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Die
Erfindung betrifft einen elektrostatischen Entladeschutz für elektronische
Geräte,
umfassend Pixel-Arrays.
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Eine
Beschädigung
durch eine elektrostatische Entladung (ESD) ist ein bekanntes Phänomen, das
während
der Herstellung von Halbleitervorrichtungen wie Metalloxid-Halbleiter
(MOS)-Strukturen auftreten kann. insbesondere eine ESD-Beschädigung kann
zu einem Gateisolierschichtdurchbruch, großen Verschiebungen von Schwellenspannungen und
großen
Leckströmen
zwischen Transistorelektroden führen.
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Eine
ESD-Beschädigung
hat sich als besonderes Problem während der Herstellung von Geräten herausgestellt,
die Arrays von Dünnschichttransistoren
(TFT's) verwenden,
wie solche, die als Pixelschaltelemente in pixellated Geräten dienen.
Arrays dieser Transistoren werden z. B. in Aktivmatrix-Flüssigkristalldisplays
und anderen Aktivmatrix-Displaygeräten und auch in Abtastarray-Geräten wie
Strahlungsbildgebungsdetektoren verwendet. Während der Herstellung können sich
signifikante Ladungsmengen auf den Source- und Drainelektroden der TFT's bilden. Insbesondere
die Reihen- und Spaltenleiter, die beim Adressieren der individuellen
Pixel in dem Array verwendet werden, bilden lange Leiter, auf denen
statische Ladung aufgenommen und danach auf die TFT-Elektroden übertragen
werden können.
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Diese
statische Ladung kann zu einem Durchbruch der Gateisolierschicht
und zu einer Spannungsdifferenz zwischen den Gate- und Sourceelektroden
bzw. den Gate- und Drainelektroden führen, was wiederum die Verschiebung
der Schwellenspannung des TFT's
verursachen kann.
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Das
Problem der ESD-Beschädigung
ist nicht auf TFT-Array-Geräte
begrenzt, sondern kann auch in Array-Geräten festgestellt werden, die
alternative Arten von Schaltelementen verwenden, z. B. Vorrichtungen
mit zwei Anschlüssen
wie Dünnschichtdioden
oder andere nichtlineare Vorrichtungen.
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Die
Notwendigkeit, eine ESD-Beschädigung zu
verhindern, ist allgemein anerkannt, und mehrere unterschiedliche
Lösungen
wurden entwickelt. Ein Beispiel ist die Verwendung von Kurzschlussschienen
um das TFT-Array, die alle Source- und Gateleitungen der einzelnen
TFT's miteinander
verbinden. Kurzschlussleitungen werden gleichzeitig mit den Gate-
und Sourceleitungen hergestellt, so dass die Gate- und Sourceleitungen
während
des gesamten Herstellungsprozesses auf dem gleichen Potential bleiben.
Dies verhindert, dass irgendeine Spannungsdifferenz über den
Elektroden der Transistoren auftritt, und verhindert damit eine
ESD-Beschädigung
in den TFT-Geräten.
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Die
Kurzschlussleitungen müssen
jedoch aus dem Gerät
entfernt werden, bevor das Schaltarray verwendet werden kann. Dies
erfordert einen Schneidprozess, der typischerweise nach dem Testen
der TFT-Schalter, jedoch vor dem Anschluss des TFT-Arrays an eine
periphere Schaltungsanordnung durchgeführt wird. Dies führt zu zusätzlichen
Bearbeitungsschritten und bedeutet auch, dass der ESD-Schutz während der
Durchführung
des Anschlusses der peripheren Schaltungsanordnung an das TFT-Array
nicht verfügbar
ist.
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Es
ist auch bekannt, ESD-Beschädigungsschutzkreise
vorzusehen, die selbst während
des Betriebs des Geräts
vor Ort bleiben. Diese Kreise erlauben es typischerweise, dass Ladung
zwischen einer gemeinsamen Elektrode und den Reihen- oder Spaltenleitungen
fließt,
wenn eine Spannungsdifferenz überschritten
wird. Ein Problem dieser Kreise besteht darin, dass sie einen beträchtlichen
Anteil der verfügbaren
Gesamtleistung des Geräts
verbrauchen können.
