CN102014232A - 发光装置、打印头以及图像形成设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发光装置、打印头以及图像形成设备。发光装置包括自扫描发光元件阵列以及点亮控制器,自扫描发光元件阵列包括:发光元件;存储器元件;以及开关元件;点亮控制器提供设定开关元件导通的转移信号、存储器信号和针对每一组的点亮信号,在与形成组的发光元件相对应的开关元件被设定在导通状态的情况下,如果想要点亮发光元件,则存储器信号使得对应的存储器元件从关断状态临时变成导通状态,并且如果不想点亮发光元件,则存储器信号使得对应的存储器元件保持在关断状态,并且随后使得已经被临时变成导通状态的存储器元件再次临时设定在导通状态,在存储器元件设定在导通状态之后,所述点亮信号使得发光元件设定在导通状态。
Description
技术领域
本发明涉及发光装置、自扫描发光元件阵列的驱动方法、打印头以及图像形成设备。
背景技术
在电子照相图像形成设备(诸如打印机、复印机或传真机)中,以如下方式在记录纸张上形成图像。首先,通过使得光学记录单元发光从而把图像信息转移到感光体上来在均匀充电的感光体上形成静电潜像。随后,通过采用调色剂显影使得静电潜像可见。最后,把调色剂图像转印并定影到记录纸张上。除了通过使用激光束在第一扫描方向上进行激光扫描执行曝光的光学扫描记录单元之外,近些年已采用使用下面的LED打印头(LPH)的记录装置作为这种光学记录单元以适应减小设备尺寸的需要。这种LPH包括在第一扫描方向上排列的大量发光二极管(LED),这些发光二极管作为发光元件。
日本专利申请公开No.2004-181741描述了一种自扫描发光元件阵列(SLED:自扫描发光装置)芯片,其中移位部分和发光部分彼此分离,并且该芯片具有二极管耦合。在这种结构的SLED芯片中,移位部分中的晶闸管并不具有与其相连的对应发光晶闸管,以便实现多重发光并且中断进行中的数据写入。
在使用具有SLED的LPH的记录装置中,使用实现多重发光的SLED芯片造成功耗增加。
本发明的目的在于提供一种抑制功耗增加的使用实现多重发光的自扫描发光元件阵列的发光装置、自扫描发光元件阵列的驱动方法、打印头以及图像形成设备。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了一种发光装置,包括:自扫描发光元件阵列;以及点亮控制器,所述自扫描发光元件阵列包括:直线排列的多个发光元件;多个存储器元件,其设置为与各个发光元件相对应并且电连接到各个发光元件,每一个存储器元件都被设定在导通状态和关断状态中的任一个状态,与被设定在关断状态的情况相比,在被设定在导通状态的情况下,所述多个存储器元件使得各个发光元件容易被设定在导通状态;以及多个开关元件,其设置为与各个存储器元件相对应并且电连接到各个存储器元件,每个开关元件都被设定在导通状态和关断状态中的任一个状态,所述多个开关元件被设定成允许导通状态从一端侧顺序移动到另一端侧,与关断状态的情况相比,在被设定在导通状态的情况下,所述多个开关元件使得各个存储器元件容易被设定在导通状态;所述点亮控制器包括:转移信号生成单元,其把转移信号提供到所述多个开关元件,所述转移信号设定所述多个开关元件从而允许导通状态从一端侧顺序移动到另一端侧;存储器信号生成单元,其把存储器信号提供到与所述多个发光元件被分成的多个组中的一组的多个发光元件相对应的多个存储器元件,在与形成所述组的发光元件相对应的开关元件被设定在导通状态的情况下,如果想要点亮与所述开关元件相对应的发光元件,则所述存储器信号使得与设定在导通状态的开关元件相对应的存储器元件临时从关断状态变成导通状态,并且如果不想点亮与所述开关元件相对应的发光元件,则所述存储器信号使得与设定在导通状态的开关元件相对应的存储器元件保持在关断状态,并且随后使得已经被临时变成导通状态的存储器元件再次临时设定在导通状态;以及点亮信号生成单元,其针对每一组把点亮信号提供到所述多个发光元件,在使得与想要点亮的发光元件相对应的存储器元件设定在导通状态之后,所述点亮信号使得所述想要点亮的发光元件设定在导通状态。
根据本发明的第二方面,在发光装置的第一方面,所述自扫描发光元件阵列还包括多个消除元件,所述多个消除元件设定为与各个存储器元件相对应并且电连接到各个存储器元件,并且所述点亮控制器还包括消除信号生成单元,所述消除信号生成单元把消除信号提供 到所述多个消除元件,在所述组中想要点亮的发光元件被设定在导通状态之后,所述消除信号防止与所述想要点亮的发光元件相对应的存储器元件设定在导通状态。
根据本发明的第三方面,在发光装置的第一和第二方面中任一方面,所述自扫描发光元件阵列还包括多个保持元件,所述多个保持元件设置在各个发光元件和各个存储器元件之间从而与各个发光元件和各个存储器元件相对应,并且电连接到各个发光元件和各个存储器元件,与关断状态的情况相比,在各个存储器元件被设定在导通状态的情况下,所述多个保持元件使得各个发光元件容易点亮,并且所述点亮控制器还包括保持信号生成单元,所述保持信号生成单元把保持信号提供到所述多个保持元件,在使得与所述组中想要点亮的发光元件相对应的存储器元件设定在导通状态之后,所述保持信号使得与处于导通状态的存储器元件相对应的保持元件设定在导通状态。
根据本发明的第四方面,提供了一种发光装置,包括:自扫描发光元件阵列;以及点亮控制器,所述自扫描发光元件阵列包括:基板;多个发光晶闸管,其形成在所述基板上并且直线排列;多个存储器晶闸管,其形成在所述基板上并且设置为与各个发光晶闸管相对应,并且电连接到各个发光晶闸管,每一个存储器晶闸管都被设定在导通状态和关断状态中的任一个状态,所述多个存储器晶闸管把所述多个发光晶闸管的各个阈值电压变成这样的值:与被设定在关断状态的情况相比,在被设定在导通状态的情况下,所述值使得各个发光晶闸管容易被设定在导通状态;以及多个转移晶闸管,其形成在所述基板上并且设置为与各个存储器晶闸管相对应,并且电连接到各个存储器晶闸管,每一个转移晶闸管都被设定在导通状态和关断状态中的任一个状态,所述多个转移晶闸管被设定成允许导通状态从一端侧顺序移动到另一端侧,并且把所述多个存储器晶闸管的各个阈值电压变成这样的值:与关断状态的情况相比,在被设定在导通状态的情况下,所述值使得各个存储器晶闸管容易被设定在导通状态;所述点亮控制器包括:转移信号生成单元,其把转移信号提供到所述多个转移晶闸管,所述转移信号设定所述多个转移晶闸管从而允许导通状态从一端 侧顺序移动到另一端侧;存储器信号生成单元,其把存储器信号提供到与所述多个发光晶闸管被分成的多个组中的一组的多个发光晶闸管相对应的多个存储器晶闸管,在与形成所述组的发光晶闸管相对应的转移晶闸管被设定在导通状态的情况下,如果想要点亮与所述转移晶闸管相对应的发光晶闸管,则所述存储器信号使得与设定在导通状态的转移晶闸管相对应的存储器晶闸管临时从关断状态变成导通状态,并且如果不想点亮与所述转移晶闸管相对应的发光晶闸管,则所述存储器信号使得与设定在导通状态的转移晶闸管相对应的存储器晶闸管保持在关断状态,并且随后使得已经被临时变成导通状态的存储器晶闸管再次临时设定在导通状态;以及点亮信号生成单元,其针对每一组把点亮信号提供到所述多个发光晶闸管,在使得与想要点亮的发光晶闸管相对应的存储器晶闸管设定在导通状态之后,所述点亮信号使得所述想要点亮的发光晶闸管设定在导通状态。
根据本发明的第五方面,在发光装置的第四方面,所述自扫描发光元件阵列还包括多个消除二极管,所述多个消除二极管设置为与各个存储器晶闸管相对应并且电连接到各个存储器晶闸管,并且所述点亮控制器还包括消除信号生成单元,所述消除信号生成单元把消除信号提供到所述多个消除二极管,在所述组中想要点亮的发光晶闸管被设定在导通状态之后,所述消除信号防止与所述想要点亮的发光晶闸管相对应的存储器晶闸管设定在导通状态。
根据本发明的第六方面,在发光装置的第五方面,所述自扫描发光元件阵列的消除二极管是肖特基二极管。
根据本发明的第七方面,在发光装置的第四到第六方面中的任一方面,所述自扫描发光元件阵列还包括多个保持晶闸管,所述多个保持晶闸管形成在所述基板上,并且设置在各个发光晶闸管和各个存储器晶闸管之间从而与各个发光晶闸管和各个存储器晶闸管相对应,并且电连接到各个发光晶闸管和各个存储器晶闸管,所述多个保持晶闸管把所述多个发光晶闸管的各个阈值电压变成这样的值:与关断状态的情况相比,在所述多个存储器晶闸管被设定在导通状态的情况下,所述值使得各个发光晶闸管容易被设定在导通状态,并且所述点 亮控制器还包括保持信号生成单元,所述保持信号生成单元把保持信号提供到所述多个保持晶闸管,在使得与所述组中想要点亮的发光晶闸管相对应的存储器晶闸管设定在导通状态之后,所述保持信号使得与处于导通状态的存储器晶闸管相对应的保持晶闸管设定在导通状态。
根据本发明的第八方面,提供了一种自扫描发光元件阵列的驱动方法,所述自扫描发光元件阵列包括:直线排列的多个发光元件;多个存储器元件,其设置为与各个发光元件相对应并且电连接到各个发光元件,每一个存储器元件都被设定在导通状态和关断状态中的任一个状态,与设定在关断状态的情况相比,在设定在导通状态的情况下,所述多个存储器元件使得各个发光元件容易设定在导通状态;以及多个开关元件,其设置为与各个存储器元件相对应并且电连接到各个存储器元件,每一个开关元件都被设定在导通状态和关断状态中的任一个状态,所述多个开关元件被设定成允许导通状态从一端侧顺序移动到另一端侧,与关断状态的情况相比,在被设定在导通状态的情况下,所述多个开关元件使得各个存储器元件容易被设定在导通状态,所述驱动方法包括:把转移信号提供到所述多个开关元件,使得所述多个开关元件的导通状态从一端侧顺序移动到另一端侧;把存储器信号提供到与所述多个发光元件被分成的多个组中的一组的多个发光元件相对应的多个存储器元件,在与形成所述组的发光元件相对应的开关元件被设定在导通状态的情况下,如果想要点亮与所述开关元件相对应的发光元件,则所述存储器信号使得与设定在导通状态的开关元件相对应的存储器元件临时从关断状态变成导通状态,并且如果不想点亮与所述开关元件相对应的发光元件,则所述存储器信号使得与设定在导通状态的开关元件相对应的存储器元件保持在关断状态,并且随后使得已经被临时变成导通状态的存储器元件再次临时设定在导通状态;以及针对每一组把点亮信号提供到所述多个发光元件,在使得与想要点亮的发光元件相对应的存储器元件设定在导通状态之后,所述点亮信号使得所述想要点亮的发光元件设定在导通状态。
根据本发明的第九方面,在自扫描发光元件阵列的驱动方法的第八方面,所述自扫描发光元件阵列还包括多个消除元件,所述多个消除元件设置为与各个存储器元件相对应并且电连接到各个存储器元件,并且所述驱动方法还包括:把消除信号提供到所述多个消除元件,在所述组中想要点亮的发光元件被设定在导通状态之后,所述消除信号防止与所述想要点亮的发光元件相对应的存储器元件设定在导通状态。
根据本发明的第十方面,在自扫描发光元件阵列的驱动方法的第八到第十方面中的任一方面,所述自扫描发光元件阵列还包括多个保持元件,所述多个保持元件设置在各个发光元件和各个存储器元件之间从而与各个发光元件和各个存储器元件相对应,并且电连接到各个发光元件和各个存储器元件,与关断状态的情况相比,在各个存储器元件被设定在导通状态的情况下,所述多个保持元件使得各个发光元件容易点亮,并且所述驱动方法还包括:把保持信号提供到所述多个保持元件,在使得与所述组中想要点亮的发光元件相对应的存储器元件设定在导通状态之后,所述保持信号使得与处于导通状态的存储器元件相对应的保持元件设定在导通状态。
根据本发明的第十一方面,提供了一种打印头,包括:曝光单元;以及光学单元,所述曝光单元对图像载体进行曝光并且包括:自扫描发光元件阵列;以及点亮控制器,所述自扫描发光元件阵列包括:直线排列的多个发光元件;多个存储器元件,其设置为与各个发光元件相对应并且电连接到各个发光元件,每一个存储器元都被设定在导通状态和关断状态中的任一个状态,与被设定在关断状态的情况相比,在被设定在导通状态的情况下,所述多个存储器元件使得各个发光元件容易被设定在导通状态;以及多个开关元件,其设置为与各个存储器元件相对应并且电连接到各个存储器元件,每一个开关元件都被设定在导通状态和关断状态中的任一个状态,所述多个开关元件被设定成允许导通状态从一端侧顺序移动到另一端侧,与关断状态的情况相比,在被设定在导通状态的情况下,所述多个开关元件使得各个存储器元件容易被设定在导通状态;所述点亮控制器包括:转移信号 生成单元,其把转移信号提供到所述多个开关元件,所述转移信号设定所述多个开关元件从而允许导通状态从一端侧顺序移动到另一端侧;存储器信号生成单元,其把存储器信号提供到与所述多个发光元件被分成的多个组中的一组的多个发光元件相对应的多个存储器元件,在与形成所述组的发光元件相对应的开关元件被设定在导通状态的情况下,如果想要点亮与所述开关元件相对应的发光元件,则所述存储器信号使得与设定在导通状态的开关元件相对应的存储器元件临时从关断状态变成导通状态,并且如果不想点亮与所述开关元件相对应的发光元件,则所述存储器信号使得与设定在导通状态的开关元件相对应的存储器元件保持在关断状态,并且随后使得已经被临时变成导通状态的存储器元件再次临时设定在导通状态;以及点亮信号生成单元,其针对每一组把点亮信号提供到所述多个发光元件,在使得与想要点亮的发光元件相对应的存储器元件设定在导通状态之后,所述点亮信号使得想要点亮的发光元件设定在导通状态;所述光学单元使得从所述曝光单元发出的光会聚到所述图像载体上。
根据本发明的第十二方面,提供了一种图像形成设备,包括:充电单元,其对图像载体进行充电;曝光单元;光学单元;显影单元;以及转印单元,所述曝光单元对所述图像载体进行曝光并且包括自扫描发光元件阵列以及点亮控制器,所述自扫描发光元件阵列包括:直线排列的多个发光元件;多个存储器元件,其设置为与各个发光元件相对应并且电连接到各个发光元件,每一个存储器元都被设定在导通状态和关断状态中的任一个状态,与被设定在关断状态的情况相比,在被设定在导通状态的情况下,所述多个存储器元件使得各个发光元件容易被设定在导通状态;以及多个开关元件,其设置为与各个存储器元件相对应并且电连接到各个存储器元件,每一个开关元件都被设定在导通状态和关断状态中的任一个状态,所述多个开关元件被设定成允许导通状态从一端侧顺序移动到另一端侧,与关断状态的情况相比,在被设定在导通状态的情况下,所述多个开关元件使得各个存储器元件容易被设定在导通状态;所述点亮控制器包括:转移信号生成单元,其把转移信号提供到所述多个开关元件,所述转移信号设定所 述多个开关元件从而允许导通状态从一端侧顺序移动到另一端侧;存储器信号生成单元,其把存储器信号提供到与所述多个发光元件被分成的多个组中的一组的多个发光元件相对应的多个存储器元件,在与形成所述组的发光元件相对应的开关元件被设定在导通状态的情况下,如果想要点亮与所述开关元件相对应的发光元件,则所述存储器信号使得与设定在导通状态的开关元件相对应的存储器元件临时从关断状态变成导通状态,并且如果不想点亮与所述开关元件相对应的发光元件,则所述存储器信号使得与设定在导通状态的开关元件相对应的存储器元件保持在关断状态,并且随后使得已经被临时变成导通状态的存储器元件再次临时设定在导通状态;以及点亮信号生成单元,其针对每一组把点亮信号提供到所述多个发光元件,在使得与想要点亮的发光元件相对应的存储器元件设定在导通状态之后,所述点亮信号使得想要点亮的发光元件设定在导通状态;所述光学单元使得从所述曝光单元发出的光会聚到所述图像载体上;所述显影单元对形成在所述图像载体上的静电潜像进行显影;所述转印单元将所述图像载体上显影出的图像转印到被转印体上。
根据本发明的第一方面,与没有采用本结构的情况相比,可以使用实现多重发光的自扫描发光元件阵列抑制发光装置的功耗增加。
根据本发明的第二方面,与没有采用本结构的情况相比,可以增大发光占空比(发光效率)。
根据本发明的第三方面,与没有采用本结构的情况相比,可以进一步增大发光占空比。
根据本发明的第四方面,与没有采用本结构的情况相比,可以使用实现多重发光的自扫描发光元件阵列抑制发光装置的功耗增加。
根据本发明的第五方面,与没有采用本结构的情况相比,可以增大发光占空比。
根据本发明的第六方面,与没有采用本结构的情况相比,可以抑制寄生晶闸管运行。
根据本发明的第七方面,与没有采用本结构的情况相比,可以进一步增大发光占空比。
根据本发明的第八方面,与没有采用本结构的情况相比,可以使用实现多重发光的自扫描发光元件阵列抑制发光装置的功耗增加。
根据本发明的第九方面,与没有采用本结构的情况相比,可以增大发光占空比。
根据本发明的第十方面,与没有采用本结构的情况相比,可以进一步增大发光占空比。
根据本发明的第十一方面,与没有采用本结构的情况相比,可以抑制功耗的增加,同时减小打印头的尺寸。
根据本发明的第十二方面,与没有采用本结构的情况相比,可以抑制功耗的增加,同时加速图像形成。
附图说明
根据以下附图具体描述了本发明的(多个)示例性实施例,其中:
图1示出应用了第一示例性实施例的图像形成设备的整体结构的实例;
图2是示出应用了第一示例性实施例的打印头的结构的示意图;
图3是发光装置的俯视图;
图4是示出了第一示例性实施例中的发光装置中的信号生成电路的结构以及信号生成电路和发光芯片的布线结构的示意图;
图5是说明第一示例性实施例中的发光芯片的布线结构的示意图;
图6是说明发光芯片的操作概要的示意图;
图7是说明第一示例性实施例中的发光芯片操作的时序图;
图8是说明没有应用第一示例性实施例情况下的发光芯片操作的时序图;
图9是示出了存储器晶闸管的阈值电压与存储器晶闸管关断之后栅极端子电势的变化的一个实例的曲线图;
图10是说明第二示例性实施例中的发光芯片操作的时序图;
图11是示出了第三示例性实施例中的发光装置中的信号生成电 路的结构以及信号生成电路与每一个发光芯片之间的布线结构的示意图;
图12是说明第三示例性实施例中的发光芯片的电路结构的示意图;
图13是说明第三示例性实施例中的发光芯片操作的时序图;
图14是示出了第四示例性实施例中的发光装置中的信号生成电路的结构以及信号生成电路与每一个发光芯片之间的布线结构的示意图;
图15是说明第四示例性实施例中的发光芯片的电路结构的示意图;
图16是说明第四示例性实施例中的发光芯片操作的时序图;
图17是示出了第五示例性实施例中的发光装置中的信号生成电路的结构以及信号生成电路与每一个发光芯片中之间的布线结构的示意图;
图18是说明第五示例性实施例中的发光芯片的电路结构的示意图;以及
图19是说明第五示例性实施例中的发光芯片操作的时序图。
具体实施方式
(图像形成设备)
下文将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。
<第一示例性实施例>
图1示出应用了第一示例性实施例的图像形成设备1的整体结构的实例。图1中所示的图像形成设备1通常被称为串联型图像形成设备。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和图像处理器40。图像形成处理单元10根据不同颜色的图像数据集形成图像。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,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由等间隔并行布置的多个引擎组成。具体地说,图像形成单元11由四个图像形成单元11Y、11M、11C和11K组成。图像形成单元11Y、11M、11C和11K中的每一个都包括感光鼓12、充电装置13、打印头14和显影装置15。在作为图像载体实例的感光鼓12上形成静电潜像,并且感光鼓12保持调色剂图像。作为充电单元实例的充电装置13以预定电势对感光鼓12的表面均匀充电。打印头14对通过充电装置13充电的感光鼓12进行曝光。作为显影单元实例的显影装置15将由打印头14形成的静电潜像进行显影。这里,除了在显影装置15中容纳的调色剂的颜色不同之外,图像形成单元11Y、11M、11C和11K具有大致相同的结构。图像形成单元11Y、11M、11C和11K分别形成黄色(Y)、晶红色(M)、青色(或称蓝绿色)(C)和黑色(K)调色剂图像。
另外,图像形成处理单元10还包括纸张传送带21、驱动辊22、转印辊23和定影装置24。纸张传送带21传送作为被转印体的记录纸张,从而通过多层转印把分别形成在图像形成单元11Y、11M、11C和11K的感光鼓12上的不同颜色的调色剂图像转印到记录纸张上。驱动辊22是驱动纸张传送带21的辊。作为转印单元实例的每个转印辊23把形成在对应感光鼓12上的调色剂图像转印到记录纸张上。定影装置24把调色剂图像定影在记录纸张上。
在该图像形成设备1中,图像形成处理单元10根据从图像输出控制器30提供的各种控制信号执行图像形成操作。在图像输出控制器30的控制下,图像处理器40对从个人计算机(PC)2或图像读取设备3接收的图像数据进行图像处理,并且随后把得到的数据集提供到对应的图像形成单元11。随后,例如在黑色(K)图像形成单元11K中,感光鼓12在沿箭头A方向旋转的同时由充电装置13以预定电势进行充电,并且随后打印头14根据从图像处理器40提供的图像数据集进行发光来对感光鼓12进行曝光。通过这种操作,用于黑色(K)图像的静电潜像形成在感光鼓12上。其后,显影装置15把形成在感光鼓12上的静电潜像显影出来,并且因此黑色(K)调色剂图像形成 在感光鼓12上。类似地,分别在图像形成单元11Y、11M和11C上形成黄色(Y)、晶红(M)和青色(C)调色剂图像。
通过施加到转印辊23的转印电场,在各个图像形成单元11中形成在感光鼓12上的各个颜色的调色剂图像被顺序地静电转印到由于纸张传送带21的运动而提供的记录纸张。这里,纸张传送带21沿箭头B方向运动。通过这种操作,在记录纸张上形成了作为重叠颜色调色剂图像的合成调色剂图像。
其后,其上静电转印了合成调色剂图像的记录纸张被发送到定影装置24。发送到定影装置24的记录纸张上的合成调色剂图像由定影装置24利用热和压力通过定影处理定影到记录纸张上,并且随后从图像形成设备1输出。
(打印头)
