TWI234425B - Electrostatic discharge protection method for display and device thereof - Google Patents
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Description
1234425 五、發明說明（1) ' 發明所屬之技術領域 本發明係有關於一種顯示器的靜電玫電 (Electrostatic discharge， ESD)防護方本 電防護裝i，特別有關於一種可提高ESD耐乂及其靜電放 放電防護方法及裝置。 又此力之靜電 先前技術 液晶顯不器（liquid crystal display 平面顯示為，其包含兩片具有透明電極之式 係種 夾於兩基材間，此兩片基材一般為一 二=一液晶層 基材與-形成有彩色渡光片之基材。於=體之 藉由改變施加於液晶層之電壓而控制穿透液晶厣^ 。可 薄膜電晶體基材上形成有彼此交錯曰、盥 資料線，並在NxM矩陣中定義出多個晝素。 +線^、^条 成有一個畫素電極且晝素電極經由如薄膜電晶體^開$】 置連接至閘極與貢料線。薄膜電晶體可根據傳送過問極線 之掃瞄信號狀態來對傳送過資料線之顯示信號加以控、、。 大多數LCD皆製作於玻璃基材上，然而因玻璃材質不 導電’當在基板上有意外的電荷累積時，例如靜電，玻璃 基板無法將靜電之電荷有效疏散，而可能導致絕緣膜或薄 膜電晶體因靜電放電而損害。 / 在LCD製程中，在組合薄膜電晶體基材與彩色濾光片 基材後所產生之靜電放電，即使其僅具有小量電荷，仍會 引起高電壓，而降低基材品質。此外，由於靜電電荷常在
0773- 10197™F(N1 ) ;P92045; renee. ptd 第5頁 1234425 五、發明說明（2) 基材之切割步驟間產生，並經閘極與資料概塾（d a t a p a d )流入包含晝素區之主動區域，進而損壞薄膜電晶體之通 道。 此外，此種靜電放電效應對薄膜電晶體造成的損害， 對低溫多晶石夕（Low Temperature P〇ly-Silicon，LTPS) 薄膜電晶體而言特別明顯。L T P S與傳統非晶石夕a - s i TFT-LCD最大差異在於LTPS薄膜電晶體經過雷射回火 (Laser Anneal )製程步驟，將a —Si的薄膜轉變為多晶矽 (Poly-Si)薄膜層，可大幅提升電晶體載子移動率達 倍以上。由於LTPS技術可提升電子遷移率達 20 0 (cm2/V-sec)，有利於TFT元件小型化，並提高面板開口 率，使得顯示亮度增加、降低耗電率。 雖然低溫多晶矽的薄膜電晶體比起非晶矽的電晶體有 較高的遷移律、較低的臨界電壓，並且同樣可以大面積地 製作在玻璃基板上’但是在低溫多晶矽薄膜電晶體顯示面 板上，由於製程中大量靜電電荷累積會擊穿内部驅動電路 的電晶體’而造成實質性的破壞，所以在[1^3製程中需 在電路的周圍設計靜電放電（E丨ectro-Static Disehar^ ESD)防護電路。 ’ 第1圖顯示一習知用於液晶顯示器之靜電放電防護電 路圖。如第1圖所示，目前所採用的靜電放電防護電路一 般是利用PM0S電晶體MPi、NM0S電晶體M&等結構，將靜電 放電電流由輸入信號端1引導到電源線（Vdd或Vss)或參考接 地線（未圖示）’以避免靜電放電脈衝由信號端τ◦進入而破
