DE10228517B4

DE10228517B4 - Schutzschaltung und -verfahren gegen elektrostatische Entladung in einem TFT-LCD

Info

Publication number: DE10228517B4
Application number: DE10228517A
Authority: DE
Inventors: Hyun-Kyu Lee; Young-Goo Kim
Original assignee: LG Philips LCD Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2001-07-10
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2022-06-27
Also published as: US20030020845A1; TW575766B; US6791632B2; DE10228517A1; KR20030005797A; JP4439163B2; JP2003107528A; CN1299359C; CN1396656A; KR100386849B1

Abstract

Schaltung gegen elektrostatische Entladung für ein Flüssigkristalldisplay, mit:
einer Vielzahl von Gateleitungen (G1-G768), die auf einem ersten Substrat (102) in einer Zeilenrichtung ausgebildet sind;
einer Vielzahl von Datenleitungen (D1-D3072), die auf dem ersten Substrat (102) in einer Spaltenrichtung ausgebildet sind;
einer auf dem ersten Substrat (102) ausgebildeten Gate-Kurzschlussleitung (GSL);
einer auf dem ersten Substrat (102) ausgebildeten Daten-Kurzschlussleitung (DSL);
einer gemeinsamen Elektrode, die auf einem zweiten Substrat (101) ausgebildet ist;
einer Vielzahl erster ESD-Schutzeinheiten (GESD1-GESD768, GLESD1-GLESD768), die die jeweiligen Gateleitungen (G1-G768) mit der Gate-Kurzschlussleitung (GSL) verbinden;
einer Vielzahl zweiter ESD-Schutzeinheiten (DESD1-DESD3072, DLESD1-DLESD3072); die die jeweiligen Datenleitungen (D1-D3072) mit der Daten-Kurzschluss-leitung (DSL) verbinden;
mindestens einer dritten ESD-Schutzeinheit (CESD1, CESD2), die die Gate-Kurzschlussleitung (GSL) mit der Daten-Kurzschlussleitung (DSL) verbindet;
dadurch gekennzeichnet dass,
eine vierte ESD-Schutzeinheit (IESD) die Daten-Kurzschlussleitung (DSL) direkt mit der gemeinsamen Elektrode (103) von der ersten der zweiten ESD-Schutzeinheiten (DESD1) aus...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schaltung, die Dünnschichttransistoren (TFTs) einer Flüssigkristalldisplay(LCD)-Vorrichtung gegen elektrostatische Entladung schützt.

Erörterung der einschlägigen Technik

Kathodenstrahlröhren (CRTs) waren für Anwendungen die hauptsächlichen Anzeigevorrichtungen. Jedoch wurden verschiedene Flachtafeldisplay-Vorrichtungen entwickelt, die kleiner und leichter sind und weniger Energie verbrauchen. Insbesondere wurde ein Dünnschichttransistor-Flüssigkristalldisplay (TFT- LCD) entwickelt, das sehr dünn ist und über hervorragende Farbeigenschaften verfügt, und es wurde allgemein verbreitet.

Im Allgemeinen ist eine Flüssigkristalldisplay-Vorrichtung eine Vorrichtung zum Anzeigen von Bildern, die Datensignalen entsprechen, wie sie einzeln an in einer Matrix ausgerichtete Pixel angelegt werden. Die Pixel steuern die Lichtdurchlässigkeit, um ein Bild zu erzeugen. Demgemäß verfügt eine Flüssigkristalldisplay-Vorrichtung über sowohl eine Pixelmatrix als auch integrierte Treiberschaltungen (IC) zum Ansteuern der Pixel.

Die 1 ist eine Schnittansicht, die eine teilgeschnittene Ansicht eines TFT-LCD-Displays zeigt, und die 2 ist ein schematisches Schaltbild, das ein TFT-LCD zeigt. Nachfolgend werden jeweilige Komponenten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Im Display mit TFT-Array ist ein TFT-Substrat (das untere Substrat in der 1) mit zwei oder mehr Metallschichten, einer Isolierschicht, einer Schicht aus amorphem Silicium, einer Indiumzinnoxid(ITO)-Schicht versehen, und auf einem Glassubstrat 102 sind andere erforderliche Elemente abgeschieden, um einen TFT 107, einen Speicherkondensator 108, eine Pixelelektrode 104 und andere Strukturen zum Erzeugen eines einzelnen Pixels zu bilden. Außerdem verfügt das TFT-Substrat über Datenleitungen, die mehrere Pixel miteinander verbinden, um eine Pixelmatrix zu erzeugen. Außerdem werden Bondflecken 106 an den Enden jeweiliger Datenleitungen zum Anlegen von Datensignalen verwendet.

Die 1 zeigt auch ein Farbfiltersubstrat (das obere Substrat in der 1), das auf einem Glassubstrat 101 aufgebaut ist. Das Farbfiltersubstrat verfügt über eine Schwarz matrix 109 (günstigerweise aus Cr), die selektiv Licht sperrt, und RGB-Farbfilter 110 auf jeweiligen Pixeln des TFT-Substrats. Außerdem ist auf den Boden des Farbfiltersubstrats ein ITO-Dünnfilm 103 aufgetragen, der eine gemeinsame Elektrode bildet.

