CN1536544A - 发光二极管的图像显示、驱动电路装置及故障检测方法 - Google Patents

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Abstract

在大规模显示器上电子地检测LED的故障，该显示器包含：在图像显示面板上按照预定排列的多个LED；电压检测部分，根据指示故障检测模式的输入信号，为处于正向电压或小于正向电压的截止区域内的多个LED施加恒定电流，并检测在LED接线端之间当恒定电流流过时产生的电压；故障检测部分，基于电压检测部分的检测结果从该多个LED电子地检测故障；驱动电路装置(驱动器IC)，具有串联的所述结构和从最后级输出的、指示故障检测结果的电子信号。

Description

发光二极管的图像显示、驱动电路装置及故障检测方法
技术领域
本发明涉及一种图像显示装置，该装置所具有的一个功能是检测在多个发光二极管中存在的故障，本发明还涉及一种例如是驱动器IC的驱动电路装置以及发光二极管的故障检测方法。
背景技术
在多种室内的和室外的事件地点、室内和室外体育场和其它运动设施中，使用了应用LED作为显示元件的用于视频和信息的图像显示装置(在下文中称作LED显示器)来显示体育实况转播、实况的电视广播和广告。在LED显示器中，显示元件由m行乘n列的单元像素组成。存在黑白显示器和彩色显示器。在彩色显示器的情况下，单元像素由三个LED组成：红(R)、绿(G)、蓝(B)。
用于所述说明的不同应用的LED显示器通常体积庞大，并且被放置在较高的位置。
在发货前，在通过操作显示面板上的LED而执行测试时，或在操作安装在所述使用位置的显示器时，在有些情况下由于灰尘、温度和温度变化等等，LED中的电气连接几乎短路或开路。在这些情况下，处于故障状态的LED显示一种比好的LED高得多或者低得多的亮度状态，或者根本不发光，这导致显示器图像质量的恶化。显示器配有多个的LED并且有可能根据亮度来确定故障LED。然而，在用于所述目的的大规模LED显示器的情况下，由于LED数量很多，在发货测试时根据亮度指出故障的LED是困难的。此外，当安装在使用位置后，在调换故障LED时，必须例如在处于阳光直射的情况下判断亮度的好坏，因此就存在一些在这样使用环境下难以判断故障的情况。并且，当安装在较高位置时，更换故障的LED需要大量的工作和高额维护费用。
由于所述原因，需要这样一种方法：在发货之前或安装在使用位置之后，可以通过电子方式来检测故障LED或者很可能变成故障的LED。
发明内容
本发明的第一个目标是提供一种图像显示装置，其具有能够通过电子方式来检测发光二极管(LED)故障的结构，并且提供一种驱动电路装置，例如驱动器IC。
本发明的第二个目标是提供发光二极管的故障检测方法，通过这种方法就可以通过电子方式来检测出故障。
本发明的第一方面是实现所述第一目标，并且提供一种图像显示装置，包含多个在图像显示面板上按照预定布置排列的发光二极管；电压检测部分，用于根据指示故障检测模式的输入信号，为处于正向电压或小于正向电压的截止区域内的所述多个发光二极管施加恒定的电流，并用于检测当恒定电流流过时在发光二极管的接线端之间产生的电压；故障检测部分，用于基于所述电压检测部分的检测结果，从所述多个发光二极管中通过电子方式检测故障。
本发明的第二方面是实现所述第一目标，并且提供一种图像显示装置，包含多个在图像显示面板上按照预定布置排列的发光二极管；电压检测部分，用于根据指示的故障检测模式的输入信号给所述多个发光二极管施加恒定的电流，以及用于检测当恒定电流流过时在发光二极管的接线端之间产生的电压；故障检测部分，用于基于所述电压检测部分的检测结果，通过获得在所述接线端之间的所述电压分布之外的孤立点，从所述多个发光二极管中通过电子方式检测故障。
根据本发明，提供一种用于驱动预定数量的发光二极管的驱动电路装置，包含电压检测部分，用于根据指示故障检测模式的输入信号，为处于正向电压或小于正向电压的截止区域内的所述预定数量的发光二极管施加恒定的电流，并且输出关于接线端之间电压的数据，以便根据当恒定电流流过发光二极管时在该发光二极管的接线端之间产生的电压差，从所述多个发光二极管中通过电子方式检测故障。
根据本发明的发光二极管的故障检测方法是为了实现所述第二目标，此外还提供了用于从多个发光二极管中检测故障的发光二极管故障检测方法，包括第一步：为处于正向电压或小于正向电压的截止区域内的所述多个发光二极管施加恒定电流，并且将与当恒定电流流过发光二极管时产生于发光二极管接线端之间的电压成比例变化的一端电压与用于每个发光二极管的某一参考电压做比较；第二步：多次重复所述第一步，同时改变所述参考电压；第三步：基于多次比较结果，通过电子方式从所述多个发光二极管中确定故障。
根据本发明第一方面的故障检测方法和图像显示装置，当信号指示故障检测模式被输入时，电压检测部分向在图像显示面板上按照预定布置安排的、位于不高于正向电压的截止区域中的多个发光二极管施加恒定的电流。因此，根据二极管特性，在发光二极管接线端之间产生接线端之间的电压。接线端之间的电压检测是通过将与接线端之间电压成比例的发光二极管的一个接线端电压与参考电压进行比较(参考第一步骤)来执行的。电压检测部分重复接线端之间电压和参考电压的高度测量(电压比较)，例如，同时由低到高(参考第二步)改变参考电压。