图2是示出应用了第一示例性实施例的打印头14的结构的示意图。打印头14包括外壳61、发光部分63、电路板62和棒状透镜阵列64。发光部分63具有多个LED(在第一示例性实施例中是发光晶闸管)。在电路板62上安装了发光部分63、信号生成电路100(参见稍后描述的图3)等,信号生成电路100作为驱动发光部分63的点亮控制器的实例。作为光学单元实例的棒状透镜阵列64把发光部分63所发出的光会聚到感光鼓12的表面上。这里,发光部分63、信号生成电路100和其上安装了这些元件的电路板62将被称为发光装置65,该发光装置65作为曝光单元的实例。
外壳61例如由金属制成,并且支撑电路板62和棒状透镜阵列64。外壳61被设置成使得发光部分63的发光点位于棒状透镜阵列64的焦平面上。此外,棒状透镜阵列64沿感光鼓12的轴向(第一扫描方向)布置。
(发光装置)
图3是发光装置65的俯视图。
如图3所示,发光装置65的发光部分63由在电路板62上沿第 一扫描方向排列成两行的60个发光芯片C1到C60组成。这里,60个发光芯片C1到C60以锯齿形图案排列,其中发光芯片C1到C60的每相邻的两个彼此面对。注意,如果不区分发光芯片C1到C60,则它们被描述为发光芯片C(C1到C60)或发光芯片C。对其它的术语也是如此。
所有的发光芯片C(C1到C60)具有相同的结构。每个发光芯片C(C1到C60)具有由作为发光元件实例的发光晶闸管L1、L2、L3…组成的发光晶闸管阵列(发光元件阵列),这如稍后所述。发光晶闸管阵列沿发光芯片C的矩形的长边排列。发光晶闸管阵列排列成靠近长边之一并且使得发光晶闸管L1、L2、L3…形成等间隔。这里,奇数编号的发光芯片C1、C3、C5…和偶数编号的发光芯片C2,C4,C6…排列成彼此面对。另外,发光芯片C1到C60排列成使得发光晶闸管在如虚线所示的发光芯片C的连接部分中也沿第一扫描方向等间隔排列。
而且,如上所述,发光装置65包括驱动发光部分63的信号生成电路100。
注意,如果不区分发光晶闸管L1、L2、L3…,则它们被称为发光晶闸管L。
图4是示出了发光装置65中的信号生成电路100的结构以及信号生成电路100和发光芯片C(C1到C60)的布线结构的示意图。注意,在图4中,由于描述布线结构,所以没有以锯齿形图案图示发光芯片C1到C60。
经过图像处理的图像数据集以及各种控制信号从图像输出控制器30和图像处理器40(参见图1)输入到信号生成电路100,图中省略了其图示。随后,信号生成电路100根据图像数据集和各种控制信号对图像数据集执行重新排列并对发光强度等进行校正。
信号生成电路100包括点亮信号生成单元110,该点亮信号生成单元110把用于向发光晶闸管L提供用于发光的电力的点亮信号φI(φI1到φI30)发送到发光芯片C(C1到C60)。
信号生成电路100包括转移信号生成单元120,该转移信号生成 单元120根据各种控制信号把第一转移信号φ1和第二转移信号φ2发送到发光芯片C1到C60。此外,信号生成电路100包括存储器信号生成单元130,该存储器信号生成单元130根据图像数据集发送指定将要点亮的发光晶闸管L的存储器信号φm(φm1到φm60)。
发光装置65的电路板62设置有电源线104。电源线104连接到发光芯片C(C1到C60)的Vsub端子(参见稍后描述的图5),并且提供基准电势Vsub(例如,0V)。另外,发光装置65的电路板62设置有另一电源线105。电源线105连接到发光芯片C(C1到C60)的Vga端子(参见稍后描述的图5),并且提供用于供电的电源电势Vga(例如,-3.3V)。
而且,电路板62设置有第一转移信号线106和第二转移信号线107。第一转移信号线106和第二转移信号线107把来自信号生成电路100的转移信号生成单元120的第一转移信号φ1和第二转移信号φ2分别发送到发光部分63。第一转移信号线106和第二转移信号线107分别并联连接到发光芯片C(C1到C60)的φ1端子和φ2端子(参见稍后描述的图5)。
此外,电路板62设置有60个存储器信号线108(108_1到108_60)。存储器信号线108把来自信号生成电路100的存储器信号生成单元130的各个存储器信号φm(φm1到φm60)发送到对应的发光芯片C(C1到C60)。存储器信号线108_1到108_60分别连接到发光芯片C1到C60的φm端子(参见稍后描述的图5)。即,存储器信号φm(φm1到φm60)被单独地发送到发光芯片C(C1到C60)。
而且,电路板62还设置有30个点亮信号线109(109_1到109_30)。点亮信号线109把来自信号生成电路100的点亮信号生成单元110的各个点亮信号φI(φI1到φI30)发送到对应的发光芯片C(C1到C60)。点亮信号线109(109_1到109_30)中的每一个都连接到作为一对的两个发光芯片C的两个φI端子(参见稍后描述的图5)。例如,点亮信号线109_1并联连接到发光芯片C1和C2的φI端子,并且点亮信号φI1共同提供到发光芯片C1和C2的φI端子。类似地,点亮信号线109_2并联连接到发光芯片C3和C4的 φI端子,并且点亮信号φI2共同提供到发光芯片C3和C4的φI端子。其它的点亮信号线也具有类似的结构。这样,点亮信号φI的数量(30)是发光芯片C的数量(60)的半。
如上所述,在第一示例性实施例中,基准电势Vsub、电源电势Vga、第一转移信号φ1和第二转移信号φ2共同被发送到所有发光芯片C(C1到C60)。存储器信号φm(φm1到φm60)被单独发送到发光芯片C(C1到C60)。点亮信号φI(φI1到φI30)中的每一个都被发送到发光芯片C(C1到C60)中的对应两个。
通过这种配置,点亮信号线109(109_1到109_30)的数量被设定成小于发光芯片C(C1到C60)的数量。
点亮信号线109要求具有低电阻从而把用于点亮(发光)的电流提供到发光晶闸管L。为此,如果点亮信号线109配置成宽布线,则电路板62的宽度变大,妨碍了打印头14的尺寸减小。另一方面,为了使得电路板62的宽度变窄,如果信号线被配置成具有多层,则这种配置妨碍了打印头14的成本降低。
在第一示例性实施例中,与分别为发光芯片C设置点亮信号线109的情况相比,减少了点亮信号线109的数量,并且由此可以减小打印头14的尺寸并且以低成本制造打印头14。
另一方面,在第一示例性实施例中,存储器信号线108设置成使得存储器信号线108的数量与发光芯片C的数量相等。如稍后所述,唯一必须的是,存储器信号线108提供保持存储器晶闸管M(参见稍后描述的图5)的导通(ON)状态的电流。保持存储器晶闸管M的导通状态的电流小于用于使发光晶闸管L点亮(发光)的电流,并且由此存储器信号线108的宽度被设定成不像点亮信号线109一样具有低电阻是可接受的。
换言之,减小点亮信号线109的数量可以实现减小打印头14的尺寸和低成本制造打印头14。
(发光芯片)
图5是说明作为自扫描发光元件阵列(SLED)芯片的发光芯片C (C1到C60)的布线结构的示意图。这里,发光芯片C1被描述为一个实例。然而,其它发光芯片C2到C60具有与发光芯片C1相同的结构。
发光芯片C1(C)包括由排成一行的作为开关元件实例的转移晶闸管T1、T2、T3…组成的转移晶闸管阵列(开关元件阵列),由同样排成一行的作为存储器元件实例的存储器晶闸管M1、M2、M3…组成的存储器晶闸管阵列(存储器元件阵列),以及由同样排成一行的发光晶闸管L1、L2、L3…组成的发光晶闸管阵列(发光元件阵列),这些阵列都被布置在基板80上。
这里,与发光晶闸管L相类似,如果不区分转移晶闸管T1、T2、T3…,则它们被称为转移晶闸管T。类似地,如果不区分存储器晶闸管M1、M2、M3…,则它们被称为存储器晶闸管M。
发光芯片C1(C)包括连接如下各个对的耦合二极管Dc1、Dc2、Dc3…,所述各个对是转移晶闸管T1、T2、T3中的每两个并且按照编号顺序形成。而且,发光芯片C1(C)包括连接二极管Dm1、Dm2、Dm3…。
此外,发光芯片C1(C)包括电源线电阻Rt1、Rt2、Rt3…,电源线电阻Rm1、Rm2、Rm3…,以及电阻Rn1、Rn2、Rn3…。
这里,与发光晶闸管L等类似,如果不分别地区分耦合二极管Dc1、Dc2、Dc3…,连接二极管Dm1、Dm2、Dm3…,电源线电阻Rt1、Rt2、Rt3…,电源线电阻Rm1、Rm2、Rm3…,以及电阻Rn1、Rn2、Rn3…,则它们被分别称为耦合二极管Dc,连接二极管Dm,电源线电阻Rt,电源线电阻Rm,以及电阻Rn。
在第一示例性实施例中,如果发光晶闸管阵列中的发光晶闸管L的数量被设定为128,则转移晶闸管T的数量以及存储器晶闸管M的数量也被设定为128。类似地,连接二极管Dm的数量、电源线电阻Rt和Rm各自的数量、电阻Rn的数量也为128。同时,耦合二极管Dc的数量为127,比转移晶闸管T的数量小1。
注意,在图5中,仅示出了主要包括转移晶闸管T1到T8、存储器晶闸管M1到M8、以及发光晶闸管L1到L8的部分。在其它部分中,以与该部分相同的模式重复。
转移晶闸管T的数量并非必须与发光晶闸管L的数量相等,并且可以大于发光晶闸管L的数量。
而且,发光芯片C1(C)包括一个启动二极管Ds。为了防止过量电流流入到第一转移信号线72和第二转移信号线73中,发光芯片C1(C)包括限流电阻R1和R2。
注意,转移晶闸管T1、T2、T3…在图5中按照编号顺序排列。这里,转移晶闸管T1、T2、T3…从图5的左侧开始排列,诸如T1、T2、T3…。类似地,存储器晶闸管M1、M2、M3…和发光晶闸管L1、L2、L3…也从图5的左侧按照编号顺序排列。另外,耦合二极管Dc 1、Dc2、Dc3…,连接二极管Dm1、Dm2、Dm3…,电源线电阻Rt1、Rt2、Rt 3…,电源线电阻Rm1、Rm2、Rm3…,以及电阻Rn1、Rn2、Rn3…也从图5的左侧按照编号顺序排列。
接下来,将描述发光芯片C1(C)中的元件之间的电连接。
转移晶闸管T1、T2、T3…的阳极端子,存储器晶闸管M1、M2、M3…的阳极端子和发光晶闸管L1、L2、L3…的阳极端子连接到发光芯片C1(C)的基板80(公共阳极)。这些阳极端子通过基板80所设置的Vsub端子连接到电源线104(参见图4)。基准电势Vsub被提供到该电源线104。
转移晶闸管T1、T2、T3…的栅极端子Gt1、Gt2、Gt3…通过各个电源线电阻Rt1、Rt2、Rt3…连接到电源线71,各个电源线电阻Rt1、Rt2、Rt3…与各个转移晶闸管T1、T2、T3…对应地设置。电源线71连接到Vga端子。Vga端子连接到电源线105(参见图4),并且电源电势Vga被提供到Vga端子。
根据转移晶闸管T的阵列,奇数编号的转移晶闸管T1、T3、T5…的阴极端子连接到第一转移信号线72。第一转移信号线72通过限流电阻R1连接到作为第一转移信号φ1的输入端子的φ1端子。第一转移信号线106(参见图4)连接到该φ1端子,并且第一转移信号φ1被提供到该φ1端子。
同时,根据转移晶闸管T的阵列,偶数编号的转移晶闸管T2、T4、T6…的阴极端子连接到第二转移信号线73。第二转移信号线73 通过限流电阻R2连接到作为第二转移信号φ2的输入端子的φ2端子。第二转移信号线107(参见图4)连接到该φ2端子,并且第二转移信号φ2被提供到该φ2端子。
存储器晶闸管M1、M2、M3…的阴极端子通过对应的电阻Rn1、Rn2、Rn3…连接到存储器信号线74。存储器信号线74连接到作为存储器信号φm(在发光芯片C1的情况下为φm1)的输入端子的φm端子。存储器信号线108(参见图4:在发光芯片C1的情况下为存储器信号线108_1)连接到该φm端子,并且存储器信号φm(参见图4:在发光芯片C1的情况下为存储器信号φm1)被提供到该φm端子。
转移晶闸管T1、T2、T3…的各个栅极端子Gt1、Gt2、Gt3…根据一一对应关系通过各个连接二极管Dm1、Dm2、Dm3…连接到存储器晶闸管M1、M2、M3…的编号与所连接的栅极端子Gt相同的一个栅极端子Gm1、Gm2、Gm3。换言之,连接二极管Dm1、Dm2、Dm3…的阳极端子分别连接到转移晶闸管T1、T2、T3…的栅极端子Gt1、Gt2、Gt3…,连接二极管Dm1、Dm2、Dm3…的阴极端子分别连接到存储器晶闸管M1、M2、M3…的栅极端子Gm1、Gm2、Gm3…。
这里,如果不区分栅极端子Gt1、Gt2、Gt3…和栅极端子Gm1、Gm2、Gm3…,则它们被分别称为栅极端子Gt和栅极端子Gm。
存储器晶闸管M1、M2、M3…的各个栅极端子Gm1、Gm2、Gm3…通过各个电源线电阻Rm1、Rm2、Rm3…连接到电源线71,各个电源线电阻Rm1、Rm2、Rm3…与各个存储器晶闸管M1、M2、M3…对应地设置。电源线71连接到Vga端子。Vga端子连接到电源线105(参见图4),并且电源电势Vga被提供到Vga端子。
另外,存储器晶闸管M1、M2、M3…的各个栅极端子Gm1、Gm2、Gm3…按照一一对应的关系连接到发光晶闸管L1、L2、L3…的编号与所连接的栅极端子Gm相同的对应一个栅极端子Gl1、Gl2、Gl3…。
各个耦合二极管Dc1、Dc2、Dc3…连接在如下各对栅极端子Gt之间,所述各对栅极端子Gt是发光晶闸管L1、L2、L3…的栅极端子Gt1、Gt2、Gt3…中的按照编号顺序形成的两个栅极端子Gt。换言之, 每个耦合二极管Dc1、Dc2、Dc3…串联连接到栅极端子Gt1、Gt2、Gt3…的对应两个。耦合二极管Dc1连接为使得其方向是电流从栅极端子Gt1流向栅极端子Gt2的方向。把相同的配置应用于其它的耦合二极管Dc2、Dc3、Dc4…。
发光晶闸管L1、L2、L3…的阴极端子连接到点亮信号线75,而点亮信号线75连接到作为点亮信号φI(在发光芯片C1的情况下为点亮信号φI1)的输入端子的φI端子。点亮信号线109(参见图4:在发光芯片C1的情况下为点亮信号线109_1)连接到φI端子,并且点亮信号φI(参见图4:在发光芯片C1的情况下为点亮信号φI1)提供到φI端子。注意,如图4所示,对于其它发光芯片C2到C60的φI端子,点亮信号φI1到φI30分别被提供到每个都由两个发光芯片C组成的对应发光芯片对。
位于转移晶闸管阵列一端侧的转移晶闸管T1的栅极端子Gt1连接到启动二极管Ds的阴极端子。同时,启动二极管Ds的阳极端子连接到第二转移信号线73。
(发光部分的操作)
接下来,将描述发光部分63的操作。如图4所示,第一转移信号φ1和第二转移信号φ2组成的一对被共同提供到构成发光部分63的发光芯片C(C1到C60)。同时,基于图像数据集的存储器信号φm(φm1到φm60)被单独提供到发光芯片C(C1到C60)。点亮信号φI(φI1到φI30)被分别提供到每个都由两个发光芯片C组成的对应发光芯片对,从而由构成每一对的两个发光芯片C共用每个点亮信号φI,并且点亮信号φI(φI1到φI30)被单独提供到构成不同对的发光芯片C。
发光芯片C(C1到C60)使用第一转移信号φ1和第二转移信号φ2组成的信号对并行地执行顺序操作(点亮控制),使得发光晶闸管L点亮(发光)和熄灭。这里,使得发光晶闸管L点亮(发光)并熄灭的顺序操作被称为点亮控制。
因此,如果描述了发光芯片C1的操作,则就会了解发光部分63 的操作。此后,将以发光芯片C1作为实例来描述发光芯片C的操作。(发光芯片的点亮控制)
图6是说明发光芯片C1(C)的操作概要的示意图。
在第一示例性实施例中,利用由事先设置的多个发光点(发光晶闸管L)构成的一组,在发光芯片C1(C)中执行点亮控制。
图6示出了使用由8个发光晶闸管L构成的一组来执行点亮控制的情况。换言之,在第一示例性实施例中,同时使得多达8个发光晶闸管L点亮。首先,在图6中,对8个发光晶闸管L1到L8执行点亮控制,如从发光芯片C1(C)左侧开始的组#A所示(稍后所述的图7中所示的点亮控制时段T(#A))。接下来,对与组#A相邻的组#B中的8个发光晶闸管L9到L16执行点亮控制(稍后所述的图7中所示的点亮控制时段T(#B))。随后,对示为组#C的8个发光晶闸管L17到L24执行点亮控制。如果发光芯片C所设置的发光晶闸管L的数量为128,则按照类似的方式对8个发光晶闸管L重复执行点亮控制,直到对发光晶闸管L128执行点亮控制为止。
换言之,在第一示例性实施例中,按照时间先后顺序依次对组#A、#B…执行点亮控制,并且在组#A、#B中的每一组中同时对多个发光点(发光晶闸管L)执行点亮控制。
(驱动波形)
图7是说明第一示例性实施例中的发光芯片C1(C)操作的时序图。在图7中,假定时间按照字母顺序从时间点(时刻)a到时间点y。这里示出了第一转移信号φ1、第二转移信号φ2、存储器信号φm1、点亮信号φI1、以及在各个存储器晶闸管M1到M8的阳极端子和阴极端子之间流动的电流J(M1)到J(M8)的波形。
图7示出了对由图6所示的8个发光晶闸管L构成的每个组执行点亮控制的情况,并且主要示出了在对组#A中的发光晶闸管L1到L8执行点亮控制时从时间点c到时间点y的点亮控制时段T(#A)。注意,点亮控制时段T(#A)的后面是在对组#B中的发光晶闸管L9到L16 执行点亮控制时的点亮控制时段T(#B),在对组#C中的发光晶闸管L17到L24执行点亮控制时的点亮控制时段T(#C),等等。
图7示出了使得组#A中的8个发光晶闸管L1到L8中的发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8点亮(发光)并且保持8个发光晶闸管L1到L8中的发光晶闸管L4、L6和L7熄灭的情况。换言之,假定在点亮控制时段T(#A)中执行图像数据集“11101001”的打印。
对于每个点亮控制时段(如点亮控制时段T(#A)、点亮控制时段T(#B)…),重复第一转移信号φ1、第二转移信号φ2和点亮信号φI1(φI)的波形。另一方面,尽管存储器信号φm1(φm)具有根据图像数据集发生改变的部分,但是存储器信号的基本部分在每个点亮控制时段(如点亮控制时段T(#A)、点亮控制时段T(#B)…)中重复。因此,只要描述了点亮控制时段T(#A),就可以了解这些波形。注意,作为点亮控制时段T(#A)的前时段的从时间点a到时间点c的时段是用于启动发光芯片C1(C)的操作的时段。在对操作的描述中将说明这一时段。
首先,将描述点亮控制时段T(#A)中的第一转移信号φ1、第二转移信号φ2、存储器信号φm1(φm)和点亮信号φI1(φI)的波形。
第一转移信号φ1在点亮控制时段T(#A)的开始时间点c处具有低电平的电势(下文称为“L”),并且在时间点f处从“L”变成高电平的电势(下文称为“H”),随后在时间点i处从“H”变成“L”。在时间点k处,第一转移信号φ1的电势保持在“L”。随后,与从时间点c到时间点k的时段相同的波形在从时间点k到时间点w的时段中重复三次。在时间点w处,第一转移信号φ1的电势为“L”,而在作为点亮控制时段T(#A)的结束时间点的时间点y处,第一转移信号φ1的电势保持在“L”。
第二转移信号φ2在时间点c处为“H”,在时间点e处从“H”变成“L”,随后在时间点j处,从“L”变成“H”。在时间点k处,第二转移信号φ2的电势保持在“H”。随后,与从时间点c到时间点k的时段相同的波形在从时间点k到时间点w的时段中重复三次。 在时间点w处,第二转移信号φ2的电势为“H”,而在作为点亮控制时段T(#A)的结束时间点的时间点y处,第二转移信号φ2的电势保持在“H”。
这里,在从时间点c到时间点w的时段内将第一转移信号φ1和第二转移信号φ2相互比较的情况下,在从时间点c到时间点k的时段内,第一转移信号φ1和第二转移信号φ2中的每一个都具有交替重复“H”和“L”的电势,中间插入了两个电势都为“L”的时段(例如,从时间点e到时间点f,或从时间点i到时间点j)。不存在第一转移信号φ1和第二转移信号φ2同时为“H”的时段。第二转移信号φ2是第一转移信号φ1向右移位了与时间轴上从时间点f到时间点j的时段对应的时段的信号。与从时间点f到时间点j的时段对应的时段是第一转移信号φ1和第二转移信号φ2中每一个的重复周期(稍后描述的时段t 1的两倍时段)的一半。
接下来,将描述存储器信号φm1(φm)。从时间点c到时间点g的时段是把图像数据集写入存储器晶闸管M1中时的写入时段T(M1),而从时间点g到时间点k的时段是把图像数据集写入存储器晶闸管M2中时的写入时段T(M2)。类似地,在点亮控制时段T(#A)中,设置有把图像数据集写入到各个存储器晶闸管M3到M8中时的写入时段T(M3)到T(M8)。注意,如果不区分写入时段T(M1)到T(M8),则它们被称为写入时段T(M)。
这些写入时段T(M1)到T(M8)等于相同时段t1。
根据构成图像数据集“11101001”的第一位“1”,存储器信号φm1(φm)的电势在写入时段T(M1)的开始时间点c处从“H”变成“L”,在时间点d处其电势从“L”变成“H”。随后,其电势保持在“H”直到作为写入时段T(M1)的结束时间点的时间点g为止。在作为写入时段T(M2)的开始时间点的时间点g处,根据图像数据集“11101001”的第二位“1”,其电势再次从“H”变成“L”,在时间点h处,其电势从“L”变成“H”。随后,其电势保持在“H”直到作为写入时段T(M2)的结束时间点的时间点k为止。换言之,写入时段T(M1)中的波形在写入时段T(M2)中重复。而且,在与图像数据 集“11101001”的第三位“1”对应的写入时段T(M3)中,也重复了相同的波形。
同时,在作为写入时段T(M4)的开始时间点的时间点m处,根据图像数据集“11101001”的第四位“0”,其电势从“H”变成存储器电平电势(下文称为“S”),在时间点n处,其电势从“S”变成“H”。其电势保持在“H”直到作为写入时段T(M4)的结束时间点的时间点o为止。换言之,在时间点m处从“H”到“S”的变化不同于上面描述的在时间点c、g和k处从“H”到“L”的变化。注意,存储器电平电势“S”是处于“H”和“L”之间的电势,表示使得接通之后被关断的存储器晶闸管M准备在预定时段之后接通的电势电平,稍后将对其进行具体描述。注意,将对晶闸管的接通和关断进行具体描述。
随后,在写入时段T(M5)中,根据图像数据集“11101001”的第五位“1”,重复写入时段T(M1)中的波形。在接下来的写入时段T(M6)和写入时段T(M7)中,根据图像数据集“11101001”的第六位和第七位“0”,分别重复写入时段T(M4)中的波形。
