表示装置
【課題】モニター素子を含む回路の障害の発生時においても、表示素子の表示状態を維持することができる表示装置を提供すること。
【解決手段】定電流源１よりモニター素子Ｅｘに電流が供給され、この時のモニター素子の順方向電圧値Ｖｆを検出するモニター回路２と、前記モニター回路で検出された前記順方向電圧値に応じて生成される第一の電圧Ｖｃ１を、表示パネル７に配置された表示素子に駆動電圧として供給する駆動電源回路３とが具備されている。前記モニター素子もしくは前記モニター回路の故障を検出する故障検出手段４と、前記故障検出手段によって前記故障が検出された場合に、前記駆動電圧を前記第一の電圧以外の第二の電圧Ｖｃ２に切り替える駆動電圧切替え手段５がさらに備えられる。
【解決手段】定電流源１よりモニター素子Ｅｘに電流が供給され、この時のモニター素子の順方向電圧値Ｖｆを検出するモニター回路２と、前記モニター回路で検出された前記順方向電圧値に応じて生成される第一の電圧Ｖｃ１を、表示パネル７に配置された表示素子に駆動電圧として供給する駆動電源回路３とが具備されている。前記モニター素子もしくは前記モニター回路の故障を検出する故障検出手段４と、前記故障検出手段によって前記故障が検出された場合に、前記駆動電圧を前記第一の電圧以外の第二の電圧Ｖｃ２に切り替える駆動電圧切替え手段５がさらに備えられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多数の自発光素子を表示画素として例えばマトリクス状に配列した表示パネルの駆動技術に関し、特に前記自発光素子の経時変化等により発生する発光特性の変化を抑制することができるようにした表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機や携帯型情報端末機（ＰＤＡ）などの普及によって、高精細な画像表示機能を有し、薄型かつ低消費電力化を実現することができる表示パネルの需要が増大しており、従来より液晶表示パネルがその要求を満たす表示パネルとして多くの製品に採用されてきた。一方、昨今においては自発光型素子であるという特質を生かした有機ＥＬ素子を用いた表示パネルが実用化され、これが従来の液晶表示パネルに代わる次世代の表示パネルとして注目されている。
【０００３】
前記有機ＥＬ素子は、基本的にはガラス等の透明基板上に、例えばＩＴＯによる透明電極と有機物質からなる発光機能層と金属電極とが順次積層されることで構成されている。そして、前記発光機能層は有機発光層の単一層、あるいは有機正孔輸送層と有機発光層からなる二層構造、または有機正孔輸送層と有機発光層および有機電子輸送層からなる三層構造、さらにこれらの適切な層間に電子もしくは正孔の注入層を挿入した多層構造になされる場合もある。
【０００４】
図１は、このような有機ＥＬ素子の発光静特性を示したものである。これによれば、有機ＥＬ素子は図１（ａ）に示すように、駆動電流Ｉにほぼ比例した輝度Ｌで発光し、図１（ｂ）に実線で示すように駆動電圧Ｖが発光閾値電圧Ｖｔｈ以上の場合において急激に電流Ｉが流れて発光する。
【０００５】
換言すれば、駆動電圧が発光閾値電圧Ｖｔｈ以下の場合には、ＥＬ素子には電流は殆ど流れず発光しない。したがって、ＥＬ素子の輝度特性は図１（ｃ）に実線で示すように前記閾値電圧Ｖｔｈより大なる発光可能領域においては、それに印加される電圧Ｖの値が大きくなるほど、その発光輝度Ｌが大きくなる特性を有している。
【０００６】
一方、前記した有機ＥＬ素子は、長期の使用によって素子の物性が変化し、順方向電圧Ｖｆが大きくなることが知られている。このために、有機ＥＬ素子は図１（ｂ）に示したように実使用時間によって、Ｖ−Ｉ特性が矢印に示した方向（破線で示した特性）に変化し、したがって、輝度特性も低下することになる。また、前記した有機ＥＬ素子は、素子の成膜時における例えば蒸着のばらつき等によっても初期輝度にばらつきを発生させるという問題も抱えており、これにより、入力映像信号に忠実な輝度階調を表現することが困難になる。
【０００７】
さらに、有機ＥＬ素子の輝度特性は、動作温度によって概ね図１（ｃ）に破線で示すように変化することも知られている。すなわちＥＬ素子は、前記した発光閾値電圧より大なる発光可能領域においては、それに印加される電圧Ｖの値が大きくなるほどその発光輝度Ｌが大きくなる特性を有するが、高温になるほど発光閾値電圧が小さくなる。したがって、有機ＥＬ素子は高温になるほど小さい印加電圧で発光可能な状態となり、同じ発光可能な印加電圧を与えても、高温時は明るく低温時は暗いといった輝度の温度依存性を有している。
【０００８】
加えて、前記したＥＬ素子はその発光色に応じて駆動電圧に対する発光効率が異なるという問題を有しており、現状において実用化し得るＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色をそれぞれ発光するＥＬ素子の発光効率は、初期の段階においては概ね図１（ｄ）に示したようにＧの発光効率が高く、Ｂの発光効率が最も低いという状況にある。そして、これらＲ，Ｇ，Ｂを発光する各ＥＬ素子の個々においても、図１（ｂ）および（ｃ）で示したような経時変化および温度依存性をそれぞれ有している。
【０００９】
前記した経時変化および温度依存性は、特にＥＬ素子を定電圧で駆動した場合において顕著に現れる。これは素子の順方向のインピーダンスが累計駆動時間や周囲環境によって変化するため、これに伴ってＥＬ素子に流れる電流が変化するためである。
【００１０】
そこで、表示パネルに配列されて発光表示を行なうＥＬ素子とは別に、その順方向電圧Ｖｆを測定するモニター用のＥＬ素子を具備し、モニター用のＥＬ素子より得られる順方向電圧Ｖｆを利用して、前記電源部からもたらされる駆動電圧を制御することが特許文献１〜３に開示されている。
【００１１】
この特許文献１〜３に開示された構成によると、ＥＬ素子の経時変化や環境温度の変化に対応して電源部からもたらされる駆動電圧が制御され、ＥＬ素子の経時変化等による発光特性の変化を抑制させることができる。またこの構成によると、ＥＬ素子の発光駆動に必要な電圧値を常に確保することができ、余分な電圧マージンを少なくすることができるので、電源の利用効率を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００４−２５２０３６号公報
【特許文献２】特開２００５−１０７００３号公報
【特許文献３】特開２００６−７９０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、前記した特許文献１に開示の発明においては、モニター素子のアノード電位（順方向電圧Ｖｆ）をフィードバック電圧として利用し、表示素子に与える駆動電圧を制御するものである。このために、モニター素子に障害が発生して例えばショート状態となった場合、モニター素子のカソード電位（例えばグランド電位などの低い電位）をフィードバック電圧として検出するために、表示素子（有機ＥＬ素子）に供給される駆動電圧が極端に低下して表示を行うことができなくなるという問題を抱えている。
【００１３】
また、前記した特許文献２に開示の発明は、表示素子をモニター素子に兼用したものであり、いずれかのモニター素子が開放（オープン）状態となった場合において、フィードバック動作により表示素子に供給される駆動電圧が極端に上昇するのを防止するため、表示素子に供給される駆動電圧を生成するスイッチングレギュレータの動作を停止させるようにしたものである。これによると、いずれかのモニター素子がオープン状態となった場合においては、表示素子に供給される駆動電圧値はほぼゼロとなるため表示動作は不能となる。
【００１４】
さらに、前記した特許文献３に開示の発明は、モニター素子が短絡（ショート）状態となった場合において、ショートしたモニター素子への電流供給を自動的に遮断する機能を備えたものであり、モニター素子の障害の発生をユーザに知らせる機能がなく、またモニター素子に接続されたスイッチを含む回路が故障した場合には、同様に表示が正常に行われなくなるという問題が発生する。
【００１５】
前記した特許文献１〜３に開示の発明は、いずれもモニター素子等に障害が発生した時に、回路を保護するために表示素子に与える駆動電圧を低下させる対策を施したものであり、これによるとモニター素子等に障害が生じた時に、表示が消灯状態になされる。
