(57)【要約】電源電圧を逆バイアスに用いずに、有機ＥＬ素子などの発光素子の不良構造部に逆方向電流を流すことのできる発光装置。この発光装置は、直流順方向電圧を印加することにより発光する有機ＥＬ素子などの容量性の発光素子を備える。プッシュプル回路（５）を用いて、直流順方向電圧の印加停止後にその有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続するなどして、その発光素子の残留電荷を放電させることのみにより、低抵抗の不良構造部を通じてその発光素子に逆方向電流を流す。
2004045251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流順方向電圧を印加することにより発光する容量性の発光素子と、
直流順方向電圧の印加停止後にその発光素子の残留電荷を放電させることのみにより、低抵抗の不良構造部を通じてその発光素子に逆方向電流を流す回路と
を備えた発光装置。
【請求項２】
前記回路は、直流順方向電圧が印加される発光素子の電極それぞれをその電圧印加停止後にアースに接続する請求の範囲第１項記載の発光装置。
【請求項３】
前記発光素子は、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子である請求の範囲第２項記載の発光装置。
【請求項４】
前記回路は、有機ＥＬ素子への直流順方向電圧の印加が停止する度に、その有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続する請求の範囲第３項記載の発光装置。
【請求項５】
前記回路は、有機ＥＬ素子への直流順方向電圧の印加を制御する信号に従って、その有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続する請求の範囲第３項記載の発光装置。
【請求項６】
前記回路は、有機ＥＬ素子への直流順方向電圧の印加を制御する信号とは別の信号に従って、その有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続する請求の範囲第３項記載の発光装置。
【請求項７】
前記回路は、直流順方向電圧を有機ＥＬ素子に印加していない間、その有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続する請求の範囲第３項記載の発光装置。
【請求項８】
前記回路は、縦列接続した第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とよりなるプッシュプル回路であり、
有機ＥＬ素子に電流を供給する電流供給回路がプッシュプル回路の一端に接続され、
第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子との接続点に有機ＥＬ素子のアノードが接続された請求の範囲第３項記載の発光装置。
【請求項９】
有機ＥＬ素子のカソード及びプッシュプル回路の他端がアースに接続され、
前記プッシュプル回路は、接続点とアースとの間のスイッチング素子をオンすることにより、その有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続する請求の範囲第８項記載の発光装置。
【請求項１０】
第１のスイッチング素子がオンしかつ第２のスイッチング素子がオフのとき、有機ＥＬ素子を点灯する電流を第１のスイッチング素子を介して電流供給回路により有機ＥＬ素子に供給し、その後、第１のスイッチング素子がオフしかつ第２のスイッチング素子がオンのとき、その有機ＥＬ素子の残留電荷を第２のスイッチング素子を介して放出する請求の範囲第９項記載の発光装置。
【請求項１１】
電荷を蓄積する容量性素子が前記電流供給回路に設けられ、第１のスイッチング素子がオンしかつ第２のスイッチング素子がオフのとき第１のスイッチング素子を介して、電流供給回路の容量性素子から有機ＥＬ素子に点灯電流を供給する請求の範囲第８項記載の発光装置。
【請求項１２】
第１のスイッチング素子がオフのとき、電流供給回路の容量性素子に電荷をチャージすることで有機ＥＬ素子をスタティック点灯させる請求の範囲第１１項記載の発光装置。
【請求項１３】
縦列接続した第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とよりなるプッシュプル回路と、
前記２つのスイッチング素子の接続点にアノードが接続された有機ＥＬ素子と、
プッシュプル回路の一端に接続され、有機ＥＬ素子に電流を供給する電流供給回路と
を備えた発光装置。
【請求項１４】
有機ＥＬ素子のカソード及びプッシュプル回路の他端がアースに接続され、
前記プッシュプル回路は、接続点とアースとの間のスイッチング素子をオンすることにより、その有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続する請求の範囲第１３項記載の発光装置。
【請求項１５】
第１のスイッチング素子がオンしかつ第２のスイッチング素子がオフのとき、有機ＥＬ素子を点灯する電流を第１のスイッチング素子を介して電流供給回路により有機ＥＬ素子に供給し、その後、第１のスイッチング素子がオフしかつ第２のスイッチング素子がオンのとき、その有機ＥＬ素子の残留電荷を第２のスイッチング素子を介して放出する請求の範囲第１４項記載の発光装置。
【請求項１６】
電荷を蓄積する容量性素子が前記電流供給回路に設けられ、第１のスイッチング素子がオンしかつ第２のスイッチング素子がオフのとき第１のスイッチング素子を介して、電流供給回路の容量性素子から有機ＥＬ素子に点灯電流を供給する請求の範囲第１３項記載の発光装置。
【請求項１７】
第１のスイッチング素子がオフのとき、電流供給回路の容量性素子に電荷をチャージすることで有機ＥＬ素子をスタティック点灯させる請求の範囲第１６項記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）現象を利用した有機発光素子などの容量性の発光素子を備え、画像形成装置の感光体上に静電潜像を形成するための光源やディスプレイに用いられる発光装置に関する。
【背景技術】  例えば特開平１１−１９８４３３号公報で開示されている通り、有機発光素子は、ディスプレイだけでなく、プリンタ等の画像形成装置の感光体上に画像を形成する印字ヘッドにも使用することが試みられている。図９に示すように、印字ヘッド１１上では、有機発光素子駆動回路９と有機発光素子ＥＬＤとが横一列に配列され、その数は数千個を越える程になる。これら複数の駆動回路から１つの有機発光素子駆動回路９を取り出した回路は、例えば図１０に示すような構成になっている。
図１０にしたがって有機発光素子駆動回路９の動作を説明する。同図に示すスイッチング素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３及びコンデンサＣＮはカレントコピア回路４を構成する。
上記構成において、まず、電流源１０の電流値を所定の電流値に設定する。次にトリガ信号端子２のレベルを“Ｈ”にして、スイッチング素子ＦＥＴ２及びスイッチング素子ＦＥＴ３をオンにすると共に、点灯用ストローブ信号端子３のレベルを“Ｌ”にしてスイッチング素子ＦＥＴ６をオフにする。そして、電流源１０からスイッチング素子ＦＥＴ２及びＦＥＴ３を介してコンデンサＣＮに所定の時間通電し、有機発光素子ＥＬＤの点灯に必要な電荷をコンデンサＣＮにチャージする。その後短時間（印字ヘッド１１の全有機発光素子駆動回路９のコンデンサＣＮがチャージされるまでの時間）トリガ信号端子２及び点灯用ストローブ信号端子３のレベルを“Ｌ”にして電荷をコンデンサに保持する。
