有機ＥＬ照明装置および有機ＥＬパネル
【課題】小規模構成で素子間の特性のバラツキを低減することが可能な有機ＥＬ照明装置を提供する。
【解決手段】有機ＥＬ照明装置は有機ＥＬパネルと制御部とを有している。有機ＥＬパネルは、有機ＥＬ素子とその有機ＥＬ素子の発する光を検出する光センサーとが同一基板上に形成されている。制御部は、有機ＥＬパネルの光センサーの検出結果に基づいて、有機ＥＬパネルの有機ＥＬ素子の発光を制御する。
【解決手段】有機ＥＬ照明装置は有機ＥＬパネルと制御部とを有している。有機ＥＬパネルは、有機ＥＬ素子とその有機ＥＬ素子の発する光を検出する光センサーとが同一基板上に形成されている。制御部は、有機ＥＬパネルの光センサーの検出結果に基づいて、有機ＥＬパネルの有機ＥＬ素子の発光を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輝度等の素子間のバラツキを低減する機能を備えた有機ＥＬ照明装置およびその有機ＥＬパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子は、電流で駆動される電流駆動型の素子であると同時に、電界によって発光する電界発光型の素子である。この素子は、加える電界により素子内の発光サイトが変化し、それに伴い色度（色温度）も変化する。この特徴を利用した顕著な例として、ＲＧＢ等の多色を同一素子内で同時発光させる、発光サイトを複数持った白色発光素子がある。
【０００３】
一方、有機ＥＬ素子は、膜厚がｎｍオーダーの薄膜素子であるので製造プロセス上膜厚のばらつきが発生しやすい。そのため、同一条件で製造しても電流−電圧特性、色度（色温度）、電流−輝度（光束）特性など、製造初期から電気特性がばらつき易い。
【０００４】
また、有機ＥＬ素子は連続駆動あるいは連続使用することにより経時的に輝度や色度の特性が劣化する。劣化が進むにつれて劣化の程度が素子間でばらつき、輝度、色度のばらつきが一層大きくなることがある。
【０００５】
このようなばらつきは、複数の有機ＥＬ素子を同一基板内に設けた構成の有機ＥＬ照明装置、あるいは複数の有機ＥＬパネルを組み合わせて用いる有機ＥＬ照明装置においては重大な問題である。
【０００６】
この問題に対して有機ＥＬ素子のばらつきを低減する技術が提案されている（特許文献１、２参照）。特許文献１には、発光表示ユニットを構成する有機ＥＬ素子の発光輝度を常に所定の範囲となるように調整する技術が開示されている。特許文献２には、光量むらを補正する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１２８０８９号公報
【特許文献２】特開２００８−０９１０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１、２における構成では、光を検出する光センサーを設けたことにより、有機ＥＬ照明パネルの薄型化、軽量化、小型化が阻害されていた。
【０００９】
本発明の目的は、小規模構成で素子間の特性のバラツキを低減することが可能な有機ＥＬ照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の有機ＥＬ照明装置は、
有機ＥＬ素子と該有機ＥＬ素子の発する光を検出する光センサーとが同一基板上に形成された有機ＥＬパネルと、
前記有機ＥＬパネルの光センサーの検出結果に基づいて、前記有機ＥＬパネルの有機ＥＬ素子の発光を制御する制御部と、
を有している。
【００１１】
本発明の有機ＥＬパネルは、
基板上に形成した有機ＥＬ素子と、
該有機ＥＬ素子と同一基板上に形成され、該有機ＥＬ素子の発する光を検出する光センサーと、を有している。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、有機ＥＬ素子と同一の基板内に光センサーを形成することにより、有機ＥＬパネルを薄型化、軽量化、小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の有機ＥＬ照明装置の基本的な機能構成を示すブロック図である。
【図２】本実施例による有機ＥＬ照明装置の主に駆動部分の構成を示したブロック図である。
【図３】本実施例おける有機ＥＬパネルの構成例を示す図である。
【図４】逆スタガー型（ボトムゲート・エッチストッパ型）の薄膜トランジスタで構成された光センサー１３の構造を示す図である。
【図５】本実施例おける有機ＥＬパネルの他の構成例を示す図である。
【図６】スタガー型（トップゲート型）の薄膜トランジスタで構成された光センサー１３の構造を示す図である。
【図７】ａ−Ｓｉ ＴＦＴで構成した光センサー１３の伝達特性の一例を示すグラフである。
【図８】ａ−Ｓｉ ＴＦＴで構成した光センサー１３の出力特性の一例を示すグラフである。
【図９】ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴで構成した光センサー１３の伝達特性の一例を示すグラフである。
【図１０】ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴで構成した光センサー１３の出力特性の一例を示すグラフである。
【図１１】ａ−Ｓｉの光センサーとｐｏｌｙ−Ｓｉの光センサーの分光感度の比較を示す特性グラフである。
【図１２】本実施例の光検出部の構成を示すブロック図である。
【図１３】光検出部６０における信号読み出し部６２、信号増幅部６３、およびＡ／Ｄ変換部６４の周辺の回路構成を示す図である。
【図１４】光センサー１３周辺の基本構成を示す図である。
【図１５】光センサー１３周辺の等価回路を示す回路図である。
【図１６】図１４の光センサ部６１を複数配置した構成の一例を示す図である。
【図１７】他の構成の光センサー１３周辺の等価回路を示す回路図である。
【図１８】１個のトランジスタのソース／ドレイン線のサイクルに書込みと読込みの切り替えを設けたシーケンスのタイミングチャートである。
【図１９】光検出にかかるシーケンスを示す図である。
【図２０】有機ＥＬ光の照度に対する光リーク電圧の特性を示すグラフである。
【図２１】１個のトランジスタのゲートを常時オンしたシーケンスのタイミングチャートである。
【図２２】１個のトランジスタを用い、寄生容量Ｃｇｓによるフィールドスルーを利用したシーケンスのタイミングチャートである。
【図２３】変形例における光センサー１３周辺の等価回路を示す回路図である。
【図２４】他の変形例における光センサー１３周辺の等価回路を示す回路図である。
【図２５】インバータ回路を光センサー１３と同一の基板上に作製し、光センサ部６１に電流を増幅する機能を持たせた構成例の等価回路である。
【図２６】カレントミラー回路を光センサー１３と同一の基板上に作製し、光センサ部６１に電流を増幅する機能を持たせた構成例の等価回路である。
【図２７】本実施例による有機ＥＬ照明装置の外観を示す図である。
【図２８】本実施例による他の有機ＥＬ照明装置の外観を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態の有機ＥＬ照明装置の基本的な機能構成を示すブロック図である。図１を参照すると、有機ＥＬ照明装置１０は、複数の有機ＥＬパネル１１と、それらを制御する制御部１４とを有している。
【００１６】
有機ＥＬパネル１１は、有機ＥＬ素子１２とその有機ＥＬ素子１２の発する光を検出する光センサー１３とが同一基板上に形成された構成である。光センサー１３は、一例として、有機半導体素子を用いた有機光センサーである。
【００１７】
制御部１４は、有機ＥＬパネル１１の光センサー１３の検出結果に基づいて、有機ＥＬパネル１１の有機ＥＬ素子１２の発光を制御する。具体的には、制御部１４は複数の有機ＥＬパネル１１の光センサー１３の検出結果に基づいて、複数の有機ＥＬパネル１１の有機ＥＬ素子の発光を平均化（均一化）する。
【００１８】
本実施形態によれば、有機ＥＬ素子１２と同一の基板内に光センサー１３を形成することにより、有機ＥＬパネルを薄型化、軽量化、小型化することができる。また、その結果、有機ＥＬ照明装置１０を薄型化、軽量化、小型化することができる。
【００１９】
また、有機ＥＬ素子１２と同一の基板内に光センサー１３を形成することにより、発光源である有機ＥＬ素子１２と、その光を検出する光センサー１３を近くに配置することができるので、光路長を短縮し、迷光を排除できる。また色毎の角度依存性による感度低下を低減することができる。その結果、光センサー１３の分光感度と精度を向上させることができる。
【００２０】
また、有機ＥＬ素子１２と同一の基板内に光センサー１３を形成することにより、デバイスを形成する工程が簡略化され、またデバイスを検査する工程において有機ＥＬ素子１２と光センサー１３を同時に検査することができる。また、部品点数や部材費の削減が図れ、コストを低減すると共に歩留りを向上させることができる。
【００２１】
また、有機ＥＬ素子１２と光センサー１３のアライメントずれや勘合ずれが生じないので、歩留りの低下を防ぐことができる。
【００２２】
また、光センサー１３を有機光センサーとすれば、光センサー１３の分光感度を有機ＥＬパネルの分光感度に近づけることができるため、より高い精度で有機ＥＬ素子１２の発光を制御することができる。
【００２３】
また、既存の有機ＥＬパネルを製造する装置で光センサー１３を備えた有機ＥＬパネル１１を製造できるので、新たな設備投資が不要であり、コストを削減することができる。
【００２４】
なお、本実施形態の有機ＥＬパネル１１は、透明基板上に有機ＥＬ素子１２が形成された構造である。そして例えば、光センサー１３が透明基板と有機ＥＬ素子１２の間に形成されていてもよい。また、他の例として、光センサー１３が、透明基板において有機ＥＬ素子１２とは反対側に形成されていてもよい。
【００２５】
以下、本実施形態をより具体化した実施例について説明する。
【００２６】
本実施例の有機ＥＬ照明装置は、基本的な構成においては、図１に示したものと同様である。
【００２７】
図２は、本実施例による有機ＥＬ照明装置の主に駆動部分の構成を示したブロック図である。図２を参照すると、有機ＥＬ照明装置１０は、有機ＥＬパネル１１と制御部１４と電源供給部２１とを有している。
【００２８】
有機ＥＬパネル１１は、図１に示したものと同様のものであり、有機ＥＬ素子と光センサーが同一基板上に形成された構造を有している。
【００２９】
制御部１４は、図１に示したものと同様のものであり、有機ＥＬパネル１１の有機ＥＬ素子を駆動するための制御信号を、有機ＥＬパネルの光センサーからの検出結果に基づいて補正し、出力する。
【００３０】
電源供給部２１は、商用電源から直流電源を生成し、その直流電源を用い、制御部１４からの制御信号に応じて有機ＥＬパネル１１の有機ＥＬ素子を駆動する。
