CN101582233A - 显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显示设备，包括多个内部配线以及至少包括第一端子和第二端子的保护元件。第一端子连接到多个内部配线中的至少一个，第二端子连接到外部电路。

Description

显示设备

相关申请

本申请基于2008年4月1日提交的，包含有说明书、权利要求书、附图及摘要的日本专利申请No.JP2008-94941。上述日本专利申请的内容全文引入于此作参考。

技术领域

本发明涉及诸如液晶显示设备及电致发光(EL)显示设备之类的显示设备。

背景技术

有源矩阵型显示器已为大家所知，在有源矩阵型显示器里对每一个像素都设置作为有源器件的薄膜晶体管(TFT)。例如，有源矩阵型液晶显示装置(LCD)由于分辨率高、能减小装置厚度、重量轻以及功耗低，而被用作包括平板电视在内的各种设备的显示设备。更小型化和更高分辨率的有源矩阵型液晶显示设备已经通过研发更精细化的制造工艺实现。因此，这种显示设备已经被广泛用作便携式终端(例如移动电话)的显示设备。

此外，尤其在移动终端的情形中，由于移动终端被操作者直接持有或操作，因此在液晶显示装置(LCD)的显示表面上很容易产生静电放电。这种静电会在液晶显示装置(LCD)中产生电路故障，或者将其毁坏。

作为解决上述问题的其中一种方案，在日本专利申请公开No.1997-080471中公开了在靠近电极焊盘(electrode pad)的电源输入端与液晶显示装置(LCD)的接地端之间形成用多个保护二极管构成的保护电路。这样，即使静电噪声侵入电极焊盘，并且过量的前向电流流入电极焊盘，这个保护电路也可以避免毁坏液晶显示装置(LCD)的内部电路，例如驱动电路。

另一方面，近些年，使液晶工作所需要的电压的值变得比普通半导体器件的电源电压要高，而且移动终端系统的电源与为液晶显示装置(LCD)提供电压的电源很难共享。从而，提供一种含有电源电路的液晶显示装置(LCD)就变得必要。例如，在日本专利申请公开No.2006-292807中公开了一种包含带有电源电路的电源驱动电路的液晶控制驱动器集成电路(IC)。

然而，在日本专利申请公开No.2006-292807所公开的上述这种液晶显示装置(LCD)中，因为包含电源电路在内的全部电路都被集成在一个芯片上，所以日本专利申请公开No.1997-080471中公开的那种配线保护配置不能随后安装。

发明内容

本发明的一个示例性目的是提供一种具有强抗静电性能的显示设备。

根据本发明的一个示例性方面，一种显示设备包括基板，形成于该基板之上的像素矩阵；执行用于驱动像素矩阵的预定功能的多个电路块；将显示设备连接至外部电路的接线端子；分别连接在像素矩阵与每个电路块之间和连接在电路块之间的多个内部配线；以及至少包括第一端子和第二端子的保护元件。第一端子连接至所述多个内部配线中的至少一个，第二端子经由接线端子连接至外部电路。

根据本发明的另一个示例性方面，显示设备包括第一基板以及经由液晶层与第一基板相对的第二基板。该显示设备还包括形成于第一基板之上的像素矩阵；执行用于驱动该像素矩阵的预定功能的多个电路块；将显示设备连接至外部电路的接线端子；分别连接在像素矩阵与每个电路块之间和将电路块相互连接的多个内部配线；以及至少包括第一端子和第二端子的保护元件。第一端子连接至所述多个内部配线中的至少一个，第二端子经由接线端子连接至外部电路。

根据本发明的另一个示例性方面，显示设备包括基板；形成于该基板之上的像素矩阵，该像素矩阵包括多个像素，所述像素包含设置在数据线和栅极线的每个交叉点处的开关晶体管、存储电容器、驱动薄膜晶体管(TFT)以及电致发光(EL)二极管；执行用于驱动该像素矩阵的预定功能的多个电路块；将显示设备连接至外部电路的接线端子；分别连接在像素矩阵与每个电路块之间和将电路块相互连接的多个内部配线；以及至少包括第一端子和第二端子的保护元件。第一端子连接至所述多个内部配线中的至少一个，第二端子经由接线端子连接至外部电路。

