表示照明装置
【課題】従来に比べ、構造を簡便なものとしつつ、各画素のピーク輝度を下げる。
【解決手段】表示照明装置１は、電圧印加により抵抗値Ｒswが変化する抵抗スイッチ２２、及び当該抵抗スイッチ２２と直列に接続された発光部２１をそれぞれ有し、マトリクス状に配列された有機ＥＬデバイス２０と、抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswを高抵抗又は低抵抗に設定する書き込み制御、及び、抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswに基づいて発光部２１の発光を制御する発光制御を行う制御部６とを備える。制御部６は、１フレームを複数のサブフレームに時分割し、書き込み制御と発光制御とをサブフレーム毎に行う。
【解決手段】表示照明装置１は、電圧印加により抵抗値Ｒswが変化する抵抗スイッチ２２、及び当該抵抗スイッチ２２と直列に接続された発光部２１をそれぞれ有し、マトリクス状に配列された有機ＥＬデバイス２０と、抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswを高抵抗又は低抵抗に設定する書き込み制御、及び、抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswに基づいて発光部２１の発光を制御する発光制御を行う制御部６とを備える。制御部６は、１フレームを複数のサブフレームに時分割し、書き込み制御と発光制御とをサブフレーム毎に行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示照明装置に関し、特に、有機発光ダイオード等の有機ＥＬデバイスを用いた表示照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静止画及び動画の表示や、所定の模様での照明が可能な表示照明装置として、有機発光ダイオード（Organic Light-Emitting Diode：ＯＬＥＤ）等の有機ＥＬ（Electro Luminescence）デバイスを用いたものが知られている。
【０００３】
この種の表示照明装置においては、その駆動方式として、アクティブマトリクス方式又はパッシブマトリクス方式が用いられる。
このうち、アクティブマトリクス方式では、有機ＥＬデバイスを有する各画素にＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子を配置して、このスイッチング素子の駆動を制御することにより各画素（有機ＥＬデバイスの発光部）を発光させている。このアクティブマトリクス方式を用いた表示照明装置は、消費電力や解像度の点で優れる反面、各画素に少なくとも２つのスイッチング素子が必要となってしまう。
【０００４】
一方、パッシブマトリクス方式では、各画素を挟みつつ垂直に交差するように走査線と信号線を格子状に張り巡らせ、走査線のタイミングに合わせて信号線に電流を供給することで、その交点に並ぶ画素を発光させている。このパッシブマトリクス方式を用いた表示照明装置は、スイッチング素子等を不要として構造をシンプルにすることができるため、アクティブマトリクス方式のものに比べ、製造コストを低く抑えることができる点で優れている。
【０００５】
ところが、パッシブマトリクス方式では、各画素を走査線毎に順次発光させているため、各画素の発光時間が短くなり、輝度が低くなってしまう。そこで、各画素のピーク輝度を高くすることによって必要な輝度を確保しているものの、ピーク輝度を高くすると各画素を構成する有機ＥＬデバイスの劣化が早まるため、当該有機ＥＬデバイスの寿命が短くなってしまう。
【０００６】
そこで、例えば特許文献１に記載の技術では、全ての走査線のうちの上半分のものと下半分のものとを同時にスキャンする手法（デュアルスキャン）を用いている。この手法によれば、各画素を２本の走査線毎に発光させることができるため、１本の走査線毎に発光させていた上述の単純なパッシブマトリクス方式に比べ、各画素の発光時間を長くして輝度の低下を抑制することができ、ひいては各画素のピーク輝度を下げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３０２９３７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、上記特許文献１に記載の技術では、各画素の発光時間が２倍にしか長くならないため、必要な輝度を維持しようとすると、各画素のピーク輝度を半分までしか下げることができない。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、従来に比べ、構造を簡便なものとしつつ、発光部のピーク輝度を下げることができる表示照明装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の表示照明装置は、
電圧印加により抵抗値が変化する抵抗スイッチ、及び当該抵抗スイッチと直列に接続された発光部をそれぞれ有し、マトリクス状に配列された複数の有機ＥＬデバイスと、
前記複数の有機ＥＬデバイスそれぞれの前記抵抗スイッチに電圧を印加可能な第一電圧印加手段と、
前記複数の有機ＥＬデバイスそれぞれの前記抵抗スイッチ及び前記発光部に電圧を印加可能な第二電圧印加手段と、
前記第一電圧印加手段を制御して前記抵抗スイッチの抵抗値を高抵抗又は低抵抗に設定する書き込み制御と、前記第二電圧印加手段を制御して前記抵抗スイッチ及び前記発光部に電圧を印加し、当該抵抗スイッチの抵抗値に基づいて当該発光部の発光を制御する発光制御とを、所定の入力信号に基づいて行う制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、１フレームを複数のサブフレームに時分割し、前記書き込み制御と、当該書き込み制御で設定された前記抵抗値に基づいて前記発光部の発光を制御する前記発光制御とを、前記サブフレーム毎に行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、抵抗スイッチの抵抗値を設定することで発光部への通電を制御して当該発光部の発光を制御することができるので、各有機ＥＬデバイスにＴＦＴ等のスイッチング素子が必要であった従来のアクティブマトリクス方式のものに比べ、各有機ＥＬデバイスを発光部と抵抗スイッチとが直列に接続されただけのものとすることができ、ひいては、構造を簡便なものとすることができる。
【００１２】
また、抵抗スイッチの抵抗値を設定する書き込み制御と、設定された抵抗値に基づいて発光部の発光を制御する発光制御とを、１フレームを複数に時分割したサブフレーム毎に行うので、各サブフレームの間で発光部を発光させることができる結果、トータルの発光時間を大幅に長くすることができ、ひいてはピーク輝度を大きく下げることができる。したがって、走査線の数で発光時間が制限されていた従来のパッシブマトリクス方式のものに比べ、発光部のピーク輝度を下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態における表示照明装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】表示照明装置のパネル部の拡大図である。
【図３】図２のII−II線での断面図である。
【図４】図２のIII−III線での断面図である。
【図５】バイポーラ型の抵抗スイッチの抵抗変化特性を示すグラフである。
【図６】書き込み制御が行われるときの各部の電圧値や抵抗スイッチの抵抗値のタイミングチャートである。
【図７】書き込み制御及び発光制御が交互に行われるときの各部の電圧値や抵抗スイッチの抵抗値のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
［表示照明装置の構成］
図１は、本実施形態における表示照明装置１の概略構成を示すブロック図である。
この図に示すように、表示照明装置１は、表示照明パネル部（以下、単に「パネル部」という）２と、陰極線ドライバー３と、陽極線ドライバー４と、信号線ドライバー５と、制御部６とを備えている。
【００１６】