Auf den Substraten befinden sich Ausrichtungsfilme 111 zum Ausrichten von Flüssigkristallmolekülen in vorbestimmten Richtungen. Das TFT- und das Farbfiltersubstrat bilden einen Zwischenraum, der durch Abstandshalter 112 gleichmäßig aufrecht erhalten wird. Im Zwischenraum ist ein Flüssigkristall untergebracht.

Zwischen einem Spannungsanlegeanschluss des TFT-Substrats und dem ITO-Dünnfilm 103 ist durch Silberpunkte 114 ein elektrischer Anschluss hergestellt. Dies ermöglicht es, eine Spannung an die gemeinsame Elektrode (den ITO-Dünnfilm 103) anzulegen.

Eine strukturierte Abdichtung 113, die um den Umfang der Substrate herum positioniert ist, wirkt als Kleber, der das TFT-Arraysubstrat und das Farbfiltersubstrat aneinander befestigt. Die Abdichtung 113 hält auch den Flüssigkristall zwischen den zwei Substraten fest.

Es wird nun auf die 2 Bezug genommen, gemäß der auf dem TFT-Substrat 102 mehrere Datenleitungen zum Übertragen von Datensignalen, wie sie von einer integrierten Datentreiberschaltung 201 an die Pixel angelegt werden, und mehrere Gateleitungen zum Übertragen von Gatesignalen, wie sie von einer integrierten Gatetreiberschaltung 202 angelegt werden, an die Pixel vorhanden sind. Die Daten- und die Gateleitungen sind rechtwinklig zueinander abgebildet. In Endabschnitten der Daten- und der Gateleitungen sind Bondflecken 106 (siehe die 1) ausgebildet, an die die Datensignale und die Gatesignale angelegt werden. Die einzelnen Pixel sind nahe den Schnittstellen der Daten- und der Gateleitungen positioniert.

Die integrierte Gatetreiberschaltung 202 legt Gatesignale an die Vielzahl der Gateleitungen an, damit die Pixel zeilenweise ausgewählt werden, während die Datensignale an die Pixel in der ausgewählten Zeile angelegt werden.

Die TFTs 107 (siehe die 1) werden als Schaltbauteile verwendet, und sie sind in den einzelnen Pixeln ausgebildet. Wenn an die Gateelektrode eines TFT über eine Gateleitung ein Gatesignal angelegt wird, wird zwischen der Source- und der Drainelektrode des TFT ein leitender Kanal ausgebildet. Dann steuert ein angelegtes Datensignal, das über eine Datenleitung an die TFT-Drainelektrode angelegt wird, die Lichttransmission dieses Pixels.

Da die Glassubstrate 101 und 102 Isolatoren sind, kann sich auf dem Glas statische Elektrizität ansammeln, wie sie während des Herstellprozesses des TFT-Arrays erzeugt wird. Auch kann statische Elektrizität durch verschiedene Behandlungen erzeugt werden, wie sie bei den verschiedenen Substraten angewandt werden. Derartige statische Elektrizität kann zu einer Beschädigung des TFT-Arrays durch elektrostatische Entladung führen. Ferner kann statische Elektrizität dazu führen, dass Staubteilchen an das Glassubstrat angezogen werden, die das TFT-Array und das Farbfilterarray verschmutzen können.

Um statische Elektrizität zu verringern, können Herstellausrüstungen und verschiedene zum Herstellen eines TFT-LCD verwendete Prozesse so behandelt werden, dass die statische Elektrizität minimiert wird. Jedoch muss ein gut konzipiertes TFT-Array immer noch Schutz gegen elektrostatische Ent ladung enthalten.

Statische Elektrizität ist ein spezielles Problem, da im TFT-Array verwendete TFT-Bauteile zu statischer Beschädigung neigen, da der Gateisolierfilm leicht durch relative Energiepegel zerstört werden kann. Daher muss, um das TFT-Array zu schützen, die Induktion statischer Elektrizität in den Gate- und Datenleitungen verhindert werden. Eine Art, um dies auszuführen, besteht im elektrischen Kurzschließen der Gatesignalleitungen und der Datensignalleitungen miteinander. Wenn z. B. zwischen einer Gateleitung und einer benachbarten Datenleitung statische Elektrizität erzeugt ist, kann eine Beschädigung verhindert werden, wenn dafür gesorgt wird, dass die zwei Leitungen dasselbe Potenzial aufweisen.

Während es wirkungsvoll ist, Gate- und Datenleitungen direkt miteinander zu verbinden, verhindern derartige Verbindungen elektrische Testvorgänge zum Ermitteln von Unterbrechungen in Signalleitungen oder fehlerhafter TFTs. Ferner können keine Funktionstests ausgeführt werden. Daher wurde eine Schutzschaltung entwickelt, die gegen Beschädigung durch elektrostatische Entladung schützt, jedoch eine Untersuchung der einzelnen Pixel ermöglicht. Diese Schutzschaltung besteht aus Elementen, die sich zwischen jeweiligen Gateleitungen und einer Gate-Kurzschlussleitung befinden, sowie zwischen jeweiligen Datenleitungen und einer Daten-Kurzschlussleitung. Die Schutzschaltung ist in der 3 dargestellt.

