ＥＬ素子の駆動方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子と称されている、蛍光体に電場を加えることで発光させる素子の駆動方法に関するものであり、詳細には、駆動を行うときの電圧波形の改良に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】図５に示すものはＥＬ素子１０の基本的な構成であり、例えばZnS:Cu,Al などの組成を有する蛍光体により形成した発光層１１の一方の面にＩＴＯなど透明で且つ導電性を有する部材で形成された透明電極１２を設け、他方の面にアルミニウムの蒸着などにより形成されたアルミ電極１３を設け、両電極１２、１３で発光層１１を挟む構成としたものである。
【０００３】上記ＥＬ素子１０を駆動するときには、透明電極１２とアルミ電極１３との間に、図６に示すように正弦波（サインウエーブ）の波形を有する交番電圧Ｓを印加し、発光層１１を構成する蛍光体を励起して発光を得るものである。このときに、交番電圧ＳはＥＬ素子１０に高い発光効率が得られる周波数とされるが、通常には２００〜１ＫＨｚの範囲に最適値がある。また、電圧は８０〜１５０Ｖの範囲である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記した従来の駆動方法では、交番電圧Ｓの波形に正弦波が要求されるので、交番電圧Ｓの発生にはコイル（Ｌ）とコンデンサ（Ｃ）とによるＬＣ共振回路を使用せざるを得ないものとなり、しかも、このときの周波数が比較的に低いのでコイルやコンデンサが大型のものとなり、インバータなど駆動装置が大型化する問題点を生じている。また、上記したインバータなどの駆動装置は出力波形を正弦波とした場合、例えば矩形波のものと比較すると効率が低下し、駆動装置は一層に大型化して上記の問題点を一層に顕著なものとする。
【０００５】ここで、前記ＥＬ素子１０の駆動に正弦波の交番電圧Ｓが要求される理由は、図５からも明らかなように透明電極１２とアルミ電極１３とが対峙するコンデンサと同様な構成であるので、矩形波のように一方の電位から他方の電位に急激に変化する波形を印加すると、その変化時に過大な充電電流が流れるものとなり、その時の過大電流により発光層１１が破損するものと成るからである。従って、例えばＩＣ化などにより小型化が可能であると矩形波の駆動装置は採用できないとされている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の課題を解決するための具体的な手段として、発光層を透明電極とアルミ電極で挟み、両電極間に交番電圧を印加して成るＥＬ素子の駆動方法において、前記交番電圧は、正極側の半サイクルと負極側の半サイクルとのそれぞれが少なくとも各三段の昇圧部および降圧部を有する階段状波形とされていることを特徴とするＥＬ素子の駆動方法を提供することで課題を解決するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１に符号Ｅで示すものは本発明に係るＥＬ素子の駆動方法で採用する交番電圧の第一の実施形態であり、この交番電圧ＥをＥＬ素子１０（図５参照）の透明電極１２とアルミ電極１３との間に印加することで点灯を行わせるものである。
【０００８】このときに、前記交番電圧Ｅの波形は、電位が上昇する部分（以下、昇圧部ＥＵと称する）においても、電位が下降する部分（以下、降圧部ＥＤ）においても階段状となるものとされている。そして、この第一の実施形態では交番電圧Ｅは正極性側の半サイクルと、負極性側の半サイクルとが対称形状とされている。
【０００９】ここで、前記交番電圧Ｅの波形について更に詳細に説明を行う。尚、上記にも説明したように、この第一の実施形態では正極性側の半サイクルと、負極性側の半サイクルとが対称形状であるので、説明は正極性側の半サイクルで代表させて行うものとする。
