JP2015041453A - Drive circuit for light-emitting element, light exposure head, and image formation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子の駆動回路、露光ヘッド及び画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a driving circuit for a light emitting element, an exposure head, and an image forming apparatus.
発光素子を用いた駆動回路として、例えば露光ヘッドの駆動回路が挙げられる。発光素子を用いた露光ヘッドの中で、特に有機エレクトロルミネセンス(EL)素子を用いた露光ヘッドは、一般的に発光素子からなる画素を基板上に複数個、直線状に配置して構成される。各画素の発光量をデータに応じた輝度で正確に発光させるためには、各発光素子に流す電流量を正確に制御することが望まれる。 An example of a driving circuit using a light emitting element is an exposure head driving circuit. Among exposure heads using light emitting elements, in particular, exposure heads using organic electroluminescence (EL) elements are generally configured by arranging a plurality of pixels composed of light emitting elements on a substrate in a straight line. The In order to accurately emit the light emission amount of each pixel with the luminance according to the data, it is desired to accurately control the amount of current flowing through each light emitting element.
一般に、各発光素子に流す電流量を正確に制御するために、画素毎に薄膜トランジスタ(TFT)等のスイッチング素子(アクティブ素子、以下「TFT」として説明する)を備えた構成を有している。そして、TFTの特性ばらつきを抑制する技術として、複数の走査線を用いて制御する画素回路技術が用いられている。 In general, in order to accurately control the amount of current flowing through each light emitting element, each pixel has a configuration including a switching element (active element, hereinafter referred to as “TFT”) such as a thin film transistor (TFT). As a technique for suppressing variation in TFT characteristics, a pixel circuit technique for controlling using a plurality of scanning lines is used.
また、露光ヘッドは、高解像度であることが望まれる。特許文献1には、画素が高密度に配置されたレイアウトが開示されている。特許文献1に示されたレイアウトを含む露光ヘッドの構成を図12に示す。図12において、1は基板、2は画素、3はデータ線、4は走査回路、5は第1電源配線、6は第2電源配線、7は端子部、8は走査線である。画素2は、画素回路と発光素子を含む。
The exposure head is desired to have a high resolution.
しかし、特許文献1のように画素を高密度に配置すると、画素2内の画素回路の短辺幅は小さくなる。そのため、走査線8を画素回路の短辺側から進入させようとすると、同じ方向からデータ線3等の他の信号線が進入している場合、配線が密集しレイアウトが困難になる。また、上述したように、TFTの特性ばらつきを抑制するために、走査回路4から延伸する走査線8が複数本あった場合、画素回路の短辺側から複数の配線を進入させる事はさらに困難となる。画素回路の短辺側に走査線8を配置しようとすると、画素回路の短辺側の幅を大きくしなくてはならないが、その場合は画素ピッチが広がり、画素2を高密度に配置できなくなってしまう。
However, when the pixels are arranged at high density as in
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、発光素子の駆動回路において、画素サイズを大きくすることなく、複数の走査線を画素回路内に進入させることができる発光素子の駆動回路を提供する事を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and in a driving circuit for a light emitting element, the driving of the light emitting element that allows a plurality of scanning lines to enter the pixel circuit without increasing the pixel size. The purpose is to provide a circuit.
上記課題を解決するために、本発明は、一列に配列された複数の画素回路と、走査信号を出力する走査回路と、前記走査信号を前記画素回路に入力する走査線を有し、
前記画素回路は、前記画素回路の配列方向の長さよりも、前記画素回路の配列方向と垂直な方向の長さが長く、
前記走査回路は、前記画素回路の長手方向の延長線上の領域に配置され、
前記走査線は、前記画素回路間で前記画素回路の短手方向から前記画素回路に進入することを特徴とする発光素子の駆動回路を提供するものである。
In order to solve the above problems, the present invention includes a plurality of pixel circuits arranged in a line, a scanning circuit that outputs a scanning signal, and a scanning line that inputs the scanning signal to the pixel circuit,
The pixel circuit is longer in a direction perpendicular to the arrangement direction of the pixel circuits than in the arrangement direction of the pixel circuits,
The scanning circuit is disposed in a region on an extension line in the longitudinal direction of the pixel circuit,
The scanning line provides a driving circuit for a light emitting element, wherein the scanning line enters the pixel circuit from a short direction of the pixel circuit between the pixel circuits.
