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发光元件阵列驱动装置、打印头、图形形成设备以及信号提供方法

摘要

公开了一种发光元件阵列驱动装置、打印头、图像形成设备及信号提供方法。发光元件阵列驱动装置包括:多个发光元件;多个彼此电连接成阵列并分别电连接到发光元件的开关元件,设置各个发光元件在接通时准备发光,并在断开时不准备发光;提供转移信号的转移信号提供单元,该转移信号通过将每个开关元件从断开状态顺序切换到接通状态再切换到断开状态来使多个开关元件接通,将各个开关元件被接通的多个时间段布置成使得针对两个相邻连接开关元件的每两个时间段具有重叠时间段;以及提供具有发光时间段的发光信号的发光信号提供单元,其中根据上述重叠的开始点来设定每个发光时间段的结束点,而其开始点被设定到每个结束点之前。

著录项

  • 公开/公告号CN101746153A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2010-06-23

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 富士施乐株式会社;

    申请/专利号CN200910176007.8

  • 发明设计人 大野诚治;

    申请日2009-09-18

  • 分类号B41J2/45;G03G15/00;G03G15/01;

  • 代理机构北京天昊联合知识产权代理有限公司;

  • 代理人陈源

  • 地址 日本东京

  • 入库时间 2023-12-18 00:18:34

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2013-12-04

    授权

    授权

  • 2011-11-02

    实质审查的生效 IPC(主分类):B41J2/45 申请日:20090918

    实质审查的生效

  • 2010-06-23

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及发光元件阵列驱动装置、打印头、图形形成设备以及信号提供方法。

背景技术

在诸如打印机、复印机或传真机之类的电子照相图像形成设备中,按照如下方法将图像形成在记录纸张上。首先,通过使光学记录单元发光将图像信息传输到光电导体上来在该均匀充电的光电导体上形成静电潜像。随后,通过用调色剂显影来使静电潜像可见。最后,将调色剂图像转印并定影到记录纸张上。除了一种通过使用激光束在第一扫描方向进行激光扫描来执行曝光的光学扫描记录单元之外,近年来响应降低设备尺寸的要求,还使用了一种利用以下LED打印头(LPH)的记录装置来作为这种光学记录单元。这种LPH包括排列在第一扫描方向的多个发光二极管(LED)来作为发光元件。

日本专利申请公开No.2003-182143提出了一种通过改变自扫描发光器件(SLED)阵列中针对每个发光元件的发光时间段结束时刻来校正不规则浓度的技术。

同时,日本专利申请公开NO.2004-195796提出了一种用低于传统技术中的电源电压来驱动SLED的技术。在这种技术中,电平移位单元将用于驱动转移元件的转移信号电压从电源电压移位到驱动操作所需的值。

在此,SLED驱动操作期间有时会发生“转移错误”。转移错误是一种接通的转移晶闸管在该转移晶闸管应当关断的适当时刻以外的其他时刻被关闭而导致正常转移操作失败的现象。

本发明的目的是提供不大会引起转移错误的发光元件阵列驱动装置、打印头、图像形成设备、和信号提供方法。

发明内容

根据本发明的第一方面,提供了一种发光元件阵列驱动装置,包括:多个发光元件;多个开关元件,它们分别电连接到多个发光元件并且它们彼此电连接成阵列,每一个开关元件在接通时都使得连接到该开关元件的一个发光元件准备发光,并且在断开时都使得连接到该开关元件的一个发光元件不准备发光;转移信号提供单元,其用于提供转移信号,该转移信号通过将每个开关元件从断开状态顺序切换到接通状态再切换到断开状态来在多个开关元件之间传送接通状态,该转移信号具有多个时间段,在每个时间段内开关元件之一被接通,将这些时间段布置成使得针对两个相邻连接开关元件的每两个时间段具有重叠时间段,而这两个开关元件在该重叠时间段内都被接通;以及发光信号提供单元,其提供具有发光时间段的发光信号,在每个发光时间段内发光元件之一被接通,每个发光时间段都具有根据重叠时间段的开始点设定的结束点,在该重叠时间段期间提供了要将两个相邻连接开关元件都接通的转移信号,并且每个发光时间段都具有被设定到结束点之前的一个时间点上的开始点。

根据本发明的第二方面,在第一方面的发光元件阵列驱动装置中,每个发光时间段的开始点是重叠时间段的结束点之后的时间点,在该重叠时间段期间,与发光元件之一对应提供的一个开关元件以及电连接到所述一个开关元件的上游的一个开关元件都被接通,并且是与所述上游的一个开关元件对应的一个发光元件被设置为准备发光的一个时间段的结束点之后的时间点。

根据本发明的第三方面,在第一方面的发光元件阵列驱动装置中,每个发光时间段的结束点被设置为一个时间点,该时间点在提供了要将两个相邻连接开关元件都接通的转移信号的重叠时间段的开始点之前,在提供了要将两个相邻连接开关元件的上游的一个开关元件切换到断开状态的转移信号之后,以及在两个相邻连接开关元件的下游的一个处在断开状态的开关元件被切换到接通状态的时间段内。

根据本发明的第四方面,在第一方面的发光元件阵列驱动装置中,每个发光时间段的结束点被设置为在重叠时间段的开始点之前20ns内,在该重叠时间段期间提供了要将与发光元件之一对应提供的一个开关元件以及电连接到所述一个开关元件的下游的一个开关元件都接通的转移信号。

根据本发明的第五方面,在第一方面的发光元件阵列驱动装置中,每个发光时间段的结束点被设置为一个时间点,该时间点在提供了要将两个相邻连接开关元件都接通的转移信号的重叠时间段的开始点之后,在与两个相邻连接开关元件的下游的一个开关元件相连接的一个发光元件被保持不准备发光的一个时间段的结束点之前。

根据本发明的第六方面,在第一和第二方面中任何一个的发光元件阵列驱动装置中,每个发光时间段的开始点是针对每个发光元件来设置的。

根据本发明的第七方面,在第一方面的发光元件阵列驱动装置中,转移信号提供单元包括电平移位单元。

根据本发明的第八方面,在第七方面的发光元件阵列驱动装置中,电平移位单元具有连接到一个开关元件的一端,以及另一端,其平行分支为一个连接到电容器的信号线和一个连接到电阻器的信号线。

根据本发明的第九方面,在第一到第五方面中的任何一个的发光元件阵列驱动装置中,每个发光元件和每个开关元件都由晶闸管形成。

根据本发明的第十方面,提供一种打印头,包括:曝光单元,其对图像载体进行曝光;以及光学单元,其将曝光单元所发射的光聚焦在图像载体上,所述曝光单元包括:发光装置,其包括多个发光元件,以及多个开关元件,所述多个开关元件分别电连接到多个发光元件并且彼此电连接成阵列,每一个开关元件在接通时都将连接到该开关元件的一个发光元件设置为准备发光,并且在断开时都将连接到该开关元件的一个发光元件设置为不准备发光;转移信号提供单元,其用于提供转移信号,该转移信号通过将每个开关元件从断开状态顺序切换到接通状态再切换到断开状态来在多个开关元件之间传送接通状态,该转移信号具有多个时间段,在每个时间段内开关元件之一被接通,将这些时间段布置成使得针对两个相邻连接开关元件的每两个时间段具有重叠时间段,而这两个开关元件在该重叠时间段期间都被接通;以及发光信号提供单元,其提供具有发光时间段的发光信号,在每个发光时间段内发光元件之一被接通,每个发光时间段都具有根据重叠时间段的开始点设定的结束点,在该重叠时间段期间提供了要将两个相邻连接开关元件都接通的转移信号,并且每个发光时间段都具有被设定到结束点之前的一个时间点上的开始点。

