JP4259551B2 - 電気光学装置、駆動回路および電子機器 - Google Patents

電気光学装置、駆動回路および電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、発光素子などの電気光学素子の光量(階調)を制御する技術に関する。
複数の電気光学素子を配列した電気光学装置においては、各電気光学素子の特性やこれを制御する能動素子の特性のバラツキ(設計値からの誤差や各素子間の相違)に起因した光量のムラが問題となる。そこで、電気光学素子に供給される駆動信号を各電気光学素子の特性に応じて補正する各種の技術が従来から提案されている。例えば特許文献1には、発光素子の特性に応じた補正データを記憶するレジスタと、補正データに応じて駆動信号の電流値を設定するD/A変換器とを、発光素子ごとに配置した構成が開示されている。
特開平8−39862号公報(特に図6)
しかし、特許文献1の構成においては、レジスタとD/A変換器とが総ての発光素子の各々について個別に設置されるから、駆動回路の規模が肥大化して製造コストが増大するという問題がある。特に、補正データの数値の範囲の拡大や補正の分解能の向上によって補正を高精度化しようとした場合には、レジスタやD/A変換器の規模を拡大せざるを得ないから、以上の問題はいっそう深刻となる。このような事情に鑑みて、本発明は、各電気光学素子の光量のムラを小規模な駆動回路によって低減するという課題の解決を目的としている。
以上の課題を解決するために、本発明に係る電気光学装置は、駆動信号に応じた光量となる複数の電気光学素子と、駆動信号を出力する複数の単位回路と、補正データに応じた制御信号を各々が生成する複数の信号生成回路(例えば図2の電流生成回路22)とを具備し、複数の単位回路は、複数の信号生成回路の何れかが生成した制御信号と電気光学素子に指定された階調とに応じた駆動信号を生成する複数の独立型単位回路と、複数の独立型単位回路のうち第1の独立型単位回路に供給される制御信号と第2の独立型単位回路に供給される制御信号と電気光学素子に指定された階調とに応じた駆動信号を生成する従属型単位回路とを含む。なお、制御信号は電流信号(例えば図2の制御電流IC)および電圧信号の何れでもよい。同様に、駆動信号は電流信号および電圧信号の何れでもよい。
以上の構成においては、第1の独立型単位回路の制御信号と第2の独立型単位回路の制御信号とに応じて従属型単位回路の駆動信号が生成される(例えば各制御信号に応じて駆動信号の電流値や電圧値が設定される)から、従属型単位回路について信号生成回路は不要である。したがって、総ての単位回路について信号生成回路(例えばD/A変換器)が設置された構成と比較して、小規模で構成が簡素な駆動回路を利用しながら各電気光学素子の光量のムラを低減することができる。
本発明の好適な態様において、複数の電気光学素子は所定の方向に配列し、第1の独立型単位回路が駆動する電気光学素子と、第2の独立型単位回路が駆動する電気光学素子とは、従属型単位回路が駆動する電気光学素子を所定の方向に挟む各位置に配置される。以上の態様によれば、従属型回路の駆動する電気光学素子の光量がこれに隣接する電気光学素子(独立型単位回路が駆動する素子)の補正データに応じて補正されるから、相近接する電気光学素子同士の特性は類似するという傾向に合致した高精度な補正が実現される。
一方、複数の電気光学素子が、第1列と第2列とを含む複数列に配列する構成においては、電気光学素子の特性が各列で相違する場合がある。そこで、複数の電気光学素子が複数列に配列された構成においては、第1列の電気光学素子を駆動する従属型単位回路(例えば図6の従属型単位回路Ub_G1)が、第1列の電気光学素子を駆動する第1および第2の独立型単位回路(例えば図6の独立型単位回路Ua_G1)に供給される各制御信号に応じた駆動信号を生成し、第2列の電気光学素子を駆動する従属型単位回路(例えば図6の従属型単位回路Ub_G2)が、第2列の電気光学素子を駆動する第1および第2の独立型単位回路(例えば図6の独立型単位回路Ua_G2)に供給される各制御信号に応じた駆動信号を生成する構成も好適である。以上の態様によれば、電気光学素子の光量が列ごとに個別に補正されるから、電気光学素子の光量のムラをいっそう有効に抑制することが可能となる。なお、以上の態様の具体例は第2実施形態として後述される。
本発明の好適な態様において、複数の単位回路は、第1の独立型単位回路に供給される制御信号と第2の独立型単位回路に供給される制御信号と電気光学素子に指定された階調とに応じた駆動信号を各々が生成する複数の従属型単位回路を含む。以上の形態においては、第1の独立型単位回路の制御信号と第2の独立型単位回路の制御信号とに応じて複数の従属型単位回路の駆動信号が制御されるから、各制御信号に応じてひとつの従属型単位回路の駆動信号が制御される構成と比較して、信号生成回路の個数がさらに削減される。したがって、駆動回路の規模が縮小されるという効果はいっそう顕著となる。なお、以上の態様の具体例は第3実施形態として後述される。
さらに具体的な態様において、複数の従属型単位回路の各々は、当該従属型単位回路が駆動する電気光学素子に位置が近い電気光学素子に対応した独立型単位回路に供給される制御信号ほど加重値(重み値)が大とされた各制御信号の加重平均に応じた駆動信号を生成する。以上の形態によれば、複数の従属型単位回路によって駆動される各電気光学素子の光量が、当該電気光学素子に位置が近い電気光学素子について独立型単位回路が実行する補正の影響を大きく受けるように補正される。したがって、信号生成回路の個数を削減しながらも各電気光学素子の光量を高精度に補正することが可能となる。なお、以上の態様の具体例は第4実施形態として後述される。