【００１６】
ところで、医療機器や航空機の計器などに採用される表示装置においては、表示が消灯状態になされた場合においては人命に影響を及ぼす度合いが非常に大きい。したがって、携帯電話機やカーオーディオなどのコンシューマー機器に採用される表示装置よりも表示に厳しい信頼性が要求され、この点の改善が望まれる。
【００１７】
この発明は、前記したような観点に基づいてなされたものであり、前記したモニター素子のショート状態のみならず、モニター素子の開放（オープン）状態や、モニター素子の順方向電圧値を検出するモニター回路の障害の発生時において、所望の表示状態（発光輝度など）とは異なる状態ではあるが、表示素子の表示状態を維持することができる表示装置を提供し、さらには、障害が発生したことを報知する手段を持つことにより該表示装置の修理や交換を促す機能を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる表示装置における好ましい基本形態は、請求項１に記載のとおり、表示に寄与する複数の表示素子と、複数の前記表示素子によって構成された表示画面と、表示に寄与しない少なくとも１つのモニター素子と、前記モニター素子に電流が供給された時の前記モニター素子の順方向電圧値を検出するモニター回路と、前記モニター回路で検出された前記順方向電圧値に応じて生成した第一の電圧を、前記複数の表示素子に駆動電圧として供給する駆動電源回路とを具備した表示装置であって、前記モニター素子もしくは前記モニター回路の故障を検出する故障検出手段と、前記故障検出手段によって前記故障が検出された場合に、前記駆動電圧を前記第一の電圧以外の第二の電圧に切り替える駆動電圧切替え手段とを備えた点に特徴を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明にかかる表示装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図２はその第１の実施の形態をブロック図で示したものであり、電圧源Ｖｃｃによって駆動される定電流源１が具備されると共に、カソード端子が基準電位点に接続されたモニター素子Ｅｘのアノード端子に、前記定電流源１より定電流が供給されるように構成されている。
【００２０】
なお、前記モニター素子Ｅｘは後述する表示画素を構成する有機ＥＬ素子Ｅ１と同一の電気的特性（同一の仕様）を有する素子が使用されていることが望ましい。好ましくは、モニター素子Ｅｘは表示画素を構成する後述する有機ＥＬ素子Ｅ１と共に、同一の表示パネル上の一部に同一の製造プロセスによって同時に成膜されて形成される。
【００２１】
前記モニター素子Ｅｘのアノード端子には、前記定電流の印加によりモニター素子Ｅｘの順方向電圧Ｖｆが生成され、これはモニター回路２に供給される。前記モニター回路２は、例えばサンプリングホールド回路により構成されており、これによりホールドされた前記順方向電圧Ｖｆに基づく出力は、駆動電源回路３に供給されるように構成されている。
【００２２】
前記駆動電源回路３は例えばバッテリを電源とするスイッチングレギュレータにより構成されており、前記モニター回路２より出力される前記順方向電圧Ｖｆに基づく制御電圧に応じて、出力電圧Ｖｃ１を制御するように動作する。なお、前記出力電圧Ｖｃ１を第一の電圧と称呼することとし、この第一の電圧Ｖｃ１は駆動電圧切替え手段５に供給されるように構成されている。
【００２３】
前記駆動電圧切替え手段５は、例えばＦＥＴなどのアナログスイッチにより構成されており、通常時においては前記駆動電源回路３からもたらされる前記第一の電圧Ｖｃ１を表示パネル７に配置された表示画素に駆動電圧として供給するように構成されている。したがって、表示パネル７に配置された後述する表示画素は、前記したモニター素子Ｅｘにより得られる順方向電圧Ｖｆに基づく駆動電源回路３からもたらされる駆動電圧により点灯駆動される。
したがって、表示パネル７に配置された後述する表示画素は、経時変化ならびに環境温度に依存されることなく発光駆動される。
【００２４】
なお、前記表示パネル７には縦および横方向に多数の表示画素がマトリクス状に配置されてアクティブマトリクス型表示パネルが構成されているが、図においては紙面の都合により表示パネル７には一つの表示画素の画素構成を示している。すなわち、前記表示パネル７内に描いた画素構成は、有機ＥＬ素子を表示素子として使用した場合の最も基本的な構成例を示したものであり、制御用トランジスタＴ１、駆動用トランジスタＴ２、電荷保持用キャパシタＣｓ、および発光素子として機能する有機ＥＬ素子Ｅ１により構成されている。
【００２５】
そして、制御用トランジスタＴ１のゲートに供給されるゲートドライバ８からのゲート制御パルスに同期して、制御用トランジスタＴ１のソースに供給されるデータドライバ９からのデータ信号に基づいて、有機ＥＬ素子Ｅ１は選択的に点灯駆動される。
【００２６】
一方、モニター回路２より出力される制御電圧（以下、これをモニター出力とも言う。）は、故障検出手段４にも供給されるように構成されている。前記故障検出手段４は、前記モニター出力を受けて、前記モニター素子Ｅｘおよびモニター回路２を含む回路構成の故障を検出する機能を備えている。
【００２７】
そして、前記故障検出手段４が前記モニター素子Ｅｘおよびモニター回路２を含む回路構成の故障を検出した場合には、前記駆動電圧切替え手段５を切替え制御し、駆動電源回路３からもたらされる第一の電圧Ｖｃ１から、固定電圧である第二の電圧源Ｖｃ２に切替えるように動作する。なお、前記第二の電圧源Ｖｃ２による固定電圧は、前記表示パネル７に配置された各表示画素を点灯駆動することができる予め定められた値に設定されている。これにより、表示パネル７に配置された表示画素は、前記第二の電圧源Ｖｃ２からの固定電圧により点灯駆動されるようになされる。
【００２８】
図３ａは、図２に示す故障検出手段４の第一の例を示したものである。この図３に示す故障検出手段４は、１つの電圧コンパレータＣｏ１により構成されており、電圧コンパレータＣｏ１は、基準電圧入力端子Ｃｏ１ａと信号電圧入力端子Ｃｏ１ｂと比較結果出力端子Ｃｏ１ｃを備えている。基準電圧入力端子Ｃｏ１ａには、基準電圧Ｖａ（以下、第１の基準電圧とも言う。）が供給されており、信号電圧入力端子Ｃｏ１ｂには前記したモニター出力が供給されている。基準電圧入力端子Ｃｏ１ａの電圧よりも信号電圧入力端子Ｃｏ１ｂの電圧が高くなった場合、すなわち、前記モニター出力が前記基準電圧Ｖａの値よりも大きな値となった場合には、比較結果出力端子Ｃｏ１ｃから故障状態を示す論理信号Ａが出力されるように作用する。
【００２９】
図３ｂは、図２に示す故障検出手段４の第二の例を示したものである。前記第一の例と同様に１つの電圧コンパレータＣｏ２により構成されており、基準電圧入力端子Ｃｏ２ａと信号電圧入力端子Ｃｏ２ｂと比較結果出力端子Ｃｏ２ｃを備えている。基準電圧入力端子Ｃｏ２ａには、基準電圧Ｖｂ（以下、第２の基準電圧とも言う。）が供給されており、信号電圧入力端子Ｃｏ２ｂには前記したモニター出力が供給されている。基準電圧入力端子Ｃｏ２ａの電圧よりも信号電圧入力端子Ｃｏ２ｂの電圧が低くなった場合、すなわち、基準電圧Ｖｂよりもモニター出力の電圧が低くなった場合に、比較結果出力端子Ｃｏ２ｃに故障状態を示す論理信号Ｂが出力される。
【００３０】
図４は、図２に示す故障検出手段４の第三の例を示したものである。この図４に示す故障検出手段４は、図３ａに示したコンパレータＣｏ１と図３ｂに示したコンパレータＣｏ２とを組み合わせ、更に論理回路を追加した構成となっている。一方のコンパレータＣｏ１は、図３ａに示したコンパレータＣｏ１と同一の機能を果たす。また他方のコンパレータＣｏ２は、図３ｂに示したコンパレータＣｏ２と同一の機能を果たす。そして、前記第１の基準電圧Ｖａと第２の基準電圧Ｖｂとの関係は、Ｖａ＞Ｖｂになされている。２つのコンパレータの比較結果出力端子Ｃｏ１ｃとＣｏ２ｃは論理回路ＯＲ１のゲートに接続され、少なくともいずれか一方の比較結果出力端子から故障状態を示す論理信号が出力された場合には論理回路の出力端子から故障状態を示す論理信号Ｃが出力されるように構成されている。