附图说明

根据以下结合附图的详细描述，本发明的示例性特征及优点将会变得明显。在附图中：

图1是示出根据本发明的第一实施例的显示设备的示例性结构的框图；

图2是示出根据本发明的第二实施例的显示设备的示例性结构的框图和布置图；

图3示出沿图2中A-A’线的横截面图的示例；

图4是示出图2中显示设备的保护元件的性能的曲线图；

图5是示出具有图4性能的保护元件的示例性电路的电路图；

图6是根据本发明的第三实施例的显示设备沿图2的A-A’线的横截面图；

图7是示出根据本发明的第四实施例的显示设备的示例性结构的框图；

图8是示出根据本发明的第五实施例的显示设备的示例性结构的框图；

图9是示出根据本发明的第六实施例的显示设备的示例性结构的框图；

图10是示出根据本发明的第七实施例的显示设备的示例性结构的框图；

图11是示出根据本发明的第八实施例的显示设备的示例性结构的框图；

图12是示出根据本发明的第九实施例的显示设备的示例性结构的框图；

图13示出根据本发明的第九实施例的显示设备的保护元件电路的第一示例的电路图；

图14示出根据本发明的第九实施例的显示设备的保护元件电路的第二示例的电路图；

图15是示出根据本发明的第十实施例的显示设备的示例性结构的框图；

图16是示出通常显示设备的一种结构的示例的框图；和

图17是通常用在图16所示显示设备中的保护元件的电路图。

具体实施方式

为了易于理解下面说明的根据本发明的示例性实施例，首先描述相关技术。

在具有安装有电源电路的集成电路(IC)芯片的液晶显示装置(LCD)中，采取如图16所示的抗静电措施。液晶显示装置(LCD)1包括安装有像素矩阵2、驱动器集成电路(IC)3及栅极驱动器电路4的基板。这里，像素设置在像素矩阵2里分别垂直和水平排列的数据线Dm和栅极线Gm的每个交叉点上。每个像素由像素薄膜晶体管(TFT)、液晶电容器以及存储电容器组成。驱动器集成电路(IC)3向数据线Dm提供视频信号。栅极驱动器电路4向栅极线Gm提供用于控制像素薄膜晶体管(TFT)的栅极脉冲。在这种情形中，电源电路5内建在驱动器集成电路(IC)3中，并向栅极驱动器电路4及驱动器集成电路(IC)3内的其他电路提供电能。同时，保护元件6形成在作为栅极驱动器电路4控制信号之一的GCLK中。保护元件6包括第一二极管和第二二极管。第一二极管的一端连接至GCLK。第一二极管的另一端连接至对栅极驱动器电路4而言为较高电源的VGH。第二二极管的一端连接至GCLK。第二二极管的另一端连接至对栅极驱动器电路4而言为较低电源的VGH。例如，这些第一二极管和第二二极管如图17所示用实现二极管连接的薄膜晶体管(TFT)进行配置。当由静电引入的电荷流入GCLK时，该电荷将根据电荷的极性通过这两个二极管之一在电源VGH或电源VGL处放电。这样，在VGH或VGL处放电的静电电荷被吸收至驱动器集成电路(IC)3的电源电路中。从而，不会向驱动GCLK的电路施加高电压。

近些年，为降低成本和节省驱动器集成电路(IC)的空间，研发了小型化的集成电路(IC)制造工艺。然而，另一方面，这种小型化的制造工艺会对驱动器集成电路(IC)内保护元件的耐压降低带来有害影响。即，在图16中，电源电路5具有耐电强度不是很足的保护元件6，从而电源电路5无法完全吸收由静电产生的电荷。并且在液晶显示装置(LCD)小型化的情况下，静电要放电到的配线的电容也会变小，同时由于施加的电荷所引起的配线电压的升高，该电容也随之变大。当配线的电压超过薄膜晶体管(TFT)的耐电强度时，薄膜晶体管(TFT)会被损坏。

上述问题将通过下面利用附图详细说明的本发明的每个示例性实施例加以解决。

图1是示出根据本发明第一实施例的显示设备10的示例性结构的框图。该显示设备10包含基板12。基板12包含像素矩阵14、两个或更多个电路块16-1～n以及接线端子18。包含至少一个开关元件和像素电极的两个或更多个像素以矩阵形状排列在像素矩阵14上。电路块16-1～n分别执行预定程序。作为电路块16-1的数据驱动器电路驱动像素矩阵14的数据线。作为电路块16-2的栅极驱动器电路驱动像素矩阵14的栅极线。作为电路块16-3的电源电路向每个电路提供电能。接线端子18至少与外部电路20的一个恒压电源连接。内部配线IW连接在像素矩阵14与电路块之间，以及连接在这些电路块之间。

该显示设备10还包括保护元件22。保护元件22至少包括第一端子24以及第二端子26。第一端子24连接至少一个预定内部配线IW。第二端子26经由接线端子18连接至外部电路20的恒压电源。

当静电在根据上述结构的显示设备10上放电时，静电电荷经由连接至内部配线IW的保护元件22放电到外部电路20。因此，在像素矩阵14或电路块16-1～n中，静电电荷引起的电压升高是可以避免的。这样，显示设备10被静电导致故障或毁坏的可能性能够被降低。

在这种情形中，如果保护元件22是具有非线性特性的保护元件，那么是适合的。非线性特性是当第一端子24与第二端子26之间的电势差大于预定值时，端子之间的电阻变小，而当这两个端子之间的电势差小于预定值时，端子之间的电阻变大。例如，作为具有非线性特性的保护元件，可以提及带有一个变阻器或两个稳压二极管的保护元件。由变阻器或稳压二极管组成的保护元件22具有高的抗毁坏的耐电强度，并且其可接受的流经保护元件22的电流值也很大。因此，保护元件22甚至可以对应于与使用薄膜晶体管(TFT)的保护二极管或使用安装在驱动器集成电路(IC)内的保护元件相比大得多的静电的电荷数量。从而，保护元件22可以进一步改善显示设备10的抗静电性能。

与其他配线相比，连接至保护元件22的内部配线是静电易于被放电的内部配线(例如，大配线面积的内部配线或连接至大面积的电极的内部配线)。因此，在显示设备10中，形成更高的抗静电性能变得可能。

图2是示出根据本发明的第二实施例的显示设备50的一个示例性结构的框图及布置图。图3示出图2中A-A’线的横截面图的示例。这里，显示设备50是液晶显示装置(LCD)。该显示设备50包括第一基板52和第二基板80。第一基板52与第二基板80相对放置。液晶96介于第一基板52和第二基板80之间。第一基板52包括像素矩阵54、多个电路块(例如，数据驱动器电路56、栅极驱动器电路58、公共(COM)电极驱动电路60、电源电路62、控制器电路64)以及接线端子66。

至少包含开关元件(例如，薄膜晶体管(TFT))和像素电极的多个像素以矩阵形状排列在像素矩阵54中。如从图2中所理解的，每个像素至少包含像素薄膜晶体管(TFT)、存储电容器、液晶电容器以及像素电极102。每个像素排列在分别垂直和水平排列的数据线Dm和栅极线Gm的每个交叉点上。存储电容器的一个端子连接至像素薄膜晶体管(TFT)，另一个端子连接至每个像素都共用的存储电容器线。这里，例如，与COM电极90(参考图3)相同的电势可以被提供至存储电容器线。数据驱动器电路56驱动数据线Dm。栅极驱动器电路58驱动栅极线Gm。

用于施加每个像素都共用的信号的COM电极90形成在第二基板80(参考图3)的主平面上。COM电极驱动电路60经由形成在第一基板52上的COM配线110向COM电极90施加共用信号。电源电路62向每个电路块提供电源。控制器电路64控制每个电路块。接线端子66经由连接基板68与外部电路70相连。例如，第一基板52经由接线端子66和连接基板68输入来自外部电路70的操作所需的电源(VDD，VSS)，同步信号(SYNC)，视频信号(INPUT_DATA)等。上述表示电源名称或信号名称的VDD、VSS、SYNC以及INPUT_DATA也将用作下面说明及附图的配线名称。即，例如，电源VDD也同样被描述为电源线VDD。