次に、トリガ信号端子２のレベルを“Ｌ”、点灯用ストローブ信号端子３のレベルを“Ｈ”とすると、スイッチング素子ＦＥＴ２及びＦＥＴ３はオフとなると共に、スイッチング素子ＦＥＴ６がオンとなり、コンデンサＣＮに保持されているチャージ電荷は有機発光素子に流れ込み、この流れ込んだチャージ電荷は有機発光素子ＥＬＤを点灯させる。このとき、スイッチング素子ＦＥＴ１は見かけ上ダイオードと同じ状態になり、コンデンサＣＮをチャージしたのと同等の電荷が、コンデンサＣＮよりスイッチング素子ＦＥＴ１及びＦＥＴ６を介して有機発光素子ＥＬＤに流れることになる。
なお、電源端子１には駆動回路を構成するスイッチング素子を駆動する＋電源が接続される。また、スイッチング素子はＦＥＴ、トランジスタのいずれであってもよい。
プリンタでは、入力画像に応じて印字ヘッドの各有機発光素子に信号を与えて各有機発光素子を点灯又は消灯させることにより、感光体上に静電潜像を形成する。
このような発光装置に含まれる有機発光素子を製造する場合、発光装置の用途にかかわらず、通称「黒点」と呼ばれる発光しない部分が有機発光素子ＥＬＤを構成する有機ＥＬの一素子内に発生することがある。これは大抵の場合、製造過程での異物の混入等により有機ＥＬ発光層が薄くなってしまった箇所であり、この部分は他の有機ＥＬ層に比べ電気抵抗が著しく低いため電荷の集中が起こる。このため、所定の電流値を流しても希望する光量が得られなくなる。また、この「黒点」は電荷集中によって徐々に周囲の有機ＥＬ層を破壊していき、時間の経過と共に光量の大幅ダウンを招き、最悪の場合有機発光素子ＥＬＤの破壊へとつながることになる。
そこで、図１１及び図１２に示すように、低抵抗の不良構造部を破壊し「黒点」を除去するために有機発光素子に逆バイアスを印加する有機発光素子駆動回路９が提案されている。
図１１Ａに示す回路は、逆バイアス印加回路として、３つのスイッチング素子ＦＥＴ８、ＦＥＴ９、及びＦＥＴ１０からなる電位切り替え回路を含む。
この回路では、点灯信号端子６のレベルを“Ｈ”とすると、これによって、スイッチング素子ＦＥＴ７及びＦＥＴ１０がオンすると共に、インバータＩＮＶを介してスイッチング素子ＦＥＴ８及びＦＥＴ９がオフとなって、有機発光素子ＥＬＤの点灯電流ＩＣ１がスイッチング素子ＦＥＴ７及びＦＥＴ１０を介して有機発光素子ＥＬＤに流れ、当該有機発光素子ＥＬＤが点灯する。
その後、点灯信号端子６のレベルを“Ｌ”とすると、図１１Ｂに示すように、スイッチング素子ＦＥＴ７及びＦＥＴ１０がオフとなると共に、インバータＩＮＶを介してスイッチング素子ＦＥＴ８及びＦＥＴ９がオンとなり、有機発光素子ＥＬＤのカソードがスイッチング素子ＦＥＴ８を介して＋電源１に接続される。また、有機発光素子ＥＬＤのアノードはスイッチング素子ＦＥＴ９を介してグランドに接続される。これによって、有機発光素子ＥＬＤが逆バイアスされる。当該有機発光素子ＥＬＤに不良構造部が存在する場合、その素子のカソードからアノードに向かう上記ＩＣ１とは逆方向の電流ＩＣ２が、その不良構造部を通じて急激に流れる。
このように、＋電源１からスイッチング素子ＦＥＴ８及びＦＥＴ９を介して逆方向の電界が有機発光素子ＥＬＤに印加されることによって、「黒点」構造部とその周辺部が焼き切られてしまい、それ以上不良個所が広がらない。有機発光素子ＥＬＤの発光光量が確保でき、有機発光素子ＥＬＤの寿命が延びる。
図１２に示す回路は、有機発光素子ＥＬＤに逆バイアスをかけるため、＋電源７から−電源８に切り替える電源切り替え回路を含む。
この回路で点灯信号端子６のレベルを“Ｈ”とすると、図１２Ａに示すように、スイッチング素子ＦＥＴ１１がオンになると共に、当該点灯用信号端子６に接続されたインバータＩＮＶを介してスイッチング素子ＦＥＴ１２はオフとなる。このオンしたスイッチング素子ＦＥＴ１１を介して＋電源７より、有機発光素子ＥＬＤを点灯させる電流ＩＣ１が有機発光素子ＥＬＤに印加される。
この後に、点灯信号端子６のレベルを“Ｌ”とすると、図１２Ｂに示すように、スイッチング素子ＦＥＴ１１がオフになると共に、当該点灯信号６を介してスイッチング素子ＦＥＴ１２がオンとなる。このオンしたスイッチング素子ＦＥＴ１２を介して、有機発光素子ＥＬＤのアノードが−電源８に接続されて、有機発光素子ＥＬＤに逆バイアスが印加されることになる。この場合も、当該有機発光素子ＥＬＤに不良構造部が存在すれば、その素子のカソードからアノードに向かう上記ＩＣ１とは逆方向の電流ＩＣ２が、その不良構造部を通じて急激に流れることになる。このように電源を切り替えても、上記電位切り替え回路と同様に、上記「黒点」構造が焼ききられる。
しかしながら、これらの技術では、上記電位切り替え回路や上記電源切り替え回路のように、電源電圧を逆バイアスに用いるための回路が必要となる。さらに、有機発光素子ＥＬＤに電源により強制的に逆バイアスが印加されるため、その逆バイアスが過大になり、発光素子自体を破壊してしまう恐れもある。
【発明の開示】
本発明は、上記従来の事情に基づいて提案されたものであって、電源電圧を逆バイアスに用いずに、有機ＥＬ素子などの発光素子の不良構造部に逆方向電流を流すことのできる発光装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために以下の手段を採用している。本発明の発光装置は、直流順方向電圧を印加することにより発光する有機ＥＬ素子などの容量性の発光素子を備える。この電圧の印加を行ったり停止したりすることで、その発光素子は、点灯又は消灯する。そして、直流順方向電圧の印加停止後にその発光素子の残留電荷を放電させることのみにより、低抵抗の不良構造部を通じてその発光素子に逆方向電流を流す。
電圧印加停止後の電位の急変で、発光素子では残留電荷により逆起電力が生じるので、その発光素子に低抵抗の不良構造部があれば、残留電荷を放電させると、その不良構造部に集中して逆方向電流が急激に流れる。そのため、この発光装置では、不良構造部による悪影響を排除するために電源電圧を逆バイアスに用いる必要がなく、また残留電荷のみを利用するので逆方向電流が発光素子自体を破壊するほど過大になる恐れもない。
直流順方向電圧の印加停止後に発光素子に逆方向電流を流すための回路は、例えば、直流順方向電圧が印加される発光素子の電極それぞれをその電圧印加停止後にアースに接続するだけでよい。発光素子が有機発光ダイオードであれば、そのダイオードの両電極をアースに接続する。このような回路を用いることにより、発光素子の寿命を延ばしながら、回路コストの低減や制御プロセスの簡易化、装置の小型化を図ることができる。
プリンタやディスプレイの光源として用いられるときのように、有機ＥＬ素子への直流順方向電圧の印加と印加停止とが所定の周期で繰り返されるような場合、その印加停止の度に、その有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続すれば、不良構造部が成長していない段階でその不良構造部を確実に焼き切ることができる。その結果、有機ＥＬ素子の寿命は大幅に延びる。
また、有機ＥＬ素子への直流順方向電圧の印加を制御する信号に従って、その有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続すれば、アースへの接続と電圧印加とが同時に起こったために印加電圧がショートすることを簡単に防ぐことができ、タイミングのロスも無くすことができる。さらに、複数の素子毎に階調表現を行うためにＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）回路を用いて各素子の点灯時間を異ならせる場合のように、アースへの接続と電圧印加との切り替え時期の調節が難しい場合でも、有機ＥＬ素子への直流順方向電圧の印加を制御する信号に従ってその切り替えを行えば、その切り替えのための回路を素子毎に設けることで対応することができる。電流制御や電圧制御により各素子の階調表現を行う場合のように、各素子を同一時間点灯させる場合には、その切り替えの回路を素子毎に設ける必要もない。
