CN202796953U - 一种静电保护esd结构及阵列基板、显示装置 - Google Patents

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史文森
李鑫
唐磊
张莹
裴扬
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Abstract

本实用新型公开了一种静电保护ESD结构，所述ESD包括：第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管，静电起始端和静电释放端，所述第一薄膜晶体管的栅极和漏极与静电起始端连接，其源极与所述第二薄膜晶体管的栅极连接，所述第二薄膜晶体管的漏极连接静电起始端，所述第二薄膜晶体管的源极连接静电释放端；所述第二薄膜晶体管的开启阈值电压小于等于所述第一薄膜晶体管的开启阈值电压；所述第一薄膜晶体管导通时电流为60μA-200μA；所述第二薄膜晶体管导通时电流为500μA-5000μA。本实用新型还公开了一种阵列基板和显示装置，提高了ESD的电荷通过能力，解决了现有显示装置中ESD电荷传导能力过低的问题，提高了显示装置的防静电能力。

Description

一种静电保护ESD结构及阵列基板、显示装置
技术领域
本实用新型涉及显示技术领域，尤其涉及一种静电保护(ESD，Electro-StaticDischarge)结构及阵列基板、显示装置。
背景技术
由于液晶显示面板的使用环境和本身布线密度和结构，液晶显示面对防止静电的能力要求很高。
如图1所示，在薄膜晶体管显示装置(TFT-LCD)的阵列基板中，栅极线11端布置栅极ESD 12和源极线13布置源极ESD 14，以防止静电击穿。其中，栅极线11的栅极ESD 12主要由一TFT22构成，当阵列基板上TFT的栅极金属层产生静电电荷聚集时，所述静电电荷聚集产生的电压会将第一TFT22打开，并且静电电荷通过该TFT22的漏极传递到其源极，进而释放到公共电极引出线所在的金属层23，从而防止栅极端静电的聚集，阻止静电击穿。同样的，源极线13端布置源极ESD 14也通过一TFT作用，将源极线13产生聚集的静电电荷释放到公共电极引出线所在的金属层23。
通过上述可知，现有TFT-LCD的阵列基板中应用的ESD均由一个TFT构成，但由于该TFT的开启阈值电压比较高，通常为30V-100V，甚至更高；且其电荷传导能力低，通常导通时的电流在60μA-200μA，甚至更低；导致TFT-LCD的阵列基板中应用的ESD电荷传导能力过低，影响TFT-LCD的阵列基板的静电传导，以至于不能有效释放TFT-LCD中的静电。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种静电保护(ESD，Electro-Static Discharge)结构及阵列基板、显示装置，以解决现有应用于TFT-LCD的ESD电荷传导能力过低的问题。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
提供一种静电保护ESD结构，用于将静电起始端产生的静电传导到静电释放端，其特征在于，包括：第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管的栅极和漏极与静电起始端连接，其源极与所述第二薄膜晶体管的栅极连接，所述第二薄膜晶体管的漏极连接静电起始端，所述第二薄膜晶体管的源极连接静电释放端；
所述第二薄膜晶体管的开启阈值电压小于等于所述第一薄膜晶体管的开启阈值电压；
所述第一薄膜晶体管的开启阈值电压为30V-100V，导通时电流约为60μA-200μA；所述第二薄膜晶体管的开启阈值电压为5V-98V，导通时电流为500μA-5000μA。
所述静电释放端为公共电极引出线所在的金属层。
所述静电起始端为栅极线或数据线。
