CN102709305A - 发光芯片、打印头和图像形成设备 - Google Patents
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Abstract
发光芯片、打印头和图像形成设备。发光芯片包括:多个发光晶闸管,其分别包括第一阳极端子、阴极端子和栅极端子;多个置位晶闸管,其分别具有第二阳极端子、阴极端子和栅极端子,分别被切换为ON状态以将相应发光晶闸管的阈值电压绝对值设置为小于OFF状态;多个传输晶闸管,其分别具有第三阳极端子、阴极端子和栅极端子,被顺序切换为ON状态以将相应置位晶闸管的阈值电压绝对值设置为小于OFF状态;多个第一连接电阻,其将发光晶闸管的第一栅极端子和置位晶闸管的第二栅极端子彼此连接;多个第二连接电阻,其将置位晶闸管的第二栅极端子和传输晶闸管的第三栅极端子彼此连接;以及多个第三连接电阻,其将发光晶闸管的第一栅极端子连接到电源线。
Description
技术领域
本发明涉及发光芯片、打印头和图像形成设备。
背景技术
在诸如打印机、复印机和传真机的采用电子照相系统的图像形成设备中,利用光学记录单元,用图像信息的光照射均匀带电的感光部件来得到静电潜像,把色调剂施加到静电潜像上以使静电潜像可视化,并且把可视化的静电潜像转印和定影到记录纸上,由此形成图像。除了使用激光器作为光学记录单元并在主扫描方向上扫描激光束以进行曝光的光学扫描系统之外,响应于最近的小型化的需求,采用了使用LED打印头(LPH)的记录设备,其中在主扫描方向上排列有作为发光元件的多个发光二极管(LED)。
专利文献1公开了一种自扫描发光元件阵列,其具有这样的结构:在发光许可线(数据线)上设置有具有彼此隔开的移位部和发光部的单点SLED。发光许可线连接到驱动电路的用于许可发光的驱动输出端子,并且该驱动电路包括驱动输出端子、驱动输出端子、驱动输出端子、驱动器输出端子和背面电极输出端子。
专利文献
[专利文献1]JP-A-2001-219596
发明内容
需要提高采用了LPH(其具有多个自扫描发光器件(SLED)芯片)的记录装置中的发光芯片的速度以提高图像形成速度。
本发明的一些方面的优点是提供了一种可提高速度的发光芯片等。
根据本发明的第一方面,提供了一种发光芯片,其包括:多个发光晶闸管,其设置在衬底上并且分别包括第一阳极端子、第一阴极端子和第一栅极端子;多个置位晶闸管,其设置在所述衬底上,对应于所述多个发光晶闸管,分别具有第二阳极端子、第二阴极端子和第二栅极端子,并且分别被切换为ON状态以将相应发光晶闸管的阈值电压绝对值设置为小于OFF状态中的阈值电压绝对值;多个传输晶闸管,其设置在所述衬底上,对应于所述多个置位晶闸管,分别具有第三阳极端子、第三阴极端子和第三栅极端子,并且分别被顺序地切换为ON状态以将相应置位晶闸管的阈值电压绝对值设置为小于OFF状态中的阈值电压绝对值;多个第一连接电阻,其设置在所述衬底上,将所述多个发光晶闸管的第一栅极端子与所述多个置位晶闸管的第二栅极端子彼此连接,使得发光晶闸管和置位晶闸管彼此对应;多个第二连接电阻,其设置在所述衬底上,将所述多个置位晶闸管的第二栅极端子与所述多个传输晶闸管的第三栅极端子彼此连接,使得置位晶闸管和传输晶闸管彼此对应;以及多个第三连接电阻,其设置在所述衬底上,将所述多个发光晶闸管的第一栅极端子连接到电源线,该电源线被提供了用于提供驱动电力的电源电位。
根据本发明第二方面的发光芯片是根据第一方面的发光芯片,还包括:置位端子,其连接到所述多个置位晶闸管各自的第二阳极端子和第二阴极端子中的一方,并且被提供置位信号,该置位信号用于把阈值电压被相应传输晶闸管设置得更小的置位晶闸管切换为ON状态。
根据本发明第三方面的发光芯片是根据第二方面的发光芯片,还包括:置位使能晶闸管,其具有第四阳极端子、第四阴极端子和第四栅极端子,并且其第四阳极端子和第四阴极端子中的一方连接到所述置位端子;以及使能端子,其连接到所述置位使能晶闸管的第四栅极端子,并且被提供使能信号,该使能信号用于把置位使能晶闸管的阈值电压绝对值设置得更小,以防止所述发光晶闸管响应于所述置位信号而重新发光。
根据本发明第四方面的发光芯片是根据第一到第三方面中任意一个的发光芯片,其中当与所述多个第一连接电阻中的各个连接的所述置位晶闸管被切换到ON状态时,各个第一连接电阻的电阻值变得小于相应的置位晶闸管处于OFF状态时的电阻值。
根据本发明第五方面的发光芯片是根据第一到第四方面中任意一个的发光芯片,还包括:多个第四连接电阻,其分别将所述多个置位晶闸管的第二栅极端子连接到电源线。
根据本发明的第六方面,提供了一种打印头,其包括:曝光单元,其包括多个发光芯片并且对图像保持部件进行曝光以形成静电潜像;以及光学单元,其将从所述曝光单元施加的光聚焦到图像保持部件上,其中各个发光芯片包括:多个发光晶闸管,其设置在衬底上并且分别包括第一阳极端子、第一阴极端子和第一栅极端子;多个置位晶闸管,其设置在所述衬底上,对应于所述多个发光晶闸管,分别具有第二阳极端子、第二阴极端子和第二栅极端子,并且分别被切换为ON状态以将相应的发光晶闸管的阈值电压的绝对值设置为小于OFF状态中的阈值电压绝对值;多个传输晶闸管,其设置在所述衬底上,对应于所述多个置位晶闸管,分别具有第三阳极端子、第三阴极端子和第三栅极端子,并且分别被顺序地切换为ON状态以将相应的置位晶闸管的阈值电压的绝对值设置为小于OFF状态中的阈值电压绝对值;多个第一连接电阻,其设置在所述衬底上,将所述多个发光晶闸管的第一栅极端子与所述多个置位晶闸管的第二栅极端子彼此连接,使得发光晶闸管和置位晶闸管彼此对应;多个第二连接电阻,其设置在所述衬底上,将所述多个置位晶闸管的第二栅极端子与所述多个传输晶闸管的第三栅极端子彼此连接,使得置位晶闸管和传输晶闸管彼此对应;以及多个第三连接电阻,其设置在所述衬底上,将所述多个发光晶闸管的第一栅极端子连接到电源线,该电源线被提供了用于提供驱动电力的电源电位。
根据本发明的第七方面,提供了一种图像形成装置,其包括:图像保持部件,带电单元,其使所述图像保持部件带电;曝光单元,其包括多个发光芯片并且对图像保持部件进行曝光以形成静电潜像;光学单元,其将从所述曝光单元施加的光聚焦到图像保持部件上;显影单元,其使所述图像保持部件上形成的静电潜像显影;以及转印单元,其将所述图像保持部件上的显影图像转印到转印介质上,其中各个发光芯片包括:多个发光晶闸管,其设置在衬底上并且分别包括第一阳极端子、第一阴极端子和第一栅极端子;多个置位晶闸管,其设置在所述衬底上,对应于所述多个发光晶闸管,分别具有第二阳极端子、第二阴极端子和第二栅极端子,并且分别被切换为ON状态以将相应的发光晶闸管的阈值电压的绝对值设置为小于OFF状态中的阈值电压绝对值;多个传输晶闸管,其设置在所述衬底上,对应于所述多个置位晶闸管,分别具有第三阳极端子、第三阴极端子和第三栅极端子,并且分别被顺序地切换为ON状态以将相应的置位晶闸管的阈值电压的绝对值设置为小于OFF状态中的阈值电压绝对值;多个第一连接电阻,其设置在所述衬底上,并且将所述多个发光晶闸管的第一栅极端子与所述多个置位晶闸管的第二栅极端子彼此连接,使得发光晶闸管和置位晶闸管彼此对应;多个第二连接电阻,其设置在所述衬底上,将所述多个置位晶闸管的第二栅极端子与所述多个传输晶闸管的第三栅极端子彼此连接,使得置位晶闸管和传输晶闸管彼此对应;以及多个第三连接电阻,其设置在所述衬底上,将所述多个发光晶闸管的第一栅极端子连接到电源线,该电源线被提供了用于提供驱动电力的电源电位。
根据本发明的第一方面,与二极管连接相比较,能够使发光芯片以更高的速度工作。
根据本发明的第二和第三方面,与为提供该结构的情况相比较,能够使多个发光芯片并行地点亮。
根据本发明的第四方面,与电阻值不改变的情况相比较,能够使发光芯片以更高的速度工作。
根据本发明的第五方面,与未提供该结构的情况相比较,能够更容易地设置置位信号等的定时。
根据本发明的第六方面,与未提供该结构的情况相比较,能够缩短写入时间。
根据本发明的第七方面,与未提供该结构的情况相比较,能够以更高的速度形成图像。
附图说明
基于以下附图详细说明本发明的示例性实施方式,其中:
图1是例示根据本发明的第一示例性实施方式的图像形成设备的总体结构的图;
图2是例示打印头的结构的剖面图;
图3是根据第一示例性实施方式的发光器件的表面图;
图4A和图4B是例示根据第一示例性实施方式的发光芯片的结构、信号发生电路的结构和电路板的布线结构的图;
图5是例示根据第一示例性实施方式的发光器件的发光芯片排列成矩阵的元素的状态的图;
图6是例示根据第一示例性实施方式的发光芯片的电路结构的等效电路图,该发光芯片是自扫描发光元件阵列(SLED)芯片;
图7A是例示根据第一示例性实施方式的发光芯片的平面布局的图,图7B是图7A的剖面图;
图8是例示根据第一示例性实施方式的发光芯片中的第一岛的放大平面图;
图9是例示根据第一示例性实施方式的发光器件和发光芯片的工作的时序图;
图10是例示发光芯片的电路结构的等效电路图,该发光芯片是未应用第一示例性实施方式的自扫描发光元件阵列(SLED)芯片;
图11是例示根据本发明的第二示例性实施方式的发光芯片的电路结构的等效电路图,该发光芯片是自扫描发光元件阵列(SLED)芯片;以及
图12是例示根据第二示例性实施方式的发光芯片中的第一岛的放大平面图。
具体实施方式
下面将参照附图来详细地说明本发明的示例性实施方式。
第一示例性实施方式
图像形成设备
图1是例示根据本发明的第一示例性实施方式的图像形成设备1的总体结构的图。图1所示的图像形成设备1是所谓的级联型图像形成设备。图像形成设备1包括:图像形成处理单元10,其基于各色的图像数据形成图像;图像输出控制器30,其控制图像形成处理单元10;以及图像处理单元40,其连接到例如个人计算机(PC)2或者图像读取装置3,并且对从其接收的图像数据进行预定图像处理。
图像形成处理单元10包括:图像形成单元11,其包括隔着预定间隙并排设置的多个引擎。图像形成单元11包括4个图像形成单元11Y、11M、11C和11K。图像形成单元11Y、11M、11C和11K各包括作为图像保持部件的示例的感光鼓12,在图像保持部件上形成静电潜像并且保持色调剂图像;作为带电单元的示例的带电装置13,其使感光鼓12的表面带电至预定电位;打印头14,其对带电装置13带电的感光鼓12进行曝光;以及作为显影单元的示例的显影装置15,其对打印头14获取的静电潜像进行显影。在此,除了显影装置15中包含的色调剂之外,图像形成单元11Y、11M、11C和11K具有相同结构。图像形成单元11Y、11M、11C和11K分别形成黄色(Y)、洋红(M)、青色(C)和黑色(B)的色调剂图像。
图像形成处理单元10还包括:纸张输送带21,其输送记录纸;驱动辊22,其驱动纸张输送带21;作为转印单元的示例的转印辊23,其将感光鼓12上的色调剂图像转印到记录纸上;以及定影装置24,其将色调剂图像定影到记录纸上,以将图像形成单元11Y、11M、11C和11K的感光鼓12上形成的各色的色调剂图像以多重的方式转印到作为转印介质的记录纸上。
在图像形成设备1中,图像形成处理单元10基于从图像输出控制器30提供的各个控制信号进行图像形成操作。在图像输出控制器30的控制下,从个人计算机(PC)2或者图像读取装置3接收的图像数据被图像处理单元40处理,接着提供到图像形成单元11。例如,在黑色(K)的图像形成单元11K中,在箭头A方向上旋转的同时,感光鼓12被带电装置13带电至预定电位,接着基于从图像处理单元40提供的图像数据,由发光的打印头14进行曝光。因此,在感光鼓12上形成黑色(K)图像的静电潜像。在感光鼓12上形成的静电潜像被显影装置15显影,并且在感光鼓12上形成黑色(K)的色调剂图像。图像形成单元11Y、11M和11C形成黄色(Y)、洋红(M)和青色(C)的色调剂图像。
由图像形成单元11形成在感光鼓12上的各色色调剂图像通过施加到转印辊23的转印电场被顺序地转印到随着在箭头B方向上移动的纸张输送带的运动而提供的记录纸上,在记录纸上形成通过叠加各色色调剂图像而获得的合成色调剂图像。
之后,静电转印了合成色调剂图像的记录纸被输送到定影装置24。输送到定影装置24的记录纸上的合成色调剂图像被定影装置24进行利用了热和压力的定影处理,被定影到记录纸上,记录纸从图像形成设备1排除。
打印头
图2是例示打印头14的结构的剖面图。打印头14包括:壳体61;作为曝光单元的示例的发光器件65,其包括具有多个发光元件(本示例性实施方式中为发光晶闸管)的光源单元63,对感光鼓12进行曝光;和作为光学单元的示例的柱透镜阵列64,其将从光源单元63发出的光聚焦到感光鼓12的表面。