これに対し、有機ＥＬ素子への直流順方向電圧の印加を制御する信号とは別の信号に従って、その有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続すれば、任意の時期に有機ＥＬ素子で逆起電力を生じさせることができる。
さらに、直流順方向電圧を有機ＥＬ素子に印加していない間、その有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続すれば、有機ＥＬ素子の非発光時にその有機ＥＬ素子が常にショート状態に保たれるため、ノイズや不意の電源ショートなどによる破壊から、素子を保護することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【図面の簡単な説明】  図１は本発明の実施の形態における有機発光素子駆動回路の概略の回路図；
図２は本発明の実施の形態におけるプッシュプル回路の概略の回路図；
図３は有機発光素子の黒点を除去する際の現象を説明するための図；
図４は本発明を適用した場合の有機発光素子の寿命を示す図；
図５は本発明を適用しない場合の有機発光素子の寿命を示す図；
図６は本発明を適用した場合の有機発光素子の寿命を示す別の図；
図７は本発明を適用しない場合の有機発光素子の寿命を示す別の図；
図８は本発明をディスプレイに適用した場合の有機発光素子の配列例を示す図；
図９は有機発光素子を用いた印字ヘッドの概念図；
図１０は従来の技術における有機発光素子駆動回路の概略の回路図；
図１１は従来の技術における電位切り替え回路の概略の回路図；そして
図１２は従来の技術における電源切り替え回路の概略の回路図である。
【発明を実施するための最良の形態】  本実施の形態では、本発明の発光装置は、印字機構を構成する印字ヘッドとして具体化されている。この印字ヘッドは、容量性の発光素子として有機発光素子ＥＬＤを複数備え、入力画像に対応して各有機発光素子の点灯及び消灯を制御することで、その画像に対応した静電潜像を感光体上に形成する。図９で示した従来例と同様に、この印字ヘッドには有機発光素子とその駆動回路９が複数配置されていて、図１はその中の１つの回路についてその構成を示している。
有機発光素子ＥＬＤを点灯するための電流は、電流供給回路４から供給される。その電流供給回路４に、ここではカレントコピア回路を用いる。カレントコピア回路は従来例と同様にスイッチング素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２及びＦＥＴ３、並びに電荷を蓄積する容量性素子であるコンデンサＣＮよりなる。その動作も従来例と同様である。
カレントコピア回路を電流供給回路４に用いていると、コンデンサＣＮに蓄積された電荷を有機発光素子ＥＬＤに点灯電流として、増幅等を行わずそのまま放出するので、カレントコピア回路を構成する素子に特性のバラツキがあっても、その影響を受けることもなく安定した発光特性が得られる。
更にまた、カレントコピア回路を用いた印字ヘッドでは、カレントコピア回路内のコンデンサＣＮに電荷をチャージしておき、全てのカレントコピア回路のコンデンサＣＮにチャージが終わった時点で、同一の点灯用ストローブ信号を用いて複数の有機発光素子ＥＬＤを一斉に点灯することができる。このようなスタティック点灯を行う印字ヘッドでは、有機発光素子ＥＬＤの点灯が同時に起きるので、プリンタの感光体（例えば、感光ドラム）が移動していても、有機発光素子ＥＬＤの配列方向（主走査方向、図９参照）に沿って一直線に潜像を書き込むことができる。この場合、入力画像上の直線は、印刷物上でも常に直線で表現される。各有機発光素子に順次点灯用データを送り、そのデータが来た時点で各素子を発光させるデータシフト方式による点灯に比べて直線性に優れた画像が得られることになる。
電流供給回路４の一端には、プッシュプル回路５が接続されている。プッシュプル回路５は、縦列接続した第１のスイッチング素子ＦＥＴ４と第２のスイッチング素子ＦＥＴ５とよりなり、第１のスイッチング素子ＦＥＴ４の一端がカレントコピア回路４のスイッチング素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２及びＦＥＴ３の接続点に接続されている。
有機発光素子ＥＬＤのアノードは、プッシュプル回路５のスイッチング素子ＦＥＴ４及びＦＥＴ５の接続点に接続されている。有機発光素子ＥＬＤのカソードと、プッシュプル回路５の他端、ここでは、ＦＥＴ５は、アースに接続されている。
電流供給回路４からの電流は、プッシュプル回路５を通じて有機発光素子ＥＬＤに供給される。図２Ａに示すように、このプッシュプル回路５において、スイッチング素子ＦＥＴ４をオンにして、スイッチング素子ＦＥＴ５をオフにすると、有機発光素子ＥＬＤを点灯させる電流ＩＣ１が、スイッチング素子ＦＥＴ４を介して有機発光素子ＥＬＤに供給される。
スイッチング素子ＦＥＴ４及びＦＥＴ５のオン・オフ制御は、それぞれ点灯用ストローブ信号端子３及び当該信号端子３に接続されたインバータＩＮＶを介して行われる。点灯用ストローブ信号端子３のレベルを“Ｈ”にすると、スイッチング素子ＦＥＴ４がオンとなると共に、インバータＩＮＶを介してスイッチング素子ＦＥＴ５がオフとなる。これによって、有機発光素子ＥＬＤのアノードとカソードとの間に適当な直流順方向電圧が印加され、電流ＩＣ１がスイッチング素子ＦＥＴ１及びＦＥＴ４を介して有機発光素子ＥＬＤを流れる。
このとき、図３Ａに示すように、有機発光素子ＥＬＤが「黒点」の無い正常なものであれば、有機発光素子ＥＬＤの容量成分に対応する電圧を保ちながら有機発光素子ＥＬＤにキャリアが注入され、有機発光素子ＥＬＤは所望の輝度で発光する。
これに対し、図３Ｂに示すように、有機発光素子ＥＬＤに「黒点」が存在すると、その有機発光素子ＥＬＤに直流順方向電流を供給しても、短絡している状態も含め低抵抗の「黒点」付近にキャリアが集中し、発光を伴わずに過剰な電流が流れる。このため、必要な光量が得られなくなったり、その有機発光素子ＥＬＤが発光しなくなったり、最悪の場合、ショートによる回路破壊を起こしてしまう恐れがある。
この「黒点」の悪影響を排除するために、この実施の形態における印字ヘッドでは、直流順方向電圧の印加停止後に有機発光素子ＥＬＤの残留電荷を放電させることのみにより、不良構造部を通じてその有機発光素子ＥＬＤに逆方向電流を流す。
この実施の形態における印字ヘッドでは、上述のような各有機発光素子ＥＬＤの点灯（及び消灯）の制御が例えば感光体の移動速度に応じた周期で繰り返される。直流順方向電圧の印加とその印加の停止が繰り返される。
点灯用ストローブ信号端子３のレベルが“Ｌ”になると、スイッチング素子ＦＥＴ４がオフとなると共に、上記インバータＩＮＶを介してスイッチング素子ＦＥＴ５がオンとなる。このとき、図２Ｂに示すように、有機発光素子ＥＬＤのアノードがスイッチング素子ＦＥＴ５を介してアースに接続される。
このようにして印加電圧停止直後に有機発光素子ＥＬＤの両電極をアースに接続することで電極電位が急変しても、有機発光素子ＥＬＤが正常であれば、図３Ｃに示すように、有機発光素子ＥＬＤに蓄積された電荷はその電位変動に追従できず、電荷の偏りにより逆起電力が生じる。正常な有機発光素子ＥＬＤの内部抵抗が大きいため、その内部抵抗と容量成分とで定まる時定数に応じた時間をかけて有機発光素子ＥＬＤの残留電荷は徐々に放電される。