【００１０】前記交番電圧Ｅは、まず、昇圧部ＥＵではグランド電位０Ｖから、ＥＬ素子１０の特性に合わせて設定された最高電位まで上昇するものとされるが、この第一の実施形態では、グランド電位０Ｖから電位ＥＵ01、電位ＥＵ02、電位ＥＵ03、電位ＥＵ04を経由し、最高電位である電位ＥＵ05までの５段階のステップで電位を上昇するものとされている。
【００１１】そして、降圧部ＥＤでは逆に電位ＥＤ05から電位ＥＤ04、電位ＥＤ03、電位ＥＤ02、電位ＥＤ01、と経由して５段階のステップで電位を降下させ、グランド電位０Ｖに達するものとされている。このときに、この実施形態では、電位ＥＵ01と電位ＥＤ01、電位ＥＵ02と電位ＥＤ02、電位ＥＵ03と電位ＥＤ03、電位ＥＵ04と電位ＥＤ04および電位ＥＵ05と電位ＥＤ05はそれぞれ同電位とされている。
【００１２】また、前記電位ＥＵ01〜電位ＥＵ05およびＥＤ01〜電位ＥＤ05のそれぞれは、所定の時限はそれぞれが設定された電位を保つものとされているので、昇圧部ＥＵにおいても降圧部ＥＤにおいても電位の変化は階段状となり、且つ、昇圧部ＥＵと降圧部ＥＤは対称の形状を有するものとなる。
【００１３】図２に示すものは、上記に説明した交番電圧ＥをＥＬ素子１０に印加したときの電流波形Ａであり、例えばグランド電位０Ｖと電位ＥＵ01との間など、各電位間では急激な電圧変化を生じるので、ピーク状の充電電流を生じるものとはなるが、本発明によりグランド電位０Ｖから最高電位ＥＵ05の間が階段状に分割されたことで、それぞれの電位間に生じる充電電流のピーク値は、一度にグランド電位０Ｖから最高電位ＥＵ05まで上昇させる場合に比べて少ないものとなる。
【００１４】図３は、同一電圧、同一周波数（１００Ｖ，４００Ｈｚ）でＥＬ素子１０を上記の本発明の交番電圧Ｅで駆動したときの輝度維持率Ｂ１と、従来例の正弦波の交番電圧Ｓで駆動したときの輝度維持率Ｂ０とを示すものであり、上記のようにピーク値が低減されたことで、本発明の交番電圧Ｅで駆動した場合にも、従来例の正弦波で駆動するのと同等以上の輝度維持率、即ち、寿命をＥＬ素子１０に対し与えることが可能となる。
【００１５】ここで、交番電圧Ｅを階段状に分割する段数に関して述べれば、これは駆動するべきＥＬ素子１０の特性、あるいは、必要とされる駆動電圧などの条件により適宜に設定されるものであり、例えば、駆動電圧が低く且つ発光層１１も耐久性が高いものであれば、段数は少なくても良いものとなる。要はＥＬ素子１０に充分な寿命が保証されれば良く、本発明を成すための試作、検討の結果では、少なくとも３段とすることで、その目的は達成されるものである。
【００１６】次いで、本発明の駆動方法である交番電圧Ｅの発生手段について考察を行ってみると、この交番電圧Ｅは階段状に変化するものであるので、例えば梯子型抵抗回路など簡便なデジタル回路手段による波形生成手段により、コイル、コンデンサなどを使用することなく発生させることが可能となり、極めて小型に駆動装置が形成できるものとなる。
【００１７】図４は、本発明の第二の実施形態の交番電圧Ｅ１を示すものであり、実際にＥＬ素子１０を駆動してみると、例えば電極特性の相違などにより、透明電極１２側から流れる電流とアルミ電極１３側から流れる電流とに、即ち、正負の半サイクルの間に電流値に差を生じる場合を往々に生じる。
【００１８】このときに、通常には、ＥＬ素子１０に対する寿命の確保などの面から、電流が多く流れる側を基準として電圧が設定されるので、電流が少ない側の半サイクルの駆動においてはＥＬ素子１０の発光量は不十分なものとなり、結果としてＥＬ素子１０に期待する光量が得られないものとなっている。
【００１９】この第二の実施形態は、上記の状態に対応して成されたものであり、本発明の駆動方法では、正極性側の半サイクル用と負極性側の半サイクル用とのそれぞれに専用の梯子型抵抗回路など波形生成手段を設けることで、それぞれの半サイクルの電圧調整が可能となる。
