CN118426233B - 显示面板及显示设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及显示领域，特别涉及一种显示面板及显示设备。显示面板包括依次层叠设置的彩膜基板、液晶显示层和阵列基板，阵列基板设有接地金属线、金属极板以及功耗单元，接地金属线位于阵列基板的边缘；金属极板与接地金属线的栅极金属平行相对设置并形成用于收集储存静电的储能电容，功耗单元与储能电容电连接并用于消耗储能电容储存的电能。本申请所提供的显示面板能够显著提升静电防护能力，提高显示面板的良品率，保证显示面板的稳定运行。

Description

显示面板及显示设备

技术领域

本申请涉及显示领域，尤其涉及一种显示面板及显示设备。

背景技术

在显示设备的制备及应用过程中，静电进入显示设备内部可能引起显示设备内部电子器件失效，进而影响显示设备的生产效率以及良品率。

目前显示设备的防电措施，通常注重的是使用防静电生产仪器、设备接地或者进行生产环境及使用环境管控等。但静电无处不在，尤其对于应用于户外的显示装置来说，静电击穿概率加大，因此，需采取措施提升显示装置本身的防静电能力性能。现有的面内液晶显示面板的防静电措施只能屏蔽部分静电，且静电疏导能力不足。

发明内容

本申请提供一种显示面板及显示设备，能够提高显示面板的静电防护能力和产品良率，保证显示面板的稳定运行。

第一方面，本申请提供一种显示面板，包括依次层叠设置的彩膜基板、液晶显示层和阵列基板，所述阵列基板设有接地金属线、金属极板以及功耗单元，所述接地金属线位于所述阵列基板的边缘；

所述金属极板与所述接地金属线的栅极金属平行相对设置并形成用于收集储存静电的储能电容，所述功耗单元与所述储能电容电连接并用于消耗所述储能电容储存的电能。

在一些实施例中，所述功耗单元为电热转换单元；所述阵列基板设有输出电容和向所述输出电容充电的薄膜晶体管充电电路，所述电热转换单元对应所述薄膜晶体管充电电路所在区域设置。

在一些实施例中，所述电热转换单元包括：

P型半导体；

N型半导体；

金属放热面，连接所述P型半导体和所述N型半导体，所述金属放热面与所述薄膜晶体管充电电路的栅极金属对应设置。

在一些实施例中，所述阵列基板包括玻璃基板，所述P型半导体和所述N型半导体掺杂形成于所述玻璃基板面向所述彩膜基板一侧的表层，且所述P型半导体和所述N型半导体设于所述玻璃基板和所述薄膜晶体管充电电路的栅极金属之间。

在一些实施例中，所述金属极板一体设置，或，所述金属极板间断设置多组。

在一些实施例中，所述阵列基板设有与所述储能电容电连接的电压检测电路，所述电压检测电路用于检测所述储能电容的电压。

在一些实施例中，所述储能电容和所述功耗单元之间连接控制开关。

在一些实施例中，所述控制开关与所述电压检测电路耦接，当所述电压检测电路检测到所述储能电容的电压大于预设电压时，所述控制开关导通所述储能电容和所述功耗单元。

在一些实施例中，所述控制开关与所述薄膜晶体管充电电路耦接，所述薄膜晶体管充电电路导通并向所述输出电容充电时，所述控制开关闭合。

第二方面，本申请提供一种显示设备，应用上述任一项的显示面板。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：借助阵列基板边缘的接地金属线和金属极板形成储能电容，将环境和使用过程中积累在接地金属线上的静电转变为电能储存于储能电容，借助与储能电容电连接的功耗单元消耗储能电容储存的电能，显著提升了显示面板的静电疏导能力，有效防止了静电在接地金属线上积累和静电击穿现象。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本申请实施例提供的显示面板的示意图；

图2为图1的A-A处的截面图；

图3为电热转换单元的工作原理图；

图4为本申请一种实施例提供的显示面板消耗静电示意图；

图5为本申请另一种实施例提供的显示面板消耗静电的示意图。

附图标记说明：

100-阵列基板；

10-储能电容；11-接地金属线；12-金属极板；13-薄膜晶体管充电电路；14-P型半导体；15-N型半导体；16-金属放热面；17-输出电容；18-电压检测电路；19-控制开关。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下文的公开提供许多不同的实施例或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的相对位置关系或运动情况，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”、“前”、“后”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置发生了位置翻转或者姿态变化或者运动状态变化，那么这些方向性的指示也相应的随着变化，例如：描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