Die 3 zeigt eine Vielzahl von Gateleitungen (G1 bis G768), die in Zeilenrichtung auf einem Substrat 102 ausgebildet sind. Die 3 zeigt auch eine Vielzahl von Datenleitungen (D1 bis D3072), die auf dem Substrat 102 in einer Spaltenrichtung ausgebildet sind. Auch sind eine Gate-Kurzschlussleitung GSL, eine Daten-Kurzschlussleitung DSL und die die gemeinsame Elektrode bildende ITO-Schicht dargestellt. Die Gate-Kurzschlussleitung empfängt eine Gatespannung von niedrigem Pegel (Vgl), während die Daten-Kurzschlussleitung DSL eine gemeinsame Spannung (Vcom) empfängt.

Die 3 zeigt auch eine Vielzahl von Gateleitungs-ESD-Schutzeinheiten GESD1 bis GESD768 sowie GLESD1 bis GLESD768 sowie eine Vielzahl von Datenleitungs-ESD-Schutzeinheiten DESD1 bis DESD3072 sowie DLESD1 bis DLESD3072. Die Gateleitungs-ESD-Schutzeinheiten verbinden die Vorderenden der Gateleitungen G1 bis G768 mit der Gate-Kurzschlussleitung GSL, während die Datenleitungs-ESD-Schutzeinheiten die Vorderenden der Datenleitungen D1 bis D3072 mit der Daten-Kurzschlussleitung DSL verbinden. Außerdem verbinden ESD-Schutzverbindungseinheiten CESD1 und CESD2 die Gate-Kurzschlussleitung GSL mit der Daten-Kurzschlussleitung DSL. Schließlich verbinden ESD-Schutzinduktionseinheiten IESD1 und IESD2 die Datenleitungs-ESD-Schutzeinheiten DESD1 und DESD3072 mit dem ITO.

Wenn ein Bild erzeugt wird, wird eine Spannung Vgl niedrigen Pegels an alle Gateleitungen mit Ausnahme der aktuell angesteuerten Gateleitung angelegt. Diese angesteuerte Leitung erhält eine hohe Gatespannung, die die mit dieser Leitung verbundenen TFTs einschaltet. So ist die Gateleitungsspannung entweder Vgl oder eine hohe Gatespannung. Da die in der 3 dargestellte Schutzschaltung gegen hohe (statische) Spannungen schützt, ist es günstig, die Gate-Kurzschlussleitung GSL mit der Gatespannung Vgl niedrigen Pegels zu verbinden. Auf diese Weise werden die Schutzbauteile (wie GESD1 bis GESD768) durch die Differenz zwischen dem Hochspannungspegel und Vgl belastet (statt durch die Differenz zwischen der hohen Gatespannung und Masse). Wenn an der ESD-Schutzeinheit ein anormales Signal, wie ein Störsignal oder statische Elektrizität niedrigen Pegels, erzeugt wird, kann sie leiten und einen Einfluss auf benachbarte Gateleitungen ausüben. Andernfalls, wenn die Gatespannung Vgl an der Gate-Kurzschlussleitung GSL anliegt, existiert keine Spannung an der ESD-Schutzeinheit (mit Ausnahme einer solchen, die die Spannung hohen Pegels erhält). Dies stabilisiert den Zustand der ESD-Schutzeinheiten. Auch werden die mit der DSL verbundenen ESD-Schutzeinheiten dadurch stabilisiert, dass Vcom an die Daten-Kurzschlussleitung DSL angelegt wird.

Nachfolgend wird der Betrieb der in der 3 dargestellten ESD-Schutzschaltung beschrieben. Als Erstes werden, wenn statische Elektrizität hoher Spannung in einer der Gateleitungen G1 bis G768 erzeugt wird, die zugehörigen Gateleitungs-ESD-Schutzeinheiten GSD1 bis GSD768, die an den Vorderenden der Gateleitungen G1 bis G768 angebracht sind, eingeschaltet, um so statische Elektrizität auf alle Gateleitungen über die Gate-Kurzschlussleitung GSL und die anderen ESD-Schutzeinheiten (die bidirektional wirken) zu verteilen. Außerdem werden die mit den Hinterenden der Gateleitungen G1 bis G768 verbundenen Gateleitungs-ESD-Schutzeinheiten GLESD1 bis GLESD768 eingeschaltet, um so statische Elektrizität auf die Gate-Kurzschlussleitung GSL (und so auf die anderen Gateleitungen) zu verteilen. Außerdem wird statische Elektrizität durch die Anschluss-ESD-Schutzeinheiten CESD1 und CESD2 auf die Daten-Kurzschlussleitung DSL verteilt.