【００２０】そして、この第二の実施形態では、前記交番電圧Ｅ１において、例えば透明電極１２に印加する昇圧部ＥＵの電位ＥＵ01〜ＥＵ05、および、降圧部ＥＤの電位ＥＤ01〜ＥＤ05に対して、アルミ電極１３に印加する昇圧部ＥＵの電位ＥＵ11〜ＥＵ15、および、降圧部ＥＤの電位ＥＤ11〜ＥＤ15のそれぞれを電圧を高く設定し、透明電極１２と同じ電流が流れるものと調整するものである。
【００２１】
【発明の効果】以上に説明したように本発明により、交番電圧は、正負極性電圧の双方が少なくとも各３段の昇圧部および降圧部を有する階段状波形とされているＥＬ素子の駆動方法としたことで、ＥＬ素子に過電流による寿命の短縮を生じることなく、コンデンサ、コイルなどを使用することなく発生することができる波形の交番電圧での駆動を可能とし駆動回路を小型化し、この種の装置の全体構成の小型化に極めて優れた効果を奏するものである。
【００２２】また、上記の構成としたことで、正極側の半サイクルと負極側の半サイクルとの電位を個別に設定することを可能とし、例えば電極の特性の相違などにより一方の電極の側の電圧に対する駆動効率が低く、これによりＥＬ素子の全体としての発光光量が低下する問題に対しても、電流が高効率側と同一となるように低効率側の電圧を調整できるものとし、寿命に影響を及ぼすことなく光量の増加を可能とする優れた効果も奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るＥＬ素子の駆動方法の第一の実施形態の電圧波形を示すグラフである。
【図２】 同じ第一の実施形態の電流波形を示すグラフである。
【図３】 同じ第一の実施形態による寿命特性を従来例との比較で示すグラフである。
【図４】 同じく本発明に係るＥＬ素子の駆動方法の第二の実施形態の電圧波形を示すグラフである。
【図５】 ＥＬ素子の構成の例を示す説明図である。
【図６】 従来例の駆動方法における電圧波形を示すグラフである。
【符号の説明】
１０……ＥＬ素子
１１……発光層
１２……透明電極
１３……アルミ電極
Ｅ、Ｅ１……交番電圧
ＥＵ……昇圧部
ＥＵ01〜ＥＵ05、ＥＵ11〜ＥＵ15……電位
ＥＤ……降圧部
ＥＤ01〜ＥＤ05、ＥＤ11〜ＥＤ15……電位
Ａ……電流波形
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子と称されている、蛍光体に電場を加えることで発光させる素子の駆動方法に関するものであり、詳細には、駆動を行うときの電圧波形の改良に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】図５に示すものはＥＬ素子１０の基本的な構成であり、例えばZnS:Cu,Al などの組成を有する蛍光体により形成した発光層１１の一方の面にＩＴＯなど透明で且つ導電性を有する部材で形成された透明電極１２を設け、他方の面にアルミニウムの蒸着などにより形成されたアルミ電極１３を設け、両電極１２、１３で発光層１１を挟む構成としたものである。
【０００３】上記ＥＬ素子１０を駆動するときには、透明電極１２とアルミ電極１３との間に、図６に示すように正弦波（サインウエーブ）の波形を有する交番電圧Ｓを印加し、発光層１１を構成する蛍光体を励起して発光を得るものである。このときに、交番電圧ＳはＥＬ素子１０に高い発光効率が得られる周波数とされるが、通常には２００〜１ＫＨｚの範囲に最適値がある。また、電圧は８０〜１５０Ｖの範囲である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記した従来の駆動方法では、交番電圧Ｓの波形に正弦波が要求されるので、交番電圧Ｓの発生にはコイル（Ｌ）とコンデンサ（Ｃ）とによるＬＣ共振回路を使用せざるを得ないものとなり、しかも、このときの周波数が比較的に低いのでコイルやコンデンサが大型のものとなり、インバータなど駆動装置が大型化する問題点を生じている。また、上記したインバータなどの駆動装置は出力波形を正弦波とした場合、例えば矩形波のものと比較すると効率が低下し、駆動装置は一層に大型化して上記の問題点を一層に顕著なものとする。