基于多次比较的结果，故障检测部分检测到有故障的LED和很可能成为故障LED的不正常LED(在本发明中，不正常LED包括在“故障LED”之内)。在本发明中，由于检测到在二极管正向电压Vf或小于正向电压Vf的截止区域的接线端之间电压，因此检测灵敏度较高，并且可以很容易地从接线端之间的电压数据中检测到很可能是故障的特性数据。
而且，特别地根据本发明第二图像显示装置，在好的发光二极管接线端之间的电压分布中，如果有一个孤立点远离所述电压分布的一端，则判断该孤立点是故障的发光二极管，或是随着时间的过去很可能变成故障的发光二极管。例如，当孤立点位于一个具有比分布的较低端还要低的电压的位置时，应判断该孤立点是短路故障或很可能成为短路故障。相反，当孤立点位于一个具有比分布的较高端还要高的电压的位置时，应判断该孤立点是开路故障或很可能成为开路故障。例如通过这种方法，故障检测部分就通过电子方式来从多个发光二极管中确定故障。
附图说明
本发明的这些和其它的目标和特征将通过给出的优选实施例说明并参考以下的参考附图而变得清楚，其中：
图1是根据第一实施例的、LED接线端之间的电流-电压特性图；
图2是可以应用在第一实施例中的、用于检测接线端之间电压的电压检测电路的电路图；
图3是可以应用在第一实施例中的、用于检测接线端之间电压的另一个电压检测电路的电路图；
图4是根据第一实施例的、驱动电路装置的简化结构框图；
图5是根据第二实施例，在LED显示器中的LED在图像显示器面板上的排列的原理性视图；
图6是根据第二实施例的、LED显示器中的驱动器IC和控制器的连接关系框图；
图7是任意行中驱动器IC的概括的连接关系和并行地提供时钟信号的结构中的控制器的电路框图；
图8是图7所示驱动器IC中详细的电路结构的电路框图；
图9是电压检测电路结构的电路框图；
图10是电压检测电路中输出电路的第一结构示例的电路框图；
图11是电压检测电路中输出电路的第二结构示例的电路框图；和
图12A至图12K是信号时序图，用于解释当传输寄存器部分执行故障检测时对于故障检测数据的串行传输。
具体实施方式
下文中，将参照附图通过一个彩色LED显示器来示例说明本发明
实施例。
第一实施例
图1是LED接线端之间的电流-电压特性图。
当使用LED显示器(图1(a)部分)时，LED中电流是1mA到80mA左右。在这个工作区域，相对于电流变化来看，电压的变化较小。另一方面，在正向电压Vf或小于正向电压Vf的截止区域(图1(b)部分)时，相对于电流变化，电压的变化较大。因此，结果是：恒定的电流流过LED，检测灵敏度在截止区域中能够得到改善。在本实施例中，根据在接线端之间检测到的电压差，检测在截止区域中的LED接线端之间的电压，以便确定LED处于接近短路或电气连接断开的故障状态，或是处于很可能引起短路或电气连接断开的准故障状态。
在截止区域内的具有大约100μA或小于100μA电流的区域内，相对于电流变化，电压的变化更大，所以在本实施例中，优选的方案是检测在具有大约100μA或小于100μA电流的区域内的接线端之间的电压。需要注意的是，在截止区域的定义中，正向电压值Vf是在图中从正常使用区域(a)的外推线和电压轴的交点处获得的，如图1所示，其中仅仅横坐标轴是对数刻度。需要注意的是，本发明不限于这种方法，可以使用各种现存的对于二极管正向电压值Vf的定义。
图2和图3是可以应用在本实施例中的、用于检测接线端之间电压的电压检测电路的视图。
图2所示电压检测电路1A是共阳极连接类型电压检测电路，其中LED的共用连接侧在阳极一侧。电压检测电路1A包含：在作为LED的发光二极管D的阳极和地电压之间连接的电源2，在发光二极管D的阴极和地电压之间连接的恒定电流源3和比较器4。比较器4的“+”输入端与发光二极管D的阴极(电压：Vk)连接。同样，在比较器的“-”输入端与二极管D的阳极之间连接了一个在如图所示的方向具有可变电压值的参考电压Vref的提供装置5。所述参考电压Vref的提供装置5可以被内嵌在电压检测电路1A中，或者是一种从外部提供参考电压Vref的装置。需要注意的是，在发光二极管D的阳极和阴极之间连接了一个驱动器(DRV)6，用于根据将在正常图像显示模式下进行显示的图像的视频信号，使预定的电流流过发光二极管。
所述说明的驱动器6、恒定电流源3和参考电压的提供装置5受由一个模式切换信号“Mode”的控制。当模式切换信号“Mode”指示“image display mode”(图像显示模式)时，恒定电流源3和参考电压的提供装置5的启动被停止，仅有驱动器6启动。因此，发光二极管D根据视频信号发光。
