示に基づいて補正処理を行う補正処理部と、を有する発光装置であって、補正制御部は、電源電流を断続的に補正するための断続期間を漸次長くするように制御し、補正処理部は、発光素子を流れる電源電流の値から発光素子のインピーダンスを測定するとともに、発光素子のインピーダンスの経時変化に応じて電源電流を補正することから、発光素子のインピーダンスから発光素子の経時劣化の度合いを正確に測定することができる。また、補正制御部は、電源電流を断続的に補正する断続期間を漸次長くするように制御するので、発光素子の経時劣化が発生しやすい初期段階で断続期間を短くして電源電流を補正することにより、高い精度で発光素子の輝度を制御できる。また、発光素子の経時劣化による輝度低下を発光素子に供給される電源電流によって断続的に補正するので、消費電力の増大を抑えることができる。

本発明の発光装置は、好ましくは、発光素子における電源電流の電流経路について、薄膜トランジスタ及びそれに接続された発光素子を含む第１の電流経路と、薄膜トランジスタと発光素子とを接続する接続線の途中から分岐した発光素子を含まない第２の電流経路と、が形成されており、補正処理部は、第１の電流経路における第１の電流値と第２の電流経路における第２の電流値から発光素子のインピーダンスを算出するインピーダンス演算部を有していることから、発光素子のインピーダンスを取得することができ、その結果、より高い精度で発光素子の輝度を制御できる。

本発明の発光装置は、第２の電流経路は、接続線に一方の電極が並列接続され、他方の電極が抵抗を通して接地部に接続されているとともに、インピーダンスが薄膜トランジスタのインピーダンスよりも小さい他の薄膜トランジスタを含んでいる場合、薄膜トランジスタのインピーダンスから発光素子のインピーダンスを導き出すことができる。

また本発明の発光装置は、他の薄膜トランジスタは、インピーダンスが薄膜トランジスタのインピーダンスの１００分の１以下である場合、薄膜トランジスタのインピーダンスから発光素子のインピーダンスをより正確に導き出すことができる。

また本発明の発光装置は、補正制御部は、発光素子の累積発光時間を測定する発光時間測定部の結果に基づいて補正処理を実行させる場合、発光素子の累積発光時間と発光素子の経時劣化による輝度低下との相関に基づいて高い精度で、発光素子に供給される電源電流によって発光素子の輝度を断続的に補正することができる。

また本発明の発光装置は、発光素子の累積発光時間を初期、中期、終期に分けた場合、中期の断続期間は初期の断続期間の１．１倍〜３倍であり、終期の断続期間は初期の断続期間の２倍〜５倍である場合、発光素子の経時劣化が大きい累積発光時間の初期、発光素子の経時劣化が次に大きい累積発光時間の中期、発光素子の経時劣化が小さい累積発光時間の後期のそれぞれに対応して断続期間の長さを調整できる。その結果、発光素子の経時劣化による輝度低下が認識されたり、検出されることを、長期間にわたって抑えることができる。

また本発明の発光装置は、初期は累積発光時間が１０時間から１００時間までの期間であり、中期は１０時間を超えて１０００時間までの期間であり、終期は１０００時間を超えた期間である場合、発光素子の経時劣化が大きい累積発光時間の初期、発光素子の経時劣化が次に大きい累積発光時間の中期、発光素子の経時劣化が小さい累積発光時間の後期のそれぞれを、有機ＥＬ素子等の経時劣化を有する発光素子に対してより正確に設定できる。その結果、発光素子の経時劣化による輝度低下が認識されたり、検出されることを、長期間にわたって抑えることができる。

図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の発光装置について実施の形態の１例を示す図であり、（ａ）は発光装置の全体の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部及び駆動素子の回路図、（ｃ）は（ｂ）の第１の薄膜トランジスタ、第２の薄膜トランジスタ及び発光素子の部位の回路図である。 図２は、図１の発光装置における駆動素子について実施の形態の１例を示す図であり、駆動素子の内部の機能を説明するためのブロック回路図である。 図３は、図１の発光装置における駆動素子について実施の形態の他例を示す図であり、駆動素子の内部の機能を説明するためのブロック回路図である。 図４（ａ），（ｂ）は、本発明の発光装置について実施の形態の他例を示す図であり、（ａ）は発光装置における発光素子の輝度が経時劣化することを示すグラフ、（ｂ）は電源電流を断続的に補正するための断続期間を漸次長くすることを示すグラフである。 図５は、本発明の発光装置における発光素子について実施の形態の１例を示す図であり、発光装置の３つの有機ＥＬ素子から成る発光素子及びその周辺部の平面図である。 図６は、発光素子及び周辺部の図５のＣ１−Ｃ２線における断面図である。 図７（ａ），（ｂ）は、本発明の発光装置について実施の形態の他例を示す図であり、（ａ）は発光装置の全体の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ１部及び駆動素子の回路図である。 図８（ａ），（ｂ）は、従来の発光装置を示す図であり、（ａ）は発光装置の全体の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部及び駆動素子の回路図である。