【０００５】ここで、前記ＥＬ素子１０の駆動に正弦波の交番電圧Ｓが要求される理由は、図５からも明らかなように透明電極１２とアルミ電極１３とが対峙するコンデンサと同様な構成であるので、矩形波のように一方の電位から他方の電位に急激に変化する波形を印加すると、その変化時に過大な充電電流が流れるものとなり、その時の過大電流により発光層１１が破損するものと成るからである。従って、例えばＩＣ化などにより小型化が可能であると矩形波の駆動装置は採用できないとされている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の課題を解決するための具体的な手段として、発光層を透明電極とアルミ電極で挟み、両電極間に交番電圧を印加して成るＥＬ素子の駆動方法において、前記交番電圧は、正極側の半サイクルと負極側の半サイクルとのそれぞれが少なくとも各三段の昇圧部および降圧部を有する階段状波形とされていることを特徴とするＥＬ素子の駆動方法を提供することで課題を解決するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１に符号Ｅで示すものは本発明に係るＥＬ素子の駆動方法で採用する交番電圧の第一の実施形態であり、この交番電圧ＥをＥＬ素子１０（図５参照）の透明電極１２とアルミ電極１３との間に印加することで点灯を行わせるものである。
【０００８】このときに、前記交番電圧Ｅの波形は、電位が上昇する部分（以下、昇圧部ＥＵと称する）においても、電位が下降する部分（以下、降圧部ＥＤ）においても階段状となるものとされている。そして、この第一の実施形態では交番電圧Ｅは正極性側の半サイクルと、負極性側の半サイクルとが対称形状とされている。
【０００９】ここで、前記交番電圧Ｅの波形について更に詳細に説明を行う。尚、上記にも説明したように、この第一の実施形態では正極性側の半サイクルと、負極性側の半サイクルとが対称形状であるので、説明は正極性側の半サイクルで代表させて行うものとする。
【００１０】前記交番電圧Ｅは、まず、昇圧部ＥＵではグランド電位０Ｖから、ＥＬ素子１０の特性に合わせて設定された最高電位まで上昇するものとされるが、この第一の実施形態では、グランド電位０Ｖから電位ＥＵ01、電位ＥＵ02、電位ＥＵ03、電位ＥＵ04を経由し、最高電位である電位ＥＵ05までの５段階のステップで電位を上昇するものとされている。
【００１１】そして、降圧部ＥＤでは逆に電位ＥＤ05から電位ＥＤ04、電位ＥＤ03、電位ＥＤ02、電位ＥＤ01、と経由して５段階のステップで電位を降下させ、グランド電位０Ｖに達するものとされている。このときに、この実施形態では、電位ＥＵ01と電位ＥＤ01、電位ＥＵ02と電位ＥＤ02、電位ＥＵ03と電位ＥＤ03、電位ＥＵ04と電位ＥＤ04および電位ＥＵ05と電位ＥＤ05はそれぞれ同電位とされている。
【００１２】また、前記電位ＥＵ01〜電位ＥＵ05およびＥＤ01〜電位ＥＤ05のそれぞれは、所定の時限はそれぞれが設定された電位を保つものとされているので、昇圧部ＥＵにおいても降圧部ＥＤにおいても電位の変化は階段状となり、且つ、昇圧部ＥＵと降圧部ＥＤは対称の形状を有するものとなる。
【００１３】図２に示すものは、上記に説明した交番電圧ＥをＥＬ素子１０に印加したときの電流波形Ａであり、例えばグランド電位０Ｖと電位ＥＵ01との間など、各電位間では急激な電圧変化を生じるので、ピーク状の充電電流を生じるものとはなるが、本発明によりグランド電位０Ｖから最高電位ＥＵ05の間が階段状に分割されたことで、それぞれの電位間に生じる充電電流のピーク値は、一度にグランド電位０Ｖから最高電位ＥＵ05まで上昇させる場合に比べて少ないものとなる。