Zum Beispiel bei Niederleistungs-Aktivmatrix-LCD-Anwendungsfällen kann
mehr als 50% der verfügbaren
Gesamtdisplayleistung von den Schutzkreisen verbraucht werden. Obwohl
diese Kreise während
der Herstellung des TFT-Arrays und auch während des Anschlusses der peripheren
Schaltungsanordnung schützen
können,
können sich
daher während
des Betriebs des hergestellten Geräts nicht akzeptierbare hohe
Leistungsverbrauchspegel ergeben.
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US 5 936 687 offenbart Schutzanordnungen für einen
LCD, bei dem zwei Schutzleitungen vorgesehen und an Daten- oder
Gateleitungen über
Diodenpaare angeschlossen sind. Diese liefern eine zusätzliche
Information während
der Geräteprüfung.
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Gemäß der Erfindung
wird ein elektronisches Gerät
geschaffen, umfassend:
ein Array von Pixeln, die auf einem
Substrat vorgesehen sind und in Reihen und Spalten angeordnet sind, wobei
jedes Pixel einen Dünnschichttransistor
umfasst;
eine Vielzahl von Reihen- und Spalten-Adressleitungen
zum Adressieren jedes Pixels;
wobei jede Reihen- und Spalten-Adressleitung
durch eine erste Entladungsvorrichtung mit einem ersten Entladungselement
und durch eine zweite Entladungsvorrichtung mit einem zweiten Entladungselement
verbunden ist,
wobei die erste Entladungsvorrichtung den Ladungsdurchgang
zwischen der Adressleitung und dem ersten Entladungselement zulässt, wenn
die Adressleitung auf einem Potential unter dem des ersten Entladungselements
ist, und
wobei die zweite Entladungsvorrichtung den Ladungsdurchgang
zwischen der Adressleitung und dem zweiten Entladungselement zulässt, wenn
die Adressleitung auf einem Potential über dem des zweiten Entladungselements
ist,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät außerdem Mittel zum Anlegen von
Spannungen an die Entladungselemente während des Betriebs des Geräts umfasst,
um zu verhindern, dass die erste und zweite Entladungsvorrichtung
während
des Betriebs des Geräts
bei allen normalen Betriebsspannungen der Reihen- und Spalten-Adressleitungen
den Ladungsdurchgang zulassen.
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Jeder
Reihe und Spalte sind zwei Entladungselemente zugeordnet, von denen
eines zum Entladen elektrostatischer Ladungen verwendet wird, was
zu einer Erhöhung
der Spannung in der Reihen- oder Spalten-Adressleitung führt, und
von denen das andere zum Entladen elektrostatischer Ladungen verwendet
wird, was zu einem Abfall der Spannung auf der Reihen- oder Spalten-Adressleitung
führt. Durch
Erzeugen geeigneter Spannungen an den beiden Entladungselementen
während
des Betriebs des hergestellten Geräts ist es möglich, den Betrieb der Entladungsgeräte zu verhindern.
Insbesondere während
des Betriebs des Geräts
können
an den Entladungselementen Spannungen erzeugt werden, die dazu führen, dass
alle Entladungsvorrichtungen für alle
normalen Betriebsspannungen Spannungen, die an die Reihen- und Spalten-Adressleitungen
angelegt werden, in Sperrrichtung vorgespannt sind.
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Das
erste und zweite Entladungselement können jeweils eine Leiterbahn
umfassen, an die alle Reihen und Spalten über eine jeweilige Entladungsvorrichtung
angeschlossen sind. Die beiden Bahnen können dann um den Umfang des
Pixel-Arrays angeordnet sein.
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Jedes
Entladungselement kann wenigstens einen als Diode geschalteten Transistor
umfassen. Während
der Herstellung des Geräts
werden keine externen Spannungen auf die Entladungselemente gegeben,
und jede elektrostatische Ladung, die zu einer Änderung der Spannung führt, die
ausreicht, um die effektive Diodeneinschaltspannung zu überwinden,
führt zu
einer Durchlassvorspannung des als Diode geschalteten Transistors,
sodass Ladungen zu dem einen oder anderen der Entladungselemente abgeleitet
werden können.