为了解决现有技术中静电多由外界环境通过面板侧面进入积累在最外围的接地金属线11上，极容易炸伤异形区域和跨线处的金属线，导致显示面板出现显示异常的技术问题，本申请提供一种显示面板及显示设备，能够显著提升显示面板的静电疏导能力，避免静电炸穿现象，提高产品良率和保证显示面板的正常运行；此外，本申请的优选实施例提供的显示面板还能够利用功耗单元对收集的静电加以利用，对驱动液晶分子偏转的输出电容17的充电端点进行加热，提高输出电容17的充电效率。

参阅图1和图2，本申请实施例提供一种显示面板，包括依次层叠设置的彩膜基板、液晶显示层和阵列基板100，彩膜基板和阵列基板100形成液晶盒，液晶显示层充注在彩膜基板和阵列基板100之间，具体结构及成型工艺可参考现有技术。彩膜基板（附图未示出）位于显示面板的显示侧，彩膜基板(COLORFILTER，简称为CF)是显示面板中的重要组成之一，从液晶显示层透过的背光或从有机电致发光器件发出的白光透过彩膜基板上阵列排布的红、绿、蓝等颜色的色阻，从而发出红、绿、蓝等各种颜色的光，以实现显示面板的彩色显示。为了防止从相邻颜色的色阻透射出的光发生串扰，彩膜基板上通常设置有黑矩阵(BLACKMATRIX，简称为BM)，黑矩阵上形成有阵列排布的间隔开来的多个镂空区域，相邻颜色的色阻涂覆在黑矩阵的镂空区域内，以实现防串扰的目的。

阵列基板100也即Array基板，Array是指在玻璃基板上通过工艺形成TFT（Thin-Film-Transistor，薄膜晶体管）阵列的工艺，Array工艺主要包括薄膜沉积、曝光、显影、刻蚀和剥离等。通过TFT阵列调节加载在液晶显示层每个像素单元的子像素的电压值，从而改变各色光的透射强度。不同强度的RGB色光混合在一起，就实现了彩色显示。

本申请主要是对显示面板的阵列基板100侧进行改进，阵列基板100边缘处设有接地金属线11，通过在阵列基板100上增设与接地金属线11的栅极金属平行相对的金属极板12形成储能电容10，将由外界环境通过显示面板侧面进入并积累在最外围的接地金属线11的静电荷储存在储能电容10上。此外，阵列基板100上还设置有功耗单元，功耗单元与储能电容10电连接，借助功耗单元消耗储能电容10储存的电能，有效防止静电炸穿现象的发生，提高了显示面板的静电疏导能力和产品制备良率，保证了显示面板的稳定运行。

在一些实施例中，功耗单元采用电热转换单元，所谓电热转换单元是指将电能转化为热能的电路或者元器件，电热转换单元通过与储能电容10连接，将储能电容10储存的电能通过电热转换单元转化成热能。

进一步地，本申请实施例通过对电热转换单元释放的热能进行利用，提升面板的响应性能。

一并参阅图1至图3，阵列基板100设有输出电容17和薄膜晶体管充电电路13，输出电容17用来通过TFT阵列向液晶显示层的像素单元输出电压，控制液晶分子的偏转；薄膜晶体管充电电路13则在接收到向输出电容17充电的信号时导通，通过输出电容17的充电端点也即图1所示的Q点向输出电容17充电。电热转换单元则对应薄膜晶体管充电电路13的所在区域设置，通过电热转换单元放热提升该薄膜晶体管充电电路13的温度，进而提升对输出电容17的充电效率。

图1中，T1是指对电容C1起预充作用的TFT，也即薄膜晶体管充电电路13，电容C1也即输出电容17，用来通过TFT阵列向液晶显示层的像素单元输出电压。显示面板在运行过程中，上一行的输出信号Gn-1使T1 的TFT开启，然后给Q点（连着输出电容17的一端）进行预充电。Q点指的是输出信号的上拉点，是控制Gn输出高电压的T2的栅极点。