このうち、パネル部２には、複数の有機ＥＬデバイス２０，…が、行方向Ｘ及び列方向Ｙに沿ってマトリクス状（二次元状）に配列されている。これら有機ＥＬデバイス２０，…は、赤色（Ｒ）・緑色（Ｇ）・青色（Ｂ）の各色を発光する３つの当該有機ＥＬデバイス２０が１組となって１つの画素を構成している。各有機ＥＬデバイス２０は、発光部２１と、電圧印加により抵抗値が変化する抵抗スイッチ２２と、キャパシター２３とを有しており、回路構成としては、抵抗スイッチ２２が発光部２１の陽極と直列に接続され、キャパシター２３の一方の電極も発光部２１の陽極と接続されたものとなっている。この有機ＥＬデバイス２０の具体構成（構造）については、後述する。
【００１７】
また、パネル部２には、有機ＥＬデバイス２０，…の各行に配線されて当該各行の発光部２１，…の陰極と接続された複数の陰極バイアス線２４，…と、有機ＥＬデバイス２０，…の各列に配線されて当該各列の抵抗スイッチ２２，…と接続された複数の陽極バイアス線２５，…と、有機ＥＬデバイス２０，…の各行に配線されて当該各行のキャパシター２３，…の他方の電極と接続された複数の信号線２６，…とが設けられている。
【００１８】
陰極線ドライバー３，陽極線ドライバー４及び信号線ドライバー５は、陰極バイアス線２４，…，陽極バイアス線２５，…及び信号線２６，…と接続されており、制御部６からの信号に基づいて、当該各配線を所定の電位に設定できるように構成されている。
このうち、陽極線ドライバー４及び信号線ドライバー５は、本発明に係る第一電圧印加手段であり、陽極バイアス線２５及び信号線２６を介して各有機ＥＬデバイス２０の抵抗スイッチ２２に電圧を印加可能に構成されている。また、陰極線ドライバー３及び陽極線ドライバー４は、本発明に係る第二電圧印加手段であり、陰極バイアス線２４及び陽極バイアス線２５を介して各有機ＥＬデバイス２０の発光部２１及び抵抗スイッチ２２に電圧を印加可能に構成されている。
【００１９】
制御部６は、陰極線ドライバー３，陽極線ドライバー４及び信号線ドライバー５と接続されており、入力される画像信号（画像情報）及び同期信号に基づいて、これら各部の同期を取りつつ当該各部の動作を制御する。具体的には、制御部６は、後述するように、抵抗スイッチ２２の抵抗値を設定する書き込み制御や、当該書き込み制御で設定された抵抗値に基づいて発光部２１の発光を制御する発光制御等を行う。
また、制御部６は、メモリー６１を有している。このメモリー６１は、入力される画像信号を保持し、後述するように、１フレームの画像信号から所定数のサブフレームの信号を生成する。
【００２０】
続いて、有機ＥＬデバイス２０の具体構成について説明する。
図２は、パネル部２の拡大図であり、図３は、図２のII−II線での断面のうち、１つの有機ＥＬデバイス２０の断面を示す断面図であり、図４は、図２のIII−III線での断面図である。
【００２１】
図２及び図３に示すように、有機ＥＬデバイス２０は、パネル部２の基板２７上に積層された絶縁層８１を有している。絶縁層８１上には、アルミニウム等の金属線からなる上述の陽極バイアス線２５が、列方向Ｙに沿って延在するように配設されている。
【００２２】
基板２７及び陽極バイアス線２５上には、第一電極８２，抵抗スイッチ本体部８３及び第二電極８４が、この順に積層されている。これら第一電極８２，抵抗スイッチ本体部８３及び第二電極８４は、上述の抵抗スイッチ２２を構成しており、したがって、第一電極８２及び第二電極８４が抵抗スイッチ２２の両電極となっている。
【００２３】
このうち、第一電極８２は、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）で構成されている。また、第一電極８２は、陽極バイアス線２５に接続される部分の近傍に凹部８２ａを有するように設けられている（図２参照）。このような凹部８２ａを設けることにより、製造プロセスにおいて第一電極８２と第二電極８４との相対位置が設計値からずれた場合であっても、抵抗スイッチ本体部８３を介した第一電極８２と第二電極８４との接合面積の変化を最小限に抑えることができ、ひいては、当該接合面積の変化に依存する抵抗スイッチ２２の抵抗値の変化（設計値からの変化）を抑制することができる。また、第一電極８２のエッジ部が基板２７及び陽極バイアス線２５から切り立った状態に形成されていると、その上方に積層される抵抗スイッチ本体部８３が第一電極８２のエッジ部に対応する部分で段切れを生じてしまい、電流が流れにくくなる恐れがあるため、当該エッジ部はテーパー状に形成されていることが好ましい。
【００２４】
抵抗スイッチ本体部８３は、厚さが数ｎｍ〜数十ｎｍ（例えば２０ｎｍ）程度の薄膜状に形成され、第一電極８２を覆うように積層されている。この抵抗スイッチ本体部８３は、抵抗スイッチ２２の両電極、つまり第一電極８２及び第二電極８４に電圧が印加されることにより当該抵抗スイッチ２２内に形成される電界によって抵抗値が変化する材料で構成されており、本実施形態ではチタン酸化物（ＴｉＯｘ）で構成されている。但し、抵抗スイッチ本体部８３の構成材料としては、チタン酸化物以外にも、公知の種々の材料を用いることが可能であり、好ましくは、例えばＣｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｔａ、Ｌａ、Ｓｉ、Ｙ等の遷移金属の酸化物等や、酸素欠陥を有するものが用いられる。また、それらの金属酸化物と、含有する酸素（Ｏ）等の比率が異なる金属酸化物とを混合したり、或いはそれらを２層に分けて形成したりすることも可能である。
【００２５】
第二電極８４は、抵抗スイッチ２２の一方の電極として機能するとともに、後述するように、発光部２１の陽極としても機能するものである。そのため、第二電極８４は、第一電極８２や抵抗スイッチ本体部８３よりも広く形成され、発光部２１と同等の面積を有している。この第二電極８４は、発光部２１の陽極として機能する他、抵抗スイッチ２２内で遊離した酸素原子（Ｏ）等が発光部２１側に入り込むことを阻止するバリアとしても機能するようになっているため、窒化チタン（ＴｉＮ）や白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）等の酸素に不活性な材料で形成されている。
【００２６】
以上の構成を具備する抵抗スイッチ２２は、本実施形態においては、バイポーラ型のものであり、図５に示すような抵抗変化特性を有している。この図に示すように、バイポーラ型の抵抗スイッチ２２は、当該抵抗スイッチ２２に印加される電圧の向き（極性）を正負で逆転させることで、その抵抗値が高抵抗の状態と低抵抗の状態との間で遷移する。具体的には、例えば、抵抗スイッチ２２に正の電圧を印加してその電圧値を増加させていくと、電圧値の増加に伴って電流値も増加していった後、この電圧値が所定のリセット電圧Ｖrs以上となったときに、抵抗スイッチ２２の抵抗値が高抵抗の状態に遷移して電流値が小さくなる。また、抵抗スイッチ２２に負の電圧を印加してその電圧値を減少させていくと、この電圧値が所定のセット電圧Ｖst以下となったときに、抵抗スイッチ２２の抵抗値が低抵抗の状態に遷移して電流値（絶対値）が大きくなる。
【００２７】
また、図２及び図４に示すように、抵抗スイッチ本体部８３から離間した位置であって第二電極８４に覆われた位置には、金属線からなる上述の信号線２６が、基板２７と絶縁層８１との間において行方向Ｘに沿って延在するように配設されている。したがって、信号線２６の一部は、絶縁層８１を介して第二電極８４と対向するような位置に配置されている。また、絶縁層８１は、第二電極８４と信号線２６との間に設けられた上述のキャパシター２３を構成している。つまり、陽極バイアス線２５と信号線２６とを絶縁させる層間絶縁膜としての絶縁層８１を、キャパシター２３用の誘電体として利用した構成となっている。そして、信号線２６と、第一電極８２に接続された陽極バイアス線２５とにより、抵抗スイッチ２２に電圧を印加可能となっている。
【００２８】
第二電極８４の上方には、図２及び図３に示すように、発光部本体部８５及び第三電極８６が、この順に積層されている。これら第二電極８４，発光部本体部８５及び第三電極８６は、上述の発光部２１を構成しており、したがって、第二電極８４及び第三電極８６が発光部２１の陽極及び陰極となっている。また、第二電極８４を発光部２１と抵抗スイッチ２２との共通の電極とすることにより、抵抗スイッチ２２が発光部２１の陽極と直列に接続されるようになっている。
【００２９】
