(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子とその駆動回路から成る発光部を複数有するとともに、前記発光素子が発する光を受けて電気信号に変換する受光素子を発光部ごとに備える表示装置において、
複数の駆動回路を半導体チップに形成し各駆動回路上に発光素子を形成して前記発光部とし、前記受光素子を前記駆動回路の近傍の前記半導体チップ表面に形成し、前記発光素子が発する光を反射して前記受光素子に導く反射板を前記駆動回路と前記受光素子との間の前記半導体チップの上方位置に設けたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記駆動回路を制御する制御信号と前記受光素子が有する電気信号の論理演算を行う論理回路を発光部ごとに備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
全ての発光部の前記論理回路の出力を接続した出力端子を備え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】
各発光素子を蛍光体により構成し、前記半導体チップを真空の管内に収容して蛍光表示管としたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の発光素子を有する表示装置に関するものであり、より詳しくは、個々の発光素子の発光を検査する回路を備えた表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の発光素子をマトリクス状に規則正しく配設して、各発光素子の発光と非発光を個別に制御することで、所望の表示像を形成する表示装置が知られている。像を形成する最小単位である発光素子は画素とよばれる。このような表示装置では、一般に、発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）や蛍光体が用いられる。ＬＥＤ表示装置は、通常、ＬＥＤごとに駆動回路を備えて、個々の駆動回路の動作によって発光を制御する。
【０００３】
蛍光表示管は熱電子を蛍光体に当てて発光させるものであり、従来は、１つの駆動回路を備え、帯状電極を用いる時分割駆動によって、発光させる画素を選択していた。近年では、時分割駆動に固有の不都合を回避するために、蛍光表示管においても、画素ごとに駆動回路を備えて発光を個別に制御することが行われている。画素ごとに駆動回路を備えると、駆動電圧を低くすることが可能になり、消費電力の低減、発熱量の低減、駆動回路の簡素化、蛍光体の長寿命化等多くの利点がある。
【０００４】
上記のＬＥＤ表示装置や蛍光表示管では、発光素子が発する光を肉眼により観察し、または光学装置により測定して、発光動作の良否の検査を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、肉眼による発光の観察は、小数の画素を広い間隔で配置した表示装置では全画素を同時に発光させて観察することも可能であり比較的容易であるが、一般には、労力と時間を要する困難な作業である。特に、多数の画素が近接して配置されている表示管では、全画素を同時に発光させると、発光しない画素を見落とす可能性がある。そのため、画素を個別に発光させる必要が生じて、検査に多大な労力と長時間を要することになる。
【０００６】
光学装置を用いて光を検出すると検査能率は向上するが、多数の画素を近接して配置した蛍光表示管では、やはり個別に発光させる必要があり、検査時間が長くなる。しかも、検査のために、特殊で高価な光学装置を必要とする。
【０００７】
本発明は、検査用に特殊な装置を必要とせず、容易に発光検査を行い得る発光表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、発光素子とその駆動回路から成る発光部を複数有するとともに、前記発光素子が発する光を受けて電気信号に変換する受光素子を発光部ごとに備える表示装置において、複数の駆動回路を半導体チップに形成し各駆動回路上に発光素子を形成して前記発光部とし、前記受光素子を前記駆動回路の近傍の前記半導体チップ表面に形成し、前記発光素子が発する光を反射して前記受光素子に導く反射板を前記駆動回路と前記受光素子との間の前記半導体チップの上方位置に設けている。このように、各発光部は発光素子とその駆動回路とを有しており、駆動回路の動作に応じて個別に発光する。発光素子が光を発すると、その光の一部は反射板によって反射され、その反射光を受けた受光素子が電気信号を出力する。この電気信号を検出することで、発光素子が光を発したか否かを、発光部ごとに個別に判定することができる。
【０００９】
さらに、駆動回路を制御する制御信号と受光素子が出力する電気信号の論理演算を行う論理回路を発光部ごとに備えるとよい。発光素子に発光を行わせる時期と発光素子に発光を停止させる時期は、駆動回路を制御する制御信号から判る。一方、発光素子が実際に発光したか否かは、受光素子が出力する電気信号から判る。これらの信号の論理演算を行うことにより、発光を命じた時に発光素子が発光し、発光を禁じた時に発光素子が発光を停止するか否かを知ることができる。
【００１０】
全ての発光部の論理回路の出力を接続した出力端子を備えるようにしてもよい。この出力端子には全ての論理回路の演算結果が現れることになり、駆動回路に与える制御信号によって各発光部を個別に動作させつつ、この端子に現れる信号を測定することで、１つの出力端子で全発光部の発光を調べることができる。
