显示面板及使用该显示面板的显示设备.pdf

本发明公开一种显示面板，包括：一第一基板；多个薄膜晶体管，形成于该第一基板上；一第一驱动单元，形成于该第一基板上，并经由多条第一导电走线而分别连接所述薄膜晶体管的栅极；一第二基板，与该第一基板面对面设置；一共享电极层，形成于该第二基板上；一电源管理单元，输出至少一第一电压、一第二电压、及一第三电压，该第一电压作为该第一驱动单元控制所述薄膜晶体管导通之用，该第二电压作为该第一驱动单元控制所述薄膜晶体管关闭之用，该第三电压提供给该共享电极层以作为该显示面板的基准电压；以及一短路检测单元，与该第一基板及该第二基板电性相连，检测该第一基板与该第二基板之间的电流，且输出一控制信号。

权利要求书
1.  一种显示面板，其特征在于，包括：
一第一基板；
多个薄膜晶体管，形成于该第一基板上；
一第一驱动单元，形成于该第一基板上，并经由多条第一导电走线而分别连接 所述薄膜晶体管的栅极；
一第二基板，与该第一基板面对面设置；
一共享电极层，形成于该第二基板上；
一电源管理单元，输出至少一第一电压、一第二电压及一第三电压，该第一电 压作为该第一驱动单元控制所述薄膜晶体管导通之用，该第二电压作为该第一驱动 单元控制所述薄膜晶体管关闭之用，该第三电压提供给该共享电极层以作为该显示 面板的基准电压；以及
一短路检测单元，与该第一基板及该第二基板电性相连，检测该第一基板与该 第二基板之间的电流，且输出一控制信号。

2.  如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，该短路检测单元检测该电流 的范围介于5mA与300mA之间。

3.  如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，进一步包括一第二驱动单元， 并经由多条第二导电走线而分别连接所述薄膜晶体管的漏极。

4.  如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，该第一电压及该第二电压直 接提供给该第一驱动单元，且该控制信号使该电源管理单元具有切断输出电压的能 力。

5.  如权利要求4所述的显示面板，其特征在于，该第一电压与该第二电压的 电压差大于20V。

6.  如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，进一步包括一位准偏移器， 其接受该第一电压及该第二电压，并输出一第四电压及一第五电压，以提供给所述 第一驱动单元；其中，该第四电压与该第五电压的电压差大于该第一电压与该第二 电压的电压差。

7.  如权利要求6所述的显示面板，其特征在于，该控制信号使该电源管理单 元具有切断输出电压的能力。

8.  如权利要求6所述的显示面板，其特征在于，该控制信号使该位准偏移器 具有切断输出电压的能力。

9.  如权利要求6所述的显示面板，其特征在于，该第四电压与该第五电压的 电压差大于20V，该第一电压与该第二电压的电压差小于3.5V。

10.  一种显示设备，其特征在于，包含一显示面板，该显示面板包括：
一第一基板；
多个薄膜晶体管，形成于该第一基板上；
一第一驱动单元，形成于该第一基板上，并经由多条第一导电走线而分别连接 所述薄膜晶体管的栅极；
一第二基板，与该第一基板面对面设置；
一共享电极层，形成于该第二基板上；
一电源管理单元，输出至少一第一电压、一第二电压、及一第三电压，该第一 电压作为该第一驱动单元控制所述薄膜晶体管导通之用，该第二电压作为该第一驱 动单元控制所述薄膜晶体管关闭之用，该第三电压提供给该共享电极层以作为该显 示面板的基准电压；以及
一短路检测单元，与该第一基板及该第二基板电性相连，检测自该第一基板与 该第二基板之间的电流，且输出一控制信号。