Ladungen, die durch die Verbindungs-ESD-Schutzeinheiten CESD1 und CESD2 laufen, werden dann über die Daten-Kurzschlussleitung DSL durch die Induktions-ESD-Schutzeinheit IESD1 über die Datenschutzeinheiten DESD1 bis DESD3072 auf die Datenleitungen D1 – D3072 verteilt. Außerdem werden Ladungen auf der Daten-Kurzschlussleitung DSL über die Datenleitungs-ESD-Schutzeinheiten DLESD1 bis DLESD3072 auf die Datenleitungen D1 – D3076 verteilt. Durch den obigen Prozess werden so Ladungen auf einer Gateleitung an alle Gate- und Datenleitungen verteilt. Ferner werden, da alle Schutzeinheiten bidirektional sind, Ladungen auf einer Datenleitung an alle Gate- und Datenleitungen verteilt.

Während sich das in der 3 dargestellte Schutzschema als nützlich erwiesen hat, zeigten sich Probleme. Zum Beispiel werden in der Induktions-ESD-Schutzeinheit IESD1 im Wesentlichen die Datenleitungs-ESD-Schutzeinheiten DESD1 bis DESD3072 mit der Verbindungs-ESD-Schutzeinheit CESD1 verbunden. Die Induktions-ESD-Schutzeinheit IESD1 verfügt über einen Innenwiderstand. Ferner zeigte es sich durch Versuch, dass in der Praxis die meisten durch statische Elektrizität erzeugten Ladungen, die durch die Verbindungs-ESD-Schutzeinheit CESD1 laufen, über den Ag-Punkt 114 auf das obere Substrat (das ITO) verteilt werden. Es wird angenommen, dass dies darauf beruht, dass das obere Substrat einen niedrigeren Widerstand gegen statische Ladungen als die Induktions-ESD-Schutzeinheit IESD1 zeigt. So ist die Verteilung statischer Elektrizität weniger als optimal, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines durch statische Elektrizität hervorgerufenen Schadens zunimmt.

Daher wäre eine verbesserte ESD-Schutzschaltung günstig. Insbesondere wäre eine verbesserte ESD-Schutzschaltung günstig, die statische elektrische Ladungen besser zu und von den Datenleitungen verteilt.

Die DE 198 00 655 A1 beschreibt ein TFT Display, bei dem Gateleitungen mittels einer Gate-Kurzschlussleitung über Verbinder kurzgeschlossen werden. Zusätzlich werden Datenleitungen mittels einer Daten-Kurzschlussleitung über Verbinder kurzgeschlossen. Weiter werden die Gate-Kurzschlussleitung und die Daten-Kurzschlussleitung über einen Verbinder kurzgeschlossen. Während eines Bildaufbauprozesses wird an die Gateleitung der bilderzeugenden Transistoren eine hohe Gatespannung angelegt, außerhalb dieser Zeit wird an die Ga teleitung eine niedrige Gatespannung angelegt. Weiter ist eine gemeinsame Elektrode vorhanden, an die die gleich Spannung, wie an die Daten-Kurzschlussleitung angelegt wird.

Die US 6 061 105 A beschreibt eine LCD-Vorrichtung, die ESD-Vorfälle durch ein Abdichtungsmaterial verhindert. Es sind Datenleitungen und Gateleitungen auf einem Trägersubstrat angeordnet, wobei eine gemeinsame Elektrode auf einem zweiten Trägersubstrat angeordnet ist, das dem ersten Trägersubstrat gegenüberliegt. Zwischen dem zweiten Trägersubstrat mit der gemeinsamen Elektrode und dem ersten Trägersubstrat mit dem Gate- und Datenleitungen, ist ein Flüssigkristall angeordnet, der von einem Abdichtmaterial umgeben ist. Der Abstand zwischen den Gate- und Datenleitungen und der gemeinsamen Elektrode wird im Bereich des Abdichtmaterials erhöht, um den elektrischen Widerstand zu erhöhen und um somit ESD-Vorfälle zu vermeiden.

Die DE 690 15 961 T2 zeigt ein TFT-Display, bei dem eine transparente Grundplatte eine Vielzahl von Dünnfilmtransistoren enthält, wobei die Gates der Dünnfilmtransistoren von einer Gateleitung angesteuert werden. Die Source-Anschlüsse der Dünnfilmtransistoren sind mit einer Datenleitung verbunden. Jede Daten- und Gateleitung ist mit einem Kurzschlussbus über hoch resistente Kopplungselemente verbunden, die einen nicht linearen restiven Charakter aufweisen, wobei der elektrische Widerstand für hohe Spannungen niedrig ist und für niedrige Spannungen hoch ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Schutzschaltung gegen elektrostatische Entladung für ein TFT-LCD zu schaffen, die auf effizientere Weise statische Elektrizität zu und von Gateleitungen und Datenleitungen verteilt.

