JP3960237B2

JP3960237B2 - Ｅｌディスプレイ駆動装置及び光プリンタのプリンタヘッド

Info

Publication number: JP3960237B2
Application number: JP2003045856A
Authority: JP
Inventors: 雅彦長田; 弘之木下
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2023-02-24
Also published as: JP2004258103A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無機ＥＬ素子を画素としてなるＥＬディスプレイをオフセット駆動方式で駆動する駆動装置、及びその駆動装置を備えてＥＬ素子を光源とする光プリンタのプリンタヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
無機ＥＬ素子を用いたドットマトリクスタイプのＥＬディスプレイは、通常、走査側（ロー）ドライバＩＣとデータ側（カラム）ドライバＩＣとを用いて駆動する。例えば、特許文献１には、片側にのみ絶縁膜を配置したＭＩＳ構造の薄膜ＥＬ素子の高輝度化を図るため、線順次操作方式において、１選択期間に正極性，負極性の電圧を連続して交互に印加する駆動方法が開示されている。
【０００３】
現在、薄膜ＥＬ素子は、素子自体の高輝度化、高信頼性化を図るために絶縁膜を発光層の両側に配置した二重絶縁膜構造が主流となっている。しかしながら、特許文献１に開示されている技術を二重絶縁膜構造の薄膜ＥＬ素子に適用するには問題がある。即ち、当該薄膜ＥＬ素子を発光させるには±２２０Ｖ前後の交流電圧を印加する必要がある。ところが、走査側ドライバＩＣの耐圧は約２３０Ｖ程度であるため、例えば特許文献２に開示されている技術を適用して電圧レベルを緩和する必要がある。
【０００４】
特許文献２では、正電圧，負電圧を切替えて交互に出力する場合に、走査側ドライバＩＣの基準電圧（ＶSS）を基準電圧切替え回路によって切替える。そして、ＥＬ素子を発光させる際に、走査側ドライバＩＣは＋２２０Ｖ，−１７０Ｖを出力し、データ側ドライバＩＣは０Ｖ，５０Ｖを出力する。斯様に構成することで、走査側ドライバＩＣの耐圧を２２０−５０＝１７０（Ｖ）に緩和している。
【０００５】
上記特許文献２の構成においては、走査側、データ側ドライバＩＣの制御を行うコントローラ（制御回路）より出力される信号は常に０Ｖを基準電圧とする信号であり、基準電圧切替え回路によって基準電圧が切替えられる走査側ドライバＩＣの基準電圧（ＶSS）とは一致しない。そのため、コントローラとドライバＩＣとの間をフォトカプラによってアイソレーション（絶縁）することで、基準電圧が異なる場合でも制御信号の論理が正しく伝送されるようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６２−１５６６９６号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平９−５４５６６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フォトカプラのスイッチング時間は比較的遅く、高速タイプといえども０．７μ秒程度であり、高速でスイッチングさせることができない。特に、無機ＥＬ素子を高速駆動して発光させると共に高い輝度を得るためには、発光立下り時間が短いＥＬ素子を走査側における１選択期間中に複数回発光させる必要がある（例えば、特願２００２−７２２７４参照）。そのような駆動方式を実現するためには、フォトカプラを用いてアイソレーションを図ることはできない。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、走査側駆動回路の基準電圧を切替えてＥＬディスプレイを高速駆動する構成を、フォトカプラを用いずに実現可能とするＥＬディスプレイ駆動装置、及びその駆動装置を備え、ＥＬ素子を光源とする光プリンタのプリンタヘッドを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のＥＬディスプレイ駆動装置によれば、制御回路は、走査側駆動回路より正極性の走査電圧を出力させる場合は、出力段に配置されるＭＯＳＦＥＴのオンオフを切替える。即ち、高電圧電源側のＦＥＴをオンし、基準電圧側のＦＥＴをオフすることで、走査電極には正極性の電圧が出力される。その後、上記のオンオフパターンを逆にすれば走査電極は基準電圧レベルとなるだけで負極性の電圧は出力されない。そして、その状態から基準電圧切替え回路を構成するＭＯＳＦＥＴのオンオフを切替えて、走査側駆動回路の基準電圧が負電位となるように切替える。すると、走査電極には走査側駆動回路より負極性の走査電圧が出力される。
【００１１】
即ち、負極性の走査電圧を出力する場合は、走査側駆動回路のスイッチングを制御せず、基準電圧切替え回路のスイッチングを制御して出力するので、従来
構成のようにフォトカプラを使用してアイソレーションを図る必要がなくなる。従って、ＥＬディスプレイを高速に且つ高輝度で発光させることが可能となる。
【００１２】
