CN1326241C - 显示器的静电放电防护方法及其静电放电防护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种显示器的静电放电防护方法及其静电放电防护电路布局。上述静电放电防护方法为将一第一输入信号线分流为多个第二输入信号线，并在每一第二输入信号线的周围分别设置一静电放电防护装置，用以防护通过第二输入信号线的静电放电，之后将上述第二输入信号线合流为一第三输入信号线。上述静电放电防护电路布局包含一第一输入信号线，多个第二输入电源线分流自第一输入信号线，一静电放电防护装置分别设置在每一第二输入信号线的周围，用以防护通过上述第二输入信号线的静电放电，以及一第三输入信号线将上述第二输入信号线合流为一。
Description
技术领域
本发明有关于一种显示器的静电放电(Electrostatic discharge，ESD)防护方法及其静电放电防护装置，特别有关于一种可提高ESD耐受能力的静电放电防护方法及装置。
背景技术
液晶显示器(liquid crystal display；LCD)是一种平面显示器，其包含两片具有透明电极的基材及一液晶层夹于两基材间，此两片基材一般为一形成有薄膜晶体管的基材与一形成有彩色滤光片的基材。于液晶显示器中，可借由改变施加于液晶层的电压而控制穿透液晶层的光。
薄膜晶体管基材上形成有彼此交错的N条栅极线与M条数据线，并在N×M矩阵中定义出多个画素。每一画素中形成有一个画素电极且画素电极经由如薄膜晶体管的开关装置连接至栅极与数据线。薄膜晶体管可根据传送过栅极线的扫瞄信号状态来对传送过数据线的显示信号加以控制。
大多数LCD皆制作于玻璃基材上，然而因玻璃材质不导电，当在基板上有意外的电荷累积时，例如静电，玻璃基板无法将静电的电荷有效疏散，而可能导致绝缘膜或薄膜晶体管因静电放电而损害。
在LCD工艺中，在组合薄膜晶体管基材与彩色滤光片基材后所产生的静电放电，即使其仅具有小量电荷，仍会引起高电压，而降低基材品质。此外，由于静电电荷常在基材的切割步骤间产生，并经栅极与数据衬垫(data pad)流入包含画素区的主动区域，进而损坏薄膜晶体管的通道。
此外，此种静电放电效应对薄膜晶体管造成的损害，对低温多晶硅(LowTemperature Poly-Silicon，LTPS)薄膜晶体管而言特别明显。LTPS与传统非晶硅a-Si TFT-LCD最大差异在于LTPS薄膜晶体管经过激光回火(LaserAnneal)工艺步骤，将a-Si的薄膜转变为多晶硅(Poly-Si)薄膜层，可大幅提升晶体管载流子移动率达200倍以上由于LTPS技术可提升电子迁移率达200(cm2/V-sec)，有利于TFT组件小型化，并提高面板开口率，使得显示亮度增加、降低耗电率。
虽然低温多晶硅的薄膜晶体管比起非晶硅的晶体管有较高的迁移率、较低的临界电压，并且同样可以大面积地制作在玻璃基板上，但是在低温多晶硅薄膜晶体管显示面板上，由于工艺中大量静电电荷累积会击穿内部驱动电路的晶体管，而造成实质性的破坏，所以在LTPS工艺中需要在电路的周围设计静电放电(Electro-Static Discharge，ESD)防护电路。
图1显示一习知用于液晶显示器之静电放电防护电路图。如图1所示，目前所采用的静电放电防护电路一般是利用PMOS晶体管MP1、NMOS晶体管MN1等结构，将静电放电电流由输入信号端Ti引导到电源线(VDD或VSS)或参考接地线(未图示)，以避免静电放电脉冲由信号端To进入而破坏内部电路。静电放电防护装置的具体电路布局一般采用侧向布局方式，如图2所示，以避开原来的输入信号线Ti-To，然而如此不但在布局面积的使用上较无效率，且当静电放电电流自输入端Ti流入时，由于每一NMOS晶体管MN、或PMOS晶体管MP与输入信号线Ti-To的距离不等，所产生的等效电阻亦不相同，因此，在静电放电电流进入电路时，电流会选择最小的路径作优先的导通的路径，故在图2中最靠近输入信号线Ti-To的MOS晶体管将优先被开启以承受静电放电电流，之后才会顺序开启其次的MOS晶体管，如此，这些较靠近输入信号线Ti-To的MOS晶体管会承受较大的静电放电电流而容易造成损害，且当输入端近端的MOS(MPi、MNi)一经损坏，全体静电放电防护电路甚至会受影响而失去其作用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一显示器的静电放电防护方法与静电放电防护装置，其可有效提高布局面积的使用效率，并且也可以提高静电放电防护组件开启的速度，来达到提高整体面板静电放电耐受度的能力。