Während
des Betriebs des Geräts
jedoch werden Spannungen an die Entladungselemente angelegt, so
dass die als Dioden geschalteten Transistoren stets in Sperrrichtung
vorgespannt sind.
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Vorzugsweise
ist daher das erste Entladungselement an eine Spannungsversorgungsleitung
zur Zufuhr einer ersten, niedrigsten Spannung an die Pixel angeschlossen,
und das zweite Entladungselement ist an eine Spannungsversorgungsleitung
für die
Zufuhr einer zweiten, höchsten
Spannung an die Pixel angeschlossen.
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Während der
Herstellung des Geräts
sind die beiden Entladungselemente vorzugsweise miteinander gekoppelt.
Dies kann durch einen temporären Kurzschluss
zwischen dem ersten und zweiten Entladungselement bewirkt werden,
der vor dem Betrieb des hergestellten Geräts unterbrochen werden kann. Alternativ
kann eine Dioden-Ladder zwischen dem ersten und zweiten Entladungselement
vorgesehen werden. Diese Dioden-Ladder hat einen ausreichend hohen
Widerstand, so dass sich, wenn die Versorgungsspannungen an die
Entladungselemente angelegt werden, eine niedrige Verlustleistung
ergibt, selbst wenn die Dioden-Ladder während des Betriebs des Geräts vor Ort
bleibt.
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Als
eine weitere Alternative kann ein Schutzkreis zwischen dem ersten
und zweiten Entladungselement vorgesehen werden, wobei der Schutzkreis einen
ersten und zweiten Stromweg zwischen dem ersten und zweiten Entladungselement
bewirkt, von denen jeder einen Transistor aufweist, wobei, ohne externe
Spannungen an das erste und zweite Entladungselement anzulegen,
der erste Weg einen elektrostatischen Schutz bewirkt, und der Transistor
im zweiten Weg ausgeschaltet wird, und bei Anlegen externer Spannungen
an das erste und zweite Entladungselement der Transistor im ersten
Weg ausgeschaltet wird, und der Transistor im zweiten Weg eingeschaltet
wird und eine hohe Impedanz zwischen dem ersten und zweiten Entladungselement
bewirkt.
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Dieser
Schutzkreis erlaubt es, dass Ladungen zwischen den beiden Entladungselementen
fließen,
wenn keine externen Spannungen angelegt werden, bewirkt jedoch eine
viel höhere
Impedanz zwischen den beiden Entladungselementen, wenn externe Spannungen
angelegt werden, die den Transistor im ersten Weg ausschalten. Wiederum
können die
externen Spannungen die niedrigste Treiberspannung umfassen, die
vom Gerät
benötigt
wird (das an das erste Entladungselement angeschlossen ist), und
die höchste
Spannung, die vom Gerät
erforderlich ist (das an das zweite Entladungselement angeschlossen
ist).
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Insbesondere
kann der Schutzkreis einen ersten Weg zwischen dem ersten und zweiten
Entladungselement umfassen, der einen ersten Transistor aufweist, einen
zweiten Weg zwischen dem ersten und dem zweiten Entladungselement,
der einen zweiten Transistor und einen Widerstand aufweist, die
in Reihe geschaltet sind, wobei der Gateanschluss des ersten Transistors
mit der Verbindung zwischen dem Widerstand und dem zweiten Transistor
verbunden ist, und wobei der zweite Transistor eine Gatesteuerleitung
aufweist, um ihn ein- und auszuschalten.
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Dieser
Kreis ist derart ausgebildet, dass, wenn an der Gatesteuerleitung
kein Signal anliegt, der zweite Transistor ausgeschaltet ist, und
wenn der zweite Transistor eingeschaltet ist, die Spannung an der
Verbindung den ersten Transistor ausschaltet.
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Das
Gerät der
Erfindung kann typischerweise eine Flüssigkristallanzeige umfassen.