其后,存储器信号φm1(φm)的电势在作为写入时段T(M8)的开始时间点的时间点r处根据图像数据集“11101001”的第八位“1”从“H”变成“L”,在时间点s处,其电势从“L”变成“S”。随后,在时间点u处,该电势从“S”变成“H”。在写入时段T(M8)的结束时间点w处,其电势保持在“H”。
随后,存储器信号φm1(φm)的电势保持在“H”直到作为点亮控制时段T(#A)的结束时间点的时间点y为止。
注意,存储器信号φm1(φm)在上述写入时段T(M1)到T(M8)的每个开始时间点处从“H”到“L”的变化或者从“H”到“S”的变化取决于把发光晶闸管L(每一个都具有与对应的存储器晶闸管M相同的编号)设定成点亮或熄灭的图像数据集,在发光控制时段T(#A)中对这些发光晶闸管L同时执行点亮控制。具体地说,当图像数据集为“1”并且使得发光晶闸管L点亮(发光)时,存储器信号φm1(φm)的电势从“H”变成“L”。同时,当图像数据集为“0”并且发光晶闸管L保持为熄灭(不发光)时,存储器信号φm1(φm)的电势从 “H”变成“S”。
如上所述,在写入时段T(M1)到T(M8)的每个开始时间点处,存储器信号φm1(φm)的电势根据图像数据集从“H”变成“L”和“S”中的任一个。除了在写入时段T(M8)之外,其电势在经过时段t2之后从“L”和“S”中的任一个变成“H”。注意,在写入时段T(M8)中,在经过时段t2之后,其电势变成“S”。稍后将描述写入时段T(M8)中的操作。
在存储器信号φm1(φm)与第一转移信号φ1和第转移信号φ2中的每一个之间的关系中,当第一转移信号φ1和第二转移信号φ2中的任一个为“L”时,在写入时段T(M1)到T(M8)的每个开始时间点处,存储器信号φm1(φm)的电势从“H”变成“L”和“S”中的任一个。例如,在写入时段T(M1)中第一转移信号φ1为“L”时的时间点c处,在写入时段T(M2)中第二转移信号φ2为“L”时的时间点g处,存储器信号φm1为“L”。同时,在第二转移信号φ2为“L”时的时间点m处,存储器信号φm1为“S”。在写入时段T(M3)和T(M5)到T(M8)中也是这样。
点亮信号φI1(φI)是把电流提供到发光晶闸管L用于点亮(发光)的信号,这如稍后所述。
点亮信号φI在点亮控制时段T(#A)的开始时间点c处为“H”,其电势在时间点t处变成发光电平电势(下文称为“Le”)。其电势在时间点x处从“Le”变成“H”。随后,在点亮控制时段T(#A)的结束时间点y处,其电势保持在“H”。
注意,发光电平电势“Le”表示根据图像数据集被指定点亮的发光晶闸管L准备好接通的电势电平(发光电平),这如稍后所述。稍后将描述晶闸管的接通。
(晶闸管的基本操作)
在描述发光芯片C1(C)的操作之前,将描述晶闸管(转移晶闸管T、存储器晶闸管M和发光晶闸管L)的基本操作。这些晶闸管(转移晶闸管T、存储器晶闸管M和发光晶闸管L)是如下半导体器件: 每一个半导体器件都有三个端子,分别是阳极端子(阳极)、阴极端子(阴极)和栅极端子(栅极)。
在下文,如图5所述,作为实例,提供到晶闸管阳极端子(Vsub端子)的基准电势Vsub被设定为0V(“H”),提供到Vga端子的电源电势Vga被设定为-3.3V(“L”)。每一个晶闸管都具有pnpn结构,其中p型层、n型层、p型层和n型层(诸如GaAs、GaAlAs等)依次顺序层叠在基板80上,该基板具有p导电型(诸如GaAs、GaAlAs等),p-n结的扩散电势(正向电势)Vd被设定为1.3V。
当低于阈值电压的电势(负值较小的电势)被施加到阴极端子时,具有上述结构的晶闸管接通(有时称为导通)。当晶闸管接通时,晶闸管进入导通状态,其中电流在其阳极端子与阴极端子之间流动。这里,晶闸管的阈值电压是通过从栅极端子电势减去扩散电势Vd得到的值。因此,如果晶闸管的栅极端子电势为-1.3V时,扩散电势vd为1.3V,由此得到阈值电压为-2.6V。因此,当小于-2.6V的电势(<-2.6V)被施加到阴极端子时,晶闸管接通。
随后,当晶闸管接通时,晶闸管栅极端子的电势接近阳极端子的电势。阳极端子被设定在基准电势Vsub(0V),由此栅极端子的电势变成接近0V的电势(准确地说是-0.2V,如稍后所述)。注意,在下面的描述中,已经接通的晶闸管的栅极端子的电势按照简单易懂的方式假定为0V。
这里,晶闸管的阴极端子具有扩散电势Vd。扩散电势Vd为1.3V,由此阴极端子的电势为-1.3V。
一旦晶闸管接通,晶闸管就处于导通状态,同时阴极端子的电势小于或等于晶闸管导通时的电势。当晶闸管处于导通状态时,即使栅极端子的电势发生各种变化,晶闸管的导通状态也不会变成关断(OFF)状态。另一方面,当阴极端子具有超过导通状态时电势的高电势(在负电势侧大于阈值电压(或者绝对值小于阈值电压)的电势、或者大于或等于0V的电势)时,晶闸管不会保持导通状态并且关断。
这里,在处于导通状态的晶闸管中,阴极端子的电势为-1.3V。因此,如果施加到阴极端子的电势小于或等于-1.3V(≤-1.3V),则 保持导通状态。同时,超过-1.3V(>-1.3V)的高电压被施加到阴极端子,晶闸管关断(有些情况称为截止)。在阴极端子被设定为“H”(0V)从而阳极端子和阴极端子具有相同电势的情况下,晶闸管也关断。当晶闸管关断时,晶闸管进入这样的状态(关断状态):导通电流不在阳极端子和阴极端子之间流动。
如上所述,在导通状态下,保持了导通电流流入晶闸管的状态,并且晶闸管不会根据栅极端子的电势关断。换言之,通过设定导通状态,晶闸管具有存储和保持功能。
如上所述,与使得晶闸管接通所需的电势相比,保持晶闸管导通状态的电势较低是可接受的。
注意,当接通时,发光晶闸管L点亮(发光),而关断时,发光晶闸管L熄灭(不发光)。
如上所述,通过使用栅极端子的电势改变阈值电压来接通晶闸管,并且改变阴极端子的电势来关断晶闸管。
(发光芯片的操作)
参考图5,根据图7所示的时序图来描述发光部分63和发光芯片C的操作。
(初始状态)
在图7所示的时序图中的时间点a处,在发光部分63的发光芯片C(C1到C60)的每一个基板80上设置的Vsub端子被设定在基准电势Vsub(0V)(“H”)。同时,每个Vga端子被设定在电源电势Vga(-3.3V)(“L”)(参见图4)。
而且,信号生成电路100的转移信号生成单元120把第一转移信号φ1和第二转移信号φ2设定在“H”,存储器信号生成单元130把存储器信号φm(φm1到φm60)设定在“H”,而点亮信号生成单元110把点亮信号φI(φI1到φI30)设定在“H”(参见图4)。借此操作,第一转移信号线106变成“H”,由此每个发光芯片C的第一转移信号线72通过发光部分63中的每个发光芯片C的φ1端子变成“H”。类似地,第二转移信号线107变成“H”,由此每个发光 芯片C的第二转移信号线73通过每个发光芯片C的φ2端子变成“H”。存储器信号线108(108_1到108_60)变成“H”,由此每个发光芯片C的存储器信号线74通过每个发光芯片C的φm端子变成“H”。另外,点亮信号线109(109_1到109_30)变成“H”,由此每个发光芯片C的点亮信号线75通过每个发光芯片C的φI端子变成“H”。
在下文,把发光芯片C1作为实例来描述发光芯片C的操作。其它发光芯片C2到C60类似于发光芯片C1进行操作,并且同时与发光芯片C1并行进行操作。
由于发光芯片C1(C)的转移晶闸管T1、T2、T3…,存储器晶闸管M1、M2、M3…以及发光晶闸管L1、L2、L3…的阳极端子连接到Vsub端子,所以向Vsub端子提供“H”(0V)。
同时,由于奇数编号的转移晶闸管T1、T3、T5…的阴极端子连接到设定在“H”的第一转移信号线72,而偶数编号的转移晶闸管T2、T4、T6…的阴极端子连接到设定在“H”的第二转移信号线73,所以转移晶闸管T的阳极端子和阴极端子变成“H”。因此,每个转移晶闸管T处于关断状态。
类似地,由于存储器晶闸管M1、M2、M3…的阴极端子连接到设定在“H”的存储器信号线74,所以阳极端子和阴极端子变成“H”。因此,每个存储器晶闸管M处于关断状态。
另外,由于发光晶闸管L1、L2、L3…的阴极端子连接到设定在“H”的发光信号φI(在发光芯片C 1的情况下为发光信号φI1),所以发光晶闸管L的阳极端子和阴极端子变成“H”。因此,每个发光晶闸管L处于关断状态。
另一方面,转移晶闸管T的栅极端子Gt、存储器晶闸管M的栅极端子Gm以及发光晶闸管L的栅极端子Gl中的每一个都通过电源线电阻Rt和Rm中的任一个连接到电源线71。通过Vga端子为电源线71提供电源电势Vga。因此,除了稍后所述的情况之外,这些栅极端子Gt、Gm和Gl的电势均为电源电势Vga(-3.3V)。
如上所述,位于图5中的转移晶闸管阵列一端侧的栅极端子Gt1连接到启动二极管Ds的阴极端子。启动二极管Ds的阳极端子连接到 设定在“H”的第二转移信号线73。因此,由于连接到栅极端子Gt1的启动二极管Ds的阴极端子通过电源线电阻Rt连接到电源线71,所以启动二极管Ds的阳极端子意在具有“L”(-3.3V)的电势。同时,阳极端子的电势为“H”(0V),由此启动二极管D s进入沿正向对启动二极管施加电场的状态(正向偏置状态)。结果,启动二极管Ds的阴极端子(栅极端子Gt1)的电势变成-1.3V,该电势是通过从为启动二极管Ds的阳极端子设定的“H”(0V)减去扩散电压Vd(1.3V)而得到的。
因此,如上所述,转移晶闸管T1的阈值电压变成-2.6V,该电压是通过从栅极端子Gt1的电势(-1.3V)减去扩散电势Vd(1.3V)而得到的。
注意,与转移晶闸管T1相邻的转移晶闸管T2的栅极端子Gt2通过耦合二极管Dc1连接到栅极端子Gt1,由此栅极端子Gt2的电势变成-2.6V,该电势是通过从栅极端子Gt1的电势(-1.3V)减去耦合二极管Dc1的扩散电势Vd(1.3V)而得到的。因此,转移晶闸管T2的阈值电压变成-3.9V。
注意,转移晶闸管T3的栅极端子Gt3通过耦合二极管Dc2连接到转移晶闸管T2的栅极端子Gt2,由此根据上述计算方法计算出栅极端子Gt3的电势为-3.9V。然而,栅极端子Gt3通过电源线电阻Rt3连接到电源电势Vga(“L”:-3.3V)。因此,栅极端子Gt3的电势的值不小于-3.3V,并且因此为-3.3V。因此,转移晶闸管T3的阈值电压为-4.6V。类似地设定各个编号不小于4的转移晶闸管T的阈值电压。
类似地,存储器晶闸管M1的栅极端子Gm1(以及发光晶闸管L1的栅极端子Gl1)通过连接二极管Dm1连接到栅极端子Gt1,由此存储器晶闸管M1的栅极端子Gm1(以及栅极端子Gl1)的电势变成-2.6V,该电势是通过从栅极端子Gt1的电势(-1.3V)减去连接二极管Dm1的扩散电压Vd(1.3V)而得到的。因此,存储器晶闸管M1(发光晶闸管L1)的阈值电压变成-3.9V。
注意,存储器晶闸管M2的栅极端子Gm2(发光晶闸管L2的栅极 端子Gl2也同样如此)通过耦合二极管Dc1和连接二极管Dm2连接到栅极端子Gt1。然而,栅极端子Gm2通过电源线电阻Rm2连接到电源线71。因此,与上述转移晶闸管T3的情况类似,存储器晶闸管M2的栅极端子Gm2(发光晶闸管L2的栅极端子Gl2也同样如此)的电势变成-3.3V。因此,存储器晶闸管M2(发光晶闸管L2)的阈值电压变成4.6V。类似地设定各个编号不小于3的存储器晶闸管M(以及发光晶闸管L)的阈值电压。
注意,即使晶闸管的阈值变化,第一转移信号φ1、第二转移信号φ2、存储器信号φm1(φm)以及点亮信号φI1(φI)为“H”(0V),由此所有转移晶闸管T、存储器晶闸管M和发光晶闸管L都处于关断状态。
当第一转移信号φ1的电势在时间点b处从“H”(0V)变成“L”(-3.3V)时,具有-2.6V阈值电压的转移晶闸管T1接通。然而,转移晶闸管T3之后的奇数编号的转移晶闸管T被提供给第转移信号φ1,阈值电压为-4.6V,由此这些转移晶闸管T没有接通。另外,由于第二转移信号φ2为“H”(0V),所以阈值电压为-3.9V的转移晶闸管T2没有接通。各个编号不小于4的偶数编号的转移晶闸管T没有接通,这是因为这些转移晶闸管的阈值电压为-4.6V的缘故。
注意,在时间点b处,由于存储器信号φm1(φm)和点亮信号φI1(φI)的电势保持在“H”,所以存储器晶闸管M和发光晶闸管L中没有一个接通。换言之,在时间点b处,只有转移晶闸管T1接通。
当转移晶闸管T1接通时,如上所述,栅极端子Gt1的电势变成作为阳极端子电势的“H”(0V)。另外,转移晶闸管T1的阴极端子(第一转移信号线72)的电势变成-1.3V,该电势是通过从阳极端子电势“H”(0V)减去扩散电势Vd(1.3V)而得到的。
因此,耦合二极管Dc1的阳极端子的电势变成作为栅极端子Gt1的电势的0V,而作为耦合二极管Dc1的阴极端子的栅极端子Gt2的电势为-2.6V,由此耦合二极管Dc1进入正向偏置状态。在该状态下,栅极端子Gt2的电势变成-1.3V,该电势是通过从栅极端子Gt1的电 势(0V)减去耦合二极管Dc1的扩散电势Vd(1.3V)而得到的。因此,转移晶闸管T2的阈值电压变成-2.6V。
可以使用上述方法计算通过耦合二极管Dc2连接到转移晶闸管T2的栅极端子Gt2的栅极端子Gt3的电势,该电势变成-2.6V。因此,转移晶闸管T3的阈值电压变成-3.9V。转移晶闸管T3之后的各个编号不小于4的转移晶闸管T的栅极端子Gt的电势保持在电源电势Vga(-3.3V),由此各个编号不小于4的转移晶闸管T的阈值电压保持在-4.6V。
当转移晶闸管T1接通并且栅极端子Gt1的电势变成“H”(0V)时,连接二极管Dm1被正向偏置。因此,栅极端子Gm1(栅极端子Gl1也同样如此)的电势变成-1.3V,该电势是通过从栅极端子Gt1的电势(0V)中减去连接二极管Dm1的扩散电压Vd(1.3V)而得到的。因此,存储器晶闸管M1(发光晶闸管L1也同样如此)的阈值电压变成-2.6V。
注意,与其相邻的存储器晶闸管M2的栅极端子Gm2(栅极端子Gl2也同样如此)的电势变成-2.6V,这是因为栅极端子Gm2通过彼此串联连接的耦合二极管Dc1和连接二极管Dm2连接到栅极端子Gt1的缘故。因此,存储器晶闸管M2(发光晶闸管L2也同样如此)的阈值电压变成-3.9V。
另外,各个编号不小于3的存储器晶闸管M的栅极端子Gm(发光晶闸管L的栅极端子G1)的电势保持在等于电源电势Vga的-3.3V。因此,各个编号不小于3的存储器晶闸管M(发光晶闸管L)的阈值电压保持在-4.6V。
如上所述,紧接在时间点b之后(指示在晶闸管的状态等根据时间点b处的信号电势的变化而变化之后的时间点),只有转移晶闸管T1处于导通状态。
(操作状态)
当存储器信号φm1(φm)的电势在时间点c处从“H”(0V)变成“L”(-3.3V)时,阈值电压为-2.6V的存储器晶闸管M1接通。 然而,存储器晶闸管M2和各个编号不小于3的存储器晶闸管M没有接通,这是因为存储器晶闸管M2的阈值电压为-3.9V,而各个编号不小于3的存储器晶闸管M的阈值电压为-4.6V的缘故。
换言之,在时间点c接通的存储器晶闸管M仅仅是存储器晶闸管M1。
随后,如在电流J(M1)所示,导通电流Jo流入已经接通的存储器晶闸管M1。
当存储器晶闸管M1接通时,与转移晶闸管T1的情况类似,栅极端子Gm1的电势变为“H”(0V)。随后,由于发光晶闸管L1的栅极端子Gl1连接到栅极端子Gm1,所以发光晶闸管L的阈值电压变为-1.3V。
注意,由于存储器晶闸管M2的栅极端子Gm2(发光晶闸管L2的栅极端子Gl2)通过正向偏置的连接二极管Dm2连接到变成-1.3V的栅极端子Gt2,所以存储器晶闸管M2的栅极端子Gm2(发光晶闸管L2的栅极端子Gl2)的电势为2.6V。因此,存储器晶闸管M2(发光晶闸管L2)的阈值电压变成-3.9V。
然而,由于栅极端子Gm(栅极端子Gl)的电压为-3.3V,所以各个编号不小于3的存储器晶闸管M(发光晶闸管L)的阈值电压为-4.6V。
因此,在时间点c处,各个编号不小于2的存储器晶闸管M不会接通。
另外,由于点亮信号φI1(φI)为“H”(0V),所以没有发光晶闸管L接通。
因此,紧接着时间点c之后,转移晶闸管T1和存储器晶闸管M1保持在导通状态。
注意,如上所述,已经接通的存储器晶闸管M1的阴极端子的电势变成-1.3V,该电势是通过从阳极端子的电势(0V)减去扩散电压Vd(1.3V)而得到的。然而,由于存储器晶闸管M1通过电阻Rn1连接到存储器信号线74,所以存储器信号线74的电势保持在“L”(-3.3V)。
在上文已经分别描述了发光芯片C1(C)的晶闸管(转移晶闸管T、存储器晶闸管M和发光晶闸管L)和二极管(耦合二极管Dc和连接二极管Dm)的操作。然而,下面将描述晶闸管和二极管的操作。
具体地说,当晶闸管接通时,该晶闸管的栅极端子(栅极端子Gt、栅极端子Gm和栅极端子Gl)的电势变为“H”(0V)。
随后,对于栅极端子没有通过任何二极管而与电势为“H”(0V)的栅极端子连接的晶闸管而言,该晶闸管的阈值电压为1.3V。
另外,通过一级正向偏置的二极管(一个二极管)与电势为“H”(0V)的栅极端子连接的栅极端子的电势变为-1.3V,该电势是通过从“H”(0V)减去扩散电势Vd(1.3V)而得到的。因此,具有该栅极端子的晶闸管的阈值电压变成-2.6V。
而且,通过两级正向偏置的二极管(彼此串联连接的两个二极管)与电势为“H”(0V)的栅极端子连接的栅极端子的电势变成-2.6V,该电势是通过从“H”(0V)减去扩散电压Vd(1.3V)的两倍而得到的。因此,具有该栅极端子的晶闸管的阈值电压变成-3.9V。
另外,通过三级或更多级二极管与电势为“H”(0V)的栅极端子连接的栅极端子通过电源线电阻(Rt或Rm)被提供电源电势Vga(-3.3V),并且因此仍受到电势为“H”(0V)的栅极端子的影响。因此,该栅极端子的电势保持在电源电势Vga(-3.3V)。因此,具有该栅极端子的晶闸管的阈值电压变成-4.6V。
没有通过任何二极管而与电势为“H”(0V)的栅极端子连接的晶闸管、以及栅极端子通过一级正向偏置的二极管与电势为“H”(0V)的栅极端子连接的晶闸管在电势“L”(-3.3V)或更小(或绝对值更大)处接通。同时,栅极端子通过两级或更多级的正向偏置的二极管与电势为“H”(0V)的栅极端子连接的晶闸管在电势“L”(-3.3V)处没有接通。
因此,唯一需要关注的是栅极端子没有通过任何二极管而与电势为“H”(0V)的栅极端子连接的晶闸管、以及栅极端子通过一级正向偏置的二极管与电势为“H”(0V)的栅极端子连接的晶闸管。
在下文,仅描述在各个定时处栅极端子没有通过任何二极管而 与电势为“H”(0V)的栅极端子连接的晶闸管、以及栅极端子通过一级正向偏置的二极管与电势为“H”(0V)的栅极端子连接的晶闸管。在各个定时处,将省略对没有接通的晶闸管、这些晶闸管的栅极端子的电势及其阈值电压的变化的描述。
返回参考图7,将描述发光芯片C1(C)的其它操作。
在时间点d处,存储器信号φm1(φm)的电势从“L”变成“H”。随后,由于存储器晶闸管M1的阳极端子和阴极端子具有相同的电势“H”,所以存储器晶闸管M1关断。因此,如在电流J(M1)中所示,电流停止流入存储器晶闸管M1中。
由于栅极端子Gm1通过电源线电阻Rm1连接到电源电势Vga(-3.3V),所以栅极端子Gm1的电势开始从“H”(0V)变成电源电势Vga(-3.3V)。换言之,在栅极端子Gm1的寄生电容中蓄积的电荷通过电源线电阻Rm1被释放。
紧接着时间点d之后,仅仅转移晶闸管T1保持在导通状态。
在时间点e处,第二转移信号φ2的电势从“H”变成“L”。随后,阈值电源为-2.6V的转移晶闸管T2接通。
当转移晶闸管T2接通时,栅极端子Gt 2的电势增大到“H”(0V)。而且,通过一级正向偏置的二极管(耦合二极管Dc2)连接到栅极端子Gt2的转移晶闸管T3的阈值电压变成-2.6V。类似地,通过一级二极管(连接二极管Dm2)连接到栅极端子Gt2的存储器晶闸管M2和发光晶闸管L2两者的阈值电压变成-2.6V。
此时,转移晶闸管T1保持在导通状态。因此,通过处于导通状态的转移晶闸管T1,与奇数编号的转移晶闸管T1、T3…的阴极端子相连的第一转移信号线72的电势保持在扩散电势Vd(-1.3V)。因此,转移晶闸管T3不会接通。
紧接着时间点e之后,两个转移晶闸管T1和T2都处于导通状态。
在时间点f处,第一转移信号φ1的电势φ1从“L”变成“H”。随后,转移晶闸管T1的阴极端子和阳极端子变成相同的电势“H”。因此,转移晶闸管T1不再保持在导通状态,并且由此关断。
此时,转移晶闸管T1的栅极端子Gt1开始向电源电势Vga(-3.3V)变化,这是因为栅极端子Gt1通过电源线电阻Rt1连接到电源线71的缘故。通过这种变化,转移晶闸管T1和转移晶闸管T2之间的耦合二极管Dc1变为反向偏置。因此,栅极端子Gt2的电势“H”(0V)不再影响栅极端子Gt1。
换言之,如上所述,电势“H”(0V)不会影响通过反向偏置的二极管与其相连的栅极端子。
紧接在时间点f之后,转移晶闸管T2保持在导通状态。
在时间点g处,存储器信号φm1(φm)的电势从“H”(0V)变成“L”(-3.3V)。随后,由于存储器晶闸管M2的阈值电压为-2.6V,所以存储器晶闸管M2接通。
栅极端子Gm1在时间点d处开始从“H”(0V)变化到电源电势Vga(-3.3V)。该电势变化由时间常数确定,该时间常数由栅极端子Gm1的寄生电容和电源线电阻Rm1定义。在时间点g处,如果栅极端子Gm1的电势保持在-2V或更大电势,则存储器晶闸管M1的阈值电压为-3.3V或更大。因此,在存储器信φm1(φm)的电势从“H”变成“L”(-3.3V)时的时间点g处,如果栅极端子Gm1的电势保持在-2V电势或更大,则存储器晶闸管M1也接通。
当存储器晶闸管M1和M2接通时,导通电流Jo流入存储器晶闸管M1和M2,这如在电流J(M1)和J(M2)中所示。随后,栅极端子Gm1和Gm2的电势变为“H”(0V)。
换言之,紧接着时间点g之后,转移晶闸管T2以及存储器晶闸管M1和M2处于导通状态。
随后,当存储器信号φm1(φm)的电势在时间点h处从“L”变成“H”时,存储器晶闸管M1和M2的阳极端子和阴极端子的电势均变成“H”,并且因此存储器晶闸管M1和M2两者关断。与时间点d的情况类似,栅极端子Gm1和Gm2的电势开始从“H”(0V)向着电源电势Vga(-3.3V)变化。因此,电流没有流入存储器晶闸管M1和M2,这如在电流J(M1)和J(M2)中所示。
紧接着时间点h之后,转移晶闸管T2保持在导通状态。
