TWI505258B

TWI505258B - 顯示面板及使用該顯示面板的顯示裝置

Info

Publication number: TWI505258B
Application number: TW102140762A
Authority: TW
Inventors: Kuo Hao Lee; Kuo Lung Chou; Shu Lin Pan; Chun Cheng Chen
Original assignee: Innolux Corp
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2015-10-21
Also published as: TW201519211A

Description

顯示面板及使用該顯示面板的顯示裝置

本發明係關於一種顯示面板及使用該顯示面板的顯示裝置。

液晶顯示器的面板(Panel)通常具有二個上下疊合的玻璃基板：薄膜電晶體(Thin-film transistor，簡稱TFT)基板與彩色濾光(Color filter，簡稱CF)基板。該薄膜電晶體基板上形成有薄膜電晶體以及連接該薄膜電晶體的掃描線與資料線等導電走線，該彩色濾光片基板上則形成有共用電極層，且兩基板之間分布有間隔物(spacer)以維持固定厚度的間隙。然而，顯示器面板的製作過程難免會有雜質出現於兩基板的間隙中，或是當面板受到外力按壓而致其中的間隔物被壓扁，皆可能造成導電走線與共用電極層的短路現象。

目前顯示器面板常見的短路保護係利用電源電路晶片，針對異常的電壓過大或電流過大而啟動保護機制，而對於上述兩基板之間數值小於300mA的短路電流，則無法加以有效的防護，但倘若此類小電流持續流動於顯示器面板中，將會造成熱量的累積而過熱，而傷害或燒毀部份的畫素。因此，有必要發展新的顯示面板技術，以對治及改善上述基板之間因小數值短路電流累積所引起的問題。

為達成此目的，根據本發明的一方面，一實施例提供一種顯示面板，其包括：一第一基板；複數個薄膜電晶體，形成於該第一基板上；一第一驅動單元，形成於該第一基板上，並經由複數條第一導電走線而分別連接該等薄膜電晶體的閘極；一第二基板，與該第一基板面對面設置；一共用電極層，形成於該第二基板上；一電源管理單元，輸出至少一第一電壓、一第二電壓、及一第三電壓，該第一電壓作為該第一驅動單元控制該等薄膜電晶體導通之用，該第二電壓作為該第一驅動單元控制該等薄膜電晶體關閉之用，該第三電壓提供給該共用電極層以作為該顯示面板的基準電壓；以及一短路偵測單元，與該第一基板及該第二基板電性相連，偵測該第一基板與該第二基板之間的電流，且輸出一控制訊號。

根據本發明的另一方面，另一實施例提供一種顯示裝置，其包含一顯示面板，該顯示面板包括：一第一基板；複數個薄膜電晶體，形成於該第一基板上；一第一驅動單元，形成於該第一基板上，並經由複數條第一導電走線而分別連接該等薄膜電晶體的閘極；一第二基板，與該第一基板面對面設置；一共用電極層，形成於該第二基板上；一電源管理單元，輸出至少一第一電壓、一第二電壓、及一第三電壓，該第一電壓作為該第一驅動單元控制該等薄膜電晶體導通之用，該第二電壓作為該第一驅動單元控制該等薄膜電晶體關閉之用，該第三電壓提供給該共用電極層以作為該顯示面板的基準電壓；以及一短路偵測單元，與該第一基板及該第二基板電性相連，偵測該第一基板與該第二基板之間的電流，且輸出一控制訊號。

在一實施例中，該顯示面板可進一步包括一第二驅動單元，並經由複數條第二導電走線(資料線)而分別連接該等薄膜電晶體的汲極。

在一實施例中，該短路偵測單元偵測該電流可介於5mA與300mA之間。

在一實施例中，該第一電壓及該第二電壓可直接提供給該第一驅動單元，且該控制信號可使該電源管理單元具有切斷輸出電壓的能力。

在一實施例中，該第一電壓與該第二電壓之電壓差可大於20V。

在一實施例中，該顯示面板可進一步包括一位準偏移器，其接受該第一電壓及該第二電壓，並輸出一第四電壓及一第五電壓，以提供給該第一驅動單元；其中，該第四電壓與該第五電壓之電壓差大於該第一電壓與該第二電壓之電壓差。該控制信號可使該電源管理單元或該位準偏移器具有切斷輸出電壓的能力。