請求項２記載のＥＬディスプレイ駆動装置によれば、制御回路は、正極性の走査電圧を出力する場合は、基準電圧切替え回路のＰチャネルＭＯＳＦＥＴのみをオンして基準電圧電位をグランド電位にしている。そして、走査側駆動回路のＰチャネルＭＯＳＦＥＴのみをオンにする。すると、走査電極には、駆動電源の正側端子より走査電圧が印加される。
【００１３】
一方、負極性の走査電圧を出力する場合は、走査側駆動回路のＮチャネルＭＯＳＦＥＴのみをオンして走査電極を基準電圧電位にしている状態から、基準電圧切替え回路のＮチャネルＭＯＳＦＥＴのみをオンにするように切替える。すると、駆動電源の正側端子がグランド電位となって基準電圧の電位は負の走査電圧となるので、走査電極には負極性の走査電圧が印加される。従って、簡単な構成で請求項１の作用効果を得ることができる。
【００１４】
請求項３記載のＥＬディスプレイ駆動装置によれば、走査側駆動回路の基準電圧が負電位となる場合、制御回路は走査側駆動回路に制御信号を出力する必要はないが、基準電位が低下したことで制御回路の出力端子からは過剰な電流が流れ出ようとする。そこで、その電流を逆方向接続されるダイオードによって阻止する。すると、そのままではバッファの入力端子側がハイインピーダンス状態となってしまうので、プルアップ抵抗と反転バッファを必要に応じて１個又は２個配置することでバッファの入力端子レベルを必要な電圧レベル（ハイ又はローレベル)に確定できる。従って、基準電圧が負電位となる期間における走査側駆動回路の制御信号の状態を固定することができる。
【００１５】
請求項４記載のＥＬディスプレイ駆動装置によれば、データ側駆動回路を、データ電圧を印加するためのロジックレベルを外部より入力される反転信号に応じて反転可能に構成する。従って、制御回路は、１選択期間にＥＬ素子を複数回交流駆動するために、データ側駆動回路に対して反転データを、走査駆動回路の出力レベルを反転する度に全データ電極分送信する必要がなく、データの反転タイミングを与えるための反転信号だけを送信すれば良い。故に、制御をより簡単にすることができ、また、１選択期間の間に全データを転送すれば良いので、データの転送速度を低下させることも可能である。
【００１６】
請求項５記載のＥＬディスプレイ駆動装置によれば、データ側駆動回路は、発光対象のＥＬ素子には、走査電圧が正極性であれば０Ｖを出力し、走査電圧が負極性であればデータ電圧を出力する。また、発光対象外のＥＬ素子には、走査電圧が正極性であればデータ電圧を出力し、走査電圧が負極性であれば０Ｖを出力する。
【００１７】
すると、走査電圧が正極性の場合、発光対象となるＥＬ素子の両端には走査電圧に等しい合成電圧が印加される。一方、走査電圧が負極性の場合、発光対象となるＥＬ素子の両端には大きさが（走査電圧＋データ電圧）となる合成電圧が印加される。従って、正フィールドと負フィールドとで印加する合成電圧の大きさを非対称として印加電圧の差をより大きくすることができるので、ＥＬ素子の発光輝度を一層向上させることができる。
【００１８】
請求項６記載のＥＬディスプレイ駆動装置によれば、基準電圧切替え回路を構成するＰチャネルＭＯＳＦＥＴのゲートを、制御回路より出力される制御信号に対してコンデンサカップリングする。従って、ソースがグランドに接続されているＰチャネルＭＯＳＦＥＴのゲートを簡単な構成で負電位に設定してオンさせることができる。そして、前記ＦＥＴを駆動するために遅延時間が存在する別のスイッチング素子等を必要としないので、ＦＥＴのスイッチングをより高速に行なうことができる。
【００１９】
請求項７記載のＥＬディスプレイ駆動装置によれば、走査電極の配線抵抗ｒを、
Ｖ・ｅｘｐ（−ｔ／（Ｃ・Ｒ））＋Ｖ≦Ｖ0
を満たす抵抗値Ｒの値に基づいて設定する。
【００２０】
即ち、ＥＬ素子は容量性負荷としての性質を有する。そして、電圧Ｖで充電され抵抗値Ｒの抵抗に接続されている容量Ｃを時間ｔだけ放電させた場合の電圧Ｖｄ（ｔ）は上式の左辺第１項で表され、その電圧Ｖｄ（ｔ）に電圧Ｖを加えたものがＦＥＴの耐圧Ｖ0以下であれば良い。そして、上式を解くと抵抗値Ｒが得られるので、その抵抗値Ｒと回路抵抗とに基づいて許容される配線抵抗ｒを決定すれば、走査側駆動回路の出力段を構成するＦＥＴが何れもＯＦＦとなった場合に、ＥＬ素子の放電によって配線抵抗に発生する電圧が重畳されても、ＦＥＴが耐圧を超えて破壊に至ることを確実に防止できる。
【００２１】
請求項８記載の光プリンタのプリンタヘッドによれば、請求項１乃至７の何れかに記載の駆動装置によって駆動されるＥＬ素子を光源とするので、高輝度で高速印字が可能な光プリンタを構成することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
以下、本発明をドットマトリクス型のＥＬディスプレイに適用した場合の第１実施例について図１乃至図８を参照して説明する。先ず、無機ＥＬ素子１の構造について図８を参照して説明する。（ａ）はＥＬ素子１の平面図，（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を模式的に示す図である。ＥＬ素子１は、絶縁性基板であるガラス基板５１に第１電極５２（後述する走査電極）、第１絶縁層５３、発光層５４、第２絶縁層５５、第２電極５６（同データ電極）を順次積層して構成されており、第１電極５２、第１絶縁層５３、第２絶縁層５５、第２電極５６の内、少なくとも光取出し側（表示側）が透光性を有する材料によって構成されている。