当第一转移信号φ1的电势在时间点i从“H”变成“L”时,阈值电压为-2.6V的转移晶闸管T3接通。随后,栅极端子Gt3的电势增加到“H”(0V)。另外,通过一级正向偏置的二极管(耦合二极管Dc3)连接到栅极端子Gt3的转移晶闸管T4的阈值电压变成-2.6V。类似地,栅极端子Gm3(栅极端子Gl3)通过一级二极管(连接二极管Dm3)连接到栅极端子Gt3的存储器晶闸管M3(存储器晶闸管L3)的阈值电压变成-2.6V。
此时,由于转移晶闸管T2保持在导通状态,所以通过处于导通状态的转移晶闸管T2,与偶数编号的转移晶闸管T2、T4…的阴极端子相连的第二转移信号线73保持在扩散电势Vd(-1.3V)的电势处。因此,转移晶闸管T4没有接通。
紧接着时间点i之后,两个转移晶闸管T2和T3保持在导通状态。
在时间点j处,第二转移信号φ2的电势从“L”变成“H”。随后,由于转移晶闸管T2的阴极端子和阳极端子两者的电势都变成“H”,所以转移晶闸管T2不会保持在导通状态,并且由此转移晶闸管T2关断。
此时,由于转移晶闸管T2的栅极端子Gt2通过电源线电阻Rt2连接到电源线71,所以栅极端子Gt2的电势开始从“H”(0V)变成电源电势Vga(-3.3V)。随后,转移晶闸管T2与转移晶闸管T3之间的耦合二极管Dc2变成反向偏置,并且由此已变成“H”(0V)的栅极端子Gt3不会影响栅极端子Gt2。
紧接着时间点j之后,转移晶闸管T3保持在导通状态。
从时间点k到时间点m的写入时段T(M3)重复写入时段T(M1)。如在时间点g处的操作所述,在时间点k处,存储器晶闸管M1和M2的栅极端子Gm1和Gm2的电势为-2V或更大,存储器晶闸管M1和M2的阈值电压为-3.3V或更大。因此,在时间点k处,如果存储器信号φm1(φm)从“H”(0V)变成“L”(-3.3V),则除了阈值电压为-2.6V的存储器晶闸管M3之外,存储器晶闸管M1和M2也准备接通。随后,如在电流J(M1)、J(M2)和J(M3)中所示,导通电流Jo流入存 储器晶闸管M1、M2和M3。栅极端子Gm1、Gm2和Gm3的电势变成0V。
换言之,紧接着时间点k之后,转移晶闸管T3和存储器晶闸管M1、M2和M3保持在导通状态。存储器晶闸管M4的阈值电压为-2.6V。
随后,当存储器信号φm1(φm)的电势在时间点l处从“L”(-3.3V)变成“H”(0V)时,存储器晶闸管M1、M2和M3关断,电流不会流入存储器晶闸管M1、M2和M3中,这如在电流J(M1)、J(M2)和J(M3)中所示。另外,存储器晶闸管M1、M2和M3的栅极端子Gm1、Gm2和Gm3的电势开始从0V变成电源电势Vga(-3.3V)。
接下来,将描述从时间点m到时间点o的写入时段T(M4)。在时间点m处,存储器信号φm1(φm)的电势从“H”变成“S”。在时间点m处,存储器晶闸管M4的阈值电压为-2.6V。然而,与“L”不同,“S”被设定在阈值电压为-2.6V的存储器晶闸管M没有接通时的电势。例如,“S”被设定在-2.5V。
然而,存储器晶闸管M1、M2和M3的栅极端子Gm1、Gm2和Gm3的电势在时间点l处开始从0V变成-3.3V。随后,在时间点m处,如果这些栅极端子Gm1、Gm2和Gm3的电势为-1.2V或更大,则存储器晶闸管M1、M2和M3的阈值电压变成-2.5V或更大。因此,当存储器信号φm1(φm)在时间点m处从“H”变成“S”(-2.5V)时,存储器晶闸管M1、M2和M3再次接通。然而,如上所述,存储器晶闸管M4没有接通。
由于存储器信号φm1(φm)的电势为“S”,所以流入到已经接通的存储器晶闸管M1、M2和M3中的电流变成小于导通电流Jo的保持电流Js,这如在电流J(M1)、J(M2)和J(M3)中所示。注意,由于存储器晶闸管M4处于关断状态,所以没有电流流入该存储器晶闸管M4,这如在电流J(M4)中所示。
因此,紧接着时间点m之后,转移晶闸管T4和存储器晶闸管M1、M2和M3处于导通状态。
如上所述,在时间点m处,存储器晶闸管M1、M2和M3被设定在导通状态,而存储器晶闸管M4被设定在关断状态。
换言之,通过为存储器信号φm设定除“H”和“L”之外的电 势电压“S”,当存储器信号φm的电势从“H”变成“S”时,使得在接通之后关断的存储器晶闸管M再次接通,而还没有接通的存储器晶闸管M保持没有接通。即,通过根据情况使用这两个电平“S”和“L”,选择是否接通存储器晶闸管M。
因此,当存储器信号φm1(φm)的电势从“H”变成“L”,或者从“H”变成“S”时,接通之后关断的存储器晶闸管M(例如,存储器晶闸管M1、M2和M3)的栅极端子Gm的电势会变成某一值以上,该值是通过把扩散电势Vd(1.3V)添加到“S”而得到的(在“S”为-2.5V的情况下,该值为-1.2V)。
从时间点o到时间点p的下一个写入时段T(M5)重复写入时段T(M3),但是转移晶闸管T和存储器晶闸管M具有不同的编号。类似地,从时间点p到时间点q的写入时段T(M6)和从时间点q到时间点r的写入时段T(M7)重复写入时段T(M4)。因此,省略其具体描述。
接下来将描述时间点r和随后的时段。
在时间点r处,存储器信号φm1(φm)的电势从“H”(0V)变成“L”(-3.3V)。随后,由于存储器晶闸管M8在写入时段T(M7)的阈值电压为-2.6V,所以存储器晶闸管M8接通。存储器晶闸管M1、M2、M3和M5的栅极端子Gm1、Gm2、Gm3和Gm5的电势保持在-1.2V或更大的电压,由此存储器晶闸管M1、M2、M3和M5的阈值电压为-2.5V或更大。因此,在时间点r处,存储器晶闸管M1、M2、M3和M5接通。
换言之,紧接着时间点r之后,转移晶闸管T8和存储器晶闸管M1、M2、M3和M5处于导通状态。
对于流入到存储器晶闸管M中的电流,在时间点r处,导通电流Jo流入存储器晶闸管M1、M2、M3、M5和M8,这如在电流J(M1)、J(M2)、J(M3)、J(M5)和J(M8)中所示。同时,没有电流流入存储器晶闸管M4、M6和M7中,这如在电流J(M4)、J(M6)和J(M7)中所示。
在时间点s处,存储器信号φm1(φm)的电势从“L”变成“S”。由于处于导通状态的存储器晶闸管M的阴极电压为-1.3V,所以存储器电平电势“S”(-2.5V)使得这些存储器晶闸管M保持在导通状态。
此时,保持电流Js流入存储器晶闸管M1、M2、M3、M5和M8中, 这如在电流J(M1)、J(M2)、J(M3)、J(M5)和J(M8)中所示。同时,没有电流流入处于关断状态的存储器晶闸管M4、M6和M7中。
处于导通状态的存储器晶闸管M1、M2、M3、M5和M8的栅极端子Gm1、Gm2、Gm3、Gm5和Gm8的电势为“H”(0V)。因此,栅极端子Gl1、Gl2、Gl3、Gl5和Gl8分别连接到各个栅极端子Gm1、Gm2、Gm3、Gm5和Gm8的发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8的阈值电压为-1.3V。同时,由于处于关断状态的各个存储器晶闸管M4、M6和M7的栅极端子Gm4、Gm6和Gm7通过各个电源线电阻Rm4、Rm6和Rm7连接到电源电势Vga(-3.3V),所以栅极端子Gm4、Gm6和Gm7保持在-3.3V。因此,各个栅极端子Gl4、Gl6和Gl7连接到各个栅极端子Gm4、Gm6和Gm7的发光晶闸管L4、L6和L7的阈值电压为-4.6V。
由于转移晶闸管T8处于导通状态,所以栅极端子Gt8的电势为0V。设置为与发光晶闸管L8相邻并且通过两级正向偏置二极管(耦合二极管Dc8和图中未示出的连接二极管Dm9)连接到栅极端子Gt8的发光晶闸管L9(图中未示出)的栅极端子Gl9(图中未示出)的电势为-2.6V。因此,发光晶闸管L9的阈值电压为-3.9V。另外,由于各个编号不小于10的发光晶闸管L的栅极端子Gl的电势等于电源电势Vga(-3.3V),所以这些发光晶闸管L的阈值电压为-4.6V。
换言之,发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8的阈值电压为-1.3V,发光晶闸管L4、L6和L7的阈值电压为-4.6V,发光晶闸管L9的阈值电压为-3.9V,而各个编号不小于10的发光晶闸管L的阈值电压为-4.6V。
随后,存储器信号φm1(φm)保持在电势“S”直到时间点u为止。在该时段内,存储器晶闸管M1、M2、M3、M5和M8保持在导通状态。
在以上描述中,存储器信号φm1(φm)的电势在写入时段T(M8)的时间点r处从“H”变成“L”,从而除了使得发光晶闸管L1、L2、L3和L5点亮之外,还使得发光晶闸管L8点亮。然而,在不使得发光晶闸管L8点亮的情况下,存储器信号φm1(φm)的电势在写入时段T(M8)的开始时间点r处从“H”变成“S”。
这里,为了描述点亮信号φI1(φI)的电势“Le”,将描述在不使得发光晶闸管L8点亮的情况下发光晶闸管L8的阈值电压。
在不使得发光晶闸管L8点亮的情况下,存储器信号φm1(φm)的电势在时间点r处从“H”(0V)变成“S”(-2.5V)。然而,由于存储器晶闸管M8的阈值电压为-2.6V,所以存储器晶闸管M8没有接通。同时,如上所述,由于存储器晶闸管M1、M2、M3和M5的栅极端子Gm1、Gm2、Gm3和Gm5的电势保持在-1.2V或更大,所以存储器晶闸管M1、M2、M3和M5的阈值电压为-2.5V或更大。因此,在时间点r处,存储器晶闸管M1、M2、M3和M5接通。随后,存储器晶闸管M1、M2、M3和M5的栅极端子Gm1、Gm2、Gm3和Gm5都变成0V。由此,发光晶闸管L1、L2、L3和L5的阈值电压都变成-1.3V,这是因为连接到各个栅极端子Gm1、Gm2、Gm3和Gm5的栅极端子Gl1、Gl2、Gl3和Gl5都变成0V的缘故。
由于转移晶闸管T8处于导通状态,所以其栅极端子Gt8的电势为0V。另外,由于发光晶闸管L8的栅极端子Gl8通过一级正向偏置二极管(连接二极管Dm8)连接到栅极端子Gt8,所以栅极端子Gl8的电势变成-1.3V。因此,发光晶闸管L8的阈值电压变成-2.6V。即,在有些情况下,发现没有点亮的发光晶闸管L的阈值电压变成-2.6V。
注意,除了发光晶闸管L8之外,其它发光晶闸管L的阈值电压都与上述同样使得发光晶闸管L8点亮的情况下的阈值电压相同。
具体地说,发光晶闸管L1、L2、L3和L5的阈值电压为-1.3V,发光晶闸管L4、L6和L7的阈值电压为-4.6V,发光晶闸管L8的阈值电压为-2.6V,发光晶闸管L9的阈值电压为-3.9,而各个编号不小于10的发光晶闸管L的阈值电压为-4.6V。
在该时段中,存储器晶闸管M1、M2、M3和M5保持在导通状态。
如上所述,要点亮的发光晶闸管L的阈值电压为-1.3V,而不引起点亮的发光晶闸管L的阈值电压为-2.6V或更小(≤-2.6)。
因此,为了使得将要点亮的发光晶闸管L点亮,点亮信号φI1(φI)的点亮电平电势“Le”被设定在大于-2.6V并且不大于-1.3V之间的值(-2.6<“Le”≤-1.3)。
在时间点t处,点亮信号φI1(φI)的电势从“H”变成“Le”。随后,发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8接通并且点亮(发光),这是因为其阈值电压为-1.3V的缘故。此时,由于为点亮信号φI1(φI)提供了电流驱动,所以点亮信号线75的电势没有变成处于导通状态的发光晶闸管L的阴极端子的电势,并且使得多个发光晶闸管L同时点亮。
然而,由于除了这些发光晶闸管L之外其它发光晶闸管L的阈值电压为-2.6V或更小,所以它们没有接通和点亮(不发光)
因此,紧接着时间点t之后,转移晶闸管T8和存储器晶闸管M1、M2、M3、M5和M8保持在导通状态,而发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8保持在点亮(导通)状态。
在时间点u处,存储器信号φm1(φm)的电势从“S”变成“H”。随后,由于存储器晶闸管M1、M2、M3、M5和M8的阴极端子和阳极端子都变成电势“H”,所以存储器晶闸管M1、M2、M3、M5和M8不再保持在导通状态,并且由此它们关断。因此,没有电流流入存储器晶闸管M1、M2、M3、M5和M8,这如电流J(M1)到J(M8)中所示。
在相同时间点u处,第一转移信号φ1的电势从“H”变成“L”。随后,阈值电压为-2.6V的转移晶闸管T9接通。而且,转移晶闸管T10的阈值电压被设定在-2.6V。此外,由于转移晶闸管T9(图5中未示出)的栅极端子Gt9(图5中未示出)的电势变成0V,由此通过一级正向二极管(连接二极管Dm9(图5中未示出))与栅极端子Gt9相连的存储器晶闸管M9(图5中未示出)的栅极端子Gm9(图5中未示出)的电势变成-1.3V,并且存储器晶闸管M9的阈值电压变成-2.6V。此时,即使存储器信号φm1(φm)保持在电势“S”,存储器晶闸管M9也没有接通。另外,即使存储器信号φm1(φm)的电势变成“H”,存储器晶闸管M9也没有接通。
紧接着时间点u之后,转移晶闸管T8和T9保持在导通状态,发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8保持在点亮(导通)状态。
注意,在第一示例性实施例中,在时间点u处,存储器信号φm1(φm)从“S”到“H”的电势变化和第一转移信号φ1从“H”到“L” 的电势变化同时进行。如上所述,即使存储器信号φm1(φm)的电势为“S”或“H”,存储器晶闸管M9也没有接通。因此,即使首先进行这些变化中的任一个,都不会有问题。
在时间点v处,第二转移信号φ2的电势从“L”变成“H”。随后,转移晶闸管T8的阴极端子和阳极端子两者的电势变成“H”,所以转移晶闸管T8不再保持在导通状态,并且由此转移晶闸管T8关断。
紧接着时间点v之后,转移晶闸管T9保持在导通状态,发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8保持在点亮(导通)状态。
在时间点x处,点亮信号φI1(φI)的电势从“Le”变成“H”。随后,由于发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8的阴极端子和阳极端子的电势均变成“H”,所以发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8不再保持在导通状态,并且由此它们关断并熄灭。换言之,在从时间点t到时间点x的时段(发光时段t4)内,发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8已经点亮。
紧接着时间点x之后,转移晶闸管T9保持在导通状态。
在时间点y处,存储器信号φm1(φm)的电势从“H”变成“L”。随后,阈值电压为-2.6V的存储器晶闸管M9接通。
从时间点y开始的时段为驱动图6中所示的组#B(发光晶闸管L9到L16)时的点亮控制时段T(#B)。除了根据图像数据集而设置的存储器信号φm1(φm)之外,点亮控制时段T(#B)重复点亮控制时段(#A)。换言之,点亮控制时段T(#B)的时间点y对应于点亮控制时段T(#A)的时间点c。随后的点亮控制时段T(#C)…与上述相同。
在第一示例性实施例中,根据图像数据集“11101001”,在点亮控制时段T(#A)的发光时段t4中使得发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8同时点亮(发光)。
下面将对以上描述进行总结。
在第一示例性实施例中,转移晶闸管T具有这样的时段(例如,从时间点e到时间点f的时段),在该时段中通过使用第一转移信号φ1和第二转移信号φ2使两个相邻的转移晶闸管T都进入导通状 态,并且转移晶闸管T被设定成按照编号顺序从关断状态变成导通状态,并且从导通状态变成关断状态。换言之,按照转移晶闸管阵列的编号顺序变换导通状态。
在第一转移信号φ1和第二转移信号φ2中的任一个具有电势“L”的时段中,只有一个转移晶闸管T处于导通状态(例如,在图7中从时间点f到时间点i的时段内只有转移晶闸管T2处于导通状态)。
当转移晶闸管T进入导通状态时,其栅极端子Gt的电势增加到“H”(0V),而连接到栅极端子Gm的存储器晶闸管M的阈值电压增大(-2.6V)。在只有一个转移晶闸管T处于导通状态的定时处(例如,图7中的时间点c、g和k),如果存储器信号φm的电势被设定在“L”(-3.3V),则具有增大的阈值电压的存储器晶闸管M接通。随后,栅极端子Gm的电势增大到“H”(0V)。同时,如果存储器信号φm的电势被设定在“H”和“L”之间的“S”(-2.5V),则具有增大的阈值电压的存储器晶闸管M没有接通。
其后,已经接通的存储器晶闸管M关断。由此,接通之后关断的存储器晶闸管M的栅极端子Gm的电势从“H”(0V)变成“L”(-3.3V)。然而,在栅极端子Gm的电势小于预定电势(-1.2V)之前,使得存储器信号φm的电势再次变成“L”(-3.3V)或“S”(-2.5V),由此使得接通之后关断的存储器晶闸管M再次接通(例如时间点g、k和m)。
如上所述,在只有一个转移晶闸管T处于导通状态的定时,在根据图像数据集使得发光晶闸管L点亮的情况下(例如,在图像数据集“1”的情况下),存储器信号φm的电势变成“L”(-3.3V),而在不使得发光晶闸管L点亮的情况下(例如,在图像数据集“0”的情况下),存储器信号φm的电势变成“S”(-2.5V)。因此,仅仅使得具有与对应于图像数据集“1”(引起点亮)的发光晶闸管L相同编号的存储器晶闸管M接通。
如果已经接通的存储器晶闸管M关断,则它再次接通。因此,引起点亮的发光晶闸管L的位置(编号)被存储。此时,引起点亮的 发光晶闸管L的数量可以是多个。在对应于预定位数的写入时段T(M)结束的时间点(在第一示例性实施例中的时间点r)处,与引起点亮的发光晶闸管L对应的所有存储器晶闸管M接通。
当存储器晶闸管M处于导通状态时,具有与存储器晶闸管M相同编号的发光晶闸管L的阈值电压增大(到-1.3V)。因此,通过把点亮信号φI的电势从“H”变成“Le”,使得具有与处于导通状态的存储器晶闸管M相同编号的发光晶闸管L接通并点亮(发光)。
换言之,存储器晶闸管M具有这样的功能(锁存功能):把根据图像数据集使得发光晶闸管L点亮的位置(编号)进行存储。
存储器信号φm的电势“L”作为用于把根据图像数据集而点亮的发光晶闸管L的位置(编号)进行存储的信号,存储器信号φm的电势“S”作为使得接通之后关断的存储器晶闸管M再次接通的信号(更新信号)。然而,电势“S”不会使得其它存储器晶闸管M接通。换言之,存储器晶闸管M已经接通的存储信息被保持直到发光晶闸管L接通并点亮(发光)为止。
注意,当发光晶闸管L点亮(发光)时,存储器晶闸管M不必再存储将要点亮的发光存储器L的位置(编号)。为了对存储器晶闸管M的存储信息(接通存储器晶闸管L的历史)进行复位,仅需要使得存储器晶闸管M的阈值电压变低(<-3.3V),即,使得栅极端子Gm的电势变低(<-2V),从而即使存储器信号φm的电势变成“L”(-3.3V),也能防止接通之后关断的存储器晶闸管M再次接通。如上所述,栅极端子Gm的电势根据由栅极端子Gm的寄生电容和电源线电阻Rm所定义的时间常数而改变。因此,例如,在把存储器信号φm的电势设定在“H”之后到再次设定在“L”的复位时段t5(从图7中的时间点u到时间点y)可以被设定长些,使得栅极端子Gm的电势变得更低。
第一示例性实施例中的驱动方法是所谓的动态驱动。在存储器晶闸管M的栅极端子Gm的电势(电荷)不低于阈值电压时,重复更新。借此操作,继续存储已经接通的存储器晶闸管M。
注意,由于如上所述,没有接通的存储器晶闸管M的阈值电压 保持在-3.9V或-4.6V,所以这些存储器晶闸管M保持在关断状态。
存储器晶闸管M的阴极端子通过各个电阻Rn连接到提供有存储器信号φm的存储器信号线74。尽管处于导通状态的存储器晶闸管M的阴极端子具有通过从阳极端子(0V)中减去扩散电势Vd(1.3V)得到的电势,但是通过使用电阻Rn可以把存储器信号线74保持在存储器信号φm的电势。因此,可以使得多个存储器晶闸管M同时进入导通状态。
注意,在图4的电路中,点亮信号φI可以由电流驱动。另外,为了抑制发光点(发光晶闸管L)的发光量的变化,可以使得将要提供的电流值根据同时引起点亮的发光点(发光晶闸管L)的数量而改变。在以上描述中,描述了由电流驱动来提供点亮信号φI,当在一个发光时段t4使得多个发光晶闸管L点亮时,提供对应于发光晶闸管L的数量的电流。
相反,当以预定电压驱动(电压驱动)点亮信号φI时,流入点亮(发光)的发光晶闸管L中的电流变得恒定。在此情况下,为了在一个发光时段使得多个发光晶闸管L点亮,仅需要在点亮信号线75与发光晶闸管L的每个阴极端子之间设置电阻,如同在存储器信号线74与每个存储器晶闸管M之间设置电阻Rn一样。如果不是这种情况,使得点亮信号线75的电势变成电势(-1.3V),该电势是通过从处于导通状态的一个发光晶闸管L的阳极端子的电势中减去扩散电势Vd而得到的,因此,其它发光晶闸管L不再接通,并且没有点亮。
如果用电流驱动点亮信号φI,则不在点亮信号线75与发光晶闸管L的每个阴极端子之间设置电阻是可接受的。在此情况下,使用电源电势V、扩散电势Vd和外部电阻R,把流入发光芯片C中的电流定义为I=(V-Vd)/R。因此,流入到在一个发光时段t4同时点亮(发光)的多个发光晶闸管L中的每一个中的电流具有通过用l除以点亮(发光)的发光晶闸管L的数量而得到的值。因而,根据在一个发光时段同时点亮(发光)的发光晶闸管L的数量的不同,流入每个发光晶闸管L中的电流是不同的,因此,每个发光晶闸管L的光强度不同。 为了避免这样,待提供的电流值可以根据引起点亮的发光晶闸管L的数量而改变。
通过使用提供给发光芯片C的图像数据集得到在一个发光时段t4同时引起点亮的发光晶闸管L的数量,因此可以根据同时点亮的发光晶闸管L的数量来设定电流值。
利用图7描述流入存储器晶闸管M的电流。注意,这里描述了从时间点c到时间点y的点亮控制时段T(#A)。