在一實施例中，該第四電壓與該第五電壓之電壓差可大於20V，該第一電壓與該第二電壓之電壓差可小於3.5V。

10‧‧‧顯示裝置

20/100/200/300‧‧‧顯示面板

110‧‧‧第一基板

116‧‧‧第一導電走線

118‧‧‧第二導電走線

112‧‧‧薄膜電晶體

120‧‧‧第二基板

122‧‧‧共用電極層

132‧‧‧像素電極

130‧‧‧掃描驅動單元

140‧‧‧資料驅動單元

150‧‧‧電源管理單元

160‧‧‧短路偵測單元

162‧‧‧電流感應器

164‧‧‧比較決定電路

166‧‧‧電壓運算放大器

170‧‧‧間隔物

180‧‧‧液晶

190‧‧‧位準偏移器

第1圖為本發明實施例的顯示面板之電路示意圖。

第2圖為本發明實施例的顯示面板之剖面結構示意圖。

第3圖為本發明另一實施例的顯示面板之電路示意圖。

第4圖為本發明另一實施例的顯示面板之電路示意圖。

第5圖為本實施例的短路偵測單元之電路示意圖。

第6圖為根據本發明實施例的顯示裝置之結構示意圖，該顯示裝置包含一依據前述實施例之顯示面板。

為對本發明之特徵、目的及功能有更進一步的認知與瞭解，茲配合圖式詳細說明本發明的實施例如後。在所有的說明書及圖示中，將採用相同的元件編號以指定相同或類似的元件。

在各個實施例的說明中，當一元素被描述是在另一元素之「上方/上」或「下方/下」，係指直接地或間接地在該另一元素之上或之下的情況，其可能包含設置於其間的其他元素；所謂的「直接地」係指其間並未設置其他中介元素。「上方/上」或「下方/下」等的描述係以圖式為基準進行說明，但亦包含其他可能的方向轉變。所謂的「第一」、「第二」、及「第三」係用以描述不同的元素，這些元素並不因為此類謂辭而受到限制。為了說明上的便利和明確，圖式中各元素的厚度或尺寸，係以誇張或省略或概略的方式表示，且各元素的尺寸並未完全為其實際的尺寸。

第1圖為本發明實施例的顯示面板100之電路示意圖，第2圖則為該顯示面板100之剖面結構示意圖。該顯示面板100包含：一第一基板110、一第二基板120、一掃描驅動單元130、資料驅動單元140、一電源管理單元150、以及一短路偵測單元160；其中，該第一基板110的上表面上形成有複數個薄膜電晶體112、複數條作為掃描線的第一導電走線116、及複數條作為資料線的第二導電走線118，該第二基板120的上表面上形成有一作為該顯示面板100的基準電位之共用電極層122，該電源管理單元150用以提供該顯示面板100操作所需的各種直流電壓，且該短路偵測單元160電性連接至該第一基板110以及該第二基板120，用以偵測該第一基板110與該第二基板120之間是否有小電流值的短路發生，例如，大於5mA而小於300mA的短路電流。

該第一基板110與該第二基板120係面對面堆疊的設置，且複數個間隔物170分佈於該等基板110及120之間，用以使該第一基板110與該第二基板120之間能維持固定間距的間隙，而能充灌液晶180於其中。該第一基板110用以承載該等薄膜電晶體112、該等第一導電走線116、該等第二導電走線118、複數個像素電極132、及該掃描驅動單元130；在本實施例中，該掃描驅動單元130的電路係藉由與該等薄膜電晶體112及該等導電走線116/118相同的半導體元件製程、而同時製作在上述的薄膜電晶體基板上，因此這又稱為面板上之閘極驅動器技術(Gate driver On Panel，簡稱GOP)。此外，該第二基板120用以承載該共用電極層122及一彩色濾光片(未圖示)。該第一基板110及該第二基板120可以是軟性或剛性的透明基板。在本實施例中，該第一基板110與該第二基板120皆為玻璃基板，且由於該第一基板110上製做有該等薄膜電晶體112，該第二基板120上設置有彩色濾光片，在顯示面板的製程技術中，該第一基板110可稱為薄膜電晶體(TFT)基板，該第二基板120可稱為彩色濾光片(CF)基板。

該顯示面板100的像素係以矩陣的形式設置於該第一基板110上。對於彩色顯示器而言，一個像素可包含紅色子像素、綠色子像素、及藍色子像素各一個。如第1圖所示，該等第一導電走線116為橫向排列的掃描信號線，用以傳送該掃描驅動單元130所輸出對各條第一導電走線116依序進行掃描的掃描信號；該等第二導電走線118為縱向排列的資料信號線，用以傳送該資料驅動單元140所輸出的像素資料信號，該資料驅動單元140輸出該像素資料相對應之電壓、以驅動該等第二導電走線118；該資料驅動單元140可對應本案申請專利範圍所述的第二驅動單元。。每條第一導電走線116與每條第二導電走線118的交叉處可定義一個所謂的像素。各個薄膜電晶體112的閘極連接一條第一導電走線(或掃描線)116，其汲極連接一條第二導電走線(或資料線)118，藉由掃描信號、資料信號、與該像素電極132而決定該像素的開或關(On/Off)。因此，如第1圖所示，各個像素的等效電路包含一個薄膜電晶體112及一個平行板電容，該平行板電容的上半部為該像素電極132，而其下半部為該共用電極層122，其連接至該顯示面板100的共用電壓V_COM 。