Um Vorteile entsprechend dem Zweck der Erfindung zu erzie len, wie sie realisiert wurde und hier breit beschrieben ist, ist eine Schutzschaltung gegen elektrostatische Entladung für ein LCD mit einer Vielzahl sich schneidender Gate- und Datenleitungen auf einem Substrat geschaffen. Das Substrat verfügt ferner über eine Daten-Kurzschlussleitung (DSL) und eine Gate-Kurzschlussleitung (GSL). Das Substrat verfügt ferner über eine Vielzahl erster ESD-Schutzeinheiten zum Verbinden der Gate-Kurzschlussleitung mit den Gateleitungen, eine Vielzahl zweiter ESD-Schutzeinheiten zum Verbinden der Daten-Kurzschlussleitung mit den Datenleitungen, dritte ESD-Schutzeinheiten zum Verbinden der Gate-Kurzschlussleitung mit der Daten-Kurzschlussleitung sowie eine gemeinsame Elektrode auf einem zweiten Substrat. Die Schutzschaltung verfügt ferner über eine vierte ESD-Schutzeinheit, die direkt die gemeinsame Elektrode mit den dritten ESD-Schutzeinheiten verbindet.

Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser ersichtlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die beigefügten Zeichnungen, die vorhanden sind, um für ein weiteres Verständnis der Erfindung zu sorgen, und die in die Beschreibung eingeschlossen sind und einen Teil derselben bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung, und sie dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien derselben zu erläutern.

1 ist eine Schnittansicht einer Dünnschichttransistor-Flüssigkristalldisplay(TFT-LCD)-Tafel;

2 ist ein schematisches Schaltbild eines TFT-LCD;

3 ist ein schematisches Schaltbild, das eine Schutzschaltung gegen elektrostatische Entladung (ESD = electro-static discharge) gemäß der herkömmlichen Technik zeigt;

4 ist ein schematisches Schaltbild, das eine Schutzschaltung gegen elektrostatische Entladung (ESD) gemäß den Prinzipien der Erfindung zeigt;

5 ist ein Schaltbild, das eine Ausführungsform einer in der 4 verwendeten ESD-Schutzeinheit zeigt; und