储能电容10也即电容C2设置在阵列基板100外围的接地金属线11处（如图1和图2所示），电热转换单元的放热面即为薄膜晶体管充电电路13的栅极金属，采用电热转换单元消耗由静电积累的电能，外围储能电容10的作用就是将积累的静电收集起来，以便给电热转换单元供电。在一具体实施例中，电热转换单元包括P型半导体14、N型半导体15以及连接在P型半导体14和N型半导体15之间的金属放热面16。金属放热面16与薄膜晶体管充电电路13的栅极金属对应设置，此处的对应设置既可以为金属面贴合薄膜晶体管充电电路13的栅极金属，也可以为利用薄膜晶体管充电电路13的栅极金属充当金属放热面16。

上述电热转换单元的放热原理如下：热电效应本身是将不同材料的导体连接起来，并通入电流，在两个导体的连接点称为结点，结点位置会根据电流方向的不同从而进行吸收和放出热量；热电效应是可逆的，我们可以通过在金属放热面16下侧连接P型半导体14和N型半导体15，通过控制电子从N型半导体15流向P型半导体14，使连接N型半导体15和P型半导体14的金属放热面16进行放热。

其中，P型半导体14是通过在单晶硅上面掺杂微量的铟、铝、硼、镓等元素，导体中就会产生许多缺少电子的空穴，靠空穴导电的半导体叫空穴半导体，简称P型半导体14。N型半导体15是在单晶硅里面掺杂微量的锑、磷、砷等元素，在半导体中就会产生许多带负电的电子，靠电子导电的半导体叫电子型半导体，简称N型半导体15。N型半导体15电子浓度远远大于P型半导体14，所以当外界电子从N型半导体15流向P型半导体14时，自由电子将从浓度高的地方流向浓度低的地方，放出能量，使连接N型半导体15和P型半导体14的金属放热面16放出热量。

如图2所示，阵列基板100包括位于底层的玻璃基板和设置在玻璃基板表面的绝缘层、屏蔽层以及TFT阵列等，具体可参考现有技术。有所不同的是，本申请的阵列基板在玻璃基板表层对应薄膜晶体管充电电路13的位置设置电热转换单元，电热转换单元的P型半导体14和N型半导体15是通过在单晶硅上面进行掺杂形成的，在显示屏制作过程中，在进行第一层金属也即薄膜晶体管充电电路13的栅极金属制作前，在玻璃基板表层的对应位置进行掺杂，使其形成P型半导体14和N型半导体15，制作完成因为玻璃基板的主要成分是SiO2，所以不存在排斥反应。使得P型半导体14和N型半导体15位于玻璃基板和第一层金属也即薄膜晶体管充电电路13的栅极金属之间。

薄膜晶体管充电电路13的栅极金属连接P型半导体14和N型半导体15，三者配合形成电热转换单元，也即薄膜晶体管充电电路13的栅极金属充当金属放热面，在消耗储能电容10收集的静电电能时，对薄膜晶体管充电电路13进行加热，提升薄膜晶体管充电电路13所在区域的温度，增大了薄膜晶体管充电电路13的ACT内的离子迁移率，增加了对Q点的充电率。

本申请通过在阵列基板100边缘的接地金属线11的正上方设置一层金属极板12与接地金属配合形成储能电容10，将环境和使用过程中积累在接地金属线11上的静电转变为电能储存于储能电容10。如图1所示，输出电容17的Q点的充电率是由薄膜晶体管充电电路13决定的，低温下薄膜晶体管充电电路13对Q点也即输出电容17的充电速率低，高温下薄膜晶体管充电电路13对Q点的充电速率高。

在薄膜晶体管充电电路13的栅极上设置电热转换单元，电热转换单元的所需的电能由储能电容10收集静电提供。如图3所示电热转换单元将储能电容10中的电能转变成热能，在薄膜晶体管充电电路13的栅极金属面释放，高温下薄膜晶体管充电电路13对Q点的充电速率高。

本申请通过收集静电，将静电收集转变成电能用以提高了薄膜晶体管充电电路13的运行温度，提高了对Q点也即输出电容17的充电速率，解决低温下充电率不足的问题；同时将静电疏导转变为电能进行利用也防止静电累积炸伤电路，提升了静电防护的能力。