【００３１】
したがって、図４に示した故障検出手段４の構成によると、前記モニター出力が前記基準電圧Ｖａの値よりも大きな値となった場合及び前記モニター出力が前記第２の基準電圧Ｖｂの値よりも小さな値となった場合には、前記論理回路ＯＲ１の出力端子から故障状態を示す論理信号Ｃが出力されるように作用する。すなわち、図４に示した故障検出手段４の構成によると故障の有無及び故障モードを検出することができる。
【００３２】
図５はモニター素子Ｅｘおよびモニター回路２において発生する故障状態と、図３および図４に示した故障検出手段４により検出される故障検出動作を説明するものである。なお、図５においては図２に示したモニター素子Ｅｘおよびモニター回路２を含む回路構成に加えてトランジスタＴ３が具備され、トランジスタＴ３のソース電極およびドレイン電極が、定電流源１とモニター素子Ｅｘとの間に挿入されている。
【００３３】
前記トランジスタＴ３は、前記表示パネル７に配置された各表示画素を構成する有機ＥＬ素子Ｅ１の平均的な点灯時間と、モニター素子Ｅｘへの通電時間とを概ね一致させるために設けられたものであり、トランジスタＴ３のゲートにはパルス幅変調（ＰＷＭ＝Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号が供給されるように構成される。
【００３４】
これにより、モニター素子Ｅｘによって得られる順方向電圧Ｖｆの経時変化と、表示パネル７における各ＥＬ素子Ｅ１の平均した順方向電圧の経時変化とを概ね一致させることが可能となる。したがって、駆動電源回路３から表示パネル７に配置された各表示画素にもたらされる駆動電圧の良好な補償特性を得ることができる。
【００３５】
図５に示す構成において、モニター素子Ｅｘおよびモニター回路２を含む回路構成における故障態様としては、図５に示したＤａ，Ｄｂ，Ｄｃの箇所における断線、また定電流源１、トランジスタＴ３、モニター素子Ｅｘの開放（オープン）状態、さらにモニター素子Ｅｘが短絡（ショート）状態となることが考えられる。
【００３６】
図３に示した１つの電圧コンパレータＣｏ１により構成された故障検出手段４の構成によると、トランジスタＴ３のオープン状態、図５のＤｃで示す箇所における断線、モニター素子Ｅｘのオープン状態のそれぞれにおいて、コンパレータＣｏ１からは論理信号Ａが出力される。これにより、図２に示す駆動電圧切替え手段５は、第二の電圧源Ｖｃ２を選択するように動作する。
【００３７】
前記した故障態様によると、駆動電源回路３からもたらされる第一の電圧Ｖｃ１は、高圧の状態になされ、表示パネル７に配置された各表示画素に対して障害を与えるという問題を招来させる。しかしながら、表示パネル７には第二の電圧源Ｖｃ２が供給されることで、温度および経時変化による補償は得られないものの、表示パネル７に配置された各表示画素は発光駆動動作が継続されることになる。
【００３８】
次に図４に示した２つの電圧コンパレータＣｏ１，Ｃｏ２により構成された故障検出手段４の構成によると、第１のコンパレータＣｏ１においては、図３に示す例と同様に、トランジスタＴ３のオープン状態、図５のＤｃで示す箇所における断線、モニター素子Ｅｘのオープン状態のそれぞれにおいて、コンパレータＣｏ１からは論理信号Ａが出力され、論理回路ＯＲ１からは論理信号Ｃが出力される。これにより、図２に示す駆動電圧切替え手段５は、第二の電圧源Ｖｃ２を選択するように動作し、図３に示す例と同様の作用効果を得ることができる。
【００３９】
また、第２のコンパレータＣｏ２においては、定電流源１の開放（オープン）状態、図５のＤａ，Ｄｂで示す箇所における断線、モニター素子Ｅｘの短絡（ショート）状態、トランジスタＴ３のショート状態のそれぞれにおいて、コンパレータＣｏ２からは論理信号Ｂが出力され、論理回路ＯＲ１からは論理信号Ｃが出力される。これにより、図２に示す駆動電圧切替え手段５は第二の電圧源Ｖｃ２を選択するように動作する。
【００４０】
前記した故障態様によると、駆動電源回路３からもたらされる第一の電圧Ｖｃ１は、低圧の状態になされ、表示パネル７に配置された各表示画素を発光駆動させることが不可能になるという問題を招く。しかしながら、表示パネル７には第二の電圧源Ｖｃ２が供給されることで、温度および経時変化による補償は得られないものの、表示パネル７に配置された各表示画素は発光駆動動作が継続されることになる。
【００４１】
図６は、この発明にかかる表示装置の第２の実施の形態をブロック図で示したものである。なお、この図６に示す実施の形態においては、図２に示す構成に比較して符号６で示す故障報知手段が加わっており、他は図２に示す構成と同一である。したがって図６においては図２に示した各部と同一の機能を果たす各ブロックを同一の符号で示し、その説明は省略する。
【００４２】
図６に示す故障報知手段６は、故障検出手段４からもたらされる前記した論理信号Ａ又は論理信号Ｂ又は論理信号Ｃを受けた時に動作するように構成されている。すなわち、故障報知手段６は前記駆動電圧切替え手段５が第二の電圧源Ｖｃ２を選択するのに同期して動作する。
【００４３】
故障報知手段６としては、ブザーによる音で報知するかスピーカを用い音声によりアナウンスする手段、発光ダイオード等の光電変換素子を利用して光で報知する手段、もしくは予め定められた警報メッセージを表示パネル７の一部にスーパーインポーズさせるなどの手段を採用することができる。これにより、モニター素子Ｅｘおよびモニター回路２を含む回路構成の一部に故障が発生し、表示パネル７は第二の電圧源Ｖｃ２からの固定電圧により点灯駆動されていることが報知される。
【００４４】
なお、前記故障検出手段４として図４に示すように故障の有無及び故障モードを検出可能な構成を採用した場合においては、故障報知手段６は前記した論理信号Ａまたは論理信号Ｂを判別して故障モードを特定することができる。したがって、前記故障報知手段６は特定した故障モードに応じて、異なった報知動作を行うように構成することもできる。
【００４５】
以上説明した実施の形態は、いわば単色の自発光素子を表示画素に使用したモノクローム表示パネルを用いた表示装置を前提にしている。そこで、前記した有機ＥＬ素子に代表されるこの種の発光素子を用いて、カラー画像を表示しようとする場合には、例えば光の三原色であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を個別に発光する素子を備えた各サブ画素を組として１つのカラー表示画素が構成される。
【００４６】
この場合、前記Ｒ，Ｇ，Ｂの各サブ画素を構成するＥＬ素子は、すでに説明したとおりそれぞれ発光効率が異なり、また表示画像に応じて点灯時間および点灯輝度も異なることから、各色の素子において経時変化の度合いに相違が発生することになる。さらに各サブ画素を構成するＥＬ素子は、温度依存性もそれぞれの発光色の素子において異なる特性を有している。
【００４７】
したがって、前記したようにカラー画像を表示する表示パネルを用いた装置においては、前記各素子の発光色に対応したモニター素子、モニター回路、駆動電源回路、故障検出手段、駆動電圧切替え手段がそれぞれ備えられていることが望ましい。前記した構成にすることで、経時変化および温度変化に対応して発生するカラーバランスの崩れを効果的に抑制させることができる。
【００４８】
図７は、前記したＲ，Ｇ，Ｂの各サブ画素を備えるカラー表示パネルを用いた装置において好適に採用し得るこの発明の第３の実施の形態を示したものである。この図７に示す実施の形態は、１つの発光色に対応した故障検出手段により故障が検出された場合においては、駆動電圧切替え手段は、故障が検出されていない他の発光色に対応したモニター回路により検出された前記第二の電圧に切り替えるように動作する。
【００４９】
すなわち、図７に示す実施の形態においては、前記したとおりサブ画素を構成する各素子の発光色に対応したモニター素子Ｅｘ、モニター回路２、駆動電源回路３がそれぞれ備えられ、さらにＲのサブ画素に対応して故障検出手段４と、この故障検出手段４により切替え制御を受ける駆動電圧切替え手段５が備えられている。なお、図７においては図２に示した各部と同一の機能を果たす各ブロックを同一の符号で示すとともに、各符号の末尾に前記したＲ，Ｇ，Ｂの各符号を付けて示している。