该显示设备50采用了扭曲向列(TN)模式或垂直取向(VA)模式作为液晶模式。即，显示设备50具有如图3所示的横截面结构。COM电极90形成在第二基板80的主平面上。形成在第一基板52上的每个像素电极102排列成使其与形成在第二基板80上的COM电极90在液晶96两侧正对。这里，虽然COM电极90没有在图2中示出，但基本上，在液晶电容器中位于像素电极102对面侧的电极就是COM电极90。在第二基板80的主平面与COM电极90之间，设置彩色滤光片92(R(红色))、92(G(绿色))、92(B(蓝色))以及BM(黑矩阵)94。第一基板52用密封剂98连接至第二基板80。第二基板80的COM电极90和第一基板52的COM配线110通过添加在密封剂98中的导电颗粒100电连接。偏振片(未示出)放置在第一基板52和第二基板80中的每个基板与液晶96接触的面的相对一侧的面上。用于将液晶96分子定向为确定方向的取向膜(未示出)分别施加在COM电极90和像素电极102的表面上。当该显示设备50是所谓的发射型液晶显示装置(LCD)时，将背光(未示出)设置在第一基板52的偏振片后面。在该情况中，液晶电容(liquid crystal capacity)由COM电极90、像素电极102以及置于二者之间的液晶96构成。

另外，彩色滤光片92(R)、92(G)、92(B)以及BM94并不一定需要。COM电极90和COM配线110之间的电连接不限于采用在密封剂98中添加导电颗粒100的方法。例如，在与密封剂98设置位置不同的位置中，使用诸如银膏之类的导电材料同样可以进行电连接。

如图2所示，例如，电源电路62经由电源线VGH，VGL，VDH，VDL，VCH以及VCL或控制信号线PCLK与其他电路块连接。例如，每个电路块分别通过控制信号线GST、GCLK、DST以及DCLK或数据线DATA相互连接。这里，上述电源线VGH、VGL、VDH、VDL、VCH以及VCL、控制信号线PCLK、GST、GCLK、DST以及DCLK以及数据线DATA都是内部配线(即，不直接连接至外部电路70的配线)。另一方面，电源电路62与接线端子66通过作为外部配线(即，直接连接至外部电路70的配线)的电源线VDD和VSS相连接。COM电极驱动电路60通过作为内部配线的COM配线110与COM电极90相连接。这里，如上所述，在本实施例的情况中，COM配线110形成于第一基板52中，COM电极90形成于第二基板80中。

该显示设备50还包括保护元件72。保护元件72至少包括第一端子74和第二端子76。第一端子74连接至上述多个内部配线中至少之一，第二端子76通过接线端子66连接至外部电路70的恒压电源(未示出)。

即，当静电在第二基板80上作为显示表面的表面上放电时，静电电荷经由连接至内部配线的保护元件72向外部电路70放电。因此，在像素矩阵54或每个电路块中，静电电荷引起的电压升高可以避免。从而，显示设备50被静电导致故障或毁坏的可能性可被降低。

本发明的发明人通过实验等手段发现，与显示设备尤其是液晶显示装置(LCD)的其他配线相比，有一种静电易于放电的配线。例如，在类似扭曲向列(TN)模式或垂直取向(VA)模式的液晶显示装置(LCD)中，尤其在设有具有像素电极的基板和具有所排列的每个像素都共用的COM电极的对向基板并使得它们经由液晶层相对的液晶显示装置(LCD)中，发现静电易于放电至COM电极配线。同时，在类似共面开关(IPS)模式的液晶显示装置(LCD)中，发现静电易于被放电至COM电极配线，其中在所述共面开关(IPS)模式中，每个像素都共用的COM电极被设置在与具有像素电极的基板相同的基板上。静电易于放电至COM电极配线的原因是在扭曲向列(TN)模式或垂直取向(VA)模式的液晶显示装置(LCD)情形中，静电放电到的显示表面是对向基板，而且相应的，静电放电至设置在对向基板上的COM电极的可能性为高。在共面开关(IPS)模式的液晶显示设备(LCD)情形中，这是因为COM电极配线是液晶显示装置(LCD)的基板中具有最大区域的配线。基于上述知识，在图2中示出将保护元件72的第一端子74连接至COM配线110的例子。

如图4所示，采用具有非线性特性的保护元件来作为保护元件72，即当第一端子74与第二端子76之间的电势差大于预定值时，端子之间的电阻变小，而当这两个端子之间的电势差小于预定值时，端子之间的电阻变大。作为具有这种非线性特性的保护元件，例如，我们可以提到变阻器或由如图5所示的两个稳压二极管连接而成的元件。

这里，描述了在将第一端子74连接至COM配线110时，具有上述非线性特性的保护元件72的静电放电操作。当静电电荷施加到COM电极90时，COM电极90的电压根据COM电极90的电容和放电电荷的量而升高。然而，具有如图4所示非线性特性的保护元件72连接在COM配线110上。相应地，当COM配线110的电压变得高于某个固定值时，保护元件72的第一端子74和第二端子76之间的电阻将会变得更小，静电电荷将经由保护元件72向外部电路70放电。从而，COM配线110的电压从-Vz(V)变化至+Vz(V)，且因此保护COM电极驱动电路60免于故障或毁坏成为可能。

根据本实施例，当因静电引入的电荷在显示设备50的显示表面上放电时，该电荷通过电连接至COM配线110的保护元件72向外部放电，其中COM配线110又连接在COM电极90上，从而使静电被放电的可能性增高。相应地，在用于驱动COM电极90的COM电极驱动电路60内，由电荷引起的电压升高不会出现。因此，显示设备50出现故障或毁坏的可能性被大大降低。

当变阻器和稳压二极管被用作保护元件72时，保护元件72抗毁坏的耐电强度高，而且流经保护元件72的可接受的电流值同样为大。因此，保护元件72甚至可以对应于比使用由薄膜晶体管(TFT)构成的保护二极管或使用置于驱动器集成电路(IC)内的保护二极管远大的静电的电荷量。即，保护元件72可以增大显示设备50抗静电的性能。这里，由于保护元件72的电阻在电压Vz下急剧变小，因此希望将该电压设定成比通常所施加给COM电极90的电压范围更大、但比COM电极驱动电路60的耐电强度更低的电压值。