说明书显示面板及使用该显示面板的显示设备
技术领域
本发明涉及一种显示面板及使用该显示面板的显示设备。
背景技术
液晶显示器的面板(Panel)通常具有二个上下迭合的玻璃基板：薄膜晶体管 (Thin-film transistor，简称TFT)基板与彩色滤光(Color filter，简称CF)基板。该薄膜 晶体管基板上形成有薄膜晶体管以及连接该薄膜晶体管的扫描线与数据线等导电 走线，该彩色滤光片基板上则形成有共享电极层，且两基板之间分布有间隔物 (spacer)以维持固定厚度的间隙。然而，显示器面板的制作过程难免会有杂质出现于 两基板的间隙中，或是当面板受到外力按压而致其中的间隔物被压扁，皆可能造成 导电走线与共享电极层的短路现象。
目前显示器面板常见的短路保护是利用电源电路芯片，针对异常的电压过大或 电流过大而启动保护机制，而对于上述两基板之间数值小于300mA的短路电流， 则无法加以有效的防护，但倘若此类小电流持续流动于显示器面板中，将会造成热 量的累积而过热，而伤害或烧毁部份的像素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的显示面板技术，以对治及改善上述基板之间因 小数值短路电流累积所引起的问题。
为达成此目的，根据本发明的一方面，一实施例提供一种显示面板，其包括： 一第一基板；多个薄膜晶体管，形成于该第一基板上；一第一驱动单元，形成于该 第一基板上，并经由多条第一导电走线而分别连接所述薄膜晶体管的栅极；一第二 基板，与该第一基板面对面设置；一共享电极层，形成于该第二基板上；一电源管 理单元，输出至少一第一电压、一第二电压、及一第三电压，该第一电压作为该第 一驱动单元控制所述薄膜晶体管导通之用，该第二电压作为该第一驱动单元控制所 述薄膜晶体管关闭之用，该第三电压提供给该共享电极层以作为该显示面板的基准 电压；以及一短路检测单元，与该第一基板及该第二基板电性相连，检测该第一基 板与该第二基板之间的电流，且输出一控制信号。
根据本发明的另一方面，另一实施例提供一种显示设备，其包含一显示面板， 该显示面板包括：一第一基板；多个薄膜晶体管，形成于该第一基板上；一第一驱 动单元，形成于该第一基板上，并经由多条第一导电走线而分别连接所述薄膜晶体 管的栅极；一第二基板，与该第一基板面对面设置；一共享电极层，形成于该第二 基板上；一电源管理单元，输出至少一第一电压、一第二电压、及一第三电压，该 第一电压作为该第一驱动单元控制所述薄膜晶体管导通之用，该第二电压作为该第 一驱动单元控制所述薄膜晶体管关闭之用，该第三电压提供给该共享电极层以作为 该显示面板的基准电压；以及一短路检测单元，与该第一基板及该第二基板电性相 连，检测该第一基板与该第二基板之间的电流，且输出一控制信号。
在一实施例中，该显示面板可进一步包括一第二驱动单元，并经由多条第二导 电走线(数据线)而分别连接所述薄膜晶体管的漏极。
在一实施例中，该短路检测单元检测该电流可介于5mA与300mA之间。
在一实施例中，该第一电压及该第二电压可直接提供给该第一驱动单元，且该 控制信号可使该电源管理单元具有切断输出电压的能力。
在一实施例中，该第一电压与该第二电压的电压差可大于20V。
在一实施例中，该显示面板可进一步包括一位准偏移器，其接受该第一电压及 该第二电压，并输出一第四电压及一第五电压，以提供给该第一驱动单元；其中， 该第四电压与该第五电压的电压差大于该第一电压与该第二电压的电压差。该控制 信号可使该电源管理单元或该位准偏移器具有切断输出电压的能力。
在一实施例中，该第四电压与该第五电压的电压差可大于20V，该第一电压与 该第二电压的电压差可小于3.5V。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明中通过引入短路检测单元，可用以检测第一基板与第二基板之间是否有 小电流值的短路发生，例如介于5mA与300mA之间的短路电流。当第一基板与第 二基板之间产生此类短路电流时，该短路检测单元将会送出高电平的控制信号，从 而使该电源管理单元失效或具有切断输出电压的能力，防止上述的小电流值短路电 流持续流动于显示面板中而伤害部份的像素。
附图说明
图1为本发明实施例的显示面板的电路示意图；
图2为本发明实施例的显示面板的剖面结构示意图；
图3为本发明另一实施例的显示面板的电路示意图；
图4为本发明另一实施例的显示面板的电路示意图；