【００２３】
尚、ＥＬ素子１とは、上記構成の内、１つの第２電極５６と第１電極５２との間の発光部分を指す。また、実際には、図８に図示されているものよりも多数のＥＬ素子１が存在している。
【００２４】
例えば、第１電極５２をＩＴＯ(Indium Tin Oxide)膜、第１絶縁層５３をＡｌ_２Ｏ_３層と酸化チタンＴｉＯ_２層とを交互に積層したＡｌ_２Ｏ_３／ＴｉＯ_２積層構造膜（以下、ＡＴＯ膜と称する）、発光層５４をＳｒＳ：Ｃｅ膜、第２絶縁層５５は第１絶縁層５３と同様のＡＴＯ膜、第２電極５６をＡｌ膜とする（尚、製造プロセスの詳細等については、特開２００２−７２２７４を参照）。
【００２５】
図２は、ＥＬ素子１を用いて構成されるドットマトリクス型のＥＬディスプレイ２と、その駆動装置３とを示すものである。駆動装置３は、コントローラ（制御回路）４、走査側ドライバＩＣ（走査側駆動回路）５、データ側ドライバＩＣ（データ側駆動回路）６、基準電圧切替え回路７で構成されている。
【００２６】
走査側ドライバＩＣ５は、ＥＬディスプレイ２の走査電極８に走査電圧を出力し、データ側ドライバＩＣ６は、データ電極９にデータ電圧を出力する。データ側ドライバＩＣ６には、データ電圧を出力するために図示しない電源回路より５０Ｖの駆動用電源が与えられている。
【００２７】
コントローラ４は、ドライバＩＣ５，６に制御信号を出力してＥＬディスプレイ２に画像を表示させると共に基準電圧切替え回路７も制御する。基準電圧切替え回路７は、走査側ドライバＩＣ５の基準電圧ＶSSと駆動電圧ＶDDの電位を切替え設定するように構成されている。
【００２８】
また、コントローラ４と走査側ドライバＩＣ５との間を接続する信号線には、逆方向接続されるダイオード１０と反転バッファ（インバータ）１１とが介挿されており、その反転バッファ１１の入力端子は、プルアップ抵抗１２によって５Ｖ（ＶCC）にプルアップされている。尚、反転バッファ１１で反転させる必要がない信号については単なるバッファを接続するか、若しくは２個の反転バッファ１１を直列に接続する。
【００２９】
図３は、走査側ドライバＩＣ５の出力段部分の電気的構成を１つの走査電極８について示すものである。走査側ドライバＩＣ５の出力段は、ソースが夫々ＶDD、ＶSSに接続されるＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１３、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１４で構成されている、両者のドレインは走査電極８に共通に接続されている。またＦＥＴ１３，１４のゲートには、図示しない電極選択ロジック等を介してコントローラ４が出力するＰＣ信号が与えられるようになっている。
【００３０】
図４は、基準電圧切替え回路７の電気的構成を示すものである。基準電圧切替え回路７は、ソースが夫々ＧＮＤ（コントローラ４の回路グランド)に接続されるＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１５、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１６で構成されている。そして、ＦＥＴ１５のドレインは２１６Ｖの電源１７の負極側に接続され、ＦＥＴ１６のドレインは駆動電源１７の正極側に接続されている。また、駆動電源１７の正極は走査側ドライバＩＣ５の電圧ＶDD側に接続され、同負極は基準電圧ＶSS側に接続されている。尚、駆動電源１７の電圧は、走査電圧（選択電圧）相当の２１６Ｖである。
【００３１】
ＦＥＴ１５のゲートには、コントローラ４が出力する制御信号COMP-Pがインバータゲート１８及びコンデンサ１９を介して与えられ、ＦＥＴ１６のゲートには、コントローラ４が出力する制御信号COMP-Nが直接与えられている。また、ＦＥＴ１５のゲートとソースとの間には、抵抗２０及びダイオード２１が並列に接続されている。
【００３２】
図５は、データ側ドライバＩＣ６の電気的構成を示すものである。データ側ドライバＩＣ６は、シフトレジスタ２２、ラッチ２３及びＥＸＯＲゲート２４で構成されている。シフトレジスタ２２には、コントローラ４よりデータ信号ＤＡＴＡとクロック信号ＣＬが与えられ、シフトレジスタ２２はデータ信号ＤＡＴＡをシリアル／パラレル変換する。尚、データ信号ＤＡＴＡは、正フィールドの場合に発光させるＥＬ素子１のデータ電極９についてはローレベル、発光させないＥＬ素子１のデータ電極９についてはハイレベルとする。そして、シリ／パラ変換が完了した時点で、ラッチ２３はストローブ信号ＳＴＢの出力タイミングでデータをラッチする。
【００３３】
ラッチ２３のラッチ出力は、ＥＸＯＲゲート２４の一方の端子に接続されており、他方の端子には、コントローラ４より出力される反転信号ＲＥＶが与えられている。後述するように、駆動装置３は、１つの走査電極８を１回選択する期間内に、その走査電極８に接続されるＥＬ素子１を複数回発光させる構成である。そして、そのためにコントローラ４よりデータ側ドライバＩＣ６に与えられるデータ信号ＤＡＴＡは、最初の発光タイミング前に転送を終了し、以降フィールドが反転する場合は、反転信号ＲＥＶの論理レベルに応じてデータ信号ＤＡＴＡのレベルを反転させる。