本発明の具体的な態様において、信号生成回路は、補正データに応じた電流値の制御電流を制御信号として生成し、独立型単位回路は、制御電流が流れる第1トランジスタ(例えばトランジスタQ1)と、第1トランジスタとカレントミラー回路を構成する第2トランジスタ(例えばトランジスタQ2)とを含み、従属型単位回路は、第1の独立型単位回路の第1トランジスタとカレントミラー回路を構成する第3トランジスタ(例えばトランジスタR1)と、第2の独立型単位回路の第1トランジスタとカレントミラー回路を構成する第4トランジスタ(例えばトランジスタR2)とを含み、第3トランジスタおよび第4トランジスタに流れる電流の加算に応じて駆動信号を生成する。以上の態様によれば、第1の独立型単位回路の制御信号と第2の独立型単位回路の制御信号との平均に応じて従属型単位回路の駆動信号を簡便な構成で生成することが可能となる。
複数の単位回路は、第1の独立型単位回路に供給される制御信号と第2の独立型単位回路に供給される制御信号と電気光学素子に指定された階調とに応じた駆動信号を各々が生成する複数の従属型単位回路を含み、複数の従属型単位回路のうち第1の独立型単位回路が駆動する電気光学素子に位置が近い電気光学素子に対応した従属型単位回路ほど第3トランジスタの利得係数が大きく、第2の独立型単位回路の駆動する電気光学素子に位置が近い電気光学素子に対応した従属型単位回路ほど第4トランジスタの利得係数が大きい。以上の態様によれば、従属型単位回路が駆動する電気光学素子に位置が近い電気光学素子に対応した独立型単位回路に供給される制御信号ほど加重値が大とされた各制御信号の加重平均に応じた駆動信号が当該従属型単位回路にて生成される。したがって、信号生成回路の個数を削減しながらも各電気光学素子の光量は高精度に補正される。さらに、各制御信号の加重値が各トランジスタの利得係数に応じて設定されるから、各制御信号を重み付けするための特別な要素が不要であるという利点もある。
本発明の具体的な態様において、独立型単位回路は、第2トランジスタに流れる電流の経路上に配置されて電気光学素子の階調に応じた時間長にわたってオン状態となる駆動制御トランジスタ(例えば駆動制御トランジスタQEL)を含み、従属型単位回路は、第3トランジスタに流れる電流と第4トランジスタに流れる電流とを加算した電流の経路上に配置されて電気光学素子の階調に応じた時間長にわたってオン状態となる駆動制御トランジスタ(例えば駆動制御トランジスタREL)を含む。以上の態様においては、各単位回路の駆動信号の電流値が補正データに応じて制御される一方、電気光学素子に指定された階調に応じて駆動信号のパルス幅が制御される。
本発明の別の態様に係る電気光学装置は、駆動信号に応じた光量となる電気光学素子と、補正データに応じた制御信号を生成する信号生成回路と、信号生成回路が生成した制御信号と電気光学素子に指定された階調とに応じた駆動信号を各々が生成する複数の単位回路とを具備する。この態様によれば、ひとつの信号生成回路が複数の単位回路に共用されるから、総ての単位回路について信号生成回路が設置された構成と比較して駆動回路を小規模で簡素な構成とすることが可能である。
本発明に係る電気光学装置は各種の電子機器に利用される。本発明に係る電子機器の典型例は、以上の各態様に係る電気光学装置を感光体ドラムなどの像担持体の露光に利用した電子写真方式の画像形成装置である。この画像形成装置は、露光によって潜像が形成される像担持体と、像担持体を露光する本発明の電気光学装置と、像担持体の潜像に対する現像剤(例えばトナー)の付加によって顕像を形成する現像器とを含む。もっとも、本発明に係る電気光学装置の用途は像担持体の露光に限定されない。例えば、スキャナなどの画像読取装置においては、本発明に係る電気光学装置を原稿の照明に利用することが可能である。この画像読取装置は、以上の各態様に係る電気光学装置と、電気光学装置から出射して読取対象(原稿)で反射した光を電気信号に変換する受光装置(例えばCCD(Charge Coupled Device)素子などの受光素子)とを具備する。さらに、電気光学素子がマトリクス状に配列された電気光学装置は、パーソナルコンピュータや携帯電話機など各種の電子機器の表示装置としても利用される。
また、以上の各態様に係る電気光学装置を駆動する回路としても本発明は特定される。本発明のひとつの態様に係る駆動回路は、複数の電気光学素子の各々を駆動信号の供給によって駆動する回路であって、駆動信号を出力する複数の単位回路と、補正データに応じた制御信号を各々が生成する複数の信号生成回路とを具備し、複数の単位回路は、複数の信号生成回路の何れかが生成した制御信号と電気光学素子に指定された階調とに応じた駆動信号を生成する複数の独立型単位回路と、複数の独立型単位回路のうち第1の独立型単位回路に供給される制御信号と第2の独立型単位回路に供給される制御信号と電気光学素子に指定された階調とに応じた駆動信号を生成する従属型単位回路とを含む。以上の駆動回路によっても、本発明に係る電気光学装置と同様の作用および効果が奏される。
<A:第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る電気光学装置の構成を示すブロック図である。電気光学装置Hは、感光体ドラムを露光するラインヘッド(露光装置)として電子写真方式の画像形成装置に利用される機器であり、図1に示すように素子部10と駆動回路20とを具備する。
素子部10は、X方向(主走査方向)に沿って1列に配列するn個(nは自然数)の電気光学素子Eを含む。各電気光学素子Eは、相互に対向する陽極と陰極との間に有機EL(Electroluminescence)材料の発光層が介在する有機発光ダイオード素子である。感光体ドラムの表面は、各電気光学素子Eからの出射光によって露光される。なお、以下では、性質や構成が共通する複数の要素のうち特定のひとつに個別に着目する場合には、当該要素の符号に添字[i](iは1≦i≦nを満たす整数)を併記することがある。一方、特定のひとつに個別に注目する必要がない場合には各符号の添字[i]を適宜に省略する。
駆動回路20は、外部からの指示に応じた駆動信号X[1]〜X[n]の出力によって各電気光学素子Eを駆動する回路である。駆動回路20は、ひとつまたは複数のICチップで構成されてもよいし、各電気光学素子Eとともに基板の表面に形成された多数の能動素子(例えば半導体層が低温ポリシリコンで形成された薄膜トランジスタ)で構成されてもよい。