これに対し、有機発光素子ＥＬＤに「黒点」があれば、その不良構造部の抵抗が他の部分と較べて著しく低くなっているため、図３Ｄに示すように、有機発光素子ＥＬＤの残留電荷は逆起電力により「黒点」及びその周辺部に集中して急激に放出され、図２Ｂに示すように、逆方向の放電電流ＩＣ２がスイッチング素子ＦＥＴ５を介して急激に流れることになる。
その結果、電源電圧を逆バイアスに用いなくとも、逆バイアスを印加したときと同じように不良構造部を焼き切って、有機発光素子ＥＬＤの破壊が進行することを抑制することができる。また、逆バイアスを強制的に印加する場合と異なり、逆方向電流が素子自体を破壊するほど過大になる恐れもない。その結果、有機発光素子ＥＬＤの寿命を延ばすことができる。
図４及び図５は、プッシュプル回路を用いた場合の有機発光素子の寿命を示すグラフである。図６及び図７は、プッシュプル回路を用いない場合の有機発光素子の寿命を示すグラフで、それぞれ図４及び図５に対応する。図４及び図６の有機発光素子と図５及び図７の有機発光素子では、発光色、すなわち材料が異なる。これらの図４乃至図７の横軸は投入時間（ｈ）を示し、縦軸は投入時間が０のときの輝度に対する相対輝度を示す。
これらの図から明らかな通り、不良構造部を破壊しなければ、投入時間が経過するに従って、有機発光素子の相対輝度は低下する。特に図７の例では、投入時間が２００時間を超えると、相対輝度は０．５未満になっている。これに対し、プッシュプル回路を用いて上述のように不良構造部を破壊すると、投入時間が９００時間以上経過しても、ほとんど輝度は低下していない。不良構造部を破壊する場合と破壊しない場合の相違から、電源電圧を逆バイアスに用いなくとも、有機発光素子の寿命は大幅に延長されていることを理解することができる。
有機発光素子ＥＬＤの発光輝度は、不良構造部の有無だけでなく、上述のように不良構造部の成長の度合にも関係する。この例では、点灯用ストローブ信号３に従って有機発光素子ＥＬＤの両電極をアースに接続しているので、その接続は、有機発光素子ＥＬＤの直流順方向電圧の印加が停止する度に行われることになる。直流順方向電圧の印加が停止する度に有機発光素子ＥＬＤの両電極をアースに接続することで、不良構造部が成長していない段階でその不良構造部を確実に焼き切ることができる。また、点灯用ストローブ信号３に従うと、直流順方向電圧を有機発光素子ＥＬＤに印加していない間、その有機発光素子ＥＬＤの両電極はアースに接続されている。直流順方向電圧を有機発光素子ＥＬＤに印加していない間、その有機発光素子ＥＬＤの両電極をアースに接続することで、有機発光素子ＥＬＤの非発光時にその有機発光素子ＥＬＤは常にショート状態に保たれる。従って、ノイズや不意の電源ショートなどによる破壊から、素子を保護することができる。
また、点灯用ストローブ信号３のように、有機発光素子ＥＬＤへの直流順方向電圧の印加を制御する信号に従って、その有機発光素子ＥＬＤの両電極をアースに接続する場合、同一の信号によりアースへの接続と電圧印加との切り替えが行われる。このため、アースへの接続と電圧印加とが同時に起きることにより印加電圧がショートすることを簡単かつ確実に防ぐことができ、タイミングのロスも無くすことができる。上述のプッシュプル回路５のように、同一の信号によりアースへの接続と電圧印加との切り替えを行う回路を用いれば、電流供給回路４に様々な回路を用いることができる。複数の素子毎に階調表現を行うためＰＷＭ回路を用いて各素子の点灯時間を異ならせる場合のように、アースへの接続と電圧印加との切り替え時期の調節が難しい場合でも、素子への直流順方向電圧の印加を制御する信号に従ってその切り替えを行えば、その切り替えのための回路を素子毎に設けることで対応することができる。
また、プッシュプル回路５を構成するスイッチング素子ＦＥＴ４およびＦＥＴ５のオン・オフを制御する信号に点灯用ストローブ信号３を用いずに、スイッチング素子ＦＥＴ５のオン・オフ制御を点灯用ストローブ信号３とは別の信号に従って行うようにしてもよい。この場合、点灯用ストローブ信号３とは独立した信号でその制御を行うので、任意の時期に有機発光素子ＥＬＤの両電極をアースに接続することができる。直流順方向電圧の印加を停止する度にアースへの接続を行う必要はなく、どの時期にその接続を行うかは、有機発光素子ＥＬＤの特性などに応じて定めればよい。
なお、上述の例は、スイッチング素子ＦＥＴ４及びＦＥＴ５を同じチャンネル構造、例えばＮチャンネル型としたものであるが、例えばスイッチング素子ＦＥＴ４をＮチャンネル型とし、スイッチング素子ＦＥＴ５をＰチャンネル型とすれば、インバータＩＮＶを省略することができる。
また、上述の例では、カレントコピア回路の容量性素子を利用して有機発光素子ＥＬＤをスタティック点灯させることを説明したが、本発朋の発光装置においてもデータシフト方式を採用するようにしてもよい。データシフト方式では、印字ヘッド１１を構成する各有機発光素子ＥＬＤに対して順次点灯用データが送られて来ると、そのデータが来た時点で即座に各有機発光素子ＥＬＤの発光を開始させる。データを保持する機能がいらないので回路的には簡素化を図ることができる。ただし、各有機発光素子ＥＬＤの点灯時期にズレが発生してしまうので、厳密に見ると直線が直線ではなく、印刷物では斜線として描かれてしまう（例えば、印刷用紙が移動しているため）。
また、上述の例では、本発明を印字ヘッドに適用した場合について説明したが、本発明をディスプレイなどの他の発光装置に適用することも可能である。ディスプレイの場合、図８に示すように、複数の有機発光素子ＥＬＤはマトリクス状に配列され、画像のデータに対応して各素子の点灯及び消灯を制御することで、その画像が表示される。各素子で階調表現を行う場合、素子の点灯及び消灯を同時に行い、素子毎の階調表現は電圧制御や電流制御により行うことが一般的である。この場合、個々の素子にプッシュプル回路を設ける必要はない。図８に示すように、表示マトリクスのソース側ラインの電源部にそのライン毎にプッシュプル回路を設け、ドレイン側ラインの電源部にアースへの切り替え接続部を設けることでも、点灯から消灯に変移したときに各素子の残留電荷を放電させることができる。
また、上述の例では、電源供給回路５にカレントコピア回路を用いた。プッシュプル回路４と電流増幅作用を持つカレントミラー回路とを組み合わせることで、有機発光素子ＥＬＤが経時劣化した場合でも、当該カレントミラー回路は有機発光素子ＥＬＤに大電流を印加することが可能になり、安定した発光特性が得られる。しかしながら、既述の通り、ＰＷＭ回路を備えた回路を電源供給回路に用いてもよいし、カレントミラー回路や、データラッチ回路とＤＡコンバータとを備えた回路などの他の回路を用いることもできる。
また、上述の例では、スイッチング素子にＰＮＰ、ＮＰＮ素子を用いた２回路構成を採用しているが、切り替えが可能であれば、アナログスイッチを用いた１回路構成を採用してもよいし、３回路以上の構成を採用することもできる。例えば３回路構成として、ＮＰＮ素子を２素子とインバータとを備えた構成を採用することができる。
【産業上の利用可能性】  本発明の発光装置は、電源電圧を逆バイアスに用いずに、有機ＥＬ素子などの発光素子の不良構造部に逆方向電流を流すことのできるという効果を有し、プリンタやディスプレイの光源などとして有用である。
【図１】
2004045251.tif 000003
【図２】
2004045251.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004045251.tif 000006
【図５】
2004045251.tif 000007
【図６】
2004045251.tif 000008
【図７】
2004045251.tif 000009
【図８】