另一方面，当模式切换信号“Mode”指示“defect detectionmode”(故障检测模式)时，相反地，驱动器6的启动被停止，而恒定电流源3和参考电压的提供装置5启动。因此，恒定电流I在由电源2的电压Va偏置的发光二极管D中流过。恒定电流I优选是非常小的电流，约为100μA或小于100μA，以便有可能在检测灵敏度很高的、具有非常小的电流的范围内检测接线端之间的电压Vd。当恒定的极小电流流过时，本实施例的检测方法是：由比较器4来比较发光二极管D的一端的电压(在这里是阴极电压Vk)和电压Va与参考电压Vref的差值(Va-Vref)。阴极电压Vk是(Va-Vd)，所以电压Va抵消，因此，比较器的输出“Out”变为A(Vref-Vd)。在这里，“A”表示比较器的放大系数。当发光二极管D的接线端之间的电压Vd小于参考电压Vref时，比较器的输出“Out”具有高电平“H”电势，然而当发光二极管D的接线端之间的电压Vd不小于参考电压Vref时，比较器的输出“Out”具有低电平“L”电势。
图3所示的电压检测电路1B是共阴极连接类型的电压检测电路，其中LED的共用连接侧在阴极一侧。作为LED的发光二极管D的阴极接地。电压检测电路1B包含：串联在发光二极管D的阳极与地电压之间的恒定电流源3、电源2和比较器4。比较器4的“+”输入端与地电压之间连接了一个具有可变电压值的参考电压Vref的提供装置5。同样，比较器4的“-”输入端与发光二极管D的一端连接，在这里是阳极(电压Vd)。参考电压Vref的提供装置5可以被内嵌在电压检测电路1B中，或者是一种从外部提供参考电压Vref的装置。需要注意的是，在发光二极管D的阳极和阴极之间连接了一个用于根据将要显示的图像视频信号使预定电流流过发光二极管的驱动器(DRV)6。
所述说明的驱动器6、恒定电流源3和参考电压的提供装置5受一个模式切换信号“Mode”的控制。当模式切换信号“Mode”指示“imagedisplay mode”(图像显示模式)，恒定电流源3和参考电压的提供装置5的启动被停止，仅有驱动器6启动。因此，发光二极管D根据视频信号的亮度发光。
另一方面，当模式切换信号“Mode”指示“defect detectionmode”(故障检测模式)时，相反地，驱动器6的启动被停止，恒定电流源3和参考电压的提供装置5启动。因此，恒定电流I在由电源2的电压Va偏置的发光二极管D中流过。恒定电流I优选是100μA或小于100μA的非常小的电流，以便有可能在检测灵敏度很高的、具有非常小的电流的范围内检测接线端之间的电压Vd。当恒定的极小电流流过时，本实施例的检测方法是：由比较器4来比较发光二极管D一端的电压(在这里是阳极电压Vd)和参考电压Vref，并且比较器的输出“Out”变为A(Vref-Vd)。在这里，“A”表示比较器的放大系数。当发光二极管D的接线端之间的电压Vd小于参考电压Vref时，比较器的输出“Out”变为高电平“H”，然而当接线端之间的电压Vd不小于参考电压Vref时，比较器的输出“Out”变为低电平“L”。
虽然没有特别说明，但多个发光二极管D是排列在LED显示器的图像显示面板上的，并且提供驱动器IC作为其中的驱动电路装置。具有所述结构的电压检测电路1A或1B形成在驱动器IC中。需要注意的是，一个驱动器IC驱动的LED数量也许是任意的，与此相应地存在多种的电压检测电路1A或1B的实施例。图2和图3显示的是为每个发光二极管D提供一个电压检测电路1A或1B的情况，但是也可以把每个电压检测电路提供给多个发光二极管D。在这种情况下，用于从多个发光二极管中选择接受故障检测的发光二极管的选择电路是必要的。
如图4所示，驱动器IC进一步包含用于基于电压检测电路的检测结果(比较器的输出“Out”)来确定故障二极管的故障检测电路10。在图4中，多个电压检测电路1-1、1-2、...、1-n由图2和图3所示的电路1A或1B构成。故障检测电路10接收多个电压检测电路1-1、1-2、...、1-n的多个输出“Out1”、“Out2”、...、“OutN”，并且基于这些值获取电压Vd在接线端之间的分布。为了获取这个分布，故障检测电路10改变提供给电压检测电路1-1、1-2、...、1-n的参考电压，例如，以预定的电平台阶(step)从低电压值到高电压值变化，并且每次都接收电压检测电路的输出“Out1”、“Out2”、...、“OutN”。对这一操作重复必要的次数。结果是，当在接线端之间有一个电压远离接线端之间电压Vd的分布的一端时，则确定具有在接线端之间的孤立电压的发光二极管有故障，或很可能成为有故障的发光二极管。更具体地说，当接线端之间存在的孤立电压比该分布的低端还低时，确定具有接线端之间的所述电压的发光二极管具有短路故障，或将很可能发生短路故障。可替换的方案是，当接线端之间的孤立电压比该分布的高端还高时，确定具有接线端之间的所述电压的发光二极管具有开路故障，或很可能发生开路故障。故障检测结果被输出，作为故障检测电路10输出的信号S10。信号S10通过电子的方式指示在LED显示器上的哪个发光二极管(LED)是有故障的，由此就可以容易地更换所述有故障的LED。
第二实施例
在第二实施例中说明了将第一实施例中所示的故障检测方法应用到LED显示器，用于在串行递链模式的令牌传输方法中传输发光数据的情况。