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Obwohl
insbesondere bei pixellated Geräten anwendbar,
deren Pixel TFT's
umfassen, kann die Erfindung auch auf Array-Geräte angewandt werden, die alternative
Arten von Schaltelementen wie nichtlineare Vorrichtungen mit zwei
Anschlüssen,
z. B. Dünnschichtdiodenelemente,
verwenden.
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Beispiele
der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen detailliert
beschrieben, in denen:
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1 ein
elektronisches Gerät
gemäß der Erfindung
zeigt;
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2 ein
Beispiel des ersten und zweiten Entladungsgeräts zeigt, das jedem Reihen-
und Spaltenleiter im Gerät
der 1 zugeordnet ist;
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3 ein
Ersatzschaltbild der 2 zeigt, wenn die Entladungselemente
miteinander verbunden sind;
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4 zeigt,
wie die Spannungen für
die Entladungselemente abgeleitet werden;
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5 eine
erste Anordnung zum Koppeln des ersten und zweiten Entladungselements
zeigt;
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6 eine
zweite Anordnung zum Koppeln der Entladungselemente zeigt;
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7 eine
dritte mögliche
Anordnung zum Koppeln der Entladungselemente zeigt; und
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8 ein
zweites Beispiel des elektronischen Geräts gemäß der Erfindung zeigt.
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Die
Figuren sind nur schematisch und nicht maßstabsmäßig gezeigt. In allen Figuren
sind die gleichen Bezugsziffern verwendet, um gleiche oder ähnliche
Elemente zu bezeichnen.
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1 zeigt
ein elektronisches Gerät 10 mit einem
Array von Pixeln 12, die in Reihen 14 und Spalten 16 angeordnet
sind. Jede Reihe 14 von Pixeln hat einen gemeinsamen Spaltenleiter 20.
Jedem Pixel 12 ist somit eine spezielle Kombination von
Reihen- und Spaltenleitern zugeordnet, die es ermöglicht,
individuelle Pixel zu adressieren.
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Wie
schematisch 1 zeigt, hat jedes Pixel einen
Treibertransistor 22 und eine Pixelelektrode 24.
Der Gateanschluss des Treibertransistors 22 jedes Pixels
ist mit dem zugehörigen
Reihenleiter 18 verbunden. Auf diese Weise ermöglichen
es Signale, die den Reihenleitern 18 zugeführt werden,
den Pixeltransistoren, ein- oder
ausgeschaltet zu werden. Wenn ein Pixeltransistor 22 eingeschaltet
ist, erlaubt er den Durchgang von Strom zwischen dem Spaltenleiter 20 und
der Pixelelektrode 24.
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Die
oben beschriebene Struktur ist konventionell, und verschiedene Arten
von elektronischen Geräten
können
diese Struktur haben. Z. B. kann das Gerät eine Aktivmatrix-Flüssigkristalldisplayvorrichtung
haben, in welchem Falle die Pixelelektrode 24 dazu verwendet
wird, einen Teil einer Flüssigkristallmaterialschicht
zu modulieren, oder eine andere Aktivmatrix-Displayvorrichtung wie
eine Elektrophoretik-Displayvorrichtung oder eine Aktivmatrix-LED-Displayvorrichtung,
in der der Transistor zur Stromsteuerung durch ein LED-Displayelement verwendet
wird. Alternativ kann das Gerät
eine Abtastarrayvorrichtung wie eine Strahlungsbildgebungsvorrichtung
umfassen, in welchem Falle die Pixelelektroden 24 eine
Lichtempfangselektrode einer Photodiode oder eine andere lichtsensitive
Komponente aufweisen können.
In jedem Falle kann jedes Pixel zusätzliche Komponenten umfassen,
wie Kondensatoren, und die Darstellung in 1 ist rein
schematisch.
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Die
Erfindung betrifft alle Arten von Geräten, bei denen Arrays von aktiven
Schaltelementen wie Transistoren, insbesondere Dünnschichttransistoren auf einem
gemeinsamen Substrat hergestellt sind. Aus diesem Grund ist jedes
Pixel 12 einfach als ein Transistor 22 und eine
Elektrode 24 dargestellt, obwohl ersichtlicherweise andere
Arten von Schaltelementen verwendet werden könnten.