【００５０】
図７に示す構成においては、Ｒのサブ画素に対応するモニター回路２Ｒの出力を故障検出手段４が受けるように構成されている。そして、モニター素子Ｅｘ（Ｒ）およびモニター回路２Ｒを含む回路構成において故障が生じた場合には、駆動電圧切替え手段５は故障検出手段４からの前記した故障状態を示す論理信号を受けて、オフセット回路１０Ｂまたは１０Ｇからの出力を第二の電圧Ｖｃ２として選択し、これを表示パネル７に配置したＲのサブ画素に駆動電圧として印加するように動作する。
【００５１】
なお、前記オフセット回路１０Ｂおよび１０Ｇは、前記ＢおよびＧのサブ画素に対応するそれぞれの駆動電圧源３Ｂ，３Ｇからの出力を、Ｒのサブ画素に対応した適正な電圧レベルに設定するようにレベルシフトさせるものである。
【００５２】
斯くして図７に示した構成によると、Ｒのサブ画素に対応するモニター素子Ｅｘ（Ｒ）およびモニター回路２Ｒを含む回路構成において故障が生じた場合においては、ＢまたはＧのサブ画素に対応する駆動電源回路３Ｂまたは３Ｇの出力を、第二の電圧Ｖｃ２として利用するように動作する。そして、オフセット回路１０Ｂまたは１０Ｇによりレベルシフトすることで、よりＲのサブ画素に近似した温度依存性および経時変化特性を得ることができる。
【００５３】
なお、図７に示す構成においては、Ｒのサブ画素に対応するモニター回路２Ｒに故障検出手段４が接続されているが、この故障検出手段４は、ＢおよびＧのサブ画素に対応して同様に設けることができる。また、図７に示す実施の形態においても、故障検出手段４の出力を利用して、図６に示したように故障報知手段６を駆動させるように構成することができる。
【００５４】
図８は、前記したＲ，Ｇ，Ｂの各サブ画素を備えるカラー表示パネルを用いた装置において好適に採用し得るこの発明の第４の実施の形態を示したものである。なお、図８においては図７に示した各部と同一の機能を果たす各ブロックを同一の符号で示しており、したがってその説明は省略する。
【００５５】
図８に示す実施の形態においては、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する各モニター回路２Ｒ，２Ｇ，２Ｂのモニター出力が、それぞれ駆動電圧切替え手段５に供給されるように構成されている。そして、前記駆動電圧切替え手段５は、Ｒに対応するモニター回路２Ｒのモニター出力によって検出される故障検出手段４の出力によって、切替え動作されるように構成されている。
【００５６】
すなわち、故障検出手段４がモニター回路２Ｒの出力をモニターし、故障が検出されない通常状態においては、駆動電圧切替え手段５は図８に示すようにモニター回路２Ｒの出力を駆動電源回路３Ｒに供給するように動作する。これにより駆動電源回路３Ｒは、モニター回路２Ｒの出力に基づく第一の駆動電圧Ｖｃ１を、Ｒに対応する各画素に供給する。またモニター回路２Ｂおよび２Ｇの出力は、それぞれ駆動電源回路３Ｂおよび３Ｇに供給され、駆動電源回路３Ｂおよび３Ｇからの駆動電圧はＢおよびＧに対応する各サブ画素に供給される。
【００５７】
図８に示す構成において、モニター回路２Ｒの出力をモニターする故障検出手段４が、モニター素子Ｅｘ（Ｒ）等の故障を検出した場合には、駆動電圧切替え手段５はモニター回路２Ｂまたは２Ｇの出力を選択して、駆動電源回路３Ｒに供給するように動作する。斯くして、図８に示す構成においても、Ｒのサブ画素に対応するモニター素子Ｅｘ（Ｒ）およびモニター回路２Ｒを含む回路構成において故障が生じた場合においては、ＢまたはＧのサブ画素に対応するモニター回路の出力を利用して、駆動電源回路３Ｒにより駆動電圧を生成するように動作する。
【００５８】
なお、図８に示す構成においては、Ｒのサブ画素に対応するモニター回路２Ｒに故障検出手段４が接続されているが、この故障検出手段４はＢおよびＧのサブ画素に対応して同様に設けることができる。また、図８に示す実施の形態においても、故障検出手段４の出力を利用して、図６に示したように故障報知手段６を駆動させるように構成することができる。
【００５９】
以上説明した実施の形態においては、各画素を構成する発光素子として有機ＥＬ素子を用いた例を示したが、経時変化および温度依存性を有する他の発光素子を画素に用いた表示装置に適用することで、同様の作用効果を享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】有機ＥＬ素子の諸特性を示す図である。
【図２】この発明にかかる表示装置の第１の実施の形態を示したブロック図である。
【図３ａ】図２に示す故障検出手段の第１の例を示した回路構成図である。
【図３ｂ】同じく故障検出手段の第２の例を示した回路構成図である。
【図４】同じく故障検出手段の第３の例を示した回路構成図である。
【図５】モニター素子およびモニター回路において発生する故障の態様を説明する回路構成図である。
【図６】この発明にかかる表示装置の第２の実施の形態を示したブロック図である。
【図７】同じく第３の実施の形態を示したブロック図である。
【図８】同じく第４の実施の形態を示したブロック図である。
【符号の説明】
【００６１】
１，１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ 定電流源
２，２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ モニター回路
３，３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ 駆動電源回路
４ 故障検出手段
５ 駆動電圧切替え手段
６ 故障報知手段
７ 表示パネル
８ ゲートドライバ
９ データドライバ
Ｅ１ 発光素子（有機ＥＬ素子）
Ｅｘ モニター素子
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多数の自発光素子を表示画素として例えばマトリクス状に配列した表示パネルの駆動技術に関し、特に前記自発光素子の経時変化等により発生する発光特性の変化を抑制することができるようにした表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機や携帯型情報端末機（ＰＤＡ）などの普及によって、高精細な画像表示機能を有し、薄型かつ低消費電力化を実現することができる表示パネルの需要が増大しており、従来より液晶表示パネルがその要求を満たす表示パネルとして多くの製品に採用されてきた。一方、昨今においては自発光型素子であるという特質を生かした有機ＥＬ素子を用いた表示パネルが実用化され、これが従来の液晶表示パネルに代わる次世代の表示パネルとして注目されている。
【０００３】
前記有機ＥＬ素子は、基本的にはガラス等の透明基板上に、例えばＩＴＯによる透明電極と有機物質からなる発光機能層と金属電極とが順次積層されることで構成されている。そして、前記発光機能層は有機発光層の単一層、あるいは有機正孔輸送層と有機発光層からなる二層構造、または有機正孔輸送層と有機発光層および有機電子輸送層からなる三層構造、さらにこれらの適切な層間に電子もしくは正孔の注入層を挿入した多層構造になされる場合もある。
【０００４】
図１は、このような有機ＥＬ素子の発光静特性を示したものである。これによれば、有機ＥＬ素子は図１（ａ）に示すように、駆動電流Ｉにほぼ比例した輝度Ｌで発光し、図１（ｂ）に実線で示すように駆動電圧Ｖが発光閾値電圧Ｖｔｈ以上の場合において急激に電流Ｉが流れて発光する。
【０００５】
換言すれば、駆動電圧が発光閾値電圧Ｖｔｈ以下の場合には、ＥＬ素子には電流は殆ど流れず発光しない。したがって、ＥＬ素子の輝度特性は図１（ｃ）に実線で示すように前記閾値電圧Ｖｔｈより大なる発光可能領域においては、それに印加される電圧Ｖの値が大きくなるほど、その発光輝度Ｌが大きくなる特性を有している。
【０００６】
一方、前記した有機ＥＬ素子は、長期の使用によって素子の物性が変化し、順方向電圧Ｖｆが大きくなることが知られている。このために、有機ＥＬ素子は図１（ｂ）に示したように実使用時間によって、Ｖ−Ｉ特性が矢印に示した方向（破線で示した特性）に変化し、したがって、輝度特性も低下することになる。また、前記した有機ＥＬ素子は、素子の成膜時における例えば蒸着のばらつき等によっても初期輝度にばらつきを発生させるという問題も抱えており、これにより、入力映像信号に忠実な輝度階調を表現することが困難になる。