图5是在图像显示面板上的LED排列的原理性视图。同样，图6是LED的驱动器IC和控制器的连接关系框图。
在图5中所示的图像显示面板20上，由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种LED构成的单元像素21i_k(i＝1，2，...，m；k＝1，2，...，n)按照m行乘n列排列。在这里，红色LED用DRi_k表示，绿色LED用DGi_k表示，蓝色LED用DBi_k表示。
用于驱动这些LED的驱动器IC构成本发明的“驱动电路装置”的一个实施例，并且为一组预定数量的单元像素中的每种颜色的LED都提供一个驱动器IC。在图6所示的示例中，在一行中，为每个具有k个单元像素的前一组和具有(n-k)个单元像素的后一组提供对应于各自颜色的驱动电路。例如在这里，在第j(j＝1到m)行上的前面的单元像素中，用于驱动红色LED的驱动器IC指示为“DRICjR1”，用于驱动绿色LED的驱动器IC指示为“DRICjG1”，用于驱动蓝色LED的驱动器IC指示为“DRICjB1”。同样，在第j行上的后半组单元像素中，用于驱动红色LED的驱动器IC指示为“DRICjR2”，用于驱动绿色LED的驱动器IC指示为“DRICjG2”，用于驱动蓝色LED的驱动器IC指示为“DRICjB2”。
像这样分配驱动器IC所针对的对象是根据一种LED发生变化的电流和正向电压Vf。用于偏置与驱动器IC并联的LED的电源能够施加分别用于RGB颜色的不同的电压值VR、VG和VB。这些电压值对应于第一实施例中说明的电源电压Va。
需要注意的是，在图6所示的示例中，为了便于说明，将一行分为前半行和后半行，但是在通常情况中，会将一行分成更为精确的、将被驱动的单元。需要注意的是，在像素较少等情况中，一行中所有的LED可以由各自的RGB驱动。同样，当在单色显示情况下或在其他的数据传输方法的情况下，由预定数量的行和列组成的LED组可以在同时驱动或由各自的RGB驱动。此外，在所述的任一情况下，当使用的驱动器IC具有能够设置多种用于驱动LED的电流的功能时，不同颜色LED可以由同一驱动器IC驱动。
控制器30与各条线的第一级和最后一级上的驱动器IC连接，这就是说，第一行上的驱动器IC(DRIC1R1和DRIC1B2)，...，第j行上的驱动器IC(DRICjR1和DRICjB2)，...，第m行上的驱动器IC(DRICmR1和DRICmB2)。控制器30根据LED和驱动电路的连接顺序，将关于以连续串行的方式连接在随后各级上的所有驱动器IC的数据传输给各行第一级上的驱动器IC。
控制器30传输的数据是发光参数数据，例如各LED的亮度和各种控制数据。
LED的发光参数数据包括，例如，用于确定“supplying”(提供)或“not supplying”(不提供)电流给LED的“1”或“0”数据。在驱动器LED具有通过数据设定用于驱动LED的电流的功能的情况下，该电流值数据也包括在发光参数数据中。
该控制数据包括模式设定数据。模式设定数据是指：在LED一次或连续发光的正常工作时，用于切换正常工作模式和故障检测模式以及其他模式的数据，并且包括在第一实施例(参看图2和图3)中说明的模式切换信号“Mode”的数据。该控制数据还包括在用于检测LED接线端之间的电压Vd的检测电路1A或1B中，当参考电压Vref被输入比较器4时(参看图2和图3)模-数转换器(DAC)输出的Vdac数据。此外，该控制数据包括LED接线端之间的电压Vd的检测数据、使能信号EN和时钟信号CLK。需要注意的是，当如图2和图3所示的恒定电流I成为变量时，电流I可以在正向电压Vf或小于正向电压Vf的截止区域内变化。在这种情况下，电流变化的信息包括在控制数据内。
通过设定，使控制数据和LED亮度数据被串行传输，以便被提供用于故障检测或LED显示发光等，然后从最后一级的驱动器IC返回控制器30。需要注意的是，时钟信号CLK可以设定成并行地提供给行中的驱动器IC。
图7是在并行提供时钟信号CLK的结构中，表示控制器和驱动器IC的任意一行排列的大致连接关系的电路框图。图8是图7所示的驱动器IC中的详细电路结构的电路图。需要注意的是，在概括的图7和图8中，驱动器IC从第一级开始连续地以[A]，[B]，[C]，...，[X]指示。同样，在图8中，仅仅显示了驱动器IC[A]的结构，而其他驱动器IC以相同的方式形成。