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Wie
oben beschrieben, besteht ein Problem bei der Herstellung dieser
Array-Geräteart darin, dass,
wenn sich elektrostatische Ladungen auf den Reihen- und Spaltenleitern 18, 20 aufbauen,
diese Ladungen zu einer Beschädigung
der die Transistoren 22 bildenden Schichten führen können.
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Gemäß der Erfindung
ist jeder Reihen- und Spaltenleiter 18, 20 mit
zwei Entladungselementen 30, 32 in Form von Leitungen
gekoppelt, die sich um den Umfang des Pixel-Arrays erstrecken. Jeder
Reihen- und Spaltenleiter ist mit der ersten Entladungsleitung 30 über eine
erste Entladungsvorrichtung 34 und mit der zweiten Entladungsleitung 32 über eine zweite
Entladungsvorrichtung 36 gekoppelt.
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Jede
Entladungsvorrichtung 34, 36 bewirkt diodenähnliche
Kennlinien, d. h., erlaubt den Durchgang von Ladung, wenn eine Spannung
zwischen dem Reihen- oder
Spaltenleiter 18, 20 und der zugehörigen Entladungsleitung 30, 32 einen
Einschaltschwellwert überschreitet.
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2 zeigt
detaillierter den Bereich 38, der in 1 eingekreist
ist. Der gleiche Schaltkreis ist jedem Reihen- und Spaltenleiter
zugeordnet.
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Wie
gezeigt, umfasst die erste Entladungsvorrichtung 34 einen
Dünnschichttransistor 40,
der unter Verwendung der gleichen Herstellungsschritte, wie sie
für die
Pixeltransistoren 22 erforderlich sind, hergestellt ist.
Der Drainanschluss des Transistors 40 ist mit der ersten
Entladungsleitung 30 und der Sourceanschluss ist mit dem
Reihenleiter 18 verbunden. Der Drainanschluss ist mit dem
Gateanschluss gekoppelt, um diodenähnliche Arbeitskennlinien zu
erzeugen. D. h., dass, wenn die Spannung am Drainanschluss ein ausreichender
Pegel oberhalb der Spannung am Sourceanschluss ist, der Transistor 40 leitet.
Auf diese Weise leitet die erste Entladungsvorrichtung 34,
wenn der Reihenleiter 18 auf einem Potential ist, das ausreichend
unter dem Potential der ersten Entladungsleitung 30 liegt,
d. h. um wenigstens die Einschaltspannung des als Diode geschalteten
Transistors niedriger ist. Die zweite Entladungsvorrichtung 36 hat
auch einen Transistor 42, dessen Gate- und Drainanschluss
gekoppelt sind. Der zweite Transistor leitet, wenn der Reihenleiter 18 auf
einem Potential ausreichend über
dem Potential der zweiten Entladungsleitung 32 ist. 2 zeigt
auch das Ersatzschaltbild, das die als Dioden geschalteten Transistoren
als Dioden 44 darstellt.
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Wenn
der Aufbau von elektrostatischen Ladungen auf irgendeinem einzelnen
Reihen- oder Spaltenleiter 18, 20 auftritt, führt dies
zu einer Änderung
des Potentials des Leiters (bezüglich
des Potentials der anderen Reihen- und Spaltenleiter), so dass eine
der Entladungsvorrichtungen leitet, um die überschüssigen Ladungen auf eine der
Leitungen 30, 32 abzuleiten. Eine bestimmte Form
der Kopplung ist zwischen den Leitungen 30, 32 erforderlich,
um zu verhindern, dass die Spannungen auf den beiden Leitungen 30, 32 nur
schwanken, wenn sich die Spannungen auf den Reihen- und Spaltenleitern 18, 20 ändern.
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Eine
Möglichkeit
besteht darin, die beiden Entladungsleitungen 30, 32 elektrisch
zu koppeln. Dies führt
zu dem in 3 gezeigten Ersatzschaltbild.