【００３１】
図３は、本実施例おける有機ＥＬパネルの構成例を示す図である。
【００３２】
有機ＥＬパネル１１は、有機ＥＬ素子１２と、その有機ＥＬ素子１２の発光の輝度あるいは照度を計測する光センサー１３とを具備している。
【００３３】
透明基板３１上に光センサー１３が形成され、更にその上方に有機ＥＬ素子１２が形成されている。有機ＥＬ素子１２は、透明電極３４、正孔注入層３５、正孔輸送層３６、発光層３７、電子輸送層３８、電子注入層３９、陰極４０で構成されている。有機ＥＬ素子１２の側方はシール部３２でシールされている。有機ＥＬ素子１２の上方は封止ガラス３３で保護されている。
【００３４】
光センサー１３は、外部より視認できないようにコンパクトであることが好ましく、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトＩＣ、フォトレジスタ等の小型センサー素子で構成されている。
【００３５】
特に、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ：ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｏｌｙ ｓｉｌｉｃｏｎ）を用いた薄膜トランジスタ（ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴ）、有機トランジスタ素子、および有機ダイオード素子は、透明基板上に数μｍの大きさで光センサーを形成するセンサオングラスあるいはセンサオン基板が可能なのでより好ましい。
【００３６】
中でも、動作の安定性および信頼性が高く、人間の視覚の分光感度に近いａ−Ｓｉを用いることが好ましい。
【００３７】
また、ＬＴＰＳを用いた場合、移動度などから更なる小型化が可能であり、またＣＭＯＳとすることもできるので、有機ＥＬ素子の光学特性の測定結果に基づいて各パネルあるいは各素子の特性を平均化あるいは最適化する演算回路を内蔵するシステムオングラス（ＳＯＧ）が可能となる。
【００３８】
本実施例に用いる光センサー作製プロセスとしては、例えば簡単には、ａ−Ｓｉの場合はｎ−ＭＯＳプロセスを採用し、ＬＴＰＳの場合はｎ−ＭＯＳプロセス、ｐ−ＭＯＳプロセスに加えてＣＭＯＳプロセスを採用することができる。
【００３９】
本実施例に用いる光センサー１３は、ａ−Ｓｉ ＴＦＴを採用した場合を例にとれば、逆スタガー型や逆コプレナー型のようなボトムゲート型素子を用いてもよく、あるいはスタガー型やコプレナー型のようなトップゲート型を用いてもよい。ボトムゲート型の場合、エッチストッパ型（チャネル保護型）を用いてもよいし、チャネルエッチ型を用いてもよい。使用条件を考慮するとチャネルエッチ型がより好ましい。
【００４０】
図３の例では、光センサー１３にはボトムゲート型である逆スタガー型の薄膜トランジスタが用いられている。図４は、逆スタガー型（ボトムゲート・エッチストッパ型）の薄膜トランジスタで構成された光センサー１３の構造を示す図である。
【００４１】
図４を参照すると、トランジスタで構成された光センサー１３は、ゲート電極４１が透明基板（ガラス基板）３１上に形成され、その上方にゲート絶縁膜４２を介して、ｎ＋ａ−Ｓｉおよびａ−Ｓｉを挟むようにドレイン電極４３とソース電極４４が形成されている。そしてその上を更に保護膜４５および平坦化膜４６で覆っている。ここではドレイン電極４３が容量電極４８を備えた蓄積容量４７に接続されている。
【００４２】
図３の様に、有機ＥＬ素子１２の下部すなわち透明基板３１と有機ＥＬ素子１２の間に光センサー１３を形成する場合、ボトムゲート型の光センサーを用いることが好ましい。一方、透明基板３１を介して有機ＥＬ素子１２の反対側に光センサー１３を形成する場合、トップゲート型の光センサーを用いることが好ましい。
【００４３】
図５は、本実施例おける有機ＥＬパネルの他の構成例を示す図である。
【００４４】
図５の有機ＥＬ素子１２は図３のものと同様である。ただし、有機ＥＬ素子１２は透明基板３１上に配置され、透明基板３１の反対側にスタガー型の光センサー１３が配置されている。
【００４５】
図６は、スタガー型（トップゲート型）の薄膜トランジスタで構成された光センサー１３の構造を示す図である。図６を参照すると、有機トランジスタで構成された光センサー１３は、ゲート電極４１が図６における上方（図５における下方）に形成され、ドレイン電極４３やソース電極４４はその下方（図５における上方）に形成されている。ここではドレイン電極４３が容量電極４８を備えた蓄積容量４７に接続されている。
【００４６】
図３のように光センサー１３を有機ＥＬ素子１２の下部に配置すれば、光取り出し面すなわち発光面（図３における下面）に構造物を配置する必要が無くなる。逆に、図５のように光センサー１３を、透明基板３１における有機ＥＬ素子１２の反対側に配置すれば、平坦化膜等の付加的な処方をすることなく、ショートなどのような下地による有機ＥＬ素子への影響を抑えることができる。
【００４７】
また、透明基板３１上にアルミニウム等の金属薄膜などで反射膜を形成すれば、有機ＥＬ素子１２の下部に光センサー１３を形成する場合においてもトップゲート型の光センサー素子を用いることができる。また、チャネル上に層間絶縁膜を介して反射膜を形成すれば、透明基板３１における反対側にボトムゲート型の光センサー素子を用いることもできる。
【００４８】
図７は、ａ−Ｓｉ ＴＦＴで構成した光センサー１３の伝達特性の一例を示すグラフである。図８は、ａ−Ｓｉ ＴＦＴで構成した光センサー１３の出力特性の一例を示すグラフである。チャネル幅が１５０μｍ、チャネル長が１５μｍ、伝達特性評価時のＶｄｓが５Ｖ、出力特性評価時のＶｇｓが−６Ｖ、有機ＥＬ光の照度が３０００ｌｘである。伝達特性においてオン時のＶｇｓを１０Ｖ、オフ時のＶｇｓを−６Ｖとすると整流比（Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ）は８桁以上となり、有機ＥＬ光を照射時、バックゲート効果によりオフ電流が増大し、整流比は５桁程度となっている。有機ＥＬ光の有りと無しで出力電流比（Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ比）は１０3以上が得られており、光センサーとして動作が可能である。
【００４９】
図９は、ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴで構成した光センサー１３の伝達特性の一例を示すグラフである。図１０は、ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴで構成した光センサー１３の出力特性の一例を示すグラフである。チャネル幅が２０μｍ、チャネル長が３μｍ、伝達特性評価時のＶｄｓが５Ｖ、出力特性評価時のＶｇｓが−５Ｖ、有機ＥＬ光の照度が３０００ｌｘである。整流比は８桁程度となり、有機ＥＬ光を照射時、バックゲート効果によりオフ電流が増大し、整流比は６桁程度となっている。有機ＥＬ光の有りと無しで出力電流比は１０2以上が得られており、光センサーとして動作が可能である。
【００５０】
ａ−Ｓｉの特徴としては、ｐｏｌｙ−Ｓｉと比較すると移動度が小さく抵抗値が高いため、図７と図９の対比や図８と図１０の対比からも分かるように、電流出力が小さくなる。しかし、光の照射時をオン電流とし、非照射時をオフ電流とした場合、オン／オフ比は高くすることができる。また、ａ−Ｓｉを有機ＥＬ素子１２の光を測定する光センサー１３として用いるときには、チャネル幅を広げることにより出力の向上が図れる。そのため、ａ−Ｓｉによる光センサー１３はオン／オフ比が高く、ｐｏｌｙ−Ｓｉの場合よりも低照度まで測定が可能となるため好適である。
【００５１】
図１１は、ａ−Ｓｉの光センサーとｐｏｌｙ−Ｓｉの光センサーの分光感度の比較を示す特性グラフである。図１１を参照すると、分光感度としては、ａ−Ｓｉとｐｏｌｙ−Ｓｉは共に青色領域である４５０ｎｍ付近で最も感度が高くなる。しかし、ａ−Ｓｉは、可視光領域として、より長波長側の５００〜６８０ｎｍ（緑〜赤）の感度がｐｏｌｙ−Ｓｉより高く、人間の標準的な視感度（標準比視感度）に近い特性を示すため、好適である。
【００５２】
ｐｏｌｙ−Ｓｉや他の材料による光センサーを用いた場合など、分光感度が人間の視感度とずれている場合には、光センサーにカラーフィルタをオンチップで形成するか、またはカラーフィルタ上に光センサーを形成し、分光感度を補正してもよい。このとき、ボトムゲート型ＴＦＴの場合はＣＯＡ（カラーフィルタオンアレイ）、ＣＯＴ（カラーフィルタオンＴＦＴ）、トップゲート型ＴＦＴのときはＡＯＣ（アレイオンカラーフィルタ）、ＴＯＣ（ＴＦＴオンカラーフィルタ）の構造とすることがよい。また、別途、ある色を検出するカラーセンサーデバイスを有機ＥＬパネル１１に具備し、その出力に基づいて光センサーの検出結果を補正してもよい。
【００５３】
図７、８を参照すると、ａ−Ｓｉにおいては、Ｖｓ−ｄ（ソース−ドレイン間電圧：図８中のＶｄ）を０〜１０Ｖとし、Ｖｓ−ｇ（ソースーゲート間電圧：図７中のＶｇ）を０〜−１０Ｖとすると、有機ＥＬ光照射時のオン電流値が増加し、光センサーとして利用できることが分かる。また、図９を参照すると、ｐｏｌｙ−Ｓｉにおいても、Ｖｓ−ｇ（図９中のＶｇ）としてマイナス電圧を印加することで光センサーとして動作することが分かる。
【００５４】
なお、図７〜１１に示した電気特性は、チャネル幅／チャネル長（Ｗ／Ｌ）、膜厚、プロセス条件等のパラメータにより変化するものであり、任意に選択可能な設計要因を含むものである。
【００５５】
本実施例の有機ＥＬ照明装置は光検出部の構成と光検出方法について説明する。光検出部は、図１２は、本実施例の光検出部の構成を示すブロック図である。図１２を参照すると、光検出部６０は、光センサ部６１、信号読み出し部６２、信号増幅部６３、Ａ／Ｄ変換部６４、駆動電源部６５、および光検出制御部６６を有している。
【００５６】
光検出部６０は、図２における有機ＥＬパネル１１と制御部１４の間に配置され、有機ＥＬパネル１１内の光センサー１３による検出結果に基づいて生成した信号を制御部１４へ出力する。
【００５７】
光センサ部６１は、複数の光センサー１３をなすＴＦＴアレイやフォトダイオードアレイと、それらを駆動するための駆動用配線と、走査および駆動のための電圧を供給する電圧供給部とを有している。光センサ部６１は有機ＥＬパネル１１に形成されている。
【００５８】
信号読み出し部６２は、光センサ部６１の電荷を読み出す回路と、電流電圧変換を行うＩ−Ｖ変換回路とを有している。
【００５９】
信号増幅部６３は、信号読み出し部６２のＩ−Ｖ変換回路からの信号を増幅する。