【００３４】
即ち、反転信号ＲＥＶのレベルは正フィールドでハイ、負フィールドでローに変化し、ＥＸＯＲゲート２４の出力レベルは例えば以下のように変化する。

そして、ＥＸＯＲゲート２４の出力レベルがハイになると、図示しないドライバを介してデータ電極９は０Ｖになり、出力レベルがローになるとデータ電極９には５０Ｖが印加される。
尚、走査側ドライバＩＣ５における走査電極８の選択も図５と略同様のロジックで行なわれる。
【００３５】
次に、本実施例の作用について図１，図６及び図７をも参照して説明する。図１は、各信号のタイミングチャートである。
（正フィールド）
コントローラ４は、基準電圧切替え回路７に出力する制御信号COMP-Pをハイ，COMP-Nをローにする（▲１▼）。すると、インバータゲート１８の出力端子はローレベルになり、コンデンサカップリングされているＦＥＴ１５のゲートは瞬間的に−５Ｖになるので、ＦＥＴ１５はオンする。一方、ＦＥＴ１６はオフとなる。
【００３６】
この場合、走査側ドライバＩＣ５の基準電圧ＶSSはＦＥＴ１５を介してＧＮＤに接続され、電源電圧ＶDDは２１６Ｖとなる。従って、走査側ドライバＩＣ５の基準電圧ＶSSはコントローラ４のＧＮＤに一致するので、コントローラ４は、走査側ドライバＩＣ５にデータ信号Ｄ，クロック信号ＣＬＫ，極性制御信号ＰＣをそのまま伝送可能となる。
【００３７】
そして、データ信号Ｄをハイにして（▲２▼）クロック信号ＣＬＫの立上がりでラッチさせることで走査電極８（１）を選択する（▲３▼）。この時点では、極性制御信号ＰＣはローであるから（▲４▼）走査側ドライバＩＣ５のＦＥＴ１５がオンになり、走査電極８（１）は基準電圧ＶSS＝ＧＮＤレベルとなっている。尚、選択されないその他の走査電極８（２）〜８（Ｎ）は、ＦＥＴ１４，１５が何れもオフとなりハイインピーダンス状態となる。
【００３８】
この状態から、極性制御信号ＰＣがハイになると（▲５▼）、走査側ドライバＩＣ５のＦＥＴ１４がオン，ＦＥＴ１５がオフに切替わり、走査電極８（１）は高電圧ＶDD＝２１６Ｖとなる。
【００３９】
一方、データ側ドライバＩＣ６は、前述した動作を、極性制御信号ＰＣがハイになる時点▲５▼の以前に完了しており、発光対象のデータ電極９を０Ｖにすると共に、それ以外のデータ電極９を５０Ｖにする。すると、発光対象のＥＬ素子１の両端には合成電圧２１６Ｖが印加されて発光し、それ以外のＥＬ素子１の両端には合成電圧（２１６−５０＝）１６６Ｖが印加される。
【００４０】
それから、コントローラ４は、極性制御信号ＰＣをローに戻す（▲６▼）。すると、時点▲４▼と同様に、ＦＥＴ１４がオフ，ＦＥＴ１５がオンに切替わり、走査電極８（１）は基準電圧ＶSSとなる。
【００４１】
（負フィールド）
この場合、後述するように、走査側ドライバＩＣ５の基準電圧ＶSSはコントローラ４のＧＮＤに一致しなくなる。そのため、コントローラ４は、走査側ドライバＩＣ５に対する制御信号を正フィールドの状態のまま保持しておき、基準電圧切替え回路７側の切り替え制御を行う。即ち、コントローラ４は、基準電圧切替え回路７に出力する制御信号COMP-Pをロー，COMP-Nをハイにする（▲７▼）。すると、ＦＥＴ１５はオフ、ＦＥＴ１６はオンとなる。
【００４２】
この場合、走査側ドライバＩＣ５の電源ＶDDはＦＥＴ１６を介してＧＮＤに接続されるため、基準電圧ＶSSは−２１６Ｖとなる。ここで、図２を参照する。コントローラ４と走査側ドライバＩＣ５との間にダイオード１０、反転バッファ１１及びプルアップ抵抗１２が存在しない場合を想定すると、基準電圧ＶSSが負電圧に大きく低下した場合、コントローラ４の出力端子からは過剰な電流が流出して走査側ドライバＩＣ５が破壊に至るおそれがある。
【００４３】
そのような事態を防止するために、ダイオード１０、反転バッファ１１及びプルアップ抵抗１２が配置されている。即ち、逆方向のダイオード１０は、出力端子からの電流流出を素子し、プルアップ抵抗１２は、反転バッファ１１の入力端子をハイレベルに設定する。従って、反転バッファ１１が出力する信号レベルはローに固定される。
【００４４】
再び、図１を参照する。時点▲７▼において基準電圧ＶSSが−２１６Ｖ、即ち負極性の走査電圧に設定されたことで、走査電極８（１）には−２１６Ｖが印加される。また、データ側ドライバＩＣ６より出力される信号レベルは、反転信号ＲＥＶがローになることで反転する。その結果、発光対象のデータ電極９には５０Ｖが印加され、それ以外のデータ電極９は０Ｖとなる。すると、発光対象のＥＬ素子１の両端には合成電圧（−２１６−５０＝）−２６６Ｖが印加されて発光し、それ以外のＥＬ素子１の両端には合成電圧−２１６Ｖが印加される。
【００４５】
最後に、時点▲１▼と同様に、コントローラ４は、制御信号COMP-Pをハイ，COMP-Nをローにする（▲８▼）。すると、走査側ドライバＩＣ５の基準電圧ＶSSはＧＮＤに接続され、電源電圧ＶDDは２１６Ｖとなる。この時、−２１６Ｖに充電されているＥＬ素子１は、走査側ドライバＩＣ５のＦＥＴ１５の寄生ダイオードを介してグランドより充電されて、０Ｖになる。以上で、負フィールドの動作が終了する。