发光器件65包括光源单元63和安装有驱动光源单元63的信号发生电路110(参见以下说明的图3)的电路板62。发光器件65可以不包括信号发生电路110,而发光器件65之外的图像输出控制器30等可以包括信号发生电路110。在此情况下,信号发生电路110从图像输出控制器30等向光源单元63提供的信号被经由线缆等提供到发光器件65。在以下说明中,假设发光器件65包括信号发生电路110。
壳体61由例如金属形成,支撑电路板62和柱透镜阵列64,并且被设置为使光源单元63的发光元件的发光点与柱透镜阵列64的焦平面一致。柱透镜阵列64沿着感光鼓12的轴方向(其为主扫描方向,是以下说明的图3和图4中的X方向)设置。
发光器件
图3是例示根据第一示例性实施方式的发光器件65的表面图。
如图3所示,在根据本示例性实施方式的发光器件65中,光源单元63具有这样的结构:在电路板62上,20个发光芯片Ca1~Ca20(发光芯片组#a)和20个发光芯片Cb1~Cb20(发光芯片组#b)在主扫描方向上曲折交错地排列成两行。也就是说,在本示例性实施方式中,设置了2个发光芯片组(发光芯片组#a和发光芯片组#b)。在此,发光芯片组可以简称为组。下面将详细说明发光芯片组#a和发光芯片组#b之间的对应性。
在本说明书中,使用“~”表示用编号彼此区分的多个元件并且旨在包括“~”之前和之后的元件以及编号之间的元件。例如,发光芯片Ca1~Ca20包括按照编号顺序的发光芯片Ca1到发光芯片Ca20。
发光芯片Ca1~Ca20和发光芯片Cb1~Cb20的结构可以彼此相同。因此,当不彼此区分发光芯片Ca1~Ca20和发光芯片Cb1~Cb20时,将它们称为发光芯片C。
在本示例性实施方式中,发光芯片C的总数是40,但是本发明不限于此数量。
发光器件65包括驱动光源单元63的信号发生电路110。如上所述,发光器件65可以不包括信号发生电路110。
图4A和图4B是例示第一示例性实施方式中的发光芯片C的结构、信号发生电路110的结构和电路板62的布线结构的图。图4A示出发光芯片C的结构,图4B示出发光器件65的信号发生电路110的结构和电路板62的布线结构。在本示例性实施方式中,发光芯片C分为2个发光芯片组(#a和#b)。
下面说明图4A所示的发光芯片C的结构。
发光芯片C包括发光部102,发光部102包括在矩形表面形状的衬底80的表面上接近长边而沿着长边线状排列的多个发光元件(本实施方式中为发光晶闸管L1,L2,L3,…)。发光芯片C在衬底80的长边方向上的两端具有作为用于接收各种控制信号等的多个焊接焊盘的输入端子(端子、端子、Vga端子、端子、端子和端子)。输入端子从衬底80的端部按照端子、端子、Vga端子的顺序依次排列,并且从衬底的另一个端部按照端子、端子和端子的顺序依次排列。发光部102设置在Vga端子和端子之间。作为Vsub端子的背面电极85(参见以下要说明的图7A和图7B)设置在衬底80的背面。在此,端子是置位端子的示例,端子是使能端子的示例。
“线状”不限于多个发光元件按照图4A所示的直线排列的状态,发光元件可以在垂直于该直线方向的方向上以不同的偏移距离排列。例如,当将发光元件的发光表面311(参见以下说明的图7A和7B)定义为像素时,发光元件可以在垂直于该直线方向的方向上按照相当于几个像素或者几十个像素的偏移距离排列。相邻的发光元件可以每一个发光元件或者每多个发光元件而之字状排列。
下面将参照图4B说明发光器件65的信号发生电路110的结构和电路板62的布线结构。
如上所述,发光器件64的电路板62安装有信号发生电路110和发光芯片C(发光芯片Ca1~Ca20和发光芯片Cb1~Cb20),并且设置有将信号发生电路110和发光芯片C(发光芯片Ca1~Ca20和发光芯片Cb1~Cb20)彼此连接的布线(线路)。
下面将说明信号发生电路110的结构。
尽管未示出,处理后的图像数据和各种控制信号从图像输出控制器30和图像处理单元40输入到信号发生电路110(参见图1)。信号发生电路110基于图像数据和各种控制信号进行图像数据分类、光强度校正等。
信号发生电路110包括:传输信号发生器120a,其基于各种控制信号向发光芯片组#a(发光芯片Ca1~Ca20)发送第一传输信号和第二传输信号以及传输信号发生器120b,其基于各种控制信号向发光芯片组#b(发光芯片Cb1~Cb20)发送第一传输信号和第二传输信号
信号发生电路110包括:使能信号发生器130a,其基于各种控制信号向发光芯片组#a(发光芯片Ca1~Ca20)发送使能信号以及使能信号发生器130b,其基于各种控制信号向发光芯片组#b(发光芯片Cb1~Cb20)发送使能信号
信号发生电路110包括:点亮信号发生器140a,其基于各种控制信号向发光芯片组#a(发光芯片Ca1~Ca20)发送点亮信号以及点亮信号发生器140b,其基于各种控制信号向发光芯片组#b(发光芯片Cb1~Cb20)发送点亮信号
信号发生电路110包括:置位信号发生器150,其基于各种控制信号向发光芯片集合发送置位信号其中各个发光芯片集合包括属于发光芯片组#a的发光芯片C和发光芯片组#b的发光芯片C。在此,发光芯片集合可以简称为集合。
例如,置位信号发生器150向属于发光芯片组#a的发光芯片Ca1和属于发光芯片组#b的发光芯片Cb1的发光芯片集合#1发送置位信号置位信号发生器150向属于发光芯片组#a的发光芯片Ca2和属于发光芯片组#b的发光芯片Cb2的发光芯片集合#2发送置位信号由此,置位信号发生器150向属于发光芯片组#a的发光芯片Ca20和属于发光芯片组#b的发光芯片Cb20的发光芯片集合#20发送置位信号
信号发生电路110包括:基准电位提供部160,其向发光芯片C(发光芯片Ca1~Ca20和发光芯片Cb1~Cb20)提供作为电位的基准的基准电位Vsub;电源电位提供部170,其提供用于驱动发光芯片C(发光芯片Ca1~Ca20和发光芯片Cb1~Cb20)的电源电位Vga。
如上所述,在图4A和图4B中,传输信号发生器120a和传输信号发生器120b隔开,但是它们统称为传输信号发生器120。
类似地,使能信号发生器130a和使能信号发生器130b隔开,但是统称为使能信号发生器130。
类似地,点亮信号发生器140a和点亮信号发生器140b隔开,但是它们统称为点亮信号发生器140。
类似地,当第一传输信号和第一传输信号不彼此区分时,它们统称为第一传输信号当第二传输信号和第二传输信号不彼此区分时,它们统称为第二传输信号当第一传输信号和第二传输信号不彼此区分时,它们统称为传输信号。类似地,当使能信号和使能信号不彼此区分时,它们统称为使能信号当点亮信号和点亮信号不彼此区分时,它们统称为点亮信号置位信号统称为置位信号
下面将说明发光芯片Ca1~Ca20和发光芯片Cb1~Cb20的排列。
属于发光芯片组#a的发光芯片Ca1~Ca20在长边方向上以预定间隔直线排列。属于发光芯片组#b的发光芯片Cb1~Cb20类似地在长边方向上以特定间隔直线排列。属于发光芯片组#a的发光芯片Ca1~Ca20和属于发光芯片组#b的发光芯片Cb1~Cb20在它们旋转180°,使得它们的靠近发光部102的长边彼此相对的状态下,以曲折形状排列。发光芯片C的位置被设定成发光元件在主扫描方向上隔着预定间隙并列。图4A所示的发光部102的发光元件的排列方向(本示例性实施方式中的发光晶闸管L1,L2,L3,…的编号顺序)用图4B所示的发光芯片Ca1,Ca2,Ca3,…和发光芯片Cb1,Cb2,Cb3,…中的箭头指示。
下面将说明连接信号发生电路110与发光芯片C(发光芯片Ca1~Ca20和发光芯片Cb1~Cb20)的布线(线路)。
电路板62包括:电源线200a,其连接到设置在发光芯片C的衬底80的背面上的端子Vsub(参见以下说明的图6、图7A和图7B),并且被从基准电位提供部160提供基准电位Vsub。
电路板62包括:电源线200b,其连接到设置在发光芯片C上的Vga端子,并且被从电源电位提供部170提供电源电位Vga。
电路板62包括:第一传输信号线201a,其用于从信号发生电路110的传输信号发生器120a向发光芯片组#a的发光芯片Ca1~Ca20的端子发送第一传输信号以及第二传输信号线202a,其用于向发光芯片组#a的发光芯片Ca1~Ca20的端子发送第二传输信号第一传输信号和第二传输信号被共同地(并行地)发送到发光芯片组#a的发光芯片Ca1~Ca20。
类似地,电路板62包括:第一传输信号线201b,其用于从信号发生电路110的传输信号发生器120b向发光芯片组#b的发光芯片Cb1~Cb20的端子发送第一传输信号以及第二传输信号线202b,其用于向发光芯片组#b的发光芯片Cb1~Cb20的端子发送第二传输信号第一传输信号和第二传输信号被共同地(并行地)发送到发光芯片组#b的发光芯片Cb1~Cb20。
电路板62包括:使能信号线203a,其用于从信号发生电路110的使能信号发生器130a向发光芯片组#a的发光芯片Ca1~Ca20的端子发送使能信号使能信号被共同地(并行地)发送到发光芯片组#a的发光芯片Ca1~Ca20。
类似地,电路板62包括:使能信号线203b,其用于从信号发生电路110的使能信号发生器130b向发光芯片组#b的发光芯片Cb1~Cb20的端子发送使能信号使能信号被共同地(并行地)发送到发光芯片组#b的发光芯片Cb1~Cb20。
电路板62包括:点亮信号线204a,其用于从信号发生电路110的点亮信号发生器140a向发光芯片组#a的发光芯片Ca1~Ca20的端子发送点亮信号点亮信号经由针对每个发光芯片Ca1~Ca20设置的限流电阻RI共同地(并行地)发送到发光芯片组#a的发光芯片Ca1~Ca20。
类似地,电路板62包括:点亮信号线204b,其用于从信号发生电路110的点亮信号发生器140b向发光芯片组#b的发光芯片Cb1~Cb20的端子发送点亮信号点亮信号经由针对每个发光芯片Cb1~Cb20设置的限流电阻RI共同地(并行地)发送到发光芯片组#b的发光芯片Cb1~Cb20。
限流电阻RI还可以设置在发光芯片C中。
电路板62包括:置位信号线205到224,其用于从信号发生电路110的置位信号发生器150向发光芯片集合发送置位信号其中各个发光芯片集合包括属于发光芯片组#a的发光芯片C和属于发光芯片组#b的发光芯片C。
例如,置位信号线205连接到属于发光芯片组#a的发光芯片Ca1的端子和属于发光芯片组#b的发光芯片Cb1的端子,并且向包括发光芯片Ca1和发光芯片Cb1的发光芯片集合#1发送置位信号置位信号线206连接到属于发光芯片组#a的发光芯片Ca2的端子和属于发光芯片组#b的发光芯片Cb2的端子,并且向包括发光芯片Ca2和发光芯片Cb2的发光芯片集合#2发送置位信号如此,置位信号线224连接到属于发光芯片组#a的发光芯片Ca20的端子和属于发光芯片组#b的发光芯片Cb20的端子,并且向包括发光芯片Ca20和发光芯片Cb20的发光芯片集合#20发送置位信号
如上所述,基准电位Vsub和电源电位Vga被共同地发送到电路板62的全部发光芯片C。
另外,置位信号被共同地发送到发光芯片集合#1~#20,其中发光芯片集合#1~#20分别包括属于发光芯片组#a的发光芯片C和属于发光芯片组#b的发光芯片C。
图5是例示根据第一示例性实施方式的发光器件65的发光芯片C排列成矩阵元素的状态的图。
在图5中,发光芯片C(发光芯片Ca1~Ca20和发光芯片Cb1~Cb20)排列成2x20矩阵的元素,并且仅示出了将信号发生电路110和发光芯片C(发光芯片Ca1~Ca20和发光芯片Cb1~Cb20)彼此连接的信号(第一传输信号和第二传输信号和点亮信号和使能信号和置位信号)线(线路)。
发光芯片
图6是例示根据第一示例性实施方式的发光芯片C的电路结构的等效电路图,该发光芯片是自扫描发光元件阵列(SLED)。在图6中,除了输入端子(Vga端子、端子、端子、端子、端子和端子)以外,下面说明的元件基于以后参照图7说明的发光芯片C的布局排列。
在此,作为发光芯片C的示例说明发光芯片Ca1。因此,在图6中,发光芯片C称为发光芯片Ca1(C)。其它发光芯片Ca2~Ca20和其它发光芯片Cb1~Cb20的结构与发光芯片Ca1相同。
如上所述,发光芯片Ca1(C)包括发光晶闸管序列(发光部102(参见图4A)),该发光晶闸管序列包括在衬底80上直线排列的发光晶闸管L1,L2,L3,…。
发光芯片Ca1(C)包括:发光晶闸管序列,该发光晶闸管序列包括与发光晶闸管序列类似地直线状排列的传输晶闸管T1,T2,T3,…;和置位晶闸管序列,该置位晶闸管序列包括类似地直线状排列的置位晶闸管S1,S2,S3,…。
在此,当发光晶闸管L1,L2,L3,…不彼此区分时,它们称为发光晶闸管L。当传输晶闸管T1,T2,T3,…不彼此区分时,它们称为传输晶闸管T。当置位晶闸管S1,S2,S3,…不彼此区分时,它们称为置位晶闸管S。