6 ist ein Schaltbild, das eine andere Ausführungsform einer in der 4 verwendeten ESD-Schutzeinheit zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VERANSCHAULICHTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird nun detailliert auf eine veranschaulichte Ausführungsform der Erfindung Bezug genommen, zu der ein Beispiel in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Die 4 ist ein Schaltbild, das eine ESD-Schutzschaltung für ein Dünnschichttransistor-Flüssigkristalldisplay gemäß den Prinzipien der Erfindung zeigt. Der Zweckdienlichkeit halber sind die Bezugszahlen der 1 verwendet.
Wie dargestellt, verfügt die ESD-Schutzschaltung über ein erstes Substrat mit einer Vielzahl von Gateleitungen G1 bis G768 sowie schneidenden Datenleitungen D1 bis D3072. Das erste Substrat verfügt über eine Gate-Kurzschlussleitung GSL, die eine Gatespannung niedrigen Pegels (Vgl) empfängt, und eine Daten-Kurzschlussleitung DSL, die eine gemeinsame Spannung (Vcom) empfängt. Eine Vielzahl von Gateleitungs-ESD-Schutzeinheiten GESD1 bis GESD1768 verbindet die Vorderenden der Gateleitungen (G1 bis G768) mit der Gate-Kurz- schlussleitung GSL, während eine Vielzahl von Gateleitungs-ESD-Schutzeinheiten GLESD1 bis GLESD768 die Hinterenden der Gateleitungen (G1 bis G768) mit der Gate-Kurzschlussleitung GSL verbindet. Ferner verbindet eine Vielzahl von Datenleitungs-ESD-Schutzeinheiten DESD1 bis DESD3076 die Vorderenden der Datenleitungen (D1 bis D3072) mit der Daten-Kurzschlussleitung DSL, während eine Vielzahl von Datenleitungs-ESD-Schutzeinheiten DLESD1 bis DLESD3072 die Hinterenden der Datenleitungen (D1 bis D3072) mit der Daten-Kurzschlussleitung DSL verbindet.
Gemäß weiterer Bezugnahme auf die 4 verfügt die Schutzschaltung ferner über Verbindungs-ESD-Schutzeinheiten CESD1 und CESD2, die die Gate-Kurzschlussleitung GSL mit der Daten-Kurzschlussleitung DSL verbinden. Außerdem ist auf einem zweiten Substrat eine gemeinsame ITO-Elektrode ausgebildet. Die gemeinsame ITO-Elektrode ist direkt mit den Verbindungs-ESD-Schutzeinheiten CESD1 und CESD2 verbunden. Außerdem verbindet eine induktive Schutzeinheit IESD die gemeinsame ITO-Elektrode direkt mit den Verbindungs-ESD-Schutzeinheiten CESD1 und CESD2. In der Praxis wird eine Anzahl von Silberpunkten 114 dazu verwendet, Verbindungen zwischen der gemeinsamen Elektrode, die sich auf dem ersten Substrat befinden und den Verbindungs-ESD-Schutzeinheiten CESD1 und CESD2, die sich auf dem ersten Substrat befinden, herzustellen.
Nachfolgend wird der Betrieb der in der 4 dargestellten Schutzschaltung im Einzelnen beschrieben. Als Erstes verteilen, wenn sich auf einer Gateleitung statische Elektrizität hoher Spannung befindet, die Gateleitungs-ESD-Schutzeinheiten (eine der Einheiten GESD1 bis GESD768 und eine der Einheiten GLESD1 bis GLESD768) Ladungen auf die Gate-Kurzschlussleitung GSL. Ferner verteilen die Gateleitungs-ESD-Schutzeinheiten (GESD1 bis GESD768 und GLESD1 bis GLESD768) Ladungen auf die Gateleitungen G1 bis G768. Demgemäß wird die statische Elektrizität auf alle Gateleitungen verteilt.
Ferner wird statische Elektrizität auf der Gate-Kurzschlussleitung GSL mittels der Verbindungs-ESD-Schutzeinheiten CESD1 und CESD2 auf die Daten-Kurzschlussleitung DSL verteilt. Dann wird auf die Daten-Kurzschlussleitung DSL verteilte statische Elektrizität mittels der Datenleitungs-ESD-Schutzeinheiten DESD1 bis DESD3072 und der Einheiten DLESD1 bis DLESD3072 auf die Datenleitungen D1 bis D3072 verteilt. Außerdem kann über die Verbindungs-ESD-Schutzeinheiten CESD1 und CESD2 verteilte statische Elektrizität direkt in die gemeinsame ITO-Elektrode gelangen, oder sie kann direkt durch eine induktive Schutzeinheit IESD in die gemeinsame ITO-Elektrode gelangen.
Es ist günstig, dass durch die Verbindungs-ESD-Schutzeinheiten CESD1 und CESD2 laufende Ladungen direkt an die Datenleitungs-ESD-Schutzeinheiten (DESD1 bis DESD3071) und die Einheiten DLESD1 bis DLESD3072) gelangen, da die induktive Schutzeinheit IESD1 nicht mehr vorhanden ist. Versuche haben gezeigt, dass die beim Stand der Technik verwendete induktive Schutzschaltung IESD1 tatsächlich schädlich dahingehend war, den ESD-Schutz zu maximieren, durch den durch statische Elektrizität erzeugte Ladungen in die gemeinsame ITO-Elektrode gelenkt werden sollen.