由於本實施例適用於面板上之閘極驅動器(GOP)技術，因此該掃描驅動單元130的電路係直接製作於該第一基板110上，而非另外製作一顆掃描驅動器的積體電路(IC)晶片再黏貼於該顯示面板100的電路板上。該掃描驅動單元130可對應本案申請專利範圍所述的第一驅動單元。如第1圖所示，該掃描驅動單元130經由該等第一導電走線116而分別連接該等薄膜電晶體112的閘極，藉由高邏輯準位的直流電壓信號而導通該主動開關元件(即，該薄膜電晶體112)，並藉由低邏輯準位的直流電壓信號而關閉該主動開關元件。由於上述的直流電壓信號係用以驅動該等薄膜電晶體112的閘極，因此，在顯示面板技術中，該高邏輯準位的直流電壓信號又稱為閘極高準位電壓(V_gate-high ，簡稱V_GH )，該低邏輯準位的直流電壓信號又稱為閘極低準位電壓(V_gate-low ，簡稱V_GL )。

該電源管理單元150具有一輸入電壓V_CC ，並輸出該顯示面板100操作所需的各種直流電壓，例如，閘極高準位電壓V_GH (其可對應申請專利範圍所述的第一電壓)、閘極低準位電壓V_GL (其可對應申請專利範圍所述的第二電壓)、時序控制晶片(Time Controller，簡稱T-CON)的供電電壓V_DD 以產生該顯示面板100所需的時序信號、控制液晶偏轉所需的Gamma電壓V_gamma 、提供給彩色濾光片基板之共用電極以作為該顯示面板100基準電位的共用電壓V_COM (其可對應申請專利範圍所述的第三電壓)等。該電源管理單元150可具有過溫度保護的功能，以避免其本身受到操作溫度過高(例如，晶片接面溫度大於150℃)的傷害。在本實施例中，該電源管理單元150進一步包含一失能(disabling)控制端，其接受來自一過電流或/及過電壓保護器(未圖示)或該短路偵測單元160之控制信號，倘若該控制信號為邏輯1(或高邏輯準位)，則將使該電源管理單元150具有切斷輸出電壓的能力；而倘若該控制信號為邏輯0(或低邏輯準位)，則該電源管理單元150維持其輸出各種直流電壓的操作。上述的過電流或/及過電壓保護係指當該電源管理單元150所輸出的直流電壓(例如，閘極高準位電壓V_GH 、閘極低準位電壓V_GL 、時序控制晶片供電電壓V_DD 、Gamma電壓V_gamma 、共用電壓V_COM 等)出現過大的電流(例如，大於300mA)或電壓(例如，小於其預設電壓或額定(rating)電壓的80%，或大於其預設電壓的115%)時，該過電流或/及過電壓保護器將會送出高邏輯準位的控制信號，藉以使該電源管理單元150失能(disabled)。

然而，上述的過電流/電壓保護機制只限於超過300mA的大電流或超過115%預設值的大電壓，對於彩色濾光片基板與薄膜電晶體基板之間可能的小短路電流(例如，小於300mA)，則無法有效地在其出現時提供適當的保護機制。因此，在本實施例中，該短路偵測單元160可用以偵測該第一基板110與該第二基板120之間是否有小電流值的短路發生，例如，介於5mA與300mA之間的短路電流。當該第一基板110與該第二基板120之間此類短路電流時，該短路偵測單元160將會送出高邏輯準位的控制信號，藉以使該電源管理單元150失能或具有切斷輸出電壓的能力，防止上述的小電流值短路電流持續流動於該顯示面板100中而傷害部份的畫素。

在本實施例中，由於該掃描驅動單元130係採用GOP(面板上之閘極驅動器)技術而製作於薄膜電晶體基板(該第一基板110)上，因此，它需要超過20V電壓差的閘極高準位電壓V_GH 及閘極低準位電壓 V_GL 方能適當地導通或關閉該等薄膜電晶體112。例如，該電源管理單元150可直接提供大於15V的閘極高準位電壓V_GH 以及小於-5V的閘極低準位電壓V_GL 給該掃描驅動單元130，以作為驅動該等薄膜電晶體112之用。當薄膜電晶體基板與彩色濾光片基板之間出現介於5mA與300mA之間的小數值短路電流時，該短路偵測單元160將會送出高邏輯準位的控制信號，以使該電源管理單元150停止輸出該閘極高準位電壓V_GH 及閘極低準位電壓V_GL ，甚至其餘該顯示面板100操作所需的直流電壓。