0773-10197TWF(N1);P92045;renee.ptd 第6頁 1234425 五、發明說明（3) 壞内部電路。靜電放電防護裝置之具體電路佈局一般採用 側向佈局方式，如第2圖所示，以避開原來的輸入信號線 - T。，然而如此不但在佈局面積的使用上較無效率，且當 靜電放電電流自輸入端几流入時，由於每一NMOS電晶體 MN、或PMOS電晶體MP與輸入信號線TQ之距離不等，所產 生的等效電阻亦不相同，因此，在靜電放電電流進入電路 時，電流會選擇最小的路徑作優先的導通的路徑，故在第 2圖中最靠近輸入信號線1\-T。的MOS電晶體將優先被開啟以 承受靜電放電電流，之後才會順序開啟其次的MOS電晶 體，如此，這些較靠近輸入信號線-T。的MOS電晶體會承 受較大的靜電放電電流而容易造成損害，且當輸入端近端 之MOS ( MPi、MNi ) —經損壞，全體靜電放電防護電路甚至 會受影響而失去其作用。 發明内容 有鑑於此，本發明的目的在於提供一顯示器之靜電放 電防護方法與靜電放電防護裝置，其可有效提高佈局面積 的使用效率，並且也可以提高靜電放電防護元件開啟的速 度，來達到提高整體面板靜電放電耐受度的能力。 為達成上述目的，本發明提供一顯示器之靜電放電防 護方法，其首先將一第一輸入信號線分流為複數個第二輸 入信號線，接著在每一第二輸入信號線之周圍分別設置一 靜電放電防護單元，用以防護通過第二輸入信號線之靜電 放電，之後將上述第二輸入信號線合流為一第三輸入信號
0773-10197TWF(N1);P92045;renee.ptd 第7頁 1234425 五、發明說明（4) 線。 上述靜 一輸入信號 開啟該等靜 等第二輸入 本發明 一第一輸入 入信號線， 信號線之周 放電，以及 為一。 本發明 電防護電裝 金氧半電晶 應電源線耦 接，例如參 本發明 可適用於所 器，例如有 低溫多晶矽 三輸入信號 連。 綜上所 之佈局方式 電放電防護方法中，當 線時，其被分流至該等 電放電防護裝置，使此 信號線，而不會進入第 尚提供一顯示器之靜電 信號線，複數個第二輸 一靜電放電防護單元分 圍，用以防護通過上述 一第三輸入信號線將上 提供之顯示 置中，該靜 體（MOSFET 接，例如耦 考接地GND 提供之靜電 有應用薄膜 機電機發光 薄膜電晶體 線可與液晶 靜電放電 第二輸入 靜電放電 三輸入信 放電防護 入信號線 別設置在 第二輸入 述第二輸 脈衝進入該第 信號線而分別 脈衝被導離該 號線。 裝置，其包含 分流自第一輸 每一第二輸入 信號線之靜電 入信號線合流 電防護方法及其靜電放 裝置可為一二極體或一
Is的靜電放 電放電防護 )，該靜電放電防護裝置可與一供 接 Vdd 或 Vss， 亦可與一參考電源耦 放電防護方 電晶體作為 顯示器與液 (LTPS-TFT) 顯示器之閘 述，本發明中主要藉由 ，同時利用現有的製程 法及靜電 驅動開關 晶顯不器 之顯示器 極線或資 改變靜電 技術來製 放電防護裝置 元件之顯示 ，特別是應用 ，其中上述第 料線電性相 放電防護電路 作靜電放電防
0773-10197TWF(Nl);P92045;renee.ptd 第8頁 1234425 五、發明說明（5) 護元件（如金氧半電晶體或二極體）以形成靜電放電防護 電路。在佈局方法上，藉由將輸入電源線分為多組，透過 此電源線下方或上方的靜電放電防護元件來形成靜電放電 保護電路，如此可提高佈局面積的使用效率，並且也可以 提高保護元件開啟的速度，來達到提高整體面板靜電放電 耐受度的能力。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下： # 實施方式 實施例 第3圖顯示一依據本發明靜電放電防護方法所製作之 靜電放電防護電路佈局。 本發明中之各種靜電放電防護單元（或元件）可在形成 輸入信號線之前或之後加以製作。在本實施例中，係在製 作輸入信號線之後予以製作，且本實施例中所採用之靜電 放電防護單元（ΜΡ^ΜΡη）係分別為由PMOS電晶體 與NMOS電晶體所構成。透過特定之連接方式（如第1圖之 MOS電晶體所示之連接方式），上述靜電防護單元（ΜΡ^ΜΡ, 及ΜΝ^ΜΝ,)可以具有等效於二極體之功能。當然，上述靜 電放電防護單元（MPi〜MPn &MI^〜MNn )亦可直接採用二極體 元件來構成。 依據本發明提供之靜電放電防護方法，先將一第一輸