【００６０】
Ａ／Ｄ変換部６４は、信号増幅部６３で増幅された信号をアナログ信号からディジタル信号に変換して制御部１４へ出力する。
【００６１】
光センサ部６１、信号読み出し部６２、信号増幅部６３、およびＡ／Ｄ変換部６４は、光検出制御部６６によって制御された駆動電源部６５からの電源で動作する。光検出制御部６６は、駆動電源部６５を制御することで光センサ部６１の駆動等を行う。
【００６２】
なお、この光検出部６０には適宜、適切な位置にノイズを除去するローパスフィルタを設けてもよい。また、ここでは信号読み出し部６２で変換された電圧信号を信号増幅部６３で増幅する構成を例示しているが、この構成に限定されるものではない。
【００６３】
信号増幅部６３で電流信号を増幅した後、その信号を信号読み出し部６２で電圧信号に変換してもよい。
【００６４】
図１３は、光検出部６０における信号読み出し部６２、信号増幅部６３、およびＡ／Ｄ変換部６４の周辺の回路構成を示す図である。
【００６５】
信号読み出し部６２の電荷読み出しとＩ−Ｖ変換を行う回路は、差動増幅回路７１とコンデンサ７２を有している。コンデンサ７２は、読み出されたＴＦＴ光リーク電流による電荷を蓄積するフィードバック容量となる。信号増幅部６３をなす増幅回路７３はオペアンプ（不図示）を用いた積分増幅回路である。光センサ部６１の光センサー１３としてポリシリコンを用いる場合、信号読み出し部６２および信号増幅部６３は光センサー１３と同じガラス基板上に形成することができる。Ａ／Ｄ変換部６４にはサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路７４とＡ／Ｄ回路７５が含まれている。Ｓ／Ｈ回路７４が増幅回路７３から出力された信号を保持し、Ａ／Ｄ回路７５が保持した信号のレベルをディジタル値に変換する。
【００６６】
図１４は、光センサー１３周辺の基本構成を示す図である。また、図１５は光センサー１３周辺の等価回路を示す回路図である。
【００６７】
図１２に示した光センサ部６１は、例えば行（ロウ）方向に設けた走査線（ゲート線）Ｖｇ及び基準電位線（共通電極線）Ｖｃｏｍと、走査線Ｖｇ及び基準電極線Ｖｃｏｍと交差する列（カラム）方向に設けた書き込み・読み出し線Ｖｓ／ｄとを有している。そして、図１４、１５に示すように、走査線Ｖｇと書き込み・読み出し線Ｖｓ／ｄとの交差部分に対応して光検出用ＴＦＴ８１と蓄積容量Ｃｓが設けられている。その光検出用ＴＦＴ８１のチャネル層に光が照射された際に生じる光リーク電流による電荷を蓄積容量Ｃｓが蓄積する。
【００６８】
蓄積容量Ｃｓのコンデンサの電極材料は、光検出用ＴＦＴ８１のゲートとソースおよびドレインの材料と同一としてもよいし、両極ともＩＴＯ等の透明電極としてもよい。蓄積容量Ｃｓの電極として透明電極を用いて透過性とすることにより、遮光部の面積を小さくすることができ、有機ＥＬパネル１１の開口率を広げることができる。図１４においては、光検出用ＴＦＴ８１のドレインとコンデンサの電極が同層に形成されているが、蓄積容量Ｃｓに透明電極を用いる場合、光検出用ＴＦＴ８１のドレインと蓄積容量Ｃｓの電極は異なる層となる。
【００６９】
図１６は、図１４の光センサ部６１を複数配置した構成の一例を示す図である。このように、ひとつの有機ＥＬパネル１１に複数の光センサ部６１を用いることにより、有機ＥＬパネル１１の面内の輝度ムラを平滑化できると共に、ＴＦＴの特性のバラツキを補正することもできる。
【００７０】
図１６において、光センサ部６１同士を隣接させてもよいし、有機ＥＬパネル１１の面内に離散的に光センサ部６１を設置してもよい。図１７は、他の構成の光センサー１３周辺の等価回路を示す回路図である。また、図１７のように光センサー１３周辺の回路において、光検出用とスイッチ用にそれぞれトランジスタ８２、８３を用い、２つのＴＦＴと１つの蓄積容量で回路を構成してもよい。回路構成が増大するが、光検出とスイッチを分けることによりシーケンスの作成が容易となり、また、より複雑な構成も実現できる。
【００７１】
次に、有機ＥＬ光の照度検出シーケンスに関して説明する。
【００７２】
図１８は、１個のトランジスタのソース／ドレイン線のサイクルに書込みと読込みの切り替えを設けたシーケンスのタイミングチャートである。図１８には、光センサー１３を構成するトランジスタのゲート電位およびソース／ドレイン電位と、蓄積容量Ｃｓの容量部電位が示されている。なお、有機ＥＬ光は常時照射しているものとする。図１９は、光検出にかかるシーケンスを示す図である。
【００７３】
初めに、パルス信号により光センサー１３を構成するトランジスタのゲートをオンする。このとき、例えばオフ時のゲート電位Ｖｇは基準電位または０Ｖで、オン時のゲート電位Ｖｇは有機ＥＬ光の照度を検出するためにマイナス電位（例えば−５〜―１０Ｖ）である。Ｖｇオンと同時に、ソース／ドレイン電圧Ｖｓ／Ｖｄをオン（例えば＋５Ｖ）することにより蓄積容量Ｃｓに電荷が書き込まれる。書き込まれる電荷量は、図２０から分かるように、有機ＥＬ光の照度により変わる。
【００７４】
次のＶｇオンのタイミングで、Ｖｓ／Ｖｄオフ（例えば基準電位または０Ｖ）することにより、蓄積容量Ｃｓに蓄積された電荷は、読み出し線（データ線：Ｄ線）を介して電荷検出アンプ（差動増幅回路７１）の入力側に引き寄せられ、読み出される。読み出された電荷量は、信号読み出し部６２のコンデンサ７２に蓄積され、電圧に変換される。変換された電圧信号は増幅された後、Ａ／Ｄ変換されデジタル信号として有機ＥＬ照明の点灯を制御する制御部１４へ送られる。
【００７５】
次のシーケンスでは、再度Ｖｇオンと同時にＶｓ／Ｖｄオンされ、有機ＥＬ光の照度に応じた電荷量が蓄積容量Ｃｓに書き込まれる。この光検出プロセスでは、ｈｉｇｈのときとｌｏｗのときＶｇの差分が小さいため、トランジスタ構造から生じる寄生容量に起因するフィードスルー電位を小さくすることができる。
【００７６】
図１６に示したように同一の有機ＥＬパネル１１内に複数の光センサー１３を用いた場合、図１８、１９に示した動作により走査線（ゲート線）を順次駆動し、各光センサー１３の蓄積容量Ｃｓに蓄積された電荷を順次読みだすことにより、複数の光センサー１３に照射された有機ＥＬ光を２次元的に検出できる。
【００７７】
また、別の動作例として、１個のトランジスタのゲートを常時オン（−）にして簡便にすることもできる。図２１は、１個のトランジスタのゲートを常時オンしたシーケンスのタイミングチャートである。
【００７８】
初めに、継続的なオン信号により光センサー１３を構成するトランジスタのゲートをオンする。このとき、例えばオフ時のゲート電位Ｖｇは基準電位または０Ｖで、オン時のゲート電位Ｖｇは有機ＥＬ光の照度を検出するためにマイナス電位（例えば−５〜―１０Ｖ）である。Ｖｇオン期間中にＶｓ／Ｖｄをオン、オフするパルス信号を送る。例えば、Ｖｓ／Ｖｄのオン電位は＋５Ｖ、オフ電位は基準電位または０Ｖとする。このＶｓ／Ｖｄの電位変動に従って、蓄積容量Ｃｓも書き込み、読み出し（充放電）が繰り返される。Ｖｓ／Ｖｄオン時に有機ＥＬ照明の照度データが書き込まれ、オフ時に有機ＥＬ照明の照度データが読み出される。
【００７９】
また、別の動作例として、１個のトランジスタを用い、寄生容量Ｃｇｓによるフィードスルーを利用することもできる。図２２は、１個のトランジスタを用い、寄生容量Ｃｇｓによるフィールドスルーを利用したシーケンスのタイミングチャートである。
【００８０】
初めに、パルス信号により光センサー１３を構成するトランジスタのゲートをオン、オフする。このとき、例えばオフ時のゲート電位Ｖｇ（実際には、光リーク電流が発生する電位であるためマイナスオン電位と言い換えてもよい。）は−１０Ｖ、オン時のゲート電位Ｖｇは＋１５Ｖとする。オフ時のゲート電位Ｖｇは、実際には、光リーク電流が発生する電位であるためマイナスオン電位と言い換えてもよい。ソース／ドレイン電位Ｖｓ／Ｄｄは有機ＥＬ光の照度データを読み出す読み出し期間中以外の期間はオンとする。例えば、Ｖｓ／Ｖｄのオン電位は＋５Ｖ、オフ電位は基準電位または０Ｖとする。Ｖｇオン期間中にＶｓ／Ｖｄオンとすることにより、蓄積容量Ｃｓにソース／ドレイン電位が書き込まれる。Ｖｇをオフすると同時にＶｓ／Ｖｄオフとする。Ｖｓ／Ｖｄはデータ読み出し期間中のみオフにされる。
【００８１】
本例ではｈｉｇｈとｌｏｗのＶｇの電位の差分が大きくなっており、寄生容量Ｃｇｓによるフィードスルー電位ΔＶも大きくなる。そのため、蓄積容量Ｃｓの電位としては書き込み電位（ソース／ドレイン電位）からΔＶだけ下がった電位が観測される。その後、Ｖｇオフ（マイナスオン）時に再度Ｖｓ／Ｖｄオンとすることにより、ソース−ドレイン間には光リーク電流が流れ、蓄積容量Ｃｓの電位は光リーク電流分だけ上昇する。
【００８２】
次のＶｇオン、Ｖｓ／Ｖｄオンのタイミングで、蓄積容量Ｃｓは書き込み電位により書き込まれる。この時の蓄積容量Ｃｓの電位はフィードスルーにより書き込み電位から低下した分の電位ΔＶだけ再度上昇する。しかし、有機ＥＬ光によるリーク電圧分がチャージポンプとなり、蓄積容量Ｃｓの電位は書き込み電位に光リーク電圧が加算された電圧となる。この光リーク電圧は、図２０に示したように有機ＥＬ光の照度に依存している。この蓄積容量Ｃｓの電荷をデータ読み出し期間（Ｖｇオフ、Ｖｓ／Ｖｄオフ期間）に読み出すことにより有機ＥＬ光の照度が計測される。本例では、寄生容量Ｃｇｓがチャージポンプとなり、容量部の電位差およびＳ／Ｎ比を大きくすることができる。
【００８３】
上述した書き込み・読み出し線には、有機ＥＬ光の照射により増加した電流（電荷）を読み出し、Ｉ−Ｖ変換する信号読み出し部６２が接続されている。信号読み出し部６２や信号増幅部６３は、有機ＥＬ素子１２および光センサー１３が形成されるのと同じ透明基板上に設けても良いし、それとは別の基板に設けても良い。
【００８４】
例えば、光センサー１３となるトランジスタに低温ポリシリコンが用いられる場合、小型かつＣＭＯＳ構成とすることができる。そのため、前述のように信号読み出し部６２や信号増幅部６３を、有機ＥＬ素子１２が形成され且つ光センサー１３が設けられているのと同一の基板上に容易に構成することができる。
【００８５】
一方、光センサー１３となるトランジスタにアモルファスシリコンが用いられる場合は、信号読み出し部６２や信号増幅部６３は、有機ＥＬ素子１２および光センサー１３が設けられる透明基板とは別に形成するとよい。
【００８６】