根据本发明的第十一方面,在第十方面的打印头中,打印头包括多个发光装置。

根据本发明的第十二方面,提供一种图像形成设备,包括:曝光单元,其对图像载体进行曝光以在图像载体上形成静电潜像;光学单元,其将曝光单元所发射的光聚焦在图像载体上;显影单元,其将形成在图像载体上的静电潜像显影;以及转印单元,其将显影在图像载体上的图像转印到一个转印体上,所述曝光单元包括:充电单元,其对图像载体进行充电;多个发光装置,其每一个都包括多个发光元件,以及多个开关元件,所述多个开关元件分别电连接到多个发光元件并且彼此电连接成阵列,每一个开关元件在接通时都将连接到该开关元件的一个发光元件设置为准备发光,并且在断开时都将连接到该开关元件的一个发光元件设置为不准备发光;转移信号提供单元,其用于提供转移信号,该转移信号通过将每个开关元件从断开状态顺序切换到接通状态再切换到断开状态来在多个开关元件之间传送接通状态,该转移信号具有多个时间段,在每个时间段内开关元件之一被接通,将这些时间段布置成使得针对两个相邻连接开关元件的每两个时间段具有重叠时间段,而这两个开关元件在该重叠时间段期间都被接通;以及发光信号提供单元,其提供具有发光时间段的发光信号,在每个发光时间段内发光元件之一被接通,每个发光时间段都具有根据重叠时间段的开始点设定的结束点,在该重叠时间段期间提供了要将两个相邻连接开关元件都接通的转移信号,并且每个发光时间段都具有被设定到结束点之前的一个时间点上的开始点。

根据本发明第十三方面,提供一种用于发光元件阵列驱动装置的信号提供方法,所述发光元件阵列驱动装置包括多个发光元件,以及多个开关元件,所述多个开关元件分别电连接到多个发光元件并且所述多个开关元件彼此电连接成阵列,每一个开关元件在接通时都将连接到该开关元件的一个发光元件设置为准备发光,并且在断开时都将连接到该开关元件的一个发光元件设置为不准备发光;所述信号提供方法包括步骤:提供转移信号,该转移信号通过将每个开关元件从断开状态顺序切换到接通状态再切换到断开状态来在多个开关元件之间传送接通状态,该转移信号具有多个时间段,在每个时间段内开关元件之一被接通,将这些时间段布置成使得针对两个相邻连接开关元件的每两个时间段具有重叠时间段,而这两个开关元件在该重叠时间段期间都被接通;以及提供具有发光时间段的发光信号,在每个发光时间段内发光元件之一被接通,每个发光时间段都具有根据重叠时间段的开始点设定的结束点,在该重叠时间段期间提供了要将两个相邻连接开关元件都接通的转移信号,并且每个发光时间段都具有被设定到结束点之前的一个时间点上的开始点。

根据本发明第一方面,可提供一种发光元件阵列驱动装置,与未使用本发明的情况相比,其更不容易引起转移错误。

根据本发明第二方面,与未使用本发明的情况相比,可以更可靠地防止不期望发光的发光元件发光。

根据本发明第三方面,可更容易地形成一种发光元件阵列驱动装置,与未使用本发明的情况相比,其更不容易引起转移错误。

根据本发明第四方面,可更容易地形成一种发光元件阵列驱动装置,与未使用本发明的情况相比,其更不容易引起转移错误。

根据本发明第五方面,可更容易地形成一种发光元件阵列驱动装置,与未使用本发明的情况相比,其更不容易引起转移错误。

根据本发明第六方面,允许发光元件阵列驱动装置中的驱动电路与未使用本发明的情况相比具有更小的电流提供能力。

根据本发明第七方面,可提供一种发光元件阵列驱动装置,与未使用本发明的情况相比,其具有更低的电源电压。

根据本发明第八方面,可提供一种发光元件阵列驱动装置,与未使用本发明的情况相比,其具有更简单的配置以及更低的电源电压。

根据本发明第九方面,可提供一种与未使用本发明的情况相比更小的发光元件阵列驱动装置。

根据本发明第十方面,可提供一种与未使用本发明的情况相比更小的打印头。

根据本发明第十一方面,可提供一种与未使用本发明的情况相比更小的打印头。

根据本发明第十二方面,可提供一种与未使用本发明的情况相比更小的图像形成设备。

根据本发明第十三方面,可提供一种发光元件阵列驱动装置,与未使用本发明的情况相比,其更不容易引起转移错误。

附图说明

将根据以下附图来详细描述本发明的示例实施例,其中:

图1示出了应用本示例实施例的图像形成设备的整体配置;

图2示出了应用本示例实施例的打印头的结构;

图3是发光元件阵列驱动装置的平面图;

图4是图示出发光元件阵列驱动装置的电路配置的示图;

图5是图示出发光元件阵列驱动装置的详细电路配置的示图;

图6示出了转移晶闸管、以及用于在驱动电路和电平移位电路中提供转移信号的部分;

图7A和图7B示出了SLED的平面布局及截面图;

图8是示出了由驱动电路和电平移位电路输出的驱动信号以及SLED中的信号线等的电势的时间图;

图9是示出了本示例实施例以及比较示例所采用的试验条件的时间图;

图10是示出了实施例示例与比较示例的试验结果的图表;

图11是图示出SLED中转移错误的时间图;以及

图12是发光晶闸管和转移晶闸管的截面图,用于解释转移错误。

具体实施方式

以下将参考附图给出用于执行本发明最佳模式(下称示例实施例)的详细描述。

图1示出了应用本示例实施例的图像形成设备1的整体配置。图1所示的图像形成设备1通常是被称为串联图像形成设备。图像形成设备1包括图像形成处理单元10、图像输出控制器30以及图像处理器40。图像形成处理单元10根据不同的彩色图像数据集来形成图像。图像输出控制器30控制图像形成处理单元10。图像处理器40被连接到诸如个人计算机(PC)2和图像读取设备3之类的装置上,用于对从上述装置接收到的图像数据执行预定的图像处理。

图像形成处理单元10包括图像形成单元11。图像形成单元11是由多个以规则间隔平行布置的引擎形成的。具体地说,图像形成单元11由4个图像形成单元11Y、11M、11C和11K形成。图像形成单元11Y、11M、11C和11K的每一个都包括光导鼓12、充电装置13、打印头14和显影装置15。在作为图像载体示例的光导鼓12上形成一个静电潜像,并且该光导鼓12保留一个调色剂图像。作为充电单元示例的充电装置13以预定电势对光导鼓12的表面均匀充电。打印头14使通过充电装置13充电的光导鼓12曝光。作为显影单元示例的显影装置15使打印头14形成的静电潜像显影。这里,除了放入显影装置15中的调色剂颜色不同之外,图像形成单元11Y、11M、11C和11K具有几乎相同的配置。图像形成单元11Y、11M、11C和11K分别形成黄色(Y)、洋红色(M)、青色(C)和黑色(B)调色剂图像。

此外,图像形成处理单元10还包括片材传送带21、驱动辊22、转印辊23和定影装置24。片材传送带21传送记录片材,使得分别形成在图像形成单元11Y、11M、11C和11K的光导鼓12上的不同的调色剂图像通过多层转印而被转印到记录片材上。驱动辊22驱动片材传送带21。作为转印单元示例的每个转印辊23将形成在对应光导鼓12上的调色剂图像转印到记录片材上。定影装置24将调色剂图像定影在记录片材上。

图2示出了应用了本示例实施例的打印头14的结构。打印头14包括外壳61、自扫描发光器件阵列(SLED)63、电路板62和棒透镜阵列64。在电路板62上安装了SLED 63、SLED 63的驱动电路100(见图3,稍后将做描述)等。作为光学元件示例的棒透镜阵列64将SLED 63发出的光聚焦在光导鼓12的表面上。以下将电路板62、SLED 63、驱动电路100等统称为发光元件阵列驱动装置50。注意,发光元件阵列驱动装置50是曝光单元的一个示例。

图3是发光元件阵列驱动装置50的平面图。

发光元件阵列驱动装置50包括电路板62、SLED 63、驱动电路100和电平移位电路104。SLED 63是由例如58个排列在电路板62上的SLED芯片(CHIP1到CHIP58)形成的。每个SLED芯片都是一个发光器件示例,而电平移位电路104是一个电平移位单元示例。

在这里,SLED芯片(CHIP1到CHIP58)被排列成平行于光导鼓12的轴向(对应于第一扫描方向)的直线。另外,在每个SLED芯片(CHIP1到CHIP58)上沿长方形SLED芯片的长边以相等间距排列有例如128个发光晶闸管(图中未示出)。每个发光晶闸管都是发光元件的示例。SLED芯片被交替布置成z字形图案,从而在每两个相邻SLED芯片之间的连接处以第一扫描方向连续排列发光晶闸管。