【０００７】
さらに、有機ＥＬ素子の輝度特性は、動作温度によって概ね図１（ｃ）に破線で示すように変化することも知られている。すなわちＥＬ素子は、前記した発光閾値電圧より大なる発光可能領域においては、それに印加される電圧Ｖの値が大きくなるほどその発光輝度Ｌが大きくなる特性を有するが、高温になるほど発光閾値電圧が小さくなる。したがって、有機ＥＬ素子は高温になるほど小さい印加電圧で発光可能な状態となり、同じ発光可能な印加電圧を与えても、高温時は明るく低温時は暗いといった輝度の温度依存性を有している。
【０００８】
加えて、前記したＥＬ素子はその発光色に応じて駆動電圧に対する発光効率が異なるという問題を有しており、現状において実用化し得るＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色をそれぞれ発光するＥＬ素子の発光効率は、初期の段階においては概ね図１（ｄ）に示したようにＧの発光効率が高く、Ｂの発光効率が最も低いという状況にある。そして、これらＲ，Ｇ，Ｂを発光する各ＥＬ素子の個々においても、図１（ｂ）および（ｃ）で示したような経時変化および温度依存性をそれぞれ有している。
【０００９】
前記した経時変化および温度依存性は、特にＥＬ素子を定電圧で駆動した場合において顕著に現れる。これは素子の順方向のインピーダンスが累計駆動時間や周囲環境によって変化するため、これに伴ってＥＬ素子に流れる電流が変化するためである。
【００１０】
そこで、表示パネルに配列されて発光表示を行なうＥＬ素子とは別に、その順方向電圧Ｖｆを測定するモニター用のＥＬ素子を具備し、モニター用のＥＬ素子より得られる順方向電圧Ｖｆを利用して、前記電源部からもたらされる駆動電圧を制御することが特許文献１〜３に開示されている。
【００１１】
この特許文献１〜３に開示された構成によると、ＥＬ素子の経時変化や環境温度の変化に対応して電源部からもたらされる駆動電圧が制御され、ＥＬ素子の経時変化等による発光特性の変化を抑制させることができる。またこの構成によると、ＥＬ素子の発光駆動に必要な電圧値を常に確保することができ、余分な電圧マージンを少なくすることができるので、電源の利用効率を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００４−２５２０３６号公報
【特許文献２】特開２００５−１０７００３号公報
【特許文献３】特開２００６−７９０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、前記した特許文献１に開示の発明においては、モニター素子のアノード電位（順方向電圧Ｖｆ）をフィードバック電圧として利用し、表示素子に与える駆動電圧を制御するものである。このために、モニター素子に障害が発生して例えばショート状態となった場合、モニター素子のカソード電位（例えばグランド電位などの低い電位）をフィードバック電圧として検出するために、表示素子（有機ＥＬ素子）に供給される駆動電圧が極端に低下して表示を行うことができなくなるという問題を抱えている。
【００１３】
また、前記した特許文献２に開示の発明は、表示素子をモニター素子に兼用したものであり、いずれかのモニター素子が開放（オープン）状態となった場合において、フィードバック動作により表示素子に供給される駆動電圧が極端に上昇するのを防止するため、表示素子に供給される駆動電圧を生成するスイッチングレギュレータの動作を停止させるようにしたものである。これによると、いずれかのモニター素子がオープン状態となった場合においては、表示素子に供給される駆動電圧値はほぼゼロとなるため表示動作は不能となる。
【００１４】
さらに、前記した特許文献３に開示の発明は、モニター素子が短絡（ショート）状態となった場合において、ショートしたモニター素子への電流供給を自動的に遮断する機能を備えたものであり、モニター素子の障害の発生をユーザに知らせる機能がなく、またモニター素子に接続されたスイッチを含む回路が故障した場合には、同様に表示が正常に行われなくなるという問題が発生する。
【００１５】
前記した特許文献１〜３に開示の発明は、いずれもモニター素子等に障害が発生した時に、回路を保護するために表示素子に与える駆動電圧を低下させる対策を施したものであり、これによるとモニター素子等に障害が生じた時に、表示が消灯状態になされる。
【００１６】
ところで、医療機器や航空機の計器などに採用される表示装置においては、表示が消灯状態になされた場合においては人命に影響を及ぼす度合いが非常に大きい。したがって、携帯電話機やカーオーディオなどのコンシューマー機器に採用される表示装置よりも表示に厳しい信頼性が要求され、この点の改善が望まれる。
【００１７】
この発明は、前記したような観点に基づいてなされたものであり、前記したモニター素子のショート状態のみならず、モニター素子の開放（オープン）状態や、モニター素子の順方向電圧値を検出するモニター回路の障害の発生時において、所望の表示状態（発光輝度など）とは異なる状態ではあるが、表示素子の表示状態を維持することができる表示装置を提供し、さらには、障害が発生したことを報知する手段を持つことにより該表示装置の修理や交換を促す機能を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる表示装置における好ましい基本形態は、請求項１に記載のとおり、表示に寄与する複数の表示素子と、複数の前記表示素子によって構成された表示画面と、表示に寄与しない少なくとも１つのモニター素子と、前記モニター素子に電流が供給された時の前記モニター素子の順方向電圧値を検出するモニター回路と、前記モニター回路で検出された前記順方向電圧値に応じて生成した第一の電圧を、前記複数の表示素子に駆動電圧として供給する駆動電源回路とを具備した表示装置であって、前記モニター素子もしくは前記モニター回路の故障を検出する故障検出手段と、前記故障検出手段によって前記故障が検出された場合に、前記駆動電圧を前記第一の電圧以外の第二の電圧に切り替える駆動電圧切替え手段とを備えた点に特徴を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明にかかる表示装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図２はその第１の実施の形態をブロック図で示したものであり、電圧源Ｖｃｃによって駆動される定電流源１が具備されると共に、カソード端子が基準電位点に接続されたモニター素子Ｅｘのアノード端子に、前記定電流源１より定電流が供給されるように構成されている。
【００２０】
なお、前記モニター素子Ｅｘは後述する表示画素を構成する有機ＥＬ素子Ｅ１と同一の電気的特性（同一の仕様）を有する素子が使用されていることが望ましい。好ましくは、モニター素子Ｅｘは表示画素を構成する後述する有機ＥＬ素子Ｅ１と共に、同一の表示パネル上の一部に同一の製造プロセスによって同時に成膜されて形成される。
【００２１】
前記モニター素子Ｅｘのアノード端子には、前記定電流の印加によりモニター素子Ｅｘの順方向電圧Ｖｆが生成され、これはモニター回路２に供給される。前記モニター回路２は、例えばサンプリングホールド回路により構成されており、これによりホールドされた前記順方向電圧Ｖｆに基づく出力は、駆動電源回路３に供給されるように構成されている。
【００２２】
前記駆動電源回路３は例えばバッテリを電源とするスイッチングレギュレータにより構成されており、前記モニター回路２より出力される前記順方向電圧Ｖｆに基づく制御電圧に応じて、出力電圧Ｖｃ１を制御するように動作する。なお、前記出力電圧Ｖｃ１を第一の電圧と称呼することとし、この第一の電圧Ｖｃ１は駆動電圧切替え手段５に供給されるように構成されている。
【００２３】
前記駆動電圧切替え手段５は、例えばＦＥＴなどのアナログスイッチにより構成されており、通常時においては前記駆動電源回路３からもたらされる前記第一の電圧Ｖｃ１を表示パネル７に配置された表示画素に駆動電圧として供給するように構成されている。したがって、表示パネル７に配置された後述する表示画素は、前記したモニター素子Ｅｘにより得られる順方向電圧Ｖｆに基づく駆動電源回路３からもたらされる駆動電圧により点灯駆動される。