图5为本实施例的短路检测单元的电路示意图；
图6为根据本发明实施例的显示设备的结构示意图，该显示设备包含一依据前 述实施例的显示面板。
附图标记说明：10－显示设备；20/100/200/300－显示面板；110－第一基板； 116－第一导电走线；118－第二导电走线；112－薄膜晶体管；120－第二基板；122 －共享电极层；132－像素电极；130－扫描驱动单元；140－数据驱动单元；150－ 电源管理单元；160－短路检测单元；162－电流传感器；164－比较决定电路；166 －电压运算放大器；170－间隔物；180－液晶；190－位准偏移器。
具体实施方式
为对本发明的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，兹配合图式详细说 明本发明的实施例如后。在所有的说明书及图示中，将采用相同的组件编号以指定 相同或类似的组件。
在各个实施例的说明中，当一元素被描述是在另一元素的「上方/上」或「下 方/下」，是指直接地或间接地在该另一元素之上或之下的情况，其可能包含设置 于其间的其他元素；所谓的「直接地」是指其间并未设置其他中介元素。「上方/ 上」或「下方/下」等的描述是以图式为基准进行说明，但亦包含其他可能的方向 转变。所谓的「第一」、「第二」、及「第三」是用以描述不同的元素，这些元素 并不因为此类谓辞而受到限制。为了说明上的便利和明确，图式中各元素的厚度或 尺寸，是以夸张或省略或概略的方式表示，且各元素的尺寸并未完全为其实际的尺 寸。
图1为本发明实施例的显示面板100的电路示意图，图2则为该显示面板100 的剖面结构示意图。该显示面板100包含：一第一基板110、一第二基板120、一 扫描驱动单元130、数据驱动单元140、一电源管理单元150、以及一短路检测单元 160；其中，该第一基板110的上表面上形成有多个薄膜晶体管112、多条作为扫描 线的第一导电走线116、及多条作为资料线的第二导电走线118，该第二基板120 的上表面上形成有一作为该显示面板100的基准电位的共享电极层122，该电源管 理单元150用以提供该显示面板100操作所需的各种直流电压，且该短路检测单元 160电性连接至该第一基板110以及该第二基板120，用以检测该第一基板110与 该第二基板120之间是否有小电流值的短路发生，例如，大于5mA而小于300mA 的短路电流。
该第一基板110与该第二基板120为面对面堆栈的设置，且多个间隔物170分 布于所述基板110及120之间，用以使该第一基板110与该第二基板120之间能维 持固定间距的间隙，而能充灌液晶180于其中。该第一基板110用以承载所述薄膜 晶体管112、所述第一导电走线116、所述第二导电走线118、多个像素电极132、 及该扫描驱动单元130；在本实施例中，该扫描驱动单元130的电路是通过与所述 薄膜晶体管112及所述导电走线116/118相同的半导体组件工艺、而同时制作在上 述的薄膜晶体管基板上，因此这又称为面板上的栅极驱动器技术(Gate driver On Panel，简称GOP)。此外，该第二基板120用以承载该共享电极层122及一彩色滤 光片(未图示)。该第一基板110及该第二基板120可以是软性或刚性的透明基板。 在本实施例中，该第一基板110与该第二基板120皆为玻璃基板，且由于该第一基 板110上制作有所述薄膜晶体管112，该第二基板120上设置有彩色滤光片，在显 示面板的工艺技术中，该第一基板110可称为薄膜晶体管(TFT)基板，该第二基板 120可称为彩色滤光片(CF)基板。
该显示面板100的像素是以矩阵的形式设置于该第一基板110上。对于彩色显 示器而言，一个像素可包含红色子像素、绿色子像素、及蓝色子像素各一个。如图 1所示，所述第一导电走线116为横向排列的扫描信号线，用以传送该扫描驱动单 元130所输出对各条第一导电走线116依序进行扫描的扫描信号；所述第二导电走 线118为纵向排列的数据信号线，用以传送该数据驱动单元140所输出的像素数据 信号，该数据驱动单元140输出该像素数据相对应的电压、以驱动所述第二导电走 线118；该数据驱动单元140可对应本发明权利要求中所述的第二驱动单元。每条 第一导电走线116与每条第二导电走线118的交叉处可定义一个所谓的像素。各个 薄膜晶体管112的栅极连接一条第一导电走线(或扫描线)116，其漏极连接一条第二 导电走线(或数据线)118，通过扫描信号、数据信号、与该像素电极132而决定该像 素的开或关(On/Off)。因此，如图1所示，各个像素的等效电路包含一个薄膜晶体 管112及一个平行板电容，该平行板电容的上半部为该像素电极132，而其下半部 为该共享电极层122，其连接至该显示面板100的共享电压VCOM。