本発明によれば、画素サイズを大きくせずに多数の走査線を画素回路に進入させることが出来るようになる。その結果、高密度に配置された画素回路内に、トランジスタのばらつき補償や発光素子のON期間制御等の機能を搭載して、駆動回路を高機能化することができる。 According to the present invention, a large number of scanning lines can enter the pixel circuit without increasing the pixel size. As a result, functions such as transistor variation compensation and light-emitting element ON period control can be mounted in the pixel circuits arranged at high density, so that the drive circuit can be enhanced.
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
≪発光素子の駆動回路及び露光ヘッド≫
〔第一実施形態〕
図1及び図2を用いて、感光ドラムに光照射して潜像を露光する露光ヘッドに、本発明の発光素子の駆動回路を用いた例ついて説明する。図1は本発明の発光素子の駆動回路を用いた露光ヘッドの構成を示す概略図である。図2は図1の画素2の部分を示す部分拡大構成図であり、画素2の2ブロック分(k番目のブロックと、k+1番目のブロック)の配置と構成を示す図である。なお、図2においてデータ線3と第1電源配線5は省略している。
≪Light emitting element drive circuit and exposure head≫
[First embodiment]
An example in which the light emitting element driving circuit of the present invention is used in an exposure head for exposing a photosensitive drum to light to expose a latent image will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic view showing the arrangement of an exposure head using a drive circuit for a light emitting device according to the present invention. FIG. 2 is a partially enlarged configuration diagram showing a portion of the
本発明の露光ヘッドは、基板1の上に、画素2が一方向に並ぶように複数形成されている。基板1として、例えば、ガラス基板やシリコン基板等を用いることができる。画素2は、図2に示すように、発光素子11と画素回路10を有し、発光素子11及び画素回路10は共に一列に並ぶように配列されている。発光素子11としては、例えば、発光ダイオード(LED)、無機EL素子、有機EL素子等を用いることができる。
A plurality of exposure heads of the present invention are formed on a
画素回路10は、画素回路10の配列方向の長さよりも、画素回路10の配列方向と垂直な方向の長さが長い。図2で示す画素回路10は略長方形状となっている。画素回路10は、隣接する複数の画素回路からなる複数のブロックに分割されている。具体的には、画素回路10は、隣接するm個(mは2以上の整数)の画素で1ブロックとしてまとめられており、全体でNブロック(Nは2以上の整数)配置されている。さらに、各ブロックは、画素回路10の配列方向と同じ方向に一列に配列されている。
The
データ線3はデータ信号を伝送する配線であり、本実施形態では1ブロックを構成する画素回路10の数に対応したm本のデータ線が並んでいる。走査回路4には、クロック信号CK、CKBやゲート信号ST、P等の制御信号が入力され、ブロック毎に走査線8に走査信号(P1、P2)を出力する。走査回路4内にはシフトレジスタを含み、走査信号がブロック単位でタイミングをシフトして出力される。また、走査回路4は、画素回路10の長手方向の延長線上のいずれかの領域に配置される。走査回路4内のシフトレジスタは、画素回路10の配列方向に信号が進むように配置されている。
The
走査線8は、走査回路4から、画素回路10の配列方向と垂直な方向に延伸する配線部分を有しており、画素回路10が配列されている領域のブロック間まで延びる。画素回路の配列方向と垂直な方向に延伸する配線部分が配置されている画素回路10間の間隔は、他の画素回路10間の間隔よりも広くなっている。即ち、ブロック間の間隔(図2ではkブロックのm番目の画素回路10とk+1ブロックの1番目の画素回路10の間隔)は、ブロック内の画素回路10間の間隔よりも広くなっている。そして、走査線8はブロック間で垂直に折れ曲がり、画素回路10の短手方向(長辺側)から画素回路10に進入し、ブロック内の複数の画素回路10に亘って画素回路10の配列方向に延伸する。ブロック毎に走査信号のタイミングが異なるため、ブロック毎に異なる走査線8が設けられている。なお、図1及び図2では2本の走査線8により2種の走査信号を画素回路10に入力する構成となっているが、走査線8の数は、これに限るものではない。
The
それぞれの画素回路10には電源配線5及び6によって電源電圧が供給される。上記の信号や電源電圧は端子部7により基板1上に供給される。画素回路10内で、入力データに応じた出力電流が生成され、発光素子11に電流が流れる。その電流は、発光素子11に接続された第2電源配線6に流れていく。
A power supply voltage is supplied to each
図2では、走査線8をブロック間に配置する為に、画素回路10の間隔は、ブロック間の間隔の方がブロック内の画素回路間隔よりも広くなるように配置している。しかし、ブロック間の発光素子11の間隔とブロック内の発光素子11の間隔は同じになるように配置する。つまり、すべての発光素子11は等間隔になるように配置することにより、ブロック間の画素回路10の間隔の方が、ブロック間の発光素子11の間隔よりも広い構成となる。