如上所述,通过在时间点c把存储器信号φm的电势从“H”变成“L”,使得存储器晶闸管M1接通。随后,在时间点d处,通过把存储器信号φm的电势从“L”变成“H”,使得存储器晶闸管M1关断。换言之,在存储器信号φm的电势为“L”的从时间点c到时间点d的时段t2内,存储器晶闸管M1进入导通状态,并且导通电流Jo流入到存储器晶闸管M1中。存储器晶闸管M1在时间点g处再次接通,并且在时间点h处关断。同样在这一时段内,导通电流Jo流入到存储器晶闸管M1中。在从时间点k到时间点l的时段内重复相同的操作。通过在时间点m处把存储器信号φm的电势从“H”变成“S”,使得存储器晶闸管M1接通,并且随后通过在时间点n处把存储器信号φm的电势从“S”变成“H”,使得存储器晶闸管M1关断。在这一时段内,小于导通电流Jo的保持电流Js流入到存储器晶闸管M1中,这是因为存储器晶闸管M1的阴极端子的电势为“S”的缘故。类似地,在从各个时间点o、p、q和r开始的时段t2期间,导通电流Jo、保持电流Js、保持电流Js和导通电流Jo分别流入到存储器晶闸管M1中。因此,从时间点c到时间点s的时段包括导通电流Jo流入存储器晶闸管M1的5个时段、以及保持电流Js流入存储器晶闸管M1的3个时段。
类似地,对于存储器晶闸管M2来说,从时间点c到时间点s的时段包括导通电流Jo流入到存储器晶闸管M2的4个时段、以及保持电流Js流入存储器晶闸管M2的3个时段。
类似地,对于存储器晶闸管M3来说,从时间点c到时间点s的时段包括导通电流Jo流入到存储器晶闸管M3的3个时段、以及保持 电流Js流入存储器晶闸管M3的3个时段。
类似地,对于存储器晶闸管M5来说,从时间点c到时间点s的时段包括导通电流Jo流入到存储器晶闸管M5的2个时段、以及保持电流Js流入存储器晶闸管M5的2个时段。
对于存储器晶闸管M8来说,从时间点c到时间点s的时段包括导通电流Jo流入到存储器晶闸管M8的1个时段。
另一方面,对于存储器晶闸管M4、M6和M7来说,在从时间点c到时间点s的时段内,既没有导通电流Jo也没有保持电流Js流入存储器晶闸管。
因此,对于存储器晶闸管M1到M8来说,具有导通电流Jo流入到存储器晶闸管的15个时段、以及保持电流Js流入到存储器晶闸管的11个时段。
注意,在点亮控制时段T(#A)中,忽略了保持电流Js流入到存储器晶闸管中的从时间点s到时间点u的时段。
假定“L”被设定在-3.3V,“S”被设定在-2.5V,时段t1(与写入时段T(M1)相同)被设定在100纳秒,时段t2被设定在10纳秒。另外,连接到存储器晶闸管M的每个阴极端子的电阻Rn被设定成1kΩ。处于导通状态的存储器晶闸管M的阴极端子的电势为-1.3V,该电势是通过从阳极端子的电势(“H”(0V))中减去扩散电势Vd(1.3V)而得到的。
因此,在导通电流Jo流入到存储器晶闸管M的时段内,-2V(=(-3.3V)-(-1.3V))的电压被施加在电阻Rn的两端。因此,导通电流Jo变成2mA(=2V/1kΩ)。
同时,在保持电流Js流入存储器晶闸管M的时段内,-1.2V(=(-2.5V)-(-1.3V))被施加在电阻Rn的两端。因此,保持电流Js变成1.2mA(=1.2V/1kΩ)。
因此,在从时间点c到时间点s的时段中由存储器晶闸管M和电阻Rn消耗的能量被计算得到1.32纳焦耳(=15倍×10纳秒×2mA×3.3V+11倍×10纳秒×1.2mA×2.5V)。
从时间点c到时间点s的时段为710纳秒。如果发光占空比(发 光时段t4与点亮控制时段T(#A)的比率)被设定为50%,则点亮控制时段T(#A)被设定为1420纳秒。
因此,在从时间点c到时间点y的上述时段内由存储器晶闸管M和电阻Rn所消耗的能量是0.93mW的平均功耗。
返回到发光部分63,进一步考虑其操作。如上所述,发光部分63的发光芯片C2到C60与发光芯片C1如上所述并行操作。在对发光芯片C1的发光晶闸管L1到L8进行点亮控制的点亮控制时段T(#A)中,对其它发光芯片C2到C60中每一个的发光晶闸管L1到L8并行进行发光控制。
类似地,在对发光芯片C1的发光晶闸管L9到L16进行点亮控制的点亮控制时段T(#B)中,对发光部分63的其它发光芯片C2到C60中每一个的发光晶闸管L9到L16并行进行发光控制。在其它点亮控制时段T(#C)中,执行相同的点亮控制。
点亮信号φI的电势被设定在“Le”的时段(从图7中的时间点t到时间点x)确定了发光晶闸管L的发光时段t4。在第一示例性实施例中,为发光芯片C中的对应两个提供点亮信号φI(φI1到φI30)中的每一个。因此,在被提供了一个点亮信号φI的发光芯片C(例如,提供图4中的点亮信号φI1的发光芯片C1和C2)中,其发光时段t4彼此相等。然而,由于可以为各个组(例如,为组#A和#B)设置不同的发光时段t4,所以可以针对发光芯片C的各个组校正光强度的变化。
可选地,可以通过为各个点亮信号φI设置发光时段t4来校正发光芯片C之间的光强度的变化。
注意,已经描述了在点亮控制时段T(#A)使得发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8点亮(发光)以及使得发光晶闸管L4、L6和L7不被点亮(熄灭)。如上所述,当使得发光晶闸管L点亮时,仅需要将存储器信号φm的电势设定在“L”。同时,当不使得发光晶闸管L点亮时,仅需要把存储器信号φm的电势设定在“S”。由于为图4所示的各个发光芯片C提供了存储器信号φm,所以可以根据图像数据集来控制是否引起发光晶闸管L点亮(发光)。
图8是说明在没有应用第一示例性实施例情况下的发光芯片C1(C)操作的时序图。除了以下说明,该操作与图7所示应用了第一示例性实施例的情况相同。换言之,发光装置65中的信号生成电路100的结构以及信号生成电路100与每个发光芯片C(C1到C60)之间的布线结构同图4所示的结构相同。另外,发光芯片C的电路结构与图5所示的结构相同。在点亮控制时段T(#A)中,假定打印图像数据集“11101001”。
图8与第一示例性实施例的情况(图7)之间的不同之处在于:存储器信号φm1(φm)在从时间点c到时间点r的时段中的波形。这里的驱动方法不是动态驱动而是静态驱动。
在应用了第一示例性实施例的情况下(图7),通过在存储器晶闸管M的栅极端子Gm的电势小于预定值之前使得存储器信号φm的电势设定在“L”或“S”从而使得接通之后关断的存储器晶闸管M接通,防止存储器晶闸管M已经接通的存储信息丢失。
另一方面,在没有应用第一示例性实施例的情况下,已经接通的存储器晶闸管M没有关断,并且保持在导通状态。
将描述存储器信号φm1的波形。
存储器信号φm1(φm)的电势在写入时段T(M1)的开始时间点c从“H”变成“L”,并且在时间点d从“L”变成“S”。随后,其电势保持在“S”直到作为写入时段T(M1)的结束时间点的时间点g为止。在同样作为写入时段T(M2)的开始时间点的时间点g处,其电势从“S”变成“L”,并且随后在时间点h处从“L”变成“S”。其电势保持在“S”直到作为写入时段T(M2)的结束时间点的时间点k为止。即,写入时段T(M2)中的波形重复写入时段T(M1)中的波形。随后,同样在随后的写入时段T(M3),重复相同的波形。
然而,存储器信号φm1(φm)的电势保持在“S”直到作为写入时段T(M4)的开始时间点的时间点m,并且在作为写入时段T(M5)的开始时间点的时间点o处从“S”变成“L”。写入时段T(M5)中的存储器信号φm1的波形重复写入时段T(M1)中的波形。写入时段T(M6)和T(M7)中的存储器信号φm1(φm)的波形重复写入时段T(M4)中 的波形。另外,在本示例性实施例中,写入时段T(M8)中的存储器信号φm1(φm)的波形与第一示例性实施例中的写入时段T(M8)中的波形相同。
接下来,将描述存储器晶闸管M的操作。
紧接着图8中的时间点b之后,转移晶闸管T1处于导通状态,存储器晶闸管M1的阈值电压为-2.6V。当存储器信号φm1(φm)的电势在时间点c处从“H”(0V)变成到“L”(-3.3V)时,阈值电压为-2.6V的存储器晶闸管M1接通。
随后,在时间点d处,存储器信号φm1(φm)的电势从“L”变成“S”。处于导通状态的存储器晶闸管M1的阴极端子的电势为-1.3V,该电势是通过从阳极端子的电势(“H”(0V))中减去扩散电势Vd(1.3V)而得到的。因此,使用-2.5V的“S”来保持存储器晶闸管M1的导通状态。换言之,在时间点d处,存储器晶闸管M1没有关断,而是保持在导通状态。
因此,如在电流J(M1)中所示,从时间点c到时间点d,导通电流Jo流入存储器晶闸管M1,从时间点d到时间点f,保持电流Js流入到存储器晶闸管M1中。
类似地,当存储器信号φm1(φm)的电势在时间点g处从“S”(-2.5V)变成“L”(-3.3V)时,存储器晶闸管M2接通。同时,由于存储器晶闸管M1保持在导通状态,流入到存储器晶闸管M1中的电流从保持电流Js变成导通电流Jo。从时间点g到时间点h,导通电流Jo流入到存储器晶闸管M1中,从时间点h到时间点k,保持电流Js流入到存储器晶闸管M1。同时,如在电流J(M2)中所示,从时间点g到时间点h,导通电流Jo流入到存储器晶闸管M2,从时间点h到时间点k,保持电流Js流入到存储器晶闸管M2。
写入时段T(M3)重复写入时段T(M1),并且存储器晶闸管M3重新接通。在写入时段T(M3)的结束时间点m处,存储器晶闸管M1、M2和M3保持在导通状态。
在写入时段T(M4)的开始时间点m处,存储器信号φm1(φm)的电势保持在“S”。因此,在写入时段T(M3)中,阈值电压为-2.6V 的存储器晶闸管M4没有接通。因此,在时间点m处,存储器晶闸管M1、M2和M3保持在导通状态。
在写入时段T(M5)中,由于存储器信号φm1(φm)的电势从“S”变成“L”,所以存储器晶闸管M5接通。然而,在写入时段T(M6)和T(M7)中,由于存储器信号φm1(φm)的电势保持在“S”,所以存储器晶闸管M6和M7没有接通。其后,在写入时段T(M8)的开始时间点r处,由于存储器信号φm1(φm)的电势从“S”变成“L”,所以存储器晶闸管M8接通。
尽管省略了其具体描述,但是如在写入时段T(M3)到T(M7)中的电流J(M1)到J(M8)所示,电流流入到存储器晶闸管M1到M8。
从时间点r到时间点y的操作与应用了第一示例性实施例的情况下(图7)已经描述的操作相同。换言之,当点亮信号φI1(φI)的电势在时间点t从“H”变成“Le”时,具有与处于导通状态的各个存储器晶闸管M相同编号的各个发光晶闸管L(这里,为发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8)接通并且点亮(发光)。
如上所述,在没有应用第一示例性实施例的情况下,已经接通的存储器晶闸管M保持在导通状态,其栅极端子Gm的电势保持在“H”(0V)。因此,与第一示例性实施例不同的是,不必在栅极端子Gm的电势变成预定电势之前把存储器信号φm1(φm)的电势从“L”变成“S”。换言之,在图8中,从时间点d到时间点g的时段t3的长度不受限制。
然而,在没有应用第一示例性实施例的情况下(图8),存储器晶闸管M的功耗增大。例如,在写入时段T(M1)中从时间点d到时间点g的时段中,保持电流Js流入到存储器晶闸管M中。保持电流Js流入存储器晶闸管M的时段有21个。因此,在从时间点c到时间点s的时段内由存储器晶闸管M和电阻Rn所消耗的能量具有这样的值(6.99纳焦耳):该值是通过把5.67纳焦耳(=21倍×90纳秒×1.2mA×2.5V)添加到图7所述的值1.32纳焦耳而得到的。因此,通过用该值除以从时间点c到时间点y的时段的1420纳秒得到平均功耗为4.92mW。
因此,在图7所述第一示例性实施例中的平均功耗(0.93mW)是图8所示没有应用第一示例性实施例情况下的平均功耗(4.92mW)的五分之一。
假定在发光晶闸管L点亮(发光)的情况下的电流为10mA。在这种状态下,在如图7和图8所示5个发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8点亮的情况下的电流变成50mA。还假定从图7和图8中的时间点t到时间点x的发光时段t4的发光占空比为50%,施加到发光晶闸管L的电势为-2V。在这种状态下,处于导通状态的5个发光晶闸管L的功耗变成50mW(=0.5×5个发光晶闸管×10mA×2V)。
没有应用第一示例性实施例情况下的存储器晶闸管M中的功耗为发光晶闸管L的功耗的10%。
因此,在第一示例性实施例中,由于可以减小存储器晶闸管M的功耗,所以可以抑制发光芯片C的功耗。
注意,上述功耗仅仅是一个实例,功耗根据点亮的发光晶闸管L的数量和发光占空比而变化。
接下来,将描述在第一示例性实施例中存储器晶闸管M关断之后存储器晶闸管M的栅极端子Gm的电势变化。
图9是示出了存储器晶闸管M的阈值电压与存储器晶闸管M关断之后栅极端子Gm的电势的变化的一个实例的曲线图。横轴表示存储器晶闸管M关断之后的时间(纳秒),而纵轴表示栅极端子Gm的电势(V)和存储器晶闸管M的阈值电压(V)。尽管,在上面的描述中,处于导通状态的存储器晶闸管M的栅极端子Gm的电势假定为0V,然而,这里设定为真实值-0.2V(存储器晶闸管M关断之后0纳秒处的栅极端子的电势)。
这里,假定栅极端子Gm的寄生电容为25pF,电源线电阻Rm为20kΩ。因此,存储器晶闸管M的栅极端子Gm的电势随着时间常数500纳秒(=25pF×20kΩ)而减小。
响应于存储器晶闸管M关断之后所经过的时间,存储器晶闸管M的栅极端子Gm的电势从-0.2V减小到电源电势Vga(-3.3V)。存储器晶闸管M的阈值电压的值通过从栅极端子Gm的电势中减去扩散电 势Vd(1.3V)而得到,并且由此从-1.5V减小到-4.6V。
在存储器晶闸管M关断之后的200nm时,栅极端子Gm的电势减小到-1.2V,即,参考图9,存储器晶闸管M的阈值电压减小到-2.5V。
因此,在图7所示的第一示例性实施例中,仅需要把时段t3(例如,图7中从时间点d到时间点g的时段、从时间点l到时间点m的时段,等等)设定在200nm内从而使得接通之后关断的存储器晶闸管再次接通。如果时段t3超过200纳秒,由于阈值电压小于-2.5V,所以存储器信号φm1(φm)的电势“S”(-2.5V)不再使得存储器晶闸管M接通,并且存储器晶闸管M已经接通的存储信息从存储器晶闸管M中丢失。
注意,图9中所示的值是一个实例,时段t3的允许长度根据存储器晶闸管M的栅极端子Gm的寄生电容和电源线电阻Rm的值而变化。例如,如果使得电源线电阻Rm变大,则时间常数变大,由此栅极端子Gm的电势减小到-1.2V的时间变成大于200纳秒。相反,如果使得电源线电阻Rm变小,则时间常数变小,由此栅极端子Gm的电势减小到-1.2V的时间变成小于200纳秒。类似地,栅极端子Gm的寄生电容使得长度发生变化。
因此,使用存储器晶闸管M的栅极端子Gm的寄生电容和电源线电阻Rm的值可以调节时间常数。
<第二示例性实施例>
图10是说明第二示例性实施例中的发光芯片C1(C)的操作的时序图。
在第二示例性实施例中,发光装置65中的信号生成电路100的结构以及信号生成电路100与每个发光芯片C(C1到C60)之间的布线结构与图4所示的第一示例性实施例中的结构相同。发光芯片100的电路结构与图5中所示的第一示例性实施例中的结构相同。
在第一示例性实施例中,在接通之后关断的存储器晶闸管M的栅极端子Gm的电势小于预定电势之前,提供用于写入图像数据集的下一位的信号“L”或“S”(存储器信号φm)。
然而,如上所述,作为实例,在已经接通的存储器晶闸管M关 断之后直到存储器晶闸管M再次接通的时段t3为200纳秒。时段t3由栅极端子Gm的寄生电容和电源线电阻Rm所确定,并且由此时段t3的可变范围受到限制。
在点亮控制时段T(#B)的开始时间点(图7和图10中的时间点y)中,应当针对点亮控制时段T(#A)在每个存储器晶闸管M中对存储器晶闸管M已经接通的存储信息进行复位。为了对存储信息进行复位,要求栅极端子Gm的电势在从时间点u到时间点y的复位时段t5处小于-2V,在时间点u处,存储器信号φm1(φm)的电势在点亮控制时段T(#A)中最后从“S”变成“H”,在时间点y处,存储器信号φm1(φm)的电势在点亮控制时段T(#B)中首次从“H”变成“L”或者“S”。在图9所示的实例中,为了使得栅极端子Gm的电势小于-2V,在关断存储器晶闸管M之后需要不小于400纳秒。因此,在有些情况下,复位时段t5可能太长。
同时,如果通过调节存储器晶闸管M的栅极端子Gm的寄生电容和电源线电阻Rm中的至少任何一个来将时间常数设定为较短,则时段t4可以更短。然而,时段t3也会更短。
为了避免这种情况,在第二示例性实施例中,在把图像数据集写入存储器晶闸管M中的存储器信号φm的写入时段T(M)内,新添加存储器信号φm的电势变成“S”的时段,从而更新存储器晶闸管M已经接通的存储信息。因此,时段t3可以设定成大于由时间常数所确定的时段,该时间常数由存储器晶闸管M的栅极端子Gm的寄生电容和电源线电阻Rm来定义。
在图10中,重新把存储器信号φm1(φm)的电势设定为“S”的时段被添加到第一示例性实施例中的图7中的写入时段T(M)中。换言之,存储器信号φm1(φm)的电势在写入时段T(M1)中的时间点d之后并且在时间点e之前的时间点α处从“H”变成“S”,并且在时间点α之后并且在时间点e之前的时间点β处从“S”变成“H”。
发光芯片C1(C)在时间点α处的操作与已经描述的第示例性实施例中图7中的时间点m处的操作相同。具体地说,如果在时间 点c处接通并且在时间点d处关断的存储器晶闸管M1的栅极端子Gm1的电势在时间点α处不小于-1.2V,则存储器晶闸管M1的阈值电压不小于-2.5V。因此,通过在时间点α处把存储器信号φm1(φm)的电势从“H”(0V)变成“S”(-2.5V),存储器晶闸管M1再次接通。类似地,如果栅极端子Gm1的电势不小于-1.2V,则在时间点β处已经关断的存储器晶闸管M1在时间点g处的阈值电压不小于-2.5V。因此,通过在时间点g把存储器信号φm1(φm)的电势从“H”(0V)变成“L”(-3.3V),存储器晶闸管M1再次接通。
在其它写入时段T(M2)到T(M7),情况也是如此。对于这些时段T(M2)到T(M7),将省略掉具体描述。注意,在写入时段T(M8)中,操作与第一示例性实施例中的操作相同。
如上所述,在第二示例性实施例中,在写入时段T(M)中间(例如,在写入时段T(M1)中从时间点α到时间点β的时段),设置了存储器信号φm1(φm)的电势被设定在“S”的时段。这是因为如上所述,更新了存储器晶闸管M已经接通的存储信息。注意,存储器信号φm1(φm)的电势被设定在“S”而不是“L”,从而防止新的存储器晶闸管M接通。
另外,在第二示例性实施例中,尽管在写入时段T(M)的中间设置了把电势设定在“S”从而更新存储器的一个时段,但是可以在写入时段T(M)中设置多个时段。仅需要设置把电势设定在“S”用于更新的时段,从而使得接通之后关断的存储器晶闸管M再次接通。因此,可以单独设定时段t3的长度和复位时段t5。
<第三示例性实施例>
图11是示出了第三示例性实施例中的发光装置65中的信号生成电路100的结构以及信号生成电路100与每个发光芯片C(C1到C60)之间的布线结构的示意图。
第三示例性实施例与图4所示的第一示例性实施例之间的差别在于在第三示例性实施例中新设置的消除信号生成单元140。消除信号生成生成单元140用于信号生成单元100,把用于消除每个栅极端 子Gm的寄生电容中蓄积的电荷的消除信号φe发送到发光芯片C(C1到C60)。
在电路板62上,除了图4所示的第一示例性实施例的结构之外,新设置了消除信号线102。消除信号线102把来自信号生成电路100的消除信号生成单元140的消除信号φe发送到发光部分63。消除信号线102并联连接到发光芯片C(C1到C60)的φe端子(参见稍后描述的图12)。
其它结构与图4所示的第一示例性实施例中的结构相同。因此,在第三示例性实施例中,对与第一示例性实施例中的部件相同的部件给予相同的附图标记,并且省略其具体描述。
在第一示例性实施例中,接通之后关断的存储器晶闸管M的栅极端子Gm的电势在存储器晶闸管M关断之后从0V变成-3.3V。这种变化率由如下时间常数确定,该时间常数由存储器晶闸管M的栅极端子Gm的寄生电容和电源线电阻Rm来定义。因此,不允许独立于时段t3来设定用于对存储器晶闸管M已经接通的存储器晶闸管M的存储信息进行复位的复位时段t5。在第三示例性实施例中,通过强制利用消除信号φe设定栅极端子Gm的电势来将复位时段t5设定得较短。
在第三示例性实施例中,把基准电势Vsub、电源电势Vga、第一转移信号φ1、第二转移信号φ2和消除信号φe共同地发送到所有发光芯片C(C1到C60)。根据图像数据集,把存储器信号φm(φm1到φm60)单独发送到发光芯片C(C1到C60)。把每个点亮信号φI(φI1到φI30)发送到相应两个发光芯片C(C1到C60)中。
图12是说明第三示例性实施例中作为自扫描发光元件阵列(SLED)芯片的发光芯片C(C1到C60)的电路结构的示意图。这里,将发光芯片C1作为实例进行描述。然而,其它发光芯片C2到C60具有与发光芯片C 1相同的结构。注意,在图12中,主要示出了包括转移晶闸管T1到T4、存储器晶闸管M1到M4和发光晶闸管L1到L4的部分。
第三示例性实施例与图5所示的第一示例性实施例之间的不同 之处在于新设置的作为消除元件实例的消除二极管Sd1、Sd2、Sd3…。
发光芯片C1(C)包括直线排列在基板80上的消除二极管Sd1、Sd2、Sd3…。消除二极管Sd1、Sd2、Sd3…可以是肖特基二极管。如果不区分消除二极管Sd1、Sd2、Sd3…,则它们被称为消除极管Sd。
接下来,将描述发光芯片C1(C)中的消除二极管Sd的电连接。
消除二极管Sd1、Sd2、Sd3…的每个阳极端子连接到存储器晶闸管M1、M2、M3…的对应一个栅极端子Gm1、Gm2、Gm3…。
消除二极管即1、Sd2、Sd3…的阴极端子连接到消除信号线76。而且,消除信号线76连接到作为消除信号φe的输入端子的φe端子。消除信号线102(参见图11)连接到φe端子,消除信号φe被提供到φe端子。
接下来,将描述第三示例性实施例中的发光部分63的操作。如图11所示,第一转移信号φ1和第二转移信号φ2组成的信号对以及消除信号φe被共同提供到构成发光部分63的发光芯片C(C1到C60)。同时,基于图像数据集的存储器信号φm(φm1到φm60)被单独提供到发光芯片C(C1到C60)。点亮信号φI(φI1到φ130)被分别提供到每个都由两个发光芯片C组成的对应发光芯片对,使得每个点亮信号φI由构成每一对的两个发光芯片C所共有,并且点亮信号φI被单独提供到构成不同对的发光芯片C。