発光部本体部８５は、図示は省略するが、下側から順に、正孔注入層（Hole Injection Layer：ＨＩＬ) 、正孔輸送層（Hole Transport Layer：ＨＴＬ）、発光層（Emitting Layer：ＥＭＬ）、電子輸送層（Electron Transport Layer：ＥＴＬ）、電子注入層（Electron Injection Layer：ＥＩＬ）の各層が蒸着等の方法により積層されて形成されている。このような発光部本体部８５を有することにより、発光部２１は、電極間の電位差により生じる正孔と電子の注入電荷量に応じて輝度が変化する有機発光ダイオードとして構成されている。この発光部２１において、第一電極８２や抵抗スイッチ２２を介して第二電極８４側から正孔が注入され、また、第三電極８６側から電子が注入されると、各電極から注入された正孔と電子がそれぞれの輸送層（ＨＴＬ、ＥＴＬ）を介して発光層（ＥＭＬ）で結合する。そして、結合する際に生じるエネルギーによって発光層の有機分子が励起され、これが失活する時に放出するエネルギーの一部が光として取り出される。このようにして、発光部２１の発光層で発光が生じるようになっている。
【００３０】
第三電極８６は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明電極として形成されている。そのため、発光部２１では、発光部本体部８５から第三電極８６を介して光が発光される（すなわちいわゆるトップエミッション）。
【００３１】
発光部本体部８５及び第三電極８６の上方には、スパッタリング等の方法により、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）等からなる絶縁層８７が形成され、当該絶縁層８７により抵抗スイッチ２２や発光部２１等が被覆されている。そして、絶縁層８７のうち、第三電極８６の上方に位置する部分に、コンタクトホールＨが形成されている。
【００３２】
絶縁層８７の上方には、アルミニウム等の金属線からなる上述の陰極バイアス線２４が、コンタクトホールＨを通りつつ行方向Ｘに沿って延在するように配設され、当該陰極バイアス線２４が、コンタクトホールＨを介して第三電極８６に接続される。なお、図２では、陰極バイアス線２４が、抵抗スイッチ本体部８３の直上に形成されたコンタクトホールＨを介して第三電極８６と接続されている状態を示したが、陰極バイアス線２４の配線位置やコンタクトホールＨの形成位置はこれに限定されるものではない。
【００３３】
［表示照明装置の動作］
続いて、表示照明装置１の動作について説明する。
図６は、書き込み制御が行われるときの各部の電圧値や抵抗スイッチ２２の抵抗値のタイミングチャートであり、このうち図６（ａ）は、発光部２１を発光させない有機ＥＬデバイス２０に対する書き込み制御のときのものであり、図６（ｂ）は、発光部２１を発光させる有機ＥＬデバイス２０に対する書き込み制御のときのものである。図７は、書き込み制御及び発光制御が交互に行われるときの各部の電圧値や抵抗スイッチ２２の抵抗値のタイミングチャートである。
【００３４】
まず、制御部６は、最小画素（有機ＥＬデバイス２０の発光部２１）毎に、入力された画像信号の１フレームを時間幅の異なる複数のサブフレームに時分割し、当該フレームの階調に応じた各サブフレームの組み合わせを設定する。つまり、制御部６は、発光部２１を発光させるサブフレームの累計時間により階調制御を行う。本実施形態においては、１フレームは、発光時の時間幅の比率が１：２：４：８：１６：３２：６４：１２８となる８つのサブフレームに時分割されて、これらサブフレームの組み合わせにより２５６階調を表現できるようになっている。こうして、制御部６は、各サブフレームにおいて発光部２１を発光させるか否かを決定する。
【００３５】
次に、制御部６は、第１サブフレームにおける発光部２１の発光／非発光に基づいて、有機ＥＬデバイス２０に対して抵抗スイッチ２２の抵抗値を設定する書き込み制御を行う。つまり、第１サブフレームの書き込み制御を行う。
【００３６】
この書き込み制御では、制御部６は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、まず、陰極バイアス線２４の陰極電圧Ｖcをフローティング（図６（ａ），（ｂ）では破線で図示）にするとともに、陽極バイアス線２５の陽極電圧Ｖaを０（ＧＮＤ電位）にする。
それから、第１行（ｙ１）用の信号線２６に負のパルス電圧を印加して、当該信号線２６の信号電圧Ｖsigを抵抗スイッチ２２のセット電圧Ｖst以下とし、第１行の全ての抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswを低抵抗に設定する。なお、図６（ａ），（ｂ）では、抵抗値Ｒswの初期値が高抵抗と低抵抗との中間の抵抗値にあるものと仮定して、当該抵抗値Ｒswの変化を示している。また、このときに、陰極バイアス線２４の陰極電圧ＶcをＧＮＤ電位にすることで、陰極バイアス線２４と陽極バイアス線２５との間に電荷が流れるようにして、発光部２１の蓄積電荷を抜いてもよい。
【００３７】
そして、制御部６は、第１行の有機ＥＬデバイス２０のうち、発光部２１を発光させないものに対しては、図６（ａ）に示すように、陽極バイアス線２５の陽極電圧ＶaをＧＮＤ電位としたままで、信号線２６に正のパルス電圧を印加して、その信号電圧Ｖsigを抵抗スイッチ２２のリセット電圧Ｖrs以上とし、当該有機ＥＬデバイス２０の抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswを高抵抗に設定する。
一方、第１行の有機ＥＬデバイス２０のうち、発光部２１を発光させるものに対しては、制御部６は、図６（ｂ）に示すように、陽極バイアス線２５の陽極電圧Ｖaをフローティングにして、当該有機ＥＬデバイス２０の抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswを低抵抗のままとする。
【００３８】
次に、制御部６は、第２行以降（ｙ２，ｙ３，…）の有機ＥＬデバイス２０に対して、第１行の有機ＥＬデバイス２０に対するものと同様に、各抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswを順次設定する。
こうして、全ての有機ＥＬデバイス２０について第１サブフレームの書き込み制御が終了し、当該有機ＥＬデバイス２０の抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswが高抵抗又は低抵抗に設定される。
【００３９】
次に、制御部６は、図７に示すように、有機ＥＬデバイス２０に対し、書き込み制御で設定された抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswに基づいて、発光部２１の発光を制御する発光制御を行う。
【００４０】
この発光制御では、制御部６は、陰極バイアス線２４の陰極電圧ＶcをＧＮＤ電位とするとともに、陽極バイアス線２５の陽極電圧Ｖaを正の所定電圧にする。すると、各有機ＥＬデバイス２０の抵抗スイッチ２２及び発光部２１に電圧が印加されるため、有機ＥＬデバイス２０のうち、抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswが低抵抗に設定されているものでは、発光部２１に通電されて当該発光部２１が発光する。一方、抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswが高抵抗に設定されているものでは、発光部２１に流れる電流量が制限され、当該発光部２１は発光しない（非発光のまま）。なお、このときに、発光部２１を発光させる有機ＥＬデバイス２０において、抵抗スイッチ２２に電圧が印加された場合であっても、当該電圧がリセット電圧Ｖrsを超えないように（抵抗値Ｒswが変化しないように）なっている。
こうして、全ての有機ＥＬデバイス２０について、第１サブフレームの発光制御が終了する。
【００４１】
次に、制御部６は、第２サブフレームの書き込み制御を第１サブフレームのときと同様にして行い、次いで、第２サブフレームの発光制御を第１サブフレームのときと同様にして行う。
そして、以降の各サブフレームにおける書き込み制御及び発光制御も、同様にして順次行われる。
【００４２】
すなわち、制御部６は、書き込み制御と、当該書き込み制御で設定された抵抗値に基づいて発光部２１を発光させる発光制御とを、１フレームを時分割したサブフレーム毎に行う。
【００４３】
このように、１フレームを複数のサブフレームに時分割し、書き込み制御と発光制御とをサブフレーム毎に行うことにより、従来のパッシブマトリクス方式のものに比べ、各画素（発光部２１）の発光時間を長くすることができる。
