专利名称：自发光显示模块及其缺陷状态检验方法、含该模块的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自发光显示模块，其具备将例如有机EL(电致发光)元件作为自发光元件用于像素的发光显示板、以及对此进行点亮驱动的驱动装置；特别是涉及一种具备能够对上述发光显示板中主要在自发光元件中发生缺陷的状态进行检验的功能的自发光显示模块以及同模块中的缺陷状态检测方法。
背景技术：
目前所提供的很多电子设备中附带着显示器，这种显示器作为支撑信息社会的设备的人机接口是必不可缺的。上述显示器在例如医疗器械和飞机的计量仪器等显示故障有可能危及生命的领域里，相对于便携式电话或汽车音响之类的消费型设备中所采用的显示器，要求其显示具有严格的可靠性。
例如，在医疗用品的注射器中，如果显示注射量的数字显示部分发生扫描线方向上的漏光，就会发生无法判断所显示的数字是0还是8的问题。另外，显示小数点的像素部分不亮的话数字的位数就会显示错误，也会发生没留心就读取了数值的问题。用户将这样的故障状态的显示误认为是正常的从而继续使用这样的设备是极其危险的，会导致重大问题。
因此，上述电子设备所用的显示器要在产品出厂前半成品的状态时检查显示板上排列的各个像素的缺陷状态，判断其缺陷程度能否满足搭载它的产品的基准(例如，参照专利文献1)。
专利第3437152号公报另外，上述专利文献1所公开的发明是在成品出厂前半成品状态时对显示板各像素实施评价，其目课题是利用有机EL显示器的用于检查的驱动电路，提供能够获得高可靠性的评价结果的评价装置。
利用上述专利文献1所公开的评价装置时，虽然能够在早期发现产品的问题，在将有缺陷的显示板交付用户之前采取对策，但是这种显示器在成品出厂后，在显示单元工作中潜伏着显示板上排列的像素出现新缺陷的问题。
因此，为了将这样的缺陷降至最小程度以确保可靠性，采用了各种对策。但是，要克服显示器工作时发生的像素缺陷、以及克服其他的上述驱动装置等发生缺陷的问题，存在着很多技术课题，要提供在产品出厂后不发生上述缺陷的显示模块不得不说是很困难的。
发明内容
本发明着眼于上述的实际问题，目的是提供一种自发光显示模块以及同模块中缺陷状态的检验方法，在自发光显示模块内具备能够检验上述显示板有无缺陷的检验装置，当发生像素缺陷时，通过将这种状态通知给使用者来防止错误显示信息传达给使用者。
为达成上面目的所实施的本发明的自发光显示模块，其具备自发光显示单元，该单元包括在扫描线和数据线的交点位置矩阵式排列有包括具备二极管特性的自发光元件的像素的发光显示板、以及有选择地驱动上述发光显示板中的各个自发光元件发光的驱动装置；故障检测装置，用来检测上述自发光显示单元中的故障；以及存储装置，保存上述故障检测装置的检测结果，其特征在于，上述故障检测装置具备在上述自发光元件的不发光状态下对该元件的阴极一侧施加反偏电压的反偏电压施加装置、以及在对上述自发光元件的阴极一侧施加反偏电压状态下判断该元件阳极一侧的电位是否大于等于规定值的电位判定装置，利用上述电位判定装置检测上述自发光显示单元中的故障。
另外，为达成以上目的所实施的本发明的自发光显示模块中故障状态的检测方法，该发光显示模块具备自发光显示单元，该单元包括在扫描线和数据线的交点位置矩阵式排列多个包括具备二极管特性的自发光元件的像素的发光显示板、以及有选择地驱动上述发光显示板中的各个自发光元件发光的驱动装置；故障检测装置，用来检测上述自发光显示单元中的故障；以及存储装置，保存上述故障检测装置的检测结果，其特征在于，上述故障检测装置执行以下步骤反偏电压施加步骤，对上述发光显示板上任意一条扫描线施加反偏电压；电位判定步骤，在施加上述反偏电压的状态下，通过数据线得到上述元件阳极一侧的电位，并且判定上述元件阳极一侧的电位是否大于等于规定值；以及判定结果保存步骤，将由上述电位判定步骤得到的判定结果保存到上述存储装置。