第三示例性实施例与第一示例性实施例的不同仅仅在于另外设置的消除二极管Sd。类似于第一示例性实施例中的描述,如果描述了发光芯片C1的操作,则就了解发光部分63的操作。因此,将以发光芯片C1作为实例来描述发光芯片C的操作。
图13是说明第三示例性实施例中的发光芯片C1(C)的操作的时序图。
同样在图13中,假定时间以字母顺序从时间点a到时间点y。在图13中,示出了第一转移信号φ1、第二转移信号φ2、存储器信号φm1、消除信号φe、点亮信号φI1和流入到各个存储器元件M1到M8的电流J(M1)到J(M8)。
图13示出了在使用均由图6所示的8个发光晶闸管L组成的组 来执行点亮控制情况下的点亮控制时段T(#A)。这里,在点亮控制时段T(#A)中,对组#A中的发光晶闸管L1到L8进行亮度控制。注意,点亮控制时段T(#A)之后是对组#B中的发光晶闸管L9到L16进行亮度控制的点亮控制时段T(#B),对组#C中的发光晶闸管L17到L24进行亮度控制的点亮控制时段T(#C),…但是省略了对点亮控制时段T(#C)的说明。
注意,在图13所示的点亮控制时段T(#A)中,类似于第一示例性实施例,使得组#A中的8个发光晶闸管L1到L8当中的发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8点亮(发光),同时保持发光晶闸管L4、L6和L7不点亮(熄灭)。换言之,假定打印图像数据集“11101001”。
在图13中,除了消除信号φe之外的信号的波形与图7所示的波形相同。因此,将只描述消除信号φe。
这里,将描述点亮控制时段T(#A)中的消除信号φe的波形。
消除信号φe的电势在点亮控制时段T(#A)的开始时间点c处为“H”,在时间点v处从“H”变成“L”。随后,在时间点w处,其电势从“L”变成“H”。在点亮控制时段T(#A)的结束时间点y处,其电势保持在“H”。
换言之,消除信号φe在点亮控制时段T(#A)中具有一次“L”电势。
将描述消除信号φe的操作。
如上所述,接通之后关断的存储器晶闸管M的栅极端子Gm的电势从0V变成-3.3V。该变化率由如下时间常数确定,该时间常数由栅极端子Gm的寄生电容和电源线电容Rm所定义。如上所述,如果栅极端子Gm的电势变化很慢,则由于时段t 3被设定很长所以可能有利,但是由于复位时段t5变得更长所以可能不利。
在第三示例性实施例中,为了控制复位时段t5,设置了消除信号φe,其强制地消除了栅极端子Gm的寄生电容中蓄积的电荷,并且从存储器晶闸管M中清除了存储器晶闸管M已经接通的存储信息。
参考图12,将根据图13所示时序图描述发光部分63和发光芯片C1(C)的操作。
注意,在图12中,仅示出了包括编号均为1-4的转移晶闸管T、存储器晶闸管M、发光晶闸管L等的部分。包括编号均不小于5的晶闸管等的其它部分(图中未示出)重复上面的部分。在下面描述中,不仅描述了编号分别为1-4的元件,还描述了分别具有其它编号的元件。
(初始状态)
在图13所示的时序图中的时间点a处,在发光部分63的每个发光芯片C(C1到C60)上设置的Vsub端子被设定在基准电势Vsub(0V)。同时,每个Vga端子被设定在电源电势Vga(-3.3V)(参见图11)。
另外,信号生成电路100的转移信号生成单元120把第一转移信号φ1和第二转移信号φ2的电势设定在“H”,存储器信号生成单元130把存储器信号φm(φm1到φm60)的电势设定在“H”,消除信号生成单元140把消除信号φe的电势设定在“H”,点亮信号生成单元110把点亮信号φI(φI1到φI30)的电势设定在“H”(参见图11)。
除了消除信号φe之外的信号引起发光部分63和发光信号C(C1到C60)的状态与第一示例性实施例中描述的状态相同。下文将主要描述与消除信号φe有关的部分。
当消除信号φe的电势变成“H”时,消除信号线102的电势变成“H”,并且由此每个发光芯片C的消除信号线76通过每个发光芯片C的φe端子而变成“H”。由于消除信号φe被共同发送到发光芯片C,所以如果描述了发光芯片C1的操作,则就了解发光芯片C的操作。
在下文,将以发光芯片C1作为实例主要描述与发光芯片C的消除信号φe有关的操作。其它发光芯片C2到C60与发光芯片C1并行地类似于发光芯片C1执行操作。
当消除信号φe的电势变成“H”时,消除二极管Sd1、Sd2、Sd3…的阴极端子的电势变成“H”(0V)。
另一方面,如在第一示例性实施例中所述,存储器晶闸管M1的栅极端子Gm1的电势通过正向偏置的启动二极管Ds和连接二极管Dm1而变成-2.6V。各个编号不小于2的存储器晶闸管M的栅极端子Gm通过三级或更多级正向二极管连接到设定在“H”(0V)电势的启动二极管Ds的阳极端子(例如,栅极端子Gm2通过启动二极管Ds、耦合二极管Dc1和连接二极管Dm2这三级与启动二极管Ds的阳极端子连接)。因此,这些栅极端子Gm的电势变成电源电势Vga(-3.3V)。消除二极管Sd的阳极端子分别连接到栅极端子Gm。
因此,所有消除二极管Sd都被反向偏置。这样,栅极端子Gm的电势不会受到消除信号φe的影响。
(操作开始和运行条件)
在点亮控制时段T(#A)中从时间点b到时间点s的时段是把图像数据集写入存储器晶闸管M1到M8的时段。在该时段中,消除信号φe的电势保持在“H”。因此,消除二极管Sd的阴极端子的电势被设定在0V(“H”)。同时,连接到消除二极管Sd的阳极端子的栅极端子Gm的每个电势的值在0V到-3.3V之间。在存储器晶闸管M接通时,栅极端子Gm的电势变成0V。同时,在存储器晶闸管M保持在关断状态而没有接通时,其电势变成-3.3V。随后,接通之后关断的存储器晶闸管M的栅极端子Gm的电势从0V变成-3.3V,并且由此其栅极端子Gm的电势的值在0V到-3.3V之间。
因此,在从时间点b到时间点s的时段内,消除二极管Sd至少没有被正向偏置。因而,栅极端子Gm的电势没有受到消除信号φe的影响。
因此,从时间点b到时间点s的时段中的点亮芯片C1(C)的操作与第一示例性实施例中的操作相同。
在时间点t处,类似于第一示例性实施例,通过把点亮信号φI1(φI)的电势从“H”变成“Le”,使得发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8接通而点亮(发光)。同样在该状态下,消除二极管Sd至少没有被正向偏置。因而,栅极端子Gm的电势没有受到消除信号φe 的影响。
随后,在时间点u处,存储器信号φm1(φm)的电势从“S”变成“H”。因此,处于导通状态的存储器晶闸管M1、M2、M3、M5和M8关断,并且栅极端子Gm1、Gm2、Gm3、Gm5和Gm8的电势开始从0V变成-3.3V。同时,保持在关断状态的存储器晶闸管M4、M6和M7的栅极端子Gm4、Gm6和Gm7的电势通过电源电势Vga保持在3.3V。
如上所述,在“S”被设定在-2.5V并且“L”被设定在-3.3V的第三示例性实施例中,为了使得存储器晶闸管M已经接通的存储器晶闸管M的存储信息复位,要求使得栅极端子Gm的电势小于-2V。
在时间点v处,消除信号φe的电势从“H”(0V)变成“L”(-3.3V)。因此,消除二极管Sd的阴极端子的电势变成-3.3V。同时,消除二极管Sd的阳极端子分别连接到上述存储器晶闸管M的栅极端子Gm。接通之后已经关断的存储器晶闸管M1、M2、M3、M5和M8的栅极端子Gm的电势在时间点u处开始从0V变成-3.3V。因而,消除二极管Sd1、Sd2、Sd3、Sd5和Sd8被正向偏置。因此,栅极端子Gm1、Gm2、Gm3、Gm5和Gm8的电势变成这样的值(-2.5V),该值是通过从-3.3V(“L”)中减去消除二极管Sd的正向电势Vs(0.8V)而得到的。换言之,通过把消除信号φe的电势从“H”变成“L”,已经接通的存储器晶闸管M的栅极端子Gm的电势被强制设定在-2.5V,并且加速了栅极端子Gm1、Gm2、Gm3、Gm5和Gm8的电势变化。
由于使用Al电极的肖特基二极管的正向电势Vs(0.8V)小于p-n结的扩散电势Vd(1.3V),所以已经接通的存储器晶闸管M的栅极端子Gm的电势可以设定在较低电势。注意,除了Al之外,Au、Pt、Ti、Mo、W、WSi、TaSi等也可以用作肖特基二极管的电极。
注意,存储器晶闸管M4、M6和M7的栅极端子Gm4、Gm6和Gm7的电势不会从-3.3V发生变化。
在时间点v处,第二转移信号φ2的电势从“L”变成“H”,并且转移晶闸管T8关断。如果转移晶闸管T8处于导通状态,则栅极端子Gt8的电势为0V。另外,通过连接二极管Dm8连接到栅极端子Gt8的栅极端子Gm8为-1.3V。然而,当转移晶闸管T8关断时,栅极 端子Gt8的电势从0V变成-3.3V。
在时间点v处,同时执行消除信号φe从“H”到“L”的电势变化以及第二转移信号φ2从“L”到“H”的电势变化。如果在第二转移信号φ2执行从“L”到“H”的电势变化之前执行消除信号φe从“H”到“L”的电势变化,则通过正向偏置的连接二极管Dm8把栅极端子Gm的电势固定在-1.3V。因而,消除二极管Sd8把栅极端子Gm8的电势设定在较低值(-2.5V)的效果就失去了。因此,可以在消除信号φe从“H”到“L”的电势变化之前执行第二转移信号φ2从“L”到“H”的电势变化。
在时间点w处,消除信号φe的电势从“L”变成“H”。因此,阴极端子的电势变成0V,而阳极端子(栅极端子Gm)的电势变成-2.5V,并且由此消除二极管Sd被反向偏置。因此,栅极端子Gm的电势没有受到消除信号φe的影响,并且变成电源电势Vga(-3.3V),栅极端子Gm通过各个电源线电阻Rm连接到电源电势Vga。
如上所述,通过消除信号φe(通过把其电势从“H”变成“L”),接通之后已经关断的存储器晶闸管M的栅极端子Gm的电势被强制地设定在这样的值:该值是通过从“L”(-3.3V)中减去消除二极管Sd的正向电势Vs而得到的,并且由此存储器晶闸管M已经接通的存储器晶闸管M的存储器被强制复位,并且复位时段t5变得更短。因此,可以独立于时间常数来设定复位时段t5,该时间常数由栅极端子Gm的寄生电容和电源线电阻Rm定义。因此,可以独立地设定时段t3和复位时段t5。
注意,在第三示例性实施例中,肖特基二极管用作消除极管Sd。
第三示例性实施例中使用的晶闸管(发光晶闸管L、转移晶闸管T、存储器晶闸管M)每一个均可以由pnpn结构构成,其中按如下顺序在基板上层叠了第一p型半导体层、第二n型半导体层、第三p型半导体层和第四n型半导体层,但是这里省略了其具体描述。在此情况下,作为最顶层的第四n型半导体层与接下来的第三p型半导体层之间的p-n结可以用作二极管。然而,在该二极管之下,存在第二 n型半导体层和第一p型半导体层。通过这种结构,如果想把第四n型半导体层与第三p型半导体层之间的p-n结用作二极管,则有可能使得具有由第一p型半导体层、第二n型半导体层、第三p型半导体层和第四n型半导体层构成的pnpn结构的晶闸管(寄生晶闸管)接通(锁定)。
可选地,如果通过去除作为最顶层的第四n型半导体层并且设置使得与表面暴露的第三p型半导体层实现肖特基接触的材料来配置肖特基二极管,则就不再构成pnpn结构。因而,可以抑制寄生晶闸管的接通(锁定)。
<第四示例性实施例>
图14是示出了第四示例性实施例中的发光装置65中的信号生成电路100的结构以及信号生成电路100与每个发光芯片C(C1到C60)之间的布线结构的示意图。
第四示例性实施例与图4所示的第一示例性实施例之间的不同之处在于在第四示例性实施例中新设置的保持信号生成单元150。保持信号生成单元150用于信号生成电路100以把保持信号φb发送到发光芯片C(C1到C60),该保持信号φb用于临时保持发光晶闸管L的位置(编号)用来点亮。
因而,除了图4所示的第一示例性实施例中的结构之外,还在电路板62上新设置了保持信号线103。这里,保持信号线103把来自信号生成电路100的保持信号生成单元150的保持信号φb发送到发光部分63。保持信号线103并联连接到发光芯片C(C1到C60)的φb端子(参见稍后描述的图15)。
其它结构与图4所示的第一示例性实施例的结构相同。因而,在第四示例性实施例中,对与第一示例性实施例中的部件相同的部件给予了相同的附图标记,并且省略其具体描述。
在第一示例性实施例中,通过把与根据图像数据集将要按顺序点亮的多个发光晶闸管L对应的多个存储器晶闸管M接通,对将要引起点亮的发光晶闸管L的位置(编号)进行存储。随后,在与将要引 起点亮的发光晶闸管L对应的所有存储器晶闸管M被设定在导通状态之后,点亮信号φI被提供到发光晶闸管L,并且发光晶闸管L接通而点亮(发光)。例如,如图7所示,在点亮控制时段T(#A)中从时间点c到时间点s的时段中,图像数据集被写入存储器晶闸管M,而在从时间点t到时间点x的发光时段t4,发光晶闸管L被设定成点亮(导通)状态。
然而,在第一示例性实施例中,直到发光晶闸管L的发光时段t4结束,才可以把与点亮控制时段T(#B)对应的图像数据集写入存储器晶闸管M中。
在第四示例性实施例中,在一组中的发光晶闸管L的发光时段t4中,也可以执行向下一组的写入。因此,可以增加发光占空比,该发光占空比是每单位时间的发光时段的比率。
图15是说明第四示例性实施例中作为自扫描发光元件阵列(SLED)芯片的发光芯片C的电路结构的示意图。注意,这里通过以发光芯片C1作为实例进行描述。然而,其它发光芯片C2到C60具有与发光芯片C1相同的结构。
除了图5所示的第一示例性实施例中的发光芯片C1的结构之外,第四示例性实施例中的发光芯片C1还包括由直线排列在基板80上的作为保持元件实例的保持晶闸管B1、B2、B3…组成的保持晶闸管阵列(保持元件阵列)。除了在第一示例性实施例中的发光芯片C1的结构之外,发光芯片C1还包括连接二极管Db1、Db2、Db3…。而且,除了第一示例性实施例中的发光芯片C1的结构之外,发光芯片C1还包括电源线电阻Rb1、Rb2、Rb3…以及电阻Rc1、Rc2、Rc3…。
这里,类似于第一示例性实施例,如果不区分保持晶闸管B1、B2、B3…,则它们被称为保持晶闸管B。同样,如果不分别区分连接二极管Db1、Db2、Db3…,电源线电阻Rb1、Rb2、Rb3…以及电阻Rc1、Rc2、Rc3…,则它们被分别称为连接二极管Db、电源线电阻Rb以及电阻Rc。
注意,保持晶闸管B是如下半导体元件:每个半导体元件都具有三个端子,分别是阳极端子(阳极)、阴极端子(阴极)和栅极 端子(栅极),类似于转移晶闸管T、存储器晶闸管M和发光晶闸管L中的三个端子。
如果假定转移晶闸管T的数量设定为128,类似于第一示例性实施例中的发光芯片C1的数量,则保持晶闸管B的数量、电源线电阻Rb的数量以及电阻Rc的数量中的每一个都被设定为128。
类似于第一示例性实施例中的转移晶闸管T1、T2、T3…,保持晶闸管B1、B2、B3…从图15中的左侧开始按照编号顺序排列,诸如B1、B2、B3…。类似地,连接二极管Db1、Db2、Db3…,电源线电阻Rb1、Rb2、Rb3…以及电阻Rc1、Rc2、Rc3…分别从图15中的左侧开始按照编号顺序排列。
其它结构与图5所示的第一示例性实施例中的结构相同。因而,在第四示例性实施例中,对与第一示例性实施例中的部件相同的部件给予相同的附图标记,并且省略其具体描述。
接下来,将描述发光芯片C1的元件之间的电连接。
如上所述,第四示例性实施例中的发光芯片C1具有这样的结构:额外设置了保持晶闸管B、连接二极管Db、电源线电阻Rb和电阻Rc。因而,主要描述新添加的元件的电连接。
类似于转移晶闸管T1、T2、T3…的阳极端子,保持晶闸管B1、B2、B3的阳极端子连接到发光芯片C1的基板80。这些阳极端子通过设置在基板80上的Vsub端子连接到电源线104(参见图14)。基准电势Vsub被提供到该电源线104。保持晶闸管B1、B2、B3…的栅极端子Gb1、Gb2、Gb3…通过与各个保持晶闸管B1、B2、B3…对应地设置的各个电源线电阻Rb1、Rb2、Rb3…连接到电源线71。
这里,如果不区分栅极端子Gb1、Gb2、Gb3…,则它们被称为栅极端子Gb。
保持晶闸管B1、B2、B3…的阴极端子通过与各个保持晶闸管B1、B2、B3…对应地设置的电阻Rc1、Rc2、Rc3…连接到保持信号线77。保持信号线77连接到作为保持信号φb的输入端子的φb端子。保持信号线103(参见图14)连接到φb端子,并且保持信号φb被提供到φb端子。
在图5所示的第一示例性实施例中的发光芯片C1中,存储器晶闸管M的栅极端子Gm与发光晶闸管L的栅极端子Gl彼此直接相连。在第四示例性实施例中,与上面结构不同的是,保持晶闸管B1、B2、B3…的栅极端子Gb1、Gb2、Gb3…通过各个连接二极管Db1、Db2、Db3…逐个连接到编号均与保持晶闸管B相同的存储器晶闸管M1、M2、M3…的各个栅极端子Gm1、Gm2、Gm3…。换言之,连接二极管Db1、Db2、Db3…的阴极端子连接到保持晶闸管B1、B2、B3…的各个栅极端子Gb1、Gb2、Gb3…,而连接二极管Db1、Db2、Db3…的阳极端子连接到存储器晶闸管M1、M2、M3…的各个栅极端子Gm1、Gm2、Gm3…。另外,连接二极管Db沿着从存储器晶闸管M的各个栅极端子Gm到保持晶闸管B的各个栅极端子Gb的电流流动方向相连。
连接二极管Db连接到保持晶闸管B的各个栅极端子Gb和发光晶闸管L的各个栅极端子Gl。
接下来,将描述第四示例性实施例中的发光部分63的操作。如图14所示,第一转移信号φ1和第二转移信号φ2组成的信号对以及保持信号φb被共同提供到构成发光部分63的发光芯片C(C1到C60)。同时,基于图像数据集的存储器信号φm(φm1到φm60)被单独提供到发光芯片C(C1到C60)。点亮信号φI(φI1到φI30)被分别提供到每个都由两个发光芯片C组成的对应发光芯片对,使得每个点亮信号φI由构成每一对的两个发光芯片C所共有,并且被单独提供到构成不同对的发光芯片C。
第四示例性实施例与第一示例性实施例的不同之处仅仅在于额外设置的保持晶闸管B。类似于第一示例性实施例中的描述,如果描述了发光芯片C1的操作,则就了解了发光部分63的操作。因此,通过以发光芯片C1作为实例来描述发光芯片C的操作。
图16是说明第四示例性实施例中的发光芯片C1(C)的操作的时序图。在图16中,假定时间从时间点a到时间点ac(按照字母顺序从时间点a到时间点z,随后是时间点aa、ab和ac)。在图16中,示出了第一转移信号φ1、第二转移信号φ2、存储器信号φm1、保持信号φb、点亮信号φI1以及流入各个存储器晶闸管M1到M8 的电流J(M1)到J(M8)的波形。
图16示出了在使用均由图6所示的8个发光晶闸管L组成的组来执行点亮控制的情况下的点亮控制时段T(#A)(从时间点c到时间点y)以及点亮控制时段T(#B)的一部分(从时间点y开始以及随后的时段)。这里,在点亮控制时段T(#A)中,对组#A中的发光晶闸管L1到L8进行亮度控制,在点亮控制时段T(#B)中,对组#B中的发光晶闸管L9到L16进行亮度控制。注意,点亮控制时段T(#B)之后是对组#C中的发光晶闸管L17到L24进行亮度控制的点亮控制时段T(#C)等,但是省略其描述。
在相互比较图16和图7的情况下,可以认识到第四示例性实施例中的点亮控制时段T(#A)(从时间点c到时间点y)比第一示例性实施例中的点亮控制时段T(#A)要短。换言之,在组#A中的发光晶闸管L1到L8的发光时段t4结束时的时间点aa之前的时间点y处,点亮控制时段T(#B)开始。
注意,在图16所示的点亮控制时段T(#A)中,类似于第一示例性实施例中的情况,假定引起组#A中的8个发光晶闸管L1到L8中的发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8点亮(发光),而发光晶闸管L4、L6和L7保持不点亮(熄灭)。而且,作为一个实例,假定在点亮控制时段T(#B)中引起发光晶闸管L9、L11和L12点亮(发光),同时发光晶闸管L10保持关断。换言之,假定在点亮控制时段T(#A)中打印图像数据集“11101001”,而在点亮控制时段T(#B)中打印图像数据集“1011…”。
将描述各个信号的波形中与第一示例性实施例不同的部分。
除了保持信号φb之外,从时间点a到时间点s的时段中的波形与第一示例性实施例中图7中所示的波形相同。
在第四示例性实施例中添加的保持信号φb的电势在点亮控制时段T(#A)的开始时间点c处为“H”,并且在时间点t处从“H”变成“L”。随后,其电势在时间点v处从“L”变成“H”。其电势在点亮控制时段T(#A)的结束时间点y处保持在“H”。
点亮信号φI1的电势在点亮控制时段T(#A)的开始时间点c处 为“H”,并且在点亮控制时段T(#A)的时间点u处从“H”变成“Le”,并且在点亮控制时段T(#B)的时间点aa处进一步从“Le”变成“H”。
在第一示例性实施例中,每组中的发光晶闸管L的发光时段t4包含在点亮控制时段(例如,点亮控制时段T(#A))中。然而,在第四示例性实施例中,发光晶闸管L的发光时段t4(从时间点u到时间点aa)包含在用于两组的点亮控制时段(例如,T(#A)和T(#B))中。
除了上述要点之外,第一转移信号φ1、第二转移信号φ2、存储器信号φm1(φm)以及流入存储器晶闸管M中的电流J(M1)到J(M8)的波形与第一示例性实施例中的波形相同,并且由此省略其具体描述。
参考图15,根据图16所示的时序图描述发光部分63和发光芯片C的操作。除了与第四示例性实施例中新设置的保持晶闸管B有关的部分之外,发光芯片C的操作类似于第一示例性实施例中的发光芯片C的操作。因而,将主要描述与新设置的保持晶闸管B有关的发光芯片C的操作,而省略对类似于第一示例性实施例中的操作的描述。(初始状态)
在图16所示的时序图中的时间点a处,在发光部分63的每个发光芯片C(C1到C60)上设置的Vsub端子被设定在基准电势Vsub(0V)。同时,每个Vga端子被设定在电源电势Vga(-3.3V)(参见图14)。
另外,第一转移信号φ1、第二转移信号φ2、存储器信号φm(φm1到φm60)以及保持信号φb被设定在“H”,并且点亮信号φI(φI1到φI30)的电势被设定在“H”。因此,在第四示例性实施例中添加的保持信号线103的电势变成“H”,并且每个发光芯片C的保持信号线77的电势通过每个发光芯片C的φb端子变成“H”。