由于本实施例适用于面板上的栅极驱动器(GOP)技术，因此该扫描驱动单元 130的电路是直接制作于该第一基板110上，而非另外制作一颗扫描驱动器的集成 电路(IC)芯片再黏贴于该显示面板100的电路板上。该扫描驱动单元130可对应本 发明权利要求所述的第一驱动单元。如图1所示，该扫描驱动单元130经由所述第 一导电走线116而分别连接所述薄膜晶体管112的栅极，通过高电平的直流电压信 号而导通该主动开关组件(即，该薄膜晶体管112)，并藉由低电平的直流电压信号 而关闭该主动开关组件。由于上述的直流电压信号用以驱动所述薄膜晶体管112的 栅极，因此，在显示面板技术中，该高电平的直流电压信号又称为栅极高电平电压 (Vgate-high，简称VGH)，该低电平的直流电压信号又称为栅极低电平电压 (Vgate-low，简称VGL)。
该电源管理单元150具有一输入电压VCC，并输出该显示面板100操作所需 的各种直流电压，例如，栅极高电平电压VGH(其可对应权利要求所述的第一电压)、 栅极低电平电压VGL(其可对应权利要求所述的第二电压)、时序控制芯片(Time  Controller，简称T-CON)的供电电压VDD以产生该显示面板100所需的时序信号、 控制液晶偏转所需的Gamma电压Vgamma、提供给彩色滤光片基板的共享电极以 作为该显示面板100基准电位的共享电压VCOM(其可对应权利要求所述的第三电 压)等。该电源管理单元150可具有过温度保护的功能，以避免其本身受到操作温 度过高(例如，芯片接面温度大于150℃)的伤害。在本实施例中，该电源管理单元 150进一步包含一失效(disabling)控制端，其接受来自一过电流或/及过电压保护器 (未图标)或该短路检测单元160的控制信号，倘若该控制信号为逻辑1(或高电平)， 则将使该电源管理单元150具有切断输出电压的能力；而倘若该控制信号为逻辑 0(或低电平)，则该电源管理单元150维持其输出各种直流电压的操作。上述的过电 流或/及过电压保护是指当该电源管理单元150所输出的直流电压(例如，栅极高电 平电压VGH、栅极低电平电压VGL、时序控制芯片供电电压VDD、Gamma电压 Vgamma、共享电压VCOM等)出现过大的电流(例如，大于300mA)或电压(例如， 小于其默认电压或额定(rating)电压的80%，或大于其默认电压的115%)时，该过电 流或/及过电压保护器将会送出高电平的控制信号，从而使该电源管理单元150失 效(disabled)。
然而，上述的过电流/电压保护机制只限于超过300mA的大电流或超过115% 默认值的大电压，对于彩色滤光片基板与薄膜晶体管基板之间可能的小短路电流 (例如，小于300mA)，则无法有效地在其出现时提供适当的保护机制。因此，在本 实施例中，该短路检测单元160可用以检测该第一基板110与该第二基板120之间 是否有小电流值的短路发生，例如，介于5mA与300mA之间的短路电流。当该第 一基板110与该第二基板120之间此类短路电流时，该短路检测单元160将会送出 高电平的控制信号，从而使该电源管理单元150失效或具有切断输出电压的能力， 防止上述的小电流值短路电流持续流动于该显示面板100中而伤害部份的像素。
在本实施例中，由于该扫描驱动单元130是采用GOP(面板上的栅极驱动器)技 术而制作于薄膜晶体管基板(该第一基板110)上，因此，它需要超过20V电压差的 栅极高电平电压VGH与门极低电平电压VGL方能适当地导通或关闭所述薄膜晶体 管112。例如，该电源管理单元150可直接提供大于15V的栅极高电平电压VGH 以及小于-5V的栅极低电平电压VGL给该扫描驱动单元130，以作为驱动所述薄膜 晶体管112之用。当薄膜晶体管基板与彩色滤光片基板之间出现介于5mA与300mA 之间的小数值短路电流时，该短路检测单元160将会送出高电平的控制信号，以使 该电源管理单元150停止输出该栅极高电平电压VGH与门极低电平电压VGL，甚 至其余该显示面板100操作所需的直流电压。