发光芯片Ca1(C)包括置位使能晶闸管S0。
晶闸管(发光晶闸管L、传输晶闸管T、置位晶闸管S和置位使能晶闸管S0)是具有阳极端子、阴极端子和栅极端子这三个端子的半导体元件。
在此,各个发光晶闸管L的阳极端子称为第一阳极端子,其阴极端子称为第一阴极端子,并且其栅极端子称为第一栅极端子。类似地,各个置位晶闸管S的阳极端子称为第二阳极端子,其阴极端子称为第二阴极端子,并且其栅极端子称为第二栅极端子。类似地,各个传输晶闸管T的阳极端子称为第三阳极端子,其阴极端子称为第三阴极端子,并且其栅极端子称为第三栅极端子。类似地,各个置位使能晶闸管S0的阳极端子称为第四阳极端子,其阴极端子称为第四阴极端子,并且其栅极端子称为第四栅极端子。
发光芯片Ca1(C)包括耦合二极管D1,D2,D3,…,作为分别按照编号顺序包含彼此相邻的两个传输晶闸管T1,T2,T3,…的传输晶闸管对之间的电气元件的示例。在传输晶闸管T1,T2,T3,…和置位晶闸管S1,S2,S3,…之间设置有作为第二连接电阻的示例的连接电阻Rx1,Rx2,Rx3,…。在置位晶闸管S1,S2,S3,…和发光晶闸管L1,L2,L3,…之间设置有作为第一连接电阻的示例的连接电阻Ry1,Ry2,Ry3,…。如以下更详细说明的,置位晶闸管S处于OFF状态时和置位晶闸管S处于ON状态时,连接电阻Ry1,Ry2,Ry3,…具有不同的电阻值。因此,在图6中,在连接电阻Ry1,Ry2,Ry3,…中标记了箭头以表示可变电阻值。
发光芯片Ca1(C)包括连接电阻Rz1,Rz2,Rz3,…作为第三连接电阻的示例。
在此,类似于发光晶闸管L,当耦合二极管D1,D2,D3,…、连接电阻Rx1,Rx2,Rx3,…、连接电阻Ry1,Ry2,Ry3,…和连接电阻Rz1,Rz2,Rz3,…不彼此区分时,它们分别称为耦合二极管D、连接电阻Rx、连接电阻Ry和连接电阻Rz。
发光晶闸管序列中的发光晶闸管L的数量设置为预定数量。在此示例性实施方式中,例如当发光晶闸管L的数量是128时,传输晶闸管T的数量和置位晶闸管S的数量均为128。类似地,连接电阻Rx的数量、连接电阻Ry的数量和连接电阻Rz的数量是128。然而,耦合二极管D的数量是127,比传输晶闸管T的数量少1。
传输晶闸管T的数量和置位晶闸管S的数量均可以大于发光晶闸管L的数量。
发光芯片Ca1(C)包括启动二极管D0、限流电阻RW和限流电阻RE。发光芯片Ca1(C)包括限流电阻R1和限流电阻R2,用于防止传送第一传输信号用的第一传输信号线72和传送第二传输信号用的第二传输信号线73中流过过量电流。
发光晶闸管序列的发光晶闸管L1,L2,L3,…、传输晶闸管序列的传输晶闸管T1,T2,T3,…、和置位晶闸管序列的置位晶闸管S1,S2,S3,…在图6中从最左边起按照编号顺序排列。置位使能晶闸管S0在置位晶闸管序列的外侧与置位晶闸管S1并排设置。
耦合二极管D1,D2,D3,…、连接电阻Rx1,Rx2,Rx3,…、连接电阻Ry1,Ry2,Ry3,…和连接电阻Rz1,Rz2,Rz3,…类似地在图中从最左边起按照编号顺序排列。
发光晶闸管序列、传输晶闸管序列和置位晶闸管序列在图6中从最上边起按照传输晶闸管序列、置位晶闸管序列和发光晶闸管序列的顺序排列。
传输晶闸管序列、耦合二极管D、启动二极管D0和限流电阻R1和R2构成移位部103。置位晶闸管序列、连接电阻Rx、连接电阻Ry、连接电阻Ry、置位使能晶闸管S0、限流电阻RW和限流电阻RE构成置位部104。如上所述发光晶闸管序列构成发光部102。
下面将说明发光芯片Ca1(C)中的元件的电连接。
发光晶闸管L、传输晶闸管T、置位晶闸管S和置位使能晶闸管S0的阳极端子连接到衬底80(阳极公共)。
阳极端子经由设置在衬底80的背面上的作为背面电极85(参见以后说明的图7A和7B)的Vsub端子连接到电源线200a(参见图4A和图4B)。电源线200a被从基准电位提供部160提供基准电位Vsub。
在传输晶闸管T的排列中,奇数传输晶闸管T1,T3,…的阴极端子连接到第一传输信号线72。第一传输信号线72经由限流电阻R1连接到作为第一传输信号的输入端子的端子。第一传输信号线201a(参见图4A和图4B)连接到端子,第一传输信号被发送到端子。
另一方面,在传输晶闸管T的排列中,偶数传输晶闸管T2,T4,…的阴极端子连接到第二传输信号线73。第二传输信号线73经由限流电阻R2连接到作为第二传输信号的输入端子的端子。第二传输信号线202a(参见图4A和图4B)连接到端子,第二传输信号被发送到端子。
置位晶闸管S和置位使能晶闸管S0的阴极端子连接到置位信号线74。置位信号线74经由限流电阻RW连接到作为置位信号的输入端子的端子。端子连接到置位信号线205(参见图4A和图4B),置位信号被发送到端子。
传输晶闸管T的栅极端子Gt1,Gt2,Gt3,…经由连接电阻Rx1,Rx2,Rx3,…以一对一的方式分别连接到具有相同编号的置位晶闸管S1,S2,S3,…的栅极端子Gs1,Gs2,Gs3,…。
另一方面,置位晶闸管S1,S2,S3,…的栅极端子Gs1,Gs2,Gs3,…经由连接电阻Ry1,Ry2,Ry3,…以一对一的方式分别连接到具有相同编号的发光晶闸管L1,L2,L3,…的栅极端子Gl1,Gl2,Gl3,…。
在此,当栅极端子Gt1,Gt2,Gt3,…、栅极端子Gs1,Gs2,Gs3,…和栅极端子Gl1,Gl2,Gl3,…不彼此区分时,它们分别统称为栅极端子Gt、栅极端子Gs和栅极端子Gl。
耦合二极管D1,D2,D3,…连接到栅极端子对Gt,每个栅极端子对Gt包括发送晶体管T1,T2,T3,…中按照编号顺序彼此相邻的两个栅极端子Gt1,Gt2,Gt3,…。也就是说,耦合二极管D1,D2,D3,…串联连接,从而顺序地夹在栅极端子Gt1,Gt2,Gt3,…之间。耦合二极管D1的方向在电流从栅极端子Gt1流向栅极端子Gt2的方向上耦合。这同样适用于其它耦合二极管D2,D3,D4,…。
发光晶闸管L的栅极端子Gl经由对应于发光晶闸管L设置的连接电阻Rz连接到电源线71。
位于传输晶闸管序列端部的发送晶体管T1的栅极端子Gt1连接到启动二极管D0的阴极端子。另一方面,启动二极管D0的阳极端子连接到第二传输信号线73。
图7A是例示根据第一示例性实施方式的发光芯片C的平面布局的图,图7B是其剖面图。图7A示出发光芯片C的平面布局,其中主要示出发光晶闸管L1~L4、置位晶闸管S1~S4和传输晶闸管T1~T4。图7B是沿着图7A的VIIB~VIIB截取的剖面图。因此,在图7B所示的剖面图中,从附图最底部起示出发光晶闸管L1、连接电阻Ry1(参见以下说明的图8)、连接电阻Rx1、耦合二极管D1和传输晶闸管T1。在图7A和图7B中,用其名称来指代元件和端子。
在图7A中,用实线指示连接元件的布线。用黑圆(●)指示在元件上设置的绝缘中间层中开口以将元件连接到布线的通孔。在图7B中,未示出绝缘中间层和布线。
如图7B所示,发光芯片C具有这样的结构:在GaAs或GaAlAs等化合物半导体制成的p型衬底80上顺序地层叠了p型第一半导体层81、n型第二半导体层82、p型第三半导体层83和n型第四半导体层84。通过连续蚀刻p型第一半导体层81、n型第二半导体层82、p型第三半导体层83和n型第四半导体层84,在彼此隔离的多个岛上(第一岛141到第八岛148,以及未标注编号的岛)设置上述元件。
如图7A所示,第一岛141具有U形平面形状并且包括位于中心的发光晶闸管L1、位于一个分支上的置位晶闸管S1和连接电阻Rx1和Ry1、和位于另一个分支上的连接电阻Rz1。下面将说明连接电阻Rx1和Ry1以及连接电阻Rz1。
第二岛142具有矩形平面形状并且设置有传输晶闸管T1和耦合二极管D1。第三岛143具有矩形平面形状并且设置有置位使能晶闸管S0。第四岛144具有矩形平面形状并且包括启动二极管D0。
第五岛145设置有限流电阻R1。第六岛146设置有限流电阻R2。第七岛147设置有限流电阻RW。第八岛148设置有限流电阻RE。这些岛的平面形状是矩形。
在发光芯片C中,类似于第一岛141和第二岛142的岛(没有附图标记)并排排列。这些岛设置有发光晶闸管L2,L3,L4,…、置位晶闸管S2,S3,S4,…、传输晶闸管T2,T3,T4,…等,类似于第一岛141和第二岛142。这些将不说明。
如图7B所示,在衬底80的背面上设置有用作Vsub端子的背面电极85。
下面将参照图7A和图7B详细说明第一岛141到第八岛148。
在具有U形形状的第一岛141的中心设置的发光晶闸管L1具有位于p型衬底80上的p型第一半导体层81作为阳极端子,具有在n型第四半导体层84的区域111上形成的n型欧姆电极121作为阴极端子,并且具有在通过去除n型第四半导体层84而露出的p型第三半导体层83上形成的p型欧姆电极131作为栅极端子Gl1。从n型第四半导体层84的被n型欧姆电极121和点亮信号线75覆盖的区域之外的区域111的表面(发光表面311)发出光。p型欧姆电极131设置为接近区域111并且延伸到第一岛141的U形形状的两个分支。
在第一岛141的U形形状的一个分支上设置的置位晶闸管S1具有位于p型衬底80上的p型第一半导体层81作为阳极端子,具有在n型第四半导体层84的区域112上形成的n型欧姆电极122作为阴极端子,并且具有p型第三半导体层83作为栅极端子Gs1。该p型第三半导体层83用作栅层。栅极端子Gs1不是独立电极,而是从以后说明的连接电阻Rx和连接电阻Ry的p型第三半导体层83(用作电阻的层)连续地延伸。
类似地,在第一岛141中设置的连接电阻Rx1具有位于设置在p型第三半导体层83上的p型欧姆电极132与置位晶闸管S1之间的p型第三半导体层83作为电阻。p型欧姆电极132设置在第一岛141的U形形状的一个分支的端部。如图8所示,连接电阻Ry1包括以置位晶闸管S1的栅层作为电阻的部分(Ru)、和以置位晶闸管S1与p型欧姆电极131(栅极端子Gl1)之间的p型第三半导体层83作为电阻的部分(Rv)。
在第一岛141中设置的连接电阻Rz1具有位于p型第三半导体层83上设置的p型欧姆电极131(栅极端子Gl1)与p型第三半导体层83上设置的p型欧姆电极133之间的p型第三半导体层83作为电阻。p型欧姆电极133设置在第一岛141的U形形状的另一个分支的端部。
在第二岛142中设置的耦合二极管D1具有在n型第四半导体层84的区域113上设置的n型欧姆电极123作为阴极端子,并且具有在通过去除n型第四半导体层84而露出的p型第三半导体层83上设置的p型欧姆电极134作为阳极端子。
类似地,在第二岛142中设置的传输晶闸管T1具有位于p型衬底80上的p型第四半导体层84作为阳极端子,具有在n型第四半导体层84的区域114中形成的n型欧姆电极124作为阴极端子,并且具有p型欧姆电极134作为栅极端子Gt1。
同样适用于与第一岛141和第二岛142并排排列的岛。
在第三岛143中设置的置位使能晶闸管S0具有位于p型衬底80上的p型第四半导体层84作为阳极端子,具有在n型第一半导体层84的区域115中形成的n型欧姆电极125作为阴极端子,并且具有在通过去除n型第四半导体层84而露出的p型第三半导体层83上形成的p型欧姆电极135作为栅极端子Gs0。
在第四岛144中设置的启动二极管D0具有在n型第四半导体层84的区域116中设置的n型欧姆电极126作为阴极端子,并且具有在通过去除n型第四半导体层84而露出的p型第三半导体层83上形成的p型欧姆电极136作为阳极端子。
在第五岛145中设置的限流电阻R1、在第六岛146中设置的限流电阻R2、在第七岛147中设置的限流电阻RW、和在第八岛148中设置的限流电阻RE具有位于p型第三半导体层83上形成的p型欧姆电极(没有附图标记)集合之间的p型第三半导体层83作为电阻。
下面参照图7A说明元件的连接。
作为第一岛141中的置位晶闸管S1的阴极端子的n型欧姆电极122连接到置位信号线74。尽管没有说明,这同样适用于置位晶闸管S2,S3,S4,…。作为第三岛143中的置位使能晶闸管S0的阴极端子的n型欧姆电极125也连接到置位信号线74。置位信号线74经由第七岛147中设置的限流电阻RW连接到端子。
第一岛141中的p型欧姆电极132连接到第二岛142中的p型欧姆电极134(栅极端子Gt1)。
第一岛141中的p型欧姆电极133连接到电源线71。这同样适用于类似于第一岛141并且与第一岛141并排排列的岛。电源线71连接到Vga端子。
第二岛142中的p型欧姆电极134(栅极端子Gt1)连接到作为第三岛143设置的启动二极管D0的阴极端子的n型欧姆电极126。