したがって、表示パネル７に配置された後述する表示画素は、経時変化ならびに環境温度に依存されることなく発光駆動される。
【００２４】
なお、前記表示パネル７には縦および横方向に多数の表示画素がマトリクス状に配置されてアクティブマトリクス型表示パネルが構成されているが、図においては紙面の都合により表示パネル７には一つの表示画素の画素構成を示している。すなわち、前記表示パネル７内に描いた画素構成は、有機ＥＬ素子を表示素子として使用した場合の最も基本的な構成例を示したものであり、制御用トランジスタＴ１、駆動用トランジスタＴ２、電荷保持用キャパシタＣｓ、および発光素子として機能する有機ＥＬ素子Ｅ１により構成されている。
【００２５】
そして、制御用トランジスタＴ１のゲートに供給されるゲートドライバ８からのゲート制御パルスに同期して、制御用トランジスタＴ１のソースに供給されるデータドライバ９からのデータ信号に基づいて、有機ＥＬ素子Ｅ１は選択的に点灯駆動される。
【００２６】
一方、モニター回路２より出力される制御電圧（以下、これをモニター出力とも言う。）は、故障検出手段４にも供給されるように構成されている。前記故障検出手段４は、前記モニター出力を受けて、前記モニター素子Ｅｘおよびモニター回路２を含む回路構成の故障を検出する機能を備えている。
【００２７】
そして、前記故障検出手段４が前記モニター素子Ｅｘおよびモニター回路２を含む回路構成の故障を検出した場合には、前記駆動電圧切替え手段５を切替え制御し、駆動電源回路３からもたらされる第一の電圧Ｖｃ１から、固定電圧である第二の電圧源Ｖｃ２に切替えるように動作する。なお、前記第二の電圧源Ｖｃ２による固定電圧は、前記表示パネル７に配置された各表示画素を点灯駆動することができる予め定められた値に設定されている。これにより、表示パネル７に配置された表示画素は、前記第二の電圧源Ｖｃ２からの固定電圧により点灯駆動されるようになされる。
【００２８】
図３ａは、図２に示す故障検出手段４の第一の例を示したものである。この図３に示す故障検出手段４は、１つの電圧コンパレータＣｏ１により構成されており、電圧コンパレータＣｏ１は、基準電圧入力端子Ｃｏ１ａと信号電圧入力端子Ｃｏ１ｂと比較結果出力端子Ｃｏ１ｃを備えている。基準電圧入力端子Ｃｏ１ａには、基準電圧Ｖａ（以下、第１の基準電圧とも言う。）が供給されており、信号電圧入力端子Ｃｏ１ｂには前記したモニター出力が供給されている。基準電圧入力端子Ｃｏ１ａの電圧よりも信号電圧入力端子Ｃｏ１ｂの電圧が高くなった場合、すなわち、前記モニター出力が前記基準電圧Ｖａの値よりも大きな値となった場合には、比較結果出力端子Ｃｏ１ｃから故障状態を示す論理信号Ａが出力されるように作用する。
【００２９】
図３ｂは、図２に示す故障検出手段４の第二の例を示したものである。前記第一の例と同様に１つの電圧コンパレータＣｏ２により構成されており、基準電圧入力端子Ｃｏ２ａと信号電圧入力端子Ｃｏ２ｂと比較結果出力端子Ｃｏ２ｃを備えている。基準電圧入力端子Ｃｏ２ａには、基準電圧Ｖｂ（以下、第２の基準電圧とも言う。）が供給されており、信号電圧入力端子Ｃｏ２ｂには前記したモニター出力が供給されている。基準電圧入力端子Ｃｏ２ａの電圧よりも信号電圧入力端子Ｃｏ２ｂの電圧が低くなった場合、すなわち、基準電圧Ｖｂよりもモニター出力の電圧が低くなった場合に、比較結果出力端子Ｃｏ２ｃに故障状態を示す論理信号Ｂが出力される。
【００３０】
図４は、図２に示す故障検出手段４の第三の例を示したものである。この図４に示す故障検出手段４は、図３ａに示したコンパレータＣｏ１と図３ｂに示したコンパレータＣｏ２とを組み合わせ、更に論理回路を追加した構成となっている。一方のコンパレータＣｏ１は、図３ａに示したコンパレータＣｏ１と同一の機能を果たす。また他方のコンパレータＣｏ２は、図３ｂに示したコンパレータＣｏ２と同一の機能を果たす。そして、前記第１の基準電圧Ｖａと第２の基準電圧Ｖｂとの関係は、Ｖａ＞Ｖｂになされている。２つのコンパレータの比較結果出力端子Ｃｏ１ｃとＣｏ２ｃは論理回路ＯＲ１のゲートに接続され、少なくともいずれか一方の比較結果出力端子から故障状態を示す論理信号が出力された場合には論理回路の出力端子から故障状態を示す論理信号Ｃが出力されるように構成されている。
【００３１】
したがって、図４に示した故障検出手段４の構成によると、前記モニター出力が前記基準電圧Ｖａの値よりも大きな値となった場合及び前記モニター出力が前記第２の基準電圧Ｖｂの値よりも小さな値となった場合には、前記論理回路ＯＲ１の出力端子から故障状態を示す論理信号Ｃが出力されるように作用する。すなわち、図４に示した故障検出手段４の構成によると故障の有無及び故障モードを検出することができる。
【００３２】
図５はモニター素子Ｅｘおよびモニター回路２において発生する故障状態と、図３および図４に示した故障検出手段４により検出される故障検出動作を説明するものである。なお、図５においては図２に示したモニター素子Ｅｘおよびモニター回路２を含む回路構成に加えてトランジスタＴ３が具備され、トランジスタＴ３のソース電極およびドレイン電極が、定電流源１とモニター素子Ｅｘとの間に挿入されている。
【００３３】
前記トランジスタＴ３は、前記表示パネル７に配置された各表示画素を構成する有機ＥＬ素子Ｅ１の平均的な点灯時間と、モニター素子Ｅｘへの通電時間とを概ね一致させるために設けられたものであり、トランジスタＴ３のゲートにはパルス幅変調（ＰＷＭ＝Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号が供給されるように構成される。
【００３４】
これにより、モニター素子Ｅｘによって得られる順方向電圧Ｖｆの経時変化と、表示パネル７における各ＥＬ素子Ｅ１の平均した順方向電圧の経時変化とを概ね一致させることが可能となる。したがって、駆動電源回路３から表示パネル７に配置された各表示画素にもたらされる駆動電圧の良好な補償特性を得ることができる。
【００３５】
図５に示す構成において、モニター素子Ｅｘおよびモニター回路２を含む回路構成における故障態様としては、図５に示したＤａ，Ｄｂ，Ｄｃの箇所における断線、また定電流源１、トランジスタＴ３、モニター素子Ｅｘの開放（オープン）状態、さらにモニター素子Ｅｘが短絡（ショート）状態となることが考えられる。
【００３６】
図３に示した１つの電圧コンパレータＣｏ１により構成された故障検出手段４の構成によると、トランジスタＴ３のオープン状態、図５のＤｃで示す箇所における断線、モニター素子Ｅｘのオープン状態のそれぞれにおいて、コンパレータＣｏ１からは論理信号Ａが出力される。これにより、図２に示す駆動電圧切替え手段５は、第二の電圧源Ｖｃ２を選択するように動作する。
【００３７】
前記した故障態様によると、駆動電源回路３からもたらされる第一の電圧Ｖｃ１は、高圧の状態になされ、表示パネル７に配置された各表示画素に対して障害を与えるという問題を招来させる。しかしながら、表示パネル７には第二の電圧源Ｖｃ２が供給されることで、温度および経時変化による補償は得られないものの、表示パネル７に配置された各表示画素は発光駆動動作が継続されることになる。
【００３８】
次に図４に示した２つの電圧コンパレータＣｏ１，Ｃｏ２により構成された故障検出手段４の構成によると、第１のコンパレータＣｏ１においては、図３に示す例と同様に、トランジスタＴ３のオープン状態、図５のＤｃで示す箇所における断線、モニター素子Ｅｘのオープン状態のそれぞれにおいて、コンパレータＣｏ１からは論理信号Ａが出力され、論理回路ＯＲ１からは論理信号Ｃが出力される。これにより、図２に示す駆動電圧切替え手段５は、第二の電圧源Ｖｃ２を選択するように動作し、図３に示す例と同様の作用効果を得ることができる。
【００３９】
また、第２のコンパレータＣｏ２においては、定電流源１の開放（オープン）状態、図５のＤａ，Ｄｂで示す箇所における断線、モニター素子Ｅｘの短絡（ショート）状態、トランジスタＴ３のショート状態のそれぞれにおいて、コンパレータＣｏ２からは論理信号Ｂが出力され、論理回路ＯＲ１からは論理信号Ｃが出力される。これにより、図２に示す駆動電圧切替え手段５は第二の電圧源Ｖｃ２を選択するように動作する。