0773- 10197TW(N1) ;P92045; renee .ptd 第9頁 1234425 五、發明說明（6) 入信號線1\分流為複數個第二輸入電源線丁2，其中每一第 二輸入信號線之線寬係小於第一輸入信號線之線寬。接 著，將所有第二輸入信號線τ2合流為一第三輸入信號線 τ3。之後，對應每一第二輸入信號線τ2，分別設置靜電放 電防護單元（ΜΡ^ ΜΡη，用以將出現在該第一輸 入信號線之靜電放電脈衝，透過該等第二輸入信號線及靜 電放電防護單元進行分流及疏通。 應用上述方法，可得出本實施例之顯示器的靜電放電 防護裝置，其包括一第一輸入信號線;複數第二輸入信 號線Τ2，自上述第一輸入信號線Ί\分枝而出；一第三輸入 信號線Τ3，匯集上述複數第二輸入信號線，並耦接上述顯 示器之内部電路；以及，複數靜電放電防護單元 (ΜΡ^ΜΡη、ΜΝ^ΜΝη)，對應每一上述第二輸入信號線丁2而設 置，用以將出現在上述第一輸入信號線1\之靜電放電脈 衝，透過上述複數第二輸入信號線T2及靜電放電防護單元 (MP^MPn、MN^MNJ進行分流及疏通。 在此實施例中，請參照第3圖，要注意的是上述複數 第二輸入信號線丁2係互相平行地設置且其線寬小於第一輸 入信號線；再者，在第一輸入信號線和上述複數第二輸 入信號線了2之間更具有一分流部Β 1，上述分流部Β 1之線寬 大於複數第二輸入信號線之線寬總合、也大於第一輸入信 號線之線寬，用以提供足夠大的面積，以便能夠均勻地分 流靜電放電脈衝的放電電流至上述第二輸入信號線1及其 對應的靜電放電防護單元；又，在第三輸入信號線Τ3和上
0773-10197TWF(N1);P92045;renee.ptd 第10頁 1234425 五、發明說明（7) 述複數第二輸入信號線丁2之間亦具有一匯流部B2，上述匯 流部B2之線寬大於複數第二輸入信號線之線寬總合、也大 於第一輸入信號線之線寬用以提供足夠大的面積。 此外，再請參照第3圖，上述複數靜電放電防護單元 (ΜΡ^ΜΡη 'ΜΝ^ΜΝη)，係分別地配合上述互相平行之複數第 二輸入信號線A而設置，藉以形成緊密排例之結構，進而 提高佈局面積之使用效率。又，上述複數靜電放電防護單 兀（MP^MPn、MNi〜MNn)除了耦接其中一條第二輸入信號線 外’亦耦接至一供應電源線，用以將靜電放電脈衝疏通至 所輕接之供應電源線’在此實施例中以M p。和μ Nn為例，係 刀別_接至係耗接供應電源線VDD和vss ;但是並非限定於 此’亦可以I馬接至參考電源線’例如參考接地G n d (未圖 示）。 對一顯示器而言，尤其是應用LTPS-TFT作為驅動開關 元件之顯示器，若配合將本發明之靜電放電防護裝置，設 置在顯示器面板之信號輸入端，則可達到靜電放電防護之 作用。 如此一來，當LTPS-TFT顯示器之面板上，若出現靜電 電荷累積時，上述靜電電荷將由第一輸入信號線八分流成 複數靜電放電電流而輸入至上述複數第二輸入電源線τ2， 再分流至各個靜電放電保護單元（ΜΡ1〜ΜΡη&ΜΝ1〜ΜΝη)之 後’即迅速平均地開啟上述複數個靜電放電防護單元，而 將此靜電放電流導出至供應電源線Vdd或Vss，以避免對内部 電路產生破壞’而達到保護内部電路之功用，這樣每一個