图1是表示本发明的自发光显示单元的一个实例的电路结构图。
图2是说明图1所示的自发光显示单元中用来检测故障的检测装置和存储装置的结构例的电路结构图。
图3是表示利用图2所示的数据寄存器所保存的数据的缺陷位置判定装置和缺陷通知装置的连接结构例的框图。
具体实施例方式
下面，基于图示的实施方式说明本发明的自发光显示模块。此外，本发明的自发光显示模块具备自发光显示单元，其包括将多个自发光元件作为像素排列为矩阵形状而成的发光显示板、以及有选择地驱动该发光显示板上的各个自发光元件点亮的驱动装置；检测自发光显示单元的故障的故障检测装置；保存此检测结果的存储装置。此外，在以下所说明的实施方式中，作为自发光元件，以采用将有机材料用于发光层的有机EL元件为例。
上述的有机EL元件可以置换为具备二极管电气特性的发光元件和与该发光元件并联结合的寄生电容成分结构，有机EL元件也可以是电容性的发光元件。该有机EL元件按正向施加发光驱动电压时，首先相当于该元件电容的电荷作为位移电流流入电极积聚下来。接着，当超过该元件固有的恒定电压(发光阈值电压＝Vth)时，开始从一侧的电极(二极管成分的阳极一侧)流向构成发光层的有机层，以与此电流强度成比例的强度发光。
另一方面，有机EL元件的电流·亮度特性相对于温度变化很稳定，而电压·亮度特性相对于温度变化却不稳定，另外，有机EL元件受到“过电流”时会严重退化，发光寿命缩短，因此，一般使用恒定电流驱动。作为使用有机EL元件的显示板，已经提出的有将EL元件成矩阵排列的被动式矩阵型的显示板、以及通过TFT(thin filmtransistor薄膜晶体管)驱动矩阵排列的各个EL元件点亮的有源式矩阵型显示板。
图1以被动式矩阵型显示板为例表示了本发明的自发光模块的实施方式。该被动式矩阵驱动方式中的有机EL元件的驱动方法有阴极线扫描·阳极线驱动、阳极线扫描·阴极线驱动两种，图1所示结构表示了前者——阴极线扫描·阳极线驱动形式。即，n条作为数据线的阳极线A1～An沿纵向(列方向)排列；m条作为扫描线的阴极线K1～Km沿横向(行方向)排列；各个交叉位置(共计n×m处)配置有用二极管标识符记号所示的有机EL元件E11～Enm，构成显示板1。
其次，构成像素的各EL元件E11～Enm，与沿纵向的阳极线A1～An和沿横向的阴极线K1～Km交叉的位置对应，一端(EL元件的等价二极管的阳极端子)连接阳极线；另一端(EL元件的等价二极管的阴极端子)连接阴极线。进一步，各阳极线A1～An与作为构成点亮驱动装置的数据驱动器的阳极线驱动电路2连接，各阴极线K1～Km同样的，与作为构成点亮驱动装置的扫描驱动器的阴极线扫描电路3连接，分别被驱动。
上述阳极线驱动电路2具备例如利用由DC-DC转换器形成的升压电路(未图示)产生驱动电压VH进行工作的恒流源I1～In，以及驱动开关Sa1～San；驱动开关Sa1～San连接在上述恒流源I1～In一侧，由此，来自恒流源I1～In的电流就供给到对应阴极线配置的各个EL元件E11～Enm。另外，该实施方式中如果来自恒流源I1～In的电流不供给到各个EL元件时，上述驱动开关Sa1～San可以将上述各阳极线连接到开放端子，或者连接到作为基准电位点的地电位GND。
另外，上述阴极线扫描电路3对应各阴极线K1～Km具备扫描开关Sk1～Skm，防止串扰发光的反偏电压VM和作为基准电位点的上述地电位GND中的任意一个连接到相对应的阴极线。由此，按规定周期将阴极线设定在基准电位点(地电位)上，将恒流源I1～In连接到所希望的阳极线A1～An上，由此有选择地使上述各EL元件发光。