【００４０】
前記した故障態様によると、駆動電源回路３からもたらされる第一の電圧Ｖｃ１は、低圧の状態になされ、表示パネル７に配置された各表示画素を発光駆動させることが不可能になるという問題を招く。しかしながら、表示パネル７には第二の電圧源Ｖｃ２が供給されることで、温度および経時変化による補償は得られないものの、表示パネル７に配置された各表示画素は発光駆動動作が継続されることになる。
【００４１】
図６は、この発明にかかる表示装置の第２の実施の形態をブロック図で示したものである。なお、この図６に示す実施の形態においては、図２に示す構成に比較して符号６で示す故障報知手段が加わっており、他は図２に示す構成と同一である。したがって図６においては図２に示した各部と同一の機能を果たす各ブロックを同一の符号で示し、その説明は省略する。
【００４２】
図６に示す故障報知手段６は、故障検出手段４からもたらされる前記した論理信号Ａ又は論理信号Ｂ又は論理信号Ｃを受けた時に動作するように構成されている。すなわち、故障報知手段６は前記駆動電圧切替え手段５が第二の電圧源Ｖｃ２を選択するのに同期して動作する。
【００４３】
故障報知手段６としては、ブザーによる音で報知するかスピーカを用い音声によりアナウンスする手段、発光ダイオード等の光電変換素子を利用して光で報知する手段、もしくは予め定められた警報メッセージを表示パネル７の一部にスーパーインポーズさせるなどの手段を採用することができる。これにより、モニター素子Ｅｘおよびモニター回路２を含む回路構成の一部に故障が発生し、表示パネル７は第二の電圧源Ｖｃ２からの固定電圧により点灯駆動されていることが報知される。
【００４４】
なお、前記故障検出手段４として図４に示すように故障の有無及び故障モードを検出可能な構成を採用した場合においては、故障報知手段６は前記した論理信号Ａまたは論理信号Ｂを判別して故障モードを特定することができる。したがって、前記故障報知手段６は特定した故障モードに応じて、異なった報知動作を行うように構成することもできる。
【００４５】
以上説明した実施の形態は、いわば単色の自発光素子を表示画素に使用したモノクローム表示パネルを用いた表示装置を前提にしている。そこで、前記した有機ＥＬ素子に代表されるこの種の発光素子を用いて、カラー画像を表示しようとする場合には、例えば光の三原色であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を個別に発光する素子を備えた各サブ画素を組として１つのカラー表示画素が構成される。
【００４６】
この場合、前記Ｒ，Ｇ，Ｂの各サブ画素を構成するＥＬ素子は、すでに説明したとおりそれぞれ発光効率が異なり、また表示画像に応じて点灯時間および点灯輝度も異なることから、各色の素子において経時変化の度合いに相違が発生することになる。さらに各サブ画素を構成するＥＬ素子は、温度依存性もそれぞれの発光色の素子において異なる特性を有している。
【００４７】
したがって、前記したようにカラー画像を表示する表示パネルを用いた装置においては、前記各素子の発光色に対応したモニター素子、モニター回路、駆動電源回路、故障検出手段、駆動電圧切替え手段がそれぞれ備えられていることが望ましい。前記した構成にすることで、経時変化および温度変化に対応して発生するカラーバランスの崩れを効果的に抑制させることができる。
【００４８】
図７は、前記したＲ，Ｇ，Ｂの各サブ画素を備えるカラー表示パネルを用いた装置において好適に採用し得るこの発明の第３の実施の形態を示したものである。この図７に示す実施の形態は、１つの発光色に対応した故障検出手段により故障が検出された場合においては、駆動電圧切替え手段は、故障が検出されていない他の発光色に対応したモニター回路により検出された前記第二の電圧に切り替えるように動作する。
【００４９】
すなわち、図７に示す実施の形態においては、前記したとおりサブ画素を構成する各素子の発光色に対応したモニター素子Ｅｘ、モニター回路２、駆動電源回路３がそれぞれ備えられ、さらにＲのサブ画素に対応して故障検出手段４と、この故障検出手段４により切替え制御を受ける駆動電圧切替え手段５が備えられている。なお、図７においては図２に示した各部と同一の機能を果たす各ブロックを同一の符号で示すとともに、各符号の末尾に前記したＲ，Ｇ，Ｂの各符号を付けて示している。
【００５０】
図７に示す構成においては、Ｒのサブ画素に対応するモニター回路２Ｒの出力を故障検出手段４が受けるように構成されている。そして、モニター素子Ｅｘ（Ｒ）およびモニター回路２Ｒを含む回路構成において故障が生じた場合には、駆動電圧切替え手段５は故障検出手段４からの前記した故障状態を示す論理信号を受けて、オフセット回路１０Ｂまたは１０Ｇからの出力を第二の電圧Ｖｃ２として選択し、これを表示パネル７に配置したＲのサブ画素に駆動電圧として印加するように動作する。
【００５１】
なお、前記オフセット回路１０Ｂおよび１０Ｇは、前記ＢおよびＧのサブ画素に対応するそれぞれの駆動電圧源３Ｂ，３Ｇからの出力を、Ｒのサブ画素に対応した適正な電圧レベルに設定するようにレベルシフトさせるものである。
【００５２】
斯くして図７に示した構成によると、Ｒのサブ画素に対応するモニター素子Ｅｘ（Ｒ）およびモニター回路２Ｒを含む回路構成において故障が生じた場合においては、ＢまたはＧのサブ画素に対応する駆動電源回路３Ｂまたは３Ｇの出力を、第二の電圧Ｖｃ２として利用するように動作する。そして、オフセット回路１０Ｂまたは１０Ｇによりレベルシフトすることで、よりＲのサブ画素に近似した温度依存性および経時変化特性を得ることができる。
【００５３】
なお、図７に示す構成においては、Ｒのサブ画素に対応するモニター回路２Ｒに故障検出手段４が接続されているが、この故障検出手段４は、ＢおよびＧのサブ画素に対応して同様に設けることができる。また、図７に示す実施の形態においても、故障検出手段４の出力を利用して、図６に示したように故障報知手段６を駆動させるように構成することができる。
【００５４】
図８は、前記したＲ，Ｇ，Ｂの各サブ画素を備えるカラー表示パネルを用いた装置において好適に採用し得るこの発明の第４の実施の形態を示したものである。なお、図８においては図７に示した各部と同一の機能を果たす各ブロックを同一の符号で示しており、したがってその説明は省略する。
【００５５】
図８に示す実施の形態においては、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する各モニター回路２Ｒ，２Ｇ，２Ｂのモニター出力が、それぞれ駆動電圧切替え手段５に供給されるように構成されている。そして、前記駆動電圧切替え手段５は、Ｒに対応するモニター回路２Ｒのモニター出力によって検出される故障検出手段４の出力によって、切替え動作されるように構成されている。
【００５６】
すなわち、故障検出手段４がモニター回路２Ｒの出力をモニターし、故障が検出されない通常状態においては、駆動電圧切替え手段５は図８に示すようにモニター回路２Ｒの出力を駆動電源回路３Ｒに供給するように動作する。これにより駆動電源回路３Ｒは、モニター回路２Ｒの出力に基づく第一の駆動電圧Ｖｃ１を、Ｒに対応する各画素に供給する。またモニター回路２Ｂおよび２Ｇの出力は、それぞれ駆動電源回路３Ｂおよび３Ｇに供給され、駆動電源回路３Ｂおよび３Ｇからの駆動電圧はＢおよびＧに対応する各サブ画素に供給される。
【００５７】
図８に示す構成において、モニター回路２Ｒの出力をモニターする故障検出手段４が、モニター素子Ｅｘ（Ｒ）等の故障を検出した場合には、駆動電圧切替え手段５はモニター回路２Ｂまたは２Ｇの出力を選択して、駆動電源回路３Ｒに供給するように動作する。斯くして、図８に示す構成においても、Ｒのサブ画素に対応するモニター素子Ｅｘ（Ｒ）およびモニター回路２Ｒを含む回路構成において故障が生じた場合においては、ＢまたはＧのサブ画素に対応するモニター回路の出力を利用して、駆動電源回路３Ｒにより駆動電圧を生成するように動作する。
【００５８】