図2は、素子部10および駆動回路20の具体的な構成を示すブロック図である。図1および図2に示すように、駆動回路20は、各々が別個の電気光学素子Eに対応するn個の単位回路U(Ua,Ub)と、n/2個の電流生成回路22とを含む。なお、図1においては電流生成回路22の図示が省略されている。第i段目の単位回路Uは、駆動信号X[i]の生成および出力によって第i段目の電気光学素子Eの光量(階調)を制御する。
図3は、駆動信号X[i](X[1]〜X[n])の波形を示すタイミングチャートである。図3に示すように、駆動信号X[i]は、所定の単位期間(例えば水平走査期間)Tのうち第i段目の電気光学素子Eに指定された階調に応じた時間長にわたって駆動電流IDR[i]となり、当該単位期間Tの残余の期間にて電流値がゼロとなる電流信号である。各電気光学素子Eの光量が駆動信号X[1]〜X[n]の各々に応じて個別に制御されることで、所望の画像に応じた潜像が感光体ドラムの表面に形成される。
図2に示すように、駆動回路20を構成するn個の単位回路Uは、独立型単位回路Uaと従属型単位回路Ubとに区別される。本実施形態においては、奇数段目の単位回路Uが独立型単位回路Uaとされて偶数段目の単位回路Uが従属型単位回路Ubとされた場合を例示する。n/2個の電流生成回路22の各々は、ひとつの独立型単位回路Uaに対応するように配置されて当該独立型単位回路Uaに電気的に接続される。一方、従属型単位回路Ubに電流生成回路22は接続されない。以上のように、本実施形態においては、総ての単位回路Uについて電流生成回路22が設置されるわけではなく、独立型単位回路Uaについてのみ電流生成回路22が設置される。なお、以下では、独立型単位回路Uaが駆動する電気光学素子E(すなわち奇数段目の電気光学素子E)を「電気光学素子Ea」と表記し、従属型単位回路Ubが駆動する電気光学素子E(すなわち偶数段目の電気光学素子E)を「電気光学素子Eb」と表記して両者を形式的に区別する場合がある。図2から理解されるように、各電気光学素子Eaは、電気光学素子EbをX方向に挟む各位置に配置される。
図2の電流生成回路22は、独立型単位回路Uaにて駆動信号X[i]の駆動電流IDR[i]として使用される制御電流IC[i]を生成する。図4は、電流生成回路22の具体的な構成を示す回路図である。同図においては第i段目の独立型単位回路Uaに対応したひとつの電流生成回路22のみが図示されているが、総ての電流生成回路22は同様の構成である。電流生成回路22は、基準電流源221と記憶部223とD/A変換器225とを含む。基準電流源221は、ゲートに印加される基準電圧VREF1に応じた基準電流IREFを生成するnチャネル型のトランジスタである。
記憶部223は、補正データD[i]を記憶する手段である。補正データD[i]は、独立型単位回路Uaが生成する駆動信号X[i]の駆動電流IDR[i]について補正量を指定する4ビット(ビットd1〜d4)のデジタルデータである。記憶部223は、電気光学装置Hの製造時に格納された補正データD[i]を不揮発的に記憶するメモリであってもよいし、外部から供給される補正データD[i]を電気光学装置Hの電源の投入のたびに揮発的に記憶するメモリであってもよい。
D/A変換器225は、記憶部223に記憶された補正データD[i]に応じた補正電流Ixを生成する手段であり、補正データD[i]のビット数に相当する4個のnチャネル型のトランジスタTa(Ta1〜Ta4)と、各々のソースがトランジスタTaのドレインに接続された4個のnチャネル型のトランジスタTb(Tb1〜Tb4)とを含む。各トランジスタTaのソースは基準電流源221のソースとともにノードNに接続され、各トランジスタTbのドレインは基準電流源221のドレインとともに接地される。
トランジスタTb1〜Tb4の各々は、ゲートに印加される基準電圧VREF2に応じた電流を生成する電流源として移納する。トランジスタTb1〜Tb4の特性(例えば利得係数)は、ゲートに対する基準電圧VREF2の印加によって各々に流れる電流c1〜c4の電流値の相対比が2のべき乗(c1:c2:c3:c4=1:2:4:8)となるように選定されている。一方、トランジスタTa1〜Ta4の各々は、記憶部223に記憶された補正データD[i]の各ビット(d1〜d4)に応じて選択的にオン状態となる。したがって、ノードNからD/A変換器225に至る経路には、補正データD[i]に応じた電流値の補正電流Ixが流れる。以上の構成により、基準電流IREFと補正電流Ixとを加算した制御電流IC[i]がノードNに流れる。
次に、図2を参照して、各単位回路Uの具体的な構成を説明する。図2に示すように、各独立型単位回路Uaは、トランジスタQ1およびQ2と駆動制御トランジスタQELとを含む。トランジスタQ1およびQ2の各々のソースは高位側の電源に接続される。トランジスタQ1のドレインは、電流生成回路22のノードNと自身のゲートとに接続される。トランジスタQ1およびQ2は、各々のゲートが相互に接続されることでカレントミラー回路を構成する。
以上の構成において、電流生成回路22の生成した制御電流IC[i]がトランジスタQ1のソース−ドレイン間に流れると、第i段目の独立型単位回路UaにおけるトランジスタQ2のソース−ドレイン間には、制御電流IC[i]に対応した駆動電流IDR[i]が発生する。本実施形態のトランジスタQ2は、利得係数βがトランジスタQ1と等しく(β=1)なるようにサイズ(チャネル幅やチャネル長)が選定される。したがって、独立型単位回路Uaにおける駆動電流IDR[i]の電流値は制御電流IC[i]と等しい。すなわち、独立型単位回路Uaの駆動電流IDR[i]は補正データD[i]に応じて補正された電流値となる。補正データD[i]は、電気光学素子Eaに駆動電流IDR[i]を供給したときの光量が所期値に調整されるように(すなわち各電気光学素子Eaから出射する光量が均一化されるように)、各電気光学素子Eaの特性に応じて予め設定される。