此外，上述阳极线驱动电路2和阴极线扫描电路3上通过包含CPU的控制器IC4连接了控制总线。根据控制器IC4所供应的要显示的影象信号，对上述扫描开关Sk1～Skm和驱动开关Sa1～San进行切换操作。由此，根据影象信号将阴极扫描线按规定周期设定到地电位上，并将恒流源I1～In连接到所希望的阳极线上。因此，上述各发光元件有选择地发光，并在显示板1上显示根据上述影象信号的图像。
图1所示的状态为第2阴极线K2被设定到地电位处于扫描状态，此时非扫描状态的阴极线K1、K3～Km上施加上述反偏电位VM。另外，图1所示状态下所有驱动开关Sa1～San都在各恒流源I1～In侧被选择，因此阴极连接到第2阴极线K2的各EL元件，全部处于点亮状态。此外，将扫描状态的上述EL元件控制为没有点亮时，驱动开关Sa1～San被连接到作为基准电位点的地电位GND一侧。以上是有关自发光显示单元处于发光驱动模式时的说明。
此外，当处于发光驱动模式时，扫描发光状态下EL元件的正向电压假定为VF时，各电位设定为[(正向电压VF)-(反偏电压VM)]＜(发光阈值电压Vth)的关系。由此，被驱动的阳极线和未被扫描选择的阴极线(非扫描状态的阴极线)交点上连接的各EL元件上会被施加小于等于元件的发光阈值电压Vth的电压，可以起到防止EL元件串扰发光的作用。
以上所说明的发光显示板1、作为驱动装置的阳极线驱动电路2、阴极线扫描电路3和控制器IC4就构成了自发光显示单元。该图1所示的自发光显示模块，还具备用来检测上述自发光显示单元中故障的故障检测装置、保存该故障检测装置所判定的检测结果的存储装置。
下面，基于图2所示的实施方式来说明上述故障检测装置和存储装置的结构。根据上述阳极线驱动电路2与发光显示板1上各阳极线A1～An的连接位置，引出各自的检查线TL1～TLn；该检查线TL1～TLn上的电位分别供给到图2所示的构成了故障检测装置的各电位判定装置J1～Jn。
在图2所示的实施方式中，上述电位判定装置J1～Jn分别对应发光显示板1的各阳极线A1～An；限于图2幅面，只表示了阳极线A1，即连接到检查线TL1的电位判定装置J1和阳极线An，也就是接到检查线TLn的电位判定装置Jn的电路构成。此外，上述各电位判定装置J1～Jn全部是同一电路结构，以下以第1电位判定装置J1的电路结构为代表进行说明。
经检查线TL1供应的检测电位被供给到发挥转接开关功能的符号Q11所示的n沟道型晶体管的源极。此外，晶体管Q11的漏极与符号Q21所示的n沟道晶体管的漏极相连接，另外，上述晶体管Q21的源极与基准电位点——地电位GND相连接。另一方面，发挥转接开关功能的上述晶体管Q11的栅极上，由控制端子(Count)供给有控制电压，另外，上述晶体管Q21的栅极上经过反相器IN1供给有逻辑电平反转后的控制电压。
上述晶体管Q11的漏极和晶体管Q21的漏极的连接点处与符号Q31所示的n沟道型晶体管栅极相连接，该晶体管Q31的源极与地电位GND相连接。另一方面，晶体管Q31的漏极经由发挥压降元件作用的电阻R11与逻辑工作电源VDD相连接。此外，上述逻辑工作电源VDD与比较器CP1的反转输入端子结合在一起，而比较器CP1的非反转输入端子与经过上述电阻R11的晶体管Q31的漏极相连接。
来自上述电位判定装置J1的比较器CP1的输出供给到锁存电路LC1，利用输入到该锁存电路LC1的锁存脉冲，将比较器CP1的输出锁存。此外，锁存电路LC1的各个锁存输出会供给到构成存储装置的数据寄存器11，能够保存到该数据寄存器11里。
此外，对应于图2中省略了其图示的各个电位判定装置J1～Jn分别有各自的以上说明的锁存电路，各个锁存电路LC1～LCn同时接收到上述锁存脉冲，此时的输出分别保存在数据寄存器11里。
