JP2006095786A - プリンタヘッド及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画素部の間隔が狭いプリンタヘッドに保持容量を設ける。
【解決手段】 ゲート電極１０２、ゲート絶縁膜１２３ｇ、ドレイン領域１０ｄ及びソース領域１０５ｓは、画素部２０１のピッチとは関係なく、図中奥行き方向に沿って所要の長さに延在させることができる。したがって、駆動用トランジスタＴＲ２の素子構造を利用して保持容量Ｃｇｄ及びＣｇｓを形成することができ、画素部２０１が狭い間隔で配列されている場合でも保持容量Ｃｇｄ及びＣｇｓを確保することができる。加えて、ゲート電極１０２、ゲート絶縁膜１２３ｇ、ドレイン領域１０ｄ及びソース領域１０５ｓの図中横方向に沿ったサイズを一定にした状態で、ゲート電極１０２、ゲート絶縁膜１２３ｇ、ドレイン領域１０ｄ及びソース領域１０５ｓの図中奥行き方向に沿ったサイズを所要の大きさに設定することにより、保持容量Ｃｇｄ及びＣｇｓの容量値を規定することが可能である。
【選択図】 図６

Description

本発明は、例えばプリンタ、コピー、ファクシミリ等の画像形成装置において、感光体を露光して静電潜像を形成するために用いられる、有機ＥＬ（Electro-luminescence）プリンタヘッド等のプリンタヘッド或いはラインヘッドと、これを備えた画像形成装置との技術分野に関する。

この種の有機ＥＬプリンタヘッドでは、ライン状に配列された複数の有機ＥＬ発光素子におけるデータ信号に応じた点灯・非点灯が、ライン走査信号に応じたタイミングで順次行われる。ここで、各画素回路には、有機ＥＬ発光素子と共に、これに駆動電流を流すための駆動用トランジスタが設けられ、駆動用トランジスタがデータ信号に応じてオンされて、駆動電流が有機ＥＬ発光素子に流れることで、データ信号に応じた発光が行われる（特許文献１参照）。

このような駆動電流による有機ＥＬ発光素子の発光時間は、アクティブマトリクス駆動方式によりデータ線駆動回路等の駆動回路から各画素回路に対して順次供給されるデータ信号の個々の供給時間に比べて遥かに長い時間を必要とする場合がある。例えば、制御用トランジスタを介して供給されるデータ信号に応じた電圧を、該データ信号の個々の供給時間に比べて遥かに長い時間駆動用トランジスタのゲートに印加することが必要になる場合がある。このため、各画素回路には、駆動用トランジスタのゲートに印加されるデータ信号に応じた電圧を保持するための保持容量が設けられているのが一般的である（特許文献２参照）。

特開平１１−２７４５６９号公報 特開２０００−３１５７３４号公報

しかしながら、先ず第１に、プリンタヘッドにおける有機ＥＬ発光素子のピッチ、即ち画素ピッチは伝統的な有機ＥＬディスプレイにおける画素ピッチに比べて小さいため、各画素回路に保持容量を形成することは基本的に困難である。より具体的には、例えば、印刷された画像の表示品質を６００ｄｐｉ以上にする場合、各画素に保持容量を設けるスペースを確保することが困難になる。第２に、プリンタヘッド用の有機ＥＬ発光素子は、高画質の画像を形成するために、例えば、約５５００Ｃｄ／ｍ^２程度の高い輝度を要求される場合が多い。このため、駆動用トランジスタのゲートに十分な大きさの電圧が印加されるように、駆動用トランジスタのゲート幅を十分に確保してゲートにおける電圧降下を抑制することも求められている。しかしながら、各画素におけるゲートの占める領域を大きくすると、保持容量を設けるスペースを確保することが、より一層困難になるという技術的問題点がある。尚、保持容量がむやみに大きいと、画素へのデータ信号の書込み時間が数百ｎｓになり、書込み時間内に画素部にデータを書き込むことが難しくなるという問題点も生じる。

よって、本発明は上記問題点等に鑑みてなされたものであり、例えば、従来の有機ＥＬディスプレイに比べて画素ピッチが狭い場合でも、各画素に所要の保持容量を確保することを可能にすると共に、有機ＥＬ発光素子の十分な輝度の確保を可能ならしめるプリンタヘッド及びこれを備えた画像形成装置を提供することを課題とする。

本発明に係るプリンタヘッドは上記課題を解決するために、感光体を露光するためにライン状に配列された複数の電流駆動型の発光素子と、前記発光素子毎に設けられており、前記発光素子に駆動電流をデータ信号に応じて流すための駆動用トランジスタを夫々含み、該駆動用トランジスタのゲートを一対の容量電極の一方として且つ該一対の容量電極間に介在する層間絶縁膜を誘電体膜として前記データ信号に応じた電荷を保持するための保持容量が夫々構成されており、該保持容量に保持された電荷に応じた電圧が前記ゲートに夫々印加される複数の画素回路とを備える。

本発明のプリンタヘッドによれば、例えば有機ＥＬ発光素子等の電流駆動型の発光素子が、ライン状に配列されている。ここに「ライン状に配列され」とは、複数の発光素子が配列されたライン方向に沿って一列で延びる場合の他、二列或いは複数列で延びる場合や、千鳥足状に延びる場合も含む。このようなライン状のプリンタヘッドは、感光体に対して、複数の発光素子が配列されたライン方向に沿って順次、発光素子列からライン状の光を発光可能である。或いは、発光素子列からライン状の光を、同時に又は一部について同時に発光可能である。