以下、本発明の発光装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。但し、以下で参照する各図は、本発明の発光装置の実施の形態における構成部材のうち、本発明の発光装置を説明するための主要部を示している。従って、本発明の発光装置は、図に示されていない回路基板、配線導体、制御ＩＣ，ＬＳＩ等の周知の構成部材を備えていてもよい。

図１〜図４は本発明の発光装置を示すものであり、図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の発光装置について実施の形態の１例を示す図であり、（ａ）は発光装置の全体の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部及び駆動素子の回路図、（ｃ）は（ｂ）の第１のＴＦＴ、第２のＴＦＴ及び発光素子の部位の回路図である。図１〜図４に示すように、本発明の発光装置は、発光素子３と、発光素子３の経時劣化による輝度低下を発光素子３に供給される電源電流によって断続的に補正するように制御する補正制御部41aと、補正制御部41aの指示に基づいて補正処理を行う補正処理部Ａ（４３），Ｂ（41b）と、を有する発光装置であって、補正制御部41aは、電源電流を断続的に補正するための断続期間を漸次長くするように制御し、補正処理部Ａ（４３），Ｂ（41b）は、発光素子３を流れる電源電流の値から発光素子３のインピーダンスを測定するとともに、発光素子３のインピーダンスの経時変化に応じて電源電流を補正する構成である。この構成により、発光素子３のインピーダンスから発光素子３の経時劣化の度合いを正確に測定することができる。また、補正制御部41aは、電源電流を断続的に補正するための断続期間を漸次長くするように制御するので、発光素子３の経時劣化が発生しやすい初期段階で断続期間を短くして電源電流を補正することにより、高い精度で発光素子３の輝度を制御できる。また、発光素子３の経時劣化による輝度低下を発光素子３に供給される電源電流によって断続的に補正するので、消費電力の増大を抑えることができる。

まず本発明の発光装置の基本構成について以下に説明する。本発明の発光装置は、有機ＬＥＤプリンタ（ＯＬＥＤＰ）ヘッド等に適用されるものであり、ガラス基板等から成る長板状の基板１の一面に、複数の発光素子３の発光（点灯）をそれぞれ駆動する複数の駆動回路ブロック２と、基板１の長手方向に沿って２列（２行または２段）に並べられて配置された複数の発光素子３と、駆動回路ブロック２を構成する配線及び駆動回路ブロック２と発光素子３を接続する配線とが、ＣＶＤ法等の薄膜形成法によって形成されている。複数の駆動回路ブロック２は、複数の発光素子３の列に沿って列状に並べられており、例えば１つの駆動回路ブロック２が４００個の発光素子３を駆動するものであり、その駆動回路ブロック２が２０個並べられている。従って、発光素子３は合計で８０００個ある。また、基板１の一面の一端部には駆動回路ブロック２及び発光素子３を駆動し発光素子３の発光を制御する駆動素子４が、ＣＯＧ方式等の実装方法によって設置されている。また、基板１の一面における駆動素子４設置部の近傍の縁部に、ＦＰＣ５が設置されている。このＦＰＣ５は、駆動素子４との間で駆動信号、制御信号等を入出力する。

図１（ｂ）に示すように、２列を成す２個の発光素子３ａ，３ｂに対して１組の駆動回路が形成されており、１組の駆動回路は、シフトレジスタ１０、論理和否定（ＮＯＲ）回路１１、インバータ１２、ＣＭＯＳトランスファゲート素子13a,13b、第１のＴＦＴ14a，14b、第２のＴＦＴ15a，15bを有している。第１のＴＦＴ14a，14bの各ドレイン電極部に、有機ＬＥＤ素子から成る発光素子３ａ，３ｂに接続される接続線がそれぞれ接続されている。