上述结构的自发光显示模块可以切换为已经说明的发光驱动模式和此后要说明的检测模式，例如接入工作电源后、或者在未接入工作电源的状态下，可以利用定期的或者人为的外部操作在任意时间切换为上述检测模式。
当切换到上述检测模式时，根据上述控制器IC4发出的指示，阳极线驱动电路2的驱动开关Sa1～San全部切换到开放端子一侧。另外，根据同样的控制器IC4发出的指示，阴极线扫描电路3的扫描开关Sk1～Skm的任意一个连接到反偏电压VM一侧，其他的扫描开关连接到地电位GND一侧。
即，上述扫描开关Sk1～Skm和反偏电压VM构成了切换到检测模式后的反偏电压施加装置。这里，例如假定只有扫描开关Sk1连接到反偏电压VM一侧，其他的扫描开关都连接到地电位GND一侧，则可以检验阳极连接到第1扫描线K1的各个EL元件是否存在故障。
即，对应第1扫描线K1的各个EL元件中，如果某一个发生了短路，对应于该EL元件的阳极线上就会产生上述VM电位。换句话说，如果对应于第1扫描线K1的各个EL元件都正常，则各阳极线A1～An不会发生上述VM电位。
另一方面，切换到上述检测模式时，经由控制端子(Count)，向构成图2所示的故障检测装置的各电位判定装置J1～Jn上供给控制电压。在这种情况下，上述控制端子上供给“H”(High)电平的控制电压，因此，第1电位判定装置J1中的发挥转接开关功能的上述晶体管Q11变为导通状态。另外，上述晶体管Q21的栅极经由反相器IN1被供给了逻辑电平反转的“L”(Low)电平的控制电压，变为截止状态。
因此，经过第1检测线TL1供应到阳极线A1的电位，经由晶体管Q11供给到构成开关元件的晶体管Q31的栅极。这里，如果加到晶体管Q31的栅极电位大于等于晶体管Q31的阈值电压，即被开启。因此，伴随着晶体管Q31的启动，电流就流入发挥压降元件作用的电阻R11里，于是比较器CP1的输出由“+”(正)变为“-”(负)。
这时，锁存脉冲就供给到锁存电路LC1，此时的锁存数据“-”就保存在作为存储装置的数据寄存器11里。这里，当数据寄存器11中保存的上述锁存数据是“-”时，判定为发光显示板1的EL元件E11发生了短路故障，当上述锁存数据是“+”时判定为EL元件E11是正常状态。
以上说明了第1电位判定装置J1的作用和此时的数据寄存器11中的锁存数据保存状况，上述作用在经由各检查线TL1～TLn的各数据线A1～An中同时执行。
此外，上述电位判定装置J1在发光驱动模式时，对控制端子供给“L”电平的控制电压。由此晶体管Q11变为截止状态，同时晶体管Q21变为导通状态。因此，晶体管Q31成为截止状态，其结果是阻止了逻辑工作电源VDD引起的不断流向电阻R11的电流。
以上说明了在上述检测模式下以第1扫描线K1为对象检验各EL元件故障时的例子，例如，下一个帧(或者一个子帧)期间内再次切换到检测模式，就可以检测对应于下一扫描线的各EL元件的故障。依照此种方式，在所有的扫描线和各数据线的组合中重复各个检验，完成对排列在显示板1上的各EL元件的一系列检验。此外，上述一系列的检验可以再次定期执行，或利用人为的外部操作在任意时间内执行。
图3表示的结构是，利用上述保存在数据寄存器11里的各检测结果，即上述锁存电路LC1～LCn的锁存输出，来确定故障(缺陷)存在位置，与此相应以启动相应的缺陷通知装置。即，图3所示的符号11，表示了图2所示的数据寄存器，保存在该数据寄存器11中对应于各扫描线的锁存输出，用于符号12所示的缺陷位置判定装置。此外，依据缺陷判定装置12所判定出来的缺陷位置来驱动缺陷通知装置13。
在上述数据寄存器11中，如已经说明的一次保存对应于一条扫描线的各锁存输出，就能够以图状展开的状态为每一条扫描线保存这些内容。因此，可以检测因为显示板上排列的EL元件导致的所有像素的发光故障，也可以检测出故障EL元件的位置(坐标值)。