本発明に係るプリンタヘッドは、その動作時には、例えば複数の発光素子毎に設けられた画素回路を単位として点灯又は非点灯を示す旨のデータ信号が、プリンタエンジン等の外部から供給される。駆動トランジスタが、ゲート信号に応じて発光素子に駆動電流を流し、その結果各発光素子が発光する。尚、駆動用トランジスタとしては、例えば、有機ＥＬディスプレイに画素部に用いられる薄膜トランジスタを用いることができる。

保持容量は、データ信号に応じた電荷を維持し、この電荷に応じた電圧を駆動トランジスタのゲートに、例えば一定時間印加することによって、データ信号の個々の供給時間に比べて遥かに長い時間発光素子を発光させることができる。保持容量は、駆動用トランジスタのゲートを一対の容量電極の一方とし、且つ該一対の容量電極間に介在する層間絶縁膜を誘電体膜として前記データ信号に応じた電荷を保持するように構成されている。したがって、ライン状に配列された各発光素子の間隔が狭い場合でも、画素回路に保持容量を設けることができ、保持容量に保持された電荷に応じた電圧を駆動トランジスタのゲートに夫々印加することができる。即ち、別途新たに保持容量として機能する容量素子等を画素回路、或いはプリンタヘッドの他の領域に形成しなくても、駆動トランジスタの素子構造を利用して保持容量を確保することができるのである。より具体的には、例えば、通常ゲート容量と称される容量を保持容量として利用することが可能である。

以上のように、本発明に係るプリンタヘッドによれば、例えば、有機ＥＬディスプレイに比べて発光素子の間隔が狭い場合であっても、画素回路毎に保持容量を確保することができる。

本発明に係るプリンタヘッドの一の態様においては、前記保持容量は、前記一対の容量電極及び前記誘電体膜のみから構成されていてもよい。

この態様によれば、画素回路が形成される領域、或いはその他の領域に別途新たに保持容量とされる例えば容量素子或いは素子構造を設けなくても保持容量を確保することができる。このような保持容量は、例えば、画素回路に含まれるトランジスタ等の素子構造を利用して形成されることから、有機ＥＬ発光素子等が狭い間隔で配列されている場合でも、格別保持容量を形成するためのスペースを設ける必要がなく、印刷される画像の画質を低下させることなくプリンタヘッドを小型化することができる。尚、この態様は、上述した保持容量以外の補助的な保持容量が、別途設けられることを除外するものではないことは言うまでもない。

本発明に係るプリンタヘッドの他の態様においては、前記一対の容量電極の他方は、前記駆動用トランジスタのチャネル領域を含む半導体層におけるソース領域及びドレイン領域のうち少なくとも一方を含んでいてもよい。

この態様によれば、例えば、駆動用トランジスタのゲート、駆動用トランジスタのゲート及びチャネル領域間に設けられる層間絶縁膜、及びチャネル領域を含む半導体層におけるソース領域及びドレイン領域の少なくとも一方により保持容量を構成することができる。この際、ゲート絶縁膜が、保持容量における誘電体膜としても機能する。したがって、駆動用トランジスタの素子構造を利用して保持容量を確保することが可能である。したがって、新たに保持容量を設けるためのスペースを確保しなくてもよい。

本発明に係るプリンタヘッドの他の態様においては、前記一対の容量電極の他方は、前記駆動用トランジスタのソース電極及びドレイン電極のうち少なくとも一方を含んでいてもよい。

この態様によれば、例えば、チャネル領域を含む半導体層に対して、ゲート、ソース電極、及びドレイン電極が同じ側に設けられたプレーナ型の薄膜トランジスタにおいて、ゲートと、ソース電極及びドレイン電極とを夫々絶縁するゲート保護膜或いは層間絶縁膜を誘電体層として保持容量を構成することができる。したがって、駆動用トランジスタの素子構造を利用して保持容量を確保することが可能であり、発光素子の間隔が狭い場合でも保持容量を確保することができる。

本発明に係るプリンタヘッドの他の態様においては、前記複数の発光素子が配列された配列方向に沿って前記複数の画素回路は配列されており、該配列方向に交わる方向に沿って、前記ゲートにおける少なくとも前記容量電極の一方として機能する部分及び前記容量電極の他方が長手状に延びていてもよい。

この態様によれば、ライン状に配列された発光素子の配列方向に沿って配列された複数の画素回路の間隔が狭い場合でも、保持容量を確保できるとともに、保持容量の大きさも設定することができる。例えば、ライン状に配列された発光素子の配列方向に交わる方向においては、発光素子の配列方向に比べて保持容量を設けるためのスペースを確保できる場合が多く、発光素子の配列方向に交わる方向に沿ってゲートを延在させることによって保持容量の容量値を規定することができる。より具体的には、例えば、ゲートを前記複数の発光素子が配列された配列方向に交わる方向に沿って長手状に延在し、ドレイン領域及びソース領域の少なくとも一方も同様の方向に延在させることによって、夫々電極として機能するゲート、ドレイン領域、及びソース領域の重なり領域のサイズを調整し、保持容量の容量値を規定することができる。この態様によれば、例えば、高速でゲート信号を書き込めるように保持容量を最適な容量値に設定することができる。加えて、ゲート等にける電気抵抗を低減することもでき、例えば、本来、駆動用トランジスタのゲートに印加されるべき電圧を殆ど低下させないことも可能である。これにより、発光素子に十分な駆動電流を流して、発光素子を十分な輝度で発光させることもできる。

本発明に係るプリンタヘッドの他の態様においては、前記画素回路は、前記データ信号に対応する２値電圧に応じて前記発光素子に選択的に前記駆動電流を流す電圧プログラム方式によって前記発光素子を駆動してもよい。