作为第二岛142中设置的传输晶闸管T1的阴极端子的n型欧姆电极124连接到第一传输信号线72。第一传输信号线72经由第五岛145中设置的限流电阻R1连接到端子。这同样适用于在类似于第二岛142并且与第二岛142并排排列的岛中设置的奇数传输晶闸管T3,T5,…。
在类似于第二岛142并且与第二岛142并排排列的岛中设置的偶数传输晶闸管T2,T4,T6,…的阴极端子连接到第二传输信号线73。作为第四岛144中设置的启动二极管D0的阳极端子的p型欧姆电极136连接到第二传输信号线73。第二传输信号线73经由第六岛146中设置的限流电阻R2连接到端子。
第二岛142中设置的耦合二极管D1的阴极端子连接到作为与第二岛142相邻并且类似的岛中设置的传输晶闸管T2的栅极端子Gt2的p型欧姆电极137。这同样适用于类似于第二岛142并且与第二岛142并排排列的岛。
作为第五岛145中设置的置位使能晶闸管S0的阳极端子的p型欧姆电极135连接到使能信号线76。使能信号线76经由第八岛148中设置的限流电阻RE连接到端子。
下面将说明晶闸管(发光晶闸管L、传输晶闸管T、置位晶闸管S和置位使能晶闸管S0)的基本动作(基础动作)以及置位晶闸管S和发光晶闸管L的阈值电压。
晶闸管的基本动作
晶闸管是具有阳极端子、阴极端子和栅极端子这三个端子的半导体元件。
例如,如图6以及图7A和图7B所示,假定向发光芯片C的Vsub端子(晶闸管的阳极端子)提供的基准电位Vsub是0V作为高电平电位(在下文,称为“H”)并且向Vga端子提供的电源电位Vga是-3.3V作为低电平电位(在下文,称为“L”)。如图7B所示,假定晶闸管具有由基于GaAs、GaAlAs等的p型半导体层(第一半导体层81和第三半导体层83)和n型半导体层(第二半导体层82和第四半导体层84)层叠而成的结构,并且pn结扩散电位(正向电位)Vd是1.5V。
在OFF状态下的晶闸管中,在阳极端子和阴极端子之间流过的电流小于ON状态下的电流。当低于阈值电压的电位(具有更高绝对值的负电位)施加到阴极端子时,OFF状态下的晶闸管切换到ON状态(导通)。当晶闸管导通时,晶闸管处于这样的状态(ON状态):在阳极端子和阴极端子之间流过比OFF状态更大的电流。在此,从栅极端子的电位减去扩散电位Vd而得到晶闸管的阈值电压。因此,当晶闸管的栅极端子的电位是-1.5V时,阈值是-3.0V。也就是说,当低于-3.0V的电位施加到阴极端子时,晶闸管导通。当晶闸管的栅极端子的电位是0V时,阈值电压是-1.5V。
ON状态下的晶闸管的栅极端子的电位接近晶闸管的阳极端子的电位。在此,由于阳极端子的电位被设置为0V(“H”),假定栅极端子的电位是0V(“H”)。从阳极端子的电位减去pn结扩散电位Vd而得到ON状态下的晶闸管的阴极端子的电位。也就是说,阴极端子的电位是-1.5V。
晶闸管一旦导通时,晶闸管就被维持在ON状态,直至阴极端子的电位达到比维持ON状态所需的电位更高的电位(具有小绝对值的负电位、0、或者正电位)。ON状态下的晶闸管的阴极端子的电位是-1.5V。因此,当低于-1.5V的电位被连续施加到阴极端子并且提供了用于维持ON状态的电流时,晶闸管维持在ON状态。维持电位是-Vd(-1.5V)。
另一方面,当高于-1.5V的电位被施加到阴极端子时,晶闸管被切换到OFF状态(截止)。例如,当阴极端子的电位切换到“H”(0V)时,阴极端子和阳极端子具有相同电位因此晶闸管截止。
ON状态下的晶闸管维持在这样的状态:流过电流,并且不会由于栅极端子的电位而切换到OFF状态。也就是说,晶闸管具有维持(记忆、保持)ON状态的功能。
如上所述,为了维持晶闸管的ON状态而施加到阴极端子的电位可以低于为了使晶闸管导通而施加到阴极端子的电位。
当被导通时,发光晶闸管L点亮(发光),并且当被截止时熄灭(不发光)。可根据阴极端子和阳极端子之间流过的电流确定处于ON状态的发光晶闸管L的发光强度(亮度)。当导通时,传输晶闸管T、置位晶闸管S和置位使能晶闸管S0可以发光。当光强度大时,对图像的形成具有影响,因此通过阻挡光等抑制光强度。
置位晶闸管S和发光晶闸管L的阈值电压
下面将说明置位晶闸管S和发光晶闸管L的阈值电压。
图8是第一岛141的放大平面图。
在此,将作为示例说明编号为n的传输晶闸管Tn、置位晶闸管Sn和发光晶闸管Ln。岛、区域、p型欧姆电极和n型欧姆电极的编号与图7A和图7B中所示的第一岛141相同。
在此,还假定施加到发光芯片C的Vsub端子的基准电位Vsub是0V(“H”)并且向Vga端子提供的电源电位Vga是-3.3V(“L”)。
连接电阻Rx具有p型欧姆电极132中由α指示的边缘(α)与置位晶闸管S1中由β指示的边缘(β)之间的p型第三半导体层83作为电阻。连接电阻Ry包括:电阻Ru,电阻Ru具有置位晶闸管S1的p型第三半导体层83(下面说明的β和γ之间)作为电阻;和电阻Rv,电阻Rv具有置位晶闸管Sn中由γ指示的另一个边缘(γ)与p型欧姆电极131(栅极端子Gln)中由δ指示的一个边缘(δ)之间的p型第三半导体层83作为电阻。
连接电阻Rz具有p型欧姆电极133中由ε指示的另一个边缘(ε)与p型欧姆电极131中由ζ指示的另一个边缘(ζ)之间的p型第三半导体层83作为电阻。
当栅极端子Gtn的电位是V(Gtn)时,栅极端子Gln的电位是V(Gln),并且电源电位Vga是Vga,α、β、γ、δ、ε、和ζ的V(α)、V(β)、V(γ)、V(δ)、V(ε)和V(ζ)的电位如以下所示,Ry=Ru+Rv成立。
式1到式5
V(α)=V(Gtn) (1)
V(ξ)=Vga (5)
当传输晶闸管Tn处于ON状态时,置位晶闸管Sn导通并且发光晶闸管Ln导通而点亮(发光)。
在此,认为传输晶闸管Tn处于ON状态。当传输晶闸管Tn处于ON状态时,V(Gtn)是0V。
通过使电流从具有最高电位的部分向区域112中的n型第四半导体层84(阴极层)正下方的p型第三半导体层83(栅极层)流动,置位晶闸管Sn导通。ON状态扩展到周围并且整个置位晶闸管Sn切换到ON状态。
由于在置位晶闸管Sn中具有最高电位的部分是图8中的置位晶闸管Sn的用β指示的边缘,置位晶闸管Sn的阈值电压是(V(β)-Vd)。Vd是pn结扩散电位Vd的电位(在此情况下为1.5V)。
另一方面,发光晶闸管Ln的阈值是(V(δ)-Vd)。
如以下说明的,发光晶闸管Ln在置位晶闸管Sn导通之前不应导通。因此,将发光晶闸管Ln的阈值电压(绝对值)与置位晶闸管Sn的阈值电压(绝对值)进行比较,最好是置位晶闸管Sn的阈值电压(绝对值)尽量低,而发光晶闸管Ln的阈值电压(绝对值)尽量高。
因此,从式2和式4中可见(Ru+Rv)与(Rx+Ru+Rv+Rz)的比值大是有效的。
当置位晶闸管Sn导通时,甚至图8所示的置位晶闸管Sn的边缘(γ)也变为0V。由于电导率变化(电导率调制),边缘(γ)与边缘(δ)之间的电阻Rv的电阻值从百分之几十降低到百分之几。因此,栅极端子Gln的电位VGln(V(δ))几乎是0V。因此,发光晶闸管L的阈值电压接近-Vd。
下面将更详细说明置位晶闸管Sn和发光晶闸管Ln的阈值电压。
例如,假定Rx=2kΩ,Ru=8kΩ,Rv=8kΩ且Rz=6kΩ。电源电位Vga是-3.3V,并且扩散电位Vd是1.5V。
当编号为n的传输晶闸管Tn处于ON状态时,栅极端子Gtn的电位V(Gtn)是0V。如以后说明的,当编号为(n-1)的传输晶闸管Tn-1处于ON状态时,V(Gtn)是-1.5V,当编号为(n-2)的传输晶闸管Tn-2处于ON状态时,是-3.0V。
首先,当V(Gtn)是0V时,用(V(β)-Vd)表示的置位晶闸管Sn的阈值电压是-1.78V。另一方面,用(V(δ)-Vd)表示的发光晶闸管Ln的阈值电压是-3.98V。之间的差是2.2V。
当置位晶闸管Sn导通时,V(γ)是0V。如上所述,由于电导率的变化(电导率调制),电阻Rv的电阻值降低。在此,假定电阻Rv(8kΩ)被调制至电阻值为1/10的电阻Rv′(0.8kΩ)。接着,当置位晶闸管Sn处于ON状态时,栅极端子Gln的电位V′(Gln)为以下所示:
式6
V′(Gtn)=V′(δ)=V′(ε)=V(γ)+(Vga-V(γ))×Rv′/(Rv′+Rz)
由于置位晶闸管Sn导通,所以V(γ)是0V。因此,V′(Gtn)是-0.39V。发光晶闸管Ln的阈值电压是接近-Vd的-1.89V。
当V(Gtn)是-1.5V时,通过以上说明的计算,置位晶闸管Sn的阈值电压是-3.15V。另一方面,发光晶闸管Ln的阈值电压是-4.35V。
当V(Gtn)是-3.0V时,置位晶闸管Sn的阈值电压是-4.53V。另一方面,发光晶闸管Ln的阈值电压是-4.73V。
发光器件的动作
下面将说明发光器件65的动作。
发光器件65包括属于发光芯片组#a的发光芯片Ca1~Ca20,和属于发光芯片组#b的发光芯片Cb1~Cb20(参见图3、图4A、图4B、和图5)。
如图4A和图4B所示,电路板62上的全部发光芯片C(发光芯片Ca1~Ca20和发光芯片Cb1~Cb20)被共同提供基准电位Vsub和电源电位Vga。
另一方面,置位信号被发送到发光芯片集合#1~#20,发光芯片集合#1~#20分别包括发光芯片组#a的发光芯片C和发光芯片组#b的发光芯片C。例如,置位信号被发送到包括发光芯片组#a的发光芯片Ca1和发光芯片组#b的发光芯片Cb1的发光芯片集合#1。同时并行地发送20个置位信号因此,发光芯片集合#1~#20被并行地驱动。
由于发光芯片组#a的发光芯片Ca2~Ca20与发光芯片Ca1被并行驱动,并且发光芯片组#b的发光芯片Cb2~Cb20与发光芯片Cb1被并行驱动,将仅说明属于发光芯片集合#1的发光芯片Ca1和Cb1的动作。类似地,由于发光芯片集合#2~#20与发光芯片集合#1被并行地驱动,将仅说明发光芯片Ca1和Cb1所属的发光芯片集合#1。
图9是例示根据第一示例性实施方式中的发光器件和发光芯片C的动作的时序图。
在图9中,除了发光芯片集合#1的动作(发光芯片Ca1和Cb1)之外,还例示了发光芯片集合#2(发光芯片Ca2和Cb2)的动作。在图9中,示出了发光芯片C的控制发光晶闸管L1~L4这4个发光晶闸管L的点亮或者不点亮的部分。发光晶闸管L的点亮或者不点亮的控制称为点亮控制。
在发光芯片集合#1(发光芯片Ca1和Cb1)中,使发光晶闸管L1~L4全部点亮。在发光芯片集合#2(发光芯片Ca2和Cb2)中,使发光芯片Ca2的发光晶闸管L2、L3、和L4点亮,并且使发光芯片Cb2的发光晶闸管L1、L3、和L4点亮。使发光芯片Ca2的发光晶闸管L1和发光芯片Cb2的发光晶闸管L2不点亮。
下面将说明发光芯片Ca1和Cb1的动作。
在图9中,假定时间按照字母顺序从时间a到时间z。在发光芯片组#a的发光芯片Ca1中,控制发光晶闸管L1在从时间c到时间p的时段Ta(1)中点亮。控制发光晶闸管L2在从时间p到时间v的时段Ta(2)中点亮。控制发光晶闸管L3在从时间v到时间x的时段Ta(3)中点亮。控制发光晶闸管L4在从时间x到时间z的时段Ta(4)中点亮。编号为5以上的发光晶闸管L被按照相同方式控制点亮。
另一方面,在发光芯片组#b的发光芯片Cb1中,控制发光晶闸管L1在从时间i到时间s的时段Tb(1)中点亮。控制发光晶闸管L2在从时间s到时间w的时段Tb(2)中点亮。控制发光晶闸管L3在从时间w到时间y的时段Tb(3)中点亮。编号为4以上的发光晶闸管L被按照相同方式控制点亮。
在本示例性实施方式中,时段Ta(1),Ta(2),Ta(3),…和Tb(1),Tb(2),Tb(3),…具有相同长度并且当不彼此区分时称为时段T。
假定发光芯片组#a的发光芯片Ca1~Ca20被控制的时段Ta(1),Ta(2),Ta(3),…和发光芯片组#b的发光芯片Cb1~Cb20被控制的时段Tb(1),Tb(2),Tb(3),…的差别为周期T的一半长度(相位180°)。也就是说,在时段Ta(1)开始之后经由周期T的一半时时段Tb(1)开始。
因此,下面将说明发光芯片组#a的发光芯片Ca1被控制的时段Ta(1),Ta(2),Ta(3),…。
如果维持以下说明的信号的相互关系,则把周期T的长度设置为可变。
因此,下面仅说明从时间c到时间p的时段Ta(1)。从时间a到时间c的时段是发光芯片Ca1(C)开始其动作的时段。将通过动作的说明来说明该时段中的信号。
在此,对第一传输信号与第二传输信号进行比较,时段Ta(1)中的第一传输信号的波形与时段Ta(2)中的第二传输信号的波形相同。时段Ta(1)中的第二传输信号的波形与时段Ta(2)中的第一传输信号的波形相同。
也就是说,第一传输信号和第二传输信号具有以周期T的两倍周期(2T)重复的信号波形。类似于从时间m到时间n的时段,“H”和“L”交替重复,之间隔着同为“L”的时段。除了从时间a到时间b的时段之外,第一传输信号和第二传输信号不具有同时为“H”的时段。
在时间c置位信号被设置为“H”,在时间e从“H”变为“L”,在时间f从“L”变为“H”,在时间k从“H”变为“L”,并且在时间l从“L”变为“H”。也就是说,在时段Ta(1)中,置位信号具有2个为“L”的时段。
也就是说,在时段Ta(1)中,置位信号首先为“L”的时段(从时间e到时间f)用作将发光芯片Ca1的发光晶闸管L1改变为发光状态的信号,置位信号之后为“L”的时段(从时间k到时间l)用作将发光芯片Cb1的发光晶闸管L1改变为发光状态的信号。
因此,使能信号是“L”的时段(从时间d到时间h)被设置为不与为将发光芯片Cb1的发光晶闸管L1改变为发光状态而使置位信号变为“L”的时段(从时间k到时间l)交叠。类似地,使能信号是“L”的时段(从时间j到时间o)被设置为不与为将发光芯片Ca1的发光晶闸管L1改变为发光状态而使置位信号变为“L”的时段(从时间e到时间f)交叠。
下面将参照图4A和图4B、图6以及图9所示的时序图说明发光器件65的动作。在以下说明中,上述值应用于连接电阻Rx、电阻Rv、电阻Rv′、电阻Ru和连接电阻Rz。
(1)时间a
下面将说明在时间a开始向发光器件65提供基准电位Vsub和电源电位Vga的状态(初始状态)。
发光器件65
在图8所示时序图中的时间a,电源线200a被设置为“H(0V)”的基准电位Vsub并且电源线200b被设置为“L(-3.3V)”的电源电位Vga(参见图4A和图4B)。因此,全部发光芯片C(发光芯片Ca1~Ca20和发光芯片Cb1~Cb20)的Vsub端子被设置为“H”并且其Vga端子被设置为“L”(参见图6)。
信号发生电路110的传输信号发生器120a将第一传输信号和第二传输信号设置为“H”,并且传输信号发生器120b将将第一传输信号和第二传输信号设置为“H”。接着,第一传输信号线201a和201b以及第二传输信号线202a和202b被设置为“H”(参见图4A和图4B)。因此,发光芯片C(发光芯片Ca1~Ca20和发光芯片Cb1~Cb20)的端子和端子被设置为“H”。经由限流电阻R1连接到端子的第一传输信号线72和经由限流电阻R2连接到端子的第三传输信号线73均被设置为“H”(参见图6)。
信号发生电路110的使能信号发生器130a将使能信号设置为“H”,并且使能信号发生器130b将使能信号设置为“H”。接着,使能信号线203a和203b被设置为“H”(参见图4A和图4B)。因此,发光芯片C的端子被设置为“H”并且经由限流电阻RE连接到端子的使能信号线76被设置为“H”(参见图6)。
信号发生电路110的点亮信号发生器140a将点亮信号设置为“H”,并且点亮信号发生器140b将点亮信号设置为“H”。接着,点亮信号线204a和204b被设置为“H”(参见图4A和图4B)。经由限流电阻RI连接到点亮信号线204a和204b的发光芯片C的端子被设置为“H”。连接到端子的点亮信号线75被设置为“H”(参见图6)。
下面将参照图6以及图9所示的时序图说明发光芯片C(发光芯片Ca1~Ca20和发光芯片Cb1~Cb20)的动作,关注于属于发光芯片集合#1的发光芯片Ca1和Cb1。
在图9和以下的说明中,示出和说明了端子的电位阶段地变化,但是端子的电位也可逐渐改变。因此,当满足以下条件时,即使在电位变化的期间,晶闸管也可导通或者截止,即改变状态。
发光芯片Ca1
发光晶闸管L、传输晶闸管T、置位晶闸管S和置位使能晶闸管S0的阳极端子连接到Vsub端子由此被设置为“H”。
奇数传输晶闸管T1,T3,T5,…的阴极端子连接到第一传输信号线72并且被设置为“H”。偶数传输晶闸管T2,T4,T6,…的阴极端子连接到第二传输信号线73并且被设置为“H”。因此,传输晶闸管T的阳极端子和阴极端子全部被设置为“H”,由此传输晶闸管T处于OFF状态。
类似地,置位晶闸管S和置位使能晶闸管S0的阴极端子连接到置位信号线74,并且如上所述被设置为“H”。因此,置位晶闸管S和置位使能晶闸管S0的阳极端子和阴极端子全部被设置为“H”,由此置位晶闸管S和置位使能晶闸管S0处于OFF状态。
发光晶闸管L的阴极端子连接到点亮信号线75并且被设置为“H”。因此,发光晶闸管L的阳极端子和阴极端子全部被设置为“H”,由此发光晶闸管L处于OFF状态。
由于发光晶闸管L、传输晶闸管T和置位晶闸管S全部处于OFF状态,传输晶闸管T的栅极端子Gt、置位晶闸管S的栅极端子Gs和发光晶闸管L的栅极端子Gl不固定于作为阳极端子的电位的“H”(0V)。
发光晶闸管L的栅极端子Gl经由连接电阻Rz连接到电源线71。因此,栅极端子Gl的电位是“L”(-3.3V)。
置位晶闸管S的栅极端子Gs经由连接电阻Rz和连接晶闸管Ry1连接到电源线71。因此,除了以下说明的栅极Gs1和Gs2之外,栅极端子Gs的电位是“L”(-3.3V)。
传输晶闸管T的栅极端子Gt经由连接电阻Rz、连接电阻Ry和连接电阻Rx连接到电源线71。因此,除了以下说明的栅极Gt1和Gt2之外,栅极端子Gt的电位是“L”(-3.3V)。
如上所述,除了以下说明的传输晶闸管T1和T2、置位晶闸管S1和S2以及发光晶闸管L1和L2,传输晶闸管T、置位晶闸管S和发光晶闸管L的阈值电压是-4.8V,这是通过从其栅极端子Gt、Gm和Gl的电位(-3.3V)减去pn结扩散电位Vd(1.5V)而得到的。
另一方面,置位使能晶闸管S0的栅极端子Gs0连接到“H”(0V)的使能信号线76。因此,置位使能晶闸管S0的阈值电压是-1.5V,这是通过从其栅极端子Gs0的电位(0V)减去pn结扩散电位Vd(1.5V)而得到的。
图6所示的传输晶闸管序列的栅极端子Gt1连接到启动二极管D0的阴极端子,如上所述。启动二极管D0的阳极端子连接到第二传输信号线73。第二传输信号线73被设置为“H”。接着,由于启动二极管D0的阴极端子是“L”并且其阳极端子是“H”,电压被正向提供(正向偏压)。因此,启动二极管D0的阴极端子(栅极端子Gt1)的电位是-1.5V,这是通过从启动二极管D0的阳极端子的“H”(0V)减去启动二极管D0的扩散电位Vd(1.5V)而得到的。因此,传输晶闸管T1的阈值电压是-3.0V,这是通过从栅极端子Gt1的电位(-1.5V)减去pn结扩散电位Vd(1.5V)而得到的。
与传输晶闸管T1相邻的传输晶闸管T2的栅极端子Gt2经由耦合二极管D1连接到栅极端子Gt1。传输晶闸管T2的栅极端子Gt2的电位是-3.0V,则是通过从栅极端子Gt1的电位(-1.5V)减去耦合二极管D1的pn结扩散电位Vd(1.5V)而得到的。因此,传输晶闸管T2的阈值电压是-4.5V。
如上所述,编号为3以上的传输晶闸管T的阈值电压是-4.8V。
另一方面,置位晶闸管S1的栅极端子Gs1经由连接电阻Rx1连接到-1.5V的栅极端子Gt1。因此,如上所述,置位晶闸管S1的阈值电压是-3.15V。发光晶闸管L1的阈值电压是-4.35V。
类似地,置位晶闸管S2的栅极端子Gs2经由连接电阻Rx2连接到-3.0V的栅极端子Gt2。因此,置位晶闸管S2的阈值电压是-4.35V。发光晶闸管L2的阈值电压是-4.73V。
如上所述,编号为3以上的置位晶闸管S和发光晶闸管L的阈值电压是-4.8V。
如上所述,当栅极端子Gt的电位是-3.0V时,置位晶闸管S和发光晶闸管L的阈值电压低于“L”(-3.3V)。因此,即使置位信号和点亮信号是“L”,置位晶闸管S和发光晶闸管L也不被导通。因此,将不说明栅极端子Gt的电位是-3V的情况。
发光芯片Cb1
发光芯片Cb1的初始状态与发光芯片Ca1相同,因此不进行说明。
(2)时间b
发光芯片Ca1
连接到奇数传输晶闸管T的阴极端子的第一传输信号线72的电位从“H”改变为“L”(-3.3V)。接着,阈值电压为-3.0V的传输晶闸管T1被导通。第一传输信号线72的电位是-1.5V,这是通过从阳极端子的“H”(0V)减去pn结扩散电位Vd(1.5V)而得到的。
因此,阈值电压是-4.8V的传输晶闸管T3之后的奇数传输晶闸管T不被导通。
当传输晶闸管T1导通时,栅极端子Gt1的电位是“H”(0V),这是阳极端子的电位。传输晶闸管T1的阴极端子(图6中的第一传输信号线72)的电位是-1.5V,这是通过从传输晶闸管T1的阳极端子的“H”(0V)减去pn结扩散电位Vd(1.5V)而得到的。接着,阴极端子的电位是-3V的耦合二极管D1的阳极端子(栅极端子Gt1)的电位是“H”(0V),由此正向偏置。因此,耦合二极管D1的阴极端子(栅极端子Gt2)的电位是-1.5V,这是通过从其阳极端子(栅极端子Gt1)的“H”(0V)减去结扩散电位Vd(1.5V)而得到的。因此,传输晶闸管T2的阈值电压是-3.0V。
经由耦合二极管D2与传输晶闸管T2的栅极端子Gt2连接的栅极端子Gt3的电位是-3.0V。因此,传输晶闸管T3的阈值电压是-4.5V。由于编号为4以上的传输晶闸管T的栅极端子Gt的电位是电源电压Vga(“L”(-3.3V)),其阈值电压保持在-4.8V。
另一方面,当传输晶闸管T1导通并且其栅极端子Gt1的电位是“H”(0V)时,如上所述,置位晶闸管S1的阈值电压是-1.78V。另一方面,发光晶闸管L1的阈值电压是-3.98V。
当栅极端子Gt2的电位是-1.5V时,置位晶闸管S2的阈值电压是-3.15V并且发光晶闸管L2的阈值电压是-4.35V。
然而,由于置位信号线74和点亮信号线75的电位是“H”,置位晶闸管S1和S2和发光晶闸管L1和L2不被导通。
也就是说,在时间b,传输晶闸管T1导通。紧接时间b后(由于时间b处信号电位变化而晶闸管等发生变化后处于稳定状态时),传输晶闸管T1处于ON状态。其它传输晶闸管T、全部发光晶闸管L、全部置位晶闸管S、和置位使能晶闸管S处于OFF状态。
下面将说明处于ON状态的晶闸管(发光晶闸管L、传输晶闸管T、置位晶闸管S和置位使能晶闸管S0),并且不对处于OFF状态的晶闸管(发光晶闸管L、传输晶闸管T、置位晶闸管S和置位使能晶闸管S0)进行说明。
发光芯片Cb1
由于向发光芯片Cb1所属的发光芯片组#b发送的信号未改变,发光芯片Cb1维持在初始状态。
如上所述,晶闸管(传输晶闸管T、置位晶闸管S、发光晶闸管L)的栅极端子(栅极端子Gt、Gs和Gl)经由二极管(耦合二极管D)、电阻(连接电阻Rx和Ry以及连接电阻Rz)彼此连接。因此,当栅极端子的电位改变时,其它栅极端子的电位改变。晶闸管的阈值电压随着栅极端子的电位改变而改变。
(3)时间c
发光芯片Ca1
连接到发光晶闸管L的阴极端子的点亮信号线75的电位从“H”改变为“L”(-3.3V)。由于发光晶闸管L1的阈值电压是-3.98V并且编号为2以上的发光晶闸管L的阈值电压是-4.35V以下,所以发光晶闸管L都不被导通。
因此,紧接时间c之后,传输晶闸管T1处于ON状态。
发光芯片Cb1
由于向发光芯片Cb1所属的发光芯片组#b发送的信号未改变,发光芯片Cb1维持在初始状态。
(4)时间d
发光芯片Ca1
连接到置位使能晶闸管S0的栅极端子Gs0的使能信号线76的电位从“H”改变为“L”(-3.3V)。接着,置位使能晶闸管S0的栅极端子Gs0的电位是-3.3V并且置位使能晶闸管S0的阈值电压从-1.5V改变为-4.8V。
紧接时间d之后,传输晶闸管T1处于ON状态。
发光芯片Cb1
由于向发光芯片Cb1所属的发光芯片组#b发送的信号未改变,发光芯片Cb1维持在初始状态。
(5)时间e
在时间e,发送到发光芯片组#a的发光芯片Ca1和发光芯片组#b的发光芯片Cb1所属的发光芯片集合#1的置位信号从“H”(0V)改变为“L”(-3.3V)。
发光芯片Ca1
连接到置位晶闸管S和置位使能晶闸管S0的阴极端子的置位信号线74的电位从“H”改变为“L”(-3.3V)。由于置位使能晶闸管S0的阈值电压是-4.8V,所以不导通。
另一方面,阈值电压为-1.78V的置位晶闸管S1被导通。阈值电压是-3.15V的置位晶闸管S2不导通,因为具有更高阈值电压的置位晶闸管S1被首先导通并且连接到置位晶闸管S1的阴极端子的置位信号线74被设置为-1.5V,这是通过从其阳极端子的电位减去扩散电位Vd而得到的。
当置位晶闸管S1被导通时,如上所述,栅极端子Gs1改变为0V,并且发光晶闸管L1的阈值电压改变为-1.89V。
在时间c,由于点亮信号线75是“L”(-3.3V),发光晶闸管L1被导通并且点亮(发光)。
因此,紧接时间e之后,传输晶闸管T1和置位晶闸管S1处于ON状态,并且发光晶闸管L1处于ON状态并且点亮(发光)。
发光芯片Cb1
连接到置位晶闸管S和置位使能晶闸管S0的阴极端子的置位信号线74的电位从“H”改变为“L”(-3.3V)。阈值电压是-1.5V的置位使能晶闸管S0被导通而将置位信号线74的电位设置为-1.5V。置位晶闸管S1的阈值电压是-3.15V,但是阈值电压高于-1.5V的置位使能晶闸管S0被首先导通。因此,置位晶闸管S1不被导通。因此,发光晶闸管L1的阈值电压维持在-4.35V。