具体的に説明すると、例えば、フレームレートが６０Ｈｚ、サブフレーム数が８、走査線数（有機ＥＬデバイス２０の行数）が６４本であった場合、上述のデュアルスキャンを用いた従来のパッシブマトリクス方式のものでは、１フレームに占める発光時間の割合である点灯時間率（発光時間率）は、走査線数のみによって決まり、３％（≒１／（６４［本］／２）×１００）となる。
一方、本実施形態における表示照明装置１では、１行（走査線）の書き込み制御に要する時間を３μｓとすれば、１フレームの書き込み制御に要する時間が１５３６μｓ（＝３［μｓ］×６４［本］×８）、１フレームでの発光時間が１５１３１μｓ（≒１／６０［Ｈｚ］×１０6−１５３６［μｓ］）となるので、点灯時間率は、９１％（≒１５１３１［μｓ］／（１／６０［Ｈｚ］×１０6））となる。
【００４４】
すなわち、表示照明装置１では、書き込み制御時間を除き各サブフレームの間で発光部２１を発光させることができるため、走査線数によって点灯時間率が制限されていた従来のパッシブマトリクス方式のものに比べて、点灯時間率を大幅に向上させることができ、つまりは発光時間を大幅に長くすることができる。その結果、従来のパッシブマトリクス方式のものに比べて、各画素（発光部２１）の輝度の低下を抑制することができ、所望の輝度を確保するためにピーク輝度を高くする必要性が薄れるため、発光部２１のピーク輝度を大きく下げることができる。
【００４５】
以上のように、本実施形態における表示照明装置１によれば、各有機ＥＬデバイス２０が、電圧印加により抵抗値Ｒswが変化する抵抗スイッチ２２と、当該抵抗スイッチ２２と直列に接続された発光部２１とを有しており、抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswを設定することで発光部２１への通電を制御して当該発光部２１の発光を制御することができるので、各有機ＥＬデバイスにＴＦＴ等のスイッチング素子が必要であった従来のアクティブマトリクス方式のものに比べ、各有機ＥＬデバイス２０を発光部２１と抵抗スイッチ２２とが直列に接続されただけのものとすることができ、ひいては、構造を簡便なものとすることができる。
【００４６】
これにより、従来の有機ＥＬデバイスでは、ＴＦＴを形成するために成膜やレジスト塗布、露光、現像、ポストベーク、エッチング、レジスト剥離等の種々の工程からなるＰＥＰ（Photo Etching Process）を繰り返し行う必要があったところ、本実施形態に係る有機ＥＬデバイス２０では、マスクを用いた比較的簡易な方法により抵抗スイッチ２２等の積層を行うことができる。
【００４７】
また、抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswを設定する書き込み制御と、設定された抵抗値Ｒswに基づいて発光部２１の発光を制御する発光制御とを、１フレームを複数に時分割したサブフレーム毎に行うので、各サブフレームの間で発光部２１を発光させることができる結果、トータルの発光時間を大幅に長くすることができ、ひいてはピーク輝度を大きく下げることができる。したがって、走査線の数で発光時間が制限され、各画素（発光部）のピーク輝度を半分までしか下げることができなかったデュアルスキャンを用いた従来のパッシブマトリクス方式のものに比べ、発光部２１のピーク輝度を大きく下げることができる。
【００４８】
また、抵抗スイッチ２２の第二電極８４と信号線２６との間にキャパシター２３が設けられているので、信号線２６に電圧パルスを印加して抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswを設定するときに、発光部２１に電圧が掛かって当該発光部２１が発光してしまうことを好適に防止することができる。
【００４９】
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００５０】
例えば、上記実施形態では、抵抗スイッチ２２が発光部２１の陽極に接続されることとしたが、発光部２１の陰極に接続されることとしてもよい。この場合には、第二電極８４及び第三電極８６が発光部２１の陰極及び陽極に対応することとなる。またこの場合には、発光部本体部８５の各層が上下反転させた順番となり、つまり、下側から、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層の順に積層される。
【００５１】
また、第二電極８４を発光部２１と抵抗スイッチ２２との共通の電極とすることとしたが、発光部２１と抵抗スイッチ２２とが直列に接続されていれば、このような構成でなくともよく、例えば、発光部２１と抵抗スイッチ２２とで異なる電極をそれぞれ設け、当該電極同士を導線等で接続してもよい。
この場合、第二電極８４に代えて設けた抵抗スイッチ２２の一方の電極（図３の上側のもの）は、発光部２１と同等の面積を有していなくともよい。更に、第二電極８４に代えて設けた発光部２１の一方の電極（図３の下側のもの）をＩＴＯ等の透明電極として形成することによって、いわゆるボトムエミッション（図３の下側に向かって光を発光する構成）にしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１ 表示照明装置
２ パネル部
２０ 有機ＥＬデバイス
２１ 発光部
２２ 抵抗スイッチ
２３ キャパシター
２４ 陰極バイアス線
２５ 陽極バイアス線
２６ 信号線
３ 陰極線ドライバー
４ 陽極線ドライバー
５ 信号線ドライバー
６ 制御部（制御手段）
Ｘ 行方向
Ｙ 列方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示照明装置に関し、特に、有機発光ダイオード等の有機ＥＬデバイスを用いた表示照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静止画及び動画の表示や、所定の模様での照明が可能な表示照明装置として、有機発光ダイオード（Organic Light-Emitting Diode：ＯＬＥＤ）等の有機ＥＬ（Electro Luminescence）デバイスを用いたものが知られている。
【０００３】
この種の表示照明装置においては、その駆動方式として、アクティブマトリクス方式又はパッシブマトリクス方式が用いられる。
このうち、アクティブマトリクス方式では、有機ＥＬデバイスを有する各画素にＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子を配置して、このスイッチング素子の駆動を制御することにより各画素（有機ＥＬデバイスの発光部）を発光させている。このアクティブマトリクス方式を用いた表示照明装置は、消費電力や解像度の点で優れる反面、各画素に少なくとも２つのスイッチング素子が必要となってしまう。
【０００４】
一方、パッシブマトリクス方式では、各画素を挟みつつ垂直に交差するように走査線と信号線を格子状に張り巡らせ、走査線のタイミングに合わせて信号線に電流を供給することで、その交点に並ぶ画素を発光させている。このパッシブマトリクス方式を用いた表示照明装置は、スイッチング素子等を不要として構造をシンプルにすることができるため、アクティブマトリクス方式のものに比べ、製造コストを低く抑えることができる点で優れている。
【０００５】
ところが、パッシブマトリクス方式では、各画素を走査線毎に順次発光させているため、各画素の発光時間が短くなり、輝度が低くなってしまう。そこで、各画素のピーク輝度を高くすることによって必要な輝度を確保しているものの、ピーク輝度を高くすると各画素を構成する有機ＥＬデバイスの劣化が早まるため、当該有機ＥＬデバイスの寿命が短くなってしまう。
【０００６】
そこで、例えば特許文献１に記載の技術では、全ての走査線のうちの上半分のものと下半分のものとを同時にスキャンする手法（デュアルスキャン）を用いている。この手法によれば、各画素を２本の走査線毎に発光させることができるため、１本の走査線毎に発光させていた上述の単純なパッシブマトリクス方式に比べ、各画素の発光時間を長くして輝度の低下を抑制することができ、ひいては各画素のピーク輝度を下げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３０２９３７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、上記特許文献１に記載の技術では、各画素の発光時間が２倍にしか長くならないため、必要な輝度を維持しようとすると、各画素のピーク輝度を半分までしか下げることができない。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、従来に比べ、構造を簡便なものとしつつ、発光部のピーク輝度を下げることができる表示照明装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の表示照明装置は、