【００１４】図３は、同一電圧、同一周波数（１００Ｖ，４００Ｈｚ）でＥＬ素子１０を上記の本発明の交番電圧Ｅで駆動したときの輝度維持率Ｂ１と、従来例の正弦波の交番電圧Ｓで駆動したときの輝度維持率Ｂ０とを示すものであり、上記のようにピーク値が低減されたことで、本発明の交番電圧Ｅで駆動した場合にも、従来例の正弦波で駆動するのと同等以上の輝度維持率、即ち、寿命をＥＬ素子１０に対し与えることが可能となる。
【００１５】ここで、交番電圧Ｅを階段状に分割する段数に関して述べれば、これは駆動するべきＥＬ素子１０の特性、あるいは、必要とされる駆動電圧などの条件により適宜に設定されるものであり、例えば、駆動電圧が低く且つ発光層１１も耐久性が高いものであれば、段数は少なくても良いものとなる。要はＥＬ素子１０に充分な寿命が保証されれば良く、本発明を成すための試作、検討の結果では、少なくとも３段とすることで、その目的は達成されるものである。
【００１６】次いで、本発明の駆動方法である交番電圧Ｅの発生手段について考察を行ってみると、この交番電圧Ｅは階段状に変化するものであるので、例えば梯子型抵抗回路など簡便なデジタル回路手段による波形生成手段により、コイル、コンデンサなどを使用することなく発生させることが可能となり、極めて小型に駆動装置が形成できるものとなる。
【００１７】図４は、本発明の第二の実施形態の交番電圧Ｅ１を示すものであり、実際にＥＬ素子１０を駆動してみると、例えば電極特性の相違などにより、透明電極１２側から流れる電流とアルミ電極１３側から流れる電流とに、即ち、正負の半サイクルの間に電流値に差を生じる場合を往々に生じる。
【００１８】このときに、通常には、ＥＬ素子１０に対する寿命の確保などの面から、電流が多く流れる側を基準として電圧が設定されるので、電流が少ない側の半サイクルの駆動においてはＥＬ素子１０の発光量は不十分なものとなり、結果としてＥＬ素子１０に期待する光量が得られないものとなっている。
【００１９】この第二の実施形態は、上記の状態に対応して成されたものであり、本発明の駆動方法では、正極性側の半サイクル用と負極性側の半サイクル用とのそれぞれに専用の梯子型抵抗回路など波形生成手段を設けることで、それぞれの半サイクルの電圧調整が可能となる。
【００２０】そして、この第二の実施形態では、前記交番電圧Ｅ１において、例えば透明電極１２に印加する昇圧部ＥＵの電位ＥＵ01〜ＥＵ05、および、降圧部ＥＤの電位ＥＤ01〜ＥＤ05に対して、アルミ電極１３に印加する昇圧部ＥＵの電位ＥＵ11〜ＥＵ15、および、降圧部ＥＤの電位ＥＤ11〜ＥＤ15のそれぞれを電圧を高く設定し、透明電極１２と同じ電流が流れるものと調整するものである。
【００２１】
【発明の効果】以上に説明したように本発明により、交番電圧は、正負極性電圧の双方が少なくとも各３段の昇圧部および降圧部を有する階段状波形とされているＥＬ素子の駆動方法としたことで、ＥＬ素子に過電流による寿命の短縮を生じることなく、コンデンサ、コイルなどを使用することなく発生することができる波形の交番電圧での駆動を可能とし駆動回路を小型化し、この種の装置の全体構成の小型化に極めて優れた効果を奏するものである。
【００２２】また、上記の構成としたことで、正極側の半サイクルと負極側の半サイクルとの電位を個別に設定することを可能とし、例えば電極の特性の相違などにより一方の電極の側の電圧に対する駆動効率が低く、これによりＥＬ素子の全体としての発光光量が低下する問題に対しても、電流が高効率側と同一となるように低効率側の電圧を調整できるものとし、寿命に影響を及ぼすことなく光量の増加を可能とする優れた効果も奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るＥＬ素子の駆動方法の第一の実施形態の電圧波形を示すグラフである。
【図２】 同じ第一の実施形態の電流波形を示すグラフである。
【図３】 同じ第一の実施形態による寿命特性を従来例との比較で示すグラフである。
【図４】 同じく本発明に係るＥＬ素子の駆動方法の第二の実施形態の電圧波形を示すグラフである。
【図５】 ＥＬ素子の構成の例を示す説明図である。