2004045251.tif 000010
【図９】
2004045251.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年4月27日(2005.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流順方向電圧を印加することにより発光する容量性の発光素子と、
直流順方向電圧の印加停止後にその発光素子の残留電荷を放電させることのみにより、低抵抗の不良構造部を通じてその発光素子に逆方向電流を流す回路と
を備えた発光装置。
【請求項２】
前記回路は、直流順方向電圧が印加される発光素子の電極それぞれをその電圧印加停止後にアースに接続する請求の範囲第１項記載の発光装置。
【請求項３】
前記発光素子は、有機ＥＬ(Electro Luminescence)素子である請求の範囲第２項記載の発光装置。
【請求項４】
前記回路は、有機ＥＬ素子への直流順方向電圧の印加が停止する度に、その有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続する請求の範囲第３項記載の発光装置。
【請求項５】
前記回路は、有機ＥＬ素子への直流順方向電圧の印加を制御する信号に従って、その有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続する請求の範囲第３項記載の発光装置。
【請求項６】
前記回路は、有機ＥＬ素子への直流順方向電圧の印加を制御する信号とは別の信号に従って、その有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続する請求の範囲第３項記載の発光装置。
【請求項７】
前記回路は、直流順方向電圧を有機ＥＬ素子に印加していない間、その有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続する請求の範囲第３項記載の発光装置。
【請求項８】
前記回路は、縦列接続した第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とよりなるプッシュプル回路であり、
有機ＥＬ素子に電流を供給する電流供給回路がプッシュプル回路の一端に接続され、
第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子との接続点に有機ＥＬ素子のアノードが接続された請求の範囲第３項記載の発光装置。
【請求項９】
有機ＥＬ素子のカソード及びプッシュプル回路の他端がアースに接続され、
前記プッシュプル回路は、接続点とアースとの間のスイッチング素子をオンすることにより、その有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続する請求の範囲第８項記載の発光装置。
【請求項１０】
第１のスイッチング素子がオンしかつ第２のスイッチング素子がオフのとき、有機ＥＬ素子を点灯する電流を第１のスイッチング素子を介して電流供給回路により有機ＥＬ素子に供給し、その後、第１のスイッチング素子がオフしかつ第２のスイッチング素子がオンのとき、その有機ＥＬ素子の残留電荷を第２のスイッチング素子を介して放出する請求の範囲第９項記載の発光装置。
【請求項１１】
電荷を蓄積する容量性素子が前記電流供給回路に設けられ、第１のスイッチング素子がオンしかつ第２のスイッチング素子がオフのとき第１のスイッチング素子を介して、電流供給回路の容量性素子から有機ＥＬ素子に点灯電流を供給する請求の範囲第８項記載の発光装置。
【請求項１２】
第１のスイッチング素子がオフのとき、電流供給回路の容量性素子に電荷をチャージすることで有機ＥＬ素子をスタティック点灯させる請求の範囲第１１項記載の発光装置。
【請求項１３】
縦列接続した第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とよりなるプッシュプル回路と、
前記２つのスイッチング素子の接続点にアノードが接続された有機ＥＬ素子と、
プッシュプル回路の一端に接続され、有機ＥＬ素子に電流を供給する電流供給回路と
を備えた発光装置。
【請求項１４】
有機ＥＬ素子のカソード及びプッシュプル回路の他端がアースに接続され、
前記プッシュプル回路は、接続点とアースとの間のスイッチング素子をオンすることにより、その有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続する請求の範囲第１３項記載の発光装置。
【請求項１５】
第１のスイッチング素子がオンしかつ第２のスイッチング素子がオフのとき、有機ＥＬ素子を点灯する電流を第１のスイッチング素子を介して電流供給回路により有機ＥＬ素子に供給し、その後、第１のスイッチング素子がオフしかつ第２のスイッチング素子がオンのとき、その有機ＥＬ素子の残留電荷を第２のスイッチング素子を介して放出する請求の範囲第１４項記載の発光装置。
【請求項１６】
電荷を蓄積する容量性素子が前記電流供給回路に設けられ、第１のスイッチング素子がオンしかつ第２のスイッチング素子がオフのとき第１のスイッチング素子を介して、電流供給回路の容量性素子から有機ＥＬ素子に点灯電流を供給する請求の範囲第１３項記載の発光装置。
【請求項１７】
第１のスイッチング素子がオフのとき、電流供給回路の容量性素子に電荷をチャージすることで有機ＥＬ素子をスタティック点灯させる請求の範囲第１６項記載の発光装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（Electro Luminescence）現象を利用した有機発光素子などの容量性の発光素子を備え、画像形成装置の感光体上に静電潜像を形成するための光源やディスプレイに用いられる発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特開平１１−１９８４３３号公報で開示されている通り、有機発光素子は、ディスプレイだけでなく、プリンタ等の画像形成装置の感光体上に画像を形成する印字ヘッドにも使用することが試みられている。図９に示すように、印字ヘッド１１上では、有機発光素子駆動回路９と有機発光素子ＥＬＤとが横一列に配列され、その数は数千個を越える程になる。これら複数の駆動回路から１つの有機発光素子駆動回路９を取り出した回路は、例えば図１０に示すような構成になっている。
【０００３】
図１０にしたがって有機発光素子駆動回路９の動作を説明する。同図に示すスイッチング素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３及びコンデンサＣＮはカレントコピア回路４を構成する。
【０００４】
上記構成において、まず、電流源１０の電流値を所定の電流値に設定する。次にトリガ信号端子２のレベルを“Ｈ”にして、スイッチング素子ＦＥＴ２及びスイッチング素子ＦＥＴ３をオンにすると共に、点灯用ストローブ信号端子３のレベルを“Ｌ”にしてスイッチング素子ＦＥＴ６をオフにする。そして、電流源１０からスイッチング素子ＦＥＴ２及びＦＥＴ３を介してコンデンサＣＮに所定の時間通電し、有機発光素子ＥＬＤの点灯に必要な電荷をコンデンサＣＮにチャージする。その後短時間（印字ヘッド１１の全有機発光素子駆動回路９のコンデンサＣＮがチャージされるまでの時間）トリガ信号端子２及び点灯用ストローブ信号端子３のレベルを“Ｌ”にして電荷をコンデンサに保持する。
【０００５】