还提供一种阵列基板，包括多条栅极线、多条源极线和至少一个ESD结构；所述ESD结构包括：第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管，静电起始端和静电释放端，所述第一薄膜晶体管的栅极和漏极与静电起始端连接，其所述源极与所述第二薄膜晶体管的栅极连接，所述第二薄膜晶体管的漏极连接静电起始端，所述第二薄膜晶体管的源极作为静电释放端。所述静电释放端为公共电极引出线所在的金属层；
所述第二薄膜晶体管的开启阈值电压小于等于所述第一薄膜晶体管的开启阈值电压；
所述第一薄膜晶体管的开启阈值电压为30V-100V，导通时电流为60μA-200μA；所述第二薄膜晶体管的开启阈值电压为5V-98V，导通时电流为500μA-5000μA。
所述静电起始端为栅极线或数据线。
所述ESD结构有两个以上，其中一部分所述ESD结构的静电起始端分别为一条栅极线，另一部分所述ESD结构的静电起始端分别为一条数据线。
还提供一种显示装置，所述显示装置包括上述任一所述的阵列基板。
本实用新型提供的ESD及阵列基板、显示装置中，ESD包括一个第一TFT和一个第二TFT，第一TFT由静电电压打开，第二TFT由第一TFT源极打开，相较于一个第一TFT来说具有较高的电荷传导能力，静电电荷经过第二TFT传导，提高了ESD的电荷通过能力，解决了现有显示装置中ESD电荷传导能力过低的问题，提高了显示装置的防静电能力。
附图说明
图1为现有显示装置中布置ESD的示意图；
图2为本实用新型ESD的整体结构示意图；
图3为本实用新型栅极ESD的组成结构示意图；
图4为本实用新型源极ESD的组成结构示意图。
附图标记说明
11、栅极线；12、栅极ESD；13、源极线；14、源极ESD；1、信号线；2、引出线；21、栅极线所在的栅极金属层；22、TFT；23、公共电极引出线所在的金属层；31、数据线所在的源极金属层；41、第一TFT；411、第一TFT的漏极；412、第一TFT的栅极；413、第一TFT的源极；42、第五过孔；43、第四过孔；44、第二TFT；441、第二TFT的漏极；442、第二TFT的栅极；443、第二TFT的源极；45、第六过孔；51、第一TFT；511、第一TFT的漏极；512、第一TFT的栅极；513、第一TFT的源极；52、第二TFT；522、第二TFT的漏极；522、第二TFT的栅极；523、第二TFT的源极；53、第九过孔；54、第七过孔；55、第八过孔。
具体实施方式
本实用新型的基本思想是：如图2所示，提供一种用于显示装置的ESD整体结构，用于将静电起始端产生的静电传导到静电释放端。该ESD结构中包含一第一TFT(T1)和一第二TFT(T2)，所述第一薄膜晶体管的栅极和漏极与静电起始端(该静电起始端为需要静电释放的，例如显示装置的信号线，可以为阵列基板上的栅极线或数据线等)连接，即图2中信号线1；所述第一TFT的源极与所述第二TFT的栅极连接，所述第二TFT的漏极连接静电起始端，所述第二TFT的源极连接静电释放端(该静电起始端为将静电释放出去，例如显示装置的引出线，可以为阵列基板上的栅极线或数据线，公共电极引出线等)，即图2中的引出线2。该ESD的第一TFT由静电电压打开，第二TFT由通过第一TFT源极的静电电压打开，第二TFT具有较高的电荷传导能力；相比只有一个第一TFT的ESD结构，静电电荷经过第二TFT传导，提高了ESD的电荷通过能力。
一般，在显示装置的阵列基板上，栅极线分布在栅极金属层21，数据线分布在数据线所在的源极金属层31，公共电极引出线分布在其所在的金属层上。具体地，如图3所示，本实用新型的一种栅极EDS结构，主要包括：第一TFT41和第二TFT44，所述栅极ESD中第一TFT 41的漏极411连接于所述阵列基板的栅极金属层21，第一TFT 41的栅极412也连接在所述阵列基板的栅极金属层21，第一TFT 41的源极413连接于第二TFT44的栅极442，所述栅极ESD中第二TFT 44的漏极441连接于所述阵列基板的栅极金属层21，第二TFT 44的源极443连接所述公共电极引出线所在的金属层23。