また、光検出部６０は、光センサ部６１の走査線に接続され、各トランジスタのゲートに印加される電圧を供給するゲート電圧給電部や、ソースまたはドレインにソース／ドレイン電圧Ｖｓ／Ｖｄを供給するソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）電圧給電部、あるいはソースまたはドレインに基準電圧を供給する基準電圧給電部を有してもよい。Ｓ／Ｄ電圧給電部と基準電圧給電部は共用することもできる。ゲート電圧給電部、Ｓ／Ｄ電圧給電部、基準電圧給電部は、有機ＥＬ素子１２と光センサー１３が形成されたのと同一の透明基板上に設けても良いし、それとは別の基板に設けても良い。
【００８７】
また、本実施例の変形例として、光センサ部６１にフォトダイオード素子を用いることもできる。図２３は、変形例における光センサー１３周辺の等価回路を示す回路図である。光センサー１３周辺の基本構成として、光検出用のフォトダイオード９１と検出データの読み出しスイッチとなるＴＦＴ９２とが備えられている。
【００８８】
有機ＥＬ光を受光した光センサー１３は、受光した有機ＥＬ光の照度に応じた電流信号を出力する。この電流信号を、スイッチング用のＴＦＴ９２のゲートパルスによるオン期間中に信号読み出し部６２へ読み出す。
【００８９】
また、他の変形例として、図２３の構成に、光が照射された際に生じる光電流による電荷を蓄積する蓄積容量Ｃｓを加えることもできる。図２４は、他の変形例における光センサー１３周辺の等価回路を示す回路図である。有機ＥＬ光による起電流を蓄積容量Ｃｓにチャージし、チャージされた電荷をスイッチング用のＴＦＴ９２からの読出し信号として信号読み出し部６２へ読み出す。光センサー１３周辺の回路を構成する素子は、例えばアモルファスシリコンの同一プロセスにより製造することができる。
【００９０】
また、他の変形例として、低温ポリシリコンを用いて光センサー１３を構成することもでる。低温ポリシリコンを用いることにより、トランジスタの移動度を大きく、またそのサイズを小さくすることができる。それにより、光センサー１３内に複数のトランジスタを形成することも可能となり、有機ＥＬ照明光の照射により増加した電流あるいは電圧を増幅する信号増幅部６２を、有機ＥＬ素子１２と光センサー１３と同一の基板上に容易に構成することができる。例えば、ＴＦＴを用いてカレントミラー回路やインバータ回路を構成し、それによって光電流を増幅して出力することができる。
【００９１】
図２５は、インバータ回路を光センサー１３と同一の基板上に作製し、光センサ部６１に電流を増幅する機能を持たせた構成例の等価回路である。図２６は、カレントミラー回路を光センサー１３と同一の基板上に作製し、光センサ部６１に電流を増幅する機能を持たせた構成例の等価回路である。
【００９２】
図２５の回路では、各トランジスタのＷ／Ｌ比（チャネル幅／チャネル長比）を適切な値に設定することで出力電流を増大させることができる。また、図２６の回路では、入力側と出力側の２つのトランジスタのミラー比を大きく取ることで出力電流を増大させることができる。また、図２５、図２６のどちらの回路も、電流を増幅する増幅回路を内蔵しているので、外部に信号増幅部６３の増幅回路（アンプ）を設ける必要がなく、且つ閾値電圧Ｖｔｈのバラツキ等のようなＴＦＴ特性のバラツキも低減される。
【００９３】
上述したような光センサー１３が複数の有機ＥＬパネル１１のそれぞれに備えられており、制御部１４は、それら複数の光センサー１３で測定された輝度の差分を分析し、複数の有機ＥＬパネル１１の輝度を平均化するように、各有機ＥＬパネル１１の有機ＥＬ素子１２の駆動にフィードバックを加える。
【００９４】
なお、制御部１４は、輝度測定−差分分析−平均化のシーケンスを繰り返すことにしてもよい。これにより、有機ＥＬパネル１１間の輝度のばらつきが低減され、劣化の度合いが異なる有機ＥＬパネル１１が混在する状況においても有機ＥＬパネル１１の色度や輝度を合わせることができる。
【００９５】
また、制御部１４は、電流値に対して基準となる輝度の情報（基準電流−基準輝度情報）を予め保持しておき、光センサー１３で測定された各有機ＥＬパネル１１の発光輝度とその有機ＥＬパネル１１の電流値を基準電流−基準輝度情報と比較し、各有機ＥＬパネル１１の輝度が基準の輝度となるように補正を行うことにしてもよい。
【００９６】
制御部１４は、有機ＥＬパネル１１を交換したタイミングで輝度の補正を行うことにしてもよい。また、制御部１４は、有機ＥＬ照明装置１０がオンになったタイミングで補正を行うことにしてもよい。また、制御部１４は、有機ＥＬ照明装置１０が動作中は常時補正を行うことにしてもよい。また、制御部１４は、タイマーによって一定時間間隔で定期的に補正を行うことにしてもよい。また、制御部１４は、利用者がリモコン等のコントローラを操作して補正命令を入力したら、補正を行うことにしてもよい。
【００９７】
以上説明したように、本実施例によれば、有機ＥＬパネル１１に形成された光センサー１３によって以下のようなことが実現される。
【００９８】
複数枚の有機ＥＬパネル１１を用いた有機ＥＬ照明装置１０において、使用によりそのうちの１枚または数枚の有機ＥＬパネル１１が、ショートなど不具合により非点灯となった場合や、使用による輝度や色度が経時劣化した場合、その有機ＥＬパネル１１のみを未使用品や新品と交換することができる。
【００９９】
また、使用中の有機ＥＬパネル１１同士および使用中の有機ＥＬパネル１１と新品の有機ＥＬパネル１１の輝度や照度等の特性を調整して一致させることができるため、寿命による有機ＥＬパネル１１の交換頻度を低減することができる。
【０１００】
更に、上述したような効果から、有機ＥＬ照明装置１０の使用時のランニングコストを低減し、かつ長寿命化することができる。
【０１０１】
なお、上述の実施例では、図３や図５のようにボトムエミッション型の有機ＥＬ素子１２を用いる場合を例示した。しかし、図３や図５において、トップゲートあるいはボトムゲート構造トランジスタによる光センサー１３と有機ＥＬ素子１２の組み合わせを逆にすれば、トップエミッション型の有機ＥＬ素子に本発明を適用することができる。この場合には、有機ＥＬ照明装置１０の光取り出し効率を向上し、高効率低電力化が図れる。
【０１０２】
図２７は、本実施例による有機ＥＬ照明装置の外観を示す図である。図２７に示すように、本実施例の有機ＥＬ照明装置１０は、一例として、それぞれに光センサー１３を備えた複数の有機ＥＬパネル１１を、互いに直交するデータ線５２および走査線５３に沿ってマトリクス状に配置し、パネル接続アーム５１で接続したものである。しかしながら、本発明は他の構成の有機ＥＬ照明装置にも同様に適用することができる。
【０１０３】
図２８は、本実施例による他の有機ＥＬ照明装置の外観を示す図である。図２８の例では、１つの大型の透明基板３１上に、領域を分けて複数の有機ＥＬ素子１２と、それら有機ＥＬ素子に対応した複数の光センサー１３とを配置した構成の有機ＥＬパネル１１で有機ＥＬ照明装置が構成されている。基板サイズを大型化し、輝度ムラの低減を図ったものである。この構成においても、制御部１４は各有機ＥＬ素子１２の輝度を揃えるような制御を行えばよい。また、更に、図２８に示したような有機ＥＬパネル１１を複数個接続して大型の有機ＥＬ照明装置を構成してもよい。その場合であっても、制御部１４は、各有機ＥＬパネル１１の各有機ＥＬ素子１２の輝度を揃えるように制御すればよい。
【０１０４】
以上、本発明の実施形態について述べてきたが、本発明は、これらの実施形態だけに限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内において、これらの実施形態を組み合わせて使用したり、一部の構成を変更したりしてもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１０ 有機ＥＬ照明装置
１１ 有機ＥＬパネル
１２ 有機ＥＬ素子
１３ 光センサー
１４ 制御部
２１ 電源供給部
３１ 透明基板
３２ シール部
３３ 封止ガラス
３４ 透明電極
３５ 正孔注入層
３６ 正孔輸送層
３７ 発光層
３８ 電子輸送層
３９ 電子注入層
４０ 陰極
４１ ゲート電極
４２ ゲート絶縁膜
４２ ドレイン電極
４３ ソース電極
４３ ドレイン電極
４４ ソース電極
４４ 保護膜
４５ 平坦化膜
５１ パネル接続アーム
６０ 光検出部
６１ 光センサ部
６２ 信号増幅部
６３ 信号増幅部
６４ Ａ／Ｄ変換部
６５ 駆動電源部
６６ 光検出制御部
７１ 差動増幅回路
７２ コンデンサ
７３ 増幅回路
７４ Ｓ／Ｈ回路
７５ Ａ／Ｄ回路
８１ 光検出用ＴＦＴ
８２、８３ トランジスタ
９１ フォトダイオード
９２ ＴＦＴ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輝度等の素子間のバラツキを低減する機能を備えた有機ＥＬ照明装置およびその有機ＥＬパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子は、電流で駆動される電流駆動型の素子であると同時に、電界によって発光する電界発光型の素子である。この素子は、加える電界により素子内の発光サイトが変化し、それに伴い色度（色温度）も変化する。この特徴を利用した顕著な例として、ＲＧＢ等の多色を同一素子内で同時発光させる、発光サイトを複数持った白色発光素子がある。
【０００３】
一方、有機ＥＬ素子は、膜厚がｎｍオーダーの薄膜素子であるので製造プロセス上膜厚のばらつきが発生しやすい。そのため、同一条件で製造しても電流−電圧特性、色度（色温度）、電流−輝度（光束）特性など、製造初期から電気特性がばらつき易い。
【０００４】
また、有機ＥＬ素子は連続駆動あるいは連続使用することにより経時的に輝度や色度の特性が劣化する。劣化が進むにつれて劣化の程度が素子間でばらつき、輝度、色度のばらつきが一層大きくなることがある。
【０００５】
このようなばらつきは、複数の有機ＥＬ素子を同一基板内に設けた構成の有機ＥＬ照明装置、あるいは複数の有機ＥＬパネルを組み合わせて用いる有機ＥＬ照明装置においては重大な問題である。
【０００６】
この問題に対して有機ＥＬ素子のばらつきを低減する技術が提案されている（特許文献１、２参照）。特許文献１には、発光表示ユニットを構成する有機ＥＬ素子の発光輝度を常に所定の範囲となるように調整する技術が開示されている。特許文献２には、光量むらを補正する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１２８０８９号公報
【特許文献２】特開２００８−０９１０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１、２における構成では、光を検出する光センサーを設けたことにより、有機ＥＬ照明パネルの薄型化、軽量化、小型化が阻害されていた。
【０００９】
本発明の目的は、小規模構成で素子間の特性のバラツキを低減することが可能な有機ＥＬ照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の有機ＥＬ照明装置は、