如图8所示，每个驱动器IC包含由按照与连接的LED数量k一致的数量串联的触发器41-1，41-2，41-3，...，41-(k-1)，41-k构成的移位寄存器。每个触发器41-1，41-2，41-3，...，41-(k-1)的数据输出端(Q)和下一个触发器的数据输入端(D)相连。这些连接的中点和最后一级触发器41-k数据输出端(Q)连续地和LED的连接端43-1，43-2，43-3，...，43-(k-1)，43-k相连。触发器的k个时钟输入与双输入与门44的输出相连接。双输入与门44的一个输入和时钟信号CLKI的提供端45相连，而另一个输入和使能信号ENI的输入端46相连。例如，使能信号ENI的提供端46和输出端47之间连接了一个用于在预定时间内为一个时钟脉冲计时以维持使能信号的高电平“H”的计数器(CONT)48。同样，在数据信号SDI的输入端42和输出端49之间连接一个用于检测LED接线端之间电压的电压检测电路(Vd.DET)。电压检测电路1和所述LED的连接端43-1，43-2，43-3，...，43-(k-1)，43-k的提供端50以及偏压电源电压Va(VR、VG或VB)的提供端50相连接。同样，给电压检测电路1提供由控制器30中DAC产生的参考电压Vdac和模式切换信号“Mode”。需要注意的是，在图6和图7中省略了参考电压Vdac和模式切换信号“Mode”的供应线。
在图8中，从驱动器IC的外部提供参考电压Vdac和模式切换信号“Mode”，但是它们也许是驱动器IC内部产生的。在这种情况下，例如给每个驱动器IC提供用于产生参考电压Vdac的DAC和用于输出模式切换信号“Mode”的模式切换信号判断电路等。
当模式切换信号“Mode”指示“normal operation mode”，电压检测电路1输入一个从输入端42输入的输入数据信号SDI到第一级的触发器41-1的数据输入端(D)。k个触发器的移位操作由与门44调整，并且仅在当输入使能信号ENI是高电平“H”的周期内，提供时钟信号并执行数据移位操作。因此，例如根据在这个周期内输入给触发器41-1，41-2，41-3，...，41-(k-1)，41-k的视频信号SDI将亮度数据作为发光参数传输，从而k个LED根据发光参数发光。
当输入使能信号ENI是高电平“H”时的周期由受到为预定数量个时钟脉冲计时的计数器48的监控。例如，当在使能周期“H”结束前检测到预定数量的时钟脉冲时，计数器48立即将计数器输出从低电平“L”提升到高电平“H”。这个电平变化(输出使能信号ENO(A))作为新的使能信号ENI(B)输入到下一级的驱动器IC[B]。因此，几乎没有延迟地经过使能周期“H”，并且在这个周期内，连接到驱动器IC[B]的LED发光。
一系列操作相继地在下一个驱动器IC[C]、在图7中省略的中间驱动器IC([D]，[E]，...)以及最后一级驱动器IC[X]中重复，然后输出使能信号ENO(X)从最后一级返回到控制器30，而且由下一行的第一级驱动器IC接收。
当通过在一行中重复数据传输操作m次从而完成了对于所有驱动器IC的数据传输时，在这一刻完成一屏的显示。在这种数据传输方法中，使能信号的“H”数据作为驱动器IC和视频数据的优先信息(令牌)进行循环，并且每个驱动器IC仅在使能“H”周期内在收到令牌时才显示图像。因此，视频信号的扫描能够在没有布线的情况下以简单的结构完成。
另一方面，当电压检测电路1检测到模式切换信号“Mode”指示“defect detection mode”时，通过电压检测电路1来执行对于LED接线端之间电压Vd的检测操作。这种对于接线端之间电压检测操作也在接收到令牌的周期内，就是说在使能信号EN的“H”周期内执行。从而，以与所述图像显示相同的方式，当令牌通过所有的驱动器IC时，在所有LED上执行对于接线端之间电压Vd的检测。需要注意的是，在这种故障检测模式中，通过模式切换信号“Mode”的控制，图2和图3所示的驱动器6的启动被停止，所以不显示图像。
图9是电压检测电路1的结构的电路框图。图10是电压检测电路1中的逻辑计算单元的详细电路框图。
在图9所示的电压检测电路1中，以图2所示的共阳极连接类型的二极管D、电源2、恒定电流源3、比较器4和参考电压的提供装置(在本示例中是DAC)5作为一个基本单元，并且将k个这种基本单元并联。需要注意的是，在图9中图示说明了DAC5在电压检测电路1内部，但这是原理性的说明，并且也包含如图8所示参考电压Vdac由外部提供的情况。
发光二极管(LED)D1，D2，D3，...，Dk分别连接在用于提供偏置电压Va的电源2和LED的连接端43-1到43-k之间。LED的连接端43-1到43-k分别连接到比较器4-1，4-2，4-3，...，4-k的一个输入端。同样，在连接端43-1到43-k和地电压之间分别连接恒定电流源3-1，3-2，3-3，...，3-k。比较器4-1，4-2，4-3，...，4-k的另一个输入端通过DAC5连接到电源2以便得到供应的电压(Va-Vdac)。
比较器4-1，4-2，4-3，...，4-k的各自的输出Out1，Out2，Out3，...，Outk连接到输出电路7。输出电路7包含逻辑计算单元8和传输寄存器部分(TR)9。逻辑计算单元8和传输寄存器部分(TR)9由输入给电压检测电路1的输入时钟信号CLKI驱动。
基于比较器的输出，逻辑计算单元8计算LED接线端之间的电压特性，并且其结果作为检测很可能发生故障的LED的基本数据输出给传输寄存器部分9。在这里，“特性”表示在接线端之间的、作为远离接线端之间电压的主分布一端的孤立点的电压。
如图10所示，逻辑计算单元8由具有k个输入的或门电路8A和具有k个输入的与非门电路8B构成。