この態様によれば、画素回路は、データ信号を受け取り、発光素子の駆動電流は、データ信号に対応する２値電圧に応じて電圧プログラム方式によって選択的に流される。より具体的には、例えば、駆動トランジスタのゲートに印加されるオン又はオフを示す２値電圧によって駆動トランジスタのオンオフが制御され、駆動電流が選択的に発光素子に流される。これにより、感光体をデータ信号に応じたパターンで露光することが可能となるうえ、有機ＥＬディスプレイで用いられていた伝統的な電流プログラム方式に比べて、駆動トランジスタに高速でデータ信号を書き込むことができる。例えば、容量値が最適化された保持容量を用いた電圧プログラム方式によれば、画素回路へのデータ信号の書込み時間を数百ｎｓｅｃ以下にすることも可能である。

本発明に係るプリンタヘッドの他の態様においては、前記保持容量は、前記発光素子が所要の発光量で発光する際に、前記ゲートにおける前記電圧の電圧降下が０．３Ｖ以下になるように設定されていてもよい。

この態様によれば、その動作時に、ゲートに印加された電圧が、例えば、ゲートの電気抵抗によって低下する場合がある。したがって、例えば、保持容量に含まれるゲートは、プリンタヘッドの動作時のゲートにおける電圧降下が０．３Ｖ以下になるように設定されていることが好ましい。ゲートにおける電圧降下が上述の範囲であれば、発光素子に十分な駆動電流を流すことが可能である。より具体的には、例えば、発光素子の配列方向に交わる方向に沿ったゲートの長さを調整することにより、ゲートの面積をより大きく設定し、ゲートの電気抵抗を抑制することもできる。これにより、ゲートに印加された電圧の電圧降下を抑制することができ、駆動トランジスタを介して十分な駆動電流を発光素子に流すことができる。

本発明に係るプリンタヘッドの他の態様においては、前記保持容量は、前記発光素子が所要の発光量で発光する際の電流リークによる電圧降下が５０ｍＶ以下になるように設定されていてもよい。

この態様によれば、駆動トランジスタを介して発光素子に十分な駆動電流を流すことができる。ここで、本発明に係る「電流リーク」とは、例えば、データ信号に応じた電圧がゲートに印加された場合に、例えば、ゲートから、ゲートに接するように設けられた層間絶縁膜を介してチャネル領域を含む半導体層に流れる電流等を意味する。このような電流は、実質的に駆動トランジスタのゲートに印加される電圧を降下させてしまうため、可能な限り低減されることが発光素子の輝度を高めるためには好ましい。したがって、電流リークをゼロにできないまでも、電流リークによる電圧降下が５０ｍＶ以下になるようにゲートを設定しさえすれば、発光素子の輝度を支障のない範囲に維持することができる。

本発明に係るプリンタヘッドは上記課題を解決するために、上述したプリンタヘッドと、前記感光体と、前記プリンタヘッドによる露光によって前記感光体に形成された静電潜像を現像することで可視像を形成する現像手段と、前記形成された可視像を記録媒体上に転写する転写手段とを備える。

本発明の画像形成装置は上記課題を解決するために、上述した本発明に係るプリンタヘッド（但し、その各種態様を含む）と、前記感光体と、前記プリンタヘッドによる露光によって前記感光体に形成された静電潜像を現像することで可視像を形成する現像手段と、前記形成された可視像を記録媒体上に転写する転写手段とを備える。

本発明の画像形成装置によれば、上述した本発明に係るプリンタヘッドを備えるので、感光ドラム等の感光体を高速且つ高解像度で露光する。従って、その後の現像及び転写を経て、高速且つ高品位のカラー画像や白黒画像を、コピー用紙等の記録媒体上に形成できる。しかも、プリンタヘッドを小型化することで、画像形成装置における小型化を図ることも可能である。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（プリンタヘッド）
以下、図１乃至図７を参照しながら本実施形態に係るプリンタヘッドについて詳細に説明し、その後、図８を参照しながら本発明に係るプリンタヘッドを適用した画像表示装置の一例であるプリンタについて説明する。尚、以下の実施形態では、電流駆動型の発光素子の一例である有機ＥＬ発光素子を搭載し、これら有機ＥＬ発光素子（以下、発光素子と称す。）を電圧プログラム方式で駆動するプリンタヘッドを例に挙げて説明する。

図１及び図２を参照して、本実施形態に係るプリンタヘッドの概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタヘッドの構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、そのうち発光部及び画素回路の平面レイアウトに係る各種具体例を示す、プリンタヘッドの図式的な部分拡大平面図である。

図１において、プリンタヘッド１は、基板１０と、基板１０上でライン状に配列された複数の発光部１１と、データ信号が供給される外部回路接続端子１２と、外部回路接続端子１２に接続されたデータ線部１３と、発光部１１を駆動するためのライン走査回路１７とを備える。

基板１０は、図中左右方向を「長手方向」として長手状に伸びるガラス基板、石英基板、半導体基板等から構成される。尚、本発明に係る「長手状」とは、基板１０の短手方向に沿って後述するゲート電極等が延設された形状を意味することに留意されたい。外部回路接続端子１２は、基板１０の縁に沿って配列されている。複数設けられた外部回路接続端子１２の一部には、データ信号源として、プリンタエンジン等から２値のデータ信号、即ち画素毎に点灯（オン）とするか又は非点灯（オフ）とするかを示すデータ信号が供給される。また、複数設けられた外部回路接続端子１２の他部には、電源信号、クロック信号、制御信号等の、ライン走査回路１７、後述の画素回路などの動作のために必要な各種信号や電源も入力される。

