CN101345245A

CN101345245A - 具有静电放电防护效应的面板与电子装置

Info

Publication number: CN101345245A
Application number: CNA2007101226823A
Authority: CN
Inventors: 陈诗罕; 蔡善宏
Original assignee: Toppoly Optoelectronics Corp
Current assignee: TPO Displays Corp
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2009-01-14

Abstract

一种具有静电放电防护效应的面板与电子装置。该面板包含有一面板基底、以及数个图案化的导电层。该导电层堆迭于该面板基底上。该面板具有一阵列显示区以及一驱动电路区。该图案化的导电层其中的一第一导电层，具有数个大致重复的图案于该驱动电路区中。该第一导电层另具有一冗余条(dummy bar)，设于该等重复性图案的一边缘图案的一外边。该冗余条于该面板上，于供电操作时，设计为电浮动状态，以绝缘物与任何电源相隔绝。如此，该冗余条可防护该边缘图案免于静电放电损害。

Description

具有静电放电防护效应的面板与电子装置

技术领域

本发明关于一种静电放电防护结构，尤指用于一显示面板的静电放电防护结构以及其应用。

背景技术

近年来，对于半导体以及显示装置的高度发展，多媒体系统已经大为普及。以往用于多媒体的显示装置大多使用阴极射线管(cathode ray tube)作为显示元件，然而，阴极射线管所构成的显示装置是相当庞大的，而且非常的耗能。对于现今市场多讲究携带性而言，非常庞大与耗能的电子装置是非常不恰当的。而且，阴极射线管会有伤眼的放射线的考量。所以，有许多种类的显示面板被开发或是设计来取代阴极射线管。其中，薄膜晶体管液晶显示器(thin film transistor liquid crystal display，TFT-LCD)就非常的轻薄，可以提供非常高品质的图像，消耗非常少量的能源，且几乎是没有放射线的考量。这些优点使得TFT-LCD目前是显示装置中的主流。

一般而言，薄膜晶体管可以区分成两种：非晶(amorphous)薄膜晶体管以及多晶硅(polysilicon)薄膜晶体管。多晶硅薄膜晶体管一般是用低温多晶硅(low temperature polysilicon，LTPS)技术制作，而非晶硅薄膜晶体管一般是用非晶硅(amorphous silicon，a-silicon)技术制作。LTPS中的电子迁移率(electronmobility)远高于a-silicon中的电子迁移率，可以高达200cm²/V-sec，因此，可以LTPS的薄膜晶体管可以有比较小的元件尺寸，但仍保有一样的驱动能力。而LTPS-TFT所制作的面板也可以具有高开口比率(large aperture ratio)以及低消耗功率。此外，LTPS工艺也容许在同一个面板基底上，同时一起形成驱动电路的一部分以及阵列显示区中的TFT。如此，之后所形成的液晶面板可以有比较高的可靠度(reliability)以及一个比较低的产品成本。而且，之后所形成的液晶面板，因为相对的少了一部分外接的驱动电路，体积也会比较薄且小。所以，LTPS-TFT面板非常适用于可携式电子产品。

然而，因为整合了驱动电路的一部分于同一个面板基底上，LTPS工艺也变得比较复杂，会增加一些掩模(mask)与相对应的工艺来图案化面板基底上沉积的材料。跟a-silicon技术的面板比较起来，LTPS技术的面板成品率往往比较低。因此，如何提升LTPS技术的面板成品率(yield)已经是LTPS业界很重要考量的因素其中之一。

静电放电(electrostatic discharge，ESD)除了是面板可靠度(reliability)的考虑因素之外，也是面板成品率的重要因素之一。一般所考虑ESD有两种模式：人体模式(human body mode，HBM)以及机械模式(machine mode，MM)。HBM是模拟电子产品接触到带有静电，阻抗偏高的人体所发生的ESD事件；而MM则是模拟电子产品接触到阻抗偏低的导电机械所发生的ESD事件。一些在面板业界所熟知的ESD防护结构是包含有防护环(guard ring)以及防护二极体(protection diode)。两者的基本观念都是透过电连接导线，把希望保护位置所可能产生或是接收的静电，作适当的分散或是释放。然而，防护环与防护二极体一般都是在电连接导线形成网路之后，整个防护架构才开始作用。如果一ESD事件发生在电连接线网路形成之前，仅仅设计有防护环与防护二极体的面板就可能没有任何防备能力，而蒙受ESD损害导致面板成品率降低。