１組の駆動回路は、以下のように順次動作する。シフトレジスタ１０は、クロック端子（ＣＬＫ）にハイ（「１」）のクロック信号（ＣＬＫ）が入力されるとともに入力端子（ｉｎ）にハイの同期信号（Ｖｓｙｎｃ）が入力されたときに、出力端子（Ｑ）からハイの信号が出力されるとともに反転出力端子（ＸＱ）からロー（「０」）の信号が出力される。次に、ＮＯＲ回路１１は、反転出力端子（ＸＱ）からローの信号が入力されるとともに反転イネーブル信号（ＸＥＮＢ）であるローの信号が入力されて、ハイの信号を出力する。次に、インバータ１２はローの信号を出力する。次に、ＣＭＯＳトランスファゲート素子13aは、ｎ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極部にＮＯＲ回路１１からのハイの信号が入力されるとともにｐ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極部にインバータ１２からローの信号が入力されてオン状態となり、データ信号（ＤＡＴＡ１１）を出力する。次に、データ信号（ＤＡＴＡ１１）がＴＦＴ14a（以下、第１のＴＦＴ14aともいう）のゲート電極部に入力されて第１のＴＦＴ14aがオン状態となり、データ信号（ＤＡＴＡ１１）に応じた電源電圧（ＶＤＤ）による電源電流が発光素子３ａに供給される。同時に、ＣＭＯＳトランスファゲート素子13bは、ｎ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極部にＮＯＲ回路１１からのハイの信号が入力されるとともにｐ型ＭＯＳトランジスタのゲート電極部にインバータ１２からローの信号が入力されてオン状態となり、データ信号（ＤＡＴＡ１２）を出力する。次に、データ信号（ＤＡＴＡ１２）が第１のＴＦＴ14bのゲート電極部に入力されて第１のＴＦＴ14bがオン状態となり、データ信号（ＤＡＴＡ１２）に応じた電源電圧（ＶＤＤ）による電源電流が発光素子３ｂに供給される。以上の一連の動作が、次段の駆動回路によって順次実行されていき、すべての発光素子３が順次発光していく。

また、本発明の発光装置は、第１のＴＦＴ14a，14bと発光素子３ａ，３ｂとの間の接続線に一方の電極（例えば、ソース電極）が並列接続され、他方の電極（例えば、ドレイン電極）が抵抗１８を通して接地部（ＶＳＳ）に接続されているとともに、インピーダンスが第１のＴＦＴ14a，14bのインピーダンスよりも小さく設定されている他のＴＦＴ15a，15b（以下、第２のＴＦＴ15a，15bともいう）を有している。

図２は、図１の発光装置における駆動素子４について実施の形態の１例であって好適な例を示す図であり、駆動素子４の内部の機能を説明するためのブロック回路図である。図２に示すように、駆動素子４は、発光素子３の駆動の制御を行う制御部４１、発光素子３に駆動のための輝度に応じたデータを伝送する駆動部４２、一方の補正処理部Ａ（４３）を有している。

制御部４１は、補正の実行、停止の制御、断続期間の長さの制御等を行う補正制御部41aと、電流経路切替部としての他方の補正処理部Ｂ（41b）と、を有している。制御部４１は、クロック信号（ＣＬＫ）、同期信号（Ｖｓｙｎｃ）、反転イネーブル信号（ＸＥＮＢ）、電源電圧（ＶＤＤ）を出力する。補正制御部41aは、補正を行なわずに発光素子３を通常の発光状態とする第１の状態（ＭＯＤＥ１）と、補正を行う第２の状態（ＭＯＤＥ２）とのいずれかを選択する。ＭＯＤＥ２が選択されて、補正処理部Ｂが起動されない場合、第１の電流値Ｉ１が測定される。このとき、第２のＴＦＴ15aはオンされず、スイッチ１７は接地部（ＶＳＳ）に接続されている。そして、補正処理部Ａが起動し、電流測定部43aが電源電圧（ＶＤＤ）による電源電流値を測定する。このときの電源電流値は、第１のＴＦＴ14a及びそれに接続された発光素子３ａを含む第１の電流経路IK1における第１の電流値Ｉ１である。次に、補正処理部Ｂが第２のＴＦＴ15aをオンするためのゲート信号（Ｖｍ）を出力するとともに、スイッチ１７を電源電圧（ＶＤＤ２）側が閉状態（導通状態）となるように切り替えるスイッチ信号（ＳＷ）を出力し、発光素子３ａを非発光状態とし、第１のＴＦＴ14aと第２のＴＦＴ15aと抵抗１８を含むが発光素子３ａを含まない第２の電流経路IK2における第２の電流値Ｉ２が測定される。

次に、インピーダンス演算部43bにおいて、第１の電流値Ｉ１と第２の電流値Ｉ２から発光素子３ａのインピーダンスを算出する。第１の電流値Ｉ１は、第１のＴＦＴ14aのインピーダンスと発光素子３ａのインピーダンスと電源電圧（ＶＤＤ）の電源電流値によって決まり、第２の電流値Ｉ２は、第１のＴＦＴ14aのインピーダンスと第２のＴＦＴ15aのインピーダンスと抵抗１８と電源電圧（ＶＤＤ）の電源電流値によって決まる。抵抗１８は既知であり、第１の電流値Ｉ１及び第２の電流値Ｉ２は測定によって得られるので、第２のＴＦＴ15aのインピーダンスを第１のＴＦＴ14aのインピーダンスよりも無視できる程度に非常に小さく設定すれば、発光素子３ａのインピーダンスを求めることができる。