如图2所示，金属极板12可以一体设置，也可间断设置多组。金属极板12无论一体设置还是间断设置多组，总体上保持与接地金属线11的栅极金属平行相对并保持合适的间距，从而保证储能电容10一定的储能能力。金属极板12一体设置时，与接地金属线11平行相对形成一个静电储能能力较大的储能电容10；金属极板12相间设置多组时，与接地金属线11平行相对设置形成多个静电储能能力相对较小的储能电容10，多个储能电容10以并联连接的方式与电热转换单元电连接。

结合参阅图4，P型半导体14、N型半导体15和金属放热面16组成电热转换单元。在一些实施例中，为了方便控制储能电容10放电，防止静电炸穿现象。阵列基板100上设有电压检测电路18，电压检测电路18与储能电容10电连接并用来检测储能电容10的电压。当储能电容10的电压高于预设电压时，控制储能电容10及时通过电热转换单元放电，消除静电击穿隐患。储能电容10和功耗单元也即电热转换单元之间连接控制开关19，控制开关19可以为受控三极管。控制开关19与电压检测电路18耦接（附图中采用虚线表示耦接关系，可以为直接连接，也可以为信号控制连接；实线表示电连接关系），当电压检测电路18检测到储能电容10的电压低于设定电压时，使得控制开关19断路，储能电容10收集并储存静电。当电压检测电路18检测到储能电容10的超过设定电压时，使得控制开关19闭合导通，储能电容10与功耗单元形成闭合回路，通过功耗单元如电热转换单元进行放电，对向输出电容17充电的薄膜晶体管充电电路13进行充电加热。

上述设置的有益效果在于，利用电压检测电路18对储能电容10的电压进行实时检测，在电压检测电路18检测到储能电容10的电压高于设定电压时及时控制控制开关19闭合，并通过电热转换单元进行放电，保证储能电容10良好的静电收集能力，有效防止储能电容10发生静电击穿现象。

在一些实施例中，还可以将控制开关19还与薄膜晶体管充电电路13耦接，使得控制开关19能够和薄膜晶体管充电电路13同步闭合或断开。当薄膜晶体管充电电路13导通并通过Q点向输出电容17充电时，控制开关19闭合，储能电容10通过电热转换单元放电并产生热能，对薄膜晶体管充电电路13进行加热，提升薄膜晶体管充电电路13所在区域的温度，进而提升对输出电容17的充电速率。

当薄膜晶体管充电电路13处于断路状态，未通过Q点对输出电容17进行充电时，控制开关19同样保持在断路状态，储能电容10能够静电收集状态，便于在薄膜晶体管充电电路13闭合并通过Q点对输出电容17进行充电 ，储能电容10储存有充足的电能对电热转换单元进行供电，保证电热转换单元的发热量，对薄膜晶体管充电电路13所在区域充分加热，提升薄膜晶体管充电电路13通过Q点对输出电容17的充电效率。

上述实施例中，如图1所示，上一行的输出信号Gn-1使薄膜晶体管充电电路13的TFT开启，然后给Q点（连着储能电容10的一端）进行预充电。Q点指的是输出信号的上拉点，是控制Gn输出高电压的T2区域的栅极点。当Gｎ-1输出电压，薄膜晶体管充电电路13的栅极打开，储能电容10同薄膜晶体管充电电路13的栅极相连，储能电容10的两个极板形成压差，将电能转变电流，此时的储能电容10作为电热转换单元的电源；当Gn-1不输出电压时，薄膜晶体管充电电路13的TFT关闭不工作，储能电容10只将收集的静电荷转变为电能储存与电容中。控制开关19可同样由上一行的输出信号Gn-1控制，使得控制开关19和薄膜晶体管充电电路13处于同步导通/断开状态。参阅图5，在一些实施例中，控制开关19导通和断开储能电容10和电热转换单元之间的电连接控制逻辑还可以在上述实施例的基础上结合改进。示例性地，控制开关19设置两组，两组控制开关19并联连接后串接在储能电容10和电热转换单元之间。一组控制开关19和薄膜晶体管充电电路13耦接，与薄膜晶体管充电电路13保持同步的导通和断开状态。另一组控制开关19和电压检测电路18耦接，电压检测电路18检测到储能电容10的电压高于第一预设电压时控制该控制开关19闭合，储能电容10可通过该控制开关19与电热转换单元形成闭合回路进行放电，防止静电炸穿现象；电压检测电路18检测到储能电容10的电压低于第二预设电压时控制该控制开关19断开，使得储能电容10处于收集静电蓄能保持状态，以便储能电容10存储一定的电能，满足电热转换单元对薄膜晶体管充电电路13的加热需求。