In FIG. 2, in order to arrange the
図3は図2と同様の部分を示す別の部分拡大構成図であり、ブロック間と画素回路10間の間隔を同じにした場合の図である。ブロック間と画素回路10間の間隔が同じであり、発光素子11も等間隔に並んでいる。これは、画素回路10に進入する本数分の走査線8の幅と間隔の合計に比べて、画素間隔を広く取ることができる場合に用いることができる。つまり、画素回路10間に走査線8を必要な本数配置するスペースがある位、画素回路10間の間隔が広い場合は、ブロック間と画素回路10の間隔を同じにすることができる。
FIG. 3 is another partial enlarged configuration diagram showing the same part as in FIG. 2, and is a diagram in the case where the interval between the blocks and the
図4も図2と同様の部分を示す別の部分拡大構成図であり、ブロック間と画素回路10間の間隔が同じである点は図3と同じであるが、発光素子11が等間隔で配置され、かつ、千鳥配置されている。千鳥配置することにより、発光素子11の配列方向で発光素子11を隙間なく配置することができる。図2および図3のように直線状に発光素子11を配置した場合、発光素子11間の隙間が存在する可能性が高く、隙間部分では発光することができない。しかし、図4のように配置することで、発光素子11の配列方向に対して、隣接する発光素子11の隙間がないため、発光素子11間は千鳥配置された隣の列の発光素子11の発光により補う事が出来る。また、図2の構成で、発光素子の配置を図4のように千鳥配置にすることも可能である。
FIG. 4 is another partially enlarged configuration diagram showing the same part as FIG. 2, and is the same as FIG. 3 in that the interval between the blocks and the
図5は画素2の回路の結線状態を示す一例図である。回路構成について説明する。画素回路10は3つのPMOSトランジスタと1つの保持容量C1から構成される。選択トランジスタであるスイッチトランジスタTr1のゲート電極に走査信号P1が入力され、ソースまたはドレインの一方にデータ線3が接続される。ソースまたはドレインの他方は、駆動トランジスタTr2のゲートに接続され、Tr2のソースは第1電源配線5に、ドレインはTr3のソースに接続される。Tr3のゲートに走査信号P2が入力され、ドレインは発光素子11のアノード電極に接続される。Tr2のゲートとソース間に保持容量C1が配置され、画素回路10内に書き込まれたデータ電圧を保持する。さらに、発光素子11のカソードは全画素共通に設けられた共通電位である第2電源配線6に接続される。アノード電極、又はカソード電極のどちらか一方は、光取り出し面とするため、透明電極(例えば酸化インジウムスズ(ITO)やインジウム亜鉛酸化物(IZO)など)によって形成する。
FIG. 5 is an example diagram illustrating a connection state of the circuit of the
回路動作について説明する。データ線3に該当画素に対応するデータを設定したタイミングで、スイッチングトランジスタTr1がONする。そしてデータが保持容量C1に書き込まれる。その後、Tr1がOFFすることで、データが画素回路10内に保持される。同時に、駆動トランジスタTr2のゲートソース間電圧に応じた駆動電流がTr2から流れる。Tr3は、電流を発光素子11に流す期間を制御するスイッチとして機能する。走査信号P2がLowレベルの時にTr3がONするので、走査信号P2により、発光素子11の発光期間、タイミングを制御することができる。図5は走査線8が2本ある画素回路10の一例を示したが、本発明は、走査線8の数に限定されず、どのような画素回路構成にも適用することができる。本実施形態では、画素回路10はPMOSで構成された例を示したが、このトランジスタ(Tr)極性に限定されない。具体的には、NMOSの単チャンネルで構成した回路や、NMOSおよびPMOSが混在した回路でも良い。
The circuit operation will be described. At the timing when data corresponding to the corresponding pixel is set in the
図6は、図2の画素回路10のレイアウトの一例図である。図6は、基板1裏面側から見た図となっており、一番手前にポリシリコン層、次に、ゲート電極層、その次に、アルミ電源配線層が配置されている。具体的には、トランジスタ部12がポリシリコン層で形成される。走査線8、トランジスタゲート電極13、保持容量C1の一端14がゲート電極層で形成される。データ線3、第1電源配線5、第1電源配線5に繋がっている保持容量C1の他端15はアルミ電源配線層で形成される。また、ポリシリコン層と、別の層及び部材を接続するためにコンタクトホール16が形成されている。
FIG. 6 is an example of a layout of the
走査線8は、それぞれ走査信号P1とP2が伝送される走査線8が2本配置されている。走査線8は、走査回路4から、画素回路10の配列方向と垂直な方向に延伸し、画素回路10のブロック間まで延びる。そして、走査線8はブロック間で垂直に折れ曲がり、画素回路10の短手方向(長辺側)から画素回路10に進入し、ブロック内の複数の画素回路10に亘って、隣接する画素回路10の境界線を横切るように、画素回路10の配列方向に延伸する。
The
図6のように、画素回路10が、画素回路10の配列方向の長さよりも、画素回路10の配列方向と垂直な方向の長さが長い場合(縦長の場合)、画素回路10内に走査線8を長手方向(短辺側)から複数本進入させることは困難である。そこで、ブロック間の間隔を、ブロック内の画素回路10間の間隔よりも広くし、走査線8をブロック間に延伸させ、ブロック間で折り曲げて画素回路10の配列方向に延伸させる。これにより、画素回路10の短手方向(長辺側)から走査線8を画素回路10に進入させることができる。