图4是图示出发光元件阵列驱动装置50的电路配置的示图。电路板62提供有电源线105和106、信号线107(107_1到107_58)以及信号线108和109。通过电源线105将参考电势Vsub(例如0V)提供给SLED芯片(CHIP1到CHIP58)。通过电源线106将电源电压Vga(例如-3.3V)提供给SLED芯片(CHIP1到CHIP58)。通过信号线107由作为转移信号提供单元和发光信号提供单元的一个示例的驱动电路100来将发光信号ID(ID_1到ID_58)分别传送到SLED芯片。通过信号线108来传送作为成对转移信号之一的转移信号CK1。通过信号线109来传送作为成对转移信号的另一个的转移信号CK2。

通过信号线107将用于SLED芯片(CHIP1到CHIP58)的发光信号ID(ID_1到ID_58)分别输入到SLED芯片(CHIP1到CHIP58)。根据由图像处理器40输出的图像数据以及由图像输出控制器30输出的发光量校正值,每个发光信号ID(ID_1到ID_58)都在单个发光晶闸管的基础上来设置对于各个发光晶闸管的发光时间段。注意,根据预先测定的发光晶闸管各自的发光量值来设置用于各个发光晶闸管的发光量校正值。

同时,通过使驱动电路100输出的转移信号CK1C和转移信号CK1R通过电平移位电路104来获得转移信号CK1,并一同将转移信号CK1通过信号线108输入到SLED芯片(CHIP1到CHIP58)。类似地,通过使驱动电路100输出的转移信号CK2C和转移信号CK2R通过电平移位电路104来获得转移信号CK2,并一同将转移信号CK2通过信号线109输入到SLED芯片(CHIP1到CHIP58)。换句话说,由转移信号对CK1和CK2一同驱动SLED芯片(CHIP1到CHIP58),并对它们进行并行控制。

接下来,将对发光元件阵列驱动装置50的详细电路配置进行描述。

图5是图示出发光元件阵列驱动装置50的详细电路配置的示图。对于排列在根据示例实施例的发光元件阵列驱动装置50中的58个SLED芯片(CHIP1到CHIP58),图5仅示出了一个SLED芯片。注意,在以下描述中,将把SLED芯片简称为SLED 63。

首先描述驱动电路100和电平移位电路104。

驱动电路100包括缓冲器B1C和B2C以及分别提供转移信号CK1C、CK1R、CK2C和CK2R的三态缓冲器B1R和B2R。另外,驱动电路100还包括提供发光信号ID的缓冲器BID。而且,驱动电路还包括为转移信号CK1C、CK1R、CK2C和CK2R以及发光信号ID提供电压并且提供电源电压Vga和参考电势Vsub的电源(图中未示出)。

在这里,三态缓冲器是能够响应于输入其中的控制信号来将其输出端设置到高阻抗(Hiz)的缓冲器。

电平移位电路104包括电容器C1、电阻器R1B、电容器C2和电阻器R2B。电容器C1和电阻器R1B平行放置,电容器C1的一端连接到电阻器R1B的一端。电容器C1和电阻器R1B的这些互连的端还连接到SLED 63的输入端。类似地,电容器C2和电阻器R2B平行放置,电容器C2的一端连接到电阻器R2B的一端。电容器C2和电阻器R2B的这些互连端还连接到SLED 63的输入端。

同时,电容器C1没有连接到电阻器R1B的另一端经驱动电路100的输出端连接到缓冲器B1C的输出端。电阻器R1B没有连接到电容器C1的另一端经驱动电路100的输出端连接到三态缓冲器B1R的输出端。

类似地,电容器C2没有连接到电阻器R2B的另一端经驱动电路100的输出端连接到缓冲器B2C的输出端。电阻器R2B没有连接到电容器C2的另一端经驱动电路100的输出端连接到三态缓冲器B2R的输出端。

驱动电路100分别从缓冲器B1C和三态缓冲器B1R的输出端输出转移信号CK1C和CK1R。根据这些信号,电平移位电路104产生转移信号CK1并将该信号提供到SLED 63。类似地,驱动电路100分别从缓冲器B2C和三态缓冲器B2R的输出端输出转移信号CK2C和CK2R。根据这些信号,电平移位电路104产生转移信号CK2并将该信号提供到SLED 63。

另外,驱动电路100从缓冲器BID的输出端输出发光信号ID并将该发光信号ID经过电阻器RID提供到SLED 63。

接下来将描述SLED 63。

如图5所示,SLED 63包括了例如128个转移晶闸管T1到T128、128个发光晶闸管L1到L128、127个二极管D1到D127、一个启动二极管Ds、128个电阻器R1到R128、以及转移限流电阻器R1A和R2A。每个转移晶闸管T1到T128都是开关元件的示例,而每个发光晶闸管L1到L128都是发光元件的示例。转移限流电阻器R1A和R2A防止过电流分别流过信号线Φ1和Φ2。

转移晶闸管T1到T128按照数字顺序排列成直线,并且发光晶闸管L1到L128也按照数字顺序排列成直线。

在根据本示例实施例的SLED 63中,各个转移晶闸管T1到T128以及各个发光晶闸管L1到L128的阳极端经背面侧共用电极端86连接到电源线105。将参考电势Vsub(0V)提供到电源线105。

各个奇数转移晶闸管T1、T3、...、T127的阴极端被连接到信号线Φ1。将转移信号CK1经转移限流电阻器R1A提供到信号线Φ1。

同时,各个偶数晶闸管T2、T4、...、T128的阴极端被连接到信号线Φ2。将转移信号CK2经转移限流电阻器R2A提供到信号线Φ2。

另一方面,将转移晶闸管T1到T128的栅极端G1到G128经对应于转移晶闸管T1到T128提供的电阻器R1到R128分别连接到电源线106。将电源电压Vga(-3.3V)提供到电源线106。

另外,将转移晶闸管T1到T128的栅极端G1到G128分别连接到发光晶闸管L1到L128的栅极端。因此,下面将不对发光晶闸管L1到L128的栅极端与转移晶闸管T1到T128的栅极端G1到G128进行区分,因此也将发光晶闸管L1到L128的栅极端分别称为栅极端G1到G128。

转移晶闸管T1到T127的栅极端G1到G127被分别连接到二极管D1到D127的阳极端。转移晶闸管T2到T128的栅极端G2到G128被连接到二极管D1到D127的阴极端。换句话说,二极管D1到D127与介于G1到G128的任意两个相邻栅极端之间的二极管D1到D127之一串联。

另外,转移晶闸管T1的栅极端G1连接到启动二极管Ds的阴极端。同时,启动二极管Ds的阳极端连接到信号线Φ2。因此,经转移限流电阻器R2A向启动二极管Ds的阳极端提供转移信号CK2。

发光晶闸管L1到L128的阴极端连接到发光信号线ΦI,经电阻器RID向发光信号线ΦI提供发光信号ID。

图6示出了转移晶闸管T1、以及用于在图5的驱动电路100和电平移位电路104中提供转移信号CK1的部分。在图6中,转移晶闸管T1被示出为使用一个pnp晶体管Tr1和一个npn晶体管Tr2的等效电路。pnp晶体管Tr1的发射极端作为转移晶闸管T1的阳极端A1被连接到参考电势Vsub。pnp晶体管Tr1的集电极端作为转移晶闸管T1的栅极端G1。同时,npn晶体管Tr2的发射极端作为转移晶闸管T1的阴极端K1被连接到信号线Φ1。npn晶体管Tr2的基极端作为转移晶闸管T1的栅极端G1被连接到pnp晶体管Tr1的集电极端。另外,pnp晶体管Tr1的基极端被连接到npn晶体管Tr2的集电极端。

以上已经描述了驱动电路100和电平移位电路104,因此在此省略对它们的描述。

图7A示出了SLED 63的平面布局。图7B示出了沿图7A中示出的VIIB-VIIB线得到的截面图。换句话说,图7B示出了发光晶闸管L3、转移晶闸管T3和电阻器R3的截面图。