【００１２】
上記構成の表示装置は、各発光素子を蛍光体により構成し、半導体チップを真空の管内に収容して蛍光表示管とすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態である蛍光表示管について、図面を参照して説明する。図１は蛍光表示管の構成を模式的に表す平面図である。蛍光表示管１は、透明なガラス管３の中に２列に並べられた１６個の半導体チップ２を備え、真空にされている。各チップ２は５．４×５．６ｍｍの大きさであり、正方形の表示部２ａと１端縁に沿う入出力部２ｂを有している。
【００１４】
半導体チップ２の平面図を図３に示す。チップ２の上面には、表示部２ａを成す２５６個の画素１１、および入出力部２ｂを成す１１個の入出力端子１２が形成されている。各画素１１は略０．２×０．２ｍｍの大きさを有しており、等間隔で１６×１６のマトリクス状に配列されている。最も外側の画素からチップの端縁まで距離は画素間隔の略１／２に設定されている。このため、チップ２同士を接して図１のように配列したとき、全ての画素間隔が等しくなり、全体として切れ目のない像を表示することができる。
【００１５】
半導体チップ２の上面には、また、２５６個の受光部１７が形成されている。受光部１７は、各画素１１の発光を検査するために設けられたものであり、画素１１に近接して規則正しく配列されている。受光部１７の構成と動作については、後に詳述する。
【００１６】
入出力端子１２は、電力供給端子、信号供給端子の各入力端子のほか接地端子と出力端子１２ａを含んでいる。出力端子１２ａは発光の検査に用いる検査端子であり、各受光部１７に接続されている。
【００１７】
図２に蛍光表示管１の断面の一部を示す。ガラス基板３ａ上に半導体チップ２が固定設置され、その上方に複数本の熱陰極４が平行に配設されている。チップ２と熱陰極４の間には、表示部２ａ全体を覆う１枚のグリッド５が設けられている。また、チップ２への外部からの光の照射を防止するために、チップ２上面近くに遮光板６が設けられている。遮光板６には、各画素１１に対向する位置に開口が形成されている。チップ２、熱陰極４、グリッド５および遮光板６は、ガラス基板３ａとともにガラス管３を成すガラス板３ｂ、３ｃで囲われて、環境を真空にされている。
【００１８】
半導体チップ２の内部には、画素１１となる位置に、２５６個の駆動回路１３が形成されいる。各駆動回路１３の上部には電極１４が形成されており、電極１４には駆動回路１３の出力電圧が与えられる。各電極１４の上面には、蛍光体１５が付着されており、駆動回路１３、電極１４および蛍光体１５の１組で１つの発光部１６が構成されている。
【００１９】
熱陰極４が発する熱電子はグリッド５および遮光板６の開口を透過して蛍光体１５に衝突し、蛍光体１５を発光させる。熱電子が蛍光体１５に衝突するか否かは電極１４の電圧に応じて変わり、蛍光体１５の発光は、駆動電圧によって発光部ごとにすなわち画素ごとに制御することができる。蛍光体１５は、駆動回路１３が駆動電圧を出力している間は継続して発光し、駆動回路１３が駆動電圧を出力しなくなると発光を停止する。
【００２０】
半導体チップ２の図示しない部位には制御回路が設けられている。全ての駆動回路１３はこの制御回路および電力供給端子に接続されており、制御回路から与えられる制御信号によって出力動作を制御される。制御回路は信号供給端子に接続されており、信号供給端子を介して外部から与えられる信号に応じて各駆動回路１３を制御する。これにより、適切な画素１１が選択されて発光し、像が表示される。
【００２１】
図４に発光部１６近傍を拡大して示す。この図は、図２の断面に対して垂直方向（図３の上下方向）の断面図である。半導体チップ２には発光部１６に近接する位置に受光部１７が形成されており、遮光板６の下面には、蛍光体１５の端縁部から受光部１７に至る部位に、アルミニウムを蒸着して形成した反射面６ａが設けられている。蛍光体１５が発する光の一部は、反射面６ａによって反射されて受光部１７に導かれる。
【００２２】
反射面６ａを除く遮光板６の下面は光を反射することなく吸収する。また、反射面６ａの大きさは、発光部１６からの光を１つの受光部１７のみに導くように設定されている。したがって、受光部１７は最も近い発光部１６からの光のみを受光することになり、他の発光部１６からの光を受光することはない。
【００２３】
発光部１６と受光部１７の概略構成を図５に示す。電極１４および蛍光体１５とともに発光部１６を構成する駆動回路１３は、増幅器２１と、１５Ｖの電源ライン１８と接地ラインとの間に直列接続されたｐチャンネルトランジスタ２２およびｎチャンネルトランジスタ２３を有している。増幅器２１は、入力端子１３ａを介して制御回路から与えられる０／５Ｖの制御電圧を増幅して、トランジスタ２２および２３のゲートに与える。これにより、トランジスタ２２、２３の動作が制御され、両者の接続点から電極１４に０Ｖまたは１５Ｖの電圧が出力されて、発光体１５の発光が制御される。
【００２４】
受光部１７は、５Ｖの電源ライン１９と接地ラインの間に直列接続されたフォトダイオード３１および抵抗３４、同じく５Ｖの電源ライン１９と接地ラインの間に直列接続されたｐチャンネルトランジスタ３２およびｎチャンネルトランジスタ３３、インバータ３５、ならびに論理積回路３６を有している。フォトダイオード３１は、半導体チップ２の表面に露出して形成されており、反射面６ａによって反射された発光部１６からの光Ｌを受光する。この受光によって、フォトダイオード３１から抵抗３４に向けて電流が流れる。