駆動制御トランジスタQELは、トランジスタQ2が生成する駆動電流IDR[i]の経路上に配置されたpチャネル型のトランジスタであり、電気光学素子Eに指定された階調に応じた時間長にわたって(階調に応じた時間密度で)選択的にオン状態とされる。駆動トランジスタQELがオン状態になると、トランジスタQ2の生成した駆動電流IDR[i]が電気光学素子Eaに供給され、駆動制御トランジスタQELがオフ状態になると、電気光学素子Eaに対する駆動電流IDR[i]の供給が停止する。したがって、独立型単位回路Uaが生成する駆動信号X[i]は、電気光学素子Eaの階調に応じたパルス幅にわたって補正データD[i]に対応した駆動電流IDR[i]となる。
一方、従属型単位回路Ubは、図2に示すようにトランジスタR1およびR2と駆動制御トランジスタRELとを含む。トランジスタR1およびR2の各々のソースは高位側の電源に接続され、各々のドレインは駆動制御トランジスタRELのソースに接続される。図2に示すように、第i段目の従属型単位回路UbにおけるトランジスタR1のゲートは、X方向の負側に隣接する第(i-1)段目の独立型単位回路Ua(換言すると、当該従属型単位回路Ubが駆動する電気光学素子Ebに対してX方向の負側に隣接する電気光学素子Eaを駆動する独立型単位回路Ua)におけるトランジスタQ1およびQ2のゲートに接続される。また、第i段目の従属型単位回路UbにおけるトランジスタR2のゲートは、X方向の正側に隣接する第(i+1)段目の独立型単位回路Ua(換言すると、当該従属型単位回路Ubが駆動する電気光学素子Ebに対してX方向の正側に隣接する電気光学素子Eaを駆動する独立型単位回路Ua)におけるトランジスタQ1およびQ2のゲートに接続される。以上のように、第i段目の従属型単位回路UbのトランジスタR1は、第(i-1)段目の独立型単位回路Ua(本発明における「第1の独立型単位回路」に相当する)のトランジスタQ1およびQ2とカレントミラー回路を構成し、当該従属型単位回路UbのトランジスタR2は、第(i+1)段目の独立型単位回路Ua(本発明における「第2の独立型単位回路」に相当する)のトランジスタQ1およびQ2とカレントミラー回路を構成する。
図2に示すように、各従属型単位回路UbのトランジスタR1は、利得係数βが独立型単位回路UaのトランジスタQ1の半分(β=0.5)となるようにサイズ(チャネル幅やチャネル長)が選定される。したがって、第i段目の従属型単位回路UbのトランジスタR1には、第(i-1)段目の独立型単位回路Uaで使用される制御電流IC[i-1]の半分の電流(IC[i-1]/2)が流れる。同様に、トランジスタR2の利得係数はトランジスタQ2の半分(β=0.5)とされるから、第i段目の従属型単位回路UbにおけるトランジスタR2には、第(i+1)段目の独立型単位回路Uaにて使用される制御電流IC[i+1]の半分の電流(IC[i+1]/2)が流れる。第i段目の従属型単位回路Ubにおいては、トランジスタR1に流れる電流とトランジスタR2に流れる電流とを加算した電流が駆動電流IDR[i]として使用される。したがって、第i段目の従属型単位回路Ubにおける駆動電流IDR[i]は、第(i-1)段目の独立型単位回路Uaに供給される制御電流IC[i-1]と第(i+1)段目の独立型単位回路Uaに供給される制御電流IC[i+1]との相加平均(あるいは駆動電流IDR[i-1]およびIDR[i+1]の相加平均)に相当する電流値となる。例えば、図2の左方から第2段目の従属型単位回路Ubにて利用される駆動電流IDR[2]は、制御電流IC[1]とIC[3]との相加平均である。
駆動制御トランジスタRELは、駆動電流IDR[i]の経路上に配置されたpチャネル型のトランジスタである。駆動制御トランジスタRELがオン状態になると駆動電流IDR[i]が電気光学素子Ebに供給され、駆動制御トランジスタRELがオフ状態になると、電気光学素子Ebに対する駆動電流IDR[i]の供給が停止する。すなわち、第i段目の従属型単位回路Ubが生成する駆動信号X[i]は、第i段目の電気光学素子Ebの階調に応じたパルス幅にわたって、第(i-1)段目の独立型単位回路Uaに供給される制御電流IC[i-1]と第(i+1)段目の独立型単位回路Uaに供給される制御電流IC[i+1]とに応じた(すなわち補正データD[i-1]と補正データD[i+1]とに応じた)駆動電流IDR[i]となる。
以上に説明したように、本実施形態においては、従属型単位回路Ubについて電流生成回路22が設置されないから、総ての単位回路Uについて電流生成回路22が設置された特許文献1の構成と比較して、駆動回路20に搭載される電流生成回路22の個数が削減される。したがって、駆動回路20の規模を縮小するともに製造コストを低減することが可能である。換言すると、例えば総ての単位回路Uに電流生成回路22が設置された特許文献1の構成と同等の規模が駆動回路20に許容されるのであれば、特許文献1の構成と比較して駆動電流IDRの補正の分解能を上昇させる(補正データDのビット数を増加させる)ことが可能となる。
なお、以上に説明したように、従属型単位回路Ubにおける駆動電流IDR[i]は、補正データD[i-1]に対応する制御電流IC[i-1]と補正データD[i+1]に対応する制御電流IC[i+1]とに応じて従属的に設定される。しかし、素子部10の各電気光学素子Eや駆動回路20を構成する各能動素子には、相近接する素子同士で特性が近似するという傾向がある。したがって、X方向に隣接する2個の独立型単位回路Uaの各制御電流ICの相加平均が従属型単位回路Ubの駆動電流IDRとされる本実施形態によれば、従属型単位回路Ubの駆動電流IDRが他の単位回路Uの駆動電流IDRから独立して補正されないとは言っても、各電気光学素子Eの光量のムラを有効に均一化することが可能である。