有機ＥＬ素子と該有機ＥＬ素子の発する光を検出する光センサーとが同一基板上に形成された有機ＥＬパネルと、
前記有機ＥＬパネルの光センサーの検出結果に基づいて、前記有機ＥＬパネルの有機ＥＬ素子の発光を制御する制御部と、
を有している。
【００１１】
本発明の有機ＥＬパネルは、
基板上に形成した有機ＥＬ素子と、
該有機ＥＬ素子と同一基板上に形成され、該有機ＥＬ素子の発する光を検出する光センサーと、を有している。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、有機ＥＬ素子と同一の基板内に光センサーを形成することにより、有機ＥＬパネルを薄型化、軽量化、小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の有機ＥＬ照明装置の基本的な機能構成を示すブロック図である。
【図２】本実施例による有機ＥＬ照明装置の主に駆動部分の構成を示したブロック図である。
【図３】本実施例おける有機ＥＬパネルの構成例を示す図である。
【図４】逆スタガー型（ボトムゲート・エッチストッパ型）の薄膜トランジスタで構成された光センサー１３の構造を示す図である。
【図５】本実施例おける有機ＥＬパネルの他の構成例を示す図である。
【図６】スタガー型（トップゲート型）の薄膜トランジスタで構成された光センサー１３の構造を示す図である。
【図７】ａ−Ｓｉ ＴＦＴで構成した光センサー１３の伝達特性の一例を示すグラフである。
【図８】ａ−Ｓｉ ＴＦＴで構成した光センサー１３の出力特性の一例を示すグラフである。
【図９】ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴで構成した光センサー１３の伝達特性の一例を示すグラフである。
【図１０】ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴで構成した光センサー１３の出力特性の一例を示すグラフである。
【図１１】ａ−Ｓｉの光センサーとｐｏｌｙ−Ｓｉの光センサーの分光感度の比較を示す特性グラフである。
【図１２】本実施例の光検出部の構成を示すブロック図である。
【図１３】光検出部６０における信号読み出し部６２、信号増幅部６３、およびＡ／Ｄ変換部６４の周辺の回路構成を示す図である。
【図１４】光センサー１３周辺の基本構成を示す図である。
【図１５】光センサー１３周辺の等価回路を示す回路図である。
【図１６】図１４の光センサ部６１を複数配置した構成の一例を示す図である。
【図１７】他の構成の光センサー１３周辺の等価回路を示す回路図である。
【図１８】１個のトランジスタのソース／ドレイン線のサイクルに書込みと読込みの切り替えを設けたシーケンスのタイミングチャートである。
【図１９】光検出にかかるシーケンスを示す図である。
【図２０】有機ＥＬ光の照度に対する光リーク電圧の特性を示すグラフである。
【図２１】１個のトランジスタのゲートを常時オンしたシーケンスのタイミングチャートである。
【図２２】１個のトランジスタを用い、寄生容量Ｃｇｓによるフィールドスルーを利用したシーケンスのタイミングチャートである。
【図２３】変形例における光センサー１３周辺の等価回路を示す回路図である。
【図２４】他の変形例における光センサー１３周辺の等価回路を示す回路図である。
【図２５】インバータ回路を光センサー１３と同一の基板上に作製し、光センサ部６１に電流を増幅する機能を持たせた構成例の等価回路である。
【図２６】カレントミラー回路を光センサー１３と同一の基板上に作製し、光センサ部６１に電流を増幅する機能を持たせた構成例の等価回路である。
【図２７】本実施例による有機ＥＬ照明装置の外観を示す図である。
【図２８】本実施例による他の有機ＥＬ照明装置の外観を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態の有機ＥＬ照明装置の基本的な機能構成を示すブロック図である。図１を参照すると、有機ＥＬ照明装置１０は、複数の有機ＥＬパネル１１と、それらを制御する制御部１４とを有している。
【００１６】
有機ＥＬパネル１１は、有機ＥＬ素子１２とその有機ＥＬ素子１２の発する光を検出する光センサー１３とが同一基板上に形成された構成である。光センサー１３は、一例として、有機半導体素子を用いた有機光センサーである。
【００１７】
制御部１４は、有機ＥＬパネル１１の光センサー１３の検出結果に基づいて、有機ＥＬパネル１１の有機ＥＬ素子１２の発光を制御する。具体的には、制御部１４は複数の有機ＥＬパネル１１の光センサー１３の検出結果に基づいて、複数の有機ＥＬパネル１１の有機ＥＬ素子の発光を平均化（均一化）する。
【００１８】
本実施形態によれば、有機ＥＬ素子１２と同一の基板内に光センサー１３を形成することにより、有機ＥＬパネルを薄型化、軽量化、小型化することができる。また、その結果、有機ＥＬ照明装置１０を薄型化、軽量化、小型化することができる。
【００１９】
また、有機ＥＬ素子１２と同一の基板内に光センサー１３を形成することにより、発光源である有機ＥＬ素子１２と、その光を検出する光センサー１３を近くに配置することができるので、光路長を短縮し、迷光を排除できる。また色毎の角度依存性による感度低下を低減することができる。その結果、光センサー１３の分光感度と精度を向上させることができる。
【００２０】
また、有機ＥＬ素子１２と同一の基板内に光センサー１３を形成することにより、デバイスを形成する工程が簡略化され、またデバイスを検査する工程において有機ＥＬ素子１２と光センサー１３を同時に検査することができる。また、部品点数や部材費の削減が図れ、コストを低減すると共に歩留りを向上させることができる。
【００２１】
また、有機ＥＬ素子１２と光センサー１３のアライメントずれや勘合ずれが生じないので、歩留りの低下を防ぐことができる。
【００２２】
また、光センサー１３を有機光センサーとすれば、光センサー１３の分光感度を有機ＥＬパネルの分光感度に近づけることができるため、より高い精度で有機ＥＬ素子１２の発光を制御することができる。
【００２３】
また、既存の有機ＥＬパネルを製造する装置で光センサー１３を備えた有機ＥＬパネル１１を製造できるので、新たな設備投資が不要であり、コストを削減することができる。
【００２４】
なお、本実施形態の有機ＥＬパネル１１は、透明基板上に有機ＥＬ素子１２が形成された構造である。そして例えば、光センサー１３が透明基板と有機ＥＬ素子１２の間に形成されていてもよい。また、他の例として、光センサー１３が、透明基板において有機ＥＬ素子１２とは反対側に形成されていてもよい。
【００２５】
以下、本実施形態をより具体化した実施例について説明する。
【００２６】
本実施例の有機ＥＬ照明装置は、基本的な構成においては、図１に示したものと同様である。
【００２７】
図２は、本実施例による有機ＥＬ照明装置の主に駆動部分の構成を示したブロック図である。図２を参照すると、有機ＥＬ照明装置１０は、有機ＥＬパネル１１と制御部１４と電源供給部２１とを有している。
【００２８】
有機ＥＬパネル１１は、図１に示したものと同様のものであり、有機ＥＬ素子と光センサーが同一基板上に形成された構造を有している。
【００２９】
制御部１４は、図１に示したものと同様のものであり、有機ＥＬパネル１１の有機ＥＬ素子を駆動するための制御信号を、有機ＥＬパネルの光センサーからの検出結果に基づいて補正し、出力する。
【００３０】
電源供給部２１は、商用電源から直流電源を生成し、その直流電源を用い、制御部１４からの制御信号に応じて有機ＥＬパネル１１の有機ＥＬ素子を駆動する。
【００３１】
図３は、本実施例おける有機ＥＬパネルの構成例を示す図である。
【００３２】
有機ＥＬパネル１１は、有機ＥＬ素子１２と、その有機ＥＬ素子１２の発光の輝度あるいは照度を計測する光センサー１３とを具備している。
【００３３】
透明基板３１上に光センサー１３が形成され、更にその上方に有機ＥＬ素子１２が形成されている。有機ＥＬ素子１２は、透明電極３４、正孔注入層３５、正孔輸送層３６、発光層３７、電子輸送層３８、電子注入層３９、陰極４０で構成されている。有機ＥＬ素子１２の側方はシール部３２でシールされている。有機ＥＬ素子１２の上方は封止ガラス３３で保護されている。
【００３４】
光センサー１３は、外部より視認できないようにコンパクトであることが好ましく、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトＩＣ、フォトレジスタ等の小型センサー素子で構成されている。
【００３５】
特に、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ：ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｏｌｙ ｓｉｌｉｃｏｎ）を用いた薄膜トランジスタ（ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴ）、有機トランジスタ素子、および有機ダイオード素子は、透明基板上に数μｍの大きさで光センサーを形成するセンサオングラスあるいはセンサオン基板が可能なのでより好ましい。
【００３６】
中でも、動作の安定性および信頼性が高く、人間の視覚の分光感度に近いａ−Ｓｉを用いることが好ましい。
【００３７】
また、ＬＴＰＳを用いた場合、移動度などから更なる小型化が可能であり、またＣＭＯＳとすることもできるので、有機ＥＬ素子の光学特性の測定結果に基づいて各パネルあるいは各素子の特性を平均化あるいは最適化する演算回路を内蔵するシステムオングラス（ＳＯＧ）が可能となる。
【００３８】
本実施例に用いる光センサー作製プロセスとしては、例えば簡単には、ａ−Ｓｉの場合はｎ−ＭＯＳプロセスを採用し、ＬＴＰＳの場合はｎ−ＭＯＳプロセス、ｐ−ＭＯＳプロセスに加えてＣＭＯＳプロセスを採用することができる。
【００３９】
本実施例に用いる光センサー１３は、ａ−Ｓｉ ＴＦＴを採用した場合を例にとれば、逆スタガー型や逆コプレナー型のようなボトムゲート型素子を用いてもよく、あるいはスタガー型やコプレナー型のようなトップゲート型を用いてもよい。ボトムゲート型の場合、エッチストッパ型（チャネル保護型）を用いてもよいし、チャネルエッチ型を用いてもよい。使用条件を考慮するとチャネルエッチ型がより好ましい。
【００４０】
図３の例では、光センサー１３にはボトムゲート型である逆スタガー型の薄膜トランジスタが用いられている。図４は、逆スタガー型（ボトムゲート・エッチストッパ型）の薄膜トランジスタで構成された光センサー１３の構造を示す図である。
【００４１】