次に、発光素子３ａのインピーダンスに応じた補正データを記憶している補正データ記憶部43cが、駆動部４２に補正データを入力し、駆動部４２が補正データ（補正されたＤＡＴＡ１１）をデータ線に入力する。駆動部４２は、データを補正データに書き換えて、補正データを保持する。なお、このときＤＡＴＡ１２はデータ線に入力されておらず、発光素子３ｂ側はオフ状態とされている。

次に、ＤＡＴＡ１１をデータ線に入力せずに発光素子３ａ側をオフ状態として、上記の補正動作を発光素子３ｂについて実行する。これにより、発光素子３ｂも補正データによって駆動される。次に、次段以降の発光素子３についても同様に補正動作を実行し、すべての発光素子３のデータが補正される。

本発明の発光装置は、図１（ｃ）に示すように、発光素子３における電源電流の電流経路について、第１のＴＦＴ14a及びそれに接続された発光素子３ａを含む第１の電流経路IK1と、第１のＴＦＴ14aと発光素子３ａとを接続する接続線の途中から分岐した発光素子３ａを含まない第２の電流経路IK2と、が形成されており、補正処理部Ａ（４３）は、第１の電流経路IK1における第１の電流値Ｉ１と第２の電流経路IK2における第２の電流値Ｉ２から発光素子３ａのインピーダンスを算出するインピーダンス演算部43bを有していることが好ましい。この場合、発光素子３ａのインピーダンスを取得することができ、その結果、より高い精度で発光素子３ａの輝度を制御できる。上述したように、第１の電流値Ｉ１は、第１のＴＦＴ14aのインピーダンスと発光素子３ａのインピーダンスと電源電圧（ＶＤＤ）の電源電流値によって決まり、第２の電流値Ｉ２は、第１のＴＦＴ14aのインピーダンスと第２のＴＦＴ15aのインピーダンスと抵抗１８（図１（ｂ））と電源電圧（ＶＤＤ）の電源電流値によって決まる。抵抗１８は既知であり、第１の電流値Ｉ１及び第２の電流値Ｉ２は測定によって得られるので、第２のＴＦＴ15aのインピーダンスを第１のＴＦＴ14aのインピーダンスよりも無視できる程度に非常に小さく設定すれば、発光素子３ａのインピーダンスを求めることができる。すなわち、Ｉ１＝ＶＤＤ／（Ｒ₁＋Ｒ_OLED）、Ｉ２＝ＶＤＤ／（Ｒ₁＋Ｒ₂＋Ｒ）（Ｒ₁は第１のＴＦＴ14aのインピーダンス、Ｒ_OLEDは発光素子３ａのインピーダンス、Ｒ₂は第２のＴＦＴ15aのインピーダンスでＲ₂≒０、Ｒは抵抗１８の値）からＲ_OLEDを求めることができる。

上述したように、本発明の発光装置は以下のような好適な構成を有するものとなる。すなわち、発光装置は、発光素子３ａと、発光素子３ａに供給される電源電流を制御することによって発光素子３ａの輝度を制御するデータ（ＤＡＴＡ１１）を伝送するデータ線と、データ（ＤＡＴＡ１１）をゲート制御入力として発光素子３に接続されている第１のＴＦＴ14aと、第１のＴＦＴ14aと発光素子３との間の接続線に一方の電極が並列接続され、他方の電極が抵抗を通して接地部（ＶＳＳ）に接続されているとともに、インピーダンスが第１のＴＦＴ14aのインピーダンスよりも小さく設定されている第２のＴＦＴ15aと、補正制御部41aと、補正処理部Ａ（４３），Ｂ（41b）と、を有しており、補正処理部Ａ（４３），Ｂ（41b）は、発光素子３ａの発光状態で第１のＴＦＴ14a及び発光素子３ａを流れる電源電流の第１の電流経路IK1と、発光素子３ａの非発光状態で第１のＴＦＴ14a、第２のＴＦＴ15a及び抵抗１８を流れる電源電流の第２の電流経路IK2と、を切り替える電流経路切替部と、第１の電流経路IK1における第１の電流値Ｉ１と第２の電流経路IK2における第２の電流値Ｉ２から発光素子３ａのインピーダンスを算出するインピーダンス演算部43bと、発光素子３ａのインピーダンスに応じた補正データを記憶している補正データ記憶部43cと、補正データ記憶部43cから補正データをデータ線に入力する駆動部42と、を有している。この場合、第１のＴＦＴ14aのインピーダンスから発光素子３ａのインピーダンスを導き出すことができる。その結果、発光素子３ａのインピーダンスから発光素子３ａの経時劣化の度合いを正確に測定することができ、高い精度で発光素子３ａの輝度を制御できる。