<B:第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、以下に例示する各形態において第1実施形態と共通する要素については以上と同じ符号を付し、各々の詳細な説明を適宜に省略する。
図5は、電気光学装置Hの構成を示すブロック図であり、図6は、素子部10および駆動回路20の具体的な構成を示すブロック図である。図5に示すように、本実施形態の素子部10を構成するn個の電気光学素子Eは、X方向に沿って2列(素子列G1,G2)に配列される。素子列G1に属する各電気光学素子Eと素子列G2に属する各電気光学素子EとはX方向の位置が相違する。すなわち、n個の電気光学素子Eは千鳥状に配列する。以上の配列によれば、複数の電気光学素子Eが1列に配列された構成と比較して各電気光学素子EのX方向のピッチが狭小化されるから、感光体ドラムの表面に高精細な潜像を形成することが可能となる。
図5の構成においては、素子列G1の各電気光学素子Eと素子列G2の各電気光学素子Eとでレイアウト(特に各電気光学素子Eと他の要素との関係)が相違する。例えば、素子列G1に属する各電気光学素子Eの間隙には素子列G2の各電気光学素子Eと駆動回路20とを結ぶ配線が存在するのに対し、素子列G2に属する各電気光学素子Eの間隙に配線は存在しない。このような相違に起因して、素子列G1の各電気光学素子Eと素子列G2の各電気光学素子Eとは特性が相違するという傾向がある。一方、素子列G1内で相隣接する電気光学素子E同士および素子列G2内で相隣接する電気光学素子E同士は、第1実施形態と同様に特性が類似する。そこで、本実施形態においては、素子列G1とG2とで個別に駆動電流IDRが補正されるようになっている。
図6に示すように、駆動回路20を構成するn個の単位回路Uは、素子列G1の各電気光学素子Eを駆動する独立型単位回路Ua_G1および従属型単位回路Ub_G1と、素子列G2の各電気光学素子Eを駆動する独立型単位回路Ua_G2および従属型単位回路Ub_G2とに区分される。各独立型単位回路Ua_G1および各独立型単位回路Ua_G2には別個の電流生成回路22から制御電流ICが供給される。
各従属型単位回路Ub_G1(例えば図6の左方から第3段目の単位回路U)のトランジスタR1のゲートは、X方向の負側にあって当該従属型単位回路Ub_G1に最寄の独立型単位回路Ua_G1(例えば図6の左方から第1段目の単位回路U)のトランジスタQ1およびQ2のゲートに接続される。また、各従属型単位回路Ub_G1のトランジスタR2は、X方向の正側にあって当該従属型単位回路Ub_G1に最寄の独立型単位回路Ua_G1(例えば図6の左方から第5段目の単位回路U)のトランジスタQ1およびQ2のゲートに接続される。したがって、第i段目の従属型単位回路Ub_G1の駆動電流IDR[i]は、第(i-2)段目の独立型単位回路Ua_G1に供給される制御電流IC[i-2]と第(i+2)段目の独立型単位回路Ua_G1に供給される制御電流IC[i+2]とに応じた電流値となる。例えば、図6における駆動電流IDR[3]は、制御電流IC[1]と制御電流IC[5]との相加平均(すなわち補正データD[1]とD[5]とに応じた電流値)となる。
素子列G2の各電気光学素子Eを駆動する単位回路U(Ua_G2,Ub_G2)についても同様である。すなわち、第i段目の従属型単位回路Ub_G2の駆動電流IDR[i]は、第(i-2)段目の独立型単位回路Ua_G2の制御電流IC[i-2]と第(i+2)段目の独立型単位回路Ua_G2の制御電流IC[i+2]とに応じた電流値となる。例えば、図6における左方から第4段目の従属型単位回路Ub_G2の駆動電流IDR[4]は、制御電流IC[2]とIC[6]とに応じた電流値となる。
以上に説明したように、本実施形態においても従属型単位回路Ub(Ub_G1,Ub_G2)については電流生成回路22が省略されるから、第1実施形態と同様の作用および効果が奏される。さらに、本実施形態によれば、駆動電流IDRの電流値が素子列G1とG2とで個別に設定されるから、電気光学素子Eの特性が素子列ごとに相違する場合であっても、各電気光学素子Eの光量を有効に均一化することが可能である。なお、複数の電気光学素子を配列する列数は以上の例示に限定されない。例えば、複数の電気光学素子が3列以上にわたって配列された構成も採用される。
<C:第3実施形態>
以上の各形態においては、n個の単位回路Uのうちn/2個の独立型単位回路Uaについて電流生成回路22が設置される構成を例示したが、電流生成回路22の個数(独立型単位回路Uaと従属型単位回路Ubとの比率)は任意に変更される。以下では、n個の単位回路Uのうちのn/3個を独立型単位回路Uaとした形態を例示する。なお、以下では、第1実施形態のようにn個の電気光学素子Eが1列に配列された場合を想定するが、電気光学素子Eが複数列に配列された第2実施形態の構成にも本実施形態と同様の構成を適用することが可能である。
図7は、本実施形態における素子部10および駆動回路20の具体的な構成を示すブロック図である。図7に示すように、駆動回路20を構成するn個の単位回路UのうちX方向に沿って2個おきに選択されたn/3個の単位回路Uが独立型単位回路Uaとされる。すなわち、X方向に相隣接する各独立型単位回路Uaの間には2個の従属型単位回路Ubが介在する。
図7に示すように、第i段目(例えば図7の左方から第2段目)および第(i+1)段目の各従属型単位回路Ubにおいては、トランジスタR1のゲートが、X方向の負側にて最寄にある第(i-1)段目の独立型単位回路UaのトランジスタQ1およびQ2に対して共通に接続され、トランジスタR2のゲートが、X方向の正側にて最寄にある第(i+2)段目の独立型単位回路UaのトランジスタQ1およびQ2に対して共通に接続される。したがって、各従属型単位回路Ubにおける駆動電流IDR[i]およびIDR[i+1]は、制御電流IC[i-1]とIC[i+2]との相加平均となる。