图1显示一传统的LTPS-TFT面板100的一导电层布局。如同先前所述的，LTPS-TFT面板上可以在面板基底(未显示)上，透过工艺，同时形成有形成驱动电路的一部分以及阵列显示区中的TFT。所以，LTPS-TFT面板100具有两个区域：阵列显示区102以及驱动电路区104。驱动电路区104中可能形成有多个结构完全一样的移位暂存器(shift register)(驱动扫描线)以及数位类比转换器(digital-to-analog converter)(驱动数据线)等等。所以，驱动电路区104中会形成有许多大致重复的图案，譬如图案108_a-108_e、106。图案108_a-108_e彼此之间完全一样；而图案106中，线彼此之间大致重复，只是长度些许不同而已。

ESD事件的发生可能是在电连接线网路形成之前。譬如说，于LTPS-TFT技术中形成多晶硅层或/与栅极金属层之后，处理蚀刻或是沉积的等离子体工艺舱(plasma chamber)中的电荷可能有分布不均匀的问题，所以图1中的LTPS-TFT面板100上可能会产生局部区域的静电电压应力。当静电电压应力大到一定程度，ESD事件便会发生，击穿打破隔绝的介电层(造成短路)或是烧断导电线(造成断路)。此时，多晶硅层或/与栅极金属层的图案，譬如图案108_a-108_e、106，没有电连接线网路的保护，便承受在如此的风险状况下。

发明内容

本发明实施例提供一种具有静电放电(ESD，electrostatic discharge)防护效应的面板。该面板包含有一面板基底、以及数个图案化的导电层。该等导电层堆迭于该面板基底上。该面板具有一阵列显示区以及一驱动电路区。该等图案化的导电层其中的一第一导电层，具有数个大致重复的图案于该驱动电路区中。该第一导电层另具有一冗余条(dummy bar)，设于该等重复性图案的一边缘图案的一外边。该冗余条于该面板上，于供电操作时，设计为电浮动状态，以绝缘物与任何电源相隔绝。如此，该冗余条可防护该边缘图案免于ESD损害。

本发明实施例提供一种电子装置，包含有一图像提供集成电路以及一面板。该图像提供集成电路用以提供图像信号。该面板包含有一面板基底以及数个图案化的导电层。该等导电层堆迭于该面板基底上。该面板包含有一阵列显示区以及一驱动电路区。该阵列显示区形成有排成一阵列的多个显示单元。该驱动电路区形成有驱动电路，用以接受该图像信号，并驱动该等显示单元。该等图案化的导电层其中的一第一导电层，具有数个大致重复的图案于该驱动电路区中。该第一导电层另具有一冗余条(dummy bar)，设于该等重复性图案的一边缘图案的一外边。且该冗余条于该面板上，于该电子装置供电操作时，为电浮动状态，以绝缘物与任何电源相隔绝。

附图说明

图1显示一传统的LTPS-TFT面板的一导电层布局；

图2显示依据本发明实施的一LTPS-TFT面板的一导电层布局；

图3为一剖面图，举例显示图2中的LTPS-TFT面板的剖面结构；

图4标示了关于一冗余条以及一边缘导线的一些尺寸符号；以及

图5显示了具有图2的LTPS-TFT面板的一电子装置。

主要元件符号说明

LTPS-TFT面板100 阵列显示区102 驱动电路区104 图案108a-108e、106

LTPS-TFT面板200 阵列显示区202 驱动电路区204 图案208a-208e、206单元选择NMOS晶体管210 NMOS晶体管216 PMOS晶体管218冗余条2221-2225

面板基底10 多晶硅层12 栅极介电层13 栅极金属层14 介电层16金属导电层18 介电层20

左边缘导线404 内部的导线406 电子装置500图像提供集成电路502

具体实施方式

图2显示依据本发明实施的一LTPS-TFT面板200的一导电层布局，第3图为一剖面图，举例显示图2中的LTPS-TFT面板200的剖面结构。须注意的是，本发明虽然以LTPS-TFT面板200作为一实施例，但是并不限制于LTPS-TFT面板。

如同图3所示，LTPS-TFT面板200具有一面板基底10，一般是以透明玻璃所构成的玻璃基底，其上堆迭有许多图案化的导电层以及介电层。图案化的多晶硅层12作为金属氧化半导体(metal-oxide-semiconductor，MOS)晶体管的沟道以及源漏区。栅极介电层13覆盖于多晶硅层12上，电性隔绝MOS晶体管的导电栅极与沟道区。图案化的栅极金属层14主要作为MOS晶体管的导电栅极，同时也作为显示单元(display cell)中的储存电容的一电极。于栅极金属层14图案化后，面板基底10的电子元件大致上已经形成，但是彼此之间尚未产生电性连接，就连栅极金属层14与多晶硅层12也相隔绝。介电层16覆盖于栅极金属层14上。介电层16被图案化后，被蚀刻去除的地方会曝露一部分的多晶硅层12与栅极金属层14。金属导电层18沉积且被图案化，用来定义出面板基底10上的电子元件彼此之间所希望的局部(local)连接关系。平坦化且图案化的介电层20曝露出部分的金属导电层18。金属导电层24沉积且被图案化，除了形成面板基底10上的电子元件彼此之间所希望的大范围(global)连接关系外，也同时形成显示单元中控制液晶(liquid crystal)扭转的一个电极。