Wenn jedoch eine asymmetrische Struktur ohne Verwendung einer Induktions-ESD-Schutzeinheit IESD1, wie in der 4 dargestellt, verwendet wird, ist eine stabilere und effizientere Verteilung statischer Elektrizität möglich. D. h., dass die Menge statischer Elektrizität, die über die Datenleitungen D1 bis D3072 verteilt wird, erhöht werden kann.
Da alle Schutzeinheiten bidirektional sind, wird auf einer Datenleitung verteilte statische Elektrizität in ähnlicher Weise auf die gemeinsame ITO-Elektrode, die Datenleitungen und die Gateleitungen verteilt.
Eine TFT-LCD-Vorrichtung, die gemäß der Erfindung arbeitet, zieht Nutzen aus der verbesserten Beständigkeit gegen durch statische Elektrizität erzeugte Schäden. Die 5 ist ein Schaltbild, das eine Ausführungsform einer ESD-Schutzeinheit zeigt. Diese ESD-Schutzeinheit besteht aus TFT-Transistoren, die gemeinsam mit dem TFT-Array hergestellt werden können. Wie dargestellt, verfügt die ESD-Schutzeinheit über einen ersten Transistor TR1 mit einem ersten Gate 603 und einer ersten Source 604, die mit einer ersten Leitung 601 verbunden sind, und einem ersten Drain 605. Die ESD-Schutzeinheit verfügt ferner über einen zweiten Transistor TR2 mit einem zweiten Gate 606, das mit dem ersten Drain 605 verbunden ist, eine zweite Source 607, die mit der ersten Leitung 601 verbunden und einen zweiten Drain 608, der mit der zweiten Leitung 602 verbunden ist. Die ESD-Schutzeinheit verfügt ferner über einen dritten Transistor TR3 mit einer dritten Source 609, die mit dem ersten Drain 605 und dem zweiten Gate 606 verbunden ist, sowie einem dritten Gate 610 und einem dritten Drain 611, die mit der zweiten Leitung 602 verbunden sind.
Wenn eine Spannung über der Schwellenspannung des ersten Transistors TR1 an die erste Leitung 601 angelegt wird (wie durch statische Elektrizität), wird der erste Transistor TR1 eingeschaltet, wodurch der zweite Transistor TR2 eingeschaltet wird. Daher werden die erste Leitung 601 und die zweite Leitung 602 verbunden, so dass dasselbe Potenzial erzeugt wird. Wenn eine Spannung über der Schwellenspannung des dritten Transistors TR3 an die zweite Leitung 602 angelegt wird (wie durch statische Elektrizität), schaltet der dritte Transistor TR3 ein, wodurch der zweite Transistor TR2 einschaltet. Daher werden die erste Leitung 601 und die zweite Leitung 602 verbunden, wodurch dasselbe Potenzial erzeugt wird. Wenn jedoch weder der erste Transistor TR1 noch der dritte Transistor TR3 einschaltet, werden die erste Leitung 601 und die zweite Leitung 602 nicht verbunden.
Die 6 ist ein Schaltbild, das eine andere Ausführungsform einer ESD-Schutzeinheit zeigt. Wie dargestellt, besteht diese ESD-Schutzeinheit aus Dioden D1 und D2, die parallel zwischen die erste Leitung 701 und die zweite Leitung 702 geschaltet sind, jedoch mit entgegengesetzter Polarität. Die Dioden werden unter Normalbedingungen nicht betrieben. Wenn jedoch eine Spannung über der Schwellenspannung der Diode angelegt wird, können Ladungen zwischen der ersten Leitung 701 und der zweiten Leitung 702 fließen.
Während zwei Beispiele von ESD-Schutzeinheiten angegeben wurden, sind die Prinzipien der Erfindung mit anderen Typen von ESD-Schutzeinheiten vollständig anwendbar.
Eine TFT-Displayvorrichtung gemäß der Erfindung verfügt über eine ESD-Schutzschaltung, die auf effiziente Weise die angelegte statische Elektrizität verteilt.
Da die Erfindung auf mehrere Arten realisiert werden kann, ohne vom Grundgedanken oder wesentlichen Eigenschaften derselben abzuweichen, ist zu beachten, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen durch keine der Einzelheiten der vorstehenden Beschreibung beschränkt sind, solange nichts Anderes speziell angegeben ist, sondern sie soll vielmehr innerhalb ihres Grundgedankens und ihres durch die beigefügten Ansprüche definierten Schutzumfangs weit ausgelegt werden, und daher sollten von den beigefügten Ansprüchen alle Änderungen und Modifizierungen, die in die Grenzen der Ansprüche fallen, oder Äquivalente derartiger Grenzen, umfasst sein.