以上に説明したように、本実施形態によれば、総ての単位回路Uについて電流生成回路22が設置された構成と比較して、駆動回路20に搭載される電流生成回路22の個数が1/3に削減される。したがって、駆動回路20の規模が縮小されるという効果、または駆動回路20の規模を維持しながら補正の分解能を上昇させる(補正データDのビット数を増加させる)という効果は、第1実施形態や第2実施形態と比較していっそう顕著となる。
<D:第4実施形態>
図7の構成においては、相隣接する従属型単位回路Ubにおける駆動電流IDRの電流値が等しくなる。したがって、相隣接する従属型単位回路Ubによって駆動される各電気光学素子Ebの光量の補正量は同等である。しかし、相隣接する電気光学素子Ebについても各々の特性は相違し得るから、各電気光学素子Ebの光量を同量だけ補正しても、素子部10における光量のムラを充分に抑制できない場合がある。そこで、本実施形態においては、第3実施形態と同数の電流生成回路22を利用しながら、相隣接する各従属型単位回路Ubの駆動電流IDRを個別に設定し得る構成となっている。
図8は、素子部10および駆動回路20の構成を示すブロック図である。同図に示すように、本実施形態における駆動回路20の構成(特に各要素の電気的な連関)は第3実施形態と同様であるが、トランジスタR1およびR2の利得係数βが、相隣接する従属型単位回路Ubで異なっている。
電気光学素子Eや能動素子の特性には各々の配列に沿って段階的に変化するという傾向がある。したがって、ひとつの電気光学素子Eaに近接する電気光学素子Ebの特性ほど当該電気光学素子Eaに近い。このような傾向を考慮して、本実施形態においては、相隣接する従属型単位回路Ubが駆動する複数の電気光学素子Ebのうちひとつの電気光学素子Eaに近い電気光学素子Ebの駆動電流IDRほど、当該電気光学素子Eaに対する光量の補正の影響を大きく受けるように、トランジスタR1およびR2の特性が従属型単位回路Ubごとに個別に選定される。
さらに詳述すると、図8に示すように、各従属型単位回路Ubのうちひとつの独立型単位回路Uaに接続されるトランジスタ(R1,R2)は、当該独立型単位回路Uaに近い従属型単位回路Ub(当該独立型単位回路Uaに対応した電気光学素子Eaに近い電気光学素子Ebを駆動する従属型単位回路Ub)に含まれるものほど利得係数βが大きい。例えば、図8の左方から第2段目の従属型単位回路Ubは、第3段目の従属型単位回路Ubと比較して第1段目の独立型単位回路Uaに近いから、第2段目の従属型単位回路UbにおけるトランジスタR1の利得係数βは、第3段目の従属型単位回路UbにおけるトランジスタR1の利得係数β(=0.33)よりも大きい「0.67」に設定される。同様に、図8における第3段目の従属型単位回路Ubは、第2段目の従属型単位回路Ubと比較して第4段目の独立型単位回路Uaに近いから、第3段目の従属型単位回路UbにおけるトランジスタR2の利得係数βは、第2段目の従属型単位回路UbにおけるトランジスタR2の利得係数β(=0.33)よりも大きい「0.67」に設定される。
図8から理解されるとおり、以上のように各トランジスタの特性(例えばチャネル幅やチャネル長)を選定することで、駆動電流IDR[2]およびIDR[3]は以下の電流値となる。
IDR[2]=(2/3)×IDR[1]+(1/3)×IDR[4]
=(2/3)×IC[1]+(1/3)×IC[4]
IDR[3]=(1/3)×IDR[1]+(2/3)×IDR[4]
=(1/3)×IC[1]+(2/3)×IC[4]
すなわち、ひとつの従属型単位回路Ubで生成される駆動電流IDRは、当該従属型単位回路Ubに近い独立型単位回路Uaに供給される制御電流ICほど加重値が大とされた各制御電流ICの加重平均となる。
以上に説明したように、本実施形態においては、複数の電気光学素子Ebのうちひとつの電気光学素子Eaに近い電気光学素子Ebほど、当該電気光学素子Eaに対する光量の補正の影響を大きく受ける。したがって、各独立型単位回路Uaの間に複数の従属型単位回路Ubを介在させることで駆動回路20の規模を充分に縮小しながら、各従属型単位回路Ubが駆動する電気光学素子Eb間の光量のムラも有効に補正することが可能である。しかも、本実施形態においては従属型単位回路Ubの駆動電流IDRの電流値がトランジスタR1およびR2の利得係数に応じて設定されるから、従属型単位回路Ubの駆動電流IDRを調整するための特別な要素は不要である。したがって、駆動回路20を第3実施形態と同等の規模に維持しながら光量のムラを高精度に抑制できるという利点がある。
<E:変形例>
以上の各形態には様々な変形を加えることができる。具体的な変形の態様を例示すれば以下の通りである。なお、以下の各態様を適宜に組み合わせてもよい。
(1)変形例1
以上の各形態においては、2個の独立型単位回路Uaにおける制御信号ICに応じてひとつの従属型単位回路Ubの駆動電流IDRが設定される構成を例示したが、図9に示すように、ひとつの独立型単位回路Uaにおける制御信号ICに応じて従属型単位回路Ubの駆動電流IDRが設定される構成も採用される。図9に示すように、第i段目の従属型単位回路Ubは、第(i-1)段目の独立型単位回路UaのトランジスタQ1およびQ2とカレントミラー回路を構成するトランジスタR3を含む。トランジスタR3の利得係数βはトランジスタQ1やQ2と等しい(β=1)。したがって、第i段目の従属型単位回路Ubの駆動電流IDR[i]は、第(i-1)段目の独立型単位回路Uaの制御電流IC[i]と同じ電流値に設定される。
また、3個以上の独立型単位回路Uaにおける制御信号ICに応じてひとつの従属型単位回路Ubの駆動電流IDRが設定される構成も採用される。例えば、ひとつの従属型単位回路Ubの駆動電流IDRが、当該従属型単位回路UbをX方向に挟む4個の独立型単位回路Uaの各々における制御信号ICの平均(相加平均または加重平均)に設定される構成としてもよい。以上のように、本発明の好適な態様においては、ひとつの電流生成回路22が複数の単位回路Uによって共用される構成が採用される。
(2)変形例2