数据驱动器电路56、栅极驱动器电路58、COM电极驱动电路60、电源电路62以及控制器电路64可以采用与制造像素薄膜晶体管(TFT)同样的方法，与像素薄膜晶体管(TFT)同时制造。或者，数据驱动器电路56、栅极驱动器电路58、COM电极驱动电路60、电源电路62以及控制器电路64也可像驱动器集成电路(IC)那样使用单晶硅Si基板制造。

图6是根据本发明第三实施例的显示设备150沿图2的A-A’线的横截面图。共面开关(IPS)模式作为液晶模式用于此显示设备150。从而，其与采用TN或VA模式的第二实施例的显示设备50的不同在于像素电极102和COM电极152每一个的设置方式。在本实施例的显示设备150中，COM电极152被置于第一基板52上，而并非第二基板80上。没有在用来将第一基板52和第二基板80粘结在一起的密封剂154中添加导电颗粒。显示设备150借助于在第一基板52上的像素电极102和COM电极152之间产生的、平行于第一基板52和第二基板80的每个表面的水平方向的电场来控制液晶分子的取向状态。由于显示设备150的第一基板52的电路结构和配线与显示设备50相同，因此这里略去对它们的说明。

在显示设备150的情况中，因为如上所述COM电极152被置于第一基板52上，所以在第二基板80上就不存在电导体。相应的，静电放电的电荷将被放电至第一基板52上的电导体。在第一基板52内具有最大面积的电导体是设置为所有像素共用的COM电极152。即，同样在IPS模式中，具有被静电电荷放电可能性最高的电导体仍然是COM电极152。这些已通过上述发明人的知识进行描述。在本实施例的显示设备150中，如图2所示的保护元件72连接至与COM电极152电连接的COM配线110上，与第二实施例的显示设备50相同。即使静电电荷被放电，但由于该保护元件72将电荷放电至外部电路70，因此COM配线110的电压不会超过保护元件72的特性所规定的电压。因此，可以大大降低显示设备150出现故障和毁坏的可能性。由此可以确定，对于设定的电压Vz，使用与第一实施例所描述的相同方法，保护元件72的电阻急剧变小。

顺便说到，在一些IPS模式的液晶显示装置中，在设置第二基板80的偏振片表面上设置有具有很低导电性的薄膜。形成该薄膜的原因在于长时间地使因某种因素而充电的电荷无法在第二基板80的表面上充电。然而，由于该导电薄膜的电阻非常高，因此静电快速放电的电荷无法立即消失，而且第一基板52会由于该静电的电荷引起的电场而感应产生电荷。然而，本实施例的显示设备150可以通过保护元件72使由这样电场产生的电荷放电至外部电路70。相应的，在设置有上述薄膜的液晶显示装置中，故障和毁坏发生的可能性会被大大降低。

图7是示出根据本发明第四个实施例的显示设备200的示例性结构的框图。本显示设备200与第二个实施例的显示设备50的不同在于保护元件72放置位置的不同。在显示设备50中保护元件72被置于第一基板52上，而在显示设备200中其被置于连接基板68上。因为第一基板52的电路配置、配线设置、像素电极102、COM电极90与第二实施例相同，故此省略其相关描述。

在保护元件72被置于连接基板68的本实施例的显示设备200中，由静电所导致其故障和毁坏的可能性可以被大大降低。其原因已在第二实施例中描述，故在此省略。

在本实施例的显示设备200中，可以获得一个有利的效果，即结合有该显示设备200的装备的显示表面可以做成平面。其原因将会加以描述。在构成显示设备200的所有部件中，最高的部件是保护元件72。保护元件72的制造过程与形成在第一基板52上的TFT和驱动器IC的制造过程不同。这是因为保护元件72需要具有很高的抵抗电压和热阻抗，即使当电流超过预定电流时也不会被破坏。例如，构成保护元件72的变阻器用与半导体器件的制造过程有着很大不同的过程来生产。稳压二极管用类似于不适合小型化的双极晶体管的半导体制造过程来制造。由此其封装也与其他半导体器件不同，以便克服由电流导致的温度升高。为此原因，保护元件72的高度将不可避免的比其他部件高。与此类保护元件72相比，大部分驱动器IC通过有利于小型化的CMOS工艺来生产，并且通过抛光硅Si基板使其低于原先的厚度来使其变得更薄已经成为一种趋势。相应的，保护元件72的高度将进一步凸显出来。因此，在本实施例的显示设备200中，保护元件72作为最高的部件没有被置于第一基板52上而被置于连接基板68上。由此，第一基板52仅包括由小型化工艺生产的薄的IC。也即，结合有显示设备200的装备的显示表面可以被加工成平面。

在这种情况下，通过使用一种柔性基板作为连接基板68以将其折叠到显示设备200的背面侧就变得更加可能。因此，这些部件没有被设置在比显示设备200的显示表面更高的位置上，并且将结合有显示设备200的装备的显示表面做成平面也成为可能。

图8是示出根据本发明第五个实施例的显示设备250的示例性结构的框图。该显示设备250与第二实施例中的显示设备50的不同之处在于保护元件72的第二端子76的连接对象不同。在显示设备250中，第二端子76连接到作为外部配线的电源线VSS上。即，通过使用现有外部电源(驱动显示设备250所需的外部电源)作为静电放电对象，而不需要设置新电源来用于静电放电，并且小型化和成本降低可以实现。在这种情况下，第二端子76的连接对象并不限于电源线VSS，但如果是与外部电路的电源相连的电源线，那么可以得到相同的有利效果。例如，第二端子76的连接对象可以被设置为电源线VDD。当然，即使第二端子76被连接到电源线VSS或电源线VDD，显示设备250的静电阻与其在其他实施例中的情况相比也不会下降。在图8中，虽然保护元件72被置于连接基板68上，但是这只是一个示例，保护元件72同样可以例如被置于第一基板52上，像第二实施例那样。

图9是示出根据本发明第六个实施例的显示设备300的示例性结构的框图。该显示设备300与第二实施例的显示设备50的不同之处在于使用了两个保护元件，且这两个保护元件分别被连接到用于从外部对显示设备300上的电路提供供电电压的两个电源配线上。具体地，提供有两个保护元件72a和保护元件72b，保护元件72a和72b的每个第一端子74a和74b被连接到COM配线110，保护元件72a的第二端子76a被连接到电源线VDD，并且保护元件72b的第二端子76b被连接到电源线VSS。

本发明人通过在显示设备300的显示表面上人工地对电荷放电进行实验发现一个规律，即电流更多地流入两个保护元件中带有放电电荷的极性的那一个。具体地，本发明人获知了如下知识，即与接近放电电荷电压的电源相连接的保护元件更容易传送电荷。

如上所述，根据这些知识，决定设置两个保护元件。通过采用这样的结构，可以获得更高的负电荷放电和正电荷放电的耐受性。即，即使当静电电荷被作为显示表面的第二基板80表面放电，也能够更显著地降低显示设备300上设置的电路出现故障或毁坏的可能性。

在图9中，虽然保护元件72a和保护元件72b被置于连接基板68上，但这仅是示例，它们也可例如像第二实施例那样被置于第一基板52上。

图10是示出根据本发明第七个实施例的显示设备350的示例性结构的框图。该显示设备350与第二实施例显示设备50的不同之处在于COM配线110与保护元件72的第一端子74的连接方法不同。具体地，在该显示设备350中，来自COM电极驱动电路60的输出端子的COM配线110在连接到COM电极90之前，首先连接到保护元件72的第一端子74上，然后连接到COM电极90。通过这样对COM配线110进行布线，从COM电极90到保护元件72的配线阻抗值变得比从COM电极90到COM电极驱动电路60的配线电阻值要小。静电电荷具有通过低电阻的路径放电的特性。因为如上所述在显示设备350的情形中，从COM电极90到保护元件72的电阻抗必然变得更小，所以在向COM电极驱动电路60施加高电压之前，保护元件72对静电电荷放电。从而，更有效地避免静电对电路造成故障及毁坏就成为可能。

在图10中，虽然保护元件72被置于连接基板68上，但是这仅为示例，其同样可以例如第二实施例那样被置于第一基板52上。

图11是示出根据本发明第八个实施例的显示设备400的一个示例性结构的框图。在显示设备400中，与COM电极90连接的COM配线被置于显示设备400的两个预定侧面上。具体地，第一COM配线402和第二COM配线404被置于除在第一基板52上接线端子66形成所在的一侧之外的一对相对的侧中的每一个上。COM电极驱动电路60被置于靠近第一COM配线402的位置上。第一COM配线402通过在连接基板68上形成的旁路配线406连接到第二COM配线404。旁路配线406与保护元件72的第一端子74连接。

另外，一般在具有对每个像素都共用的COM电极的显示设备中，像素的亮度会因其位置而变化。COM电极内的电势差可以作为其中之一原因。虽然有必要均匀地提供根据对COM电极的驱动方法来限定的最佳的电压或电压波形，但是电势差会由于基于其到COM电极驱动电路的距离的其间电阻而产生。为了避免这种情况，使配线(例如COM配线)的电阻抗很小是有效的，但为此目的，则有必要增大配线面积，增厚厚度，或使用具有高传导率的金属作为配线。然而，当配线面积增大后，存在着显示设备增大的担忧。如果厚度增加，金属可能会被应力剥离。同时，对使用金属，例如具有高电导率的铜的制造工艺还存在一些限制。因此，在显示设备中，虽然铝、铬及其合金通常被用作配线，但具有高电导率的铜不被使用。这是因为铜的干法蚀刻技术尚未建立。

在本实施例的显示设备400中，电压从面板的至少两侧通过在连接基板68上提供的旁路配线406供给到COM电极。在通常被用作连接基板68的柔性基板中，铜可以被用作配线。这是因为与液晶显示装置中的配线相比，柔性基板上配线的尺寸要远大过它，因而可以使用驱动器IC内部的配线和湿蚀刻工艺。因此，在本实施例的显示设备400中，COM配线的电阻可被相应做小，因而像素由于位置不同而产生的亮度变化问题可以得以解决。即使当静电电荷像其他实施例那样通过作为显示表面的第二基板80的表面放电，也可以显著降低置于显示设备400上的电路等出现故障或毁坏的可能性。

图12是示出根据本发明第九个实施例的显示设备450的一个示例性结构框图。该显示设备450设有保护元件452。除上述保护元件72的基本功能外，该保护元件452还设有根据连接到第一端子的COM配线110的电势与预定参考电压之间的电压差来输出异常信号ARM的功能。

通过具有上述的保护元件452，该显示设备450的可靠性得到改进。其原因将在下面描述。即使COM电极驱动电路60已经发生故障，操作人员仍可能无法根据显示设备450所显示的图像很容易地区分出其是否出现故障。对于这样一个图像，存在在整个屏幕上显示黑屏画面等的图像。在这种情况下，如果操作人员没有执行装备复位操作，那么直流电场可能会连续加载到液晶上。如果直流电场连续被加载到液晶上，将会出现由于液晶分解而产生杂质离子等对于可靠性的故障。在本实施例的情况中，通过监控COM电极驱动电路60的输出异常，能够强制执行显示设备450的复位操作，或当检测到异常情况时，就能够用结合有显示设备450的装备报告异常的出现来促使操作人员执行复位操作。因此，向液晶连续施加直流电场的时间可以被缩短，同时能够提高显示设备450的可靠性成为可能用保护元件452检测电压异常的目标不限于COM配线110，其他内部配线也可以成为检测目标。保护元件452的布置位置并不限于连接基板68，其也可以被置于第一基板52上。

图13是示出本实施例的保护元件452的电路的第一示例的电路图。保护元件452A包括上述保护元件72、用于检测与参考电压的差别的第一运算放大器454和第二运算放大器456、以及逻辑电路458。在保护元件452A中，端子TM1与COM配线110连接，且端子TM2与外部电路70的恒压电源连接。当端子TM1的电压比第一参考电压VrefP大时，第一运算放大器454的输出升高到接近在运算放大器的正极性侧的电源电压。当端子TM1的电压比第一参考电压VrefP小时，第一运算放大器454的输出变为接近在运算放大器的负极性侧的电源电压。另一方面，当端子TM1的电压比第二参考电压VrefN小时，第二运算放大器456的输出变为接近在正极性侧的电源电压。当端子TM1的电压比第二参考电压VrefN大时，第二运算放大器456的输出变为接近在运算放大器的负极性侧的电源电压。在电平转换完成后(如果需要)，逻辑电路458取第一运算放大器454的输出和第二运算放大器456的输出的逻辑和。由此，逻辑电路458(即，异常信号ARM)的输出在端子TM1比第一参考电压VrefP大或比第二参考电压VrefN小时变成高电平(即，有效)。此处，通过将第一参考电压VrefP设置成比通常施加到COM配线110上的电压范围内的最大值略大的电压，并将第二参考电压VrefN设置成比这一电压范围内的最小值略小的电压，就能够用异常信号ARM检测COM配线110的电压是否出现异常。第一参考电压VrefP及第二参考电压VrefN可以通过用电阻器对任意电源电压分压来产生，或可以通过DAC电路等来产生。可以使用比较器来替代运算放大器。

图14是示出本实施例中的保护元件452的电路的第二示例的电路图。保护元件452B包括上述保护元件72、模拟数字转换器(ADC)460、第一数字比较器462、第二数字比较器464、用于保持第一参考值Reg1的第一寄存器466、用于保持第二参考值Reg2的第二寄存器468、以及逻辑电路470。端子TM1连接到COM配线110。端子TM2连接到外部电路70的恒压电源。在ADC 460中，端子TM1的电压被转换成数字信号。在第一数字比较器462中，端子TM1的电压作为数字信号与设置在第一寄存器466中的第一参考值Reg1相比较。在第二数字比较器464中，端子TM1的电压作为数字信号与设置在第二寄存器468中的第二参考值Reg2相比较。当端子TM1的电压比第一参考值Reg1大时，第一数字比较器462输出高电平信号，当其比第一参考值Reg1小时，则第一数字比较器462输出低电平信号。当端子TM1的电压比第二参考值Reg2小时，第二数字比较器464输出高电平信号，当其比第二参考值Reg2大时，则第二数字比较器464输出低电平信号。逻辑电路470取第一数字比较器462的输出和第二数字比较器464的输出的逻辑和。由此，逻辑电路470的输出(即，异常信号ARM)在端子TM1比第一参考值Reg1大或比第二参考电压Reg2小时就成为高电平(即，有效)。此处，通过将第一参考值Reg1设置为比通常施加到COM配线110上的电压范围内的最大值略大的电压，并将第二参考电压Reg2设置为比通常施加到COM配线110上的电压范围内的最小值略小的电压，就能够通过异常信号ARM的输出检测COM配线110的电压是否出现异常。第一参考值Reg1和第二参考值Reg2存储在易失性存储器等中。报告COM配线电压出现异常的异常信号ARM的逻辑可以由负逻辑描述。如果逻辑上符合一致性，第一数字比较器462和第二数字比较器464的输出同样可以被负逻辑描述。

虽然到现在为止，借助于保护元件来保护COM配线110的例子已经在本发明第二个实施例到九个实施例中描述，但是被保护的配线不限于COM配线110。除COM配线以外的内部配线(例如，电源线VGH、VGL、VDH、VDL、VCH和VCL，控制信号线PCLK、GST、GCLK、DST和DCLK，以及数据线DATA)同样可以被保护元件保护。

特别地，例如参考图2，形成存储电容器的电极(连接到像素TFT的电极的相对侧上的电极)电连接在存储电容器线上。此处，因为所有像素的存储电容器共同连接到一个存储电容器线，所以其配线面积在COM配线后变大。相应地，通过将保护元件连接到存储电容器线，可获得对大电路加以保护的有利效果。

图15是示出根据本发明第十个实施例的显示设备500的一个示例性结构的框图。该显示设备500是EL(电致发光)显示设备。显示设备500设有基板502。基板502包括像素矩阵504、多个电路块(例如数据驱动器电路506、栅极驱动器电路508、电源电路510和控制器电路512)以及接线端子514。

像素矩阵504设置有多个的像素，这些像素包括至少呈矩阵形状的开关元件。即，从图15中可理解，每个像素至少设有开关晶体管(下称SW_TFT)、存储电容器、驱动TFT以及EL二极管(下称ELD)。每个像素被置于分别垂直和水平排列的数据线Dm和栅极线Gm的每个交叉点上。在图15中，为更清楚地解释，对于数据线Dm和栅极线Gm，虽然分别仅示出一条，但实际上排列有多条数据线Dm和栅极线Gm。数据驱动器电路506驱动数据线Dm。栅极驱动器电路508驱动栅极线Gm。电源电路510为每个电路块供电。控制器电路512控制每个电路块。接线端子514经由连接基板516连接到外部电路518。例如，基板502从外部电路518通过接线端子514和连接基板516输入电源(VDD和VSS)、同步信号(SYNC)和视频信号(INPUT_DATA)或操作所需的其他信号。前述表示电源或信号名称的VDD、VSS、SYNC以及INPUT_DATA将同样用于下述说明及附图中的配线名称。即，例如，电源VDD被描述为电源线VDD。

例如，电源电路510通过电源线VGH、VGL、VDH、VDL、VP和VN或控制信号线PCLK连接到像素矩阵504以及其他电路块。例如，每个电路块通过控制信号线GST、GCLK、DST和DCLK或数据线DATA相互连接。此处，上述电源线VGH、VGL、VDH、VDL、VP和VN，控制信号线PCLK、GST、GCLK、DST和DCLK以及数据线DATA为内部配线(即，没有与外部电路518直接连接的配线)。另一方面，电源电路510通过作为外部配线(即，直接连接到外部电路70上的配线)的电源线VDD和VSS连接到接线端子514。

显示设备500还设有保护元件520。保护元件520至少包括第一端子522和第二端子524。第一端子522连接到多个上述内部配线中的至少一个，第二端子524通过接线端子514连接到外部电路518的恒压电源(未示出)上。

显示设备500的操作将被简单描述。对每个像素内设置的SW_TFT的开关控制由栅极驱动器电路508执行。当栅极驱动器电路508顺序地扫描栅极线Gm时，通过每个像素的SW_TFT写入到数据线Dm中的电压被存储电容器采样。根据该采样电压，流进ELD的电流被驱动TFT控制，从而执行显示。通过对所有栅极线Gm执行这样的操作，就能够在一个屏幕上显示图像。

即，根据上面所解释的配置，当静电放电到显示设备500时，静电电荷通过连接到内部配线的保护元件520被放电到外部电路518。相应地，由像素矩阵504或每个电路块内的静电电荷引起的电压升高可以被避免，因此，就可以降低显示设备500出现故障或毁坏的可能性。

这里，本发明人已经注意到，在显示设备中，尤其在EL显示设备中，相比于其他配线，静电更容易在某内部配线中放电。具体的说，该内部配线是每个ELD共同连接的电源线VN。静电易于被放电到电源线VN的第一个原因是因为电源线VN与所有ELD共同连接，并且其配线面积相比其他配线要大。第二个原因是因为透明导电膜通常被用于连接到电源线VN上的ELD的端子，并且该透明导电膜被置于发光表面一侧上。基于前述知识，图15示出了将保护元件520的第一端子522连接到电源线VN的例子。

如图4所示，作为保护元件520，其采用的是具有非线性特性的保护元件，即在第一端子522和第二端子524之间的电阻在当其间的电势差高于预定值时变小，而其电阻当其间的电势差低于预定值时变大。作为具有非线性特性的保护元件，例如，可以涉及变阻器和如图5所示的、由两个稳压二极管组成的元件。

下面，将描述具有上述非线性特性的保护元件520的静电放电操作，该保护元件520的第一端子522连接到电源线VN上。如果静电电荷施加到电源线VN上，那么电源线VN的电压将根据电源线VN的电容以及放电电荷的量升高。然而，具有如图4所示非线性特性的保护元件520连接到电源线VN。相应地，当电源线VN的电压超过一个定值时，保护元件520的第一端子522和第二端子524之间的电阻将会变得很小，且静电电荷被通过保护元件520放电到外部电路518。由此，电源线VN的电压范围为从-Vz(V)到+Vz(V)，且能够保护电源电路510不出现故障或毁坏。

本发明人发现，在EL显示设备中的配线中，临近电源线VN的一个大面积的内部配线是电源线VP，该电源线VP是每个像素都共用的电源线。与用于数据线Dm或栅极线Gm相同的低电阻金属配线被用于电源线VP的配线。相应地，电源线VP的面积比电源线VN要小。然而，电源线VP的面积远大于其他配线，并且其面积仅次于电源线VN。因此，静电电荷通过电源线VP放电的可能性很高，并仅次于其通过电源线VN放电的可能性。相应地，就像把保护元件520连接到电源线VN时的有利结果一样，通过将保护元件520连接到电源线VP以显著降低EL显示设备的静电导致的故障和毁坏就成为可能。

当然，保护元件520的保护对象的配线不限于上述电源线VN或电源线VP，其他内部配线(例如，电源线VGH、VGL、VDH和VDL，控制信号线PCLK、GST、GCLK、DST和DCLK以及数据线DATA等)也可以作为其保护对象。

此处，由于保护元件520的电阻在电压Vz下显著变小，因此需要将该电压设置为比通常施加到电源VN或VP上的电压范围更大但低于电源电路的耐受电压的电压。

除在图15所示的结构和上述该实施例的显示设备500外，还存在这样一个例子，即用于复制流入数据线Dm的电流的电流复制电路，同样可以应用到使用该电流复制电路的结构。

数据驱动器电路506、栅极驱动器电路508、电源电路510以及控制器电路512可以使用与这些TFT相同的制造工艺与SW_TFT和驱动TFT一同制造。或者，数据驱动器电路506、栅极驱动器电路508、电源电路510以及控制器电路512也可以像使用单晶硅Si基板制作驱动器IC那样进行制造。

根据上述本发明第一到第十个实施例，显示设备(例如LCD装置和EL显示设备)的抗静电性能可以被改进，因而各种包含有此类显示设备的信息装置，例如通信终端、移动终端、液晶显示装置的监视器等的性能也可以被改进。

所提供的前述实施例描述用以使本技术领域人员能够制造和使用本发明。而且，对这些实施例的各种修改将对本领域技术的人员来说很容易且显而易见，且一般性原理及此处所定义特例可以被直接应用到其他实施例中而无需花费创造性劳动。因此，本发明不局限于此处所述的各实施例，而应当是由权利要求及其等同物的限制所确定的最宽范围。

此外，应当注意，本发明人意在保留发明权利要求的所有等同物，即使权利要求在起诉期间做出修改。

Claims (29)

1.一种显示设备，包括：

基板；

形成在所述基板上的像素矩阵；

多个执行用于驱动所述像素矩阵的预定功能的电路块；

将所述显示设备连接到外部电路的接线端子；

多个内部配线，其分别连接在所述像素矩阵和所述每个电路块之间，和将所述电路块相互连接；以及

保护元件，其至少包括第一端子和第二端子；

其中所述第一端子连接到所述多个内部配线中的至少一个，所述第二端子经由所述接线端子连接到所述外部电路。

2.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述保护元件具有非线性特性，即，当所述第一端子和所述第二端子之间的电势差高于预定值时，所述第一端子和所述第二端子之间的电阻小；并且当所述电势差小于所述预定值时，所述第一端子和所述第二端子之间的所述电阻大。

3.根据权利要求2所述的显示设备，其中所述保护元件包括变阻器和稳压二极管中的任一个。

4.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述保护元件的所述第一端子连接到至少一个与其他内部配线相比静电更容易被经其放电的内部配线。

5.根据权利要求4所述的显示设备，其中能使所述静电容易经其放电的所述内部配线是具有大配线面积的内部配线，或连接到具有大面积的电极的内部配线。

6.一种包括第一基板和经由液晶层与所述第一基板相对的第二基板的显示设备，该设备包括：

形成在所述第一基板上的像素矩阵；

多个执行用于驱动所述像素矩阵的预定功能的电路块；

将所述显示设备连接到外部电路的接线端子；

多个内部配线，其分别连接在所述像素矩阵和所述每个电路块之间，和将所述电路块相互连接；以及

保护元件，其至少包括第一端子和第二端子；

其中所述第一端子连接到所述多个内部配线中的至少一个，所述第二端子经由所述接线端子连接到所述外部电路。

7.根据权利要求6所述的显示设备，其中所述保护元件的所述第二端子连接到所述外部电路的恒压电源。

8.根据权利要求6所述的显示设备，其中所述保护元件的所述第二端子连接到从外部向所述多个电路块中任何一个电路块提供电源电压或接地电势的配线。

9.根据权利要求6所述的显示设备，其中所述保护元件具有非线性特性，即，当所述第一端子和所述第二端子之间的电势差高于预定值时，所述第一端子和所述第二端子之间的电阻小；并且当所述电势差小于所述预定值时，所述第一端子和所述第二端子之间的所述电阻大。

10.根据权利要求9所述的显示设备，其中所述预定电压是比通常施加到连接在所述保护元件的所述第一端子上的所述内部配线的电压范围更大、且比用于驱动所述内部配线的所述电路块的耐电强度更小的电压。

11.根据权利要求9所述的显示设备，其中所述保护元件包括变阻器和稳压二极管中的任一个。

12.根据权利要求6所述的显示设备，其中所述保护元件的所述第一端子连接到至少一个与其他内部配线相比静电更容易被经其放电的内部配线。

13.根据权利要求12所述的显示设备，其中能使所述静电容易经其放电的所述内部配线是具有大配线面积的内部配线，或连接到具有大面积的电极的内部配线。

14.根据权利要求6所述的显示设备，其中至少具有开关元件、像素电极和存储电容器的多个像素设置在所述像素矩阵中，用于向所述每个像素施加共同的信号电压的COM(公共)电极设置在所述第一基板或所述第二基板上，并且连接到所述保护元件的所述第一端子上的所述内部配线中的一个是电连接到所述COM电极上的COM配线。

15.根据权利要求14所述的显示设备，其中所述COM电极形成在所述第二基板上。

16.根据权利要求14所述的显示设备，其中所述COM电极形成在所述第一基板上。

17.根据权利要求6所述的显示设备，其中所述保护元件置于所述第一基板上。

18.根据权利要求6所述的显示设备，进一步包括：

连接基板，其连接到用于连接所述显示设备和所述外部电路的所述接线端子上，

其中所述保护元件置于所述连接基板上。

19.根据权利要求18所述的显示设备，其中所述连接基板是柔性基板。

20.根据权利要求14所述的显示设备，其中包括两个所述保护元件，每个保护元件的所述第一端子连接到所述COM配线，且所述第二端子中的每个连接到用于从外部分别为所述多个电路块中的任意电路块提供不同电源电压的每个电源配线上。

21.根据权利要求14所述的显示设备，其中所述多个电路块中的至少一个是用于驱动所述COM电极的COM电极驱动电路，并且来自于所述COM电极驱动电路的输出端的所述COM配线在连接到所述保护元件的所述第一端子之后与所述COM电极连接。

22.根据权利要求18所述的显示设备，其中第一和第二COM配线设置在除去在所述接线端子在所述第一基板上形成所在的一侧外的一对相对侧的每侧上，所述第一COM配线和所述第二COM配线与在所述连接基板上形成的旁路配线连接，且所述旁路配线连接到所述保护元件的所述第一端子。

23.根据权利要求6所述的显示设备，其中所述保护元件将连接到所述第一端子的所述内部配线的电势与预定参考电压作比较，并根据其间的电压差输出异常信号。

24.根据权利要求23所述的显示设备，其中所述保护元件包括：

第一运算放大器，当所述第一端子的电压比所述第一参考电压大时，所述第一运算放大器的输出升高到接近正极性侧的电源电压，且当所述第一端子的电压比所述第一参考电压小时，所述第一运算放大器的输出变为接近负极性侧的电源电压；

第二运算放大器，当所述第一端子的电压比所述第二参考电压小时，所述第二运算放大器的输出变为接近正极性侧的电源电压，当所述第一端子的所述电压比所述第二参考电压大时，所述第二运算放大器的输出变为接近负极性侧的电源电压；以及

逻辑电路，用于根据所述第一运算放大器和所述第二运算放大器的结果输出异常信号。

25.根据权利要求24所述的显示设备，其中所述第一参考电压是比施加到与所述保护元件的所述第一端子相连的内部配线的电压范围中的最大值大预定量的电压，所述第二参考电压是比所述电压范围中的最小值小预定量的电压。

26.一种显示设备，包括：

基板；

形成在所述基板上并包括多个像素的像素矩阵，所述像素包括设置在数据线和栅极线的每个交叉点上的开关晶体管、存储电容器、驱动TFT(薄膜晶体管)以及EL(电致发光)二极管；

多个执行用于驱动所述像素矩阵的预定功能的电路块；

将所述显示设备连接到外部电路的接线端子；

多个内部配线，其在所述像素矩阵和所述每个电路块之间连接，和将所述电路块相互连接；以及

保护元件，其至少包括第一端子和第二端子；

其中所述第一端子连接到所述多个内部配线中的至少一个，所述第二端子经由所述接线端子连接到所述外部电路。

27.根据权利要求26所述的显示设备，其中所述保护元件具有非线性特性，即，当所述第一端子和所述第二端子之间的电势差高于预定值时，所述第一端子和所述第二端子之间的电阻小；并且当所述电势差小于所述预定值时，所述第一端子和所述第二端子之间的所述电阻大。

28.根据权利要求27所述的显示设备，其中所述保护元件包括变阻器和稳压二极管中的任一个。

29.根据权利要求26所述的显示设备，其中所述保护元件的所述第一端子连接到与所述每个EL二极管公共连接的电源线中的至少一个。

Images