Claims

Schaltung gegen elektrostatische Entladung für ein Flüssigkristalldisplay, mit: einer Vielzahl von Gateleitungen (G1-G768), die auf einem ersten Substrat (102) in einer Zeilenrichtung ausgebildet sind; einer Vielzahl von Datenleitungen (D1-D3072), die auf dem ersten Substrat (102) in einer Spaltenrichtung ausgebildet sind; einer auf dem ersten Substrat (102) ausgebildeten Gate-Kurzschlussleitung (GSL); einer auf dem ersten Substrat (102) ausgebildeten Daten-Kurzschlussleitung (DSL); einer gemeinsamen Elektrode, die auf einem zweiten Substrat (101) ausgebildet ist; einer Vielzahl erster ESD-Schutzeinheiten (GESD1-GESD768, GLESD1-GLESD768), die die jeweiligen Gateleitungen (G1-G768) mit der Gate-Kurzschlussleitung (GSL) verbinden; einer Vielzahl zweiter ESD-Schutzeinheiten (DESD1-DESD3072, DLESD1-DLESD3072); die die jeweiligen Datenleitungen (D1-D3072) mit der Daten-Kurzschluss-leitung (DSL) verbinden; mindestens einer dritten ESD-Schutzeinheit (CESD1, CESD2), die die Gate-Kurzschlussleitung (GSL) mit der Daten-Kurzschlussleitung (DSL) verbindet; dadurch gekennzeichnet dass, eine vierte ESD-Schutzeinheit (IESD) die Daten-Kurzschlussleitung (DSL) direkt mit der gemeinsamen Elektrode (103) von der ersten der zweiten ESD-Schutzeinheiten (DESD1) aus verbindet; und die letzte der zweiten ESD-Schutzeinheiten (DESD3072) direkt mit der gemeinsamen Elektrode (103) über die Daten-Kurzschlussleitung (DSL) verbunden ist.
Schaltung nach Anspruch 1, bei der die erste, zweite, dritte und vierte ESD-Schutzeinheit identische Bauteile sind.
Schaltung nach Anspruch 1, bei der die erste ESD-Schutzeinheit (GESD1-GESD768, GLESD1-GLESD768) aus mehreren Transistoren besteht.
Schaltung nach Anspruch 3, bei der die erste ESD-Schutzeinheit folgendes aufweist: einen ersten Transistor (TR1) mit einem ersten Gate (603) und einer erster Source (604), die mit einer ersten Leitung (601) verbunden sind, und einem ersten Drain (605); einen zweiten Transistor (TR2) mit einem zweiten Gate (606), das mit dem ersten Drain (605) verbunden ist, und einem zweiten Drain (608), der mit einer zweiten Leitung (602) verbunden ist, sowie einer zweiten Source (607), die mit der ersten Leitung (601) verbunden ist; und einen dritten Transistor (TR3) mit einer dritten Source (609), die mit dem ersten Drain (605) verbunden ist, und einem dritten Gate (610) und einem ersten Drain (611), die mit der zweiten Leitung (602) verbunden sind.
Schaltung nach Anspruch 1, bei der eine der vier ESD-Schutzeinheiten aus mindestens zwei Dioden (D1, D2) besteht.
Schaltung nach Anspruch 5, bei der die ESD-Schutzeinheit folgendes aufweist: eine erste Diode (D2) mit einer mit einer ersten Leitung (701) verbundenen Anode und einer mit einer zweiten Leitung (702) verbundenen Kathode; und eine zweite Diode (D1) mit einer mit der ersten Leitung (701) verbundenen Kathode und einer mit der zweiten Leitung (702) verbundenen Anode.
Schaltung nach Anspruch 1, bei der die ersten ESD-Schutzeinheiten (GESD1-GESD768, GLESD1-GLESD768) parallel mit einer Gate-Kurzschlussleitung (GSL) verbunden sind.
Schaltung nach Anspruch 1, bei der die mehreren ersten ESD-Schutzeinheiten (GESD1-GESD768, GLESD1-GLESD768) jede Gateleitung (G1-G768) mit der Gate-Kurzschlussleitung (GSL) verbinden.
Schaltung nach Anspruch 1, bei der die zweiten ESD-Schutzeinheiten (DESD1-DESD3072, DLESD1-DLESD3072) parallel mit einer Gate-Kurzschlussleitung (GSL) verbunden sind.
Schaltung nach Anspruch 1, bei der die mehreren zweiten ESD-Schutzeinheiten (DESD1-DESD3072, DLESD1-DLESD3072) jede Datenleitung (D1-D3072) mit der Daten-Kurzschlussleitung (DSL) verbinden.
Schaltung nach Anspruch 1, bei der an die Gate-Kurzschlussleitung (GSL) eine Gatespannung (Vgl) niedrigen Pegels angelegt wird.
Schaltung nach Anspruch 1, bei der an die Daten-Kurzschlussleitung (DSL) eine gemeinsame Spannung (Vcom) angelegt wird.
Verfahren zum Schützen einer Flüssigkristalldisplay-Vorrichtung gegen elektrostatische Entladung, mit den folgenden Schritten: Verteilen statischer Elektrizität zwischen Gateleitungen (G1-G768) und einer Gate-Kurzschlussleitung (GSL) über erste ESD-Schutzeinheiten (GESD1-GESD768, GLESD1-GLESD768); Verteilen statischer Elektrizität zwischen Datenleitungen (D1-D3072) und einer Daten-Kurzschlussleitung (DSL) über zweite ESD-Schutzeinheiten (DESD1-DESD3072, DLESD1-DLESD3072); und Verteilen statischer Elektrizität zwischen der Gate-Kurzschlussleitung (GSL) und der Daten-Kurzschlussleitung (DSL) über dritte ESD-Schutzeinheiten (CESD1, CESD2); gekennzeichnet durch, gleichmäßiges Verteilen statischer Elektrizität zwischen der Daten-Kurzschlussleitung (DSL) und einer gemeinsamen Elektrode (103), die direkt mit der Daten-Kurzschlussleitung verbunden ist, von der ersten der zweiten ESD-Schutzeinheiten (DESD1) aus über eine vierte ESD-Schutzeinheit (IESD); und direktes gleichmäßiges Verteilen statischer Elektrizität zwischen der Daten-Kurzschlussleitung (DSL) und einer gemeinsamen Elektrode (103), die direkt mit der Daten-Kurzschlussleitung verbunden ist, von der letzten der zweiten ESD-Schutzeinheiten (DESD3072) aus, ohne eine weitere vierte ESD-Schutzeinheit (IESD).
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die statische Elektrizität von den dritten ESD-Schutzeinheiten (CESD1, CESD2) gleichmäßig zwischen den Datenleitungen (D1-D3072) und der gemeinsamen Elektrode (103) verteilt wird.
Schutzverfahren gegen elektrostatische Entladung einer Flüssigkristalldisplay-Vorrichtung, umfassend: Erzeugen statischer Elektrizität auf einer Datenleitung (D1-D3072); Verteilen der statischen Elektrizität auf eine Daten-Kurzschlussleitung (DSL) über eine mit der jeweiligen Datenleitung (D1-D3072) verbundene ESD-Schutzeinheit (DESD1-DESD3072, DLESD1-DLESD3072); und Verteilen der statischen Elektrizität von der Daten-Kurzschlussleitung (DSL) auf alle Datenleitungen (D1-D3072) über mit den Daten-Kurzschlussleitungen (DSL) verbundene ESD-Schutzeinheiten (DESD1-DESD3072, DLESD1-DLESD3072); gekennzeichnet durch, gleichmäßiges Verteilen statischer Elektrizität von der Daten-Kurzschlussleitung (DSL) auf eine gemeinsame Elektrode (103) von einer der ESD-Schutzeinheiten (DESD1) aus, die mit den Datenleitungen (D1-D3072) verbunden ist, über eine erste weitere ESD-Schutzeinheit (IESD); und direktes gleichmäßiges Verteilen statischer Elektrizität von der Daten-Kurzschlussleitung (DSL) auf die gemeinsame Elektrode (103) von einer weiteren der ESD-Schutzeinheiten (DESD3072) aus, die mit einer der Datenleitungen (D3072) verbunden ist, ohne eine zweite weitere ESD-Schutzeinheit (IESD).
Schutzverfahren nach Anspruch 15, bei dem die statische Elektrizität, die über die Daten-Kurzschlussleitung (DSL) läuft, gleichmäßig zwischen den Datenleitungen (D1-D3072) und der gemeinsamen Elektrode (103) verteilt wird.