以上の各形態においては補正データDに応じて駆動電流IDRが補正される構成を例示したが、画像データDに応じた補正の対象は適宜に変更される。例えば、電圧の印加によって階調が変化する電気光学素子(例えば液晶素子)を利用した電気光学装置においては駆動信号Xが電圧信号とされるから、駆動信号Xの電圧値を補正データDに応じて補正してもよい。すなわち、補正データDに応じた制御電圧VCを生成する電圧生成回路が図1の電流生成回路22の代わりに各独立型単位回路Uaに設置され、独立型単位回路Uaが生成する駆動信号Xは制御電圧VCに応じた電圧値に設定される。また、従属型単位回路Ubが生成する駆動信号Xは、当該従属型単位回路Ubに近いひとつまたは複数の独立型単位回路Uaの制御電圧VCに応じた電圧値に設定される。以上の構成によっても各形態と同様の効果が奏される。
(3)変形例3
有機発光ダイオード素子は電気光学素子の例示に過ぎない。本発明に適用される電気光学素子について、自身が発光する自発光型と外光の透過率を変化させる非発光型(例えば液晶素子)との区別や、電流の供給によって駆動される電流駆動型と電圧の印加によって駆動される電圧駆動型との区別は不問である。例えば、無機EL素子、フィールド・エミッション(FE)素子、表面導電型エミッション(SE:Surface-conduction Electron-emitter)素子、弾道電子放出(BS:Ballistic electron Surface emitting)素子、LED(Light
Emitting Diode)素子、液晶素子、電気泳動素子、エレクトロクロミック素子など様々な電気光学素子を本発明に利用することができる。
<F:応用例>
本発明に係る電気光学装置を利用した電子機器(画像形成装置)の具体的な形態を説明する。
図10は、以上の形態に係る電気光学装置Hを採用した画像形成装置の構成を示す断面図である。画像形成装置は、タンデム型のフルカラー画像形成装置であり、以上の形態に係る4個の電気光学装置H(HK,HC,HM,HY)と、各電気光学装置Hに対応する4個の感光体ドラム70(70K,70C,70M,70Y)とを具備する。ひとつの電気光学装置Hは、これに対応した感光体ドラム70の像形成面(外周面)と対向するように配置される。なお、各符号の添字「K」「C」「M」「Y」は、黒(K)、シアン(C)、マゼンダ(M)、イエロー(Y)の各顕像の形成に利用されることを意味している。
図10に示すように、駆動ローラ711と従動ローラ712とには無端の中間転写ベルト72が巻回される。4個の感光体ドラム70は、相互に所定の間隔をあけて中間転写ベルト72の周囲に配置される。各感光体ドラム70は、中間転写ベルト72の駆動に同期して回転する。
各感光体ドラム70の周囲には、電気光学装置Hのほかにコロナ帯電器731(731K,731C,731M,731Y)と現像器732(732K,732C,732M,732Y)とが配置される。コロナ帯電器731は、これに対応する感光体ドラム70の像形成面を一様に帯電させる。この帯電した像形成面を各電気光学装置Hが露光することで静電潜像が形成される。各現像器732は、静電潜像に現像剤(トナー)を付着させることで感光体ドラム70に顕像(可視像)を形成する。
以上のように感光体ドラム70に形成された各色(黒・シアン・マゼンタ・イエロー)の顕像が中間転写ベルト72の表面に順次に転写(一次転写)されることでフルカラーの顕像が形成される。中間転写ベルト72の内側には4個の一次転写コロトロン(転写器)74(74K,74C,74M,74Y)が配置される。各一次転写コロトロン74は、これに対応する感光体ドラム70から顕像を静電的に吸引することによって、感光体ドラム70と一次転写コロトロン74との間隙を通過する中間転写ベルト72に顕像を転写する。
シート(記録材)75は、ピックアップローラ761によって給紙カセット762から1枚ずつ給送され、中間転写ベルト72と二次転写ローラ77との間のニップに搬送される。中間転写ベルト72の表面に形成されたフルカラーの顕像は、二次転写ローラ77によってシート75の片面に転写(二次転写)され、定着ローラ対78を通過することでシート75に定着される。排紙ローラ対79は、以上の工程を経て顕像が定着されたシート75を排出する。
以上に例示した画像形成装置は有機発光ダイオード素子を光源(露光手段)として利用しているので、レーザ走査光学系を利用した構成よりも装置が小型化される。なお、以上に例示した以外の構成の画像形成装置にも電気光学装置Hを適用することができる。例えば、ロータリ現像式の画像形成装置や、中間転写ベルトを使用せずに感光体ドラムからシートに対して直接的に顕像を転写するタイプの画像形成装置、あるいはモノクロの画像を形成する画像形成装置にも電気光学装置Hを利用することが可能である。
なお、電気光学装置Hの用途は像担持体の露光に限定されない。例えば、電気光学装置Hは、原稿などの読取対象に光を照射する照明装置として画像読取装置に採用される。この種の画像読取装置としては、スキャナ、複写機やファクシミリの読取部分、バーコードリーダ、あるいはQRコード(登録商標)のような二次元画像コードを読む二次元画像コードリーダがある。
また、電気光学素子がマトリクス状に配列された電気光学装置は、各種の電子機器の表示装置としても利用される。本発明が適用される電子機器としては、例えば、可搬型のパーソナルコンピュータ、携帯電話機、携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistants)、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、プリンタ、スキャナ、複写機、ビデオプレーヤ、タッチパネルを備えた機器などがある。