【００４６】
コントローラ４は、１つの走査電極８（１）について、正，負フィールドを交互に繰り返し実行してＥＬ素子１を連続的に発光させる。そして、所定回数の発光が終了すると、クロック信号ＣＬＫがハイに変化し、その立ち上がりで走査側の制御は走査電極８（２）に移行する。尚、選択されないその他の走査電極８（１）、８（３）〜８（Ｎ）は何れもハイインピーダンス状態となる。そして、走査電極８（２）について上記と同様の制御を行い、最後の走査電極８（Ｎ）について制御を終了すると、再び走査電極８（１）から同様の処理を繰り返す。
【００４７】
尚、図６には、ＥＬ素子のＱＶ特性を示す。ＱＶ特性は、ＥＬ素子に印加する合成電圧Ｖと、ＥＬ素子に蓄積された電荷Ｑとの関係を示すものである。
まず、ＥＬ素子に対して電圧が全く印加されていない状態を原点▲１▼とする。この状態から発光電圧２１６Ｖを印加すると、蓄積電荷量Ｑは▲２▼を経て状態▲３▼に至る。状態▲１▼−▲２▼間は、ＥＬ素子の発光層に伝導電流は流れず発光しない。そして、ＥＬ素子は状態▲２▼でクランプし（ＥＬ素子が容量的な特性から抵抗体的な特性に変化する）、状態▲２▼−▲３▼間では、ＥＬ素子の発光層に伝導電流が流れて発光する。この場合の伝導電流の大きさは、クランプ後の電荷量（移動電荷量）で大凡決まる。
【００４８】
次に、状態▲３▼から電圧を０Ｖにすると状態▲４▼に遷移する。即ち、伝導電流が流れたことで分極電荷が発光層の両端に発生しており、ＥＬ素子は発光層が絶縁層に挟み込まれた二重絶縁膜構造のキャパシタンスをなしているから、発生した分極電荷は消滅せず、０Ｖに戻っても正電荷が残留している。それから、負側の発光電圧−２６６Ｖを印加すると、残留分極電荷の影響により状態▲５▼でクランプし、状態▲６▼に至る。状態▲４▼−▲５▼間では、ＥＬ素子の発光層に伝導電流が流れず発光しないが、状態▲５▼−▲６▼間では伝導電流が流れて発光する。
【００４９】
そして、状態▲６▼から電圧を０Ｖにすると状態▲７▼に遷移する。この場合、負側の発光電圧を正側よりも大きくしたので、状態▲４▼よりも多い負電荷が残留する。そして、状態▲７▼から再び正の発光電圧２１６Ｖを印加すると、残留分極電荷の影響により状態▲８▼でクランプし、状態▲２▼を経て状態▲３▼に至る。
【００５０】
以降は、上記の状態▲３▼より開始されるプロセスを繰り返す。このように、無機ＥＬ素子は、電圧が印加されると分極電荷が発生し、その影響によってＱＶ特性が平行四辺形を描くように変化する。尚、これらの図では、右半分側が正フィールドに対応し、左半分側が負フィールドに対応する。
【００５１】
即ち、本実施例では、正フィールド，負フィールドにおける発光電圧を非対称にしたことによって、移動電荷量を増加させることができ、ＥＬ素子をより高輝度で発光させている。例えば、±２１６Ｖのように発光電圧を対称にすると、移動電荷量は図６に示すようにΔｑにしかならない。それに対して、本実施例の移動電荷量はΔＱに大きく増加する。
【００５２】
また、斯様に印加電圧が正負で非対称になるとしても、ＥＬ素子の発光輝度は、実効的には±（選択電圧＋（データ電圧）／２）の交流電圧を印加した場合と同じになる（即ち、図６において太い破線で示す特性）。これは、一方の極性で電圧を印加してＥＬ素子を発光させると素子の内部で分極電荷が発生し、その状態から逆極性で電圧を印加してＥＬ素子を発光させる場合は、前記分極電荷と逆極性電界との差に応じて移動電荷が発生するためである。従って、見かけ上の印加電圧が正負で非対称であるとしても、分極電荷と逆極性電界との差に応じた移動電荷量は略対称に発生することになる。
【００５３】
故に、本実施例では、負フィールドにおいて発光対象外のＥＬ素子１に−２１６Ｖが印加され、最初の負フィールドだけは従来と同様に移動電荷量Δｑに応じた輝度で発光する。しかし、その後の負フィールドについてはその前の正フィールドにおける印加電圧が１６６Ｖとなるため、移動電荷量は略ゼロとなって発光しなくなるので、実質的（積分的）な発光輝度は略ゼロとなる。
【００５４】
ここで、走査電極８の配線抵抗ｒを適切に設定するための条件について、図７を参照して説明する。走査電圧（発光電圧）をＶ，走査側ドライバＩＣ５を構成するＦＥＴ１３又は１４の耐圧をＶ0，ＥＬ素子１の容量をＣ，ＥＬ素子１の放電時間をｔとした場合に、走査電極８の配線抵抗ｒを、
Ｖ・ｅｘｐ（−ｔ／（Ｃ・Ｒ））＋Ｖ≦Ｖ0 ・・・（１)
を満たす抵抗値Ｒの値に基づいて設定すると良い。
【００５５】
即ち、ＥＬ素子１は容量性負荷としての性質を有する。そして、電圧Ｖで充電され抵抗値Ｒの抵抗に接続されている容量Ｃを時間ｔだけ放電させた場合の電圧Ｖｄ（ｔ）は（１）式の左辺第１項で表され、その電圧Ｖｄ（ｔ）に電圧Ｖを加えたものがＦＥＴ１３，１４の耐圧Ｖ0以下であれば良い。
【００５６】
図７に示す等価回路で、より具体的に説明する。例えば、ＥＬ素子１を発光させた後、走査側ドライバＩＣ５のＦＥＴ１３，１４を何れもオフにすると、走査電極８の抵抗ｒ及びその他の回路抵抗ｒ’を介してＥＬ素子１が放電しようとする。そして、その放電に伴ってＦＥＴ１３又は１４に印加される電圧は、配線抵抗に応じた値となる。従って、Ｒ＝ｒ＋ｒ’とし、（１）式を解いて得られる抵抗値Ｒに基づいて許容される配線抵抗ｒを決定する。