图3为本发明另一实施例的显示面板200的电路示意图，该显示面板200除了 进一步包含一位准偏移器190以及该电源管理单元150只能提供小于3.5V电压差 的栅极高电平电压VGH1与门极低电平电压VGL1之外，其余部份皆类同于图2 该显示面板100的实施例，相关说明在此不再赘述，请参阅前文所述。由于该扫描 驱动单元130是采用GOP技术而制作，它需要超过20V电压差的栅极高电平电压 VGH与门极低电平电压VGL方能适当地导通或关闭所述薄膜晶体管112。因此， 本实施例增加该位准偏移器190，其接受该电源管理单元150所提供的栅极高电平 电压VGH1与门极低电平电压VGL1，例如，VGH1为3.3V且VGL1为0V，并予 以偏移电压位准而分别输出24V的栅极高电平电压VGH2以及-15V的栅极低电平 电压VGL2给该扫描驱动单元130，以作为驱动所述薄膜晶体管112之用。当薄膜 晶体管基板与彩色滤光片基板之间出现介于5mA与300mA之间的小数值短路电流 时，该短路检测单元160将会送出高电平的控制信号，以使该电源管理单元150停 止输出该栅极高电平电压VGH2与门极低电平电压VGL2，甚至其余该显示面板200 操作所需的直流电压。
图4为本发明另一实施例的显示面板300的电路示意图，该显示面板300除了 进一步包含一位准偏移器190以及该电源管理单元150只能提供小于3.5V电压差 的栅极高电平电压VGH1与门极低电平电压VGL1之外，其余部份皆类同于图2 该显示面板100的实施例，相关说明在此不再赘述，请参阅前文所述。由于该扫描 驱动单元130是采用GOP技术而制作，它需要超过20V电压差的栅极高电平电压 VGH与门极低电平电压VGL方能适当地导通或关闭所述薄膜晶体管112。因此， 本实施例增加该位准偏移器190，其接受该电源管理单元150所提供的栅极高电平 电压VGH1与门极低电平电压VGL1，例如，VGH1为3.3V且VGL1为0V，并予 以偏移电压位准而分别输出24V的栅极高电平电压VGH2以及-15V的栅极低电平 电压VGL2给该扫描驱动单元130，以作为驱动所述薄膜晶体管112之用。此外， 该位准偏移器190包含一失效控制端，其接受来自该短路检测单元160的控制信号， 倘若该控制信号为逻辑1(或高电平)，则将使该位准偏移器190失效或具有切断输 出电压的能力，且其输出状态为一高阻抗；而倘若该控制信号为逻辑0(或低电平)， 则该位准偏移器190维持其输出直流电压VGH2及VGL2的操作。当薄膜晶体管基 板与彩色滤光片基板之间出现介于5mA与300mA之间的小数值短路电流时，该短 路检测单元160将会送出高电平的控制信号，以使该位准偏移器190停止输出该栅 极高电平电压VGH2与门极低电平电压VGL2。
关于上述的短路检测单元160，其用以检测是否有短路电流流动于薄膜晶体管 基板与彩色滤光片基板之间，图5为本实施例的短路检测单元160的电路示意图， 该短路检测单元160包含一电流传感器162及一比较决定电路164。该电流传感器 162可由电阻组成，且其一端连接至彩色滤光片基板的共享电极，另一端连接至该 电源管理单元150的VCOM电压输出端或经过一电压运算放大器(Voltage  Operational Amplifier)166而连接至该电源管理单元150的VCOM电压输出端，如 图5所示。该比较决定电路164可以是史密特触发器(Schmitt trigger)，其接受该电 流传感器162两端的感应电压差值，并与一参考电压值进行比较，当薄膜晶体管基 板与彩色滤光片基板之间出现介于5mA与300mA之间的短路电流时，该比较决定 电路164就会送出一高电平的控制信号，藉以使该电源管理单元150或该位准偏移 器190切断其输出电压或失去输出电压的能力。
图6为根据本发明实施例的显示设备10的结构示意图，该显示设备10包含一 依据前述实施例的显示面板20。该显示设备10可以是含有显示面板作为屏幕的计 算机设备、移动电话、平板计算机、或数字相框等，但本发明并不对此加以限制。 该显示面板20可以是液晶面板，藉由液晶分子排列会受到外部电压或电场的影响 而造成光极化的变化，以达成影像的显示。
以上对本发明的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解， 在权利要求限定的精神与范围的内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它 们都将落入本发明的保护范围内。