電圧印加により抵抗値が変化する抵抗スイッチ、及び当該抵抗スイッチと直列に接続された発光部をそれぞれ有し、マトリクス状に配列された複数の有機ＥＬデバイスと、
前記複数の有機ＥＬデバイスそれぞれの前記抵抗スイッチに電圧を印加可能な第一電圧印加手段と、
前記複数の有機ＥＬデバイスそれぞれの前記抵抗スイッチ及び前記発光部に電圧を印加可能な第二電圧印加手段と、
前記第一電圧印加手段を制御して前記抵抗スイッチの抵抗値を高抵抗又は低抵抗に設定する書き込み制御と、前記第二電圧印加手段を制御して前記抵抗スイッチ及び前記発光部に電圧を印加し、当該抵抗スイッチの抵抗値に基づいて当該発光部の発光を制御する発光制御とを、所定の入力信号に基づいて行う制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、１フレームを複数のサブフレームに時分割し、前記書き込み制御と、当該書き込み制御で設定された前記抵抗値に基づいて前記発光部の発光を制御する前記発光制御とを、前記サブフレーム毎に行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、抵抗スイッチの抵抗値を設定することで発光部への通電を制御して当該発光部の発光を制御することができるので、各有機ＥＬデバイスにＴＦＴ等のスイッチング素子が必要であった従来のアクティブマトリクス方式のものに比べ、各有機ＥＬデバイスを発光部と抵抗スイッチとが直列に接続されただけのものとすることができ、ひいては、構造を簡便なものとすることができる。
【００１２】
また、抵抗スイッチの抵抗値を設定する書き込み制御と、設定された抵抗値に基づいて発光部の発光を制御する発光制御とを、１フレームを複数に時分割したサブフレーム毎に行うので、各サブフレームの間で発光部を発光させることができる結果、トータルの発光時間を大幅に長くすることができ、ひいてはピーク輝度を大きく下げることができる。したがって、走査線の数で発光時間が制限されていた従来のパッシブマトリクス方式のものに比べ、発光部のピーク輝度を下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態における表示照明装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】表示照明装置のパネル部の拡大図である。
【図３】図２のII−II線での断面図である。
【図４】図２のIII−III線での断面図である。
【図５】バイポーラ型の抵抗スイッチの抵抗変化特性を示すグラフである。
【図６】書き込み制御が行われるときの各部の電圧値や抵抗スイッチの抵抗値のタイミングチャートである。
【図７】書き込み制御及び発光制御が交互に行われるときの各部の電圧値や抵抗スイッチの抵抗値のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
［表示照明装置の構成］
図１は、本実施形態における表示照明装置１の概略構成を示すブロック図である。
この図に示すように、表示照明装置１は、表示照明パネル部（以下、単に「パネル部」という）２と、陰極線ドライバー３と、陽極線ドライバー４と、信号線ドライバー５と、制御部６とを備えている。
【００１６】
このうち、パネル部２には、複数の有機ＥＬデバイス２０，…が、行方向Ｘ及び列方向Ｙに沿ってマトリクス状（二次元状）に配列されている。これら有機ＥＬデバイス２０，…は、赤色（Ｒ）・緑色（Ｇ）・青色（Ｂ）の各色を発光する３つの当該有機ＥＬデバイス２０が１組となって１つの画素を構成している。各有機ＥＬデバイス２０は、発光部２１と、電圧印加により抵抗値が変化する抵抗スイッチ２２と、キャパシター２３とを有しており、回路構成としては、抵抗スイッチ２２が発光部２１の陽極と直列に接続され、キャパシター２３の一方の電極も発光部２１の陽極と接続されたものとなっている。この有機ＥＬデバイス２０の具体構成（構造）については、後述する。
【００１７】
また、パネル部２には、有機ＥＬデバイス２０，…の各行に配線されて当該各行の発光部２１，…の陰極と接続された複数の陰極バイアス線２４，…と、有機ＥＬデバイス２０，…の各列に配線されて当該各列の抵抗スイッチ２２，…と接続された複数の陽極バイアス線２５，…と、有機ＥＬデバイス２０，…の各行に配線されて当該各行のキャパシター２３，…の他方の電極と接続された複数の信号線２６，…とが設けられている。
【００１８】
陰極線ドライバー３，陽極線ドライバー４及び信号線ドライバー５は、陰極バイアス線２４，…，陽極バイアス線２５，…及び信号線２６，…と接続されており、制御部６からの信号に基づいて、当該各配線を所定の電位に設定できるように構成されている。
このうち、陽極線ドライバー４及び信号線ドライバー５は、本発明に係る第一電圧印加手段であり、陽極バイアス線２５及び信号線２６を介して各有機ＥＬデバイス２０の抵抗スイッチ２２に電圧を印加可能に構成されている。また、陰極線ドライバー３及び陽極線ドライバー４は、本発明に係る第二電圧印加手段であり、陰極バイアス線２４及び陽極バイアス線２５を介して各有機ＥＬデバイス２０の発光部２１及び抵抗スイッチ２２に電圧を印加可能に構成されている。
【００１９】
制御部６は、陰極線ドライバー３，陽極線ドライバー４及び信号線ドライバー５と接続されており、入力される画像信号（画像情報）及び同期信号に基づいて、これら各部の同期を取りつつ当該各部の動作を制御する。具体的には、制御部６は、後述するように、抵抗スイッチ２２の抵抗値を設定する書き込み制御や、当該書き込み制御で設定された抵抗値に基づいて発光部２１の発光を制御する発光制御等を行う。
また、制御部６は、メモリー６１を有している。このメモリー６１は、入力される画像信号を保持し、後述するように、１フレームの画像信号から所定数のサブフレームの信号を生成する。
【００２０】
続いて、有機ＥＬデバイス２０の具体構成について説明する。
図２は、パネル部２の拡大図であり、図３は、図２のII−II線での断面のうち、１つの有機ＥＬデバイス２０の断面を示す断面図であり、図４は、図２のIII−III線での断面図である。
【００２１】
図２及び図３に示すように、有機ＥＬデバイス２０は、パネル部２の基板２７上に積層された絶縁層８１を有している。絶縁層８１上には、アルミニウム等の金属線からなる上述の陽極バイアス線２５が、列方向Ｙに沿って延在するように配設されている。
【００２２】
基板２７及び陽極バイアス線２５上には、第一電極８２，抵抗スイッチ本体部８３及び第二電極８４が、この順に積層されている。これら第一電極８２，抵抗スイッチ本体部８３及び第二電極８４は、上述の抵抗スイッチ２２を構成しており、したがって、第一電極８２及び第二電極８４が抵抗スイッチ２２の両電極となっている。
【００２３】
このうち、第一電極８２は、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）で構成されている。また、第一電極８２は、陽極バイアス線２５に接続される部分の近傍に凹部８２ａを有するように設けられている（図２参照）。このような凹部８２ａを設けることにより、製造プロセスにおいて第一電極８２と第二電極８４との相対位置が設計値からずれた場合であっても、抵抗スイッチ本体部８３を介した第一電極８２と第二電極８４との接合面積の変化を最小限に抑えることができ、ひいては、当該接合面積の変化に依存する抵抗スイッチ２２の抵抗値の変化（設計値からの変化）を抑制することができる。また、第一電極８２のエッジ部が基板２７及び陽極バイアス線２５から切り立った状態に形成されていると、その上方に積層される抵抗スイッチ本体部８３が第一電極８２のエッジ部に対応する部分で段切れを生じてしまい、電流が流れにくくなる恐れがあるため、当該エッジ部はテーパー状に形成されていることが好ましい。
【００２４】