如图7A所示,SLED 63包括基板81、第一岛141、第二岛142、第三岛143、第四岛144和第五岛145。在第一岛141的每一个中都形成有发光晶闸管L1到L128中的一个、转移晶闸管T1到T128中对应的一个、以及二极管D1到D127中对应的一个(例如在第一岛141的一个中形成有发光晶闸管L3、转移晶闸管T3和二极管D3)。在第二岛142的每一个中都形成有电阻器R1到R128中的一个(例如在第二岛142的一个中形成有电阻器R3)。在第三岛143中形成有启动二极管Ds。在第四岛144和第五岛145中分别形成有转移限流电阻器R1A和R2A。

如图7B所示,SLED 63具有pnpn结构,其中p型第一半导体层82、n型第二半导体层83、p型第三半导体层84和n型第四半导体层85按此顺序层叠在基板81上。

在基板81的背面上形成背面侧共用电极端86。

在第一岛141的一个中形成发光晶闸管L3。发光晶闸管L3使用背面侧共用电极端86、欧姆电极121和欧姆电极131来分别作为阳极端、阴极端和栅极端G3。这里,欧姆电极121形成在n型第四半导体层85的区域111上,而在蚀刻去除n型第四半导体层85之后将欧姆电极131形成在p型第三半导体层84上。

另外,转移晶闸管T3还被形成在第一岛141中。转移晶闸管T3使用背面侧共用电极端86、欧姆电极122和欧姆电极131来分别作为阳极端、阴极端和栅极端G3。这里,欧姆电极122形成在n型第四半导体层85的区域112上,而欧姆电极131形成在p型第三半导体层84上。

欧姆电极131用作发光晶闸管L3和转移晶闸管T3共用的栅极端G3。

另外,尽管未在图7B中示出,但二极管D3也形成在第一岛141中。二极管D3使用p型第三半导体层84和n型第四半导体层85来分别作为阳极端和阴极端。

换句话说,发光晶闸管L3、转移晶闸管T3以及二极管D3都形成在第一岛141中。

在第二岛142的一个中,电阻器R3被形成在欧姆电极132与欧姆电极133之间,这两个电极都形成在p型第三半导体层84上。换句话说,电阻器R1到R128使用p型第三半导体层84来形成。

在第三岛143中形成启动二极管Ds。像二极管D3那样,启动二极管Ds也使用p型第三半导体层84和n型第四半导体层85来分别作为阳极端和阴极端。

在第四岛144和第五岛145中分别形成转移限流电阻器R1A和R2A。这些电阻器像电阻器R3那样使用p型第三半导体层84来形成。

以下将给出关于图7A中所示的第一岛141和第二岛142的连接关系的说明。

用作转移晶闸管T3和发光晶闸管L3共用栅极端G3的欧姆电极131连接到电阻器R3的欧姆电极132。另外,欧姆电极131还连接到形成在第一岛141相邻一个中的二极管D2的阴极端。发光晶闸管L3的欧姆电极121连接到发光信号线ΦI。奇数转移晶闸管T3的欧姆电极122连接到信号线Φ1。信号线Φ1经转移限流电阻器R1A连接到SLED 63的输入端。

注意,偶数转移晶闸管T2、T4、...、T128的每一个的阴极端都连接到信号线Φ2。信号线Φ2经转移限流电阻器R2A连接到SLED 63的输入端。

另外,每个第二岛142的欧姆电极133都连接到电源线106。

对于其他发光晶闸管、其他转移晶闸管以及其他二极管来说同样适用,因此在此省略对它们的描述。

接下来,将要描述由驱动电路100和电平移位电路104输出的用于驱动SLED 63的信号(驱动信号),并且描述SLED 63中的信号线Φ1和Φ2以及发光信号线ΦI的电势。

图8是示出了由驱动电路100和电平移位电路104输出的驱动信号以及SLED 63中的信号线Φ1和Φ2以及发光信号线ΦI的电势的时间图。这里假设时间以字母顺序从时间点a流到时间点u。

在SLED 63中,转移晶闸管以数字增加的顺序一个接一个地导通,并且对应于当前导通的转移晶闸管而提供的发光晶闸管被设置为准备发光。根据发光信号ID,当前被设置为准备发光的发光晶闸管受控发光或不发光,并且其发光时间段的长度也受控。

图8关注于对所有发光晶闸管L1到L4都“发光”的SLED 63中的这些发光晶闸管L1到L4的发光控制。

图8中的每个时间段T指示了一个发光晶闸管受控发光或不发光的时间段。具体来说,在从时间点b到时间点f的时间段T(L1)期间,发光晶闸管L1受控。在从时间点f到时间点j的时间段T(L2)期间,发光晶闸管L2受控。在从时间点j到时间点p的时间段T(L3)期间,发光晶闸管L3受控。在从时间点p到时间点u的时间段T(L4)期间,发光晶闸管L4受控。

下面将参考图5来描述图8的时间图。

在图8中,由缓冲器B1C输出转移信号CK1C(图8中的(A))并将该转移信号提供给电平移位电路104的电容器C1。同时,由三态缓冲器B1R输出转移信号CK1R(图8中的(B))并将该转移信号提供给电平移位电路104的电阻器R1B。

转移信号CK1(图8中的(C))是电平移位电路104中的电容器C1与电阻器R1B间连接处的电势。Φ1(图8中的(D))表示在SLED 63中离输入端比SLED 63的转移限流电阻器R1A离输入端更远的部分处信号线Φ1的电势。

类似地,由缓冲器B2C输出转移信号CK2C(图8中的(E))并将该转移信号提供给电平移位电路104的电容器C21。同时,由三态缓冲器B2R输出转移信号CK2R(图8中的(F))并将该转移信号提供给电平移位电路104的电阻器R2B。

转移信号CK2(图8中的(G))是电平移位电路104中的电容器C2与电阻器R2B间连接处的电势。Φ2(图8中的(H))表示在SLED 63中离输入端比SLED 63的转移限流电阻器R2A离输入端更远的部分处信号线Φ2的电势。

另外,发光信号ID(图8中的(I))使得发光晶闸管L1到L128发光或不发光,并如上所述针对发光晶闸管设置发光时间段。ΦI(图8中的(J))表示SLED 63中发光信号线ΦI的电势。

如上所述,由驱动电路100提供转移信号CK1C、CK1R、CK2C和CK2R,以及发光信号ID。同时,由转移信号CK1C和CK1R来生成转移信号CK1,而由转移信号CK2C和CK2R来生成转移信号CK2。Φ1、Φ2和ΦI表示SLED 63中的电势。

图8中的时间段T(L1)并非仅是发光晶闸管L1的发光控制时间段,而且还是SLED 63的驱动开始的时间段。因此,在时间段T(L1)中信号的波形不同于在随后的时间段T中信号的波形,因为例如在时间段T(L1)期间未施加转移信号CK2C和CK2R。因此,下面将通过使用时间段T(L3)和T(L4)中在随后时间段T中重复的信号波形来对信号进行略述。

转移信号CK1C、CK1R、CK2C和CK2R的每一个都重复时间段T(L3)和时间段T(L4)的整个时间段(2×T)的循环。因此将使用时间段T(L3)和时间段T(L4)(从时间点j到时间点u)的整个时间段T作为单位时间段来进行描述。

在时间点k,转移信号CK1C从高电平(以下称为“H”)变为低电平(以下称为“L”),随后在时间点r从“L”变为“H”。在单位时间段的其他部分内,转移信号CK1C被设置为“H”。

在时间点j,转移信号CK1R从“H”变为“L ”,随后在时间点r从“L”变为“H”。在单位时间段的其他部分内,转移信号CK1R被设置为“H”。

在时间点l,转移信号CK2C从“L”变为“H”,随后在时间点q从“H”变为“L”。在单位时间段的其他部分内,转移信号CK2C被设置为“L”。

在时间点l,转移信号CK2R从“L”变为“H”,随后在时间点p从“H”变为“L”。在单位时间段的其他部分内,转移信号CK2R被设置为“L”。

此处,对转移信号CK1C和CK2C的比较显示出通过沿图8中的时间轴将转移信号CK1C向右移动时间段T的长度而获得转移信号CK2C。类似地,通过沿图8中的时间轴将转移信号CK1R向右移动时间段T的长度而获得转移信号CK2R。

同时,在时间点n,发光信号ID从“H”变为发光信号ID的低电平(以下称为“Le”),并且随后在时间点p从“Le”变为“H”。在时间段T(L3)的其他部分内,发光信号ID被设置为“H”。注意,“Le”表示可能引起发光晶闸管发光的发光电势。电势“Le”不同于电势“L”,随后将对其进行描述。