In diesem Falle kann die gemeinsame Leitung 45 nicht einfach Änderungen
der Spannung auf dem Reihenleiter 18 folgen, da die Entladungsvorrichtungen 34, 36,
die den anderen Reihen und Spalten zugeordnet sind, leiten, so dass
die gemeinsame Entladungsleitung 45 immer auf einer Spannung
nahe der mittleren Spannung auf allen Reihen- und Spaltenleitern 18, 20 bleibt.
Die Verwendung einer einzelnen Entladungsleitung 45, wie
in 3 gezeigt, führt
jedoch zu einem hohen Leistungsverbrauch, wenn das Gerät in Betrieb
ist. Insbesondere die Spannungen auf den Reihen- und Spaltenleitern 18, 20 schwanken
zwischen den maximalen und minimalen Gate- und Source-Spannungen
der Pixeltransistoren 22. Daher führt der normale Betrieb der
Pixel zu einem gewissen Stromfluss in den Entladungsvorrichtungen,
was zu einem Verlustleistungsverbrauch führt.
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Die
Erfindung ermöglicht
einen ESD-Beschädigungsschutz
während
der Herstellung des Arrays zu erzeugen, jedoch auch den Leistungsverbrauch
der Schutzkreise während
des Betriebs des Geräts
signifikant zu reduzieren. Um dies zu erreichen, wird die Entladungsleitung 30 auf
eine Spannung gleich oder unter der niedrigsten Pixeltransistorgate(Reihen)-
oder -drain(Spalten)-Spannung, die auf den Reihen- und Spaltenleitern 18, 20 während des
Betriebs des Geräts
zu erwarten ist, gebracht. Die zweite Entladungsleitung 32 wird
auf eine Spannung gleich der oder größer als die maximale Gate- oder
Source-Spannung gebracht. Daher sind normale Fluktuationen der Spannungen
auf den Reihen- und Spaltenleitern während des Betriebs des Geräts nicht
ausreichend, um eine der Entladungsvorrichtungen 34, 36 einzuschalten,
so dass der Leistungsverbrauch (außer aufgrund von Leckströmen) beseitigt
wird.
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Eine
Möglichkeit
besteht einfach darin, die maximalen und minimalen Spannungsschienensignale
zum Betreiben der peripheren IC's
(Reihen- und Spalten-Adresskreise) auf die beiden Entladungsleitungen
anzuwenden. Wie 4 zeigt, wird der periphere
IC 50 mit einer Hochspannungsschiene 52 und einer
Niederspannungsschiene 54 betrieben, und diese Spannungen
werden vom Schaltkreis 50 als Ausgangssignale 56, 58 zur Übertragung
auf die Entladungsleitungen 30, 32 geliefert.
Alternativ kann der periphere IC 50 die Spannungsausgangssignale 56, 58 selbst
erzeugen.
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Wie
oben erwähnt,
ist es erwünscht,
dass die Entladungsleitungen 30, 32 miteinander
verbunden sind, um den ESD-Schutz während der Herstellung des Arrays
zu verbessern, jedoch sollte diese Verbindung nicht aufrechterhalten
werden, wenn das Gerät in
Betrieb ist.
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Wie 5 zeigt,
kann ein temporärer
Kurzschlusskreis 60 zwischen den Entladungsleitungen 30, 32 bewirkt
werden, die als eine Bahn ausgebildet ist, die die beiden Entladungsleitungen
miteinander koppelt. Diese Bahn kann sich in einem Bereich 62 des
Substrats längs
der unterbrochenen Linie 64, die in 5 gezeigt
ist, erstrecken, die nach der Herstellung entfernt wird. Auf diese
Weise wird ein Kurzschlusskreis während der Herstellung des Arrays
von Transistoren erzeugt, jedoch wird dieser Kurzschlusskreis weggebrochen,
bevor das Gerät
betrieben wird.
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Um
die Notwendigkeit zu beseitigen, Teile des Substrats körperlich
zu entfernen, können
die beiden Entladungsleitungen 30, 32 mittels
einer TFT-Ladder in Diodenschaltung verbunden werden, wie 6 zeigt.