抵抗スイッチ本体部８３は、厚さが数ｎｍ〜数十ｎｍ（例えば２０ｎｍ）程度の薄膜状に形成され、第一電極８２を覆うように積層されている。この抵抗スイッチ本体部８３は、抵抗スイッチ２２の両電極、つまり第一電極８２及び第二電極８４に電圧が印加されることにより当該抵抗スイッチ２２内に形成される電界によって抵抗値が変化する材料で構成されており、本実施形態ではチタン酸化物（ＴｉＯｘ）で構成されている。但し、抵抗スイッチ本体部８３の構成材料としては、チタン酸化物以外にも、公知の種々の材料を用いることが可能であり、好ましくは、例えばＣｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｔａ、Ｌａ、Ｓｉ、Ｙ等の遷移金属の酸化物等や、酸素欠陥を有するものが用いられる。また、それらの金属酸化物と、含有する酸素（Ｏ）等の比率が異なる金属酸化物とを混合したり、或いはそれらを２層に分けて形成したりすることも可能である。
【００２５】
第二電極８４は、抵抗スイッチ２２の一方の電極として機能するとともに、後述するように、発光部２１の陽極としても機能するものである。そのため、第二電極８４は、第一電極８２や抵抗スイッチ本体部８３よりも広く形成され、発光部２１と同等の面積を有している。この第二電極８４は、発光部２１の陽極として機能する他、抵抗スイッチ２２内で遊離した酸素原子（Ｏ）等が発光部２１側に入り込むことを阻止するバリアとしても機能するようになっているため、窒化チタン（ＴｉＮ）や白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）等の酸素に不活性な材料で形成されている。
【００２６】
以上の構成を具備する抵抗スイッチ２２は、本実施形態においては、バイポーラ型のものであり、図５に示すような抵抗変化特性を有している。この図に示すように、バイポーラ型の抵抗スイッチ２２は、当該抵抗スイッチ２２に印加される電圧の向き（極性）を正負で逆転させることで、その抵抗値が高抵抗の状態と低抵抗の状態との間で遷移する。具体的には、例えば、抵抗スイッチ２２に正の電圧を印加してその電圧値を増加させていくと、電圧値の増加に伴って電流値も増加していった後、この電圧値が所定のリセット電圧Ｖrs以上となったときに、抵抗スイッチ２２の抵抗値が高抵抗の状態に遷移して電流値が小さくなる。また、抵抗スイッチ２２に負の電圧を印加してその電圧値を減少させていくと、この電圧値が所定のセット電圧Ｖst以下となったときに、抵抗スイッチ２２の抵抗値が低抵抗の状態に遷移して電流値（絶対値）が大きくなる。
【００２７】
また、図２及び図４に示すように、抵抗スイッチ本体部８３から離間した位置であって第二電極８４に覆われた位置には、金属線からなる上述の信号線２６が、基板２７と絶縁層８１との間において行方向Ｘに沿って延在するように配設されている。したがって、信号線２６の一部は、絶縁層８１を介して第二電極８４と対向するような位置に配置されている。また、絶縁層８１は、第二電極８４と信号線２６との間に設けられた上述のキャパシター２３を構成している。つまり、陽極バイアス線２５と信号線２６とを絶縁させる層間絶縁膜としての絶縁層８１を、キャパシター２３用の誘電体として利用した構成となっている。そして、信号線２６と、第一電極８２に接続された陽極バイアス線２５とにより、抵抗スイッチ２２に電圧を印加可能となっている。
【００２８】
第二電極８４の上方には、図２及び図３に示すように、発光部本体部８５及び第三電極８６が、この順に積層されている。これら第二電極８４，発光部本体部８５及び第三電極８６は、上述の発光部２１を構成しており、したがって、第二電極８４及び第三電極８６が発光部２１の陽極及び陰極となっている。また、第二電極８４を発光部２１と抵抗スイッチ２２との共通の電極とすることにより、抵抗スイッチ２２が発光部２１の陽極と直列に接続されるようになっている。
【００２９】
発光部本体部８５は、図示は省略するが、下側から順に、正孔注入層（Hole Injection Layer：ＨＩＬ) 、正孔輸送層（Hole Transport Layer：ＨＴＬ）、発光層（Emitting Layer：ＥＭＬ）、電子輸送層（Electron Transport Layer：ＥＴＬ）、電子注入層（Electron Injection Layer：ＥＩＬ）の各層が蒸着等の方法により積層されて形成されている。このような発光部本体部８５を有することにより、発光部２１は、電極間の電位差により生じる正孔と電子の注入電荷量に応じて輝度が変化する有機発光ダイオードとして構成されている。この発光部２１において、第一電極８２や抵抗スイッチ２２を介して第二電極８４側から正孔が注入され、また、第三電極８６側から電子が注入されると、各電極から注入された正孔と電子がそれぞれの輸送層（ＨＴＬ、ＥＴＬ）を介して発光層（ＥＭＬ）で結合する。そして、結合する際に生じるエネルギーによって発光層の有機分子が励起され、これが失活する時に放出するエネルギーの一部が光として取り出される。このようにして、発光部２１の発光層で発光が生じるようになっている。
【００３０】
第三電極８６は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明電極として形成されている。そのため、発光部２１では、発光部本体部８５から第三電極８６を介して光が発光される（すなわちいわゆるトップエミッション）。
【００３１】
発光部本体部８５及び第三電極８６の上方には、スパッタリング等の方法により、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）等からなる絶縁層８７が形成され、当該絶縁層８７により抵抗スイッチ２２や発光部２１等が被覆されている。そして、絶縁層８７のうち、第三電極８６の上方に位置する部分に、コンタクトホールＨが形成されている。
【００３２】
絶縁層８７の上方には、アルミニウム等の金属線からなる上述の陰極バイアス線２４が、コンタクトホールＨを通りつつ行方向Ｘに沿って延在するように配設され、当該陰極バイアス線２４が、コンタクトホールＨを介して第三電極８６に接続される。なお、図２では、陰極バイアス線２４が、抵抗スイッチ本体部８３の直上に形成されたコンタクトホールＨを介して第三電極８６と接続されている状態を示したが、陰極バイアス線２４の配線位置やコンタクトホールＨの形成位置はこれに限定されるものではない。
【００３３】
［表示照明装置の動作］
続いて、表示照明装置１の動作について説明する。
図６は、書き込み制御が行われるときの各部の電圧値や抵抗スイッチ２２の抵抗値のタイミングチャートであり、このうち図６（ａ）は、発光部２１を発光させない有機ＥＬデバイス２０に対する書き込み制御のときのものであり、図６（ｂ）は、発光部２１を発光させる有機ＥＬデバイス２０に対する書き込み制御のときのものである。図７は、書き込み制御及び発光制御が交互に行われるときの各部の電圧値や抵抗スイッチ２２の抵抗値のタイミングチャートである。
【００３４】
まず、制御部６は、最小画素（有機ＥＬデバイス２０の発光部２１）毎に、入力された画像信号の１フレームを時間幅の異なる複数のサブフレームに時分割し、当該フレームの階調に応じた各サブフレームの組み合わせを設定する。つまり、制御部６は、発光部２１を発光させるサブフレームの累計時間により階調制御を行う。本実施形態においては、１フレームは、発光時の時間幅の比率が１：２：４：８：１６：３２：６４：１２８となる８つのサブフレームに時分割されて、これらサブフレームの組み合わせにより２５６階調を表現できるようになっている。こうして、制御部６は、各サブフレームにおいて発光部２１を発光させるか否かを決定する。
【００３５】
次に、制御部６は、第１サブフレームにおける発光部２１の発光／非発光に基づいて、有機ＥＬデバイス２０に対して抵抗スイッチ２２の抵抗値を設定する書き込み制御を行う。つまり、第１サブフレームの書き込み制御を行う。
【００３６】
この書き込み制御では、制御部６は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、まず、陰極バイアス線２４の陰極電圧Ｖcをフローティング（図６（ａ），（ｂ）では破線で図示）にするとともに、陽極バイアス線２５の陽極電圧Ｖaを０（ＧＮＤ電位）にする。
それから、第１行（ｙ１）用の信号線２６に負のパルス電圧を印加して、当該信号線２６の信号電圧Ｖsigを抵抗スイッチ２２のセット電圧Ｖst以下とし、第１行の全ての抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswを低抵抗に設定する。なお、図６（ａ），（ｂ）では、抵抗値Ｒswの初期値が高抵抗と低抵抗との中間の抵抗値にあるものと仮定して、当該抵抗値Ｒswの変化を示している。また、このときに、陰極バイアス線２４の陰極電圧ＶcをＧＮＤ電位にすることで、陰極バイアス線２４と陽極バイアス線２５との間に電荷が流れるようにして、発光部２１の蓄積電荷を抜いてもよい。