或门电路8A各自的输入分别连接到比较器，以便能够输入该比较器的输出Out1，Out2，Out3，...，Outk。信号S8A是从或门电路8A输出到传输寄存器部分9的信号。在至少一个比较器的输出具有小于参考电压Vdac的二极管接线端之间电压Vd(d＝1到k)及k个比较器的输出中的一个比较器的输出为“H”的情况下，信号S8A成为“H”；而在所有的接线端之间电压Vd不小于参考电压Vdac的情况下(信号S8A)成为“L”。信号S8A检测在接线端之间是否存在可能成为该分布的低端特性的电压，以产生检测短路故障的基本数据，因此在下文中认为信号S8A是“短路检测基本数据信号”。
同样，与非门电路8B各自的输入分别连接到各自的比较器，以便能够输入比较器的输出Out1，Out2，Out3，...，Outk。信号S8B是从与非门电路8B输出到传输寄存器部分9。在至少一个比较器的输出具有不小于参考电压Vdac的二极管接线端之间电压Vd及k个比较器的输出中的一个比较器输出为“L”的情况下，信号S8B成为“H”；而在所有的接线端之间电压Vd小于参考电压Vdac的情况下，信号S8B变为“L”。信号S8B检测在接线端之间是否存在可能成为该分布的上端特性的电压，以产生检测开路故障的基本数据，因此在下文中认为信号S8B是“开路检测基本数据信号”。
信号(Ch Sel Out)也输入到传输寄存器部分9。当连续地扫描(开关)与输入时钟信号同步的比较器各个输出相连接的k个开关SW1-SWk时，如图9所示，信号(Ch Sel Out)表示具有反向逻辑的比较器数量。信号(Ch Sel Out)提供给传输寄存器部分9这一信息：由短路故障基本数据信号S8A或开路故障基本数据信号S8B指示特性是对应于哪个二极管。
传输寄存器部分9接收信号(Ch Sel Out)和所述两种基本数据信号S8A和S8B，将这些信号的信息加入从接线端42输入的输入数据信号SDI，并且通过接线端49送给下一个驱动器IC。在这时，传输寄存器部分9与在图8中计数器(CONT)48输出成为“H”的时序同步，并且以来自该时序的时钟脉冲数延迟的时序来输出一个输出数据信号SDO。
电压和所述基本数据集合的比较(在下文中称为故障检查)是通过一种如所述说明在串联的驱动器IC中的称为令牌传输的数据传输方法被连续地执行。
图11是输出电路的另一种结构的电路框图。
图11所示输出电路7在与它的逻辑计算单元8和传输寄存器部分9的连接关系上与图10所示情况是不同的。也就是说，输入给逻辑计算单元8并用于逻辑计算的比较器输出Out1，Out2，Out3，...，Outk被直接输入给传输寄存器部分9。因此，图10所示信号(Ch Sel Out)就是不必要的，并且用于产生信号的开关SW1到SWk(图9)也是不必要的。传输寄存器部分9能够从比较器的输出Out1，Out2，Out3，...，Out1中获得LED与故障检测基本数据的相对应关系的信息。
令牌传输数据传输方式和其他的机构与图10中的情况是相同的。
如上文中所说明的，图6所示的控制器30具有控制将要成为电压比较标准的参考电压Vdac的功能。考虑到避免与LED接线端之间电压分布发生重叠，控制器30通常使用足够低或足够高的参考电压Vdac，从而指示第一级驱动器IC首先开始故障检查。结果，故障检查以循环方式执行。从而，使用初始参考电压Vdac的所有LED的故障检查数据信号从最后一级驱动器IC返回控制器30。在接收信号时，通过使参考电压Vdac以预定的电平台阶宽度变低或变高，控制器30再一次执行故障检查的循环操作。
重复这个操作，直到所述结果即使在以预定数量的电平台阶来改变参考电压时也不再变化，此时就可以通过测量得到接线端之间的电压分布。
在本实施例的故障检测中，存在通过控制器30执行故障检测的情况和通过具有故障检测功能的传输寄存器部分9执行故障检测的情况。在前一种情况中，控制器30设定本发明“故障检测部分”的实施例，而在后一种情况中，电压检测电路1的输出电路7设定本发明“故障检测部分”的实施例。
当通过控制器30检测故障时，每次故障检测的数据都从最后一级驱动器IC输入，存储器部分在所述最后一级驱动器IC处存储数据。控制器30通常包含一个微计算机和内嵌的存储器，以便于在获得了必要的分布数据时，以中断处理方式从接线端之间电压分布中探测孤立点或在故障检查最终完成时以处理的方式从接线端之间电压分布中探测孤立点。
例如，当逐渐地从低到高改变参考电压时，短路故障的孤立点首先出现。在使用某一参考电压进行电压比较时比较器4输出“H”的情况下，当以约等于所述参考电压的参考电压(例如具有不同的一个电平台阶或更多电平台阶的参考电压)检查到比较器的输出为“L”时，则判断与该比较器相对应的LED具有短路故障或是很可能发生短路故障。同样地，开路故障或很可能发生开路故障的检测能够在分布的高端完成。需要注意的是，当从高到低改变参考电压时，首先检测到开路故障，然后检测到短路故障。
故障检测结果作为电信号从控制器30输出到外部。