本発明の発光装置は、第２のＴＦＴ15aは、インピーダンスが第１のＴＦＴ14aのインピーダンスの１００分の１以下であることが好ましい。この場合、第１のＴＦＴ14aのインピーダンスから発光素子３ａのインピーダンスをより正確に導き出すことができる。上述したように、第１の電流値Ｉ１と第２の電流値Ｉ２から発光素子３ａのインピーダンスを導き出す際に、第２のＴＦＴ15aのインピーダンスを第１のＴＦＴ14aのインピーダンスよりも無視できる程度に非常に小さく設定すれば、発光素子３ａのインピーダンスを求めることができるからである。例えば、第１のＴＦＴ14aのインピーダンスが２００ｋΩ〜３００ｋΩ程度である場合、第２のＴＦＴ15aのインピーダンスは２ｋΩ〜３ｋΩ程度とする。またこの場合、抵抗１８を１００ｋΩとすれば、発光素子３ａのインピーダンスは５００ｋΩ程度となる。また、例えばＶＤＤ，ＶＤＤ２はそれぞれ１０Ｖ、Ｖｍは１０Ｖ〜１６Ｖ、ＶＳＳは０Ｖである。

また本発明の発光装置は、発光素子３が有機ＥＬ素子から成る場合に、発光状態の発光素子３について、第１のＴＦＴ14aが発光素子３の陽極（アノード電極）側に接続されており、第１のＴＦＴ14aと発光素子３ａとの間の接続線に第２のＴＦＴ15aが並列接続されており、第２の電流値Ｉ２を測定するために発光素子３の陰極側をＶＤＤ２に接続して非発光状態とすることが好適である。この場合、第１のＴＦＴ14a自体に流れる電流を測定することが容易になる。すなわち、有機ＥＬ素子の陰極はＡｌ層を含む場合が多く、そのＡｌ層を用いて第１のＴＦＴ14a自体に流れる電流を測定しようとすると、陰極以外の部位のＡｌ層の影響を受けやすく、それを防ぐことができるからであると考えられる。

本発明の発光装置における補正制御部41aは、電源電流を断続的に補正するための断続期間を漸次長くするように制御するが、これは図４（ａ）に示すように、発光素子３の経時劣化が使用の初期段階で比較的大きく、その後なだらかに変化していくとともにあるレベルに漸近するように変化が小さくなっていくことに基づく。

また、断続期間は以下のようにして決定することができる。発光素子３の輝度ｋの変化が、例えば、漸近線ｋ＝ｂに漸近する曲線ｋ＝ａ・ｅｘｐ（−ｔ²）＋ｂ（ａ，ｂは定数、ｔは時間）で表される場合、ｔはｔ＝（ｌｎ（ａ／（ｋ−ｂ）））^1/2で表される。これにより、１回目の断続期間は、輝度ｋの変化Δｋ₁₀＝ｋ１−ｋ０が所定の値になるときのΔｔ₁₀＝（ｌｎ（ａ／（ｋ１−ｂ）））^1/2−（ｌｎ（ａ／（ｋ０−ｂ）））^1/2を求めて、断続期間をΔｔ₁₀とすることができる。なお、ｋ０は発光装置の使用開始時の輝度、ｋ１は最初の断続期間の終了時の輝度である。２回目以降も同様にして、断続期間Δｔ₂₁，Δｔ₃₂・・・Δｔ_nn-1（ｎは１以上の整数）を決定することができる。

また本発明の発光装置は、発光素子３の経時劣化は発光素子３の累積発光時間に対応させることができるので、図３に示すように、補正制御部41aは、発光素子３の累積発光時間を測定する発光時間測定部41aaの結果に基づいて補正処理を実行させることが好ましい。この場合、発光素子３の累積発光時間と発光素子３の経時劣化による輝度低下との相関に基づく補正データを予め所得しておき、その補正データに基づいて高い精度で、発光素子３に供給される電源電流によって発光素子３の輝度を断続的に補正することができる。発光素子３の累積発光時間は、例えば、発光素子３に供給される電源電流の供給時間としてカウントでき、または発光素子３から放射された光を受光するフォトダイオード等の受光素子を設けておき、受光素子の受光時間としてカウントしてもよい。また、断続期間として、発光素子３の累積発光時間に発光素子３に流した電流値を乗算した値を用いてもよい。この場合、発光素子３の劣化の度合いをより正確に予測することができる。