As shown in FIG. 6, when the length of the
本実施形態では、画素回路10の長手方向(短辺側)に複数の走査線8を配置するレイアウト上の余裕がなくても、画素回路10のブロック間の間隔を他の画素回路10間の間隔よりも広くし、そこに複数の走査線8の画素回路の配列方向と垂直な方向に延伸する配線部分を配置することができる。そして、ブロック間で画素回路10の配列方向に走査線8を延伸させることで、画素回路10の短手方向(長辺側)から複数の走査線8を進入させることができる。
In the present embodiment, even if there is no room on the layout in which the plurality of
本発明の発光素子の駆動回路は、図5のTr3を省略して、図7に示すように画素回路10に進入する走査線8を1本とすることもできる。図8は、図7の画素回路10のレイアウトの一例図であり、基板1裏面側から見た図である。図6では、配線層を3層でレイアウトしていたが、図8では、一番手前にポリシリコン層、次にゲート電極層の2層で構成している。そのため、画素回路10の長手方向(短辺側)に配置されたデータ線3と同じ層で走査線8を配置しようとするとスペースが無い。しかし、本発明の発光素子の駆動回路は、画素回路10の短手方向(長辺側)から走査線8を進入させるため、長手方向(短辺側)のスペースに関係なく、複数の走査線8を画素回路10に進入させることが可能である。
In the drive circuit for the light emitting element of the present invention, Tr3 in FIG. 5 can be omitted, and one
上記実施形態では、発光素子の種類について限定はしていないが、本発明は、有機EL素子の点灯を制御する駆動回路に好適に用いられるものである。また、発光素子を露光ヘッドに用いた例について説明したが、発光素子が一列に配置されたライン状光源の駆動回路等にも適用することができる。 In the said embodiment, although the kind of light emitting element is not limited, this invention is used suitably for the drive circuit which controls lighting of an organic EL element. Further, although the example in which the light emitting element is used for the exposure head has been described, the present invention can also be applied to a drive circuit for a line light source in which the light emitting elements are arranged in a row.
〔第二実施形態〕
図9及び図10を用いて、本発明の発光素子の駆動回路を用いた露光ヘッドの第二実施形態について説明する。図9は本発明の発光素子の駆動回路を用いた露光ヘッドの構成を示す概略図である。本実施形態は、各ブロック間と画素回路10間の間隔を同じにした場合の走査線8の配置方法に特徴がある。走査線8幅に比べ、画素回路10間隔をあまり広く取ることができなく、かつ、ブロック間間隔を画素回路10間隔と同じにしたい場合に好適である。なお、走査線8と画素2の配置以外は、第一実施形態と同じであるので説明を省略する。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the exposure head using the light emitting element driving circuit of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a schematic view showing the arrangement of an exposure head using the light emitting element driving circuit of the present invention. The present embodiment is characterized in the arrangement method of the
画素回路10は、等間隔に配置され、ブロック間と画素回路10間の間隔が同じである。複数の走査線8のうち1本は、走査回路4から画素回路10の配列方向と垂直な方向に延伸し、画素回路10と画素回路10の隙間を通り、画素回路10が配列されている領域まで延びる。そして、走査線8は画素回路10間でT字型に左右に折れ曲がり、画素回路10の短手方向(長辺側)から画素回路10に進入し、ブロック内の複数の画素回路10に亘って画素回路10の配列方向に延伸する。他の走査線8は、走査回路4から画素回路10の配列方向と垂直な方向に延伸し、1本目の走査線8とは異なる位置の画素回路10の隙間を通り、画素回路10が配列されている領域まで延伸され、1本目の走査線8とは電気的に接触しない様にして交差する。そして、1本目の走査線8と同様に画素回路10の配列方向に延伸する。
The
図10は、図9の画素回路10のレイアウトの一例図である。図10は、基板1裏面側から見た図となっており、一番手前にポリシリコン層、次に、ゲート電極層、その次に、アルミ電源配線層が配置されている。走査線8は、ゲート電極層に形成されている。但し、走査信号P1を伝送する走査線8と走査信号P2を伝送する走査線8の電気的接触を避けるため、走査信号P2を伝送する走査線8はゲート電極層からアルミ電源配線層にコンタクトホール16を経由して乗り換え、走査信号P1を伝送する走査線8と交差する。そして、再度ゲート電極層へコンタクトホール16を経由して戻り、そこから、画素回路10の配列方向に延伸する。3本目以降の走査線8がある場合も、走査信号P2を伝送する走査線8と同様に配置することができる。