另一方面，当传输寄存器部分9执行故障检测时，在传输寄存器部分中需要用于存储必要检查数据以便判断孤立点的存储器容量。例如，在检测孤立点的示例中，例如±2电平台阶，需要用于存储总共5电平台阶检查数据历史的存储器容量。
传输寄存器部分9设定成：在使用某一参考电压进行的电压比较中，当比较器4输出“H”时，并且当以位于所述参考电压上下2个电平台阶处的参考电压检查到所有的数据位都处于“L”时，则一个未显示的用于检查的逻辑门电路的输出变成例如“H”，短路故障的检测标记被打开。同样，传输寄存器部分9设定成：当在使用某一参考电压的电压比较中，当比较器4输出“L”时，并且当以位于所述参考电压上下2个电平台阶处的参考电压检查到所有的数据位都处于“H”时，则一个未显示的用于检查的逻辑门电路的输出变成例如“H”，开路故障的检测标记被打开。在传输寄存器部分9中将短路故障或开路故障的标记信息和用于确定故障LED的信息加入输入数据信号SDI中并且输出。所以，每当关于检测到故障的行的故障检测信息穿过控制器30时，它都作为一个电信号从控制器30输出到外部。
图12A至图12K是信号时序图，用于解释当传输寄存器部分9执行故障检测时对于故障检测数据的串行传输。在这里，图12A显示了输入数据信号SDI(A)从控制器30输入到第一级的驱动器IC[A]，图12D显示了数据信号SDO[A]＝SDI[B]从驱动器IC[A]送至下一驱动器IC[B]，图12F显示了数据信号SDO[B]＝SDI[C]从驱动器IC[B]送至下一驱动器IC[C]，图12H显示了数据信号SDO[X-1]＝SDI[X]从驱动器IC[X-1]送至下一驱动器IC[x]，图12J显示了数据信号SDO[X]从驱动器IC[X]送至控制器30。同样，图12C、图12E、图12G、图12I、图12K分别地显示了以令牌传输方式传输的使能信号EN的脉冲，图12B显示了时钟信号CLKI。
如图12D所示，当输入数据信号SDI(A)输入到第一级的驱动器IC[A]并且它的使能信号ENI(A)变成“H”时，在驱动器IC[A]中电压检测电路1内执行LED接线端之间的电压检测和故障检测，例如，以从时钟信号CLKI延迟两个脉冲的时序。当使能信号ENI(A)为“H”时，这一处理结束，并且确定传输寄存器部分9的输出数据SDO(A)。如图12E所示，当“H”的使能信号ENI(A)变低时，下一个使能信号ENI(B)变高，并且在驱动器IC[B]中执行下一检测电压和故障的处理。
重复所述操作，当图12J中最后一级的驱动器IC[X]中检测电压和故障的处理结束时，对于完整一行的故障检测结果在这一刻存储在驱动器IC[X]的输出数据信号SDO(X)中。通过以如图12K所示的下一个使能信号的上升作为触发，将故障检测结果送给控制器30并作为电信号输出给外部。
有故障的LED和很可能发生故障的LED可以从这个信号中得知，使得对于包含该相应LED的像素单元的更换变得简单。
根据第一和第二实施例，可以获得以下的优点。
第一，在LED的截止区域中通过非常小的电流，并且根据这时在LED接线端之间的电压差通过电子方式来检测LED的故障，与相关技术的根据LED的亮度差来确定故障的LED的方法相比，本方法可以更精确并且迅速地确定故障LED。
第二，在将LED安装在单元像素单元的基板上之后，以及在安装了LED显示器的环境下，特别是当LED的数量巨大时，用于驱动单元像素单元的驱动器IC在很多级上相连，使用在驱动器IC之间传递的串行数据信号来传输LED的故障检测结果，通过这种方法，直到前一级的结果传输给下一级。因此，仅通过最后一级的输出结果就可以在所有连接的驱动器IC中检测出LED的故障。因此，能够减少在安装大规模LED显示器后用于维护的时间和努力。同样，使得大规模LED发货检查时的故障检测变得简单，并且减少了对于故障LED显示器的更换和检查的问题。
第三，甚至在由一个驱动器IC驱动许多LED的情况下，也可以通过对LED接线端之间的电压检测结果计算逻辑和与逻辑积，并发送所得结果，从而以很少的信息得知相应于故障LED的单元像素单元。
第四，通过分别地将LED的识别信息或各个接线端之间的电压和LED接线端之间的电压检测结果的逻辑计算结果一起传输，就可以很容易地知道在包含故障的LED的驱动器IC中哪一个LED是有故障的。
第五，因为可以通过充分利用布线和称为令牌传输的数据传输方式的驱动器IC结构来检测故障，所以额外的用于故障检测的电路和连接可以做到最少，并且能够抑制成本的增加。当还要考虑维护成本时，又可以进一步地降低成本。
根据本发明，可以提供能够通过电子方式来实现发光二极管的故障检测的图像显示装置、驱动电路装置和故障检测方法。
所述说明的实施例是为了便于理解本发明而不是限制本发明。因此，在所述实施例中公开的各个元件包括所有的属于本发明技术领域的等效物和设计中的修改。

Claims (13)

1.一种图像显示装置，包含：
多个发光二极管，其按照预定的布置排列在图像显示面板上；
电压检测部分，用于根据指示故障检测模式的输入信号，为处于正向电压或小于正向电压的截止区域内的所述多个发光二极管施加恒定的电流，还用于检测当恒定电流流过发光二极管时在该发光二极管的接线端之间产生的电压；和