【００３７】
そして、制御部６は、第１行の有機ＥＬデバイス２０のうち、発光部２１を発光させないものに対しては、図６（ａ）に示すように、陽極バイアス線２５の陽極電圧ＶaをＧＮＤ電位としたままで、信号線２６に正のパルス電圧を印加して、その信号電圧Ｖsigを抵抗スイッチ２２のリセット電圧Ｖrs以上とし、当該有機ＥＬデバイス２０の抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswを高抵抗に設定する。
一方、第１行の有機ＥＬデバイス２０のうち、発光部２１を発光させるものに対しては、制御部６は、図６（ｂ）に示すように、陽極バイアス線２５の陽極電圧Ｖaをフローティングにして、当該有機ＥＬデバイス２０の抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswを低抵抗のままとする。
【００３８】
次に、制御部６は、第２行以降（ｙ２，ｙ３，…）の有機ＥＬデバイス２０に対して、第１行の有機ＥＬデバイス２０に対するものと同様に、各抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswを順次設定する。
こうして、全ての有機ＥＬデバイス２０について第１サブフレームの書き込み制御が終了し、当該有機ＥＬデバイス２０の抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswが高抵抗又は低抵抗に設定される。
【００３９】
次に、制御部６は、図７に示すように、有機ＥＬデバイス２０に対し、書き込み制御で設定された抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswに基づいて、発光部２１の発光を制御する発光制御を行う。
【００４０】
この発光制御では、制御部６は、陰極バイアス線２４の陰極電圧ＶcをＧＮＤ電位とするとともに、陽極バイアス線２５の陽極電圧Ｖaを正の所定電圧にする。すると、各有機ＥＬデバイス２０の抵抗スイッチ２２及び発光部２１に電圧が印加されるため、有機ＥＬデバイス２０のうち、抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswが低抵抗に設定されているものでは、発光部２１に通電されて当該発光部２１が発光する。一方、抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswが高抵抗に設定されているものでは、発光部２１に流れる電流量が制限され、当該発光部２１は発光しない（非発光のまま）。なお、このときに、発光部２１を発光させる有機ＥＬデバイス２０において、抵抗スイッチ２２に電圧が印加された場合であっても、当該電圧がリセット電圧Ｖrsを超えないように（抵抗値Ｒswが変化しないように）なっている。
こうして、全ての有機ＥＬデバイス２０について、第１サブフレームの発光制御が終了する。
【００４１】
次に、制御部６は、第２サブフレームの書き込み制御を第１サブフレームのときと同様にして行い、次いで、第２サブフレームの発光制御を第１サブフレームのときと同様にして行う。
そして、以降の各サブフレームにおける書き込み制御及び発光制御も、同様にして順次行われる。
【００４２】
すなわち、制御部６は、書き込み制御と、当該書き込み制御で設定された抵抗値に基づいて発光部２１を発光させる発光制御とを、１フレームを時分割したサブフレーム毎に行う。
【００４３】
このように、１フレームを複数のサブフレームに時分割し、書き込み制御と発光制御とをサブフレーム毎に行うことにより、従来のパッシブマトリクス方式のものに比べ、各画素（発光部２１）の発光時間を長くすることができる。
具体的に説明すると、例えば、フレームレートが６０Ｈｚ、サブフレーム数が８、走査線数（有機ＥＬデバイス２０の行数）が６４本であった場合、上述のデュアルスキャンを用いた従来のパッシブマトリクス方式のものでは、１フレームに占める発光時間の割合である点灯時間率（発光時間率）は、走査線数のみによって決まり、３％（≒１／（６４［本］／２）×１００）となる。
一方、本実施形態における表示照明装置１では、１行（走査線）の書き込み制御に要する時間を３μｓとすれば、１フレームの書き込み制御に要する時間が１５３６μｓ（＝３［μｓ］×６４［本］×８）、１フレームでの発光時間が１５１３１μｓ（≒１／６０［Ｈｚ］×１０6−１５３６［μｓ］）となるので、点灯時間率は、９１％（≒１５１３１［μｓ］／（１／６０［Ｈｚ］×１０6））となる。
【００４４】
すなわち、表示照明装置１では、書き込み制御時間を除き各サブフレームの間で発光部２１を発光させることができるため、走査線数によって点灯時間率が制限されていた従来のパッシブマトリクス方式のものに比べて、点灯時間率を大幅に向上させることができ、つまりは発光時間を大幅に長くすることができる。その結果、従来のパッシブマトリクス方式のものに比べて、各画素（発光部２１）の輝度の低下を抑制することができ、所望の輝度を確保するためにピーク輝度を高くする必要性が薄れるため、発光部２１のピーク輝度を大きく下げることができる。
【００４５】
以上のように、本実施形態における表示照明装置１によれば、各有機ＥＬデバイス２０が、電圧印加により抵抗値Ｒswが変化する抵抗スイッチ２２と、当該抵抗スイッチ２２と直列に接続された発光部２１とを有しており、抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswを設定することで発光部２１への通電を制御して当該発光部２１の発光を制御することができるので、各有機ＥＬデバイスにＴＦＴ等のスイッチング素子が必要であった従来のアクティブマトリクス方式のものに比べ、各有機ＥＬデバイス２０を発光部２１と抵抗スイッチ２２とが直列に接続されただけのものとすることができ、ひいては、構造を簡便なものとすることができる。
【００４６】
これにより、従来の有機ＥＬデバイスでは、ＴＦＴを形成するために成膜やレジスト塗布、露光、現像、ポストベーク、エッチング、レジスト剥離等の種々の工程からなるＰＥＰ（Photo Etching Process）を繰り返し行う必要があったところ、本実施形態に係る有機ＥＬデバイス２０では、マスクを用いた比較的簡易な方法により抵抗スイッチ２２等の積層を行うことができる。
【００４７】
また、抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswを設定する書き込み制御と、設定された抵抗値Ｒswに基づいて発光部２１の発光を制御する発光制御とを、１フレームを複数に時分割したサブフレーム毎に行うので、各サブフレームの間で発光部２１を発光させることができる結果、トータルの発光時間を大幅に長くすることができ、ひいてはピーク輝度を大きく下げることができる。したがって、走査線の数で発光時間が制限され、各画素（発光部）のピーク輝度を半分までしか下げることができなかったデュアルスキャンを用いた従来のパッシブマトリクス方式のものに比べ、発光部２１のピーク輝度を大きく下げることができる。
【００４８】
また、抵抗スイッチ２２の第二電極８４と信号線２６との間にキャパシター２３が設けられているので、信号線２６に電圧パルスを印加して抵抗スイッチ２２の抵抗値Ｒswを設定するときに、発光部２１に電圧が掛かって当該発光部２１が発光してしまうことを好適に防止することができる。
【００４９】
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００５０】
例えば、上記実施形態では、抵抗スイッチ２２が発光部２１の陽極に接続されることとしたが、発光部２１の陰極に接続されることとしてもよい。この場合には、第二電極８４及び第三電極８６が発光部２１の陰極及び陽極に対応することとなる。またこの場合には、発光部本体部８５の各層が上下反転させた順番となり、つまり、下側から、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層の順に積層される。
【００５１】
また、第二電極８４を発光部２１と抵抗スイッチ２２との共通の電極とすることとしたが、発光部２１と抵抗スイッチ２２とが直列に接続されていれば、このような構成でなくともよく、例えば、発光部２１と抵抗スイッチ２２とで異なる電極をそれぞれ設け、当該電極同士を導線等で接続してもよい。