类似于其它晶闸管(转移晶闸管T、存储器晶闸管M和发光晶闸管L),保持晶闸管B的阳极端子连接到Vusb端并且被提供“H”(0V)。同时,保持晶闸管B的阴极端子连接到具有设定在“H”的电势的保 持信号线77。因此,保持晶闸管B的阳极端子和阴极端子的电势都变成“H”,并且由此保持晶闸管B处于关断状态。
由于其它晶闸管(转移晶闸管T、存储器晶闸管M和发光晶闸管L)与第一示例性实施例中的晶闸管相同,所以所有晶闸管(转移晶闸管T、存储器晶闸管M、保持晶闸管B和发光晶闸管L)都处于关断状态。
由于启动二极管Ds与第一示例性实施例中的启动二极管相同,所以通过启动二极管Ds使栅极端子Gt1的电势变成-1.3V。因而,转移晶闸管T1的阈值电压为-2.6V。
转移晶闸管T2的栅极端子Gt2的电势和存储器晶闸管M1的栅极端子Gm1的电势为-2.6V。然而,由于保持晶闸管B1的栅极端子Gb1通过两级正向偏置的二极管(连接二极管Dm1和连接二极管Db1)连接到电势为-1.3V的栅极端子Gt1,所以栅极端子Gb1没有受到电势为-1.3V的栅极端子Gt1的影响。因而,栅极端子Gb1的电势变成电源电势Vga(-3.3V)。保持晶闸管B的其它栅极端子Gb的电势也变成电源电势Vga(-3.3V)。因此,保持晶闸管B的阈值电压为-4.6V。(操作状态)
类似于第一示例性实施例中的情况,当第一转移晶闸管φ1的电势在时间点b处从“H”(0V)变成“L”(-3.3V)时,转移晶闸管T1进入导通状态。
与存储器晶闸管M从时间点c到时间点s有关的操作与第一示例性实施例中的操作相同。注意,假定图16中从时间点c到时间点s的时段与图7中从时间点c到时间点s的时段相等。
将描述保持晶闸管B从时间点c到时间点s的操作。
当存储器晶闸管M1在写入时段T(M1)的开始时间点c处接通时,栅极端子Gm1的电势变成“H”(0V),并且由此导通电流Jo流入存储器晶闸管M1中,这如电流J(M1)中所示。保持晶闸管B1的栅极端子Gb1通过正向偏置的连接二极管Db1连接到栅极端子Gm1。因而,保持晶闸管B1的栅极端子Gb1的电势变成-1.3V,而保持晶闸管B1 的阈值电压变成-2.6V。另外,由于栅极端子Gb1还连接到发光晶闸管L1的栅极端子Gl1,所以发光晶闸管L1的阈值电压也变成-2.6V。
然而,由于保持信号φb的电势在时间点c处为“H”(0V),所以保持晶闸管B1没有接通。另外,由于点亮信号φI1(φI)的电势也为“H”(0V),所以发光晶闸管L1也没有接通,由此没有点亮(发光)。
注意,由于保持晶闸管B2的栅极端子Gb2通过三级正向偏置的二极管(耦合二极管Dc1、连接二极管Dm2和连接二极管Db2)连接到电势为“H”(0V)的栅极端子Gt1,所以电势为“H”(0V)的栅极端子Gt1没有影响栅极端子Gb2,并且由此栅极端子Gb2保持在电源电势Vga(-3.3V)。因此,保持晶闸管B2的阈值电压为-4.6V。各个编号不小于3的保持晶闸管B与上述相同。此外,各个编号不小于2的发光晶闸管L与上述相同。
当存储器信号φm1(φm)的电势在时间点d处从“L”变化到“H”时,存储器晶闸管M1关断。栅极端子Gm1的电势开始从0V变化到-3.3V。通过这种变化,保持晶闸管B1的栅极端子Gb1的电势开始从-1.3V变化到-3.3V。发光晶闸管L1的栅极端子Gl1与上述相同,这是因为发光晶闸管L1的栅极端子Gl1连接到栅极端子Gb1的缘故。由于保持信号φb保持在电势“H”(0V),所以保持晶闸管B1没有接通。同样,由于点亮信号φI1(φI)保持在电势“H”(0V),所以发光晶闸管L1没有接通并且由此没有点亮(发光)。
在随后的写入时段T(M2)到T(M7)中,如在第一示例性实施例中所述的那样,存储器晶闸管M1、M2、M3和M5交替接通和关断。响应于此,保持晶闸管B1到B7的栅极端子Gb(发光晶闸管L1到L7的栅极端子Gl)的电势在-1.3V和-3.3V之间变化。因而,保持晶闸管B1到B7(发光晶闸管L1到L7)的阈值电压在-2.6V和-4.6V之间变化。在写入时段T(M1)到T(M7)中,由于保持信号φb的电势为“H”(0V),所以保持晶闸管B1到B7没有接通。另外,由于点亮信号φI1(φI)的电势也为“H”(0V),所以发光晶闸管L1到L7没有接通,并且由此没有点亮(发光)。
类似于第一示例性实施例中的情况,当存储器信号φm1(φm)的电势在时间点r处从“H”变成“L”时,存储器晶闸管M1、M2、M3、M5和M8接通。
即使存储器信号φm1(φm)在时间点s处从“L”变成“S”,存储器晶闸管M1、M2、M3、M5和M8也保持导通状态。
由于已经接通的存储器晶闸管M的栅极端子Gm的电势变成0V,所以通过一级正向偏置二极管(连接二极管Db)连接到该栅极端子Gm的保持晶闸管B的栅极端子Gb的电势变成-1.3V。因此,该保持晶闸管B的阈值电压变成-2.6V。换言之,紧接着时间点s之后,保持晶闸管B1、B2、B3、B5和B8的阈值电压为-2.6V。同时,保持晶闸管B4、B6和B7的阈值电压保持在-4.6V。另外,各个编号不小于9的保持晶闸管B的阈值电压为-4.6V。
在时间点t处,保持信号φb的电势从“H”(0V)变成“L”(-3.3V)。因而,阈值电压为-2.6V的保持晶闸管B1、B2、B3、B5和B8接通。其它保持晶闸管B没有接通。
换言之,通过使得具有与处于导通状态的存储器晶闸管M相同编号的保持晶闸管B接通,与引起点亮的发光晶闸管L的编号(位置)有关的信息被复制到保持晶闸管B中,该信息由存储器晶闸管M进行存储。
注意,保持晶闸管B通过各个电阻Rc连接到保持信号线77。即使一个保持晶闸管B进入导通状态并且该保持晶闸管B的阴极端子的电势变成通过从该保持晶闸管B的阳极端子的电势“H”(0V)中减去扩散电势Vd(1.3V)而得到的值,保持信号线77还是保持在电势“L”。因而,多个保持晶闸管B(这里是保持晶闸管B1、B2、B3、B5和B8)准备同时接通。
当保持晶闸管B1、B2、B3、B5和B8接通时,栅极端子Gb1、Gb2、Gb3、Gb5和Gb8的电势变成作为阳极端子电势的0V。具有与各个栅极端子Gb1、Gb2、Gb3、Gb5和Gb8连接的各个栅极端子Gl1、Gl2、Gl3、Gl5和Gl8的发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8的阈值电压变成-1.3V。同时,没有接通的保持晶闸管B4、B6和B7的栅极端子Gb4、 Gb6和Gb7的电势保持在-3.3V。因此,保持晶闸管B4、B6和B7的阈值电压为-4.6V。各个编号不小于9的保持晶闸管B的阈值电压为-4.6V。
因此,转移晶闸管T8、存储器晶闸管M1、M2、M3、M5和M8以及保持晶闸管B1、B2、B3、B5和B8保持在导通状态。
当点亮信号φI1(φI)的电势在时间点u处从“H”变成“Le”(-2.6V<“Le”≤-1.3V)时,发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8接通并且点亮(发光)。
注意,发光晶闸管L没有通过电阻连接到点亮信号线75。然而,由于点亮信号φI1(φI)是由电流驱动,所以多个发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8准备接通而无需电阻。
而且,在时间点u处,存储器信号φm1(φm)的电势从“S”变成“H”。因此,存储器晶闸管M1、M2、M3、M5和M8关断。随后,栅极端子Gm1、Gm2、Gm3、Gm5和Gm8的电势逐渐从0V变成-3.3V。注意,栅极端子Gm4、Gm6和Gm7的电势保持在-3.3V。
当栅极端子Gm1、Gm2、Gm3、Gm5和Gm8的电势变得小于2V(<-2V)时,如上所述,即使存储器信号φm1(φm)的电势被设定在“L”,存储器晶闸管M1、M2、M3、M5和M8也没有接通。换言之,已经接通的存储器晶闸管M1、M2、M3、M5和M8的存储信息,即发光晶闸管L的位置(编号)的存储信息丢失。
在第四示例性实施例中,在时间点u之前的时间点t处,使得保持晶闸管B1、B2、B3、B5和B8接通,并且因此引起点亮的发光晶闸管L的位置(编号)被发送(复制)到保持晶闸管B。因此,在时间点u和随后的时段,如果有关引起点亮的发光晶闸管L的位置(编号)的信息从存储器晶闸管M中丢失也不会有问题。
而且,在时间点u处,第一转移信号φ1的电势从“H”变成“L”。因此,阈值电压为-2.6V的转移晶闸管T9接通。随后,转移晶闸管T9的栅极端子Gt9变成0V。另外,转移晶闸管T10的栅极端子Gt10的电势变成-1.3V,而转移晶闸管T10的阈值电压变成-2.6V。类似地,存储器晶闸管M9的阈值电压变成-2.6V。
注意,在第四示例性实施例中,在时间点u处,点亮信号φI1(φI)从“H”到“Le”的电势变化、存储器信号φm1(φm)从“S”到“H”的电势变化、以及第一转移信号φ1从“H”到“L”的电势变化同时执行。这些变化可以以任意顺序执行。
具体地说,如果首先执行第一转移信号φ1从“H”到“L”的电势变化,则转移晶闸管T9接通并且存储器晶闸管M9的阈值电压变成-2.6V。即使在此情况下,由于存储器信号φm1(φm)为“S”(-2.5V),所以存储器晶闸管M9也没有接通。另外,尽管保持晶闸管B9的阈值电压为-3.9V,但是由于保持信号φb的电势为“L”(-3.3V),所以保持晶闸管B9没有接通。
可选地,如果在首先执行存储器信号φm1(φm)从“S”到“H”的电势变化之后执行第一转移信号φ1从“H”到“L”的电势变化,则转移晶闸管T9接通,并且存储器晶闸管M9的阈值电压变成-2.6V。然而,由于存储器信号φm1(φm)的电势变成“H”(0V),所以存储器晶闸管M9没有接通。尽管保持晶闸管B9的阈值电压为-3.9V,但是由于保持信号φb的电势为-3.3V,所以保持晶闸管B9没有接通。
可选地,如果首先执行第一转移信号φ1从“H”到“L”的电势变化,则转移晶闸管T9接通。结果,存储器晶闸管M9的阈值电压变成-2.6V,而发光晶闸管L9的阈值电压变成-3.9V。其后,即使点亮信号φI1(φI)的电势从“H”变成“Le”,发光晶闸管L9也没有接通。另外,由于存储器信号φm1(φm)的电势为“S”(-2.5V),存储器晶闸管M9没有接通。
如上所述,上述三种变化的顺序不受限制。
紧接着时间点u之后,转移晶闸管T8和T9以及保持晶闸管B1、B2、B3、B5和B8保持在导通状态,并且发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8保持在点亮(导通)状态。
接下来,当第二转移信号φ2的电势在时间点v处从“L”变成“H”时,转移晶闸管T8关断。
紧接着时间点v之后,转移晶闸管T9以及保持晶闸管B1、B2、B3、B5和B8保持在导通状态,并且发光晶闸管L1、L2、L3、L5和 L8保持在点亮(导通)状态。
在时间点v处,保持信号φb的电势从“L”变成“H”。因此,保持晶闸管B1、B2、B3、B5和B8的各个阴极端子和阳极端子的电势为“H”,由此保持晶闸管B1、B2、B3、B5和B8不再保持在导通状态,并且关断。
因此,引起发光晶闸管L点亮的位置(编号)的存储信息从保持晶闸管B中丢失。然而,在时间点v之前的时间点u处,要引起点亮的发光晶闸管L已经被引起点亮,并且如果引起发光晶闸管L点亮的位置(编号)的存储信息从保持晶闸管B中丢失也没有问题。
紧接着时间点v之后,转移晶闸管T9保持在导通状态,并且发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8保持在点亮(导通)状态。
随后,用于组#B中的发光晶闸管L9到L16的点亮控制时段T(#B)从时间点y开始。
在写入时段T(M9)的开始时间点y处,存储器信号φm1(φm)的电势从“H”变成“L”从而写入引起发光晶闸管L9点亮的存储信息。因此,阈值电压为-2.6V的存储器晶闸管M9接通。
此时,不再允许在点亮控制时段T(#A)中已经接通的存储器晶闸管M1、M2、M3、M5和M8接通。因而,在时间点y处,有必要使得这些存储器晶闸管M1、M2、M3、M5和M8的阈值电压小于“L”“-3.3V”(<-3.3V),即栅极端子Gm1、Gm2、Gm3、Gm5和Gm8的电势小于-2V(<-2V)。栅极端子Gm1、Gm2、Gm3、Gm5和Gm8的电势变化由如下时间常数确定,该时间常数由栅极端子Gm的寄生电容和电源线电阻Rm定义。因而,从时间点u到时间点y的复位时段t5被设定成足够长,从而满足以上要求。
因此,紧接着在时间点y之后,转移晶闸管T9和存储器晶闸管M9保持在接通状态,在点亮控制时段T(#A)中的时间点u处已经点亮的发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8保持在点亮(导通)状态。
在时间点z处,为了避免发光晶闸管L10点亮,存储器信号φm1(φm)的电势从“H”变成“S”。
紧接在时间点z之后,转移晶闸管T10和存储器晶闸管M9保持 在导通状态,并且发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8保持在点亮(导通)状态。
在时间点aa处,点亮信号φI1(φI)的电势从“Le”变成“H”。因此,已经处于点亮(导通)状态的发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8的各个阴极端子和阳极端子的电势为“H”,由此它们没有保持在导通状态,并且关断从而熄灭。
紧接在时间点aa之后,转移晶闸管T10和存储器晶闸管M9保持在导通状态。
换言之,被存储为在点亮控制时段T(#A)中引起点亮的发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8在发光时段t 4中点亮(发光),该发光时段t4从包括在点亮控制时段T(#A)中的时间点u到包括在点亮控制时段T(#B)中的时间点aa。
注意,用于发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8的发光时段t4的结束时间点不必是包括在写入时段T(M10)中的时间点aa。换言之,只需要发光时段t4的结束时间点是将要在点亮控制时段T(#B)中引起点亮的发光晶闸管L9、L11…开始点亮时的时间点之前的时间点即可。
在时间点ab处,存储器信号φm1(φm)的电势从“H”变成“L”从而存储引起发光晶闸管L11点亮的信息。
紧接着时间点ab之后,转移晶闸管T11以及存储器晶闸管M9和M11保持在导通状态。
在时间点ab和随后的时段,基于图像数据集的存储器信号φm1(φm)的波形不同于前一时段中的波形。然而,由于类似于点亮控制时段T(#A)中的时间点k和随后的时段,所以省略其具体描述。
如上所述,在第四示例性实施例中,发光晶闸管L的点亮(发光)以及向存储引起点亮的发光晶闸管L的位置(编号)的存储器晶闸管M的写入同时执行。因此,与第一示例性实施例的情况相比,可以以高发光占空比来执行发光晶闸管L的点亮(发光)。
因而,由打印头14对感光鼓12的写入时间变得更短。
这得益于以下事实,通过设置保持晶闸管B,存储在存储器晶闸 管M中的引起点亮的发光晶闸管L的位置(编号)被发送到保持晶闸管B,从存储器晶闸管M中删除(清除)引起点亮的发光晶闸管L的位置(编号)的存储信息,并且下一次引起点亮的发光晶闸管L的位置(编号)被存储在存储器晶闸管M中。
换言之,这得益于以下事实,通过在发光晶闸管L和存储器晶闸管M之间设置保持晶闸管B,防止了存储器晶闸管M的状态变化影响发光晶闸管L,并且切断了存储器晶闸管M与发光晶闸管L之间的电气关系。
注意,在图16中,在点亮控制时段T(#A)中的图像数据集被设定成“11101001”,而点亮控制时段T(#B)中的图像数据集被设定成“101…”。类似于在第一示例性实施例中的情况,当引起发光晶闸管L点亮时,只需要存储器信号φm的电势设定在“L”,而在不引起发光晶闸管L点亮时,只需要存储器信号φm的电势设定在“S”。
因此,在一个发光时段t4中多个发光点(发光晶闸管L)准备同时点亮。因此,与对发光点(发光晶闸管L)逐个进行亮度控制的情况相比,允许每个发光芯片C的发光时段t4变短。从打印头14的方面来看,可以缩短对感光鼓12的写入时间。
<第五示例性实施例>
图17是示出了第五示例性实施例中的发光装置65中的信号生成电路100的结构以及信号生成电路100与每个发光芯片C(C1到C60)之间的布线结构的示意图。
第五示例性实施例与图14所示第四示例性实施例的不同之处在于在第五示例性实施例中的新设置的在第三示例性实施例中描述的消除信号生成单元140。消除信号生成单元140用于信号生成电路100以把消除信号φe发送到发光芯片C(C1到C60),该消除信号φe用于消除在每个栅极端子Gm的寄生电容中蓄积的电荷。
因而,在电路板62上新设置了消除信号线102。消除信号线102把来自信号生成电路100的消除信号生成单元140中的消除信号φe发送到发光部分63。消除信号线102并联连接到发光芯片C(C1到 C60)的φe端子(参见稍后描述的图18)。其它结构与图14所示的第四示例性实施例中的结构相同。
在第四示例性实施例中,存储在存储器晶闸管M中的引起点亮的发光晶闸管L的位置(编号)被发送到保持晶闸管B,并且随后从存储器晶闸管M中删除(清除)引起点亮的发光晶闸管L的位置(编号)的存储信息,并且因此在发光晶闸管L的发光时段内把下次引起点亮的发光晶闸管L的位置(编号)存储在存储器晶闸管M中。然而,为了从存储器晶闸管M中删除(复位)引起点亮的发光晶闸管L的位置(编号)的存储信息,需要等到栅极端子Gm的电势小于-2V(<-2V)。
在第五示例性实施例中,将第四示例性实施例与第三示例性实施例中描述的消除信号φe相结合,从而缩短到栅极端子Gm的电势小于-2V(<-2V)之前的复位时段t5。
注意,在第五示例性实施例中,对与第四示例性实施例中的那些部件相同的部件给予相同的附图标记,并且省略其具体描述。
图18是说明第五示例性实施例中的作为自扫描发光元件阵列(SLED)芯片的发光芯片C(C1到C60)的电路结构的示意图。这里,将以发光芯片C1作为实例进行描述。然而,其它发光芯片C2到C60具有与发光芯片C1相同的结构。注意,在图18中。主要示出了包括转移晶闸管T1到T4、存储器晶闸管M1到M4以及发光晶闸管L1到L4的部分。
与图14所示的第四示例性实施例不同之处在于在第五示例性实施例中新设置的消除二极管Sd1、Sd2、Sd3…。
发光芯片C1(C)包括在基板80上直线排列的消除二极管Sd1、Sd2、Sd3…。类似于在第三示例性实施例中的那些消除二极管,消除二极管Sd1、Sd2、Sd3…可以是肖特基二极管。
接下来,将描述在发光芯片C1(C)中的消除二极管Sd的电连接。消除二极管Sd的电连接与图12中所示的第三示例性实施例中的那些电连接相同。
换言之,消除二极管Sd1、Sd2、Sd3…的每个阳极端子连接到存 储器晶闸管M1、M2、M3…的对应一个栅极端子Gm1、Gm2、Gm3…。
消除二极管Sd1、Sd2、Sd3…的阴极端子连接到消除信号线76。另外,消除信号线76连接到作为消除信号φe的输入端子的φe端子。消除信号线102(参见图17)连接到φe端子,并且消除信号φe被提供到φe端子。
接下来,将描述第五示例性实施例中的发光部分63的操作。第一转移信号φ1和第二转移信号φ2组成的信号对、保持信号φb和消除信号φe被共同提供到构成发光部分63的发光芯片C(C1到C60),这如图17所示。同时,基于图像数据集的存储器信号φm(φm1到φm60)被单独提供到发光芯片C(C1到C60)。发光信号φI(φI1到φI30)被分别提供到每个都由两个发光芯片C组成的对应发光芯片对,使得每个点亮信号φI由构成每个对的两个发光芯片所共有,并且被单独提供到构成不同对的发光芯片C。
第五示例性实施例与第四示例性实施例的不同之处在于额外设置的消除二极管Sd。类似于第四示例性实施例中的描述,如果描述了发光芯片C1的操作,就了解发光部分63的操作。因此,以发光芯片C1作为实例来描述发光芯片C的操作。
图19是说明第五示例性实施例中的发光芯片C1(C)的操作的时序图。同样在图19中,假定时间从时间点a到时间点ac(按字母顺序从时间点a到时间点z,以及随后的时间点aa、ab和ac)。在图19中,示出了第转移信号φ1、第二转移信号φ2、存储器信号φm1、保持信号φb、消除信号φe、点亮信号φI1和流入到各个存储器元件M1到M8的电流J(M1)到J(M8)的波形。
图19示出了在使用均由图6所示的8个发光晶闸管L组成的组来执行点亮控制的情况下的点亮控制时段T(#A)(从时间点c到时间点y)和点亮控制时段T(#B)的一部分(从时间点y开始以及随后的时段)。这里,在点亮控制时段T(#A)中,对组#A中的发光晶闸管L1到L8进行亮度控制,在点亮控制时段T(#B)中,对组#B中的发光晶闸管L9到L16进行亮度控制。注意,点亮控制时段T(B)之后是对组#C中的发光晶闸管L17到L24进行亮度控制的点亮控制时段 T(#C),但是省略了其描述。
注意,在图19中的点亮控制时段T(#A)中,类似于第四示例性实施例中的情况,假定引起组#A中的8个发光晶闸管L1到L8中的发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8点亮(发光),发光晶闸管L4、L6和L7保持不点亮(熄灭)。同样,作为一个实例,假定在点亮控制时段T(#B)中引起发光晶闸管L9、L11和L12点亮(发光),同时发光晶闸管L10保持关断。假定在点亮控制时段T(#A)中打印图像数据集“11101001”,而在点亮控制时段T(#B)中打印图像数据集“1011…”。
在图19中,除了消除信号φe之外的信号的波形与图16所示的波形相同。
这里,主要描述了消除信号φe。
在点亮控制时段T(#A)中的消除信号φe的电势在时间点c处为“H”,并且在时间点v处从“H”变成“L”。随后,其电势在时间点w处从“L”变成“H”。在点亮控制时段T(#A)的结束时间点y处,其电势保持在“H”。
换言之,消除信号φe在点亮控制时段T(#A)中的电势一次变为“L”。