【００２５】
ｐチャンネルトランジスタ３２は、ゲートが接地されており、常時動作可能な状態にある。ｎチャンネルトランジスタ３３は、ゲートがフォトダイオード３１と抵抗３４の接続点に接続されており、フォトダイオード３１の受光に応じて動作する。トランジスタ３２および３３の接続点はインバータ３５の入力に接続されており、インバータ３５への入力電圧は、フォトダイオード３１が受光しているときに０Ｖ、受光していないときに５Ｖになる。インバータ３５は入力電圧を反転させて出力し、その出力電圧はフォトダイオード３１が受光しているときに５Ｖ、受光していないときに０Ｖになる。
【００２６】
論理積回路３６には、インバータ３５の出力電圧と、増幅器２１に与えられる制御電圧が入力される。発光部１６は、制御電圧が５Ｖのときに発光し、０Ｖのときに発光しない。したがって、論理演算の結果は、制御回路が発光部１６に発光を指示し、かつ、フォトダイオード３１が受光したときにのみ真になる。制御回路が発光を指示しているにもかかわらず、駆動回路１３の不良等何らかの理由で発光部１６が発光せず、したがってフォトダイオード３１が受光しないときには、演算結果は偽になる。これにより、発光部１６が発光指示に応じて正しく動作するか否かを調べることができる。
【００２７】
論理積回路３６は演算結果の真偽に応じて５Ｖまたは０Ｖを出力する。論理積回路３６の出力は論理和回路３７を介して半導体チップ２の検査端子１２ａに接続されており、検査端子１２ａの電圧によって、発光部１６の発光動作が検査される。論理和回路３７の入力端子には全ての発光部１６の論理積回路３６の出力端子が接続されており、個々の発光部に順に発光指示を与えることにより、ただ１つの検査端子１２ａを用いて全発光部１６の検査を行うことができる。
【００２８】
なお、本実施形態ではフォトダイオード３１によって光を検出しているが、フォトトランジスタ等の他の受光素子を用いて光を検出するようにしてもよい。また、論理積回路３６を省略して、インバータ３５の出力を検査端子１２ａに直接接続する構成としても、発光検査を行うことができる。ただし、その場合、どの発光部に発光指示を与えてどの受光部の出力を検出しているのかの対応関係が判り難くなって、検査の処理が煩雑になるから、上記のように論理回路を備えることが望ましい。
【００２９】
さらに、制御電圧と発光の関係および受光と検出電圧の関係は、例示したものに限らず、任意に設定することができる。その際、論理回路としては、これらの関係を考慮して、論理積回路、論理和回路および排他的論理和回路の中から適宜選択して使用する。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の表示装置によるときは、発光素子の発光を受光素子によって電気信号として検出することが可能であるから、発光を肉眼によって観察したり、発光を測定するための光学装置を使用したりすることなく、表示装置が正しく発光するか否かを検査することが可能である。したがって、検査が容易になり、検査に要する時間も短縮される。しかも、複数の発光部が備えられているから、各発光部の発光を個別に調べることができて、全発光部を確実に検査することができる。なお、各発光素子を微小な大きさに形成することや多数の発光部を形成することが可能であるから、小型で高解像度の表示装置とすることができる。しかも、多数の発光部を有する装置としても、全発光部を短時間に容易に検査することが可能である。また、駆動回路と受光素子を同一の半導体チップに形成するため、駆動回路と受光素子を別工程で形成する必要がなく、製造の工程数が短くなる。
【００３１】
請求項２の表示装置では、各発光素子が、発光を命じた時に発光し、発光を禁じた時に発光を停止するか否かを、外光の影響を受けることなく調べることができて、検査結果の信頼性が高い。
【００３２】
請求項３の表示装置では、同一の出力端子で全発光部の検査をすることが可能であり、どの発光部を発光させるかによって測定する端子を変える必要がない。したがって、検査の能率が向上する。また、多数の検査用出力端子を形成する必要がなく、表示装置の外面上の構成が簡素である。
【００３４】
請求項４の表示装置は、発光素子の輝度が高いため、明るい表示装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態の蛍光表示管の構成を示す平面図。
【図２】  上記蛍光表示管の部分断面図。
【図３】  上記蛍光表示管に用いられる半導体チップの平面図。
【図４】  上記蛍光表示管の発光部近傍を示す拡大断面図。
【図５】  上記半導体チップに形成された発光部と受光部の構成を示す図。
【符号の説明】
１    蛍光表示管
２    半導体チップ
２ａ  表示部
２ｂ  入出力部
３    ガラス管
４    熱陰極
５    グリッド
６    遮光板
６ａ  反射面
１１    画素
１２    入出力端子
１２ａ  検査端子
１３    駆動回路
１４    電極
１５    蛍光体
１６    発光部
１７    受光部
３１    フォトダイオード
３６    論理積回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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