根据上述缺陷判定装置12判定出来的缺陷位置，缺陷通知装置13会被驱动；这种情况下，例如即使判定像素发生了缺陷，但是如果其缺陷位置位于不太可能导致看错显示的位置，就不启动缺陷通知装置13，而可以继续使用。另外，在例如像素的缺陷位于显示小数点的位置的情况下，即使缺陷的像素数很小，也有必要启动缺陷通知装置13。这样的选择，最好是依据搭载该自发光显示模块的设备进行适当设定。
上述的缺陷通知装置13可以采用例如类似蜂鸣器的听觉通知方法，也可以显示在显示板1上发生故障的通知信息。或者也可以通过关闭显示板1的显示，明确表示故障的发生。在这种情况下，例如飞机上使用的计量器(meter)等不允许关闭显示的情况下，可以考虑采用适当改变显示位置的方法。
在以上说明的实施方式中，虽然使用有机EL元件作为自发光元件，但并不限于有机EL元件，也可以使用其他的电流驱动的自发光元件。另外，上述的包含故障检测装置的自发光显示模块，不仅用于已经说明的医疗器具和飞机的计量器等电子设备上，即使在需要这种发光显示板的其他电子设备使用，可以照样享受已经说明的作用效果。
权利要求
1.一种自发光显示模块，其具备自发光显示单元，该单元包括在扫描线和数据线的交点位置矩阵式排列多个包括具有二极管特性的自发光元件的像素的发光显示板、以及有选择地驱动上述发光显示板中的各个自发光元件发光的驱动装置；故障检测装置，用来检测上述自发光显示单元中的故障；存储装置，保存上述故障检测装置的检测结果，自发光显示模块的特征在于，上述故障检测装置具备反偏电压施加装置，在上述自发光元件的不发光状态下对该元件的阴极一侧施加反偏电压；以及电位判定装置，判断在上述自发光元件的阴极一侧施加了反偏电压状态下上述元件阳极一侧的电位是否大于等于规定值，利用上述电位判定装置检测上述自发光显示单元中的故障。
2.如权利要求1所述的自发光显示模块，其特征在于，上述反偏电压施加装置使用了电压源，用来在上述发光显示板的发光驱动工作时，对非扫描状态的扫描线施加规定电压，由此防止被驱动的数据线和非扫描状态的扫描线交点处排列的上述自发光元件发生串扰发光。
3.如权利要求1所述的自发光显示模块，其特征在于，上述驱动装置的结构是可以切换为发光驱动模式和检测模式，在上述检测模式下，通过打开构成上述驱动装置的驱动开关，从而停止对上述数据线的点亮驱动电流的供给，并且，对上述任意一条扫描线施加上述反偏电压。
4.如权利要求2所述的自发光显示模块，其特征在于，上述驱动装置的结构是可以切换为发光驱动模式和检测模式，在上述检测模式下，通过打开构成上述驱动装置的驱动开关，从而停止对上述数据线的点亮驱动电流的供给，并且，对上述任意一条扫描线施加上述反偏电压。
5.如权利要求1所述的自发光显示模块，其特征在于，上述电位判定装置中包含开关元件，利用上述数据线中产生的自发光元件的阳极一侧的大于等于规定值的电位进行开关工作。
6.如权利要求5所述的自发光显示模块，其特征在于，上述电位判定装置中配置上述检测模式下处于接通工作状态的转接开关，通过该转接开关，将上述自发光元件的阳极一侧的电位供给上述开关元件。
7.如权利要求5所述的自发光显示模块，其特征在于，上述电位判定装置中还具备压降元件，借助上述开关元件的接通工作而流过规定的电流；以及比较器，当该压降元件的两端电位大于等于规定值时，输出状态被改变，根据该比较器的输出状态检测上述自发光显示单元中的故障。
8.如权利要求6所述的自发光显示模块，其特征在于，上述电位判定装置还具备压降元件，借助上述开关元件的接通工作而流过规定的电流；以及比较器，当该压降元件的两端电位大于等于规定值时，输出状态被改变，根据该比较器的输出状态检测上述自发光显示单元中的故障。
9.如权利要求1所述的自发光显示模块，其特征在于，上述电位判定装置分别对应于上述各数据线而配置，能够同时判定经由上述各数据线分别得到的各个自发光元件的阳极一侧的电位。