【００５７】
具体数値例として、Ｖ＝２１６，Ｖ0＝２３０、Ｃ＝０．１５ｎ，ｔ＝０．３２μとして（１）式を解く。尚、放電時間ｔ＝０．３２μ（秒）は、充電電荷Ｑについての（２）式より算出する。但し、走査側ドライバＩＣの出力電流Ｉは１００ｍ（Ａ）とする。
Ｑ＝Ｉ×ｔ＝Ｃ・Ｖ・・・（２）
この（２）式よりｔ＝０．３２μ（秒）が得られ、（１）式を計算すると、Ｒ≦８００（Ω）が得られる。そして、その他の回路抵抗ｒ’＝３９０Ωであれば、
ｒ≦８００−３９０＝４１０（Ω）
に設定すれば良い。
【００５８】
以上のように本実施例によれば、ＥＬディスプレイ２の駆動装置３において、走査側ドライバＩＣ５より正極性の走査電圧を出力させる場合は、出力段に配置されるＦＥＴ１３，１４のオンオフを切替え、負極性の走査電圧を出力させる場合は、基準電圧切替え回路７を構成するＦＥＴ１５，１６のオンオフを切替えて、走査側ドライバＩＣ５の基準電圧を負電位に設定した。
【００５９】
具体的には、コントローラ４は、正極性の選択電圧を出力する場合は、基準電圧切替え回路７のＦＥＴ１５のみをオンして基準電圧ＶSSの電位をグランド電位とし、走査側ドライバＩＣ５のＦＥＴ１３のみをオンにする。また、負極性の選択電圧を出力する場合は、走査側ドライバＩＣ５のＦＥＴ１４のみをオンして走査電極を基準電圧ＶSSの電位にしている状態から、基準電圧切替え回路７のＦＥＴ１６のみをオンにするように切替える。従って、従来構成のようにフォトカプラを使用してアイソレーションを図る必要がなくなり、ＥＬディスプレイ２を高速に且つ高輝度で発光させることが可能となる。
【００６０】
そして、コントローラ４と走査側ドライバＩＣ５の間に接続される信号線に、ダイオード１０、反転バッファ１１及びプルアップ抵抗１２を配置したので、走査側ドライバＩＣ５の基準電圧ＶSSが負電位となる場合でも、走査側ドライバＩＣ５の制御信号の状態を固定することができる。
【００６１】
また、データ側ドライバＩＣ６は、データ電圧を印加するためのロジックレベルをコントローラ４より与えられる反転信号ＲＥＶに応じて反転可能としたので、１選択期間にＥＬ素子１を複数回交流駆動するために、コントローラ４よりデータ側ドライバＩＣ６に対して反転データ全データ電極分送信する必要がなくなる。従って、制御をより簡単にすることができ、また、データの転送速度を低下させることも可能である。
【００６２】
そして、データ側ドライバＩＣ６は、走査電圧が正極性の場合は０Ｖを出力し、走査電圧が負極性の場合はデータ電圧５０Ｖを出力する。すると、ＥＬ素子１の両端には走査電圧に等しい合成電圧が印加される。一方、走査電圧が負極性の場合、ＥＬ素子１の両端には大きさが（走査電圧＋データ電圧）となる合成電圧が印加されるので、正フィールドと負フィールドとで印加する合成電圧の大きさが非対称となり印加電圧の差をより大きくすることができるので、ＥＬ素子１の発光輝度を一層向上させることができる。
【００６３】
更に、基準電圧切替え回路７を構成するＰチャネルＦＥＴ１５のゲートを、コントローラ４より出力される制御信号に対してコンデンサ１９でカップリングしたので、ソースがグランドに接続されているＰチャネルＦＥＴ１５のゲートを簡単な構成で負電位に設定してオンさせることができる。そして、ＦＥＴ１５を駆動するために別のスイッチング素子等を必要としないので、ＦＥＴ１５のスイッチングをより高速に行なうことができる。
【００６４】
また、走査電極の配線抵抗ｒを、（１）式を満たす抵抗値Ｒの値に基づいて設定するので、走査側ドライバＩＣ５の出力段を構成するＦＥＴ１３，１４が何れもＯＦＦとなった場合に、ＥＬ素子１の放電によって配線抵抗に発生する電圧も重畳されることでＦＥＴ１３又は１４が破壊に至ることを確実に防止できる。
【００６５】
（第２実施例）
図９及び図１０は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第２実施例では、図９に示すように、データ側ドライバＩＣ６に代わるデータ側ドライバＩＣ（データ側駆動回路）２５は、ＥＸＯＲゲート２４が削除されている。そして、データ側ドライバＩＣ２５のラッチ２３からの出力データは、図示しないドライバを介してデータ電極９に出力されるようになっている。
【００６６】
従って、コントローラ４は反転信号ＲＥＶを出力せず、それに代えて、データ信号ＤＡＴＡとストローブ信号ＳＴＢとを正，負の各フィールドが切替わる毎に出力するようになっている（図１０参照）。
以上のように構成される第２実施例による場合も、第１実施例と略同様の効果が得られる。
【００６７】
（第３実施例）
図１１乃至図１４は、本発明を光プリンタのプリンタヘッドに適用した場合の第３実施例であり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。図１１は、光プリンタの要部構造を概略的に示すものである。
【００６８】
感光ドラム３１は、図１１中時計回り方向に回転し、先ず、帯電部３２によって表面に負電荷の帯電が行われる。続いて、図１２に示すＥＬ素子アレイ３３及びセルフォックレンズ３４により、印刷画像データに応じた露光が行われる。ＥＬ素子アレイ３３とセルフォックレンズ３４とを組み合わせたものがプリンタヘッド６０となる。感光ドラム３１の露光が行われた部分は電位が上昇して静電潜像が形成される。次に、現像部３５において帯電している部分にトナーが付着されてトナー像が形成される。