如上所述,接通之后关断的存储器晶闸管M的栅极端子Gm的电势从0V变成-3.3V。该变化率由如下时间常数确定,该时间常数由栅极端子Gm的寄生电容和电源线电阻Rm定义。如上所述,如果栅极端子Gm的电势变化很慢,由于时段t3被设定很长所以可能有利,但是由于复位时段t5变成更长所以可能不利。
在第五示例性实施例中,为了控制复位时段t5,设置了消除信号φe。消除信号φe消除了栅极端子Gm的寄生电容中蓄积的电荷,并且消除了存储器晶闸管M已经接通的存储器晶闸管M的存储信息。
参考图18,将根据图19所示的时序图描述发光部分63和发光芯片C1(C)的操作。
注意,在图18中,仅示出了包括编号均为1-4的转移晶闸管T、存储器晶闸管M、发光晶闸管L等的部分。包括编号均不小于5的晶 闸管的其它部分(图中未示出)是上述部分的重复。在以下描述中。不仅描述编号为1-4的元件,还可以描述具有其它编号的元件。
在第三和第四示例性实施例中已经描述了从初始状态(时间点a)到时间点s的发光部分63和发光芯片C1(C)的操作,在时间点s处,引起发光晶闸管L8发光的信息被存储在存储器晶闸管M8中,并且由此省略了其具体描述。
当保持信号φb的电势在时间点t从“H”变成“L”时,阈值电压为-2.6V的保持晶闸管B1、B2、B3、B5和B8接通,同时其它保持晶闸管B没有接通。因此,已经接通的保持晶闸管B1、B2、B3、B5和B8的栅极端子Gb1、Gb2、Gb3、Gb5和Gb8变成作为阳极端子电势的“H”(0V)。
每个连接二极管Db的阳极端子连接到栅极端子Gm,阴极端子连接到栅极端子Gb。如上所述,栅极端子Gm1、Gm2、Gm3、Gm5和Gm8从时间点u开始从0V变成-3.3V。另一方面,栅极端子Gm4、Gm6和Gm7以及各个编号不小于9的保持晶闸管B的栅极端子Gm保持在-3.3V。因此,保持晶闸管B进入反向偏置状态,或者阳极端子和阴极端子具有相同电势的状态。
紧接着时间点t之后,转移晶闸管T8以及存储器晶闸管M1、M2、M3、M5和M8保持在导通状态,并且发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8处于点亮(导通)状态。
随后,当点亮信号φI1(φI)的电势在时间点u处从“H”变成“Le”(-2.6V<“Le”≤-1.3V)时,发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8接通并且点亮(发光)。
另外,在时间点u处,存储器信号φm1(φm)的电势从“S”变成“H”。因此,已经接通的存储器晶闸管M1、M2、M3、M5和M8关断,栅极端子Gm1、Gm2、Gm3、Gm5和Gm8的电势开始从0V变成-3.3V。该变化率由如下时间常数确定,该时间常数由栅极端子Gm的寄生电容和电源线电阻Rm定义。
此外,当第一转移信号φ1的电势在时间点u处从“H”变成“L”时,转移晶闸管T9接通。
在时间点u处,点亮信号φI1(φI)从“H”到“Le”的电势变化、存储器信号φm1(φm)从“S”到“H”的电势变化、以及第一转移信号φ1从“H”到“L”的电势变化之间的关系与第四示例性实施例中描述的关系相同。
在时间点v处,消除信号φe的电势从“H”(0V)变成“L”(-3.3V)。因而,消除二极管Sd1、Sd2、Sd3、Sd5和Sd8被正向偏置,并且因此栅极端子Gm1、Gm2、Gm3、Gm5和Gm8的电势变成这样的值(-2.5V),该值是通过从-3.3V(“L”)中减去消除二极管Sd的正向电势Vs(0.8V)而得到的,如在第三示例性实施例中所述的那样。
换言之,通过把消除信号φe从“H”变成“L”,已经接通的存储器晶闸管M的栅极端子Gm的电势被强制设定在-2.5V,并且加速了栅极端子Gm1、Gm2、Gm3、Gm5和Gm8的电势变化。
在时间点v处,保持信号φb的电势从“L”变成“H”。借此变化,使保持晶闸管B1、B2、B3、B5和B8关断。因此,引起点亮的发光晶闸管L的位置(编号)的存储信息从保持晶闸管B中丢失。然而,在时间点u处,发光晶闸管L1、L2、L3、L5和L8已经点亮,因而没有问题。
另外,在时间点v处,第二转移信号φ2的电势从“L”变成“H”。借此变化,转移晶闸管T8关断。
注意,在时间点v处,消除信号φe从“H”到“L”的电势变化、保持信号φb从“L”到“H”的电势变化、以及第二转移信号φ2从“L”到“H”的电势变化同时执行。
可以按照任意顺序执行这些变化。
具体地说,如果首先执行消除信号φe从“H”到“L”的电势变化,则仅仅加速了栅极端子Gm的电势变化,而没有影响转移晶闸管T和保持晶闸管B的操作。
可选地,如果首先执行保持信号φb从“L”到“H”的电势变化以关断保持晶闸管B,则连接二极管Db的阴极端子(栅极端子Gb)的电势从0V变成-3.3V。同时,作为连接二极管Db阳极端子的栅极 端子Gm1、Gm2、Gm3、Gm5和Gm8的电势开始从0V变成-3.3V。因此,如果在这些电势变化期间连接二极管Db被正向偏置,则更加速了栅极端子Gm的电势变化(从0V变成-3.3V)。这里,接通保持晶闸管M并不影响转移晶闸管T的操作。
另外可选地是,如果首先执行第二转移信号φ2从“L”到“H”的电势变化以关断转移晶闸管T8,则栅极端子Gt8的电势从0V变成电源电势Vga(-3.3V)。然而,类似于首先执行保持信号φb从“L”到“H”的电势变化的情况,如果在这些电势变化期间连接二极管Dm被正向偏置,则更加速了栅极端子Gt的电势变化(从0V变成-3.3V)。
如上所述,即使以任意顺序执行这些变化,也不会影响发光芯片C的操作。
在时间点w处,消除信号φe的电势从“H”(0V)变成“L”(-3.3V)。因此,消除二极管Sd被正向偏置,或者阳极端子和阴极端子具有相同的电势。根据由栅极端子Gm的寄生电容和电源线电阻Rm定义的时间常数,栅极端子Gm1、Gm2、Gm3、Gm5和Gm8的电势进一步变成-3.3V。
注意,在消除二极管Sd被正向偏置的情况下获得了由消除二极管Sd提取电荷的提取效应。因此,如果栅极端子Gm的电势变成通过从-3.3V(“L”)中减去正向电势Vs而得到的值,则无法再获得通过消除二极管Sd提取电荷的提取效应。
因而,为了有效地加速栅极端子Gm的电势变化,紧接在由于栅极端子Gm的电势而导致消除二极管Sd提取电荷的提取效应丢失之前,消除信号φe的电势可以从“L”变成“H”。
在时间点y和随后的时段,其操作与第四示例性实施例中的操作相同,并且由此省略了其具体描述。
在第五示例性实施例中,由于消除二极管Sd加速了栅极端子Gm的电势变化,所以与第四示例性实施例中的情况相比,从时间点u到时间点y的复位时段t5可以被设定成很短。因此,可设定发光晶闸管L的较高发光占空比。
注意,在第一到第五示例性实施例中,尽管图6中所示的每个 组中所包括的发光晶闸管L的数量被设定成8,但是该数量可以任意设定。此时,只需要改变信号(第一转移信号φ1、第二转移信号φ2、存储器信号φm、保持信号φb、消除信号φe和点亮信号φI)的定时,而无需改变发光芯片C的结构。
另外,在第一到第五示例性实施例中,基于以下假定进行了描述:每个发光芯片C中所包括的发光晶闸管L的数量被设定成128。然而,这个数量也是可以任意设定的。另外,假定一个自扫描发光元件阵列(SLED)安装在一个发光芯片C上。然而,可以在个发光芯片C上面安装多个SLED。
另外,基于以下假定进行了描述:发光晶闸管L的数量与转移晶闸管T、存储器晶闸管M和保持晶闸管B各自的数量相同。然而,转移晶闸管T的数量大于发光晶闸管L的数量也是可以接受的。这是通过在没有写入图像数据集时驱动具有第一转移信号φ1和第二转移信号φ部分的器件实现的。
在第一到第五示例性实施例中,假定存储器信号φm被单独提供到发光芯片C,并且每个点亮信号φI被共同提供到对应的两个发光芯片C。然而,点亮信号φI可以被单独提供到发光芯片C,或者每个点亮信号φI可以被共同提供到三个或更多个发光芯片C。
可选地,通过串联连接多个发光芯片C以形成像个自扫描发光元件阵列(SLED)芯片的多个发光芯片C,存储器信号φm和点亮信号φI可以被共同提供到彼此串联连接的多个发光芯片C。
在第一到第五示例性实施例中,描述了共阳极的情况,其中基板被设置为晶闸管的阳极端子。通过改变电路的极性,可以使用共阴极晶闸管,其中基板被设置为阴极端子。
另外,在第一到第五示例性实施例中,发光芯片C由基于GaAs的半导体形成,例如,GaAS、GaAlAs等,但是发光芯片C的材料并不限于此。例如,发光芯片C可以由很难通过离子注入变成p型半导体或n型半导体的其它化合物半导体形成,诸如GaP。
注意,在本发明中发光装置的使用并不限于在电子照相图像形成单元中使用的曝光装置。除了电子照相式记录、显示、照明、光学通信等之外,本发明中的发光装置还可以用于光学写入。
出于解释和说明的目的提供了本发明的示例性实施例的前述说明。其本意并不是穷举或将本发明限制为所公开的确切形式。显然,对于本技术领域的技术人员可以进行许多修改和变型。选择和说明该示例性实施例是为了更好地解释本发明的原理及其实际应用,因此使得本技术领域的其他技术人员能够理解本发明所适用的各种实施例并预见到适合于特定应用的各种修改。目的在于通过所附权利要求及其等同内容限定本发明的范围。
Claims (12)
1.一种发光装置,包括:
自扫描发光元件阵列,包括:
直线排列的多个发光元件;
多个存储器元件,其设置为与各个发光元件相对应并且电连接到各个发光元件,每一个存储器元件都被设定在导通状态和关断状态中的任一个状态,与被设定在关断状态的情况相比,在被设定在导通状态的情况下,所述多个存储器元件使得各个发光元件容易被设定在导通状态;以及
多个开关元件,其设置为与各个存储器元件相对应并且电连接到各个存储器元件,每一个开关元件都被设定在导通状态和关断状态中的任一个状态,所述多个开关元件被设定成允许导通状态从一端侧顺序移动到另一端侧,与关断状态的情况相比,在被设定在导通状态的情况下,所述多个开关元件使得各个存储器元件容易被设定在导通状态;以及
点亮控制器,包括:
转移信号生成单元,其把转移信号提供到所述多个开关元件,所述转移信号设定所述多个开关元件从而允许导通状态从一端侧顺序移动到另一端侧;
存储器信号生成单元,其把存储器信号提供到与所述多个发光元件被分成的多个组中的一组的多个发光元件相对应的多个存储器元件,在与形成所述组的发光元件相对应的开关元件被设定在导通状态的情况下,如果想要点亮与所述开关元件相对应的发光元件,则所述存储器信号使得与设定在导通状态的开关元件相对应的存储器元件临时从关断状态变成导通状态,并且如果不想点亮与所述开关元件相对应的发光元件,则所述存储器信号使得与设定在导通状态的开关元件相对应的存储器元件保持在关断状态,并且随后使得已经被临时变成导通状态的存储器元件再次临时设定在导通状态;以及
点亮信号生成单元,其针对每一组把点亮信号提供到所述多个发光元件,在使得与想要点亮的发光元件相对应的存储器元件设定在导通状态之后,所述点亮信号使得所述想要点亮的发光元件设定在导通状态。
2.根据权利要求1所述的发光装置,其中,
所述自扫描发光元件阵列还包括多个消除元件,所述多个消除元件设置为与各个存储器元件相对应并且电连接到各个存储器元件,并且
所述点亮控制器还包括消除信号生成单元,所述消除信号生成单元把消除信号提供到所述多个消除元件,在所述组中想要点亮的发光元件被设定在导通状态之后,所述消除信号防止与所述想要点亮的发光元件相对应的存储器元件设定在导通状态。
3.根据权利要求1或2所述的发光装置,其中,
所述自扫描发光元件阵列还包括多个保持元件,所述多个保持元件设置在各个发光元件和各个存储器元件之间从而与各个发光元件和各个存储器元件相对应,并且电连接到各个发光元件和各个存储器元件,与关断状态的情况相比,在各个存储器元件被设定在导通状态的情况下,所述多个保持元件使得各个发光元件容易点亮,并且
所述点亮控制器还包括保持信号生成单元,所述保持信号生成单元把保持信号提供到所述多个保持元件,在使得与所述组中想要点亮的发光元件相对应的存储器元件设定在导通状态之后,所述保持信号使得与处于导通状态的存储器元件相对应的保持元件设定在导通状态。
4.一种发光装置,包括:
自扫描发光元件阵列,包括:
基板;
多个发光晶闸管,其形成在所述基板上并且直线排列;
多个存储器晶闸管,其形成在所述基板上并且设置为与各个发光晶闸管相对应,并且电连接到各个发光晶闸管,每一个存储器晶闸管都被设定在导通状态和关断状态中的任一个状态,所述多个存储器晶闸管把所述多个发光晶闸管的各个阈值电压变成这样的值:与被设定在关断状态的情况相比,在被设定在导通状态的情况下,所述值使得各个发光晶闸管容易被设定在导通状态;以及
多个转移晶闸管,其形成在所述基板上并且设置为与各个存储器晶闸管相对应,并且电连接到各个存储器晶闸管,每一个转移晶闸管都被设定在导通状态和关断状态中的任一个状态,所述多个转移晶闸管被设定成允许导通状态从一端侧顺序移动到另一端侧,并且把所述多个存储器晶闸管的各个阈值电压变成这样的值:与关断状态的情况相比,在被设定在导通状态的情况下,所述值使得各个存储器晶闸管容易被设定在导通状态;以及
点亮控制器,包括:
转移信号生成单元,其把转移信号提供到所述多个转移晶闸管,所述转移信号设定所述多个转移晶闸管从而允许导通状态从一端侧顺序移动到另一端侧;
存储器信号生成单元,其把存储器信号提供到与所述多个发光晶闸管被分成的多个组中的一组的多个发光晶闸管相对应的多个存储器晶闸管,在与形成所述组的发光晶闸管相对应的转移晶闸管被设定在导通状态的情况下,如果想要点亮与所述转移晶闸管相对应的发光晶闸管,则所述存储器信号使得与设定在导通状态的转移晶闸管相对应的存储器晶闸管临时从关断状态变成导通状态,并且如果不想点亮与所述转移晶闸管相对应的发光晶闸管,则所述存储器信号使得与设定在导通状态的转移晶闸管相对应的存储器晶闸管保持在关断状态,并且随后使得已经被临时变成导通状态的存储器晶闸管再次临时设定在导通状态;以及
点亮信号生成单元,其针对每一组把点亮信号提供到所述多个发光晶闸管,在使得与想要点亮的发光晶闸管相对应的存储器晶闸管设定在导通状态之后,所述点亮信号使得所述想要点亮的发光晶闸管设定在导通状态。
5.根据权利要求4所述的发光装置,其中,
所述自扫描发光元件阵列还包括多个消除二极管,所述多个消除二极管设置为与各个存储器晶闸管相对应并且电连接到各个存储器晶闸管,并且
所述点亮控制器还包括消除信号生成单元,所述消除信号生成单元把消除信号提供到所述多个消除二极管,在所述组中想要点亮的发光晶闸管被设定在导通状态之后,所述消除信号防止与所述想要点亮的发光晶闸管相对应的存储器晶闸管设定在导通状态。
6.根据权利要求5所述的发光装置,其中,
所述自扫描发光元件阵列的消除二极管是肖特基二极管。
7.根据权利要求4到6中任一项所述的发光装置,其中,
所述自扫描发光元件阵列还包括多个保持晶闸管,所述多个保持晶闸管形成在所述基板上,并且设置在各个发光晶闸管和各个存储器晶闸管之间从而与各个发光晶闸管和各个存储器晶闸管相对应,并且电连接到各个发光晶闸管和各个存储器晶闸管,所述多个保持晶闸管把所述多个发光晶闸管的各个阈值电压变成这样的值:与关断状态的情况相比,在所述多个存储器晶闸管被设定在导通状态的情况下,所述值使得各个发光晶闸管容易被设定在导通状态,并且
所述点亮控制器还包括保持信号生成单元,所述保持信号生成单元把保持信号提供到所述多个保持晶闸管,在使得与所述组中想要点亮的发光晶闸管相对应的存储器晶闸管设定在导通状态之后,所述保持信号使得与处于导通状态的存储器晶闸管相对应的保持晶闸管设定在导通状态。
8.一种自扫描发光元件阵列的驱动方法,所述自扫描发光元件阵列包括:直线排列的多个发光元件;多个存储器元件,其设置为与各个发光元件相对应并且电连接到各个发光元件,每一个存储器元件都被设定在导通状态和关断状态中的任一个状态,与设定在关断状态的情况相比,在设定在导通状态的情况下,所述多个存储器元件使得各个发光元件容易设定在导通状态;以及多个开关元件,其设置为与各个存储器元件相对应并且电连接到各个存储器元件,每一个开关元件都被设定在导通状态和关断状态中的任一个状态,所述多个开关元件被设定成允许导通状态从一端侧顺序移动到另一端侧,与关断状态的情况相比,在被设定在导通状态的情况下,所述多个开关元件使得各个存储器元件容易被设定在导通状态,所述驱动方法包括:
把转移信号提供到所述多个开关元件,使得所述多个开关元件的导通状态从一端侧顺序移动到另一端侧;
把存储器信号提供到与所述多个发光元件被分成的多个组中的一组的多个发光元件相对应的多个存储器元件,在与形成所述组的发光元件相对应的开关元件被设定在导通状态的情况下,如果想要点亮与所述开关元件相对应的发光元件,则所述存储器信号使得与设定在导通状态的开关元件相对应的存储器元件临时从关断状态变成导通状态,并且如果不想点亮与所述开关元件相对应的发光元件,则所述存储器信号使得与设定在导通状态的开关元件相对应的存储器元件保持在关断状态,并且随后使得已经被临时变成导通状态的存储器元件再次临时设定在导通状态;以及
针对每一组把点亮信号提供到所述多个发光元件,在使得与想要点亮的发光元件相对应的存储器元件设定在导通状态之后,所述点亮信号使得所述想要点亮的发光元件设定在导通状态。
9.根据权利要求8所述的自扫描发光元件阵列的驱动方法,其中,
所述自扫描发光元件阵列还包括多个消除元件,所述多个消除元件设置为与各个存储器元件相对应并且电连接到各个存储器元件,并且
所述驱动方法还包括:把消除信号提供到所述多个消除元件,在所述组中想要点亮的发光元件被设定在导通状态之后,所述消除信号防止与所述想要点亮的发光元件相对应的存储器元件设定在导通状态。
10.根据权利要求8或9所述的自扫描发光元件阵列的驱动方法,其中,
所述自扫描发光元件阵列还包括多个保持元件,所述多个保持元件设置在各个发光元件和各个存储器元件之间从而与各个发光元件和各个存储器元件相对应,并且电连接到各个发光元件和各个存储器元件,与关断状态的情况相比,在各个存储器元件被设定在导通状态的情况下,所述多个保持元件使得各个发光元件容易点亮,并且
所述驱动方法还包括:把保持信号提供到所述多个保持元件,在使得与所述组中想要点亮的发光元件相对应的存储器元件设定在导通状态之后,所述保持信号使得与处于导通状态的存储器元件相对应的保持元件设定在导通状态。
11.一种打印头,包括:
曝光单元,其对图像载体进行曝光并且包括:
自扫描发光元件阵列,包括:
直线排列的多个发光元件;
多个存储器元件,其设置为与各个发光元件相对应并且电连接到各个发光元件,每一个存储器元都被设定在导通状态和关断状态中的任一个状态,与被设定在关断状态的情况相比,在被设定在导通状态的情况下,所述多个存储器元件使得各个发光元件容易被设定在导通状态;以及
多个开关元件,其设置为与各个存储器元件相对应并且电连接到各个存储器元件,每一个开关元件都被设定在导通状态和关断状态中的任一个状态,所述多个开关元件被设定成允许导通状态从一端侧顺序移动到另一端侧,与关断状态的情况相比,在被设定在导通状态的情况下,所述多个开关元件使得各个存储器元件容易被设定在导通状态;以及
点亮控制器,包括:
转移信号生成单元,其把转移信号提供到所述多个开关元件,所述转移信号设定所述多个开关元件从而允许导通状态从一端侧顺序移动到另一端侧;
存储器信号生成单元,其把存储器信号提供到与所述多个发光元件被分成的多个组中的一组的多个发光元件相对应的多个存储器元件,在与形成所述组的发光元件相对应的开关元件被设定在导通状态的情况下,如果想要点亮与所述开关元件相对应的发光元件,则所述存储器信号使得与设定在导通状态的开关元件相对应的存储器元件临时从关断状态变成导通状态,并且如果不想点亮与所述开关元件相对应的发光元件,则所述存储器信号使得与设定在导通状态的开关元件相对应的存储器元件保持在关断状态,并且随后使得已经被临时变成导通状态的存储器元件再次临时设定在导通状态;以及
点亮信号生成单元,其针对每一组把点亮信号提供到所述多个发光元件,在使得与想要点亮的发光元件相对应的存储器元件设定在导通状态之后,所述点亮信号使得所述想要点亮的发光元件设定在导通状态;以及
光学单元,其使得从所述曝光单元发出的光会聚到所述图像载体上。
12.一种图像形成设备,包括:
充电单元,其对图像载体进行充电;
曝光单元,其对所述图像载体进行曝光并且包括:
自扫描发光元件阵列,包括:
直线排列的多个发光元件;
多个存储器元件,其设置为与各个发光元件相对应并且电连接到各个发光元件,每一个存储器元都被设定在导通状态和关断状态中的任一个状态,与被设定在关断状态的情况相比,在被设定在导通状态的情况下,所述多个存储器元件使得各个发光元件容易被设定在导通状态;以及
多个开关元件,其设置为与各个存储器元件相对应并且电连接到各个存储器元件,每一个开关元件都被设定在导通状态和关断状态中的任一个状态,所述多个开关元件被设定成允许导通状态从一端侧顺序移动到另一端侧,与关断状态的情况相比,在被设定在导通状态的情况下,所述多个开关元件使得各个存储器元件容易被设定在导通状态;以及
点亮控制器,包括:
转移信号生成单元,其把转移信号提供到所述多个开关元件,所述转移信号设定所述多个开关元件从而允许导通状态从一端侧顺序移动到另一端侧;
存储器信号生成单元,其把存储器信号提供到与所述多个发光元件被分成的多个组中的一组的多个发光元件相对应的多个存储器元件,在与形成所述组的发光元件相对应的开关元件被设定在导通状态的情况下,如果想要点亮与所述开关元件相对应的发光元件,则所述存储器信号使得与设定在导通状态的开关元件相对应的存储器元件临时从关断状态变成导通状态,并且如果不想点亮与所述开关元件相对应的发光元件,则所述存储器信号使得与设定在导通状态的开关元件相对应的存储器元件保持在关断状态,并且随后使得已经被临时变成导通状态的存储器元件再次临时设定在导通状态;以及
点亮信号生成单元,其针对每一组把点亮信号提供到所述多个发光元件,在使得与想要点亮的发光元件相对应的存储器元件设定在导通状态之后,所述点亮信号使得所述想要点亮的发光元件设定在导通状态;
光学单元,其使得从所述曝光单元发出的光会聚到所述图像载体上;
显影单元,其对形成在所述图像载体上的静电潜像进行显影;以及
转印单元,其将所述图像载体上显影出的图像转印到被转印体上。
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