図４を参照すると、トランジスタで構成された光センサー１３は、ゲート電極４１が透明基板（ガラス基板）３１上に形成され、その上方にゲート絶縁膜４２を介して、ｎ＋ａ−Ｓｉおよびａ−Ｓｉを挟むようにドレイン電極４３とソース電極４４が形成されている。そしてその上を更に保護膜４５および平坦化膜４６で覆っている。ここではドレイン電極４３が容量電極４８を備えた蓄積容量４７に接続されている。
【００４２】
図３の様に、有機ＥＬ素子１２の下部すなわち透明基板３１と有機ＥＬ素子１２の間に光センサー１３を形成する場合、ボトムゲート型の光センサーを用いることが好ましい。一方、透明基板３１を介して有機ＥＬ素子１２の反対側に光センサー１３を形成する場合、トップゲート型の光センサーを用いることが好ましい。
【００４３】
図５は、本実施例おける有機ＥＬパネルの他の構成例を示す図である。
【００４４】
図５の有機ＥＬ素子１２は図３のものと同様である。ただし、有機ＥＬ素子１２は透明基板３１上に配置され、透明基板３１の反対側にスタガー型の光センサー１３が配置されている。
【００４５】
図６は、スタガー型（トップゲート型）の薄膜トランジスタで構成された光センサー１３の構造を示す図である。図６を参照すると、有機トランジスタで構成された光センサー１３は、ゲート電極４１が図６における上方（図５における下方）に形成され、ドレイン電極４３やソース電極４４はその下方（図５における上方）に形成されている。ここではドレイン電極４３が容量電極４８を備えた蓄積容量４７に接続されている。
【００４６】
図３のように光センサー１３を有機ＥＬ素子１２の下部に配置すれば、光取り出し面すなわち発光面（図３における下面）に構造物を配置する必要が無くなる。逆に、図５のように光センサー１３を、透明基板３１における有機ＥＬ素子１２の反対側に配置すれば、平坦化膜等の付加的な処方をすることなく、ショートなどのような下地による有機ＥＬ素子への影響を抑えることができる。
【００４７】
また、透明基板３１上にアルミニウム等の金属薄膜などで反射膜を形成すれば、有機ＥＬ素子１２の下部に光センサー１３を形成する場合においてもトップゲート型の光センサー素子を用いることができる。また、チャネル上に層間絶縁膜を介して反射膜を形成すれば、透明基板３１における反対側にボトムゲート型の光センサー素子を用いることもできる。
【００４８】
図７は、ａ−Ｓｉ ＴＦＴで構成した光センサー１３の伝達特性の一例を示すグラフである。図８は、ａ−Ｓｉ ＴＦＴで構成した光センサー１３の出力特性の一例を示すグラフである。チャネル幅が１５０μｍ、チャネル長が１５μｍ、伝達特性評価時のＶｄｓが５Ｖ、出力特性評価時のＶｇｓが−６Ｖ、有機ＥＬ光の照度が３０００ｌｘである。伝達特性においてオン時のＶｇｓを１０Ｖ、オフ時のＶｇｓを−６Ｖとすると整流比（Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ）は８桁以上となり、有機ＥＬ光を照射時、バックゲート効果によりオフ電流が増大し、整流比は５桁程度となっている。有機ＥＬ光の有りと無しで出力電流比（Ｉｏｎ／Ｉｏｆｆ比）は１０3以上が得られており、光センサーとして動作が可能である。
【００４９】
図９は、ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴで構成した光センサー１３の伝達特性の一例を示すグラフである。図１０は、ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴで構成した光センサー１３の出力特性の一例を示すグラフである。チャネル幅が２０μｍ、チャネル長が３μｍ、伝達特性評価時のＶｄｓが５Ｖ、出力特性評価時のＶｇｓが−５Ｖ、有機ＥＬ光の照度が３０００ｌｘである。整流比は８桁程度となり、有機ＥＬ光を照射時、バックゲート効果によりオフ電流が増大し、整流比は６桁程度となっている。有機ＥＬ光の有りと無しで出力電流比は１０2以上が得られており、光センサーとして動作が可能である。
【００５０】
ａ−Ｓｉの特徴としては、ｐｏｌｙ−Ｓｉと比較すると移動度が小さく抵抗値が高いため、図７と図９の対比や図８と図１０の対比からも分かるように、電流出力が小さくなる。しかし、光の照射時をオン電流とし、非照射時をオフ電流とした場合、オン／オフ比は高くすることができる。また、ａ−Ｓｉを有機ＥＬ素子１２の光を測定する光センサー１３として用いるときには、チャネル幅を広げることにより出力の向上が図れる。そのため、ａ−Ｓｉによる光センサー１３はオン／オフ比が高く、ｐｏｌｙ−Ｓｉの場合よりも低照度まで測定が可能となるため好適である。
【００５１】
図１１は、ａ−Ｓｉの光センサーとｐｏｌｙ−Ｓｉの光センサーの分光感度の比較を示す特性グラフである。図１１を参照すると、分光感度としては、ａ−Ｓｉとｐｏｌｙ−Ｓｉは共に青色領域である４５０ｎｍ付近で最も感度が高くなる。しかし、ａ−Ｓｉは、可視光領域として、より長波長側の５００〜６８０ｎｍ（緑〜赤）の感度がｐｏｌｙ−Ｓｉより高く、人間の標準的な視感度（標準比視感度）に近い特性を示すため、好適である。
【００５２】
ｐｏｌｙ−Ｓｉや他の材料による光センサーを用いた場合など、分光感度が人間の視感度とずれている場合には、光センサーにカラーフィルタをオンチップで形成するか、またはカラーフィルタ上に光センサーを形成し、分光感度を補正してもよい。このとき、ボトムゲート型ＴＦＴの場合はＣＯＡ（カラーフィルタオンアレイ）、ＣＯＴ（カラーフィルタオンＴＦＴ）、トップゲート型ＴＦＴのときはＡＯＣ（アレイオンカラーフィルタ）、ＴＯＣ（ＴＦＴオンカラーフィルタ）の構造とすることがよい。また、別途、ある色を検出するカラーセンサーデバイスを有機ＥＬパネル１１に具備し、その出力に基づいて光センサーの検出結果を補正してもよい。
【００５３】
図７、８を参照すると、ａ−Ｓｉにおいては、Ｖｓ−ｄ（ソース−ドレイン間電圧：図８中のＶｄ）を０〜１０Ｖとし、Ｖｓ−ｇ（ソースーゲート間電圧：図７中のＶｇ）を０〜−１０Ｖとすると、有機ＥＬ光照射時のオン電流値が増加し、光センサーとして利用できることが分かる。また、図９を参照すると、ｐｏｌｙ−Ｓｉにおいても、Ｖｓ−ｇ（図９中のＶｇ）としてマイナス電圧を印加することで光センサーとして動作することが分かる。
【００５４】
なお、図７〜１１に示した電気特性は、チャネル幅／チャネル長（Ｗ／Ｌ）、膜厚、プロセス条件等のパラメータにより変化するものであり、任意に選択可能な設計要因を含むものである。
【００５５】
本実施例の有機ＥＬ照明装置は光検出部の構成と光検出方法について説明する。光検出部は、図１２は、本実施例の光検出部の構成を示すブロック図である。図１２を参照すると、光検出部６０は、光センサ部６１、信号読み出し部６２、信号増幅部６３、Ａ／Ｄ変換部６４、駆動電源部６５、および光検出制御部６６を有している。
【００５６】
光検出部６０は、図２における有機ＥＬパネル１１と制御部１４の間に配置され、有機ＥＬパネル１１内の光センサー１３による検出結果に基づいて生成した信号を制御部１４へ出力する。
【００５７】
光センサ部６１は、複数の光センサー１３をなすＴＦＴアレイやフォトダイオードアレイと、それらを駆動するための駆動用配線と、走査および駆動のための電圧を供給する電圧供給部とを有している。光センサ部６１は有機ＥＬパネル１１に形成されている。
【００５８】
信号読み出し部６２は、光センサ部６１の電荷を読み出す回路と、電流電圧変換を行うＩ−Ｖ変換回路とを有している。
【００５９】
信号増幅部６３は、信号読み出し部６２のＩ−Ｖ変換回路からの信号を増幅する。
【００６０】
Ａ／Ｄ変換部６４は、信号増幅部６３で増幅された信号をアナログ信号からディジタル信号に変換して制御部１４へ出力する。
【００６１】
光センサ部６１、信号読み出し部６２、信号増幅部６３、およびＡ／Ｄ変換部６４は、光検出制御部６６によって制御された駆動電源部６５からの電源で動作する。光検出制御部６６は、駆動電源部６５を制御することで光センサ部６１の駆動等を行う。
【００６２】
なお、この光検出部６０には適宜、適切な位置にノイズを除去するローパスフィルタを設けてもよい。また、ここでは信号読み出し部６２で変換された電圧信号を信号増幅部６３で増幅する構成を例示しているが、この構成に限定されるものではない。
【００６３】
信号増幅部６３で電流信号を増幅した後、その信号を信号読み出し部６２で電圧信号に変換してもよい。
【００６４】
図１３は、光検出部６０における信号読み出し部６２、信号増幅部６３、およびＡ／Ｄ変換部６４の周辺の回路構成を示す図である。
【００６５】
信号読み出し部６２の電荷読み出しとＩ−Ｖ変換を行う回路は、差動増幅回路７１とコンデンサ７２を有している。コンデンサ７２は、読み出されたＴＦＴ光リーク電流による電荷を蓄積するフィードバック容量となる。信号増幅部６３をなす増幅回路７３はオペアンプ（不図示）を用いた積分増幅回路である。光センサ部６１の光センサー１３としてポリシリコンを用いる場合、信号読み出し部６２および信号増幅部６３は光センサー１３と同じガラス基板上に形成することができる。Ａ／Ｄ変換部６４にはサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路７４とＡ／Ｄ回路７５が含まれている。Ｓ／Ｈ回路７４が増幅回路７３から出力された信号を保持し、Ａ／Ｄ回路７５が保持した信号のレベルをディジタル値に変換する。
【００６６】
図１４は、光センサー１３周辺の基本構成を示す図である。また、図１５は光センサー１３周辺の等価回路を示す回路図である。
【００６７】
図１２に示した光センサ部６１は、例えば行（ロウ）方向に設けた走査線（ゲート線）Ｖｇ及び基準電位線（共通電極線）Ｖｃｏｍと、走査線Ｖｇ及び基準電極線Ｖｃｏｍと交差する列（カラム）方向に設けた書き込み・読み出し線Ｖｓ／ｄとを有している。そして、図１４、１５に示すように、走査線Ｖｇと書き込み・読み出し線Ｖｓ／ｄとの交差部分に対応して光検出用ＴＦＴ８１と蓄積容量Ｃｓが設けられている。その光検出用ＴＦＴ８１のチャネル層に光が照射された際に生じる光リーク電流による電荷を蓄積容量Ｃｓが蓄積する。
【００６８】
蓄積容量Ｃｓのコンデンサの電極材料は、光検出用ＴＦＴ８１のゲートとソースおよびドレインの材料と同一としてもよいし、両極ともＩＴＯ等の透明電極としてもよい。蓄積容量Ｃｓの電極として透明電極を用いて透過性とすることにより、遮光部の面積を小さくすることができ、有機ＥＬパネル１１の開口率を広げることができる。図１４においては、光検出用ＴＦＴ８１のドレインとコンデンサの電極が同層に形成されているが、蓄積容量Ｃｓに透明電極を用いる場合、光検出用ＴＦＴ８１のドレインと蓄積容量Ｃｓの電極は異なる層となる。
【００６９】