データ線部１３は、基板１０の長手方向に沿って伸びるように一本又は複数本配線されている。データ線部１３には、外部回路接続端子１２を介して、データ信号源からデータ信号が供給される。ライン走査回路１７は、基板１０に後付け又は内蔵されている。ライン走査回路１７は、後述のように、各発光部１１における発光のタイミングを制御するライン走査信号を各画素回路に順次供給するように構成されている。

図２に示した発光部１１の平面レイアウトの各種具体例に示すように、複数の発光部１１は基板１０の長手方向に一致するライン方向に沿って配列されている。発光部１１は、１ラインのみ設けられてもよいし（図２（ａ））、千鳥足状に複数ライン設けられてもよいし（図２（ｂ））、マトリクス状に複数ライン設けられてもよい（図２（ｃ））。いずれの具体例の場合にも、発光部１１は、画素部２０１毎に一つ設けられている。各画素部２０１には、図１に示したライン走査回路１７からライン走査信号が、ライン走査信号線１４１を介して供給されると共に、データ線部１３の引出線部分１３ｃを介してデータ信号が供給される。更に、高電位配線１１６及び低電位配線１１８から夫々、高電位電源及び低電位電源が夫々供給されるように構成されている。

次に、図３を参照して、画素部２０１及びこれに接続された各種配線についての一具体例について説明する。図３は、プリンタヘッド１の電気的な概略構成の一具体例を示すブロック図であり、発光素子ＯＬＥＤを電圧プログラム方式で駆動する場合のブロック図の一例である。尚、図３において、図１及び図２に示した構成要素と同様の構成要素には同様の参照符合を付し、それらの説明は適宜省略する。

図３において、データ線部１３は、データ信号供給線１３ａ、入力バッファ２２２、本線部分１３ｂ及び引出線部分１３ｃを含んで構成されている。更に、本線部１３ｂの末端には、２値電圧を保持する入力バッファ２２２と、静電保護回路２２４が設けられている。尚、図３では、画素部２０１は、横一列に配列されているが、その実際の平面レイアウトとしては、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示した如く、各種のレイアウトを採ることが可能である。図３の具体例では特に、入力バッファ２２２は、データ信号供給線１３ａから供給される２値のデータ信号に対応して２値電圧を生成すると共に引出線部分１３ｃを介して画素部２０１へ供給する。入力バッファ２２２及び静電保護回路２２４により、別途供給される電源電圧を用いて、データ線部１３のうち本線部分１３ｂ及び引出配線部データ線における２値電圧を、２値のデータ信号のオン又はオフに対応する２値電圧のいずれかに確固として保持することができる。これにより、データ線部１３を介して、電圧プログラム方式による、画素部２０１の駆動が可能となる。即ち、入力バッファ２２２を介して本線部分１３ｂ及び引出線部分１３ｃで実現されるデータ信号の２値電圧によって、画素部２０１へのデータ信号の書き込みが可能となる。ライン走査回路１７は、シフトレジスタ回路を含み、ライン走査信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎを、ライン走査信号線１４１に対して、線順次に供給するように構成されている。

画素部２０１は、制御用トランジスタＴＲ１、駆動用トランジスタＴＲ２、保持容量Ｃｇｄ及びＣｇｓ、発光素子ＯＬＥＤ、陰極２１６及び陽極２１８を含んで構成されている。

発光素子ＯＬＥＤは、図１及び図２に示した発光部１１として機能する。尚、発光素子ＯＬＥＤの詳細な構成は、既存の有機ＥＬディスプレイパネルにおける発光素子におけるそれと同様或いは類似である。制御用トランジスタＴＲ１は、そのゲートにライン走査信号Ｓｉ（ｉ＝１、２、・・・、ｎ）が供給される。そして、そのソースに引出線部分１３ｃから供給されるデータ信号の２値電圧を、対応するライン走査信号Ｓｉが供給されるタイミングで、そのソースドレイン間を介して駆動用トランジスタＴＲ２のゲートへ供給するように構成されている。

駆動用トランジスタＴＲ２、保持容量Ｃｇｓ及びＣｇｄは、本発明に係る「画素回路」の一例を構成する。

駆動用トランジスタＴＲ２は、そのゲートにデータ信号の２値電圧の一方の値（例えばハイレベルの電圧）が印加されると、オンされる。よってこの際、所定電位が供給されている陰極２１６及び陽極２１８間に、発光素子ＯＬＥＤの駆動電流が流れる。これにより、発光素子ＯＬＥＤは、発光、即ち点灯する。逆に、駆動用トランジスタＴＲ２は、そのゲートにデータ信号の２値電圧の他方の値（例えばローレベルの電圧）が印加されると、オフされる。よってこの際、所定電位が供給されている陰極２１６及び陽極２１８間に、発光素子ＯＬＥＤの駆動電流が流れることはない。

保持容量Ｃｇｓ及びＣｇｄは、夫々駆動用トランジスタＴＲ２のゲート及びソース間、ゲート及びドレイン間に形成される静電容量であり、駆動用トランジスタＴＲ２のゲートにデータ信号の２値電圧の一方の電圧（例えば、ハイレベルの電圧）が印加された際に、所定の電荷を保持する。保持容量Ｃｇｓ及びＣｇｄに保持された電荷は、ゲート信号の供給時間が経過した後にそのまま保持容量Ｃｇｓ及びＣｇｄに保持されており、この電荷に応じた電圧が駆動用トランジスタＴＲ２のゲートに印加され続ける。したがって、ゲート信号の供給時間が経過した後でも、駆動トランジスタＴＲ２は次のゲート信号が書き込まれるまでオン状態を維持し、発光素子ＯＬＥＤの発光が継続される。尚、保持容量Ｃｇｓ及びＣｇｄの少なくとも一方でデータ信号の電圧に応じた電荷が保持されていれば、発光素子ＯＬＥＤを継続して発光させることができる。