FIG. 10 is an example of a layout of the
本実施形態では、画素回路10の長手方向(短辺側)に複数の走査線8を配置するレイアウト上の余裕が無くても、画素回路10間の間隔を全て同じにしたまま、異なる位置の画素回路10間に複数の走査線8を通すことができる。そして、画素回路10間で画素回路10の配列方向に走査線8を折り曲げることで、画素回路10の短手方向(長辺側)から複数の走査線8を画素回路10に進入させることができる。
In the present embodiment, even if there is no room on the layout in which the plurality of
≪画像形成装置≫
本発明の発光素子の駆動回路を用いた露光ヘッドを備える画像形成装置の一実施形態を、図11を用いて説明する。画像形成装置100は、感光ドラム105と、帯電器106と、本発明の発光素子の駆動回路を備えた露光ヘッド107と、現像器108と、転写器109と、を備える記録ユニット104を有する。また、搬送ローラー103と、定着器110と、を有する。
≪Image forming device≫
One embodiment of an image forming apparatus including an exposure head using the drive circuit for a light emitting element of the present invention will be described with reference to FIG. The
記録ユニット104では、まず、円柱状の感光ドラム105の表面を帯電器106で均一に帯電させ、露光ヘッド107がデータに応じて発光して静電潜像を感光ドラム105に形成する。静電潜像は露光ヘッド107の感光量(照度、時間)によって制御することができる。次に、記録ユニット104では、現像器108によって静電潜像にトナーを付着させ、転写器109によって静電潜像に付着したトナーを用紙102に転写する。このようにして、記録ユニット104を介して画像データが転写された用紙102は、定着器110によってトナーが定着され、排出される。なお、用紙102が搬送ローラー103によって記録ユニット103に搬送されるタイミングは適宜設定できる。本実施形態においては、記録ユニット104が1つのモノクロ画像形成装置を例にして説明したが、それに限るものではなく、記録ユニット104を複数備えたカラー画像形成装置でもかまわない。
In the
1:基板、2:画素、3:データ線、4:走査回路、5:第1電源配線、6:第2電源配線、7:端子部、8:走査線、10:画素回路、11:発光素子100:画像形成装置、107:露光ヘッド 1: substrate, 2: pixel, 3: data line, 4: scanning circuit, 5: first power supply wiring, 6: second power supply wiring, 7: terminal portion, 8: scanning line, 10: pixel circuit, 11: light emission Element 100: Image forming apparatus, 107: Exposure head
Claims (10)
前記画素回路は、前記画素回路の配列方向の長さよりも、前記画素回路の配列方向と垂直な方向の長さが長く、
前記走査回路は、前記画素回路の長手方向の延長線上の領域に配置され、
前記走査線は、前記画素回路間で前記画素回路の短手方向から前記画素回路に進入することを特徴とする発光素子の駆動回路。 A plurality of pixel circuits arranged in a line; a scanning circuit that outputs a scanning signal; and a scanning line that inputs the scanning signal to the pixel circuit;
The pixel circuit is longer in a direction perpendicular to the arrangement direction of the pixel circuits than in the arrangement direction of the pixel circuits,
The scanning circuit is disposed in a region on an extension line in the longitudinal direction of the pixel circuit,
The driving circuit of a light emitting element, wherein the scanning line enters the pixel circuit from a short direction of the pixel circuit between the pixel circuits.
データ線を介して供給されるデータ信号を前記駆動トランジスタに供給する選択トランジスタを備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の発光素子の駆動回路。 The pixel circuit includes a driving transistor that supplies a driving current to a light emitting element connected to the pixel circuit;
4. The light emitting element driving circuit according to claim 1, further comprising: a selection transistor that supplies a data signal supplied via a data line to the driving transistor. 5.
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