在将发光信号ID设置为“Le”的同时将发光信号线ΦI的电势也设置为“Le”。发光晶闸管L3在发光信号ID被设置成“Le”的时间段内保持发光(L3on)。以下发光信号ID被设置为“Le”的时间段称为发光时间段tc。

注意,发光时间段tc的长度对于每个发光晶闸管来说根据其各自的发光量校正值不同而不同。因此,以下将针对发光晶闸管L1到L4的发光时间段tc分别称为发光时间段tc1到tc4,从而彼此进行区分。在图8中各个时间段T(L1)到T(L4)中的发光时间段tc1到tc4长度各不相同。

需要在发光准备时间段te内设置每个发光时间段tc。这里假设时间段ta是转移信号CK1R和CK2R都被设置为“L”的时间段,而时间段tb是从转移信号CK1R或CK2R变为“H”的预定时间段。于是,发光准备时间段te是从时间段T(L3)内的时间段ta和tb过去直到时间段T(L4)内的时间段ta开始的时间段。下面将描述时间段ta、tb和te。

在示例实施例中,如图8中的(I)ID所指示的,发光时间段的结束点被设置为时间段ta的开始点。同时,发光时间段的开始点被设置为在时间段ta的开始点之前一个发光时间段tc的时间点。在时间段T(L3)中,例如发光晶闸管L3开始发光的时间点被设置为在时间点p之前一个发光时间段tc3的时间点n。这里,时间点p是时间段T(L4)内的时间段ta的开始点。

因此,在发光元件阵列驱动装置50中,各个被平行驱动的SLED芯片中的发光晶闸管开始发光的时间点将依据其各自发光量校正值的不同而彼此不同。

这种配置消除了驱动电路100要提供足够大的电流来使得所有的目标发光晶闸管同时发光的需要。而是驱动电路100仅需提供使得目标发光晶闸管在针对各个发光晶闸管预设的开始发光的不同时间点进行发光的电流,以及提供用于保持正在发光的发光晶闸管的发光状态的电流。因此,这种配置使得提供在驱动电路100中的电源具有更小的电流提供能力,因此减小了驱动电路100的尺寸。而且,还能通过使用这里的驱动电路100来减小发光元件阵列驱动装置50的尺寸。

另外,这进一步减小了来自SLED芯片的热生成的增加以及光泄漏。

注意在以上描述中,发光时间段tc的结束点被设置在时间段ta的开始点。然而,发光时间段tc的结束点可被设置为时间段ta的开始点之前一个预定时间段。而且,发光时间段tc的结束点可被设置为时间段ta的开始点之后一个预定时间段。以下将对这些进行描述。

下面将描述SLED 63的操作。在描述之前,将参考图6中所示转移晶闸管T1的等效电路来对用于使得诸如转移晶闸管之类的晶闸管导通的条件进行描述。

为了使得转移晶闸管T1导通,需将两个构成了转移晶闸管T1的等效电路的晶体管(即,pnp晶体管Tr1和npn晶体管Tr2)导通。

注意,晶闸管导通的描述具体指的是已被关断的pnp晶闸管Tr1和npn晶闸管Tr2的每一个变为导通因此晶闸管变为在阳极端和阴极端之间导通(具有低电阻)的状态。另一方面,晶闸管被关断的描述具体指的是已导通的pnp晶体管Tr1和npn晶体管Tr2的每一个变为关断因此晶闸管变为在阳极端和阴极端不导通(具有高电阻)的状态。

这里,npn晶体管Tr2的基极端和发射极端分别用作转移晶闸管T1的栅极端G1和阴极端K1。

为了使npn晶体管Tr2导通,需将npn晶体管Tr2在基极端(G1)与发射极端(K1)之间正向偏置。这需要使基极端(G1)与发射极端(K1)之间的电势差大于pn结的正向阈值电压(扩散电势)Vd。换句话说,基极端(G1)与发射极端(K1)之间的电势差需大于1.5V,因为根据SLED芯片的特性,认为Vd为1.5V。

当基极端(G1)与发射极端(K1)之间的电势差超过1.5V时,电流开始在基极端(G1)与发射极端(K1)之间开始进行流动,因此npn晶体管Tr2导通。这还引起电流开始在npn晶体管Tr2的集电极端和发射极端(K1)之间流动。作为响应,电流开始在pnp晶体管Tr1的基极端和发射极端(A1)之间流动,因此pnp晶体管Tr1导通。以此方式,pnp晶体管Tr1和npn晶闸管Tr2都导通,因此转移晶闸管T1导通。

随后,转移晶闸管T1的阴极端K1的电势变为-1.5V的-Vd,而栅极端G1的电势变为大约0V(“H”)。

如上所述,使转移晶闸管导通的条件是:在栅极端和阴极端之间对转移晶闸管进行正向偏置;以及将栅极端和阴极端之间的电势差增加到大于1.5V。也就是说,通常使晶闸管导通的条件是:在栅极端和阴极端之间对晶闸管进行正向偏置;以及将栅极端和阴极端之间的电势差增加到大于Vd。

这里,每个转移晶闸管的阴极端被连接到信号线Φ1或Φ2。因此,使转移晶闸管导通的条件也可以被可选地描述为:设置栅极端和信号线Φ1(或Φ2)之间的电势差以使得在栅极端和阴极端之间使转移晶闸管正向偏置;以及将栅极端和阴极端之间的电势差增加到大于1.5V。

随后参考图5、图6和图8,将按照基于图8所示时间点(时间点a、b、c、...)的时间顺序来描述SLED 63的操作。

(1)首先,在初始状态(在时间点a),通过将转移信号CK1C和CK1R设置为“H”来将转移信号CK1设置为“H”(0V)。类似地,通过将转移信号CK2C和CK2R设置为“H”来将转移信号CK2也设置为“H”。

这里,经转移限流电阻器R1A将转移信号CK1提供到信号线Φ1,并且因此信号线Φ1的电势也为“H”。类似地,经转移限流电阻器R2A将转移信号CK2提供到信号线Φ2,并且因此信号线Φ2的电势也为“H”。

另外,发光信号ID被设置为“H”,并且因此发光信号线ΦI的电势也为“H”。

在该初始状态,由于启动二极管Ds的阳极端和阴极端分别被设置为“H”(0V)(即,信号线Φ2的电势)和“L”(-3.3V)(即,电源电压Vga),所以启动二极管Ds被正向偏置。因此,转移晶闸管T1的栅极端G1的电势为-1.5V,该值是通过从信号线Φ2的电势“H”(0V)中减去启动二极管Ds的pn结的正向阈值电压(扩散电势)Vd而得到的值。

然而,由于转移晶闸管T1到T128和发光晶闸管L1到L128每一个的阴极端和阳极端都具有相同的电势,即“H”(0V),所以这些晶闸管全部被关断。

(2)在时间点b,转移信号CK1R被设置为“L”(-3.3V),因此SLED 63的操作开始。

当转移信号CK1R被设置为“L”时,转移信号CK1从“H”变为“L”。作为响应,在电容器C1的两端之间产生电压,并且信号线Φ1的电势从“H”变为“L”。当信号线Φ1的电势变得低于栅极端G1(-1.5V)的电势与pn结的正向阈值电压(扩散电势)Vd的总和值(-3V)时,转移晶闸管T1的栅极端G1与信号线Φ1之间的电势差超过1.5V。这引起转移晶闸管T1的栅极电流开始如上面描述的那样流动,因此转移晶闸管T1开始导通。

然而,由于转移信号CK1可达到的最小电势为-3.3V,所以转移信号CK1与信号线Φ1(-3V)之间的电势差仅为0.3V。这么小的电势差无法提供足够的电流给转移晶闸管T1,因此需要过长的时间以至无法用该电势差来使转移晶闸管T1导通。

(3)为了避免这种情况,在时间点c将转移信号CK1C设置为“L”。

响应于转移信号CK1C将电势急剧降到“L”(-3.3V),转移信号CK1的电势显著地降到了-6.6V。这增加了转移晶闸管T1的栅极电流,因此加快了使转移晶闸管T1导通的速度。