また本発明の発光装置は、図４（ａ）に示すように、発光素子３の累積発光時間を初期、中期、終期に分けた場合、中期の断続期間は初期の断続期間の１．１倍〜３倍であり、終期の断続期間は初期の断続期間の２倍〜５倍であることが好ましい。この場合、発光素子３の経時劣化が大きい累積発光時間の初期、発光素子３の経時劣化が次に大きい累積発光時間の中期、発光素子３の経時劣化が小さい累積発光時間の後期のそれぞれに対応して断続期間の長さを調整できる。その結果、発光素子３の経時劣化による輝度低下が認識されたり、検出されることを、長期間にわたって抑えることができる。上記した、初期の断続期間の長さ、中期の断続期間の長さ、終期の断続期間の長さのそれぞれの設定は、断続期間の平均値によって行ってもよい。すなわち、中期の断続期間の平均値が初期の断続期間の平均値の１．１倍〜３倍となるようにしてもよく、終期の断続期間の平均値が初期の断続期間の平均値の２倍〜５倍となるようにしてもよい。図４（ａ）において、ＨＳ１，ＨＳ２，ＨＳ３・・・ＨＳｎ（ｎは２以上の整数）は補正を実行するタイミングである補正時点、ＤＰ１，ＤＰ２，ＤＰ３・・・ＤＰｎは補正を実行しない期間である断続期間である。そして、断続期間ＤＰ１，ＤＰ２，ＤＰ３・・・ＤＰｎは、漸次長くなるように制御されている。図４（ｂ）は、断続期間が漸次長くなる各種の例を示しており、断続期間の経時変化を示す第１のグラフＤＰａは、断続期間が時間の経過に対して線形に（直線的に）増大する例を示している。第２のグラフＤＰｂは、断続期間が時間の経過に対して増加率が増大する例、例えば２次曲線的、指数関数的に増大する例を示している。第３のグラフＤＰｃは、断続期間が時間の経過に対して階段状（ステップ状）に増大する例を示している。

また本発明の発光装置は、初期は累積発光時間が１０時間から１００時間までの期間であり、中期は１０時間を超えて１０００時間までの期間であり、終期は１０００時間を超えた期間であることが好ましい。この場合、発光素子３の経時劣化が大きい累積発光時間の初期、発光素子３の経時劣化が次に大きい累積発光時間の中期、発光素子３の経時劣化が小さい累積発光時間の後期のそれぞれを、有機ＥＬ素子等の経時劣化を有する発光素子３に対してより正確に設定できる。その結果、発光素子３の経時劣化による輝度低下が認識されたり、検出されることを、長期間にわたって抑えることができる。なお、上述した駆動素子４における各種の駆動、制御は、例えば駆動素子４内のＲＯＭ，ＲＡＭ等に格納されたプログラムソフトによって実行させることができる。

本発明の発光装置の発光素子が有機発光層を有する有機ＥＬ素子である場合の、発光素子及びその周辺部の詳細な構成を図５、図６に示す。図５は、発光装置の３つの発光素子及びその周辺部の平面図である。図６は、発光素子及び周辺部の断面図であり、図５のＣ１−Ｃ２線における断面図である。これらの図に示すように、発光装置は、ガラス基板等の透光性を有する基板５１上に形成されたＴＦＴ（第１のＴＦＴ）６２と、そのＴＦＴ６２上にアクリル樹脂等から成る第１の絶縁層５７を挟んで積層された有機発光体部７１と、その有機発光体部７１とＴＦＴ６２のドレイン電極56bとを導電接続するコンタクトホール７２と、を含む発光部を有しており、有機発光体部７１は、ＴＦＴ６２の側からコンタクトホール７２に電気的に接続された第１の電極層５８、有機発光層６０、第２の電極層６１が積層されており、第１の絶縁層５７及び第１の電極層５８上に有機発光層６０を囲むようにアクリル樹脂等から成る第２の絶縁層５９が形成されている構成である。なお、図５、図６において、第２のＴＦＴは図示していないが、発光素子７０とＴＦＴ６２との間の接続線に並列接続される。

また、図５、図６において、７０は第１の電極層５８及び第２の電極層６１によって有機発光層６０に直接的に電界が印加されて発光する発光領域としての発光素子である。また、第１の電極層５８が陽極であってインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide ：ＩＴＯ）等の透明電極から成り、第２の電極層６１が陰極であってＡｌ，Ａｌ−Ｌｉ合金，Ｍｇ−Ａｇ合金（Ａｇを５〜１０重量％程度含む），Ｍｇ−Ｃｕ合金（Ｃｕを５〜１０重量％程度含む）等の仕事関数（約４．０Ｖ以下）が低く遮光性、光反射性を有する金属、合金から成る場合、有機発光層６０で発光した光は基板５１側から出射される。即ち、発光方向（図６の白抜き矢印で示す方向）が下方（底部方向）であるボトムエミッション型の発光装置となる。一方、第１の電極層５８が陰極であって上記の遮光性、光反射性を有する金属またはそれらの合金から成り、第２の電極層６１が陽極であって透明電極から成る場合、発光方向が上方（頂部方向）であるトップエミッション型の発光装置となる。

ＴＦＴ６２は、基板５１側から、ゲート電極５２、ゲート絶縁膜５３、チャネル部としてのポリシリコン膜５４及びポリシリコンに不純物をチャネル部よりも高濃度に含有させた高濃度不純物領域54aから成る半導体膜、窒化シリコン（ＳｉＮ_x），酸化シリコン（ＳｉＯ₂）等から成る絶縁膜５５、ソース電極56a及びドレイン電極56bが、順次積層された構成を有している。なお、図５において、56aLはソース電極56aにソース信号（電源電流）を伝達するソース信号線（電源線）であり、52Lはゲート電極５２にゲート信号を伝達するゲート信号線である。各ゲート信号線52Lに入力するゲート信号の電圧を制御することにより、各有機発光層６０の発光強度を制御することができる。このようにソース信号線56aLは電源線として機能する。