次に、トリガ信号端子２のレベルを“Ｌ”、点灯用ストローブ信号端子３のレベルを“Ｈ”とすると、スイッチング素子ＦＥＴ２及びＦＥＴ３はオフとなると共に、スイッチング素子ＦＥＴ６がオンとなり、コンデンサＣＮに保持されているチャージ電荷は有機発光素子に流れ込み、この流れ込んだチャージ電荷は有機発光素子ＥＬＤを点灯させる。このとき、スイッチング素子ＦＥＴ１は見かけ上ダイオードと同じ状態になり、コンデンサＣＮをチャージしたのと同等の電荷が、コンデンサＣＮよりスイッチング素子ＦＥＴ１及びＦＥＴ６を介して有機発光素子ＥＬＤに流れることになる。
【０００６】
なお、電源端子１には駆動回路を構成するスイッチング素子を駆動する＋電源が接続される。また、スイッチング素子はＦＥＴ、トランジスタのいずれであってもよい。
【０００７】
プリンタでは、入力画像に応じて印字ヘッドの各有機発光素子に信号を与えて各有機発光素子を点灯又は消灯させることにより、感光体上に静電潜像を形成する。
【０００８】
このような発光装置に含まれる有機発光素子を製造する場合、発光装置の用途にかかわらず、通称「黒点」と呼ばれる発光しない部分が有機発光素子ＥＬＤを構成する有機ＥＬの一素子内に発生することがある。これは大抵の場合、製造過程での異物の混入等により有機ＥＬ発光層が薄くなってしまった箇所であり、この部分は他の有機ＥＬ層に比べ電気抵抗が著しく低いため電荷の集中が起こる。このため、所定の電流値を流しても希望する光量が得られなくなる。また、この「黒点」は電荷集中によって徐々に周囲の有機ＥＬ層を破壊していき、時間の経過と共に光量の大幅ダウンを招き、最悪の場合有機発光素子ＥＬＤの破壊へとつながることになる。
【０００９】
そこで、図１１及び図１２に示すように、低抵抗の不良構造部を破壊し「黒点」を除去するために有機発光素子に逆バイアスを印加する有機発光素子駆動回路９が提案されている。
【００１０】
図１１Ａに示す回路は、逆バイアス印加回路として、３つのスイッチング素子ＦＥＴ８、ＦＥＴ９、及びＦＥＴ１０からなる電位切り替え回路を含む。
【００１１】
この回路では、点灯信号端子６のレベルを“Ｈ”とすると、これによって、スイッチング素子ＦＥＴ７及びＦＥＴ１０がオンすると共に、インバータＩＮＶを介してスイッチング素子ＦＥＴ８及びＦＥＴ９がオフとなって、有機発光素子ＥＬＤの点灯電流ＩＣ１がスイッチング素子ＦＥＴ７及びＦＥＴ１０を介して有機発光素子ＥＬＤに流れ、当該有機発光素子ＥＬＤが点灯する。
【００１２】
その後、点灯信号端子６のレベルを“Ｌ”とすると、図１１Ｂに示すように、スイッチング素子ＦＥＴ７及びＦＥＴ１０がオフとなると共に、インバータＩＮＶを介してスイッチング素子ＦＥＴ８及びＦＥＴ９がオンとなり、有機発光素子ＥＬＤのカソードがスイッチング素子ＦＥＴ８を介して＋電源１に接続される。また、有機発光素子ＥＬＤのアノードはスイッチング素子ＦＥＴ９を介してグランドに接続される。これによって、有機発光素子ＥＬＤが逆バイアスされる。当該有機発光素子ＥＬＤに不良構造部が存在する場合、その素子のカソードからアノードに向かう上記ＩＣ１とは逆方向の電流ＩＣ２が、その不良構造部を通じて急激に流れる。
【００１３】
このように、＋電源１からスイッチング素子ＦＥＴ８及びＦＥＴ９を介して逆方向の電界が有機発光素子ＥＬＤに印加されることによって、「黒点」構造部とその周辺部が焼き切られてしまい、それ以上不良個所が広がらない。有機発光素子ＥＬＤの発光光量が確保でき、有機発光素子ＥＬＤの寿命が延びる。
【００１４】
図１２に示す回路は、有機発光素子ＥＬＤに逆バイアスをかけるため、＋電源７から−電源８に切り替える電源切り替え回路を含む。
【００１５】
この回路で点灯信号端子６のレベルを“Ｈ”とすると、図１２Ａに示すように、スイッチング素子ＦＥＴ１１がオンになると共に、当該点灯用信号端子６に接続されたインバータＩＮＶを介してスイッチング素子ＦＥＴ１２はオフとなる。このオンしたスイッチング素子ＦＥＴ１１を介して＋電源７より、有機発光素子ＥＬＤを点灯させる電流ＩＣ１が有機発光素子ＥＬＤに印加される。
【００１６】
この後に、点灯信号端子６のレベルを“Ｌ”とすると、図１２Ｂに示すように、スイッチング素子ＦＥＴ１１がオフになると共に、当該点灯信号６を介してスイッチング素子ＦＥＴ１２がオンとなる。このオンしたスイッチング素子ＦＥＴ１２を介して、有機発光素子ＥＬＤのアノードが−電源８に接続されて、有機発光素子ＥＬＤに逆バイアスが印加されることになる。この場合も、当該有機発光素子ＥＬＤに不良構造部が存在すれば、その素子のカソードからアノードに向かう上記ＩＣ１とは逆方向の電流ＩＣ２が、その不良構造部を通じて急激に流れることになる。このように電源を切り替えても、上記電位切り替え回路と同様に、上記「黒点」構造が焼ききられる。
【００１７】
しかしながら、これらの技術では、上記電位切り替え回路や上記電源切り替え回路のように、電源電圧を逆バイアスに用いるための回路が必要となる。さらに、有機発光素子ＥＬＤに電源により強制的に逆バイアスが印加されるため、その逆バイアスが過大になり、発光素子自体を破壊してしまう恐れもある。
【発明の開示】
【００１８】
本発明は、上記従来の事情に基づいて提案されたものであって、電源電圧を逆バイアスに用いずに、有機ＥＬ素子などの発光素子の不良構造部に逆方向電流を流すことのできる発光装置を提供することを目的とする。
【００１９】
本発明は、上記目的を達成するために以下の手段を採用している。本発明の発光装置は、直流順方向電圧を印加することにより発光する有機ＥＬ素子などの容量性の発光素子を備える。この電圧の印加を行ったり停止したりすることで、その発光素子は、点灯又は消灯する。そして、直流順方向電圧の印加停止後にその発光素子の残留電荷を放電させることのみにより、低抵抗の不良構造部を通じてその発光素子に逆方向電流を流す。
【００２０】
電圧印加停止後の電位の急変で、発光素子では残留電荷により逆起電力が生じるので、その発光素子に低抵抗の不良構造部があれば、残留電荷を放電させると、その不良構造部に集中して逆方向電流が急激に流れる。そのため、この発光装置では、不良構造部による悪影響を排除するために電源電圧を逆バイアスに用いる必要がなく、また残留電荷のみを利用するので逆方向電流が発光素子自体を破壊するほど過大になる恐れもない。
【００２１】
直流順方向電圧の印加停止後に発光素子に逆方向電流を流すための回路は、例えば、直流順方向電圧が印加される発光素子の電極それぞれをその電圧印加停止後にアースに接続するだけでよい。発光素子が有機発光ダイオードであれば、そのダイオードの両電極をアースに接続する。このような回路を用いることにより、発光素子の寿命を延ばしながら、回路コストの低減や制御プロセスの簡易化、装置の小型化を図ることができる。
【００２２】
プリンタやディスプレイの光源として用いられるときのように、有機ＥＬ素子への直流順方向電圧の印加と印加停止とが所定の周期で繰り返されるような場合、その印加停止の度に、その有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続すれば、不良構造部が成長していない段階でその不良構造部を確実に焼き切ることができる。その結果、有機ＥＬ素子の寿命は大幅に延びる。
【００２３】
また、有機ＥＬ素子への直流順方向電圧の印加を制御する信号に従って、その有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続すれば、アースへの接続と電圧印加とが同時に起こったために印加電圧がショートすることを簡単に防ぐことができ、タイミングのロスも無くすことができる。さらに、複数の素子毎に階調表現を行うためにＰＷＭ(Pulse Width Modulation)回路を用いて各素子の点灯時間を異ならせる場合のように、アースへの接続と電圧印加との切り替え時期の調節が難しい場合でも、有機ＥＬ素子への直流順方向電圧の印加を制御する信号に従ってその切り替えを行えば、その切り替えのための回路を素子毎に設けることで対応することができる。電流制御や電圧制御により各素子の階調表現を行う場合のように、各素子を同一時間点灯させる場合には、その切り替えの回路を素子毎に設ける必要もない。