10.如权利要求5所述的自发光显示模块，其特征在于，上述电位判定装置分别对应于上述各数据线而配置，能够同时判定经由上述各数据线分别得到的各个自发光元件的阳极一侧的电位。
11.如权利要求6所述的自发光显示模块，其特征在于，上述电位判定装置分别对应于上述各数据线而配置，能够同时判定经由上述各数据线分别得到的各个自发光元件的阳极一侧的电位。
12.如权利要求7所述的自发光显示模块，其特征在于，上述电位判定装置分别对应于上述各数据线而配置，能够同时判定经由上述各数据线分别得到的各个自发光元件的阳极一侧的电位。
13.如权利要求8所述的自发光显示模块，其特征在于，上述电位判定装置分别对应于上述各数据线而配置，能够同时判定经由上述各数据线分别得到的各个自发光元件的阳极一侧的电位。
14.如权利要求1所述的自发光显示模块，其特征在于，上述故障检测装置所做的检测工作在对应于上述发光显示板的各像素的各扫描线和各数据线的所有组合中分别被执行，基于检测工作的检测结果被保存到上述存储装置中。
15.如权利要求5所述的自发光显示模块，其特征在于，上述故障检测装置所做的检测工作在对应于上述发光显示板的各像素的各扫描线和各数据线的所有组合中分别被执行，基于检测工作的检测结果被保存到上述存储装置中。
16.如权利要求6所述的自发光显示模块，其特征在于，上述故障检测装置所做的检测工作在对应于上述发光显示板的各像素的各扫描线和各数据线的所有组合中分别被执行，基于检测工作的检测结果被保存到上述存储装置中。
17.如权利要求1所述的自发光显示模块，其特征在于，上述发光显示板上排列的自发光元件是在发光层中使用了有机化合物的有机EL元件。
18.一种电子设备，搭载了上述权利要求1所述的自发光显示模块。
19.一种自发光显示模块中缺陷状态的检验方法，该发光显示模块具备自发光显示单元，该单元包括在扫描线和数据线的交点位置矩阵式排列多个包括具有二极管特性的自发光元件的像素的发光显示板、以及有选择地驱动上述发光显示板中的各个自发光元件发光的驱动装置；故障检测装置，用来检测上述自发光显示单元中的故障；存储装置，保存上述故障检测装置的检测结果，其特征在于，自发光显示模块中缺陷状态的检验方法的特征在于，上述故障检测装置执行反偏电压施加步骤，对上述发光显示板上任意一条扫描线施加反偏电压；电位判定步骤，在施加上述反偏电压的状态下，通过数据线得到上述元件阳极一侧的电位，并且判定上述元件阳极一侧的电位是否大于等于规定值；以及判定结果保存步骤，将由上述电位判定步骤得到的判定结果保存到上述存储装置。
20.如权利要求19所述的自发光显示模块中缺陷状态的检验方法，其特征在于，在对应于上述各像素的各扫描线和各数据的所有组合中分别执行上述反偏电压施加步骤、电位判定步骤、判定结果保存步骤。
全文摘要
在检测模式下，对发光显示板(1)上排列的扫描线(K1～Km)中的任意一个施加反偏电压(VM)。此时的各数据线(A1～An)中产生的电位就会供给到电位判定装置(J1～Jn)。在电位判定装置(J1～Jn)中，各数据线(A1～An)中产生的电位经过转接开关(Q11～Q1n)，供给到开关元件(Q31～Q3n)。上述电位如果大于等于开关元件(Q31～Q3n)的阈值电压，比较器(CP31～CPn)的输出就会反转，此时的状态就会在锁存电路(LC1～LCn)里被锁存，并被保存到数据寄存器(11)里。根据数据寄存器(11)里保存的数据判定显示板的像素有无缺陷发生、以及发生的位置。
文档编号H05B33/12GK1674075SQ20051005920
公开日2005年9月28日 申请日期2005年3月24日 优先权日2004年3月24日
发明者佐藤宏幸, 后藤隆志 申请人:东北先锋电子股份有限公司