如此以来，当薄膜晶体管充电电路13处于断开状态，未通过Q点对输出电容17进行充电时，与薄膜晶体管充电电路13耦接的控制开关19同样保持断开状态，此时是否对薄膜晶体管充电电路13进行加热均不影响显示面板的运行；与电压检测电路18耦接的控制开关19可以基于电压检测电路18对储能电容10的电压检测结果控制该控制开关19的断开或闭合，既能有效防止储能电容10的电压高于第一预设电压而出现静电炸穿现象或静电收集能力不足；又能够有效避免储能电容10的电压低于第二预设电压（两组控制开关19均保持断开）而出现对电热转换单元供电不足，无法满足加热需求的现象。

当薄膜晶体管充电电路13导通，并通过Q点对输出电容17进行充电时，与薄膜晶体管充电电路13耦接的控制开关19闭合，将P型半导体14、N型半导体15及金属放热面16组成的电热转换单元与储能电容10电导通，对薄膜晶体管充电电路13进行加热，提高对输出电容17的充电速率。

本申请在不改变原有的显示面板结构下，在接地金属线11上设置一层金属极板12，形成一个储能电容10，将静电荷转变为电能进行储存，将储能电容10存储的电能用于给电路中桥接的一个电热转换单元供电，使得将这部分电能转变为热能，提高薄膜晶体管充电电路13的TFT的运行温度，进而增大了通过Q点对输出电容17充电的充电速率，改善了低温下薄膜晶体管充电电路13的充电速率不足的问题，其结果就是在有效防护静电的同时，并将静电进行利用同步解决了薄膜晶体管充电电路13低温下充电不足的问题。

本申请还提供一种显示设备，应用上述实施例提供的显示面板，显示设备可以为手机、平板等，显示设备的其它部分参考现有技术设置，本申请不在一一列举并展开说明。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种显示面板，其特征在于，包括依次层叠设置的彩膜基板、液晶显示层和阵列基板，所述阵列基板设有接地金属线、金属极板以及功耗单元，所述接地金属线位于所述阵列基板的边缘；

所述金属极板与所述接地金属线的栅极金属平行相对设置并形成用于收集储存静电的储能电容，所述功耗单元与所述储能电容电连接并用于消耗所述储能电容储存的电能；

所述功耗单元为电热转换单元；所述阵列基板设有输出电容和向所述输出电容充电的薄膜晶体管充电电路，所述电热转换单元对应所述薄膜晶体管充电电路所在区域设置；

所述电热转换单元包括：

P型半导体；

N型半导体；

金属放热面，连接所述P型半导体和所述N型半导体，所述金属放热面与所述薄膜晶体管充电电路的栅极金属对应设置。

2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述阵列基板包括玻璃基板，所述P型半导体和所述N型半导体掺杂形成于所述玻璃基板面向所述彩膜基板一侧的表层，且所述P型半导体和所述N型半导体设于所述玻璃基板和所述薄膜晶体管充电电路的栅极金属之间。

3.根据权利要求1或2所述的显示面板，其特征在于，所述金属极板一体设置，或，所述金属极板间断设置多组。

4.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述阵列基板设有与所述储能电容电连接的电压检测电路，所述电压检测电路用于检测所述储能电容的电压。

5.根据权利要求4所述的显示面板，其特征在于，所述储能电容和所述功耗单元之间连接控制开关。

6.根据权利要求5所述的显示面板，其特征在于，所述控制开关与所述电压检测电路耦接，当所述电压检测电路检测到所述储能电容的电压大于预设电压时，所述控制开关导通所述储能电容和所述功耗单元。

7.根据权利要求5或6所述的显示面板，其特征在于，所述控制开关与所述薄膜晶体管充电电路耦接，所述薄膜晶体管充电电路导通并向所述输出电容充电时，所述控制开关闭合。

8.一种显示设备，其特征在于，应用权利要求1-7任一项所述的显示面板。