この場合、第二電極８４に代えて設けた抵抗スイッチ２２の一方の電極（図３の上側のもの）は、発光部２１と同等の面積を有していなくともよい。更に、第二電極８４に代えて設けた発光部２１の一方の電極（図３の下側のもの）をＩＴＯ等の透明電極として形成することによって、いわゆるボトムエミッション（図３の下側に向かって光を発光する構成）にしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１ 表示照明装置
２ パネル部
２０ 有機ＥＬデバイス
２１ 発光部
２２ 抵抗スイッチ
２３ キャパシター
２４ 陰極バイアス線
２５ 陽極バイアス線
２６ 信号線
３ 陰極線ドライバー
４ 陽極線ドライバー
５ 信号線ドライバー
６ 制御部（制御手段）
Ｘ 行方向
Ｙ 列方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧印加により抵抗値が変化する抵抗スイッチ、及び当該抵抗スイッチと直列に接続された発光部をそれぞれ有し、マトリクス状に配列された複数の有機ＥＬデバイスと、
前記複数の有機ＥＬデバイスそれぞれの前記抵抗スイッチに電圧を印加可能な第一電圧印加手段と、
前記複数の有機ＥＬデバイスそれぞれの前記抵抗スイッチ及び前記発光部に電圧を印加可能な第二電圧印加手段と、
前記第一電圧印加手段を制御して前記抵抗スイッチの抵抗値を高抵抗又は低抵抗に設定する書き込み制御と、前記第二電圧印加手段を制御して前記抵抗スイッチ及び前記発光部に電圧を印加し、当該抵抗スイッチの抵抗値に基づいて当該発光部の発光を制御する発光制御とを、所定の入力信号に基づいて行う制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、１フレームを複数のサブフレームに時分割し、前記書き込み制御と、当該書き込み制御で設定された前記抵抗値に基づいて前記発光部の発光を制御する前記発光制御とを、前記サブフレーム毎に行うことを特徴とする表示照明装置。
【請求項２】
前記複数の有機ＥＬデバイスの各行に配線され、前記発光部の電極のうち前記抵抗スイッチが接続された一方の電極とは反対側の電極と接続された複数の陰極バイアス線と、
前記複数の有機ＥＬデバイスの各列に配線され、前記抵抗スイッチの電極のうち前記発光部が接続された一方の電極とは反対側の電極と接続された複数の陽極バイアス線と、
前記複数の有機ＥＬデバイスの各行に配線され、前記抵抗スイッチの前記一方の電極と接続された複数の信号線と、
を備え、
前記第一電圧印加手段は、前記複数の陽極バイアス線及び前記複数の信号線を介して、前記複数の有機ＥＬデバイスそれぞれの前記抵抗スイッチに電圧を印加可能であり、
前記第二電圧印加手段は、前記複数の陰極バイアス線及び前記複数の陽極バイアス線を介して、前記複数の有機ＥＬデバイスそれぞれの前記抵抗スイッチ及び前記発光部に電圧を印加可能であることを特徴とする請求項１に記載の表示照明装置。
【請求項３】
前記制御手段は、所定行の複数の有機ＥＬデバイスに前記書き込み制御を行うときに、
予め全ての陽極バイアス線の電圧をＧＮＤ電位にしつつ当該行の信号線に負のパルス電圧を印加して、当該行の全ての抵抗スイッチの抵抗値を低抵抗に設定しておき、
当該行の複数の有機ＥＬデバイスのうち、前記発光制御時に発光部を発光させないものに対しては、陽極バイアス線の電圧をＧＮＤ電位としたままで、信号線に正のパルス電圧を印加して、当該有機ＥＬデバイスの抵抗スイッチの抵抗値を高抵抗に設定し、
当該行の複数の有機ＥＬデバイスのうち、前記発光制御時に発光部を発光させるものに対しては、陽極バイアス線の電圧をフローティングにして、当該有機ＥＬデバイスの抵抗スイッチの抵抗値を低抵抗のままとすることを特徴とする請求項２に記載の表示照明装置。
【請求項４】
前記複数の有機ＥＬデバイスは、それぞれの前記抵抗スイッチの前記一方の電極と前記複数の信号線との間にキャパシターを有していることを特徴とする請求項２又は３に記載の表示照明装置。
【請求項５】
前記キャパシターは、前記複数の陽極線と前記複数の信号線とを絶縁させる絶縁層を用いて構成されていることを特徴とする請求項４に記載の表示照明装置。
【請求項６】
前記制御手段は、１フレームを時間幅の異なる複数のサブフレームに時分割して、前記発光部を発光させるサブフレームの累計時間により階調制御を行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の表示照明装置。
【請求項１】
電圧印加により抵抗値が変化する抵抗スイッチ、及び当該抵抗スイッチと直列に接続された発光部をそれぞれ有し、マトリクス状に配列された複数の有機ＥＬデバイスと、
前記複数の有機ＥＬデバイスそれぞれの前記抵抗スイッチに電圧を印加可能な第一電圧印加手段と、
前記複数の有機ＥＬデバイスそれぞれの前記抵抗スイッチ及び前記発光部に電圧を印加可能な第二電圧印加手段と、
前記第一電圧印加手段を制御して前記抵抗スイッチの抵抗値を高抵抗又は低抵抗に設定する書き込み制御と、前記第二電圧印加手段を制御して前記抵抗スイッチ及び前記発光部に電圧を印加し、当該抵抗スイッチの抵抗値に基づいて当該発光部の発光を制御する発光制御とを、所定の入力信号に基づいて行う制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、１フレームを複数のサブフレームに時分割し、前記書き込み制御と、当該書き込み制御で設定された前記抵抗値に基づいて前記発光部の発光を制御する前記発光制御とを、前記サブフレーム毎に行うことを特徴とする表示照明装置。
【請求項２】
前記複数の有機ＥＬデバイスの各行に配線され、前記発光部の電極のうち前記抵抗スイッチが接続された一方の電極とは反対側の電極と接続された複数の陰極バイアス線と、
前記複数の有機ＥＬデバイスの各列に配線され、前記抵抗スイッチの電極のうち前記発光部が接続された一方の電極とは反対側の電極と接続された複数の陽極バイアス線と、
前記複数の有機ＥＬデバイスの各行に配線され、前記抵抗スイッチの前記一方の電極と接続された複数の信号線と、
を備え、
前記第一電圧印加手段は、前記複数の陽極バイアス線及び前記複数の信号線を介して、前記複数の有機ＥＬデバイスそれぞれの前記抵抗スイッチに電圧を印加可能であり、
前記第二電圧印加手段は、前記複数の陰極バイアス線及び前記複数の陽極バイアス線を介して、前記複数の有機ＥＬデバイスそれぞれの前記抵抗スイッチ及び前記発光部に電圧を印加可能であることを特徴とする請求項１に記載の表示照明装置。
【請求項３】
前記制御手段は、所定行の複数の有機ＥＬデバイスに前記書き込み制御を行うときに、
予め全ての陽極バイアス線の電圧をＧＮＤ電位にしつつ当該行の信号線に負のパルス電圧を印加して、当該行の全ての抵抗スイッチの抵抗値を低抵抗に設定しておき、
当該行の複数の有機ＥＬデバイスのうち、前記発光制御時に発光部を発光させないものに対しては、陽極バイアス線の電圧をＧＮＤ電位としたままで、信号線に正のパルス電圧を印加して、当該有機ＥＬデバイスの抵抗スイッチの抵抗値を高抵抗に設定し、
当該行の複数の有機ＥＬデバイスのうち、前記発光制御時に発光部を発光させるものに対しては、陽極バイアス線の電圧をフローティングにして、当該有機ＥＬデバイスの抵抗スイッチの抵抗値を低抵抗のままとすることを特徴とする請求項２に記載の表示照明装置。
【請求項４】
前記複数の有機ＥＬデバイスは、それぞれの前記抵抗スイッチの前記一方の電極と前記複数の信号線との間にキャパシターを有していることを特徴とする請求項２又は３に記載の表示照明装置。
【請求項５】
前記キャパシターは、前記複数の陽極線と前記複数の信号線とを絶縁させる絶縁層を用いて構成されていることを特徴とする請求項４に記載の表示照明装置。
【請求項６】
前記制御手段は、１フレームを時間幅の異なる複数のサブフレームに時分割して、前記発光部を発光させるサブフレームの累計時間により階調制御を行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の表示照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−９７２９３（Ｐ２０１３−９７２９３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４２０８１（Ｐ２０１１−２４２０８１）
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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