次に、図４乃至図６を参照しながら、プリンタヘッド１に含まれる画素部２０１の具体的な構成について説明する。図４は、ライン状に配列された画素部２０１を拡大して示した平面図であり、図５は、図４のＶ−Ｖ´線断面図であり、図６は、駆動トランジスタＴＲ２の拡大断面図である。尚、図４乃至図６においては、図２（ｂ）の千鳥足状に配列された画素部２０１を例に挙げて各画素図２０１の詳細な構成について説明するが、図２（ａ）及び（ｃ）に示すように配列された画素部２０１も同様の構成を備えることが可能であることは言うまでもない。

図４及び図５において、画素部２０１は、発光素子ＯＬＥＤで構成される発光部１１、制御用トランジスタＴＲ１及び駆動トランジスタＴＲ２を備えて構成されている。

図４において、駆動用トランジスタＴＲ２は、図中Ｘ方向（ライン方向）に直交する方向であるＹ方向に沿って延在されたドレイン電極１０１、ゲート電極１０２、ソース電極１０３を備えている。ドレイン電極１０１は、発光素子ＯＬＥＤの正孔注入電極１１４と電気的に接続されており、ソース電極１０３は、図中Ｘ方向に延設された高電位配線１１６に電気的に接続されている。ここで、高電位配線１１６は、発光素子ＯＬＥＤに駆動電流を供給するための電源線である。ゲート電極１０２は、発光部１１を避けるように図中Ｙ方向に沿って延設された配線１３０と電気的に接続されている。配線１３０は、制御用トランジスタＴＲ１（図４において不図示）のドレイン側と電気的に接続されており、制御用トランジスタＴＲ１がオン状態になったとき、データ電極１０２にデータ信号に応じた電圧が印加される。尚、本実施形態では、ゲート電極１０２は、矩形状を有するシングルゲートであるが、Ｙ方向に沿って延設されるダブルゲートであってもよい。更に、制御用トランジスタＴＲ１及び駆動用トランジスタＴＲ２は夫々、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有していてもよい。

画素部２０１は、Ｘ方向に沿って狭い間隔で配列されており、Ｘ方向に沿って画素部２０１内、或いは画素部２０１間に各種素子或いは素子構造を形成する配線構造等を設けることは困難である。例えば、印刷された画像の画質を６００ｄｐｉに高めるためには、画素部２０１間の間隔はそれに応じて狭くなり、各画素部２０１、或いは画素部２０１間に保持容量を形成するためのスペースを確保することが困難になる。

そこで、プリンタヘッド１においては、Ｙ方向に沿ってドレイン電極１０１、ゲート電極１０２、及びソース電極１０３、後述するドレイン領域１０５ｄ及びソース領域１０５ｓを延在させておくことにより、保持容量Ｃｇｓ及びＣｇｄの少なくとも一方を形成する。尚、保持容量Ｃｇｓ及びＣｇｄの詳細な構成については、図６を参照しながら詳細に説明する。また、説明の便宜上、図４では、図５に示すバンク１３３、陰極１３４、発光材料保持層１３２、封止部１３１、制御用トランジスタＴＲ１を図示していない。

図５において、基板１０上には絶縁膜１２２、１２３、ゲート保護膜１２４、及び絶縁膜１２５が順次形成されており、発光部１１に含まれる発光素子ＯＬＥＤは、絶縁膜１２５上に形成されている。発光素子ＯＬＥＤは、絶縁膜１２５上に設けられたバンク１３３に囲まれた空間に図中上側から順に電子注入層１１１、発光層１１２、正孔注入／輸送層１１３、及び正孔注入電極１１４を備えて構成されている。尚、発光素子ＯＬＥＤは、本実施形態の構成に限定されるものではないことは言うまでもなく、有機ＥＬ発光素子として適用可能な構成を備えていれば如何なる構成を備えていてもよいことは勿論である。電子注入電極１１１は、陰極１３４と電気的に接続されており、陰極１３４はバンク１３３の上側に延設されて低電位配線１１８に導電部１１９ａを介して電気的に接続されている。陰極１３４の図中上側には、発光材料保持層１３２及び封止部１３１が形成されている。正孔注入電極１１４は、導電部１１９ｂ及び１１９ｃを介して駆動用トランジスタＴＲ２のドレイン電極１０１に電気的に接続されている。

ゲート電極１０２を覆う絶縁膜であるゲート保護膜１２４には、ゲート保護膜１２４の表面から、本発明に係る「層間絶縁膜」の夫々一例であるゲート保護膜１２４及びゲート絶縁膜１２３ｇを貫通して駆動用トランジスタＴＲ２の半導体層１０５に至るコンタクトホール５０１及び５０２が形成されている。ドレイン電極１０１及びソース電極１０３を構成する導電膜はコンタクトホール５０１及び５０２の各々の内壁に沿って半導体層１０５の表面に至るように連続的に形成されている。ドレイン電極１０１は、正孔注入電極１１４と電気的に接続されており、ソース電極１０３は、高電位配線１１６に電気的に接続されている。ゲート電極１０２は、ゲート絶縁膜１２３ｇを介して半導体層１０５と対向するように形成されていると共に、ドレイン電極１０１及びソース電極１０３と電気的に隔絶されるようにゲート保護膜１２４に埋め込まれている。