図１６は、図１４の光センサ部６１を複数配置した構成の一例を示す図である。このように、ひとつの有機ＥＬパネル１１に複数の光センサ部６１を用いることにより、有機ＥＬパネル１１の面内の輝度ムラを平滑化できると共に、ＴＦＴの特性のバラツキを補正することもできる。
【００７０】
図１６において、光センサ部６１同士を隣接させてもよいし、有機ＥＬパネル１１の面内に離散的に光センサ部６１を設置してもよい。図１７は、他の構成の光センサー１３周辺の等価回路を示す回路図である。また、図１７のように光センサー１３周辺の回路において、光検出用とスイッチ用にそれぞれトランジスタ８２、８３を用い、２つのＴＦＴと１つの蓄積容量で回路を構成してもよい。回路構成が増大するが、光検出とスイッチを分けることによりシーケンスの作成が容易となり、また、より複雑な構成も実現できる。
【００７１】
次に、有機ＥＬ光の照度検出シーケンスに関して説明する。
【００７２】
図１８は、１個のトランジスタのソース／ドレイン線のサイクルに書込みと読込みの切り替えを設けたシーケンスのタイミングチャートである。図１８には、光センサー１３を構成するトランジスタのゲート電位およびソース／ドレイン電位と、蓄積容量Ｃｓの容量部電位が示されている。なお、有機ＥＬ光は常時照射しているものとする。図１９は、光検出にかかるシーケンスを示す図である。
【００７３】
初めに、パルス信号により光センサー１３を構成するトランジスタのゲートをオンする。このとき、例えばオフ時のゲート電位Ｖｇは基準電位または０Ｖで、オン時のゲート電位Ｖｇは有機ＥＬ光の照度を検出するためにマイナス電位（例えば−５〜―１０Ｖ）である。Ｖｇオンと同時に、ソース／ドレイン電圧Ｖｓ／Ｖｄをオン（例えば＋５Ｖ）することにより蓄積容量Ｃｓに電荷が書き込まれる。書き込まれる電荷量は、図２０から分かるように、有機ＥＬ光の照度により変わる。
【００７４】
次のＶｇオンのタイミングで、Ｖｓ／Ｖｄオフ（例えば基準電位または０Ｖ）することにより、蓄積容量Ｃｓに蓄積された電荷は、読み出し線（データ線：Ｄ線）を介して電荷検出アンプ（差動増幅回路７１）の入力側に引き寄せられ、読み出される。読み出された電荷量は、信号読み出し部６２のコンデンサ７２に蓄積され、電圧に変換される。変換された電圧信号は増幅された後、Ａ／Ｄ変換されデジタル信号として有機ＥＬ照明の点灯を制御する制御部１４へ送られる。
【００７５】
次のシーケンスでは、再度Ｖｇオンと同時にＶｓ／Ｖｄオンされ、有機ＥＬ光の照度に応じた電荷量が蓄積容量Ｃｓに書き込まれる。この光検出プロセスでは、ｈｉｇｈのときとｌｏｗのときＶｇの差分が小さいため、トランジスタ構造から生じる寄生容量に起因するフィードスルー電位を小さくすることができる。
【００７６】
図１６に示したように同一の有機ＥＬパネル１１内に複数の光センサー１３を用いた場合、図１８、１９に示した動作により走査線（ゲート線）を順次駆動し、各光センサー１３の蓄積容量Ｃｓに蓄積された電荷を順次読みだすことにより、複数の光センサー１３に照射された有機ＥＬ光を２次元的に検出できる。
【００７７】
また、別の動作例として、１個のトランジスタのゲートを常時オン（−）にして簡便にすることもできる。図２１は、１個のトランジスタのゲートを常時オンしたシーケンスのタイミングチャートである。
【００７８】
初めに、継続的なオン信号により光センサー１３を構成するトランジスタのゲートをオンする。このとき、例えばオフ時のゲート電位Ｖｇは基準電位または０Ｖで、オン時のゲート電位Ｖｇは有機ＥＬ光の照度を検出するためにマイナス電位（例えば−５〜―１０Ｖ）である。Ｖｇオン期間中にＶｓ／Ｖｄをオン、オフするパルス信号を送る。例えば、Ｖｓ／Ｖｄのオン電位は＋５Ｖ、オフ電位は基準電位または０Ｖとする。このＶｓ／Ｖｄの電位変動に従って、蓄積容量Ｃｓも書き込み、読み出し（充放電）が繰り返される。Ｖｓ／Ｖｄオン時に有機ＥＬ照明の照度データが書き込まれ、オフ時に有機ＥＬ照明の照度データが読み出される。
【００７９】
また、別の動作例として、１個のトランジスタを用い、寄生容量Ｃｇｓによるフィードスルーを利用することもできる。図２２は、１個のトランジスタを用い、寄生容量Ｃｇｓによるフィールドスルーを利用したシーケンスのタイミングチャートである。
【００８０】
初めに、パルス信号により光センサー１３を構成するトランジスタのゲートをオン、オフする。このとき、例えばオフ時のゲート電位Ｖｇ（実際には、光リーク電流が発生する電位であるためマイナスオン電位と言い換えてもよい。）は−１０Ｖ、オン時のゲート電位Ｖｇは＋１５Ｖとする。オフ時のゲート電位Ｖｇは、実際には、光リーク電流が発生する電位であるためマイナスオン電位と言い換えてもよい。ソース／ドレイン電位Ｖｓ／Ｄｄは有機ＥＬ光の照度データを読み出す読み出し期間中以外の期間はオンとする。例えば、Ｖｓ／Ｖｄのオン電位は＋５Ｖ、オフ電位は基準電位または０Ｖとする。Ｖｇオン期間中にＶｓ／Ｖｄオンとすることにより、蓄積容量Ｃｓにソース／ドレイン電位が書き込まれる。Ｖｇをオフすると同時にＶｓ／Ｖｄオフとする。Ｖｓ／Ｖｄはデータ読み出し期間中のみオフにされる。
【００８１】
本例ではｈｉｇｈとｌｏｗのＶｇの電位の差分が大きくなっており、寄生容量Ｃｇｓによるフィードスルー電位ΔＶも大きくなる。そのため、蓄積容量Ｃｓの電位としては書き込み電位（ソース／ドレイン電位）からΔＶだけ下がった電位が観測される。その後、Ｖｇオフ（マイナスオン）時に再度Ｖｓ／Ｖｄオンとすることにより、ソース−ドレイン間には光リーク電流が流れ、蓄積容量Ｃｓの電位は光リーク電流分だけ上昇する。
【００８２】
次のＶｇオン、Ｖｓ／Ｖｄオンのタイミングで、蓄積容量Ｃｓは書き込み電位により書き込まれる。この時の蓄積容量Ｃｓの電位はフィードスルーにより書き込み電位から低下した分の電位ΔＶだけ再度上昇する。しかし、有機ＥＬ光によるリーク電圧分がチャージポンプとなり、蓄積容量Ｃｓの電位は書き込み電位に光リーク電圧が加算された電圧となる。この光リーク電圧は、図２０に示したように有機ＥＬ光の照度に依存している。この蓄積容量Ｃｓの電荷をデータ読み出し期間（Ｖｇオフ、Ｖｓ／Ｖｄオフ期間）に読み出すことにより有機ＥＬ光の照度が計測される。本例では、寄生容量Ｃｇｓがチャージポンプとなり、容量部の電位差およびＳ／Ｎ比を大きくすることができる。
【００８３】
上述した書き込み・読み出し線には、有機ＥＬ光の照射により増加した電流（電荷）を読み出し、Ｉ−Ｖ変換する信号読み出し部６２が接続されている。信号読み出し部６２や信号増幅部６３は、有機ＥＬ素子１２および光センサー１３が形成されるのと同じ透明基板上に設けても良いし、それとは別の基板に設けても良い。
【００８４】
例えば、光センサー１３となるトランジスタに低温ポリシリコンが用いられる場合、小型かつＣＭＯＳ構成とすることができる。そのため、前述のように信号読み出し部６２や信号増幅部６３を、有機ＥＬ素子１２が形成され且つ光センサー１３が設けられているのと同一の基板上に容易に構成することができる。
【００８５】
一方、光センサー１３となるトランジスタにアモルファスシリコンが用いられる場合は、信号読み出し部６２や信号増幅部６３は、有機ＥＬ素子１２および光センサー１３が設けられる透明基板とは別に形成するとよい。
【００８６】
また、光検出部６０は、光センサ部６１の走査線に接続され、各トランジスタのゲートに印加される電圧を供給するゲート電圧給電部や、ソースまたはドレインにソース／ドレイン電圧Ｖｓ／Ｖｄを供給するソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）電圧給電部、あるいはソースまたはドレインに基準電圧を供給する基準電圧給電部を有してもよい。Ｓ／Ｄ電圧給電部と基準電圧給電部は共用することもできる。ゲート電圧給電部、Ｓ／Ｄ電圧給電部、基準電圧給電部は、有機ＥＬ素子１２と光センサー１３が形成されたのと同一の透明基板上に設けても良いし、それとは別の基板に設けても良い。
【００８７】
また、本実施例の変形例として、光センサ部６１にフォトダイオード素子を用いることもできる。図２３は、変形例における光センサー１３周辺の等価回路を示す回路図である。光センサー１３周辺の基本構成として、光検出用のフォトダイオード９１と検出データの読み出しスイッチとなるＴＦＴ９２とが備えられている。
【００８８】
有機ＥＬ光を受光した光センサー１３は、受光した有機ＥＬ光の照度に応じた電流信号を出力する。この電流信号を、スイッチング用のＴＦＴ９２のゲートパルスによるオン期間中に信号読み出し部６２へ読み出す。
【００８９】
また、他の変形例として、図２３の構成に、光が照射された際に生じる光電流による電荷を蓄積する蓄積容量Ｃｓを加えることもできる。図２４は、他の変形例における光センサー１３周辺の等価回路を示す回路図である。有機ＥＬ光による起電流を蓄積容量Ｃｓにチャージし、チャージされた電荷をスイッチング用のＴＦＴ９２からの読出し信号として信号読み出し部６２へ読み出す。光センサー１３周辺の回路を構成する素子は、例えばアモルファスシリコンの同一プロセスにより製造することができる。
【００９０】
また、他の変形例として、低温ポリシリコンを用いて光センサー１３を構成することもでる。低温ポリシリコンを用いることにより、トランジスタの移動度を大きく、またそのサイズを小さくすることができる。それにより、光センサー１３内に複数のトランジスタを形成することも可能となり、有機ＥＬ照明光の照射により増加した電流あるいは電圧を増幅する信号増幅部６２を、有機ＥＬ素子１２と光センサー１３と同一の基板上に容易に構成することができる。例えば、ＴＦＴを用いてカレントミラー回路やインバータ回路を構成し、それによって光電流を増幅して出力することができる。
【００９１】
図２５は、インバータ回路を光センサー１３と同一の基板上に作製し、光センサ部６１に電流を増幅する機能を持たせた構成例の等価回路である。図２６は、カレントミラー回路を光センサー１３と同一の基板上に作製し、光センサ部６１に電流を増幅する機能を持たせた構成例の等価回路である。
【００９２】
図２５の回路では、各トランジスタのＷ／Ｌ比（チャネル幅／チャネル長比）を適切な値に設定することで出力電流を増大させることができる。また、図２６の回路では、入力側と出力側の２つのトランジスタのミラー比を大きく取ることで出力電流を増大させることができる。また、図２５、図２６のどちらの回路も、電流を増幅する増幅回路を内蔵しているので、外部に信号増幅部６３の増幅回路（アンプ）を設ける必要がなく、且つ閾値電圧Ｖｔｈのバラツキ等のようなＴＦＴ特性のバラツキも低減される。
【００９３】
上述したような光センサー１３が複数の有機ＥＬパネル１１のそれぞれに備えられており、制御部１４は、それら複数の光センサー１３で測定された輝度の差分を分析し、複数の有機ＥＬパネル１１の輝度を平均化するように、各有機ＥＬパネル１１の有機ＥＬ素子１２の駆動にフィードバックを加える。