【００２４】
これに対し、有機ＥＬ素子への直流順方向電圧の印加を制御する信号とは別の信号に従って、その有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続すれば、任意の時期に有機ＥＬ素子で逆起電力を生じさせることができる。
【００２５】
さらに、直流順方向電圧を有機ＥＬ素子に印加していない間、その有機ＥＬ素子の両電極をアースに接続すれば、有機ＥＬ素子の非発光時にその有機ＥＬ素子が常にショート状態に保たれるため、ノイズや不意の電源ショートなどによる破壊から、素子を保護することができる。
【００２６】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本実施の形態では、本発明の発光装置は、印字機構を構成する印字ヘッドとして具体化されている。この印字ヘッドは、容量性の発光素子として有機発光素子ＥＬＤを複数備え、入力画像に対応して各有機発光素子の点灯及び消灯を制御することで、その画像に対応した静電潜像を感光体上に形成する。図９で示した従来例と同様に、この印字ヘッドには有機発光素子とその駆動回路９が複数配置されていて、図１はその中の１つの回路についてその構成を示している。
【００２８】
有機発光素子ＥＬＤを点灯するための電流は、電流供給回路４から供給される。その電流供給回路４に、ここではカレントコピア回路を用いる。カレントコピア回路は従来例と同様にスイッチング素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２及びＦＥＴ３、並びに電荷を蓄積する容量性素子であるコンデンサＣＮよりなる。その動作も従来例と同様である。
【００２９】
カレントコピア回路を電流供給回路４に用いていると、コンデンサＣＮに蓄積された電荷を有機発光素子ＥＬＤに点灯電流として、増幅等を行わずそのまま放出するので、カレントコピア回路を構成する素子に特性のバラツキがあっても、その影響を受けることもなく安定した発光特性が得られる。
【００３０】
更にまた、カレントコピア回路を用いた印字ヘッドでは、カレントコピア回路内のコンデンサＣＮに電荷をチャージしておき、全てのカレントコピア回路のコンデンサＣＮにチャージが終わった時点で、同一の点灯用ストローブ信号を用いて複数の有機発光素子ＥＬＤを一斉に点灯することができる。このようなスタティック点灯を行う印字ヘッドでは、有機発光素子ＥＬＤの点灯が同時に起きるので、プリンタの感光体（例えば、感光ドラム）が移動していても、有機発光素子ＥＬＤの配列方向（主走査方向、図９参照）に沿って一直線に潜像を書き込むことができる。この場合、入力画像上の直線は、印刷物上でも常に直線で表現される。各有機発光素子に順次点灯用データを送り、そのデータが来た時点で各素子を発光させるデータシフト方式による点灯に比べて直線性に優れた画像が得られることになる。
【００３１】
電流供給回路４の一端には、プッシュプル回路５が接続されている。プッシュプル回路５は、縦列接続した第１のスイッチング素子ＦＥＴ４と第２のスイッチング素子ＦＥＴ５とよりなり、第１のスイッチング素子ＦＥＴ４の一端がカレントコピア回路４のスイッチング素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２及びＦＥＴ３の接続点に接続されている。
【００３２】
有機発光素子ＥＬＤのアノードは、プッシュプル回路５のスイッチング素子ＦＥＴ４及びＦＥＴ５の接続点に接続されている。有機発光素子ＥＬＤのカソードと、プッシュプル回路５の他端、ここでは、ＦＥＴ５は、アースに接続されている。
【００３３】
電流供給回路４からの電流は、プッシュプル回路５を通じて有機発光素子ＥＬＤに供給される。図２Ａに示すように、このプッシュプル回路５において、スイッチング素子ＦＥＴ４をオンにして、スイッチング素子ＦＥＴ５をオフにすると、有機発光素子ＥＬＤを点灯させる電流ＩＣ１が、スイッチング素子ＦＥＴ４を介して有機発光素子ＥＬＤに供給される。
【００３４】
スイッチング素子ＦＥＴ４及びＦＥＴ５のオン・オフ制御は、それぞれ点灯用ストローブ信号端子３及び当該信号端子３に接続されたインバータＩＮＶを介して行われる。点灯用ストローブ信号端子３のレベルを“Ｈ”にすると、スイッチング素子ＦＥＴ４がオンとなると共に、インバータＩＮＶを介してスイッチング素子ＦＥＴ５がオフとなる。これによって、有機発光素子ＥＬＤのアノードとカソードとの間に適当な直流順方向電圧が印加され、電流ＩＣ１がスイッチング素子ＦＥＴ１及びＦＥＴ４を介して有機発光素子ＥＬＤを流れる。
【００３５】
このとき、図３Ａに示すように、有機発光素子ＥＬＤが「黒点」の無い正常なものであれば、有機発光素子ＥＬＤの容量成分に対応する電圧を保ちながら有機発光素子ＥＬＤにキャリアが注入され、有機発光素子ＥＬＤは所望の輝度で発光する。
【００３６】
これに対し、図３Ｂに示すように、有機発光素子ＥＬＤに「黒点」が存在すると、その有機発光素子ＥＬＤに直流順方向電流を供給しても、短絡している状態も含め低抵抗の「黒点」付近にキャリアが集中し、発光を伴わずに過剰な電流が流れる。このため、必要な光量が得られなくなったり、その有機発光素子ＥＬＤが発光しなくなったり、最悪の場合、ショートによる回路破壊を起こしてしまう恐れがある。
【００３７】
この「黒点」の悪影響を排除するために、この実施の形態における印字ヘッドでは、直流順方向電圧の印加停止後に有機発光素子ＥＬＤの残留電荷を放電させることのみにより、不良構造部を通じてその有機発光素子ＥＬＤに逆方向電流を流す。
【００３８】
この実施の形態における印字ヘッドでは、上述のような各有機発光素子ＥＬＤの点灯（及び消灯）の制御が例えば感光体の移動速度に応じた周期で繰り返される。直流順方向電圧の印加とその印加の停止が繰り返される。
【００３９】
点灯用ストローブ信号端子３のレベルが“Ｌ”になると、スイッチング素子ＦＥＴ４がオフとなると共に、上記インバータＩＮＶを介してスイッチング素子ＦＥＴ５がオンとなる。このとき、図２Ｂに示すように、有機発光素子ＥＬＤのアノードがスイッチング素子ＦＥＴ５を介してアースに接続される。
【００４０】
このようにして印加電圧停止直後に有機発光素子ＥＬＤの両電極をアースに接続することで電極電位が急変しても、有機発光素子ＥＬＤが正常であれば、図３Ｃに示すように、有機発光素子ＥＬＤに蓄積された電荷はその電位変動に追従できず、電荷の偏りにより逆起電力が生じる。正常な有機発光素子ＥＬＤの内部抵抗が大きいため、その内部抵抗と容量成分とで定まる時定数に応じた時間をかけて有機発光素子ＥＬＤの残留電荷は徐々に放電される。
【００４１】
これに対し、有機発光素子ＥＬＤに「黒点」があれば、その不良構造部の抵抗が他の部分と較べて著しく低くなっているため、図３Ｄに示すように、有機発光素子ＥＬＤの残留電荷は逆起電力により「黒点」及びその周辺部に集中して急激に放出され、図２Ｂに示すように、逆方向の放電電流ＩＣ２がスイッチング素子ＦＥＴ５を介して急激に流れることになる。
【００４２】
その結果、電源電圧を逆バイアスに用いなくとも、逆バイアスを印加したときと同じように不良構造部を焼き切って、有機発光素子ＥＬＤの破壊が進行することを抑制することができる。また、逆バイアスを強制的に印加する場合と異なり、逆方向電流が素子自体を破壊するほど過大になる恐れもない。その結果、有機発光素子ＥＬＤの寿命を延ばすことができる。
【００４３】