为达成上述目的，本发明提供一显示器的静电放电防护方法，其首先将一第一输入信号线分流为多个第二输入信号线，接着在每一第二输入信号线的周围分别设置一静电放电防护单元，用以防护通过第二输入信号线的静电放电，之后将上述第二输入信号线合流为一第三输入信号线。
上述静电放电防护方法中，当静电放电脉冲进入该第一输入信号线时，其被分流至该等第二输入信号线而分别开启该等静电放电防护装置，使此静电放电脉冲被导离该等第二输入信号线，而不会进入第三输入信号线。
本发明尚提供一显示器的静电放电防护装置，其包含一第一输入信号线，多个第二输入信号线分流自第一输入信号线，一静电放电防护单元分别设置在每一第二输入信号线之周围，用以防护通过上述第二输入信号线的静电放电，以及一第三输入信号线将上述第二输入信号线合流为一。
本发明提供的显示器的静电放电防护方法及其静电放电防护电装置中，该静电放电防护装置可为一二极管或一金属氧化物半导体晶体管(MOSFET)，该静电放电防护装置可与一供应电源线耦接，例如耦接VDD或VSS；亦可与一参考电源耦接，例如参考接地GND。
本发明提供的静电放电防护方法及静电放电防护装置可适用于所有应用薄膜晶体管作为驱动开关组件的显示器，例如有机电机发光显示器与液晶显示器，特别是应用低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS-TFT)的显示器，其中上述第三输入信号线可与液晶显示器的栅极线或数据线电性相连。
综上所述，本发明中主要借由改变静电放电防护电路的布局方式，同时利用现有的工艺技术来制作静电放电防护组件(如金属氧化物半导体晶体管或二极管)以形成静电放电防护电路。在布局方法上，借由将输入电源线分为多组，透过此电源线下方或上方的静电放电防护组件来形成静电放电保护电路，如此可提高布局面积的使用效率，并且也可以提高保护组件开启的速度，来达到提高整体面板静电放电耐受度的能力。
附图说明
图1显示一习知用于液晶显示器的静电放电防护电路图
图2显示图1中电路的具体电路布局方式。
图3显示一依据本发明静电放电防护方法所制作的静电放电防护电路布局。
符号说明：
MP1～PMOS；MN1～NMOS；
MPi、MNi～输入端近端的MOS；
MPj、MNj～输入端远程的MOS；
MP1～n、MN1～n～静电放电防护装置；
T1～第一输入信号线；T2～第二输入信号线；
T3～第三输入信号线；
Ti～输入端；Ti-To～输入信号线；
VDD～供应电压；VSS～接地电压
B1～分流部；B2～汇流部。
具体实施方式
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
图3显示一依据本发明静电放电防护方法所制作的静电放电防护电路布局。
本发明中的各种静电放电防护单元(或组件)可在形成输入信号线之前或之后加以制作。在本实施例中，是在制作输入信号线之后予以制作，且本实施例中所采用的静电放电防护单元(MP1～MPn及MN1～MNn)是分别为由PMOS晶体管与NMOS晶体管所构成。透过特定的连接方式(如图1的MOS晶体管所示的连接方式)，上述静电防护单元(MP1～MPn及MN1～MNn)可以具有等效于二极管的功能。当然，上述静电放电防护单元(MP1～MPn及MN1～MNn)亦可直接采用二极管组件来构成。
依据本发明提供的静电放电防护方法，先将一第一输入信号线T1分流为多个第二输入信号线T2，其中每一第二输入信号线的线宽是小于第一输入信号线的线宽。接着，将所有第二输入信号线T2合流为一第三输入信号线T3。之后，对应每一第二输入信号线T2，分别设置静电放电防护单元(MP1～MPn及MN1～MNn)，用以将出现在该第一输入信号线的静电放电脉冲，透过该等第二输入信号线及静电放电防护单元进行分流及疏通。
应用上述方法，可得出本实施例之显示器的静电放电防护装置，其包括一第一输入信号线T1；多个第二输入信号线T2，自上述第一输入信号线T1分枝而出；一第三输入信号线T3，汇集上述多个第二输入信号线，并耦接上述显示器的内部电路；以及，多个静电放电防护单元(MP1～MPn、MN1～MNn)，对应每一上述第二输入信号线T2而设置，用以将出现在上述第一输入信号线T1的静电放电脉冲，透过上述多个第二输入信号线T2及静电放电防护单元(MP1～MPn、MN1～MNn)进行分流及疏通。
在此实施例中，请参照图3，要注意的是上述多个第二输入信号线T2是互相平行地设置且其线宽小于第一输入信号线；再者，在第一输入信号线T1和上述多个第二输入信号线T2之间更具有一分流部B1，上述分流部B1的线宽大于多个第二输入信号线的线宽总合、也大于第一输入信号线的线宽，用以提供足够大的面积，以便能够均匀地分流静电放电脉冲的放电电流至上述第二输入信号线T2及其对应的静电放电防护单元；又，在第三输入信号线T3和上述多个第二输入信号线T2之间亦具有一汇流部B2，上述汇流部B2的线宽大于多个第二输入信号线的线宽总合、也大于第一输入信号线的线宽用以提供足够大的面积。