制御用トランジスタＴＲ１は、図中横方向に沿って発光部１１を避けるように絶縁膜１２２を介して基板１０上に設けられており、制御用トランジスタＴＲ１のドレイン電極３０１（３０３）と駆動用トランジスタのゲート電極１０２とが不図示の配線によって電気的に接続されている。制御用トランジスタＴＲ１のソース電極３０１（３０３）は、データ線部１３の支線部１３ｃに電気的に接続されている。制御用トランジスタＴＲ１のゲート電極３０２は、ライン走査回路１７のライン走査信号線１４１に電気的に接続されている。

このように構成されたプリンタヘッド１の駆動時には、ライン走査信号Ｓｉが制御用トランジスタＴＲ１のゲート電極３０２に供給されると、制御用トランジスタＴＲ１のドレイン電極３０１（３０３）から駆動用トランジスタＴＲ２のゲート電極１０２にゲート信号が供給される。駆動用トランジスタＴＲ２のゲート電極１０２にゲート信号に応じた電圧のうち、例えば、ハイレベルの電圧が印加された場合には、高電位配線１１６から駆動用トランジスタＴＲ２のチャネル領域を含む半導体層１０５を介して発光素子ＯＬＥＤに駆動電流が流れることになる。これにより、図中下側に向かって発光素子ＯＬＥＤから光が出射されることになる。ここで、後述する保持容量Ｃｇｓ及びＣｇｄの少なくとも一方にゲート信号の電圧に応じた電荷が保持され、この電荷によって一定時間駆動用トランジスタＴＲ２がオン状態に維持される。これにより、データ信号の供給時間を経過した後でも、発光素子ＯＬＥＤを継続して発光させることができる。

次に、図６を参照しながら、保持容量Ｃｇｓ及びＣｇｄについて詳細に説明する。

図６において、駆動用トランジスタＴＲ２に含まれる半導体層１０５は、ドレイン電極１０１と電気的に接続されたドレイン領域１０５ｄと、ソース電極１０３に電気的に接続されたソース領域１０５ｓとを備える。ドレイン領域１０５ｄ及びソース領域１０５ｓは、夫々半導体層１０５に、例えば、不純物としてイオンをドーピングすることによって形成される。より具体的には、例えば、駆動用トランジスタＴＲ２がｎチャネル型の薄膜トランジスタである場合、ドレイン領域１０５ｄ及びソース領域１０５ｓは、夫々半導体層１０５にｎ型の不純物をドーピングすることによって形成される。また、駆動用トランジスタＴＲ２は、ｐチャネル型の薄膜トランジスタでもよいことは勿論であり、この場合、ドレイン領域１０５ｄ及びソース領域１０５ｓは、半導体層１０５にｐ型の不純物をドーピングすることにより形成される。

ゲート電極１０２は、本発明に係る「一対の容量電極の一方」の一例であり、本発明に係る「一対の容量電極の他方」の夫々一例であるドレイン領域１０５ｄ及びソース領域１０５ｓ、加えて、ゲート絶縁膜１２３ｇと共に保持容量Ｃｇｄ及びＣｇｓを構成する。ここで、図中横方向が本発明に係る「配列方向」の一例に該当し、図中奥行き方向が、本発明に係る「配列方向に交わる方向」の一例に該当する。ゲート電極１０２、ドレイン領域１０５ｄ及びソース領域１０５ｓの図中奥行き方向に沿った長さは、画素部２０１の図中横方向に沿ったピッチの制限を受けることなく設定される。したがって、ゲート電極１０２、ドレイン領域１０５ｄ及びソース領域１０５ｓの図中奥行き方向に沿った長さで保持容量Ｃｇｄ及びＣｇｓの容量値を規定することができる。

より具体的には、図中横方向に沿ってゲート電極１０２、ドレイン領域１０５ｄ及びソース領域１０５ｓのサイズを広げるのではなく、図中奥行き方向に沿ってゲート電極１０２、ドレイン領域１０５ｄ及びソース領域１０５ｓのサイズを所要の大きさに広げるのである。これにより、駆動用トランジスタＴＲ２の素子構造を利用して保持容量Ｃｇｄ及びＣｇｓを形成することができるだけでなく、ゲート電極１０２、ゲート絶縁膜１２３ｇ、ドレイン領域１０ｄ及びソース領域１０５ｓの図中横方向に沿ったサイズを一定にした状態で、保持容量Ｃｇｄ及びＣｇｓの容量値を規定することが可能である。

尚、駆動用トランジスタＴＲ２は、その製造時にゲート電極１０２の縁部分が、ドレイン領域１０５ｄ及びソース領域１０５ｓに対向するようにパターニングすることも可能である。より具体的には、ゲート電極１０２を、ゲート電極１０２の縁がドレイン領域１０５ｄ及びソース領域１０５ｓの少なくとも一方と重なるように形成してもよい。また、駆動用トランジスタＴＲ２は、ゲート電極１０２をマスクとしてドレイン領域１０５ｄ及びソース領域１０５ｓに対して不純物ドープした、所謂“セルフアライン形”（自己整合形）の薄膜トランジスタでもよい。

ここで、保持容量Ｃｇｄ及びＣｇｓは、発光素子ＯＬＥＤが所要の発光量で発光する際に、ゲート電極１０２におけるデータ信号の電圧降下が０．３Ｖ以下になるように設定されていることが望ましい。データ信号の電圧降下が、このような範囲に収まるようにゲート電極１０２等の図中奥行き方向に延在されるサイズを設定することでゲート電極１０２等の電気抵抗を低減することができる。したがって、データ信号に応じた電圧を正確に駆動用トランジスタＴＲ２のゲートに印加することができ、要求される画質に応じた発光を可能なように発光素子ＯＬＥＤに駆動電流を流すことができる。これにより、感光体に形成される静電潜像の画質を高めることができ、その結果、印刷された画像の画質を高めることができる大変有利な効果も得られる。ここで、所要の発光量、即ち、印刷された画像が十分な画質を有するための発光量の指標としては、例えば、５５００ｃｄ／ｍ^２程度の輝度が挙げられ、このような輝度で発光素子ＯＬＥＤが発光するようにゲート電極１０２等の電気抵抗が低減されてもよい。