【図６】 従来例の駆動方法における電圧波形を示すグラフである。
【符号の説明】
１０……ＥＬ素子
１１……発光層
１２……透明電極
１３……アルミ電極
Ｅ、Ｅ１……交番電圧
ＥＵ……昇圧部
ＥＵ01〜ＥＵ05、ＥＵ11〜ＥＵ15……電位
ＥＤ……降圧部
ＥＤ01〜ＥＤ05、ＥＤ11〜ＥＤ15……電位
Ａ……電流波形
【特許請求の範囲】
【請求項１】 発光層を透明電極とアルミ電極で挟み、両電極間に交番電圧を印加して成るＥＬ素子の駆動方法において、前記交番電圧は、正極側の半サイクルと負極側の半サイクルとのそれぞれが少なくとも各三段の昇圧部および降圧部を有する階段状波形とされていることを特徴とするＥＬ素子の駆動方法。
【請求項２】 前記交番電圧は、正極性側の半サイクルと負極側の半サイクルとの電位のグランド電位に対する絶対値を非対称として設定していることを特徴とする請求項１記載のＥＬ素子の駆動方法。
【請求項１】 発光層を透明電極とアルミ電極で挟み、両電極間に交番電圧を印加して成るＥＬ素子の駆動方法において、前記交番電圧は、正極側の半サイクルと負極側の半サイクルとのそれぞれが少なくとも各三段の昇圧部および降圧部を有する階段状波形とされていることを特徴とするＥＬ素子の駆動方法。
【請求項２】 前記交番電圧は、正極性側の半サイクルと負極側の半サイクルとの電位のグランド電位に対する絶対値を非対称として設定していることを特徴とする請求項１記載のＥＬ素子の駆動方法。
【図１】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【特許番号】特許第３２２９８１９号（Ｐ３２２９８１９）
【登録日】平成１３年９月７日（２００１．９．７）
【発行日】平成１３年１１月１９日（２００１．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平８−１９７６８３
【出願日】平成８年７月２６日（１９９６．７．２６）
【公開番号】特開平１０−４１０６８
【公開日】平成１０年２月１３日（１９９８．２．１３）
【審査請求日】平成１０年１２月２４日（１９９８．１２．２４）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【参考文献】
【文献】特開 昭５３−１０５１８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平１−１１５０９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６３−１４６３９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５７−１０４９８５（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１３年９月７日（２００１．９．７）
【発行日】平成１３年１１月１９日（２００１．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成８年７月２６日（１９９６．７．２６）
【公開番号】特開平１０−４１０６８
【公開日】平成１０年２月１３日（１９９８．２．１３）
【審査請求日】平成１０年１２月２４日（１９９８．１２．２４）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【参考文献】
【文献】特開 昭５３−１０５１８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平１−１１５０９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６３−１４６３９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５７−１０４９８５（ＪＰ，Ａ）
[ Back to top ]