第１の電極層５８または第２の電極層６１に用いられる透明電極は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インイジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化珪素を添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、リン，ボロンを含むシリコン（Ｓｉ）等の導電性材料であって透光性を有する材料から成る。また第１の絶縁層５７及び第２の絶縁層５９は、アクリル樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、ベンゾシクロブテン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ樹脂）、ポリシロキサン、ポリシラザン等を用いることができる。ポリシロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合によって骨格構造が形成されたものである。ポリシロキサンは、その酸素の置換基として、少なくとも水素を含む有機基、例えばアルキル基、芳香族炭化水素基を有するもの、また酸素の置換基として、少なくとも水素を含む有機基とフルオロ基を有するものであってもよい。ポリシラザンは、珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）の結合を有するポリマー材料を出発原料として形成される材料である。絶縁層として上記の有機材料から成るものを用いると、表面の平坦性を高めることができ、平坦化層とすることが容易である。

ＴＦＴ６２は、基板５１側から、ゲート電極５２、ゲート絶縁膜５３、チャネル部としてのポリシリコン膜５４及びポリシリコンに不純物をチャネル部よりも高濃度に含有させた高濃度不純物領域54aから成る半導体膜、窒化シリコン（ＳｉＮ_x），酸化シリコン（ＳｉＯ₂）等から成る絶縁膜５５、ソース電極56a及びドレイン電極56bが、順次積層された構成を有している。ＴＦＴ６２を構成する半導体は低温ポリシリコン（Low-Temperature Poly Silicon：ＬＴＰＳ）、アモルファスシリコン、インジウムガリウム亜鉛酸化物（Indium Gallium Zinc Oxide：ＩＧＺＯ）等の酸化物半導体などから成っていてもよい。図６に示すＴＦＴ６２はゲート電極５２がチャネル部の下方にあるボトムゲート型のＴＦＴであるが、ゲート電極５２がチャネル部の上方にあるトップゲート型のＴＦＴであってもよく、ゲート電極５２がチャネル部の下方及び上方の双方にあるダブルゲート型のＴＦＴであってもよい。トップゲート型のＴＦＴ、ダブルゲート型のＴＦＴは、一般に遮光性を有する金属等から成るゲート電極５２がチャネル部の上方にあるので、チャネル部に光が入り込むことをより抑えることができ好適である。

有機発光層６０は、バックライトが不要な自発光型の有機電界発光性を有するものである。例えば有機発光層６０は数１００ｎｍ程度の厚みを有する積層構造体であり、陰極側から電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極を積層したものである。電極層間の各層の厚みは数ｎｍ〜数１００ｎｍ程度である。電極層を含む厚みは１μｍ程度である。有機発光層６０の発光層の発光材料としては、低分子蛍光色素材料、蛍光性の高分子材料、金属錯体材料等が採用し得る。

発光層に正孔を注入しやすくするためには発光層のイオン化エネルギーが６．０ｅＶ以下であることがよく、発光層に電子を注入しやすくするためには発光層の電子親和力が２．５ｅＶ以上であることがよい。発光層の発光材料としては、トリス（8-キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ）、ビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体（ＢｅＢｑ）、トリ（ジベンゾイルメチル）フェナントロリンユーロピウム錯体（Ｅｕ（ＤＢＭ）₃（Ｐｈｅｎ））、ジトルイルビニルビフェニル（ＤＴＶＢｉ）などがある。高分子材料としては、蛍光性のポリ（p−フェニレンビニレン）、ポリアルキルチオフェン等のπ共役高分子があり、これらの高分子材料は置換基の導入によってキャリア輸送性を制御することができる。電子輸送層の材料としては、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレンテトラカルボン酸誘導体等が採用し得る。正孔輸送層の材料としては、1,1-ビス（4-ジ-p-アミノフェニル）シクロヘキサン、トリフェニルアミン誘導体、カルバゾール誘導体等が採用し得る。正孔輸送層に正孔を注入する正孔注入層の材料としては、銅フタロシアニン、無金属フタロシアニン、芳香族ジアミン等が採用し得る。

第１の電極層５８、有機発光層６０、第２の電極層６１は、蒸着法、スパッタリング法等の薄膜形成法等によって形成され得る。例えば、第１の電極層５８はスパッタリング法等によって形成でき、有機発光層６０は真空蒸着法、インクジェット法、スピンコート法、印刷法等によって形成でき、第２の電極層６１は電子ビーム（Electron Beam：ＥＢ）蒸着法、スパッタリング法等によって形成できる。