また、保持容量Ｃｇｄ及びＣｇｓは、発光素子ＯＬＥＤが所要の発光量で発光する際の電流リークによる電圧降下が５０ｍＶ以下になるように設定されていることが望ましい。ここで、所要の発光量とは、最終的にプリンタ等の画像表示装置で形成される画像に対して要求される発光量であり、形成すべき画像の画質によって個別に設定される。データ信号に応じた電圧がゲート電極１０２に印加された場合に、例えば、ゲート電極１０２から、ゲート絶縁膜１２３ｇ或いはゲート保護膜１２４を介して、駆動用トランジスタＴＲ２のドレイン或いはソース側に電流が流れる場合がある。このような電流は、実質的に駆動トランジスタＴＲ２のゲート電極１０２に供給されるゲート信号の電圧を降下させてしまうため、可能な限り低減されることが発光素子ＯＬＥＤの輝度を高めるためには望ましい。したがって、電流リークをゼロにできないまでも、電流リークによる電圧降下が５０ｍＶ以下になるように、例えば、ゲート電極１０２等の図中奥行き方向に沿ったサイズを設定すれば、電流リークを低減することができる。これにより、発光素子ＯＬＥＤの輝度を高品質の画像を形成するための支障のない範囲に維持することが可能である。

以上説明したように、本実施形態においては、画素部２０１は電圧プログラム方式によって駆動されることから、保持容量Ｃｇｄ及びＣｇｓの大きさを所要の容量値に設定しておくことにより、データ信号の書込み時間を縮めることができ、伝統的な電流プログラム方式に比べてより高速で画素部２０１を駆動することも可能である。

更に、ゲート絶縁膜１２３ｇの厚みを一定とした場合、ゲート電極１０２と、ドレイン領域１０５ｄ及びソース領域１０５ｓの距離を縮めることなく、ゲート電極１０２、ドレイン領域１０ｄ及びソース領域１０５ｓの図中横方向に沿った長さを一定にしながら保持容量Ｃｇｄ及びＣｇｓを設定することができる。したがって、プリンタヘッド１の動作時において、ゲート電極１０２における電界集中を低減し、ゲート絶縁膜１２３ｇの電圧破壊を低減することもできる。

加えて、ドレイン電極１０１及びソース電極１０３を、夫々本発明に係る「一対の容量電極の他方」の一例とし、ゲート保護膜１２４を本発明に係る「層間絶縁膜」の一例とした場合、ゲート電極１０２、ゲート保護膜１２４、ドレイン電極１０１及びソース電極１０３により保持容量Ｃｇｄ及びＣｇｓを構成することも可能である。

上述したゲート保護膜１２４、ドレイン電極１０１及びソース電極１０３の図中奥行き方向に沿ったサイズも上述したゲート絶縁膜１２３ｇ、ドレイン領域１０５ｄ及びソース領域１０５ｓと同様に所要のサイズに設定されることができる。加えて、プリンタヘッド１の動作時におけるゲート保護膜１２４の電圧破壊を低減するようにゲート電極１０２、ドレイン電極１０１、及びソース電極１０３における電界集中を低減することが可能であることから、画素部２０１の間隔が狭い場合であっても、所要の容量値を有する保持容量Ｃｇｄ及びＣｇｓを形成することができると共に、プリンタヘッド１の信頼性を高めることができる。更に、本実施形態のように画素部２０１の駆動方法として電圧プログラ方式を用いた場合には、保持容量Ｃｇｄ及びＣｇｓの容量値を所要の値に設定することもでき、画素部２０１に高速でデータ信号を書き込むことも可能である。

図７は、本発明に係るプリンタヘッドの他の例を示すブロック図である。尚、図７において、図１乃至図６の共通部分について共通の参照符号を付けて説明する。

図７において、プリンタヘッド１００は、複数のデータ信号入力線１３ａと、複数の画素部２０１を含む画素ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎを備えている。プリンタヘッド１００は、プリンタヘッド１と同様のサイズであるにも拘らず、配列される画素部２０１の個数が多く、プリンタヘッド１に比べて図中ライン方向に沿った各画素部２０１の間隔が狭くなっている。プリンタヘッド１００であっても、プリンタヘッド１と同様に画素部２０１に含まれる駆動用トランジスタの素子構造を利用して保持容量を形成しておくことができる。即ち、発光素子ＯＬＥＤ或いは画素部２０１の間隔が狭くなるほど、駆動用トランジスタの素子構造を利用した保持容量の有効性が発揮されるのである。

（プリンタ）
次に図８を参照しながら上述のプリンタヘッド１を備えたプリンタに係る実施形態について詳細に説明する。図８は、本実施形態に係るプリンタの主要構成を示す図式的断面図である。尚、以下の実施形態では、プリンタヘッド１をＹＭＣＫ用に４つ備えたカラープリンタを例に挙げて説明する。

図８において、プリンタ１０００は、ＹＭＣＫ用の４つの画像形成ユニット１００１Ｙ、１００１Ｍ、１００Ｃ及び１００１Ｋを備え、これらのユニットは夫々、本発明に係る「感光体」の一例たる感光ドラム１００２と、その周囲に順に配置されたクリーナ１０１１、帯電器１０１２、プリンタヘッド１、及び本発明に係る「現像手段」の一例たる現像器１０１３を備えて構成されている。