【００９４】
なお、制御部１４は、輝度測定−差分分析−平均化のシーケンスを繰り返すことにしてもよい。これにより、有機ＥＬパネル１１間の輝度のばらつきが低減され、劣化の度合いが異なる有機ＥＬパネル１１が混在する状況においても有機ＥＬパネル１１の色度や輝度を合わせることができる。
【００９５】
また、制御部１４は、電流値に対して基準となる輝度の情報（基準電流−基準輝度情報）を予め保持しておき、光センサー１３で測定された各有機ＥＬパネル１１の発光輝度とその有機ＥＬパネル１１の電流値を基準電流−基準輝度情報と比較し、各有機ＥＬパネル１１の輝度が基準の輝度となるように補正を行うことにしてもよい。
【００９６】
制御部１４は、有機ＥＬパネル１１を交換したタイミングで輝度の補正を行うことにしてもよい。また、制御部１４は、有機ＥＬ照明装置１０がオンになったタイミングで補正を行うことにしてもよい。また、制御部１４は、有機ＥＬ照明装置１０が動作中は常時補正を行うことにしてもよい。また、制御部１４は、タイマーによって一定時間間隔で定期的に補正を行うことにしてもよい。また、制御部１４は、利用者がリモコン等のコントローラを操作して補正命令を入力したら、補正を行うことにしてもよい。
【００９７】
以上説明したように、本実施例によれば、有機ＥＬパネル１１に形成された光センサー１３によって以下のようなことが実現される。
【００９８】
複数枚の有機ＥＬパネル１１を用いた有機ＥＬ照明装置１０において、使用によりそのうちの１枚または数枚の有機ＥＬパネル１１が、ショートなど不具合により非点灯となった場合や、使用による輝度や色度が経時劣化した場合、その有機ＥＬパネル１１のみを未使用品や新品と交換することができる。
【００９９】
また、使用中の有機ＥＬパネル１１同士および使用中の有機ＥＬパネル１１と新品の有機ＥＬパネル１１の輝度や照度等の特性を調整して一致させることができるため、寿命による有機ＥＬパネル１１の交換頻度を低減することができる。
【０１００】
更に、上述したような効果から、有機ＥＬ照明装置１０の使用時のランニングコストを低減し、かつ長寿命化することができる。
【０１０１】
なお、上述の実施例では、図３や図５のようにボトムエミッション型の有機ＥＬ素子１２を用いる場合を例示した。しかし、図３や図５において、トップゲートあるいはボトムゲート構造トランジスタによる光センサー１３と有機ＥＬ素子１２の組み合わせを逆にすれば、トップエミッション型の有機ＥＬ素子に本発明を適用することができる。この場合には、有機ＥＬ照明装置１０の光取り出し効率を向上し、高効率低電力化が図れる。
【０１０２】
図２７は、本実施例による有機ＥＬ照明装置の外観を示す図である。図２７に示すように、本実施例の有機ＥＬ照明装置１０は、一例として、それぞれに光センサー１３を備えた複数の有機ＥＬパネル１１を、互いに直交するデータ線５２および走査線５３に沿ってマトリクス状に配置し、パネル接続アーム５１で接続したものである。しかしながら、本発明は他の構成の有機ＥＬ照明装置にも同様に適用することができる。
【０１０３】
図２８は、本実施例による他の有機ＥＬ照明装置の外観を示す図である。図２８の例では、１つの大型の透明基板３１上に、領域を分けて複数の有機ＥＬ素子１２と、それら有機ＥＬ素子に対応した複数の光センサー１３とを配置した構成の有機ＥＬパネル１１で有機ＥＬ照明装置が構成されている。基板サイズを大型化し、輝度ムラの低減を図ったものである。この構成においても、制御部１４は各有機ＥＬ素子１２の輝度を揃えるような制御を行えばよい。また、更に、図２８に示したような有機ＥＬパネル１１を複数個接続して大型の有機ＥＬ照明装置を構成してもよい。その場合であっても、制御部１４は、各有機ＥＬパネル１１の各有機ＥＬ素子１２の輝度を揃えるように制御すればよい。
【０１０４】
以上、本発明の実施形態について述べてきたが、本発明は、これらの実施形態だけに限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内において、これらの実施形態を組み合わせて使用したり、一部の構成を変更したりしてもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１０ 有機ＥＬ照明装置
１１ 有機ＥＬパネル
１２ 有機ＥＬ素子
１３ 光センサー
１４ 制御部
２１ 電源供給部
３１ 透明基板
３２ シール部
３３ 封止ガラス
３４ 透明電極
３５ 正孔注入層
３６ 正孔輸送層
３７ 発光層
３８ 電子輸送層
３９ 電子注入層
４０ 陰極
４１ ゲート電極
４２ ゲート絶縁膜
４２ ドレイン電極
４３ ソース電極
４３ ドレイン電極
４４ ソース電極
４４ 保護膜
４５ 平坦化膜
５１ パネル接続アーム
６０ 光検出部
６１ 光センサ部
６２ 信号増幅部
６３ 信号増幅部
６４ Ａ／Ｄ変換部
６５ 駆動電源部
６６ 光検出制御部
７１ 差動増幅回路
７２ コンデンサ
７３ 増幅回路
７４ Ｓ／Ｈ回路
７５ Ａ／Ｄ回路
８１ 光検出用ＴＦＴ
８２、８３ トランジスタ
９１ フォトダイオード
９２ ＴＦＴ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ＥＬ素子と該有機ＥＬ素子の発する光を検出する光センサーとが同一基板上に形成された有機ＥＬパネルと、
前記有機ＥＬパネルの光センサーの検出結果に基づいて、前記有機ＥＬパネルの有機ＥＬ素子の発光を制御する制御部と、
を有する有機ＥＬ照明装置。
【請求項２】
前記光センサーは有機半導体素子を用いた有機光センサーである、請求項１に記載の有機ＥＬ照明装置。
【請求項３】
複数の前記有機ＥＬパネルがあり、
前記制御部は前記複数の有機ＥＬパネルの光センサーの検出結果に基づいて、前記複数の有機ＥＬパネルの有機ＥＬ素子の発光を平均化する、
請求項１または２に記載の有機ＥＬ照明装置。
【請求項４】
前記有機ＥＬパネルは、複数の有機ＥＬ素子と該有機ＥＬ素子に対応した複数の光センサーが同一基板上に形成されており、
前記制御部は、前記複数の光センサーの検出結果に基づいて、前記複数の有機ＥＬ素子の発光を平均化する、
請求項１または２に記載の有機ＥＬ照明装置。
【請求項５】
前記有機ＥＬパネルは、透明基板上に有機ＥＬ素子が形成された構造であり、前記光センサーが前記透明基板と前記有機ＥＬ素子の間に形成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の有機ＥＬ照明装置。
【請求項６】
前記有機ＥＬパネルは、透明基板上に有機ＥＬ素子が形成された構造であり、前記光センサーが、前記透明基板において前記有機ＥＬ素子とは反対側に形成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の有機ＥＬ照明装置。
【請求項７】
基板上に形成した有機ＥＬ素子と、
該有機ＥＬ素子と同一基板上に形成され、該有機ＥＬ素子の発する光を検出する光センサーと、を有する有機ＥＬパネル。
【請求項８】
前記光センサーは有機半導体素子を用いた有機光センサーである、請求項７に記載の有機ＥＬパネル。
【請求項９】
透明基板上に有機ＥＬ素子が形成された構造であり、前記光センサーが前記透明基板と前記有機ＥＬ素子の間に形成されている、請求項７または８に記載の有機ＥＬパネル。
【請求項１０】
透明基板上に有機ＥＬ素子が形成された構造であり、前記光センサーが、前記透明基板において前記有機ＥＬ素子とは反対側に形成されている、請求項７または８に記載の有機ＥＬパネル。
【請求項１】
有機ＥＬ素子と該有機ＥＬ素子の発する光を検出する光センサーとが同一基板上に形成された有機ＥＬパネルと、
前記有機ＥＬパネルの光センサーの検出結果に基づいて、前記有機ＥＬパネルの有機ＥＬ素子の発光を制御する制御部と、
を有する有機ＥＬ照明装置。
【請求項２】
前記光センサーは有機半導体素子を用いた有機光センサーである、請求項１に記載の有機ＥＬ照明装置。
【請求項３】
複数の前記有機ＥＬパネルがあり、
前記制御部は前記複数の有機ＥＬパネルの光センサーの検出結果に基づいて、前記複数の有機ＥＬパネルの有機ＥＬ素子の発光を平均化する、
請求項１または２に記載の有機ＥＬ照明装置。
【請求項４】
前記有機ＥＬパネルは、複数の有機ＥＬ素子と該有機ＥＬ素子に対応した複数の光センサーが同一基板上に形成されており、
前記制御部は、前記複数の光センサーの検出結果に基づいて、前記複数の有機ＥＬ素子の発光を平均化する、
請求項１または２に記載の有機ＥＬ照明装置。
【請求項５】
前記有機ＥＬパネルは、透明基板上に有機ＥＬ素子が形成された構造であり、前記光センサーが前記透明基板と前記有機ＥＬ素子の間に形成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の有機ＥＬ照明装置。
【請求項６】
前記有機ＥＬパネルは、透明基板上に有機ＥＬ素子が形成された構造であり、前記光センサーが、前記透明基板において前記有機ＥＬ素子とは反対側に形成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の有機ＥＬ照明装置。
【請求項７】
基板上に形成した有機ＥＬ素子と、
該有機ＥＬ素子と同一基板上に形成され、該有機ＥＬ素子の発する光を検出する光センサーと、を有する有機ＥＬパネル。
【請求項８】
前記光センサーは有機半導体素子を用いた有機光センサーである、請求項７に記載の有機ＥＬパネル。
【請求項９】
透明基板上に有機ＥＬ素子が形成された構造であり、前記光センサーが前記透明基板と前記有機ＥＬ素子の間に形成されている、請求項７または８に記載の有機ＥＬパネル。
【請求項１０】
透明基板上に有機ＥＬ素子が形成された構造であり、前記光センサーが、前記透明基板において前記有機ＥＬ素子とは反対側に形成されている、請求項７または８に記載の有機ＥＬパネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１２−１８６２１８（Ｐ２０１２−１８６２１８Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４６６８９（Ｐ２０１１−４６６８９）
【出願日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（３０００２２３５３）ＮＥＣライティング株式会社 (483)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（３０００２２３５３）ＮＥＣライティング株式会社 (483)
【Ｆターム（参考）】
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