此外，再请参照图3，上述多个静电放电防护单元(MP1～MPn、MN1～MNn)，是分别地配合上述互相平行的多个第二输入信号线T2而设置，借以形成紧密排例的结构，进而提高布局面积的使用效率。又，上述多个静电放电防护单元(MP1～MPn、MN1～MNn)除了耦接其中一条第二输入信号线外，亦耦接至一供应电源线，用以将静电放电脉冲疏通至所耦接的供应电源线，在此实施例中以MPn和MNn为例，是分别耦接至系耦接供应电源线VDD和VSS；但是并非限定于此，亦可以耦接至参考电源线，例如参考接地GND(未图示)。
对一显示器而言，尤其是应用LTPS-TFT作为驱动开关组件的显示器，若配合将本发明的静电放电防护装置，设置在显示器面板的信号输入端，则可达到静电放电防护的作用。
如此一来，当LTPS-TFT显示器的面板上，若出现静电电荷累积时，上述静电电荷将由第一输入信号线T1分流成多个静电放电电流而输入至上述多个第二输入信号线T2，再分流至各个静电放电保护单元(MP1～MPn及MN1～MNn)之后，即迅速平均地开启上述多个静电放电防护单元，而将此静电放电流导出至供应电源线VDD或VSS以避免对内部电路产生破坏，而达到保护内部电路的功用，这样每一个静电放电防护单元平均地分担静电放电电流，而避免任一个静电放电防护单元因为承受过大的电流而损伤，而尚失静电保护的功效；由此可知，本案的静电耐受度因此可以提升。
本发明所提供的静电放电防护方法与静电放电防护电路布局适用于所有应用薄膜晶体管作为驱动开关组件的显示器，例如有机电激发光显示器与液晶显示器，尤其是应用低温多晶硅薄膜晶体管的显示器中更能显示其增加静电放电防护耐受力的功效。
将本实施例中的第三输入信号线T3与显示器驱动电路中的栅极线或数据线相连后，当静电放电脉冲进入第一输入信号线T1时，静电放电脉冲会被分流至第二输入信号线T2而分别开启静电放电防护装置(MP1～n、MN1～n)，使此静电放电脉冲被导离第二输入信号线T2，而可避免进入第三输入信号线T3，故可避免显示器的内部电路栅极线或数据线等遭受静电放电的损害。
Claims (9)
1.一种显示器的静电放电防护方法，包括：
将一第一输入信号线分流为多个第二输入信号线；
将该第二输入信号线合流为一第三输入信号线，该第三输入信号线耦接该显示器的内部电路；以及
对应每一该第二输入信号线，分别设置至少一静电放电防护单元，用以将出现在该第一输入信号线的静电放电脉冲，透过该第二输入信号线及该静电放电防护单元进行分流及疏通。
2.根据权利要求1所述的显示器的静电放电防护方法，其中该静电放电防护单元为选自于下列群组：一二极管或一金属氧化物半导体晶体管；且该静电放电防护单元耦接一供应电源线或耦接一参考电源线。
3.根据权利要求2所述的显示器的静电放电防护方法，其中当静电放电脉冲进入该第一输入信号线时，其被分流至该第二输入信号线而分别开启该静电放电防护单元，使此静电放电脉冲透过该第二输入信号及该静电放电防护单元而被疏导至该供应电源线或该参考电源线。
4.根据权利要求1所述的显示器的静电放电防护方法，其中该第二输入信号线的线宽小于该第一输入信号线的线宽。
5.一种显示器的静电放电防护装置，包括：
一第一输入信号线；
多个第二输入信号线，自该第一输入信号线分流而出；
一第三输入信号线，汇集该第二输入信号线，并耦接该显示器的内部电路；
多个静电放电防护单元，对应每一该第二输入信号线而设置，用以将出现在该第一输入信号线的静电放电脉冲，透过该第二输入信号线及该静电放电防护单元进行分流及疏通。
6.根据权利要求5所述的显示器的静电放电防护装置，其中该静电放电防护单元选自于下列群组：一二极管或一金属氧化物半导体晶体管；且该静电放电防护单元耦接一供应电源线或耦接一参考电源线。
7.根据权利要求6所述的显示器的静电放电防护装置，其中当静电放电脉冲进入该第一输入信号线时，其被分流至该第二输入信号线而分别开启该静电放电防护单元，使此静电放电脉冲透过该第二输入信号及该静电放电防护单元而被疏导至该供应电源线或该参考电源线。
8.根据权利要求5所述的显示器的静电放电防护装置，其中该第二输入信号线的线宽小于该第一输入信号线的线宽。
9.根据权利要求5所述的显示器的静电放电防护装置，更包括一分流部设置于该第一输入信号线及该第二输入信号线之间，及一汇流部设置于该第三输入信号线及该第二输入信号线之间；该分流部的线宽及汇流部的线宽分别大于该第二输入信号线的线宽总合，也大于该第一输入信号线的线宽。
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