Diese kann so ausgebildet sein, dass sie einen minimalen Stromfluss
durch sie während
des Betriebs bewirkt, so dass sie nicht entfernt werden muss. Zur
Minimierung des Stromflusses durch die Ladder werden das Verhältnis von
Breite zu Länge
für jeden
Transistor und die Anzahl von Vorrichtungen in Reihe für eine spezielle
Gruppe von Entladungsleitungen gewählt.
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Ein
Problem bei der Verwendung eines temporären Kurzschlusskreises besteht
darin, dass der ESD-Schutz nicht mehr wirksam ist, sobald der Kurzschlusskreis
entfernt wurde. Typischerweise wird der Kurzschlusskreis nach dem
Herstellungsvorgang entfernt, jedoch vor dem Anschluss der peripheren Schaltungsanordnung
an das Array. Somit kann, obwohl der ESD-Schutz während des
Herstellungsvorganges bewirkt wird, noch eine Beschädigung während der
IC-Montage auftreten.
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7 zeigt
einen zusätzlichen
Schutzkreis 70, der zwischen den Entladungsleitungen 30, 32 angeordnet
ist und der zusammen mit dem Pixel-Array hergestellt werden kann.
Alternativ kann er separat hergestellt und am Pixel-Array vor der
IC-Montage befestigt werden. Der Schutzkreis kann verwendet werden,
um einen temporären
Schutzkreis 60 zu ergänzen,
und einen Schutz während
der IC-Montage zu
bewirken, nachdem der Kurzschlusskreis entfernt wurde. Alternativ
kann der Schutzkreis verwendet werden, um einen ESD-Beschädigungsschutz während der
Herstellung ebenso wie während
der IC-Montage zu bewirken. Hierbei besteht keine Notwendigkeit
für das
Entfernen von Schaltkreisteilen.
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Der
Schutzkreis 70 bildet einen ersten Entladungsweg 72 und
einen zweiten Entladungsweg 74 zwischen der ersten und
zweiten Entladungsleitung 30, 32. Der erste Entladungsweg 72 hat
eine niedrige Impedanz und bewirkt eine Kopplung der beiden Entladungsleitungen 30, 32 während der
IC-Montage. Der zweite Entladungsweg 74 hat eine hohe Impedanz
und wird während
des Betriebs des Geräts
verwendet. Dies führt
zu einem niedrigen Leistungsverbrauch.
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Ein
Block 76 stellt die Spannungsquelle für die periphere Schaltungsanordnung
dar. Die Spannungsquelle hat die Hochspannungsschiene 78,
die Niederspannungsschiene 80 und eine Zwischenspannungsschiene 82.
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Der
erste Entladungsweg umfasst einen ersten Transistor 83 und
der zweite Entladungsweg umfasst einen zweiten Transistor 84 und
ein Widerstandselement in Reihe. Der zweite Transistor 84 wird
durch den Zwischenspannungspegel 82, der auf den Gateanschluss
gegeben wird, ein- oder ausgeschaltet.
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Während der
IC-Montage wird die Spannungsquelle ausgeschaltet, so dass keine
Spannungen auf den Schienen 78, 80, 82 vorhanden
sind. Daher ist der zweite Transistor 84 ausgeschaltet,
sodass der Entladungsweg 74 unterbrochen ist. Das Widerstandselement 86 und
der Transistor 83 arbeiten effektiv als ein als Diode geschalteter
Transistor und bewirken eine Kopplung zwischen den Entladungsleitungen 30, 32.
Insbesondere wenn die Spannung auf der zweiten Entladungsleitung 32 zunimmt,
oder wenn die Spannung auf der ersten Entladungsleitung abnimmt,
bewirkt der Transistor 83 eine Verbindung zwischen den
Entladungsleitungen. Auf diese Weise wird ein ESD-Schutz während der Montage
der peripheren Schaltungen erzeugt.