在图2中，LTPS-TFT面板200具有两个区域：阵列显示区202以及驱动电路区204。阵列显示区202中有排成一阵列的多个液晶显示单元。一般每一个液晶显示单元具有一单元选择NMOS晶体管(cell select NMOS)210、一储存电容、以及一液晶控制电极，如同图3中的区域202所示。驱动电路区204中会形成有CMOS(complementary MOS)电路，以相连接的NMOS晶体管216与PMOS晶体管218所构成。

驱动电路区204中可以形成有多个结构完全一样的移位暂存器(shiftregister)以及数位类比转换器(digital-to-analog converter)等等。所以，如图2所示，驱动电路区204中会形成有许多大致重复的图案，譬如图案208_a-208_e、206。图案208_a-208_e彼此之间完全一样。而且每个图案208中的线彼此之间也大致重复，只是长度针对某一方向(由左到右)逐渐的加长罢了。图案206中，线彼此之间大致重复，只是长度(由左到右)逐渐增长而已。

与图1不一样的，图2中新增加了许多的冗余条(dummy bar)222₁-222₅。而且，冗余条222₁-222₃都坐落于具有大致重复的线条的图案206的外边，譬如说，冗余条222₁坐落于图案206的最右边缘线的右外边，222₂坐落于图案206的最上边缘线的上外边，222₃坐落于图案206的最左边缘线的左外边。冗余条222₄-222₅也都坐落于具有大致重复的图案208_a-208_e的外边，譬如冗余条222₄位于最左图案208_a的最左边线的左外边，而冗余条222₅位于最右图案208_e的最右边线的右外边。

在生产图1的LTPS-TFT面板100的过程中，往往发现有ESD事件的发生，而损害了LTPS-TFT面板100中大致重复的图案的最外缘的导电线。这种ESD损害在金属导电层18形成前的工艺也颇为频繁。一种可能的解释如下。如同所叙述的，在金属导电层18形成前，所有的LTPS-TFT面板100上的电子元件彼此之间尚未产生电性连接，因此无从提供防护环(guard ring)以及防护二极体(protection diode)来进行ESD防护。一旦没有ESD防护的LTPS-TFT面板100遭遇到等离子体中电荷不均匀所产生的静电应力，便很容易因为放电而蒙受损害。一般ESD所最容易发生的位置是在LTPS-TFT面板100上电场最大的地方(因为会最早崩溃)。对于大致重复的导电图案而言，一般是导电图案最外缘的导电线所承受的电场，会大于导电图案内部大致重复的区域所承受的电场。所以，ESD损害便往往发生在大致重复的图案的最外缘的导电线。

图2中的冗余条(dummy bar)222₁-222₅可以保护边缘图案免受ESD损害。冗余条可以至少具有两种作用：一种是使边缘的图案的最外围的边缘导线变得比较没有那么边缘；以及，另一种是吸引ESD事件发生至冗余条上而非边缘图案上。换言之，冗余条是用来模拟或取代边缘图案的最外围的导线。因此，冗余条在图形上，便必须有所限制，以达到模拟或取代的目的。图4标示了冗余条222₄以及图案208_a的一些尺寸符号。图案208_a具有一左边缘导线404，其导线线宽为W_r、导线线长为L_r、与一邻近内部的导线406的一间距为S_r。类似的，冗余条222₄位于左边缘导线404的左侧，其导线线宽为W_d、导线线长为L_d、与左边缘导线404之间距为S_d。基本上，冗余条导线线宽W_d大于边缘导线线宽W_r，冗余条导线线长L_d大于边缘导线线长L_r，比较建议的范围是S_d/S_r介于50％-150％、W_d/W_r介于大约100％-200％、L_d/L_r介于大约100％-200％之间。

因为冗余条222₁-222₅是用来吸引ESD事件发生至冗余条上，作为一牺牲的角色，所以冗余条222₁-222₅很可能在最后产品的LTPS-TFT面板200中，存在有ESD损伤。因此，在一实施例中，冗余条222₁-222₅，于LTPS-TFT面板200供电操作时，设计为电浮动状态，并以绝缘物与任何电源相隔绝。因为ESD损伤可能产生电性上短路或是断路，如果冗余条222₁-222₅不是电浮动状态，其所导致的短路或是断路很可能使LTPS-TFT面板200有误动作的发生。冗余条222₁-222₅设计为电浮动状态，就算是因为ESD损伤而冗余条短路到某一信号线或是一电源线，也不会有误动作的发生。

一种使一冗余条为电浮动状态的方法是让冗余条完全不连接到其他的导电层。譬如说，如果冗余条222₁-222₅是以图3中的多晶硅层12所构成，则冗余条222₁-222₅上方完全的被栅极介电层13以及介电层16所覆盖，没有电性连接到金属导电层18。如果冗余条222₁-222₅是以图3中的栅极金属层14所构成，则冗余条222₁-222₅上方完全的被介电层16所覆盖，没有电性连接到金属导电层18。类似的冗余条也可以应用于多晶硅层12与栅极金属层14的外的其他导电层，提供除了防护环(guard ring)以及防护二极体(protection diode)之外，更进一步的ESD防护。

另一种使一冗余条为电浮动状态的方法是该冗余条有连接到自己以外金属层，只是于最终产品的面板上依然没有电性连接到任何电源线或是信号线。

图5显示了具有图2的LTPS-TFT面板200的一电子装置500，其可以是数码相机、手机、笔记型电脑、液晶电视、可携式数位多功能光碟(DigitalVersatile Disc；DVD)、汽车显示器、个人数字助理(Personal Digital Assistant；PDA)、显示器荧幕、平板型电脑(Tablet Computer)等。LTPS-TFT面板200用来显示由图像提供集成电路502所传来的图像信号所代表的图像。如同先前所述的，LTPS-TFT面板200在驱动电路区204，会形成有驱动电路，接受该图像信号，并据以驱动阵列显示区202中的液晶显示单元。LTPS-TFT面板200上还具有冗余条222₁-222₅，用以保护大致重复的图案的最外缘的导电线。

本发明虽以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种具有静电放电防护效应的面板，包含有：

一面板基底；以及

数个图案化的导电层，且堆迭于该面板基底上；

其中，该面板具有一阵列显示区以及一驱动电路区，该图案化的导电层其中的一第一导电层，具有数个大致重复的图案于该驱动电路区中，该第一导电层另具有一冗余条，设于该等重复性图案的一边缘图案的一外边，且该冗余条于该面板上，于供电操作时，设计为电浮动状态，以绝缘物与任何电源相隔绝，如此，该冗余条可防护该边缘图案免于静电放电损害。

2.如权利要求1的面板，其中，该冗余条与该第一导电层之外的其他导电层绝缘。

3.如权利要求1的面板，其中，该边缘图案具有数个导线，以及至少一间距，该冗余条与该导线的一边缘导线的距离大约介于该间距的50％-150％之间。

4.如权利要求1的面板，其中，该边缘图案具有数个导线，其中的一边缘导线具有一导线线宽，该冗余条的线宽大于该边缘导线线宽。

5.如权利要求4的面板，其中，该冗余条的线宽大约介于该边缘导线线宽的100％-200％之间。

6.如权利要求1的面板，其中，该边缘图案具有数个导线，其中的一边缘导线具有一导线线长，该冗余条的线长大于该边缘导线线长。

7.如权利要求6的面板，其中，该冗余条的线长大约介于该边缘导线线长的100％-200％之间。

8.如权利要求1的面板，其中，该第一导电层为一多晶硅层或一栅极金属层。

9.一种电子装置，包含有：

一图像提供集成电路，用以提供图像信号；

一面板，包含有：

一面板基底；以及

数个图案化的导电层，且堆迭于该面板基底上；

其中，该面板包含有：

一阵列显示区，形成有排成一阵列的多个显示单元；

一驱动电路区，形成有驱动电路，用以接受该图像信号，并驱动该显示单元；

其中，该图案化的导电层其中的一第一导电层，具有数个大致重复的图案于该驱动电路区中，该第一导电层另具有一冗余条，设于该等重复性图案的一边缘图案的一外边，且该冗余条于该面板上，于该电子装置供电操作时，为电浮动状态，以绝缘物与任何电源相隔绝。

10.如权利要求9的电子装置，其中该电子装置为一数码相机、一手机、一笔记型电脑、一液晶电视、一可携式数位多功能光碟、一汽车显示器、一个人数字助理、一显示器荧幕或一平板型电脑。