0773-10197挪(N1);p92〇45; renee.ptd 第Η頁 1234425 五、發明說明（8) 靜電放電防護單元平均地分擔靜電放電電流，而避免任一 個靜電放電防護單元因為承受過大的電流而損傷，而尚失 靜電保護的功效；由此可知，本案的靜電耐受度因此可以 提升。 本發明所提供之靜電放電防護方法與靜電放電防護電 路佈局適用於所有應用薄膜電晶體作為驅動開關元件之顯 示器，例如有機電激發光顯示器與液晶顯示器，尤其是應 用低溫多晶矽薄膜電晶體的顯示器中更能顯示其增加靜電 放電防護耐受力之功效。 將本實施例中之第三輸入電源線T3與顯示器驅動電路 中之閘極線或資料線相連後，當靜電放電脈衝進入第一輸 入電源線1\時，靜電放電脈衝會被分流至第二輸入電源線 Τ2而分別開啟靜電放電防護裝置（MPh、MIVn )，使此靜 電放電脈衝被導離第二輸入電源線τ2，而可避免進入第三 輸入電源線τ3，故可避免顯示器之内部電路閘極線或資料 線等遭受靜電放電之損害。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
0773-10197TWF(Nl);P92045;renee.ptd 第12頁 1234425 圖式簡單說明 第1圖顯示一習知用於液晶顯示器之靜電放電防護電 路圖 第2圖顯示第1圖中電路之具體電路佈局方式。 第3圖顯示一依據本發明靜電放電防護方法所製作之 靜電放電防護電路佈局。 符號說明 MPt 〜PMOS ; MP, MPj ΜΡΓ T!广 -NMOS ； § MI^〜輸入端近端的MOS ; 1\〜輸入端遠端的1108; 、MNpn〜靜電放電防護裝置 第一輸入電源線； T2〜第二輸入電源線 τ3〜第三輸入電源線 Ti〜輸入端； T i - T。〜輸入信號線； V Vss B1 B2
DD 供應電壓 接地電壓 分流部； 匯流部。 t
0773-10197TWF(N1);P92045;renee.ptd 第13頁
Claims (1)
- _年月 a 修正 1234425 案號 931054^ 六、申請專利範圍 -----— 8·如申請專利範圍第丨項所述之顯示器的靜電放電防 護方法，其中該等第二輸入信號線之線寬小於該 信號線之線寬。 j 9 · 一種顯示器的靜電放電防護裝置，包括： 一第一輸入信號線； 複數第二輸入信號線，自該第一輸入信號線分流而 出； 一第三輸入信號線，匯集該等第二輸入信號線，並 接該顯示器之内部電路；以及 複數靜電放電防護單元，對應每一該等第二輸入信號 線而設置，用以將出現在該第一輸入信號線之靜電放電^ 衝，透過該等第二輸入信號線及該等靜電放電防護單元 行分流及疏通； 其中’當靜電放電脈衝進入該第一輸入信號線時，其 被分流至該等第二輸入信號線而分別開啟該等靜電放電防 護單元，使此靜電放電脈衝透過該等第二輸入信號及該等 靜電放電防護單元而被疏導至一電源線。 I 0 ·如申请專利範圍第9項所述之顯示器的靜電放電防 遵裝置’其中該等靜電放電防護單元為一 一極體。 II ·如申睛專利範圍第9項所述之顯示态的靜電放電防 護裝置，其中該等靜電放電防護單元為一金氧半電晶體。 1 2 ·如申請專利範圍第9項所述之顯不器的靜電放電防 護裝置，其中該等靜電放電防護單元耦接一供應電源線。 1 3·如申請專利範圍第9項所述之顯示器的靜電放電防0773-10197TWFl(Nl).ptc 第15貢 1234425 修正 _ 案號 93105494 六、申請專利範圍 羞裝置，其中该等靜電放電防護草元耦接一參考電源線。 ^ ί4·如申請專利範園第9項所述之顯示器的靜電放電防 護裝置，其中，該電源線係為/供應電源線。 ^ 1 5·如申請專利範園第g項所述之顯示器的靜電放電防 護裝置’其中，該電源線係為〆參考電源線。 ^ 1 6.如申請專利範圍第9項所述之顯示器的靜電放電防 護裝置，其中該等第二輸入 '號線之線寬小於該第一輸入 信號線之線寬。 ° 17.如申請專利範圍第丨6項所述之顯示器的靜電放電 防5蒦#置’更包括一分流部設置於該第一輸入彳§號線及該 等第二輸入信號線之間，及一匯流部設置於該第三輸入信 號線及該等第二輪入^號線之間；該分流部及匯流之寬度 分別大於該等第二輪又信°號線之線寬總合，也大於該第一 輸入信號線之線寬。 "儿
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |