CN1154969C - 发光元件阵列的驱动装置与驱动方法 - Google Patents

Abstract

在自扫描型发光元件阵列的驱动装置中，第一位发光可控硅被可靠地设置为ON状态，从而稳定从第一位发光可控硅的发光操作的移位。它驱动具有成阵列的多个发光可控硅的发光元件阵列和成阵列的多个移位可控硅(移位可控硅和发光可控硅的每个控制极相连)，该装置包括：按顺序移动移位可控硅ON状态的移位信号的产生单元；及启动发光元件阵列驱动的启动信号的产生单元，其中在移位信号不导致驱动第一移位可控硅的状态下，第一发光可控硅的控制极电压按照启动信号被供给。

Description

发光元件阵列的驱动装置与驱动方法

技术领域

本发明涉及一种发光元件阵列的驱动装置与驱动方法，用于按顺序把至少一个或几个排列成阵列的发光可控硅组设置成发光状态。

背景技术

作为现有技术，自扫描型发光元件阵列(SLED)在以下文献中披露了：日本专利申请公开1-238962，2-208067，2-212170，3-20457，3-194978，4-5872，4-23367，4-296579和5-84971；“光打印集成驱动电路的发光元件阵列的方案(Proposal of lightEmission Element Array For Optical Printer Integrating DriveCircuits)”JAPAN HARD COPY，1991(A-17)；“使用PNPN可控硅结构的自扫式发光元件的方案(Proposal Of Self-Scanning TypeLight Emission Element(SLED)Using PNPN Thyristor Structure)”THE INSTITUTE OF ELECTRONICS，INFORMATION ANDCOMMUNI CATION ENGINEERS，March5，1991；等等。这种SLED作为记录发光元件已经引起了广泛的注意。

图1表示SLED100作为发光元件阵列的例子。在现有技术中，图2是从外部传递给SLED100用于控制图1所示的SLED100的各种控制信号的时序图，并表示所有发光元件都被驱动的一个例子。

在图1中，相应于SLED100的电源电压的VGA101被连接到二极管141，142，143，144和145。这些二极管141，142，143，144和145分别通过电阻102，103，104，105和106与启动脉冲φS 145级联。如图1所示，SLED100包括作为控制元件而被排列成阵列的移位可控硅组S1’，S2’，S3’，S4’，和S5’，和作为发光元件而被排列成阵列的发光可控硅组S1，S2，S3，S4，和S5等。发光可控硅和移位可控硅的控制极信号彼此相连。例如，第一发光可控硅S1的控制极信号和第一移位可控硅S1’的控制极信号相连，并进而被连接到接收启动脉冲φS145的信号输入部分Va。第二发光可控硅S2的控制极信号和第二移位可控硅S2’的控制极信号相连，并进而被连接到二极管141的负极Vb，二极管141被连接到发送启动脉冲φS145的端子Va。第三发光可控硅S3的控制极信号和第三移位可控硅S3’的控制极信号相连，并进而被连接到二极管142的负极Vc。类似地，第五发光可控硅S5的控制极信号和第五移位可控硅S5’的控制极信号相连，并进而被连接到二极管142的负极Ve。

下面参照图2的时序图说明SLED100的驱动方法。

在图2中，开始，启动脉冲φS 145的电压从0V变到5V。通过使启动脉冲φS 145的电压从0V变到5V，Va的电压成为5.0V，Vb的电压成为3.6V(正向电压降为1.4V)，Vc的电压成为2.2V，Vd的电压成为0.8V，Ve及其后面的的电压成为0V。然后，移位可控硅S1’和S2’的控制极信号电压分别从0V变为5.0V和3.6V。在这种情况下，通过把移位脉冲φ1 135的电压从5V变为0V，移位可控硅S1’的阳极，阴极和控制极电位分别成为5V，0V和3.6V。这样，该可控硅具备导通条件，从而移位可控硅S1’成为导通状态。在这种状态下，即使启动脉冲φS 145的电压被设置为0V，因为移位可控硅S1’处于导通状态，所以Va的电压成为5V(例如图2中的4.8V)。这是因为脉冲通过和启动脉冲φS 145有关的电阻102被加上，并且当把该可控硅设置为ON(导通)状态时，其阳极和控制极之间的电位差几乎为0。因此，即使启动脉冲的电压φS 145被设置为0V，第一移位可控硅S1’的ON状态也被维持，因而第一移位操作结束。在这种状态下，如果发光可控硅驱动时钟φI 110被从5V变为0V，因为发光可控硅S1变为具有和移位可控硅S1’成为ON状态时相同的条件，所以发光可控硅S1成为ON状态，因而第一发光可控硅S1发光。在第一发光可控硅S1，通过使发光可控硅驱动时钟φI 110的电压回到5V而使发光可控硅S1的阳极和阴极之间的电位差成为0。这样，因为发光可控硅S1不能流过最小的维持电流，所以发光可控硅S1变为OFF状态，从而使可控硅S1熄灭。

接着说明从移位可控硅S1’到移位可控硅S2’的可控硅的ON状态的转移。即使发光可控硅S1成为OFF状态，移位脉冲φ1 135的电压仍然为0V。这样，移位可控硅S1’仍然处于ON状态，移位可控硅S1’的控制极电压Va是5V(例如图2中的4.8V)，并且Vb的电压是3.6V。在这种状态下，通过把移位脉冲φ2 120的电压从5V变为0V，移位可控硅S2’的阳极，阴极和控制极电压分别成为5V，0V和3.6V，从而使移位可控硅S2’成为ON状态。在移位可控硅S2’成为ON状态之后，通过把移位脉冲φ1 135的电压从0V变为5V，移位可控硅S1’以和发光可控硅S1成为OFF状态相同的方式成为OFF状态。这样，移位可控硅的ON状态便从移位可控硅S1’转移到移位可控硅S2’。这样，通过把发光可控硅驱动时钟φI 110的电压从5V变为0V，可使发光可控硅S2选择地发光。下面说明只有相应于处于ON状态的移位可控硅的发光可控硅发光的原因。因为除去ON状态可控硅(例如S2)的两侧的可控硅(例如S1’和S3’)之外的可控硅的控制极电压都是0V，所以这些可控硅不能成为ON状态。此外，关于两侧移位可控硅(例如S1’和S3’)，因为由于移位可控硅(例如S2’)成为ON状态而使驱动时钟φI 110的电位成为3.6V(在每个发光可控硅上的正向压降)，所以两侧可控硅(例如S1’和S3’)成为这样一种状态，在这种状态下，控制极和阴极之间的电位差为最小，因而可控硅不能流过最小维持电流。因此，便不可能把两侧移位可控硅(例如S1’和S3’)设置为ON状态。

如上所述，一般地说，当供给5V的启动脉冲φS 145的电压时，通过把移位脉冲φ1 135的电压(作为奇数移位可控硅S1’和S3’的驱动信号)变为0V，第一位移位可控硅S1’被设置为ON状态，并且发光可控硅S1的控制极电压被维持在5V。此后，发光可控硅S1的发光可控硅驱动时钟φI 110的电压被设置为0V，从而使发光可控硅S1发光。

然而，作为SLED的特征的移位可控硅的控制极电压按顺序移动的速度根据构成SLED的半导体芯片的制造条件而改变。因此，在进行高速移位和发光操作的情况下，移位可控硅的控制电压的电压转移有时被延迟。也就是说，发生应该发光的发光可控硅不发光，而另一个其控制极电压最高的可控硅发光的现象。结果，使得发光操作的移动成为不稳定的。尤其是，当第一发光可控硅发光时，除去第一位之外的移位可控硅的控制极电压趋向成为这样一种状态，在这种状态下，因为高速移位而使电压不能完全成为0V。在这种状态下，在启动脉冲φS 145的电压被设置为5V，第一位移位可控硅被设置为ON状态的情况下，如果另一个移位可控硅的控制极电压高于第一位移位可控硅的控制极电压，第一位移位可控硅便不能成为ON状态，而其控制极电压高的移位可控硅成为ON状态。因此，如果发光可控硅驱动时钟φI 110的电压被设置为0V以便把第一发光可控硅设置为ON状态，则其位数相应于控制极电压高的上述另一个移位可控硅的位数的发光可控硅要发光。结果，发生了这样的问题，即第一位的发光状态不能按照顺序移向另一位。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而作出的，其目的在于提供一种发光元件阵列驱动装置和驱动方法，用于可靠地首先把第一发光可控硅设置为ON状态，从而稳定发光操作，使得从第一发光可控硅移位。

为了解决上述问题，本发明提供一种发光元件阵列驱动装置，其驱动具有多个排列成阵列的发光可控硅的发光元件阵列和排列成阵列的多个移位可控硅，移位可控硅的每个控制极和发光可控硅的每个控制极相连，所述装置包括：

用于产生用来按顺序移动移位可控硅的ON状态的移位脉冲的产生单元；以及

用于产生用来启动发光元件阵列驱动的启动脉冲的产生单元，

其中在移位脉冲不引起驱动第一移位可控硅的状态下，按照启动脉冲供给第一发光可控硅的控制极电压。

上述装置还包括用于产生用来选择地使发光可控硅发光的驱动信号的产生装置。

本发明还提供了一种发光元件阵列驱动方法，用于驱动具有多个排列成阵列的发光可控硅的发光元件阵列和排列成阵列的多个移位可控硅，移位可控硅的每个控制极和发光可控硅的每个控制极相连，所述方法包括：用于按照启动脉冲启动发光元件阵列的驱动的启动步骤；以及根据移位脉冲按顺序地移动移位可控硅的ON状态，以便按顺序把移位可控硅设置为ON状态的移位步骤，其中在移位脉冲不引起驱动第一移位可控硅的状态下，按照启动脉冲施加和第一移位可控硅相连的第一发光可控硅的控制极电压。

附图说明

图1是SLED的基本结构的例子的示意图；

图2是表示常规的控制信号及其时序的时序图；

图3是表示在本发明的一个实施例中的SLED驱动控制装置的基本结构的例子的方块图；

图4是表示在本发明的一个实施例中的用于控制SLED的控制信号及其时序的时序图；

图5是表示在本发明的实施例中的SLED的结构的例子的示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施例。

图3表示用于驱动作为发光元件阵列的SLED的驱动装置的结构。图4是用于说明图3所示的操作的时序图。

虽然SLED的内部结构和图1所示的常规的SLED的内部结构相同，但是在图5中还是示出了这种SLED的内部结构，以便说明问题。

在图5中，相应于SLED100的电源电压的VGA101被连接到二

虽然SLED的内部结构和图1所示的常规的SLED的内部结构相同，但是在图5中还是示出了这种SLED的内部结构，以便说明问题。

在图5中，相应于SLED100的电源电压的VGA101被连接到二极管141，142，143，144和145，这些二极管141，142，143，144和145分别通过电阻102，103，104，105和106与启动脉冲φS 140级联。如图5所示，SLED100包括作为控制元件而被排列成阵列的移位可控硅组S1’，S2’，S3’，S4’，和S5’，和作为发光元件而被排列成阵列的发光可控硅组S1，S2，S3，S4，和S5等。发光可控硅和移位可控硅的控制极信号彼此相连。例如，第一发光可控硅S1的控制极信号和第一移位可控硅S1’的控制极信号相连，并进而被连接到接收启动脉冲φS 140的信号输入部分Va。第二发光可控硅S2的控制极信号和第二移位可控硅S2’的控制极信号相连，并进而被连接到二极管141的负极Vb，二极管141被连接到接收启动脉冲φS 140的端子Va。第三发光可控硅S3的控制极信号和第三移位可控硅S3’的控制极信号相连，并进而被连接到二极管142的负极Vc。类似地，第五发光可控硅S5的控制极信号和第五移位可控硅S5’的控制极信号相连，并进而被连接到二极管144的负极Ve。

应当注意，在本实施例中，因为启动信号和移位信号和常规信号中的这些信号的功能不同，所以其标号也和图1中的不同，而在图5中的其它部分附加了和图1相同的标号。

如图3所示，其中的驱动装置包括用于输出用来在电子照相记录介质上形成永久的可视图像的图像数据的图像数据输出单元301，具有SLED驱动电路302的用于输出读时钟信号320的SLED控制单元303，其被用于对图像数据输出单元301读出图像数据310，并输入从图像数据输出单元301输出的图像数据310，从而产生SLED(LED阵列)驱动信号305，以及SLED头304，其具有SLED的用来按照顺序设置发光状态的移位可控硅和发光可控硅。在SLED头304中，已在背景技术中说明的多个SLED100被排列成为阵列，如图3的标号100-1到100-7所示。SLED(LED阵列)驱动信号305含有来自电源的信号330，到GND的信号335，移位时钟φ1 340，移位时钟φ2 345，发光可控硅驱动时钟φI 350和启动脉冲φS 355。发光可控硅驱动时钟φI 1到φI 7用于选择地使每个SLEDS中的发光元件发光或导通，这些时钟信号是7位的并行信号，其中每位信号和SLED100-1到100-7相对应。在SLEDS的数量大的情况下，因为发光可控硅驱动时钟的位宽也变大，所以需要通过合适地进行编码处理来减少信号线的数量。

因为其它信号例如来自电源的信号330，到GND的信号335，移位时钟φ1 340，移位时钟φ2 345，和启动脉冲φS 355对于每个SLEDS是共用的，所以上述每个信号的信号线数量可以规定为1。

图4是移位脉冲φ1，移位脉冲φ2，启动脉冲φS和由图像数据310以及发光时钟(未示出)构成的发光可控硅驱动时钟φI的时序图。通过图3所示的SLED驱动电路302把来自SLED控制电路303的SLED驱动信号305输出到SLED头304。

在图4中，在脉冲φS和脉冲φ1的波形中的虚线部分表示常规的SLED驱动信号波形，而在本实施例中的波形由实线表示。在本发明中，由5V的电压施加启动脉冲φS的时间被延长直到这样一个时间，在此时刻常规的第一位移位可控硅S1’的ON状态结束(即时刻t420)，而不把第一位移位可控硅S1’设置为ON状态。这样，第一位发光可控硅S1的控制极电压按照启动脉冲φS 140而被提供，从而维持发光可控硅S1的ON状态。因为第一位移位可控硅S1’不被设置为ON状态，所以其控制极电压仍然不完全为0V的移位可控硅(除去第一位)不被设置为ON状态。此外，可以确保除去第一位(例如S2’)之外的移位可控硅的控制极电压变为0V所需的时间(从t410到t420)。第一位移位可控硅S1’的控制极电压按照启动脉冲φS 140被保持为5V。通过启动脉冲φS 140把第一位移位可控硅S1’的控制极电压保持为5V。这样，通过利用5V的启动脉冲φS 140提供第一位发光可控硅S1的控制极电压，确保第一位发光可控硅S1被设置为ON状态，从而稳定从第一位发光可控硅S1到第五位发光可控硅S5的移位操作。当第一位发光可控硅S1处于ON状态时，通过设置驱动时钟φI为ON状态，可以选择地使发光可控硅S1发光。

因为直到上述移位可控硅(例如S2’)的控制极电压成为0V的时间可以是从时刻t410到时刻t420的一段时间，如图4所示，在这种情况下，当发光可控硅S2成为ON状态时的时间可以延长到时刻t430。

在第一位移位可控硅之后的移位可控硅的移位操作按照移位信号以和现有技术中相同的方式进行。

此外，每个发光可控硅的发光操作按照驱动时钟φI以和现有技术中相同的方式进行，从而使每个发光可控硅有选择地发光。

在上面的说明中，图5中示出了5对可控硅，以便简化说明。不过，实际上设置有数百对可控硅。

如上所述，按照本发明的LED阵列驱动装置，5V电压的启动脉冲φS 140的施加时间被延长到在常规情况下第一位移位可控硅S1’的ON状态结束的时刻，而不把第一位移位可控硅S1’设置为ON状态。这样，第一位发光可控硅S1的控制极电压按照启动脉冲φS 140提供，从而维持第一位发光可控硅S1的ON状态，使得确保第一位发光可控硅S1被设置为ON状态。结果，可以稳定从第一位起的发光元件的移动操作。

如上所述，本发明参照最佳实施例进行了说明。不过本发明不限于所述的实施例。也就是说，在所附的权利要求的范围内，可以作出各种改型和应用。

Claims (9)

1.一种发光元件阵列驱动装置，其驱动具有排列成阵列的多个发光可控硅的发光元件阵列和排列成阵列的多个移位可控硅，移位可控硅的每个控制极和发光可控硅的每个控制极相连，所述装置包括：

用于产生用来按顺序移动移位可控硅的ON状态的移位脉冲的产生单元；以及

用于产生用来启动发光元件阵列的驱动的启动脉冲的产生单元，

其中在移位脉冲不引起驱动第一移位可控硅的状态下，第一发光可控硅的控制极电压按照启动脉冲被供给。

2.如权利要求1所述的装置，其中用于提供第一发光可控硅的控制极电压的启动脉冲直到第二移位可控硅成为ON状态被保持在高电位，并且在第二发光可控硅成为ON状态之前被设置为低电位。

3.如权利要求1所述的装置，其中移位脉冲含有和奇数移位可控硅的每个阴极相连的第一移位脉冲和与偶数移位可控硅的每个阴极相连的第二移位脉冲。

4.如权利要求1所述的装置，其中电源电压被提供给每个发光可控硅和每个移位可控硅的阳极。

5.如权利要求1所述的装置，其中所述装置具有多个串级连接的二极管，其中每个二极管的正极和移位可控硅以及发光可控硅的控制极相连，每个二极管还通过每个电阻和电源相连，并且启动脉冲被提供给多个二极管中第一个二极管的正极。

6.如权利要求1所述的装置，还包括用于产生用来选择地使发光可控硅发光的驱动信号的产生装置。

7.一种发光元件阵列驱动方法，用于驱动具有多个排列成阵列的发光可控硅的发光元件阵列和排列成阵列的多个移位可控硅，移位可控硅的每个控制极和发光可控硅的每个控制极相连，所述方法包括：

用于按照启动脉冲启动发光元件阵列的驱动的启动步骤；以及

根据移位脉冲按顺序地移动移位可控硅的ON状态，以便按顺序把移位可控硅设置为ON状态的移位步骤，

其中在移位脉冲不引起驱动第一移位可控硅的状态下，按照启动脉冲施加和第一移位可控硅相连的第一发光可控硅的控制极电压。

8.如权利要求7所述的方法，其中用于提供第一发光可控硅的控制极电压的启动脉冲直到第二移位可控硅成为ON状态被保持在高电位，并且在第二发光可控硅成为ON状态之前被设置为低电位。

9.如权利要求7所述的方法，其中在所述移位步骤中，产生和奇数移位可控硅的每个阴极相连的第一移位脉冲和与偶数移位可控硅的每个阴极相连的第二移位脉冲。

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