図４及び図５は、プッシュプル回路を用いた場合の有機発光素子の寿命を示すグラフである。図６及び図７は、プッシュプル回路を用いない場合の有機発光素子の寿命を示すグラフで、それぞれ図４及び図５に対応する。図４及び図６の有機発光素子と図５及び図７の有機発光素子では、発光色、すなわち材料が異なる。これらの図４乃至図７の横軸は投入時間（ｈ）を示し、縦軸は投入時間が０のときの輝度に対する相対輝度を示す。
【００４４】
これらの図から明らかな通り、不良構造部を破壊しなければ、投入時間が経過するに従って、有機発光素子の相対輝度は低下する。特に図７の例では、投入時間が２００時間を超えると、相対輝度は０．５未満になっている。これに対し、プッシュプル回路を用いて上述のように不良構造部を破壊すると、投入時間が９００時間以上経過しても、ほとんど輝度は低下していない。不良構造部を破壊する場合と破壊しない場合の相違から、電源電圧を逆バイアスに用いなくとも、有機発光素子の寿命は大幅に延長されていることを理解することができる。
【００４５】
有機発光素子ＥＬＤの発光輝度は、不良構造部の有無だけでなく、上述のように不良構造部の成長の度合にも関係する。この例では、点灯用ストローブ信号３に従って有機発光素子ＥＬＤの両電極をアースに接続しているので、その接続は、有機発光素子ＥＬＤの直流順方向電圧の印加が停止する度に行われることになる。直流順方向電圧の印加が停止する度に有機発光素子ＥＬＤの両電極をアースに接続することで、不良構造部が成長していない段階でその不良構造部を確実に焼き切ることができる。また、点灯用ストローブ信号３に従うと、直流順方向電圧を有機発光素子ＥＬＤに印加していない間、その有機発光素子ＥＬＤの両電極はアースに接続されている。直流順方向電圧を有機発光素子ＥＬＤに印加していない間、その有機発光素子ＥＬＤの両電極をアースに接続することで、有機発光素子ＥＬＤの非発光時にその有機発光素子ＥＬＤは常にショート状態に保たれる。従って、ノイズや不意の電源ショートなどによる破壊から、素子を保護することができる。
【００４６】
また、点灯用ストローブ信号３のように、有機発光素子ＥＬＤへの直流順方向電圧の印加を制御する信号に従って、その有機発光素子ＥＬＤの両電極をアースに接続する場合、同一の信号によりアースへの接続と電圧印加との切り替えが行われる。このため、アースへの接続と電圧印加とが同時に起きることにより印加電圧がショートすることを簡単かつ確実に防ぐことができ、タイミングのロスも無くすことができる。上述のプッシュプル回路５のように、同一の信号によりアースへの接続と電圧印加との切り替えを行う回路を用いれば、電流供給回路４に様々な回路を用いることができる。複数の素子毎に階調表現を行うためＰＷＭ回路を用いて各素子の点灯時間を異ならせる場合のように、アースへの接続と電圧印加との切り替え時期の調節が難しい場合でも、素子への直流順方向電圧の印加を制御する信号に従ってその切り替えを行えば、その切り替えのための回路を素子毎に設けることで対応することができる。
【００４７】
また、プッシュプル回路５を構成するスイッチング素子ＦＥＴ４およびＦＥＴ５のオン・オフを制御する信号に点灯用ストローブ信号３を用いずに、スイッチング素子ＦＥＴ５のオン・オフ制御を点灯用ストローブ信号３とは別の信号に従って行うようにしてもよい。この場合、点灯用ストローブ信号３とは独立した信号でその制御を行うので、任意の時期に有機発光素子ＥＬＤの両電極をアースに接続することができる。直流順方向電圧の印加を停止する度にアースへの接続を行う必要はなく、どの時期にその接続を行うかは、有機発光素子ＥＬＤの特性などに応じて定めればよい。
【００４８】
なお、上述の例は、スイッチング素子ＦＥＴ４及びＦＥＴ５を同じチャンネル構造、例えばＮチャンネル型としたものであるが、例えばスイッチング素子ＦＥＴ４をＮチャンネル型とし、スイッチング素子ＦＥＴ５をＰチャンネル型とすれば、インバータＩＮＶを省略することができる。
【００４９】
また、上述の例では、カレントコピア回路の容量性素子を利用して有機発光素子ＥＬＤをスタティック点灯させることを説明したが、本発明の発光装置においてもデータシフト方式を採用するようにしてもよい。データシフト方式では、印字ヘッド１１を構成する各有機発光素子ＥＬＤに対して順次点灯用データが送られて来ると、そのデータが来た時点で即座に各有機発光素子ＥＬＤの発光を開始させる。データを保持する機能がいらないので回路的には簡素化を図ることができる。ただし、各有機発光素子ＥＬＤの点灯時期にズレが発生してしまうので、厳密に見ると直線が直線ではなく、印刷物では斜線として描かれてしまう（例えば、印刷用紙が移動しているため）。
【００５０】
また、上述の例では、本発明を印字ヘッドに適用した場合について説明したが、本発明をディスプレイなどの他の発光装置に適用することも可能である。ディスプレイの場合、図８に示すように、複数の有機発光素子ＥＬＤはマトリクス状に配列され、画像のデータに対応して各素子の点灯及び消灯を制御することで、その画像が表示される。各素子で階調表現を行う場合、素子の点灯及び消灯を同時に行い、素子毎の階調表現は電圧制御や電流制御により行うことが一般的である。この場合、個々の素子にプッシュプル回路を設ける必要はない。図８に示すように、表示マトリクスのソース側ラインの電源部にそのライン毎にプッシュプル回路を設け、ドレイン側ラインの電源部にアースへの切り替え接続部を設けることでも、点灯から消灯に変移したときに各素子の残留電荷を放電させることができる。
【００５１】
また、上述の例では、電源供給回路５にカレントコピア回路を用いた。プッシュプル回路４と電流増幅作用を持つカレントミラー回路とを組み合わせることで、有機発光素子ＥＬＤが経時劣化した場合でも、当該カレントミラー回路は有機発光素子ＥＬＤに大電流を印加することが可能になり、安定した発光特性が得られる。しかしながら、既述の通り、ＰＷＭ回路を備えた回路を電源供給回路に用いてもよいし、カレントミラー回路や、データラッチ回路とＤＡコンバータとを備えた回路などの他の回路を用いることもできる。
【００５２】
また、上述の例では、スイッチング素子にＰＮＰ、ＮＰＮ素子を用いた２回路構成を採用しているが、切り替えが可能であれば、アナログスイッチを用いた１回路構成を採用してもよいし、３回路以上の構成を採用することもできる。例えば３回路構成として、ＮＰＮ素子を２素子とインバータとを備えた構成を採用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の発光装置は、電源電圧を逆バイアスに用いずに、有機ＥＬ素子などの発光素子の不良構造部に逆方向電流を流すことのできるという効果を有し、プリンタやディスプレイの光源などとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態における有機発光素子駆動回路の概略の回路図
【図２】本発明の実施の形態におけるプッシュプル回路の概略の回路図
【図３】有機発光素子の黒点を除去する際の現象を説明するための図
【図４】本発明を適用した場合の有機発光素子の寿命を示す図
【図５】本発明を適用しない場合の有機発光素子の寿命を示す図
【図６】本発明を適用した場合の有機発光素子の寿命を示す別の図
【図７】本発明を適用しない場合の有機発光素子の寿命を示す別の図
【図８】本発明をディスプレイに適用した場合の有機発光素子の配列例を示す図
【図９】有機発光素子を用いた印字ヘッドの概念図
【図１０】従来の技術における有機発光素子駆動回路の概略の回路図
【図１１】従来の技術における電位切り替え回路の概略の回路図
【図１２】従来の技術における電源切り替え回路の概略の回路図
【国際調査報告】
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