故障检测部分，用于基于所述电压检测部分的检测结果通过电子方式从所述多个发光二极管中检测故障。
2.在权利要求1中所述的图像显示装置，其中：
将所述电压检测部分提供给在一个方向上串联的、用于分别驱动预定数量个所述发光二极管的多个驱动电路中的每一个驱动电路；并且
所述故障检测部分在水平方向上的每行驱动电路中的多个驱动电路之间连续传送一种数据，该数据所指示的是所述发光二极管的接线端之间的所述电压，并且基于从最后一级上的驱动电路输出的、加载着每当在驱动电路之间传送数据时的接线端间电压的信息的数据，检测在所述水平方向上的所述每行中的所述故障。
3.在权利要求2中所述的图像显示装置，其中：
所述电压检测部分包含：
电流源，与所述发光二极管串联；和
比较器，用于将作为所述恒定电流流到所述电流源的结果而与所述接线端之间的所述电压成比例变化的发光二极管的一端电压与一个输入的参考电压做比较；
其中所述故障检测部分多次重复对于在水平方向上的一行所述驱动电路的所述故障检测，同时按照电平台阶改变所述参考电压。
4.在权利要求3中所述的图像显示装置，其中所述故障检测部分包含：
逻辑计算单元，用于对与发光二极管的所述预定数量相一致的所述比较器的输出执行逻辑计算，并且以二进制数据的形式输出逻辑计算结果，用于指示存在有可能发生所述故障的特性；和
传输寄存器，用于将从所述逻辑计算单元输出的所述二进制数据加到从前一级的故障检测部分输入的数据，并将所得数据传送到下一级的故障检测部分。
5.在权利要求3中所述的图像显示装置，其中所述故障检测部分通过多次执行故障检测并同时按照预定电平台阶连续地改变所述参考电压，从而测量接线端之间所述电压分布，并且将其接线端间电压位于接线端之间的所述电压分布中的低电压端之外的发光二极管判定为具有短路故障，或很可能发生短路故障。
6.在权利要求3中所述的图像显示装置，其中所述故障检测部分通过多次执行故障检测并同时按照预定电平台阶连续地改变所述参考电压，从而测量接线端之间所述电压分布，并且将其接线端间电压位于接线端之间的所述电压分布中的高电压端之外的发光二极管判定为具有开路故障，或很可能发生开路故障。
7.一种图像显示装置，包含：
多个发光二极管，其按照预定的布置排列在图像显示面板上；
电压检测部分，用于根据指示故障检测模式的输入信号，为所述多个发光二极管施加恒定的电流，还用于检测当恒定电流流过发光二极管时在该发光二极管的接线端之间产生的电压；和
故障检测部分，用于基于所述电压检测部分的检测结果，通过获取在接线端之间所述电压分布之外的孤立点，以电子方式从所述多个发光二极管中检测故障。
8.一种用于驱动预定数量个发光二极管的驱动电路装置，包含：
电压检测部分，用于根据指示故障检测模式的输入信号，为处于正向电压或小于正向电压的截止区域内的所述预定数量个发光二极管施加恒定的电流，还用于输出关于接线端之间电压的数据，以便根据当恒定电流流过发光二极管时在该发光二极管的接线端之间产生的电压差，从所述多个发光二极管中通过电子方式检测故障。
9.在权利要求8中所述的驱动电路装置，其中所述电压检测部分包含：
电流源，其与所述发光二极管串联；和
预定数量个比较器，用于将作为所述恒定电流流到所述电流源的结果而与接线端之间的所述电压成比例变化的发光二极管的一端电压与一个输入的参考电压做比较。
10.在权利要求9中所述的驱动电路装置，进一步包含：
逻辑计算单元，用于对所述预定数量个比较器的输出执行逻辑计算，并且以二进制数据的形式输出逻辑计算结果，用于指示存在有可能发生所述故障的特性；和
传输寄存器，用于将从所述逻辑计算单元输出的所述二进制数据加到将被输入的数据并将所得数据输出。
11.用于从多个发光二极管中检测故障的发光二极管故障检测方法，包括：
第一步，为处于正向电压或小于正向电压的截止区域内的所述多个发光二极管施加恒定电流，并且将与当恒定电流流过发光二极管时产生于发光二极管接线端之间的电压成比例变化的一端电压与用于每个发光二极管的参考电压做比较；
第二步，重复所述第一步多次，同时改变所述参考电压；和
第三步，基于多次比较结果，通过电子方式从所述多个发光二极管中确定故障。
12.在权利要求11中所述的发光二极管的故障检测方法，其中：
在所述第一和第二步中，通过执行多次所述比较，并同时以预定的电平台阶连续改变所述参考电压，从而输出接线端之间的所述电压分布；并且
在所述第三步中，将其接线端间电压位于接线端之间的所述电压分布中的低电压端之外的发光二极管判定为具有短路故障，或很可能发生短路故障。
13.在权利要求11中所述的发光二极管的故障检测方法，其中：
在所述第一和第二步中，通过执行多次所述比较，并同时以预定的电平台阶连续改变所述参考电压，从而输出接线端之间的所述电压分布；并且
在所述第三步中，将其接线端间电压位于接线端之间的所述电压分布中的高电压端之外的发光二极管判定为具有开路故障，或很可能发生开路故障。
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