紧接时间e之后,置位使能晶闸管S0处于ON状态。
(6)时间f
发光芯片Ca1
连接到置位晶闸管S和置位使能晶闸管S0的阴极端子的置位信号线74的电位从“L”改变为“H”(0V)。置位晶闸管S1被截止,因为置位晶闸管S1的阳极端子和阴极端子的电位均为“H”(0V)。
然而,发光晶闸管L1维持在ON状态并且点亮(发光)。
由于发光晶闸管L1处于ON状态,栅极端子Gl1的电位是0V。栅极端子Gt1的电位也是0V。因此,栅极端子Gs1的电位是0V,并且置位晶闸管S1的阈值电压是-1.5V。
因此,紧接时间f之后,传输晶闸管T1处于ON状态,并且发光晶闸管L1处于ON状态而点亮(发光)。
发光芯片Cb1
连接到置位晶闸管S和置位使能晶闸管S0的阴极端子的置位信号线74的电位从“L”改变为“H”(0V)。置位使能晶闸管S0被截止,因为置位使能晶闸管S0的阳极端子和阴极端子的电位均为“H”(0V)。
(7)时间g
在时间g,发送到发光芯片组#b的第一传输信号从“H”(0V)改变为“L”(-3.3V)。
发光芯片Ca1
由于向发光芯片Ca1所属的发光芯片组#a发送的信号未改变,紧接时间f之后的状态得以维持。
发光芯片Cb1
在时间b,发光芯片Cb1的动作类似于发光芯片Ca1的动作。也就是说,连接到奇数传输晶闸管T的阴极端子的第一传输信号线72的电位从“H”改变为“L”(-3.3V)。接着,传输晶闸管T1被导通。因此,第一传输信号线72的电位是-1.5V。传输晶闸管T2的阈值电压是-3.0V并且置位晶闸管S1的阈值电压是-1.78V。
也就是说,发光芯片Cb1按照在时间轴上对发光芯片Ca1的动作进行移位而得到的定时进行动作(在此,相位相差180°)。
(8)时间h
发光芯片Ca1
连接到置位使能晶闸管S0的栅极端子Gs0的使能信号线76的电位从“L”改变为“H”(0V)。接着,置位使能晶闸管S0的栅极端子Gs0的电位是0V并且置位使能晶闸管S0的阈值电压返回-1.5V。由于置位信号线74的电位是“H”(0V),置位使能晶闸管S0不被导通。
在此,发光晶闸管L1维持在ON状态而点亮(发光)。
因此,紧接时间h之后,传输晶闸管T1处于ON状态,并且发光晶闸管L1处于ON状态而点亮(发光)。
发光芯片Cb1
由于向发光芯片Cb1所属的发光芯片组#b发送的信号未改变,紧接时间g之后的状态得以维持。
(9)时间i
发光芯片Ca1
由于向发光芯片Ca1所属的发光芯片组#a发送的信号未改变,紧接时间h之后的状态得以维持。
发光芯片Cb1
在时间c,发光芯片Cb1的动作类似于发光芯片Ca1的动作,因此不重复详细说明。
紧接时间i之后,传输晶闸管T1处于ON状态。
(10)时间j
在时间j,发送到发光芯片组#a的使能信号从“H”(0V)改变为“L”(-3.3V)。
发光芯片Ca1
由于向发光芯片Ca1所属的发光芯片组#a发送的信号未改变,紧接时间h之后的状态得以维持。
发光芯片Cb1
类似于在时间d发光芯片Ca1的动作,置位使能晶闸管S0的阈值电压是-4.8V。
(11)时间k
发光芯片Ca1
连接到置位晶闸管S和置位使能晶闸管S0的阴极端子的置位信号线74的电位从“H”改变为“L”(-3.3V)。置位使能晶闸管S0的阈值电压和置位晶闸管S1的阈值电压均是-1.5V。
因此,置位使能晶闸管S0和置位晶闸管S1两者或者之一被导通。即使置位晶闸管S1被导通,发光晶闸管L1仍处于ON状态,因而不改变其状态。
因此,发光晶闸管L1维持在ON状态并且点亮(发光)。
紧接时间k之后,传输晶闸管T1、置位使能晶闸管s0和/或置位晶闸管S1处于ON状态,并且发光晶闸管L1处于ON状态而点亮(发光)。
如以下说明的,当发光晶闸管L1处于OFF状态时,置位晶闸管S1的阈值电压是-1.78V并且阈值电压是-1.5V的置位使能晶闸管S0被导通。
发光芯片Cb1
类似于在时间e发光芯片Ca1的动作,连接到置位晶闸管S和置位使能晶闸管S0的阴极端子的置位信号线74的电位从“H”改变为“L”(-3.3V)。置位使能晶闸管S0不导通,因为其阈值电压是-4.8V。另一方面,阈值电压为-1.78V的置位晶闸管S1被导通。因此,由于发光晶闸管L1的阈值电压是-1.5V,发光晶闸管L1被导通并且点亮(发光)。
紧接时间k之后,传输晶闸管T1和置位晶闸管S1处于ON状态,并且发光晶闸管L1处于ON状态并且点亮(发光)。
(12)时间l
发光芯片Ca1
连接到置位晶闸管S和置位使能晶闸管S0的阴极端子的置位信号线74从“L”改变为“H”(0V)。因此,置位使能晶闸管S0和/或置位晶闸管S1被截止,因为其阳极端子和阴极端子均变为“H”(0V)。在此,发光晶闸管L1维持在ON状态并且点亮(发光)。
紧接时间l之后,传输晶闸管T1处于ON状态,并且发光晶闸管L1处于ON状态因而点亮(发光)。
发光芯片Cb1
类似于在时间f发光芯片Ca1的动作,置位晶闸管S1被截止。然而,发光晶闸管L1维持在ON状态并且点亮(发光)。
紧接时间f之后,传输晶闸管T1处于ON状态,并且发光晶闸管L1处于ON状态并且点亮(发光)。
(13)时间m
发光芯片Ca1
连接到偶数传输晶闸管T的阴极端子的第二传输信号线73的电位从“H”改变为“L”(-3.3V)。阈值电压为-3V的传输晶闸管T2被导通。然而,由于编号为传输晶闸管T4以上的偶数传输晶闸管T的阈值电压是-4.8V,因此不被导通。
当传输晶闸管T2被导通时,栅极端子Gt2的电位是“Gt2”(0V)。接着,经由耦合二极管D2与传输晶闸管T2的栅极端子Gt2连接的栅极端子Gt3的电位是-1.5V。因此,传输晶闸管T3的阈值电压是-3.0V。第二传输信号线73的电位是-1.5V。
另一方面,当传输晶闸管T2导通并且栅极端子Gt2是“H”(0V)时,如上所述,置位晶闸管S2的阈值电压是-1.78V。然而,由于置位信号线74的电位是“H”,置位晶闸管S2不被导通。
发光晶闸管L2的阈值电压是-3.98V。此时,由于发光晶闸管L1处于ON状态,点亮信号线75的电位变为-1.5V,所以发光晶闸管L2不被导通。
也就是说,在时间m,传输晶闸管T2导通。
紧接时间m之后,传输晶闸管T1和传输晶闸管T2处于ON状态,并且发光晶闸管L1处于ON状态并且点亮(发光)。
发光芯片Cb1
由于向发光芯片Cb1所属的发光芯片组#b发送的信号未改变,紧接时间l之后的状态得以维持。
(14)时间n
发光芯片Ca1
连接到奇数传输晶闸管T的阴极端子的第一传输信号线72的电位从“L”改变为“H”(0V)。处于ON状态的传输晶闸管T1被截止,因为阴极端子和阳极端子的电位均为“H”。然而,由于发光晶闸管L1处于ON状态,栅极端子Gl1的电位是“H”(0V)。因此,栅极端子Gt1的电位是“H”(0V),并且传输晶闸管T1的阈值电压是-1.5V。
类似地,由于置位晶闸管S1的栅极端子Gs1的电位是0V,置位晶闸管S1的阈值电压是-1.5V。
紧接时间n之后,传输晶闸管T2处于ON状态,并且发光晶闸管L1处于ON状态并且点亮(发光)。
发光芯片Cb1
由于向发光芯片Cb1所属的发光芯片组#b发送的信号未改变,维持时间l的状态。
(15)时间o
发光芯片Ca1
连接到发光晶闸管L的阴极端子的点亮信号线75的电位从“L”改变为“H”(0V)。处于ON状态的发光晶闸管L1被截止并且熄灭(不发光),因为阴极端子和阳极端子的电位均为“H”。因此,栅极端子Gl1、Gs1和Gt1的电位经由连接电阻Rz以及连接电阻Rx和Ry而成为电源电位Vga(“L”(-3.3V))。因此,传输晶闸管T1的阈值电压是-4.8V,置位晶闸管S1的阈值电压是-1.78V,并且发光晶闸管L1的阈值电压是-3.98V。
在时间e,在置位信号从“H”变为“L”的时刻,发光芯片Ca1的发光晶闸管L1点亮(发光)(导通),并且在时间o,在点亮信号从“L”变为“H”的时刻熄灭(截止)。从时间e到时间o的时段对应于发光芯片Ca1的发光晶闸管L1的点亮(发光)时段。
紧接时间o之后,传输晶闸管T2处于ON状态。
发光芯片Cb1
紧接时间o之后,传输晶闸管T1处于ON状态,并且发光晶闸管L1处于ON状态并且点亮(发光)。
(16)时间p
发光芯片Ca1
从时间p起,发光晶闸管L2点亮的时段Ta(2)开始。
由于第一传输信号和第二传输信号以时段Ta(1)和Ta(2)为周期改变,其信号波形不同。然而,发光芯片Ca1重复地进行从时间c到时间p的时段Ta(1)中的动作。因此,除了第一传输信号第二传输信号和与它们相关联的传输晶闸管T的说明之外,将不说明发光芯片Ca1在时段Ta(2)中的动作。
紧接时间p之后,传输晶闸管T2处于ON状态。
发光芯片Cb1
由于向发光芯片Cb1所属的发光芯片组#b发送的信号未改变,紧接时间o之后的状态得以维持。
在以下说明的第二示例性实施方式中使用时间q。因此,在第一示例性实施方式中不说明时间q的动作。
(17)时间r
发光芯片Ca1
动作类似于在时间h的动作,因而将不说明。
紧接时间r之后,传输晶闸管T2处于ON状态,并且发光晶闸管L2点亮(发光)。
发光芯片Cb1
类似于在时间o发光芯片Ca1的动作,点亮信号从“L”(-3.3V)改变为“H”(0V),并且发光晶闸管L的阴极端子的点亮信号线75从“L”改变为“H”(0V)。接着,处于ON状态的发光晶闸管L1截止并且熄灭,因为其阴极端子和阳极端子的电位均为“H”。因此,传输晶闸管T1的阈值电压是-4.8V,置位晶闸管S1的阈值电压是-1.78V,并且发光晶闸管L1的阈值电压是-3.98V。
也就是说,在时间k,在置位信号从“H”变为“L”的时刻,发光芯片Cb1的发光晶闸管L1点亮(发光)(导通),并且在时间r,在点亮信号从“L”变为“H”的时刻熄灭(截止)。从时间k到时间r的时段对应于发光芯片Cb1的发光晶闸管L1的点亮(发光)时段。
紧接时间r后,传输晶闸管T2处于ON状态。
(18)时间s
在时间s,控制发光芯片组#b的发光晶闸管L1的时段Tb(1)结束。
(19)时间t
发光芯片Ca1
连接到奇数传输晶闸管T的阴极端子的第一传输信号线72的电位从“H”改变为“L”(-3.3V)。阈值电压为-3V的传输晶闸管T3导通。接着,栅极端子Gt3的电位是“H”(0V),并且栅极端子Gt4的电位是-1.5V。因此,传输晶闸管T4的阈值电压是-3V,置位晶闸管S3是阈值电压是-1.78V,并且发光晶闸管L3的阈值电压是-3.98V。
紧接时间t后,传输晶闸管T2和T3处于ON状态,并且发光晶闸管L2处于ON状态并且点亮(发光)。
发光芯片Cb1
由于向发光芯片Cb1所属的发光芯片组#b发送的信号未改变,其状态不变。
紧接时间t后,传输晶闸管T2处于ON状态,并且发光晶闸管L2处于ON状态并且点亮(发光)。
(20)时间u
发光芯片Ca1
连接到偶数传输晶闸管T的阴极端子的第二传输信号线73的电位从“L”改变为“H”(0V)。处于ON状态的传输晶闸管T2被截止,因为其阴极端子和阳极端子的电位均为“H”。
紧接时间u后,传输晶闸管T3处于ON状态,并且发光晶闸管L2处于ON状态并且点亮(发光)。
发光芯片Cb1
由于向发光芯片Cb1所属的发光芯片组#b发送的信号未改变,其状态不变。
紧接时间u后,传输晶闸管T2处于ON状态,并且发光晶闸管L2处于ON状态并且点亮(发光)。
(21)其它
在时间v,控制发光芯片组#a的发光晶闸管L2的时段Ta(2)结束。在时间w,控制发光芯片组#b的发光晶闸管L2的时段Tb(2)结束。在时间x,控制发光芯片组#a的发光晶闸管L3的时段Ta(3)结束。在时间y,控制发光芯片组#b的发光晶闸管L3的时段Tb(3)结束。在时间z,控制发光芯片组#a的发光晶闸管L4的时段Ta(4)结束。由此,控制发光芯片C的全部发光晶闸管L的点亮。
下面将集中说明上述发光芯片C的动作。
下面将首先说明传输晶闸管T的动作。
也就是说,通过把二相传输信号中的一个传输信号改变为“L”(-3.3V),阴极端子被提供了一个传输信号的传输晶闸管T被导通并且栅极端子Gt的电位是0V。通过正向偏置的耦合二极管D连接到0V的栅极端子Gt的相邻传输晶闸管T的栅极端子Gt的电位是-1.5V。因此,相邻的传输晶闸管T的阈值电压被提高(从-4.5V到-3V)。在另一个传输信号变为“L”(-3.3V)的时刻相邻传输晶闸管T导通。
也就是说,通过发送具有不同相位的二相传输信号(第一传输信号和第二传输信号),使得“L”(-3.3V)的时段(图9中从m到n的时段)相交叠,传输晶闸管T被顺序地导通。
当传输晶闸管T处于ON状态并且其栅极端子Gt的电位是“H”(0V)时,经由连接电阻Rx连接到栅极端子Gt的置位晶闸管S的阈值电压被提高(-1.78V)。