注意,当转移信号CK1C被设置为“L”时,三态缓冲器B1R被设置为高阻抗(Hiz)。这防止了电流通过三态缓冲器B1R流入电平移位电路104,并因此防止了转移信号CK1的电势变为“L”。

之后,随着转移晶闸管T1的栅极电流的增加,信号线Φ1的电势也升高。另外,转移信号CK1的电势随着电流电平移位电路104的电容器C1中的流动而逐渐升高。

(4)在经过预定时间(转移信号CK1的电势升高到接近“L”(-3.3V)所需的时间)之后(在时间点d),将三态缓冲器B1R从高阻抗(Hiz)设置为“L”。响应于此,电流开始流入电平移位电路104的电阻器R1B中。同时,由于转移信号CK1的电势升高,流入电平移位电路104的电容器C1中的电流逐渐减小。

当转移晶闸管T1导通为稳态时,保持转移晶闸管T1导通的电流经转移限流电阻器R1A和电平移位电路104的电阻器R1B流入转移晶闸管T1。

另外,当转移晶闸管T1导通时,信号线Φ1的电势变为大约-1.5V,因此栅极端G1的电势变为大约“H”(0V)。

(5)在时间点e,发光信号ID被设置为“Le”。这里的时间点e是转移晶闸管T1被完全导通且在发光时间段tc1之后,并且在发光晶闸管L1停止发光的时间点f之前的时间点。发光时间段tc1是针对发光晶闸管L1设置的时间段。

在时间点e,发光晶闸管L1的栅极端的电势被设置为0V。因此,根据前述晶闸管导通的条件,如果将低于-1.5V的电压施加到发光晶闸管L1的阴极端(提供到发光信号线ΦI),则发光晶闸管L1开始发光。

同时,从图5清楚地知道,正向偏压二极管D1将发光晶闸管L2的栅极端G2的电势保持在-1.5V。因此,当把低于-3.0V的电压施加到发光晶闸管L2的阴极端(提供到发光信号线ΦI)时发光晶闸管L2开始发光。类似地,由于栅极端G3的电势为-3.0V,因此当把低于-4.5V的电压施加到发光晶闸管L3的阴极端(提供到发光信号线ΦI)时,发光晶闸管L3开始发光。而且,由于发光晶闸管L4、L5、...的每一个的栅极端的电势都为-3.3V的电源电压Vga,因此当把低于-4.8V的电压提供到它们各自的阴极端(提供到发光信号线ΦI)时,发光晶闸管L4、L5、...的每一个开始发光。

因此,如果发光信号ID被设置为使得发光信号线ΦI具有低于-1.5V而高于-3.0V电势的值,则只允许将发光晶闸管L1导通并发光。这里,发光信号线ΦI低于-1.5V而高于-3.0V的电势被称为发光电势Le,并且在时间图中将其电平表示为“Le”。

(6)随后,在时间点f,将发光信号ID设置为“H”。这使得发光晶闸管L1的阴极端和阳极端具有大约相同的电势。从而,发光晶闸管L1不再保持导通并因此停止发光。然而,转移晶闸管T1还保持导通。

(7)另外,在相同的时间点f,转移信号CK2R被设置为“L”。响应于此,转移信号CK2从“H”变为“L”,因此在电平移位电路104的电容器C2的两端之间产生电压。

在时间点f,栅极端G1的电势被设置为大约0V,因此,栅极端G2的电势被设置为-1.5V。所以当信号线Φ2的电势变为低于-3V时,栅极电流开始流入转移晶闸管T2,从而转移晶闸管T2开始导通。

(8)随后,在时间点g,转移信号CK2C被设置为“L”。响应于此,转移信号CK2的电势显著下降到-6.6V。这加快了使转移晶闸管T2导通的速度。注意,转移晶闸管T1和T2在时间点g都被导通。

(9)接着,在时间点h,转移信号CK1C和CK1R都被设置为“H”。这使得转移晶闸管T1的阳极端和阴极端具有大约相同的电势,并因此关断转移晶闸管T1。

在转移晶闸管T1被关断之后,电流流过电阻器R1。这使得已被设置为大约0V的栅极端G1的电势逐渐降到电源电压Vga(-3.3V)。

同时,转移晶闸管T2在时间点h被导通。

(10)其后,在时间点i,发光信号ID被设置为使得发光信号线ΦI的电势等于发光电势Le的值。结果,发光晶闸管L2开始发光。这里,时间点i是发光时间段tc2在发光晶闸管L2停止发光的时间点j之前的一个时间点。发光时间段tc2是针对发光晶闸管L2设置的一个时间段。

当转移晶闸管T2导通时,栅极端G2的电势升高到0V。然而,由于二极管D1被反向偏置,该电势升高的效果并未传递到栅极端G1。从而,在时间点i,栅极端G1的电势保持-3.3V的Vga。因此,发光信号线ΦI的电势需低于-4.8V从而引起发光晶闸管L1发光。所以,在时间点i,只要将发光信号线ΦI的电势设置到如上所述的发光电势Le,则发光晶闸管L1没有机会被导通。换句话说,在时间点i,只允许发光晶闸管L2发光。

(11)通过依次重复以上操作((2)到(10)),发光晶闸管L3到L128可按数字顺序依次发光。

在图8所示的示例中,使所有的发光晶闸管L1到L4都发光。然而,基于单个发光晶闸管来控制发光晶闸管L1到L128以使它们发光或不发光。具体来讲,根据图像数据,通过将发光信号ID设置为“Le”可将每个发光晶闸管设置为“发光”,或者通过将发光信号ID设置为“H”可将每个发光晶闸管设置为“不发光”。

另外,通过改变每个发光晶闸管开始发光的时间点,即发光信号ID从“H”变为“Le”的时间点,可调整发光晶闸管发光时间段tc的长度,因此可在单个发光晶闸管的基础上对发光晶闸管的发光量进行校正。

如上所述,在本示例实施例中,当以其间插入二极管的方式相继连接的多个转移晶闸管被顺序导通时,通过将发光晶闸管的栅极端的电势升高,来将与当前导通的转移晶闸管相对应的发光晶闸管设置为准备发光。另一方面,当使转移晶闸管关断时,对应于该转移晶闸管的发光晶闸管被设置为不准备发光。

这里假设有三个转移晶闸管被关断,这三个转移晶闸管以其间插入二极管的方式相继连接,并且假设关注这三个转移晶闸管中间的一个。于是,在这三个转移晶闸管当中,最上游的转移晶闸管和中间的转移晶闸管按此顺序被导通,从而它们两个都被导通。接着,最上游的转移晶闸管被关断,从而只有中间的转移晶闸管被导通。接着,最下游的转移晶闸管被导通,从而最下游的转移晶闸管和中间的转移晶闸管都被导通。最后,中间的转移晶闸管被关断。以此方式,转移晶闸管的导通状态被传送(传递)。

接着将详细描述发光时间段tc。发光晶闸管特性等因素的变化会引起要形成的图像中的浓度不规则。因此,为了减少要形成的图像中的浓度不规则,进而改善图像质量,根据在单个发光晶闸管基础上预先测量的数据来校正发光晶闸管的发光量。

在本示例实施例中,通过利用可变发光时间段tc来校正发光晶闸管的发光量。例如,在图8的时间段T(L3)中,通过在从时间点n到时间点p的发光时间段tc3期间将发光信号ID设置为“Le”来使发光晶闸管L3发光。以此方式,针对各个发光晶闸管分别设置发光时间段tc。更具体地,在本示例实施例中,调整每个发光晶闸管的发光时间段tc,从而通过使发光晶闸管在固定时刻(时间段T(L3)中的时间点p)停止发光并在可变时刻(时间段T(L3)中的时间点n)开始发光来校正其发光量。

在此,将使用时间段T(L3)作为示例来给出对发光准备时间段te的描述。允许在发光准备时间段te内设置发光时间段tc3。

在图8中,如上所述,在从时间点j到时间点l的时间段ta期间将转移信号CK1R和CK2R都设置为“L”。该时间段ta是转移晶闸管T3上游并相邻的转移晶闸管T2导通并且转移晶闸管T3被切换到导通状态的一个时间段。因此,在该时间段内,转移晶闸管T2的栅极端G2的电势为0V,而转移晶闸管T3的栅极端G3的电势向0V变化。随后发光晶闸管L2的阈值电压保持在-1.5V,而发光晶闸管L3的阈值电压从-3.0V变为-1.5V。因此,如果使发光信号线ΦI在时间段ta中具有发光电势Le,则不仅发光晶闸管L3,还有不期望发光的发光晶闸管L2都可以发光。