なお、図８に示す構成においては、Ｒのサブ画素に対応するモニター回路２Ｒに故障検出手段４が接続されているが、この故障検出手段４はＢおよびＧのサブ画素に対応して同様に設けることができる。また、図８に示す実施の形態においても、故障検出手段４の出力を利用して、図６に示したように故障報知手段６を駆動させるように構成することができる。
【００５９】
以上説明した実施の形態においては、各画素を構成する発光素子として有機ＥＬ素子を用いた例を示したが、経時変化および温度依存性を有する他の発光素子を画素に用いた表示装置に適用することで、同様の作用効果を享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】有機ＥＬ素子の諸特性を示す図である。
【図２】この発明にかかる表示装置の第１の実施の形態を示したブロック図である。
【図３ａ】図２に示す故障検出手段の第１の例を示した回路構成図である。
【図３ｂ】同じく故障検出手段の第２の例を示した回路構成図である。
【図４】同じく故障検出手段の第３の例を示した回路構成図である。
【図５】モニター素子およびモニター回路において発生する故障の態様を説明する回路構成図である。
【図６】この発明にかかる表示装置の第２の実施の形態を示したブロック図である。
【図７】同じく第３の実施の形態を示したブロック図である。
【図８】同じく第４の実施の形態を示したブロック図である。
【符号の説明】
【００６１】
１，１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ 定電流源
２，２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ モニター回路
３，３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ 駆動電源回路
４ 故障検出手段
５ 駆動電圧切替え手段
６ 故障報知手段
７ 表示パネル
８ ゲートドライバ
９ データドライバ
Ｅ１ 発光素子（有機ＥＬ素子）
Ｅｘ モニター素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示に寄与する複数の表示素子と、複数の前記表示素子によって構成された表示画面と、表示に寄与しない少なくとも１つのモニター素子と、前記モニター素子に電流が供給された時の前記モニター素子の順方向電圧値を検出するモニター回路と、前記モニター回路で検出された前記順方向電圧値に応じて生成した第一の電圧を、前記複数の表示素子に駆動電圧として供給する駆動電源回路とを具備した表示装置であって、
前記モニター素子もしくは前記モニター回路の故障を検出する故障検出手段と、前記故障検出手段によって前記故障が検出された場合に、前記駆動電圧を前記第一の電圧以外の第二の電圧に切り替える駆動電圧切替え手段とを備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記モニター素子もしくは前記モニター回路の故障を報知する故障報知手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記故障報知手段は、音もしくは光を発することにより、または前記表示画面の少なくとも一部の領域に表示を行うことにより、前記故障を報知するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
複数の前記表示素子として複数の異なる発光色からなる表示素子が具備され、前記各表示素子の発光色に対応して前記モニター素子、前記モニター回路、前記駆動電源回路、前記故障検出手段、前記駆動電圧切替え手段がそれぞれ備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第二の電圧の値は、複数の前記表示素子を点灯駆動することができる予め定められた値に設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
１つの発光色に対応した前記故障検出手段により故障が検出された場合においては、前記駆動電圧切替え手段は、故障が検出されていない他の発光色に対応したモニター回路により検出された前記第二の電圧に切り替えることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項７】
前記故障検出手段は、前記モニター回路で検出された前記順方向電圧値を所定の基準電圧と比較することにより故障の判定を行うように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記基準電圧は複数種類設定され、前記故障検出手段は前記順方向電圧と前記複数の基準電圧との比較結果に応じて故障モードを特定するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項１】
表示に寄与する複数の表示素子と、複数の前記表示素子によって構成された表示画面と、表示に寄与しない少なくとも１つのモニター素子と、前記モニター素子に電流が供給された時の前記モニター素子の順方向電圧値を検出するモニター回路と、前記モニター回路で検出された前記順方向電圧値に応じて生成した第一の電圧を、前記複数の表示素子に駆動電圧として供給する駆動電源回路とを具備した表示装置であって、
前記モニター素子もしくは前記モニター回路の故障を検出する故障検出手段と、前記故障検出手段によって前記故障が検出された場合に、前記駆動電圧を前記第一の電圧以外の第二の電圧に切り替える駆動電圧切替え手段とを備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記モニター素子もしくは前記モニター回路の故障を報知する故障報知手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記故障報知手段は、音もしくは光を発することにより、または前記表示画面の少なくとも一部の領域に表示を行うことにより、前記故障を報知するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
複数の前記表示素子として複数の異なる発光色からなる表示素子が具備され、前記各表示素子の発光色に対応して前記モニター素子、前記モニター回路、前記駆動電源回路、前記故障検出手段、前記駆動電圧切替え手段がそれぞれ備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第二の電圧の値は、複数の前記表示素子を点灯駆動することができる予め定められた値に設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
１つの発光色に対応した前記故障検出手段により故障が検出された場合においては、前記駆動電圧切替え手段は、故障が検出されていない他の発光色に対応したモニター回路により検出された前記第二の電圧に切り替えることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項７】
前記故障検出手段は、前記モニター回路で検出された前記順方向電圧値を所定の基準電圧と比較することにより故障の判定を行うように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記基準電圧は複数種類設定され、前記故障検出手段は前記順方向電圧と前記複数の基準電圧との比較結果に応じて故障モードを特定するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２２３１４５（Ｐ２００９−２２３１４５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６９２６８（Ｐ２００８−６９２６８）
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【出願人】（０００２２１９２６）東北パイオニア株式会社 (474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【出願人】（０００２２１９２６）東北パイオニア株式会社 (474)
【Ｆターム（参考）】
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