当置位晶闸管S被导通时,置位晶闸管S的栅极端子Gs的电位是0V。经由连接电阻Ry连接到栅极端子Gs的栅极端子Gl的电位是0V,并且发光晶闸管L的阈值电压是-1.5V。
另一方面,在置位信号(置位信号)从“H”变为“L”时使能信号(使能信号或者)处于“H”时,置位使能晶闸管S0被导通而将置位信号线74设置为-1.5V(-Vd)。因此,置位晶闸管S不被导通并且发光晶闸管L不被导通。
如上所述,当发光晶闸管L已经处于ON状态时,置位晶闸管S可以被导通。然而,当发光晶闸管L已经处于ON状态时,即使将置位晶闸管S导通,状态也不改变。
由此,在使能信号是“L”的发光芯片C中,通过将置位信号从“H”变为“L”,置位使能晶闸管S0处于OFF状态并且发光晶闸管L点亮(发光)。另一方面,当使能信号处于“H”时,通过将置位信号从“H”变为“L”,置位使能晶闸管S0被导通而防止发光晶闸管L导通点亮(发光)。如上所述,当发光晶闸管L处于ON状态时,状态不会改变。
在本示例性实施方式中,当使包括属于发光芯片组#a和发光芯片组#b的发光芯片C的发光芯片集合中的全部发光芯片C点亮(发光)时,在共同发送的置位信号中设置两个“L”时段(图9中从时间e到时间f的时段和从时间k到时间l的时段)。也就是说,前一个“L”时段设置发光芯片组#a的发光芯片C的点亮的起点并且后一个“L”时段设置发光芯片组#b的发光芯片C的点亮的起点。
在本示例性实施方式中,独立地发送到发光芯片组#a和发光芯片组#b的传输信号(第一传输信号和或者第二传输信号和)、使能信号(使能信号或者)和点亮信号(点亮信号或者)的相位彼此相差180°。因此,用于在置位信号(置位信号)中设置两个“L”时段的宽度(余量)得以最大化。
也就是说,当发光芯片组#a的发光芯片C的发光晶闸管L点亮时,在发送到发光芯片组#a的使能信号是“L”的时段中,置位信号可从“H”变为“L”。此时,当使发光芯片组#b的发光芯片C的发光晶闸管L不点亮时,可通过将发送到发光芯片组#b的使能信号变为“H”,将置位使能晶闸管S0导通。因此,能够抑制发光晶闸管L无意地点亮。
下面将说明这样的示例:在属于发光芯片组#2的发光芯片Ca2和Cb2中,不点亮其中的一些发光晶闸管L。
如上所述,在发光芯片集合#2中,假定希望发光芯片Ca2的发光晶闸管L2、L3和L4点亮并且不希望发光芯片Cb2的发光晶闸管L1、L3和L4点亮。使发光芯片Ca2的发光晶闸管L1和发光芯片Cb2的发光晶闸管L2维持在不点亮状态。
当发光芯片Ca2的发光晶闸管L1维持在不点亮状态(不点亮)时,在为使发光芯片集合#1的发光晶闸管L1点亮而使置位信号维持在“L”的从时间e到时间f的时段中,置位信号可维持在“H”状态。因此,在时间e,通过使发光芯片Ca2的置位信号线74维持在“H”(0V)状态,阈值电压为-1.78V的置位晶闸管S1不被导通。因此,由于发光晶闸管L1的阈值电压维持在-3.98V,发光晶闸管L1不被导通并且不点亮(不发光)。
同样适用于发光芯片Cb2的发光晶闸管L2。
在发光芯片C之间或者发光晶闸管L之间,由于制造条件等的不均,发光晶闸管L的光强度不均。因此,进行发光晶闸管L的光强度的校正。校正光强度的方法包括调整发光晶闸管L中流动的电流的方法和调整发光晶闸管L的点亮时段的方法。
如上所述,发光晶闸管L的点亮时段是从置位信号从“H”变为“L”以将发光晶闸管L导通的时间到将点亮信号从“L”变为“H”以截止(熄灭)发光晶闸管L的时间。因此,通过调整置位信号从“H”变为“L”的时间(例如图9的时间e),校正发光晶闸管的光强度。可在电路板62上安装诸如ROM的非易失性存储器,其中存储用于校正与发光晶闸管L相应的光强度的数据(光强度校正数据),从ROM读取光强度校正数据,并且调整将置位信号从“H”变为“L”的时间。
未采用第一示例性实施方式的发光芯片C。
下面说明未采用第一示例性实施方式的示例。未采用第一示例性实施方式的示例与第一示例性实施方式的不同之处在于发光芯片C的结构。其它结构与第一示例性实施方式相同。因此,将说明与第一示例性实施方式不同的结构并且不说明相同结构。
图10是例示发光芯片C的电路结构的等效电路图,该发光芯片C是未应用第一示例性实施方式的示例中的自扫描发光元件阵列(SLED)。
如图10所示的未采用第一示例性实施方式的示例与图6所示的第一示例性实施方式的不同之处在于传输晶闸管T的栅极端子Gt、置位晶闸管S的栅极端子Gs和发光晶闸管L的栅极端子Gl的连接方法。也就是说,传输晶闸管T、置位晶闸管S和发光晶闸管L的结合方法均彼此不同。
在此,说明发光芯片Ca1作为发光芯片C的示例。因此,在图10中,发光芯片C称为发光芯片Ca1(C)。其它发光芯片Ca2~Ca20和Cb1~Cb20的结构与发光芯片Ca1相同。
图10所示的未采用第一示例性实施方式的示例中的发光芯片Ca1(C)包括连接二极管Dy1,Dy2,Dy3,…、连接二极管Dz1,Dz2,Dz3,…、电源线电阻Rgx1,Rgx2,Rgx3,…、电源线电阻Rgy1,Rgy2,Rgy3,…、和电源线电阻Rgz1,Rgz2,Rgz3,…,代替图6所示的第一示例性实施方式中的连接电阻Rx和Ry以及连接电阻Rz。
类似于发光晶闸管L,当连接二极管Dy1,Dy2,Dy3,…、连接二极管Dz1,Dz2,Dz3,…、电源线电阻Rgx1,Rgx2,Rgx3,…、电源线电阻Rgy1,Rgy2,Rgy3,…和电源线电阻Rgz1,Rgz2,Rgz3,…不彼此区分时,它们分别统称为连接二极管Dy、连接二极管Dz、电源线电阻Rgx、电源线电阻Rgy和电源线电阻Rgx。
下面将说明发光芯片Ca1(C)中的元件的电连接。
传输晶闸管T的栅极端子Gt1,Gt2,Gt3,…经由连接二极管Dy1,Dy2,Dy3,…以一对一的方式连接到具有相同编号的置位晶闸管S1,S2,S3,…的栅极端子Gs1,Gs2,Gs3,…。连接二极管Dy1,Dy2,Dy3,…的阳极端子连接到传输晶闸管T1,T2,T3,…的栅极端子Gt1,Gt2,Gt3,…,连接二极管Dy1,Dy2,Dy3,…的阴极端子连接到置位晶闸管S1,S2,S3,…的栅极端子Gs1,Gs2,Gs3,…。
置位晶闸管S1,S2,S3,…的栅极端子Gs1,Gs2,Gs3,…经由连接二极管Dz1,Dz2,Dz3,…以一对一的方式分别连接到具有相同编号的发光晶闸管L1,L2,L3,…的栅极端子Gl1,Gl2,Gl3,…。连接二极管Dz1,Dz2,Dz3,…的阳极端子连接到置位晶闸管S1,S2,S3,…的栅极端子Gs1,Gs2,Gs3,…,连接二极管Dz1,Dz2,Dz3,…的阴极端子连接到发光晶闸管L1,L2,L3,…的栅极端子Gl1,Gl2,Gl3,…。
也就是说,连接二极管Dy在电流从传输晶闸管T的栅极端子Gt流向置位晶闸管S的栅极端子Gs的方向上连接。类似地,连接二极管Dz在电流从置位晶闸管S的栅极端子Gs流向发光晶闸管L的栅极端子Gl的方向上连接。
传输晶闸管T的栅极端子Gt经由对应于传输晶闸管T设置的电源线电阻Rgx连接到电源线71。
置位晶闸管S的栅极端子Gs经由对应于置位晶闸管S设置的电源线电阻Rgy连接到电源线71。
发光晶闸管L的栅极端子Gl经由对应于发光晶闸管L设置的电源线电阻Rgz连接到电源线71。
在未应用第一示例性实施方式的示例中的发光芯片C中,传输晶闸管T、置位晶闸管S和发光晶闸管L经由二极管彼此耦合。因此,未采用第一示例性实施方式的示例中的发光芯片C称为二极管耦合型。
另一方面,在根据第一示例性实施方式的发光芯片C中,传输晶闸管T、置位晶闸管S和发光晶闸管L经由电阻彼此耦合。因此,根据第一示例性实施方式的发光芯片C称为电阻耦合型。
下面将说明未采用第一示例性实施方式的示例中的二极管耦合发光芯片C的动作。当使用二极管耦合发光芯片C时,发光器件65和发光芯片C基于图9所示的时序图动作。然而,置位晶闸管S和发光晶闸管T的阈值电压和动作速度不同。
下面将说明发光芯片C中的置位晶闸管S和发光晶闸管L的阈值电压。
在二极管耦合发光芯片C中,假定编号是n的传输晶闸管Tn处于ON状态。那么,栅极端子Gtn的电位是0V。置位晶闸管Sn的栅极端子Gsn连接到耦合二极管Dyn。因此,由于pn结扩散电位Vd(-1.5V),栅极端子Gsn的电位是-1.5V(-Vd),并且置位晶闸管Sn的阈值电压是-3.0V(-2Vd)。
当置位晶闸管Sn处于OFF状态时,发光晶闸管Ln的栅极端子Gln经由连接二极管Dzn连接到置位晶闸管Sn的栅极端子Gsn。因此,栅极端子Gln的电位是-3.0V(-2Vd),并且发光晶闸管Ln的阈值电压是-4.5V(-3Vd)。
置位晶闸管Sn的阈值电压和发光晶闸管Ln的阈值电压之间的差(绝对值)是Vd。
当希望使用提供单一电位的电源(单一电源)驱动发光器件65时,从信号电源提供的电位被设置为将置位晶闸管Sn维持在ON状态并且发光晶闸管Ln维持在OFF状态的范围。也就是说,在二极管耦合发光芯片C中,信号电源的电位设置在-3.0V(-2Vd)到-4.5V(-3Vd)的范围。该范围的宽度(绝对值)是pn结扩散电位Vd。
另一方面,不能在比-3V(2Vd)更高的电位(具有更小绝对值的负电位)下驱动发光器件65。
扩散电位Vd是取决于所使用的半导体而确定的,因此不能任意设置。
相反地,根据第一示例性实施方式的电阻耦合发光芯片C,如上所述,置位晶闸管Sn的阈值电压是(V(β)-Vd),并且当置位晶闸管Sn处于OFF状态时发光晶闸管Ln的阈值电压是(V(δ)-Vd)。可通过提高(Ru+Rv)与(Rx+Ru+Rv+Rz)之比来增大阈值电压之间的差(绝对值)。
例如,如上所述,当Rx=2kΩ,Ru=8kΩ,Rv=8kΩ,Rz=6kΩ并且电源电位Vga是-3.3V时,置位晶闸管Sn的阈值电压是-1.78V并且发光晶闸管的阈值电压是-3.98V。之间的差(绝对值)是2.2V,其不受限于扩散电位Vd。电阻耦合发光芯片C的阈值电压差(2.2V)大于二极管耦合发光芯片C的阈值电压差(扩散电位Vd(1.5V))。因此,根据第一示例性实施方式的电阻耦合发光器件C具有宽的动作余量。
在二极管耦合发光芯片C中,假定端子的寄生电容是10pF并且限流电阻RW的电阻值是1kΩ。则当置位信号从“H”(0V)变为“L”(-3.3V)时,直至置位晶闸管Sn的栅极端子Gsn的电位为阈值电压-3V为止的时间是约24ns。
在此,当连接二极管Dzn的内阻和栅极端子Gln的寄生电阻(主要基于p型欧姆电极的接触电阻)的合成是2kΩ并且发光晶闸管Ln的寄生电容是3pF时,在置位晶闸管Sn被导通之后直至发光晶闸管Ln的栅极端子Gln的电位是-1.8V为止的时间是约10ns。
具体地,由于以接近信号电源的电位上限(-3.0V)的-3.3V驱动二极管耦合发光芯片C,点亮延迟时间很大。
当信号电源的电位改变±0.1V时,点亮延迟时间改变±5ns。
相反地,在根据第一示例性实施方式的电阻耦合发光器件C中,置位信号从“H”(0V)变为“L”(-3.3V)之后直至置位晶闸管Sn的栅极端子Gsn的电位达到阈值电压-1.78为止的时间是约7.8ns。这是二极管耦合发光芯片C的情况的1/3。端子的寄生电容是10pF并且限流电阻RW的电阻值是1kΩ,这与二极管耦合发光芯片C相同。
当置位晶闸管Sn被导通时,由于电导率的变化(电导率调制),电阻Rv的电阻值(8kΩ)被调制为电阻值降低到1/10的电阻Rv′(0.8kΩ)。那么,栅极端子Gln的电位是-0.39V。
当具有3pF的寄生电容的发光晶闸管Ln的栅极端子Gln以0.8kΩ进行充电时,置位晶闸管Sn导通之后直至发光晶闸管Ln的栅极端子Gln的电位达到-1.8V为止的时间是约1ns。
即使信号电源的电位改变±0.1V,点亮延迟时间也仅改变±0.2ns。这是二极管耦合发光芯片C的情况(±5ns)的1/25。
如上所述,由于根据第一示例性实施方式的电阻耦合发光芯片C的置位晶闸管S和发光晶闸管L的阈值电压绝对值小于二极管耦合发光芯片C,与二极管耦合发光芯片C相比较,置位信号从“H”(0V)变为“L”(-3.3V)之后直至发光晶闸管Ln点亮为止的发光延迟时间更短并且以更高速度动作。
因此,通过采用电阻耦合发光芯片C,与采用二极管耦合发光芯片C的示例相比较,缩短了利用打印头14对感光鼓12进行写入的时间。通过采用电阻耦合发光芯片C,与采用二极管耦合发光芯片C的示例相比较,能够以更高速度在图像形成设备1中形成图像。
第二示例性实施方式
本发明的第二示例性实施方式与第一示例性实施方式的不同之处在于发光芯片C的结构。其它结构与第一示例性实施方式相同。因此,将说明与第一示例性实施方式的差异并且不说明相同结构。