第3圖為本發明另一實施例的顯示面板200之電路示意圖，該顯示面板200除了進一步包含一位準偏移器190以及該電源管理單元150只能提供小於3.5V電壓差的閘極高準位電壓V_GH1 及閘極低準位電壓V_GL1 之外，其餘部份皆類同於第2圖該顯示面板100的實施例，相關說明在此不再贅述，請參閱前文所述。由於該掃描驅動單元130係採用GOP技術而製作，它需要超過20V電壓差的閘極高準位電壓V_GH 及閘極低準位電壓V_GL 方能適當地導通或關閉該等薄膜電晶體112。因此，本實施例增加該位準偏移器190，其接受該電源管理單元150所提供的閘極高準位電壓V_GH1 及閘極低準位電壓V_GL1 ，例如，V_GH1 為3.3V且V_GL1 為0V，並予以偏移電壓位準而分別輸出24V的閘極高準位電壓V_GH2 以及-15V的閘極低準位電壓V_GL2 給該掃描驅動單元130，以作為驅動該等薄膜電晶體112之用。當薄膜電晶體基板與彩色濾光片基板之間出現介於5mA與300mA之間的小數值短路電流時，該短路偵測單元160將會送出高邏輯準位的控制信號，以使該電源管理單元150停止輸出該閘極高準位電壓V_GH2 及閘極低準位電壓V_GL2 ，甚至其餘該顯示面板200操作所需的直流電壓。

第4圖為本發明另一實施例的顯示面板300之電路示意圖，該顯示面板300除了進一步包含一位準偏移器190以及該電源管理單元150只能提供小於3.5V電壓差的閘極高準位電壓V_GH1 及閘極低準位電壓V_GL1 之外，其餘部份皆類同於第2圖該顯示面板100的實施例，相關說明在此不再贅述，請參閱前文所述。由於該掃描驅動單元130係採用GOP技術而製作，它需要超過20V電壓差的閘極高準位電壓V_GH 及閘極低準位電壓V_GL 方能適當地導通或關閉該等薄膜電晶體112。因此，本實施例增加該位準偏移器190，其接受該電源管理單元150所提供的閘極高準位電壓V_GH1 及閘極低準位電壓V_GL1 ，例如，V_GH1 為3.3V且V_GL1 為0V，並予以偏移電壓位準而分別輸出24V的閘極高準位電壓V_GH2 以及-15V的閘極低準位電壓V_GL2 給該掃描驅動單元130，以作為驅動該等薄膜電晶體112之用。此外，該位準偏移器190包含一失能控制端，其接受來自該短路偵測單元160之控制信號，倘若該控制信號為邏輯1(或高邏輯準位)，則將使該位準偏移器190失能或具有切斷輸出電壓的能力，且其輸出狀態為一高阻抗；而倘若該控制信號為邏輯0(或低邏輯準位)，則該位準偏移器190維持其輸出直流電壓V_GH2 及V_GL2 的操作。當薄膜電晶體基板與彩色濾光片基板之間出現介於5mA與300mA之間的小數值短路電流時，該短路偵測單元160將會送出高邏輯準位的控制信號，以使該位準偏移器190停止輸出該閘極高準位電壓V_GH2 及閘極低準位電壓V_GL2 。

關於上述的短路偵測單元160，其用以偵測是否有短路電流流動於薄膜電晶體基板與彩色濾光片基板之間，第5圖為本實施例的短路偵測單元160之電路示意圖，該短路偵測單元160包含一電流感應器162及一比較決定電路164。該電流感應器162可由電阻組成，且其一端連接至彩色濾光片基板之共用電極，另一端連接至該電源管理單元150的V_COM 電壓輸出端或經過一電壓運算放大器(Voltage Operational Amplifier)166而連接至該電源管理單元150的V_COM 電壓輸出端，如第5圖所示。該比較決定電路164可以是史密特觸發器(Schmitt trigger)，其接受該電流感應器162兩端的感應電壓差值，並與一參考電壓值進行比較，當薄膜電晶體基板與彩色濾光片基板之間出現介於5mA與300mA之間的短路電流時，該比較決定電路164就會送出一高邏輯準位的控制信號，藉以使該電源管理單元150或該位準偏移器190切斷其輸出電壓或失去輸出電壓的能力。

第6圖為根據本發明實施例的顯示裝置10之結構示意圖，該顯示裝置10包含一依據前述實施例之顯示面板20。該顯示裝置10可以是含有顯示面板作為螢幕的電腦設備、行動電話、平板電腦、或數位相框等，但本發明並不對此加以限制。該顯示面板20可以是液晶面板，藉由液晶分子排列會受到外部電壓或電場的影響而造成光極化的變化，以達成影像的顯示。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能以之限制本發明的範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離本發明之精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。

100‧‧‧顯示面板