在时间段T(L3)的时间段ta中,除了被导通的转移晶闸管T2以外,通过将转移信号CK1R和CK2R都设置为“L”,可将转移晶闸管T2下游并相邻的转移晶闸管T3切换到导通状态。因此,时间段ta对应于提供了将两个相邻连接的转移晶闸管都导通的转移信号的时间段。

随后,在图8中的时间点l,将转移信号CK2C和CK2R都设置成“H”。这使得转移晶闸管T3的上游并相邻的转移晶闸管T2的阳极端和阴极端具有大约相同的电势,因此关断了转移晶闸管T2。结果,电流流过电阻器R2,并因此大约为0V的栅极端G2的电势变为-3.3V的电源电压Vga。

然而,如果使发光信号线ΦI具有发光电势Le而使栅极端G2的电势仍保持等于或接近0V,则不仅发光晶闸管L3,还有不期望发光的发光晶闸管L2都将如上那样发光。

换句话说,时间段tb是直到即使发光信号线ΦI具有发光电势Le但由于栅极端G2的电势向着-3.3V的电源电压传送而使得发光晶闸管L2变为不能发光的时间段。

因此,只有发光晶闸管L3准备发光的发光准备时间段te可被设置为从时间段T(L3)内的时间段tb的结束点到时间段T(L4)内的时间段ta的开始点的时间段。所以,发光准备时间段te可被表示为te=T-ta-tb。

另外,在本示例实施例中,每一发光晶闸管开始发光的时间点,即发光信号ID被从“H”切换到“Le”的时间点,被设置为时间段tb的结束点之后并且在下一时间段ta的开始点之前一个发光时间段tc的时间点。这里,发光时间段tc的结束点被设置为时间段ta的开始点。

注意,每一发光晶闸管开始发光的时间点可通过驱动电路100由图像数据和针对发光晶闸管的发光量校正值来计算,并可通过使用脉冲发生电路来设置。

注意,在本示例实施例中,发光时间段tc的结束点被设置到提供了导通两个相邻连接的转移晶闸管的转移信号的时间段ta的开始点。然而发光时间段tc的结束点可被设置在时间段ta的开始点之前的一个预定时间段。原因如下。假设转移晶闸管被意外关断并且其栅极端电势开始被切换到“L”。即使在这种情况下,如稍后描述的那样,如果提供了用于使下游转移晶闸管导通的转移信号而允许下游转移晶闸管导通,也将不会发生转移错误。

允许被作为时间段ta开始点之前的预定时间段的一个时间段对应于从随后的开始点到随后的结束点的时间段,并且在该时间段内下游转移晶闸管被允许导通。这里,开始点是提供了关断上游转移晶闸管而不使下游转移晶闸管导通的转移信号的时间点(例如,转移信号CK1R和CK1C从“L”切换到“H”的时间点)。结束点是提供了使下游转移晶闸管导通的转移信号的时间点(例如,转移信号CK2R从“H”切换到“L”的时间点)。这是因为即使提供了关断转移晶闸管的转移信号也不会立刻关断转移晶闸管,并因此即使过了一会儿也会将下游晶闸管切换到导通状态。注意,时间段ta的开始点之前的预定时间段不需要是允许使下游转运晶闸管导通的最大时间段,并且可以使用比最大时间段更短的时间段。

另外,发光时间段tc的结束点被设置为在时间段ta的开始点之后一个预定时间段。原因如下。如上所述,由于时间段ta是下游转移晶闸管被导通的一个时间段,所以在时间段ta的开始点之后一段时间不会将转移晶闸管导通。因此连接到下游转移晶闸管的发光晶闸管的阈值电压不能足量升高。因此,即使提供了发光电势Le也不允许发光晶闸管导通。在此情况下,时间段ta的开始点之后的预定时间段不需为最大时间段,并且也可使用比最大时间段更短的时间段。

(示例)

图9是示出了本示例实施例的试验条件以及比较示例的试验条件的时间图。在图8所示的信号当中,图9关注的是转移信号CK1R和CK2R、以及发光信号ID。将通过使用例如允许发光晶闸管L3发光的时间段T(L3)来描述试验条件。

在如图9中的(a)所示的示例实施例中,每个转移晶闸管在一个时间点(例如时间点n)开始发光,该时间点是在时间段ta的开始点(例如时间点p)之前一个预定发光时间段tc(tca)的时间点,并且在时间段ta的开始点(例如时间点p)停止发光。注意,在每个时间段ta期间,提供了使两个相邻转移晶闸管导通的转移信号。通过改变转移晶闸管开始发光的时刻来改变发光时间段tc(tca)的长度。

另一方面,在由图9中的(b)表示的比较示例中,每个转移晶闸管在过去了一个时间段ta(例如从时间点j到时间点l)和一个时间段tb(例如从时间点l到时间点m)的一个时间点(例如时间点m)开始发光,并且在过去了一个预定发光时间段tc(tcb)的一个时间点(例如时间点o)停止发光。注意,在每个时间段ta期间,提供了使两个相邻转移晶闸管导通的转移信号,并且利用接下来的时间段tb来使连接到两个转移晶闸管中上游一个的发光晶闸管不能发光。通过改变转移晶闸管停止发光的时刻(例如在时间点o)来改变发光时间段tc(tcb)的长度。

注意,在示例和比较示例中的发光时间段tc分别被称为发光时间段tca和tcb,从而对二者进行区分。

针对每个发光晶闸管的发光控制时间段T的长度、时间段ta的长度以及时间段tb的长度被分别设置为460ns、20ns和40ns。电源电压Vga端被设置为0V,并将正电压施加到参考电势Vsub端。这些电压设置不同于以上描述。然而,在此电压设置使用仅从以上描述移位的值,因此电源电压Vga与参考电势Vsub之间的相对电平关系相同。

在这些条件下,转移晶闸管的转移操作可通过改变参考电势Vsub端与参考电势Vga端之间的电压(电源电压)、以及发光时间段tc(tca或tcb)的长度来观察。允许转移晶闸管正常执行转移操作的最小电源电压被用作工作电压。

对三个不同的SLED芯片进行试验。

图10是示出了实施例与比较示例的试验结果的图表。水平轴为发光时间段tca或tcb,垂直轴为工作电压。在图10中,由○、△和□表示的值分别对应于三个不同SLED芯片上的示例试验结果。同时,由●、▲和■表示的值分别对应于三个不同SLED芯片上的比较示例试验结果。注意,每对○和●、△和▲、以及□和■指示相同SLED芯片上的试验结果。

图10示出了以下结果。在示例中,工作电压保持大约2.6V,而不考虑发光时间段tca的长度。通过对比,在比较示例中,当发光时间段tcb短(例如20ns)时并且当发光时间段tcb长(例如380ns)时,工作电压在2.8V左右。然而,在发光时间段tcb取其他值时,比较示例中工作电压为高(例如3V)或者更高。具体来说,比较示例中的工作电压比示例实施例中的工作电压高0.7V。如试验结果所示,本示例实施例允许驱动电压被设置为低,而不考虑发光时间段的长度。

在比较示例中的工作电压高于在示例中的工作电压的原因被归因于转移错误。

在驱动SLED芯片的同时,有时会发生被导通的转移晶闸管在使转移晶闸管关断的适当时刻以外的其他时刻而被关断的现象。一旦转移晶闸管被意外关断,可能就需要从例如第一发光晶闸管重新开始转移操作。如本示例所代表的,该现象导致正常转移操作失败,因此不能提供适当图像。这种正常转移失败被称为“转移错误”。

以下将描述转移错误。

图11是图示出SLED 63中转移错误的时间图。

在图8所示的信号和时间段中,图11关注转移信号CK1R和CK2R、以及一个时间段内的发光信号ID,该时间段置于时间段T(L3)的中心并从时间点j到时间点s。另外,图11还示出了发光晶闸管L3以及转移晶闸管T2、T3和T4的导通状态和关断状态。注意,在描述中,假设电源电压Vga为-3.3V,并且参考电势Vsub为0V。