次に本実施形態のプリンタ１０００の構成をその動作と共に説明する。

図８において、クリーナ１０１１により、前回のサイクルで感光ドラム１００２の表面に残ったトナーが除去された後、今回のサイクル用に帯電器１０１２によって、コロナ放電等により感光ドラム１００２の表面が帯電される。続いて、上述した実施形態のプリンタヘッド１によるデータ信号に応じた露光によって、感光ドラム１００２の表面にデータ信号に応じた静電潜像が形成される。続いて、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）及びＫ（黒）のうち、各ユニットに対応する色のトナーを用いることで、現像器１０２１による現像が行われ、感光ドラム１００２の表面には、トナー付着による可視像たるトナー画像の形成が行われる。他方、転写ベルト１０２０は、ローラ１０２１、１０２２等により回動されている。そして、各感光ドラム１００２に対向する転写位置にて、転写ローラ１０１４で裏側から押された形で、感光ドラム１００２上のトナー画像が転写ベルト１０２０上に転写される。この転写されたトナー画像は、搬送装置１０３０により搬送されるコピー用紙等の用紙上に更に転写される。そして、不図示の定着装置等を介して、排出トレー上に画像形成済みの用紙が排出される。

以上説明したように本実施形態のプリンタ１０００は、上述したプリンタヘッド１を備えるので、感光ドラム１００２を高速且つ高解像度で露光可能である。しかも、プリンタヘッド１を小型化した場合でも、例えば、電圧プログラム方式を実行するための保持容量をプリンタヘッド１に備えることができ、プリンタにおける小型化と共に画質も高めることができる。特に、図８において、感光ドラム１００２の回転軸方向には、プリンタヘッド１は、その長手方向として所望の長さに形成することが容易にして可能であり、しかも、感光ドラム１００２の周方向に沿った方向についてのプリンタヘッド１の長さは、その短手方向の長さに他ならず、非常に短くすることができる。よって、図８の如き感光ドラム１００２の周囲を囲んで各種装置を配置する構成を有するプリンタに対して、本実施形態の如きプリンタヘッド１を適用することは、大変有利である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うプリンタヘッド及びこれを備えたプリンタもまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の実施形態に係るプリンタヘッドの構成を概略的に示した斜視図である。 本実施形態に係るプリンタヘッドの図式的な部分拡大平面図である。 本実施形態に係るプリンタヘッドの電気的な接続状態を示したブロック図である。 本実施形態に係るプリンタヘッドに含まれる画素部２０１を拡大して示した平面図である。 図４のＶ−Ｖ´線断面図である。 本実施形態の駆動用トランジスタの構成を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係るプリンタの電気的な接続状態を示したブロック図である。 本発明の実施形態に係るプリンタの主要構成を示す図式的断面図である。

符号の説明

１，１００ プリンタヘッド、ＴＲ１ 制御用トランジスタ、ＴＲ２ 駆動用トランジスタ、２０１ 画素部、Ｃｇｄ，Ｃｇｓ 保持容量、１１ 発光部、ＯＬＥＤ 有機ＥＬ発光素子、１０１ ドレイン電極、１０２ ゲート電極、１０３ ソース電極、１０００ プリンタ

Claims (9)

1. 感光体を露光するためにライン状に配列された複数の電流駆動型の発光素子と、
   前記発光素子毎に設けられており、前記発光素子に駆動電流をデータ信号に応じて流すための駆動用トランジスタを夫々含み、該駆動用トランジスタのゲートを一対の容量電極の一方として且つ該一対の容量電極間に介在する層間絶縁膜を誘電体膜として前記データ信号に応じた電荷を保持するための保持容量が夫々構成されており、該保持容量に保持される電荷に応じた電圧が前記ゲートに夫々印加される複数の画素回路と
   を備えたことを特徴とするプリンタヘッド。
2. 前記保持容量は、前記一対の容量電極及び前記誘電体膜のみから構成されていること
   を特徴とする請求項１に記載のプリンタヘッド。
3. 前記一対の容量電極の他方は、前記駆動用トランジスタのチャネル領域を含む半導体層におけるソース領域及びドレイン領域のうち少なくとも一方を含むこと
   を特徴とする請求項１又は２に記載のプリンタヘッド。
4. 前記一対の容量電極の他方は、前記駆動用トランジスタのソース電極及びドレイン電極のうち少なくとも一方を含むこと
   を特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のプリンタヘッド。
5. 前記複数の発光素子が配列された配列方向に沿って前記複数の画素回路は配列されており、該配列方向に交わる方向に沿って、前記ゲートにおける少なくとも前記容量電極の一方として機能する部分及び前記容量電極の他方が長手状に延びていること
   を特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のプリンタヘッド。
6. 前記画素回路は、前記データ信号に対応する２値電圧に応じて前記発光素子に選択的に前記駆動電流を流す電圧プログラム方式によって前記発光素子を駆動すること
   を特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載のプリンタヘッド。
7. 前記保持容量は、前記発光素子が所要の発光量で発光する際に、前記ゲートにおける前記電圧の電圧降下が０．３Ｖ以下になるように設定されていること
   を特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載のプリンタヘッド。
8. 前記保持容量は、前記発光素子が所要の発光量で発光する際の電流リークによる電圧降下が５０ｍＶ以下になるように設定されていること
   を特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載のプリンタヘッド。
9. 請求項１から８の何れか一項に記載のプリンタヘッドと、
   前記感光体と、
   前記プリンタヘッドによる露光によって前記感光体に形成された静電潜像を現像することで可視像を形成する現像手段と、
   前記形成された可視像を記録媒体上に転写する転写手段とを備えたこと
   を特徴とする画像形成装置。
   
   

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