【００６９】
感光ドラム３１の表面に形成されたトナー像は、転写部３６において用紙３７に転写され、転写された像は定着部３８において用紙３７に定着される。その後、感光ドラム３１は除電部３９において除電され、更に、クリーニング部４０においてトナーのクリーニングが行われる。
【００７０】
図１２は、プリンタヘッド６０及び感光ドラム３１を中心として示す斜視図である。ＥＬ素子アレイ３３はライン状をなす光源として構成されており、セルフォックレンズ３４はマイクロレンズアレイとして構成されている。ＥＬ素子アレイ３３が発した光は、セルフォックレンズ３４により集光されて感光ドラム３１の表面に投光されるようになっている。
【００７１】
図１３は、第１実施例におけるＥＬ素子１を用いて構成したＥＬ素子アレイ３３を示すものである。ガラス基板５１は、ＥＬ素子アレイ３３の基板を兼用するように構成されている。また、第１電極５２（走査電極は、光プリンタの光源としてはＥＬ素子１をライン状に多数配列すれば良いので、第１電極５２は１本のみ形成されている。
【００７２】
ガラス基板５１には、その他、制御回路４２、走査側ドライバＩＣ（走査側駆動回路）４３、データ側ドライバＩＣ（データ側駆動回路）４４、光プリンタ本体側の制御回路と電気的に接続を行うための外部接続端子４５などが搭載されている。そして、制御回路４２により、第１実施例のコントローラ４と同様の駆動方式によってＥＬ素子１を発光させる。
【００７３】
また、図１４は、ＥＬ素子に印加する電圧のレベルとパルス数とを変化させた場合における、ＥＬ素子の光パワーの相対強度を示すものである。即ち、印加電圧パルス数が多くなるほど、光パワーの相対強度は上昇する傾向を示している。
【００７４】
ここで、ドライバＩＣ４３，４４を共に高耐圧化するにはコストがかかるため、構造上、高耐圧化が比較的容易な走査側ドライバＩＣ４３の耐圧は約２３０Ｖ，データ側ドライバＩＣ４４の耐圧は約５５Ｖ程度としている。そして、従来は、例えば正の選択電圧を２１６Ｖ，負の選択電圧を−１６６Ｖとし、データ電圧を０Ｖ、５５Ｖとすることで、第１実施例で述べたように、ＥＬ素子を発光させる合成電圧が±２１６Ｖで対称となるように設定していた。
【００７５】
これに対して、本実施例では、走査側の選択電圧を±２１６Ｖとして非対称に発光駆動することで、ドライバＩＣ４３，４４の耐圧は従来通りとしたままで、ＥＬ素子の発光輝度を向上させることが可能となっている。
【００７６】
尚、図１４に示すように、ＥＬ素子が実質的に発光を開始する電圧は、上記選択電圧よりもかなり低いレベルにある。しかし、プリンタヘッドとして使用する場合には、感光ドラム３１に潜像を形成する印字ＯＮ、潜像を形成しない印字ＯＦＦの状態が明確に区別されるような発光パワーによるコントラスト（例えば輝度比が１０：１）を得ることができれば良い。従って、その条件を満たせば、印字ＯＦＦの状態においてＥＬ素子が発光しているとしても何等問題はない。
【００７７】
以上のように第３実施例によれば、第１実施例の駆動装置３と同様の駆動装置を備え、その駆動装置で駆動されるＥＬ素子１を光源とするプリンタヘッド６０を構成したので、高速印字が可能な光プリンタを構成することができる。
【００７８】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
選択電圧やデータ電圧は、個別の設計や許容されるドライバＩＣの耐圧などに応じて適宜設定すれば良い。
必ずしも非対称駆動を行なうものに限らず、負フィールドにおいて発光対象のＥＬ素子２のデータ電圧を０Ｖにすることで±２１６Ｖで対称駆動するように構成しても良い。
ＰチャネルＦＥＴ１５のゲートを駆動する構成は、コンデンサカップリングに限ることなく、駆動用のスイッチング素子を別途配置して駆動するように構成しても良い。
第３実施例において、走査電極の構造を特願２００２−２５９９４８で提案されているようにＥＬ素子の配列方向に沿って分割して配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をドットマトリクス型のＥＬディスプレイに適用した場合の第１実施例であり、各制御信号のタイミングチャート
【図２】ＥＬ素子を用いて構成されるドットマトリクス型のＥＬディスプレイと、その駆動装置とを示す図
【図３】走査側ドライバＩＣの出力段部分の電気的構成を１つの走査電極について示す図
【図４】基準電圧切替え回路の電気的構成を示す図
【図５】データ側ドライバＩＣの電気的構成を示す図
【図６】ＥＬ素子のＱＶ特性を示す図
【図７】配線抵抗ｒを求める計算を説明するための等価回路図
【図８】無機ＥＬ素子の構造を示す（ａ）平面図，（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を模式的に示す図
【図９】本発明の第２実施例を示す図５相当図
【図１０】図１相当図
【図１１】本発明を光プリンタのプリンタヘッドに適用した場合の第３実施例であり、光プリンタの要部構造を概略的に示す図
【図１２】感光ドラム及びプリンタヘッドを示す斜視図
【図１３】プリンタヘッドを構成するＥＬ素子アレイを示す図
【図１４】ＥＬ素子に印加する電圧レベルとパルス数とを変化させた場合の、ＥＬ素子の光パワーの相対強度を示す図
【符号の説明】
１はＥＬ素子、２はＥＬディスプレイ、３は駆動装置、４はコントローラ（制御回路）４、５は走査側ドライバＩＣ（走査側駆動回路）、６はデータ側ドライバＩＣ（データ側駆動回路）、７は基準電圧切替え回路、８は走査電極、９はデータ電極、１０はダイオード、１１は反転バッファ（バッファ）、１２はプルアップ抵抗、１３はＰチャネルＭＯＳＦＥＴ、１４はＮチャネルＭＯＳＦＥＴ、１５はＰチャネルＭＯＳＦＥＴ、１６はＮチャネルＭＯＳＦＥＴ、２５はデータ側ドライバＩＣ（データ側駆動回路）、３３はＥＬ素子アレイ、４３は走査側ドライバＩＣ（走査側駆動回路）、４４はデータ側ドライバＩＣ（データ側駆動回路）、６０はプリンタヘッドを示す。

Claims

走査電極とデータ電極との交点に形成される無機ＥＬ素子を画素としてなるＥＬディスプレイを駆動するもので、
走査電圧を前記走査電極に印加可能に構成される走査側駆動回路と、
前記走査駆動回路の基準となる電圧を切替えて出力する基準電圧切替え回路と、
データ電圧を前記データ電極に印加するデータ側駆動回路と、
前記走査側及びデータ側駆動回路並びに前記基準電圧切替え回路に制御信号を出力する制御回路と備え、
前記走査電圧と前記データ電圧との合成電圧の極性を交互に反転させながら線順次走査方式により各画素に印加し、
走査側における１回の選択期間に前記ＥＬ素子を複数回発光させるように駆動するＥＬディスプレイ駆動装置において、
前記走査側駆動回路の出力段は、高電圧電源側と基準電圧側との間にトーテムポール接続されたＰチャネル及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成され、
前記基準電圧切替え回路は、夫々の一端側がグランドに接続され、他端側が基準電圧側と高電圧電源側との各一方に接続されるＰチャネル及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成され、
前記制御回路は、
前記走査側駆動回路より正極性の走査電圧を出力させる場合は、前記出力段に配置されるＭＯＳＦＥＴのオンオフを切替え、
前記走査側駆動回路より負極性の走査電圧を出力させる場合は、前記基準電圧切替え回路を構成するＭＯＳＦＥＴのオンオフを切替えるように構成されることを特徴とするＥＬディスプレイ駆動装置。
前記基準電圧切替え回路は、前記走査側駆動回路の高電圧電源と基準電圧との間に接続され、前記走査電圧相当の電源電圧を有する駆動電源を備え、
前記制御回路は、
前記走査側駆動回路について、正極性の走査電圧を出力するタイミングでＰチャネルＭＯＳＦＥＴのみをオンにすると共に、その他の場合はＮチャネルＭＯＳＦＥＴのみをオンにし、
前記基準電圧切替え回路について、負極性の走査電圧を出力するタイミングでＮチャネルＭＯＳＦＥＴのみをオンにすると共に、その他の場合はＰチャネルＭＯＳＦＥＴのみをオンにすることを特徴とする請求項１記載のＥＬディスプレイ駆動装置。
前記走査側駆動回路と前記制御回路との間に配置されるバッファと、
前記制御回路と前記バッファとの間に逆方向接続されるダイオードと、
前記バッファの入力端子側をプルアップするプルアップ抵抗とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のＥＬディスプレイ駆動装置。
前記データ側駆動回路は、前記データ電極にデータ電圧を印加するためのロジックレベルを保持可能に構成されると共に、前記ロジックレベルを、外部より入力される反転信号に応じて反転可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のＥＬディスプレイ駆動装置。
前記走査側駆動回路は、絶対値が等しい両極性の走査電圧を出力するように構成され、
前記データ側駆動回路は、ＥＬ素子を発光させる場合は、前記走査電圧が正極性の場合は０Ｖを出力し、前記走査電圧が負極性の場合はデータ電圧を出力するように構成され、ＥＬ素子を発光させない場合は、前記走査電圧が正極性の場合はデータ電圧を出力し、前記走査電圧が負極性の場合は０Ｖを出力することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のＥＬディスプレイ駆動装置。
前記基準電圧切替え回路を構成するＰチャネルＭＯＳＦＥＴのゲートは、前記制御回路より出力される制御信号に対してコンデンサカップリングされていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のＥＬディスプレイ駆動装置。
前記走査電圧をＶ，前記走査側駆動回路の耐圧をＶ0，前記ＥＬ素子の容量をＣ，ＥＬ素子の放電時間をｔとすると、走査電極の配線抵抗ｒを、
Ｖ・ｅｘｐ（−ｔ／（Ｃ・Ｒ））＋Ｖ≦Ｖ0
を満たす抵抗値Ｒの値に基づいて設定することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のＥＬディスプレイ駆動装置。
請求項１乃至７の何れかに記載の駆動装置を備え、その駆動装置によって駆動されるＥＬ素子を光源とすることを特徴とする光プリンタのプリンタヘッド。