在时间点j,转移信号CK1R从“H”(0V)切换到“L”(-3.3V)。这使得电流开始流经转移晶闸管T3中的栅极端G3,因此转移晶闸管T3开始被导通。

随后,当转移晶闸管T3导通时,信号线Φ1的电势变为大约-1.5V(在时间点l)。

之后,在时间点m,发光信号ID从“H”切换到“L”。结果发光晶闸管L3导通并发光。

随后,在使转移晶闸管T3导通的时间点o,将发光信号ID设置为“H”,因此发光晶闸管L3被关断。这使得信号线Φ1的电势向“H”升高,并且有时会如图11中的虚线所指示的情况A那样保持在“H”。当信号线Φ1达到“H”时,转移晶闸管T3不再保持导通,而是因此被关断。响应于此,栅极端G3的电势从大约0V变为-3.3V的电源电压Vga。因此,栅极端G4的电势也变为-3.3V的电源电压Vga。

结果,即使在时间点p将转移信号CK2R设置为“L”(-3.3V),转移晶闸管T4也不会导通,因此保持关断。换句话说,导通状态没有从转移晶闸管T3传送到转移晶闸管T4,从而转移操作中断。

同时,在时间点o开始向“H”(0V)升高的信号线Φ1的电势有时可能再次下降,并因此返回如图11中的实线所指示的情况B那样的升高前的电势。在这种情况下,由于只要转移晶闸管T3在时间点p导通就允许转移晶闸管T4导通,因此转移操作正常执行。

接下来将描述信号线Φ1的电势随着发光信号ID而改变的原因。

图12是发光晶闸管L3和转移晶闸管T3的截面图,用于解释转移错误(截面图是沿图7A中的VIIB-VIIB线截取的)。如图7A所示,发光晶闸管L3和转移晶闸管T3被形成在单个岛上。

注意,图12还示出了由转移晶闸管T3中的npn晶体管Tr1和pnp晶体管Tr2形成的等效电路。

在这里将回顾从图11中的时间点m到时间点p的时间段。

假设在时间点m将-1.7V的电压提供到发光信号线ΦI。-1.7V的电压是前述发光电势Le,因此能够只引起发光晶闸管L3发光。

在这种情况下,区域111中经欧姆电极121(经发光晶闸管L3的阴极端)连接到发光信号线ΦI的n型第四半导体层85具有-1.7V的电势。

在一个导通的晶闸管中,如上所述,阴极端与阳极端之间的电势差大约等于Vd(1.5V)。因此,连接到发光晶闸管L3的栅极端G3的p型第三半导体层84具有-0.2V的电势。

这相当于一个能够存储1.5V电势差的存储电容器被形成在欧姆电极121与栅极端G3之间。

随后,在时间点o,发光信号线ΦI的电势从-1.7V升高到0V以关断发光晶闸管L3。这使得p型第三半导体层84的电势从-0.2V显著移位到1.3V,以将电势差保持在1.5V。

响应于此,信号线Φ1的电势向“H”(0V)升高(对应于图11中在时间点o处信号线Φ1的变化)。这是因为p型第三半导体层84是由发光晶闸管L3和转移晶闸管T3所共用而不在其间进行分割。

在此情况下,如果驱动电路100能够向信号线Φ1提供足够的电流,可以消除信号线Φ1电势升高的效应,并使信号线Φ1的电势返回到升高前的值(情况B)。

然而,在本示例实施例中,信号线Φ1经转移限流电阻器R1A和电阻器R1B连接到驱动电路100。因此认为驱动电路100无法提供足够大的电流来消除信号线Φ1电势显著升高的效应,因此将信号线Φ1的电势保持在-1.5V是困难的。

结果,构成转移晶闸管T3的pnp晶体管Tr1的集电极端(p型第三半导体层84)的电势升高。从而,pnp晶体管Tr1的集电极端与发射极端之间的电势关系反相,因此pnp晶体管Tr1截止。因此认为转移晶闸管T3被关断(情况A),并且在此情况下转移操作中断(发生转移错误)。

以上描述允许下面的假设。因为驱动电路100需要具有更大的电流提供能力以实现情况B,使得比较示例中的工作电压如图10所示更高。

因此,经常观察到转移错误,尤其是在以低电源电压驱动转移晶闸管时。通过增大用于保持每个转移晶闸管导通状态的电流(保持电流)或电压(保持电压)将使转移错误更少地发生。然而,在用大量SLED芯片排列在印刷电路板上而形成的发光元件阵列驱动装置中,驱动电路需要具有增大的电流提供能力来驱动转移晶闸管。这增大了驱动电路的尺寸,因此增大了发光元件阵列驱动装置的尺寸。另外,这还导致了由SLED芯片产生的热量和光泄漏的增加。

如上所述,认为是在使得发光信号ID从“Le”移位到“H”从而在转移晶闸管T3导通的时间段内关断发光晶闸管L3时发生了转移错误。另一方面,认为是在转移晶闸管T3下游且相邻的转移晶闸管T4无法通过被意外关断的转移晶闸管T3来导通的时候发生了转移错误。

因此,如本示例实施例所示,如果发光晶闸管L3在转移晶闸管T3下游且相邻的转移晶闸管T4被导通的时刻被关断,则使得转移错误不大可能发生。也就是说,即使在发光信号ID从“Le”变为“H”的时刻使转移晶闸管T3关断,栅极端G3的电势也将不会从0V急剧下降到-3.3V。因此,经二极管D3连接到栅极端G3的栅极端G4的电势将不会从-1.5V急剧下降到-3.3V。从而,认为随着转移信号CK2R从“H”变为“L”而使转移晶闸管T4导通,因此转移操作正常执行。

注意在发光时间段tcb在比较实施例中较短的时候工作电压较低的原因如下。即使在经过时间段tb之后,已被导通的转移晶闸管T2的栅极端G2的电势也未降到-3.3V。因此,即使可能临时关断转移晶闸管T3,该转移晶闸管T3也会被再次导通。

同时,在发光时间段tcb在比较实施例中较长的时候工作电压较低的原因如下。如在示例中那样,即使转移晶闸管T3被关断,栅极端G3的电势也未从0V下降到-3.3V。因此,栅极端G4的电势保持在-1.5V左右,这使得转移晶闸管T4导通。

注意,在示例中,发光晶闸管停止发光的时间点被设置在提供了将两个转移晶闸管都导通的转移信号的时间段ta的开始点(转移信号CK1R和CK2R都被设置为“L”的时间点)。然而,发光晶闸管停止发光的时间点并非必须被设置在时间段ta的开始点。

例如,如图10所示,当发光时间段tc的长度在比较示例中为380ns时,工作电压低到2.8V。因此,发光晶闸管停止发光的时间点可被设置在时间段ta的开始点之前最多20ns内的时间点上。

注意,该时间段对应于提供了将上游转移晶闸管关断的转移信号之后的时间段,并且在该时间段内允许如上所述将被关断的下游转移晶闸管导通。因此,发光时间段tc的结束点可被设置为提供了将两个转移晶闸管都导通的转移信号的时间段ta的开始点之前如一个上述所确定的时间段。

注意,尽管通过使用本示例实施例中的电平移位电路104可加快使转移晶闸管导通的速度,但并非必须使用电平移位电路104。

而且,在本示例实施例中,给出了每个发光晶闸管和转移晶闸管都是其阳极端具有参考电势Vsub的三端转移晶闸管的情况的描述。然而,如果电路极性改变,可使用替代的情况。具体来说,每个发光晶闸管和转移晶闸管都是其阴极端具有参考电势Vsub的三端转移晶闸管的情况。

在本示例实施例中,SLED 63是由基于GaAs的半导体形成的,然而SLED 63的材料并不限于此。例如SLED 63可由其他很难通过离子注入来转变为p型半导体或n型半导体的合成半导体形成,如GaP。

以上对本发明示例实施例的描述是为了说明和描述本发明。并非穷尽或将本发明限制在所公开的形式内。显然对本领域技术人员来说能够进行多种变形或改变。选择和描述本发明的示例实施例是为了最好的解释本发明的原理及其实际应用,从而使本领域技术人员理解本发明各种实施例以及适于所预期的具体应用的各种变形。意在由所附权利要求及其等同物来限定本发明的范围。

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