图11是例示根据本发明的第二示例性实施方式的发光芯片C的电路结构的等效电路图,该发光芯片是自扫描发光元件阵列(SLED)芯片。在此,作为发光芯片C的示例说明发光芯片Ca1。因此,在图11中,发光芯片C称为发光芯片Ca1(C)。其它发光芯片Ca2~Ca20和Cb1~Cb20的结构与发光芯片Ca1相同。
在图6所示的根据第一示例性实施方式的发光芯片Ca1(C)之外,根据第二示例性实施方式的发光芯片Ca1(C)包括连接电阻Rb1,Rb2,Rb3,…,作为第四连接电阻的示例。
连接电阻Rb1,Rb2,Rb3,…分别设置在栅极端子Gs1,Gs2,Gs3,…和电源线71之间。
在此,当连接电阻Rb1,Rb2,Rb3,…不彼此区分时,它们称为连接电阻Rb。
图12是例示根据第二示例性实施方式的发光芯片C中的第一岛141的放大平面图。除了第一岛141和与第一岛141并排的岛(设置了发光晶闸管L的岛)之外,其它结构与图7所示的第一示例性实施方式的发光芯片C相同。因此,将不说明相同结构。在图12中,类似于图7,假定形成第n个发光晶闸管Ln。
根据图7所示的第一示例性实施方式,连接电阻Rb被设置为在发光芯片C的第一岛141中将平面U形的一个分支连接到另一个分支。连接电阻Rb具有位于p型欧姆电极133和置位晶闸管Sn之间的p型第三半导体层83作为电阻。在连接电阻Rb的区域中,去除了n型第四半导体层84以露出p型第三半导体层83。连接电阻Rb的一个端子是p型欧姆电极133,但是另一端子不引出到外部。构成电阻的p型第三半导体层83连接到置位晶闸管Sn的栅层(p型第三半导体层83)。
下面将说明发光芯片C的动作以及设置连接电阻Rb的原因。
在第一示例性实施方式中,在图9所示的时序图中的时间h,发送到发光芯片组#a的使能信号从“L”变为“H”。接着,发光芯片组#a中的发光芯片Ca1的置位使能晶闸管S0的栅极端子Gs0的电位是0V并且置位使能晶闸管S0的阈值电压返回-1.5V。
此时,由于发光芯片Ca1的发光晶闸管L1处于ON状态并且点亮(发光),栅极端子Gl1的电位是0V并且栅极端子Gt1的电位是0V。因此,置位晶闸管S1的栅极端子Gs1的电位是0V,置位晶闸管S1的阈值电压是-1.5V。
之后,在时间k,置位信号从“H”变为“L”(-3.3V),以将发光芯片组#b的发光芯片Cb1的发光晶闸管L1导通。此时,优选地是在发光芯片Ca1中,阈值电压为-1.5V的置位使能晶闸管S0导通并且置位晶闸管S不导通。
在发光芯片Ca1中,置位晶闸管S1的阈值电压是-1.5V。因此,当置位信号从“H”变为“L”(-3.3V)时,置位晶闸管S1可以与置位使能晶闸管S0一起导通,或者代替置位使能晶闸管S0而导通。即使置位晶闸管S1导通,发光晶闸管L1已经处于ON状态因而不改变其状态。
时间q是在时间o点亮信号从“L”变为“H”接着在时间p再次变为“L”之后。时间q是在时段Ta(2)中置位信号首次从“H”变为“L”的时间(没有标号)之前。时间q可以在时段Ta(2)中使能信号从“H”变为“L”之前或者之后。
接着,在时间k导通的置位晶闸管S1维持ON状态直至时间q。
在时间o,由于点亮信号从“L”变为“H”,发光晶闸管L1截止并且熄灭。然而,由于置位晶闸管S1处于ON状态,发光晶闸管L1的阈值电压是-1.89V。因此,当在时间p点亮信号再次从“H”变为“L”时,发光晶闸管L1再次导通并且点亮(发光)。
在时间p发光晶闸管L1点亮(发光)是错误的,是不期望的。
另一方面,在时间k,置位晶闸管S1可以不导通。在此情况下,即使将置位信号从“L”变为“H”的时间设置为在点亮信号再次从“H”变为“L”的时间p之后(图9中的时间q)时,有可能抑制发光晶闸管L1的错误点亮。
为此,可以将置位晶闸管S1的阈值电压设置为低于置位使能晶闸管S0的阈值电压(具有绝对值更大的负值)。
在根据第二示例性实施方式的发光芯片C中,可以通过设置连接电阻Rb,将置位晶闸管S1的阈值电压设置为低于置位使能晶闸管S0的阈值电压(具有绝对值更大的负值)。
在置位信号从“L”到“H”的时间k发光晶闸管L1处于ON状态时发生上述错误发光。当发光晶闸管L1处于OFF状态时不会发生错误发光。也就是说,当发光晶闸管L1处于OFF状态时,置位晶闸管S1的阈值电压是-1.78V并且置位使能晶闸管S0的阈值电压低于-1.5V。因此,置位使能晶闸管S0比置位晶闸管S1更容易导通而将置位信号线74设置为-1.5V。因此,置位晶闸管S1不被导通。
在此,将详细说明置位晶闸管S的阈值电压。假定编号是n的传输晶闸管Tn和发光晶闸管Ln均处于ON状态。
类似于第一示例性实施方式,设置Rx=2kW,Ru=8kΩ,Rv=8kΩ,Rz=6kΩ,Vga=-3.3V,Rb=2kΩ。
由于传输晶闸管Tn处于ON状态,栅极端子Gtn的电位V(Gtn)是0V。由于发光晶闸管Ln也处于ON状态,栅极端子Gln的电位V(Gln)也是0V。
接着,边缘(β)的电位是-0.66V。在置位晶闸管Sn中,由于边缘(β)的电位最高(具有最小绝对值的负值),置位晶闸管Sn的阈值电压是-2.16V。该阈值电压低于置位使能晶闸管S0的阈值电压(-1.5V)。因此,当置位信号从“L”变为“H”时,阈值电压比置位晶闸管Sn高的置位使能晶闸管S0更早导通,将置位信号线74设置为-1.5V。因此,能够防止置位晶闸管Sn导通。
在第一示例性实施方式和第二示例性实施方式中,设置和说明了连接电阻Rx、连接电阻Ry(电阻Ru、Rv和Rv′)、连接电阻Rz、连接电阻Rb(仅第二示例性实施方式)的值。这些电阻值仅是示例并且可使用其它电阻值。
在第一示例性实施方式和第二示例性实施方式中,发光芯片C包括置位使能晶闸管S0,但是可以不包括置位使能晶闸管。
在第一示例性实施方式和第二示例性实施方式中,耦合二极管D用作电气元件,但是本发明不限于二极管。只要造成一个端子的电位变化影响另一个端子的电位变化,电气元件可以是电阻。
在第一示例性实施方式和第二示例性实施方式中,发光芯片C搭载有单个自扫描发光元件阵列(SLED),但是可以搭载两个以上的SLED。
在第一示例性实施方式和第二示例性实施方式中,发光芯片组的数量是2,但是可以是3个以上。
构成发光芯片组的发光芯片C的数量和构成发光芯片集合的发光芯片C的数量彼此相同,但是可以彼此不同。构成发光芯片集合的发光芯片C属于不同发光芯片组,但是发光芯片集合可以包括属于同一发光芯片组的发光芯片C。
在第一示例性实施方式和第二示例性实施方式中,晶闸管(传输晶闸管T、置位晶闸管S、置位使能晶闸管S0和发光晶闸管L)具有公共阳极结构,其中阳极端子共用。可以通过改变电路极性而使用公共阴极结构,其中阴极端子共用。
出于解释和说明的目的对本发明的示例性实施方式提供了前述说明。这不是穷举性的,也不是将本发明限制于所公开的精确形式。显然,对于本领域的技术人员很显然有许多修改和变型。为了最佳地解释本发明的原理及其实际应用选择并说明了这些实施方式,由此使得本领域的技术人员能够理解本发明的各种实施方式并设想出适合于具体应用的各种变型。本发明的范围由所附权利要求书及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种发光芯片,其包括:
多个发光晶闸管,其设置在衬底上并且分别具有第一阳极端子、第一阴极端子和第一栅极端子;
多个置位晶闸管,其与所述多个发光晶闸管相对应地设置在所述衬底上,分别具有第二阳极端子、第二阴极端子和第二栅极端子,并且分别被切换为ON状态以将相应发光晶闸管的阈值电压绝对值设置为小于OFF状态中的阈值电压绝对值;
多个传输晶闸管,其与所述多个置位晶闸管相对应地设置在所述衬底上,分别具有第三阳极端子、第三阴极端子和第三栅极端子,并且分别被顺序地切换为ON状态以将相应置位晶闸管的阈值电压绝对值设置为小于OFF状态中的阈值电压绝对值;
多个第一连接电阻,其设置在所述衬底上,将所述多个发光晶闸管的所述第一栅极端子与所述多个置位晶闸管的所述第二栅极端子彼此连接,使得所述发光晶闸管与所述置位晶闸管彼此对应;
多个第二连接电阻,其设置在所述衬底上,将所述多个置位晶闸管的所述第二栅极端子与所述多个传输晶闸管的所述第三栅极端子彼此连接,使得所述置位晶闸管与所述传输晶闸管彼此对应;以及
多个第三连接电阻,其设置在所述衬底上,将所述多个发光晶闸管的所述第一栅极端子连接到电源线,所述电源线被提供了用于提供驱动电力的电源电位。
2.根据权利要求1所述的发光芯片,其还包括:
置位端子,其连接到所述多个置位晶闸管各自的所述第二阳极端子和所述第二阴极端子中的一方,并且被提供置位信号,该置位信号用于将阈值电压被相应的处于ON状态的传输晶闸管设置得更小的置位晶闸管切换为ON状态。
3.根据权利要求2所述的发光芯片,其还包括:
置位使能晶闸管,其具有第四阳极端子、第四阴极端子和第四栅极端子,并且其第四阳极端子和第四阴极端子中的一方连接到所述置位端子;以及
使能端子,其连接到所述置位使能晶闸管的所述第四栅极端子并且被提供使能信号,该使能信号用于将所述置位使能晶闸管的阈值电压的绝对值设置得更小以防止所述发光晶闸管响应于所述置位信号而重新发光。
4.根据权利要求1到3中任意一项所述的发光芯片,其中当连接到所述多个第一连接电阻中的各个第一连接电阻的所述置位晶闸管被切换到ON状态时,各个所述第一连接电阻的电阻值变得小于相应置位晶闸管处于OFF状态时的电阻值。
5.根据权利要求1到3中任意一项所述的发光芯片,其还包括:
多个第四连接电阻,其分别将所述多个置位晶闸管的所述第二栅极端子连接到所述电源线。
6.根据权利要求4所述的发光芯片,其还包括:
多个第四连接电阻,其分别将所述多个置位晶闸管的所述第二栅极端子连接到所述电源线。
7.一种打印头,其包括:
曝光单元,其包括多个发光芯片,对图像保持部件进行曝光以形成静电潜像;以及
光学单元,其将从所述曝光单元施加的光会聚到所述图像保持部件上,
其中各个发光芯片包括:
多个发光晶闸管,其设置在衬底上,分别具有第一阳极端子、第一阴极端子和第一栅极端子,
多个置位晶闸管,其与所述多个发光晶闸管相对应地设置在所述衬底上,分别具有第二阳极端子、第二阴极端子和第二栅极端子,并且分别被切换为ON状态以将相应的发光晶闸管的阈值电压绝对值设置为小于OFF状态中的阈值电压绝对值,
多个传输晶闸管,其与所述多个置位晶闸管相对应地设置在所述衬底上,分别具有第三阳极端子、第三阴极端子和第三栅极端子,并且分别被顺序地切换为ON状态以将相应的置位晶闸管的阈值电压绝对值设置为小于OFF状态中的阈值电压绝对值,
多个第一连接电阻,其设置在所述衬底上,将所述多个发光晶闸管的所述第一栅极端子与所述多个置位晶闸管的所述第二栅极端子彼此连接,使得所述发光晶闸管与所述置位晶闸管彼此对应,
多个第二连接电阻,其设置在所述衬底上,将所述多个置位晶闸管的所述第二栅极端子与所述多个传输晶闸管的所述第三栅极端子彼此连接,使得所述置位晶闸管与所述传输晶闸管彼此对应,以及
多个第三连接电阻,其设置在所述衬底上,将所述多个发光晶闸管的所述第一栅极端子连接到电源线,该电源线被提供了用于提供驱动电力的电源电位。
8.一种图像形成设备,其包括:
图像保持部件,
带电单元,其使所述图像保持部件带电;
曝光单元,其包括多个发光芯片,对所述图像保持部件进行曝光以形成静电潜像;
光学单元,其将从所述曝光单元施加的光会聚到所述图像保持部件上;
显影单元,其对所述图像保持部件上形成的静电潜像进行显影;以及
转印单元,其将所述图像保持部件上的显影图像转印到转印介质上;
其中各个发光芯片包括:
多个发光晶闸管,其设置在衬底上,分别具有第一阳极端子、第一阴极端子和第一栅极端子,
多个置位晶闸管,其与所述多个发光晶闸管相对应地设置在所述衬底上,分别具有第二阳极端子、第二阴极端子和第二栅极端子,并且分别被切换为ON状态以将相应的发光晶闸管的阈值电压绝对值设置为小于OFF状态中的阈值电压绝对值,
多个传输晶闸管,其与所述多个置位晶闸管相对应地设置在所述衬底上,分别具有第三阳极端子、第三阴极端子和第三栅极端子,并且分别被顺序地切换为ON状态以将相应的置位晶闸管的阈值电压绝对值设置为小于OFF状态中的阈值电压绝对值,
多个第一连接电阻,其设置在所述衬底上,将所述多个发光晶闸管的所述第一栅极端子与所述多个置位晶闸管的所述第二栅极端子彼此连接,使得所述发光晶闸管与所述置位晶闸管彼此对应,
多个第二连接电阻,其设置在所述衬底上,将所述多个置位晶闸管的所述第二栅极端子与所述多个传输晶闸管的所述第三栅极端子彼此连接,使得所述置位晶闸管与所述传输晶闸管彼此对应,以及
多个第三连接电阻,其设置在所述衬底上,将所述多个发光晶闸管的所述第一栅极端子连接到电源线,该电源线被提供了用于提供驱动电力的电源电位。
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