図７（ａ），（ｂ）は、本発明の発光装置について実施の形態の他例を示す図であり、（ａ）は発光装置の全体の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ１部及び駆動素子の回路図である。図７に示すように、４列を成す４個の発光素子３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに対して１組の駆動回路が形成されていてもよい。この場合、１組の駆動回路は、シフトレジスタ１０、論理和否定（ＮＯＲ）回路１１、インバータ１２、ＣＭＯＳトランスファゲート素子13a,13b，13c，13d、第１のＴＦＴ14a，14b，14c，14d、第２のＴＦＴ15a，15b，15c，15dを有している。また、発光素子３は２ｍ列（ｍは１以上の整数）を成すように配置されていてもよい。

なお、本発明の発光装置は、上記実施の形態に限定されるものではなく、適宜の設計的な変更、改良が施されていてもよい。

本発明の発光装置は、図１（ａ）に示すように長板状の基板１の長手方向に複数の発光素子を列状に並ぶように形成することによって有機ＬＥＤプリンタ（ＯＬＥＤＰ）ヘッドとして構成し得る。また、基板１が矩形状等の形状であり、複数の発光素子３を２次元的（平面的に）並ぶように形成することによって有機ＥＬ表示装置として構成し得る。さらに本発明の発光装置及び発光装置を用いた有機ＥＬ表示装置は、各種の電子機器に適用できる。その電子機器としては、照明装置、自動車経路誘導システム（カーナビゲーションシステム）、船舶経路誘導システム、航空機経路誘導システム、自動車等の乗り物の計器用インジケータ、インスツルメントパネル、スマートフォン端末、携帯電話、タブレット端末、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、電子手帳、電子書籍、電子辞書、パーソナルコンピュータ、複写機、ゲーム機器の端末装置、テレビジョン、商品表示タグ、価格表示タグ、産業用のプログラマブル表示装置、カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー、ファクシミリ、プリンター、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）、自動販売機、医療用表示装置、デジタル表示式腕時計、スマートウォッチなどがある。

１ 基板
２ 駆動回路ブロック
３、３ａ、３ｂ 発光素子
４ 駆動素子
５ ＦＰＣ
１４ａ、１４ｂ 第１のＴＦＴ
１５ａ、１５ｂ 第２のＴＦＴ
１８ 抵抗
４１ａ 補正制御部
４１ｂ 補正処理部Ｂ（電流経路切替部）
４２ 駆動部
４３ 補正処理部Ａ
４３ａ 電流測定部
４３ｂ インピーダンス演算部
４３ｃ 補正データ記憶部

Claims (7)

1. 発光素子と、前記発光素子の経時劣化による輝度低下を前記発光素子に供給される電源電流によって断続的に補正するように制御する補正制御部と、前記補正制御部の指示に基づいて補正処理を行う補正処理部と、を有する発光装置であって、
   前記補正制御部は、前記電源電流を断続的に補正するための断続期間を漸次長くするように制御し、
   前記補正処理部は、前記発光素子を流れる前記電源電流の値から前記発光素子のインピーダンスを測定するとともに、前記発光素子のインピーダンスの経時変化に応じて前記電源電流を補正する発光装置。
2. 前記発光素子における前記電源電流の電流経路について、薄膜トランジスタ及びそれに接続された前記発光素子を含む第１の電流経路と、前記薄膜トランジスタと前記発光素子とを接続する接続線の途中から分岐した前記発光素子を含まない第２の電流経路と、が形成されており、
   前記補正処理部は、前記第１の電流経路における第１の電流値と前記第２の電流経路における第２の電流値から前記発光素子のインピーダンスを算出するインピーダンス演算部を有している請求項１に記載の発光装置。
3. 前記第２の電流経路は、前記接続線に一方の電極が並列接続され、他方の電極が抵抗を通して接地部に接続されているとともに、インピーダンスが前記薄膜トランジスタのインピーダンスよりも小さい他の薄膜トランジスタを含んでいる請求項２に記載の発光装置。
4. 前記他の薄膜トランジスタは、インピーダンスが前記薄膜トランジスタのインピーダンスの１００分の１以下である請求項３に記載の発光装置。
5. 前記補正制御部は、前記発光素子の累積発光時間を測定する発光時間測定部の結果に基づいて補正処理を実行させる請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発光装置。
6. 前記発光素子の累積発光時間を初期、中期、終期に分けた場合、前記中期の断続期間は前記初期の断続期間の１．１倍〜３倍であり、前記終期の断続期間は前記初期の断続期間の２倍〜５倍である請求項５に記載の発光装置。
7. 前記初期は前記累積発光時間が１０時間から１００時間までの期間であり、前記中期は１０時間を超えて１０００時間までの期間であり、前記終期は１０００時間を超えた期間である請求項６に記載の発光装置。