优选的，第一TFT 41的源极413和第二TFT44的栅极442不在同一层时，第一TFT 41的源极413通过第四过孔43连接第二TFT44的栅极442。
优选的，第一TFT 41的漏极和所述阵列基板的栅极金属层21不同层时，第一TFT 41的漏极411通过第五过孔42连接所述阵列基板的栅极金属层21。
优选的，第二TFT44的源极与所述阵列基板的栅极金属层21时，第二TFT44的源极441通过第六过孔45连接所述阵列基板的栅极金属层21。
优选的，此实施例中第一TFT 41的栅极和第二TFT44的栅极与所述ESD的栅极线，即与所述阵列基板的栅极金属层21同层制作；
优选的，此实施例中第一TFT 41源极和第二TFT44的源极与所述公共电极引出线同层制作，可以节省第二TFT44的源极与所述公共电极引出线连接过孔等工艺。
优选的，所述公共电极引出线可以和阵列基板的源极线同层制作，可以节省工艺步骤。
如图4所示，本实用新型的一种源极ESD结构，主要包括：第一TFT51和第二TFT 52，其中，第一TFT 51的源极513连接于第二TFT 52的栅极522。
具体地，如图4所示，所述源极ESD中第一TFT 51的漏极511连接所述阵列基板的数据线所在的金属层31，栅极512连接所述阵列基板的数据线所在的金属层31，所述源极ESD中第二TFT 52的漏极521连接数据线所在的金属层31，源极523连接所述阵列基板的公共电极引出线所在的金属层23。
优选的，第一TFT 51的源、漏极与与第二TFT 52的栅极不在同一层时，第一TFT 51的源极513通过第七过孔54连接第二TFT 52的栅极522。
优选的，第一TFT 51的源、漏极与所述阵列基板的数据线不同层时，所述源极ESD中第一TFT 51的漏极511通过第八过孔55连接所述阵列基板的数据线所在的金属层31。
优选的，第二TFT 52的源、漏极与公共电极引出线不同层时，第二TFT 52的源极523通过第九过孔53连接所述阵列基板的公共电极引出线所在的金属层23。
优选的，此实施例中的第一TFT 51的漏极和第二TFT 52的漏极与所述阵列基板的数据线同层。
优选的，此实施例中的第一TFT 51和第二TFT 52的栅极与所述阵列基板的公共电极引出线同层。
优选的，此实施例中公共电极引出线可以与该阵列基板的栅线同层制作，可以节省工艺步骤。
相应的，本实用新型提供了一种阵列基板，所述阵列基板包括上述的栅极ESD和/或上述的源极ESD。
优选的所述栅极ESD设置在阵列基板栅极线的末端；所述源极ESD设置在阵列基板数据线的末端。
实际应用中，一般在每条栅极线的末端均设置一个栅极ESD，和/或在每条数据线的末端均设置一个源极ESD，因此，显示装置中可以包括至少一个栅极ESD和/或至少一个源极ESD。
优选的，所述ESD结构有两个以上，其中一部分所述ESD结构的静电起始端分别为一条栅极线，另一部分所述ESD结构的静电起始端分别为一条数据线，具体数目可以根据栅极线或数据线的数目来确定。
相应的，本实用新型提供了一种显示装置。具体地，所述显示装置可以为：液晶面板、电子纸、OLED面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
实际应用中，如图3所示，当显示装置阵列基板栅极线所在的栅极金属层21产生静电电荷聚集时，产生的静电电压通过第五过孔42到达第一TFT 41的漏极411和栅极412，在所述静电电荷聚集产生的静电电压达到第一TFT41的导通电压时，第一TFT 41的栅极打开，第一TFT 41的漏极411与源极413导通，之后，静电电流经第一TFT 41源极413到达第二TFT 44的栅极442，第二TFT 14的栅极442打开，栅极金属层21上静电电流经第六过孔45，由第二TFT 44的漏极441和源极443，到达公共电极引出线所在的金属层23，使得栅极金属层21上产生的静电电荷导通到公共电极引出线上，得到释放，防止静电击穿。