第1実施形態に係る電気光学装置の構成を示すブロック図である。 駆動回路および素子部の具体的な構成を示すブロック図である。 駆動信号X[i]の波形を例示するタイミングチャートである。 電流生成回路の構成を示すブロック図である。 第2実施形態に係る電気光学装置の構成を示すブロック図である。 駆動回路および素子部の具体的な構成を示すブロック図である。 第3実施形態に係る駆動回路および素子部の具体的な構成を示すブロック図である。 第4実施形態に係る駆動回路および素子部の具体的な構成を示すブロック図である。 変形例に係る駆動回路および素子部の具体的な構成を示すブロック図である。 電子機器のひとつの形態(画像形成装置)を示す断面図である。
符号の説明
H……電気光学装置、10……素子部、E……電気光学素子、20……駆動回路、U……単位回路、Ua……独立型単位回路、Ub……従属型単位回路、22……電流生成回路、G1,G2……素子列。

Claims (10)

  1. 駆動信号に応じた光量となる複数の電気光学素子と、
    駆動信号を出力する複数の単位回路と、
    補正データに応じた制御信号を各々が生成する複数の信号生成回路とを具備し、
    前記複数の単位回路は、
    前記複数の信号生成回路の何れかが生成した制御信号と前記電気光学素子に指定された
    階調とに応じた駆動信号を生成する複数の独立型単位回路と、
    前記複数の独立型単位回路のうち第1の独立型単位回路に供給される制御信号と第2の
    独立型単位回路に供給される制御信号と前記電気光学素子に指定された階調とに応じた駆
    動信号を生成する従属型単位回路とを含む
    電気光学装置。
  2. 前記複数の電気光学素子は所定の方向に配列し、
    前記第1の独立型単位回路が駆動する電気光学素子と、前記第2の独立型単位回路が駆
    動する電気光学素子とは、前記従属型単位回路が駆動する電気光学素子を前記所定の方向
    に挟む各位置に配置される
    請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 前記複数の電気光学素子は、第1列と第2列とを含む複数列に配列し、
    前記第1列の電気光学素子を駆動する従属型単位回路は、前記第1列の電気光学素子を
    駆動する第1および第2の独立型単位回路に供給される各制御信号に応じた駆動信号を生
    成し、
    前記第2列の電気光学素子を駆動する従属型単位回路は、前記第2列の電気光学素子を
    駆動する第1および第2の独立型単位回路に供給される各制御信号に応じた駆動信号を生
    成する
    請求項1または請求項2に記載の電気光学装置。
  4. 前記複数の単位回路は、
    前記第1の独立型単位回路に供給される制御信号と前記第2の独立型単位回路に供給さ
    れる制御信号と前記電気光学素子に指定された階調とに応じた駆動信号を各々が生成する
    複数の従属型単位回路を含む
    請求項1から請求項3の何れかに記載の電気光学装置。
  5. 前記複数の従属型単位回路の各々は、当該従属型単位回路が駆動する電気光学素子に位
    置が近い電気光学素子に対応した独立型単位回路に供給される制御信号ほど加重値が大と
    された各制御信号の加重平均に応じた駆動信号を生成する
    請求項4に記載の電気光学装置。
  6. 前記信号生成回路は、補正データに応じた電流値の制御電流を制御信号として生成し、
    前記独立型単位回路は、前記制御電流が流れる第1トランジスタと、前記第1トランジ
    スタとカレントミラー回路を構成する第2トランジスタとを含み、
    前記従属型単位回路は、前記第1の独立型単位回路の前記第1トランジスタとカレント
    ミラー回路を構成する第3トランジスタと、前記第2の独立型単位回路の前記第1トラン
    ジスタとカレントミラー回路を構成する第4トランジスタとを含み、前記第3トランジス
    タおよび前記第4トランジスタに流れる電流の加算に応じて駆動信号を生成する
    請求項1から請求項5の何れかに記載の電気光学装置。
  7. 前記複数の単位回路は、前記第1の独立型単位回路に供給される制御信号と前記第2の
    独立型単位回路に供給される制御信号と前記電気光学素子に指定された階調とに応じた駆
    動信号を各々が生成する複数の従属型単位回路を含み、
    前記複数の従属型単位回路のうち前記第1の独立型単位回路が駆動する電気光学素子に
    位置が近い電気光学素子に対応した従属型単位回路ほど前記第3トランジスタの利得係数
    が大きく、前記第2の独立型単位回路の駆動する電気光学素子に位置が近い電気光学素子
    に対応した従属型単位回路ほど前記第4トランジスタの利得係数が大きい。
    請求項6に記載の電気光学装置。
  8. 前記独立型単位回路は、前記第2トランジスタに流れる電流の経路上に配置されて前記
    電気光学素子の階調に応じた時間長にわたってオン状態となる駆動制御トランジスタを含
    み、
    前記従属型単位回路は、前記第3トランジスタに流れる電流と前記第4トランジスタに
    流れる電流とを加算した電流の経路上に配置されて前記電気光学素子の階調に応じた時間
    長にわたってオン状態となる駆動制御トランジスタを含む
    請求項6または請求項7に記載の電気光学装置。
  9. 請求項1から請求項の何れかに記載の電気光学装置を具備する電子機器。
  10. 複数の電気光学素子の各々を駆動信号の供給によって駆動する駆動回路であって、
    駆動信号を出力する複数の単位回路と、
    補正データに応じた制御信号を各々が生成する複数の信号生成回路とを具備し、
    前記複数の単位回路は、
    前記複数の信号生成回路の何れかが生成した制御信号と前記電気光学素子に指定された
    階調とに応じた駆動信号を生成する複数の独立型単位回路と、
    前記複数の独立型単位回路のうち第1の独立型単位回路に供給される制御信号と第2の
    独立型単位回路に供給される制御信号と前記電気光学素子に指定された階調とに応じた駆
    動信号を生成する従属型単位回路とを含む
    電気光学装置の駆動回路。
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