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Während des
Betriebs des Geräts
ist die Spannungsquelle 76 eingeschaltet. Dies bewirkt
das Einschalten des zweiten Transistors 84. Dies verringert
die Gatespannung am ersten Transistor 83 ausreichend, um
den ersten Transistor 83 auszuschalten und dadurch den
Entladungsweg 72 zu unterbrechen. Um dies zu erreichen,
ist der Widerstand des Transistors 84 weitaus niedriger
als der Widerstand der Komponente 86. Somit erfolgt die
Verbindung zwischen den Entladungsleitungen 30, 32 über den Entladungsweg 74 mit
höherem
Widerstand, so dass der Leistungsverbrauch des Schutzkreises 70 erheblich
reduziert wird.
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Ein
weiteres Widerstandselement 88 ist in 7 gezeigt,
das optional ist, das jedoch sicherstellt, dass der Transistor 84 ausgeschaltet
wird, wenn die Spannungsquelle 76 ausgeschaltet ist.
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Alle
Komponenten im Schutzkreis 70 können unter Verwendung von Dünnschichttransistoren
implementiert werden. Insbesondere die Widerstandselemente 86, 88 können als
Transistoren in Einzel- oder Mehrtachdiodenschaltung ausgebildet
sein, die einen definierbaren Widerstand in Sperrrichtung bilden.
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Bei
der obigen Beschreibung wurden die Entladungsleitungen 30, 32 als
gemeinsam zwischen allen Reihen- und Spaltenleitern gezeigt. Stattdessen können gesonderte
Reihen- und Spaltenentladungsstege vorgesehen werden. 8 zeigt
ein Gerät 10, bei
dem gesonderte Reihenentladungsleitungen 90, 92 und
Spaltenentladungsleitungen 94, 96 vorgesehen sind.
Diese Entladungsvorrichtungen sind schematisch als Schaltungsanordnung 98 dargestellt,
die exakt in der gleichen Weise wie oben beschrieben arbeitet. Die
Verwendung gesonderter Reihen- und Spaltenentladungsleitungen ermöglicht es
jedoch, die Entladungsschaltungsanordnung für die speziellen Spannungen
zu entwerfen, die auf den Reihen- und Spaltenleitungen während des
normalen Betriebs des Geräts
zu erwarten sind. Z. B. erzeugt der Reihentreiber eines Flüssigkristalldisplays
typischerweise Spannungspegel zwischen etwa +20V und –20V auf
den Reihenleitern, um die erforderlichen Ein- und Ausschaltkennlinien
für den
Pixeltransistor zu liefern. Der Spaltentreiber jedoch erzeugt typischerweise
Spannungen auf den Spaltenleitern mit einer Spannungsschwankung
von nur etwa 5V.
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Bei
dem in 8 gezeigten Beispiel ist die Entladungsschaltungsanordnung 98 an
jedem Ende jedes der Reihen- und Spaltenleiter vorgesehen. Dies
minimiert die Weglänge
zwischen den einzelnen Pixelkreisen und dem nächstem Entladungskreis.
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Das
Paar Entladungsleitungen 94, 96 am einen Ende
der Reihen kann mit dem Paar Entladungsleitungen 94, 96 am
entgegengesetzten Ende der Reihen verbunden sein oder nicht, und
in gleicher Weise kann das Paar Entladungsleitungen 90, 92 am einen
Ende der Spalten mit dem Paar Entladungsleitungen am entgegengesetzten
Ende der Spalten verbunden sein oder nicht.
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Bei
dem obigen Beispiel sind die Entladungsvorrichtungen als ein einzelner
Transistor in Diodenschaltung dargestellt. Es können selbstverständlich Transistoren
in Mehrfachdiodenschaltungen zur Bildung jeder Entladungsvorrichtung 34, 36 verwendet werden.
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Die
speziellen Beispiele eines Strahlungssensors und eines Flüssigkristalldisplays
wurden oben erwähnt.
Eine detaillierte Beschreibung des genauen Pixelaufbaus jedes dieser
Gerätetypen
unterbleibt, da dies dem Fachmann allgemein bekannt ist. Die Erfindung
kann dazu verwendet werden, eine Beschädigung während der Herstellung jedes
Array-Geräts
zu verhindern.
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Verschiedene
Abwandlungen sind für
den Fachmann ersichtlich.