实际应用中，如图4所示，当显示装置阵列基板数据线所在的金属层31产生静电电荷聚集时，产生的静电电压通过第八过孔55到达第一TFT 51的漏极511和栅极512，在所述静电电荷聚集产生的静电电压达到第一TFT 51的导通电压时，第一TFT 51的栅极打开，第一TFT 51的漏极511与源极513导通，静电电流经第一TFT 51漏极511、源极513到达第二TFT52的栅极522，第二TFT 52的栅极522打开，静电电流经由第二TFT 52的漏极521和源极523，流经过第九过孔53到达公共电极所在的金属层23，使得数据线所在的金属层31上产生的静电电荷导通到公共电极引出线上，得到释放，防止静电击穿。
需要说明的是，上述的各第一TFT均可以为现有的ESD结构中TFT，第二TFT的开启阈值电压小于等于同一ESD结构中第一TFT的开启阈值电压；所述第一薄膜晶体管的开启阈值电压为30V-100V，导通时电流为60μA-200μA；所述第二薄膜晶体管的开启阈值电压为5V-98V，导通时电流为500μA-5000μA。一般，TFT的开启阈值电压和导电能力由其沟道宽长比来决定，实际应用中，可以通过改变TFT沟道的宽长比来得到上述的第一TFT或第二TFT。
优选的，第一TFT的开启阈值电压为30V-100V，导通时电流约为60μA-200μA；第二TFT的开启阈值电压为5V-30V，且小于同一ESD结构中第一TFT的开启阈值电压，导通时电流为500μA-5000μA。
需要说明的是，上述各第一TFT和第二TFT的源极和漏极的制作工艺相同，名称上是可以互换的，其可根据电压的方向在名称上改变。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种静电保护ESD结构，用于将静电起始端产生的静电传导到静电释放端，其特征在于，包括：
第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管的栅极和漏极与静电起始端连接，其源极与所述第二薄膜晶体管的栅极连接，所述第二薄膜晶体管的漏极连接静电起始端，所述第二薄膜晶体管的源极连接静电释放端；
所述第二薄膜晶体管的开启阈值电压小于等于所述第一薄膜晶体管的开启阈值电压；
所述第一薄膜晶体管的开启阈值电压为30V-100V，导通时电流为60μA-200μA；所述第二薄膜晶体管的开启阈值电压为5V-98V，导通时电流为500μA-5000μA。
2.根据权利要求1所述的ESD结构，其特征在于，所述静电释放端为公共电极引出线所在的金属层。
3.根据权利要求1所述的ESD结构，其特征在于，所述静电起始端为栅极线或数据线。
4.一种阵列基板，其特征在于，包括多条栅极线、多条源极线和至少一个ESD结构；所述ESD结构包括：
第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管，静电起始端和静电释放端，所述第一薄膜晶体管的栅极和漏极与静电起始端连接，其所述源极与所述第二薄膜晶体管的栅极连接，所述第二薄膜晶体管的漏极连接静电起始端，所述第二薄膜晶体管的源极作为静电释放端；
所述第二薄膜晶体管的开启阈值电压小于等于所述第一薄膜晶体管的开启阈值电压；
所述第一薄膜晶体管的开启阈值电压为30V-100V，导通时电流为60μA-200μA；所述第二薄膜晶体管的开启阈值电压为5V-98V，导通时电流为500μA-5000μA。
5.根据权利要求4所述的阵列基板，其特征在于，所述静电释放端连接公共电极引出线所在的金属层。
6.根据权利要求4所述的阵列基板，其特征在于，所述静电起始端为栅极线或数据线。
7.根据权利要求4所述的阵列基板，其特征在于，所述ESD结构有两个以上，其中一部分所述ESD结构的静电起始端分别为一条栅极线，另一部分所述ESD结构的静电起始端分别为一条数据线。
8.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求4至7任一项所述的阵列基板。
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