一種靜電保護esd結構及陣列基板、顯示裝置的製作方法

2023-06-10 10:01:36

專利名稱：一種靜電保護esd結構及陣列基板、顯示裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及顯示技術領域,尤其涉及一種靜電保護(ESD, Electro-staticDischarge)結構及陣列基板、顯示裝置。
背景技術：
由於液晶顯示面板的使用環境和本身布線密度和結構，液晶顯示面對防止靜電的能力要求很高。如圖I所示，在薄膜電晶體顯示裝置(TFT-IXD)的陣列基板中，柵極線11端布置柵極ESD 12和源極線13布置源極ESD 14，以防止靜電擊穿。其中，柵極線11的柵極ESD12主要由一 TFT22構成，當陣列基板上TFT的柵極金屬層產生靜電電荷聚集時，所述靜電電荷聚集產生的電壓會將第一 TFT22打開，並且靜電電荷通過該TFT22的漏極傳遞到其源極， 進而釋放到公共電極引出線所在的金屬層23，從而防止柵極端靜電的聚集，阻止靜電擊穿。同樣的，源極線13端布置源極ESD 14也通過一 TFT作用，將源極線13產生聚集的靜電電荷釋放到公共電極引出線所在的金屬層23。通過上述可知，現有TFT-IXD的陣列基板中應用的ESD均由一個TFT構成，但由於該TFT的開啟閾值電壓比較高，通常為30V-100V，甚至更高；且其電荷傳導能力低，通常導通時的電流在60μΑ-200μΑ，甚至更低；導致TFT-IXD的陣列基板中應用的ESD電荷傳導能力過低，影響TFT-IXD的陣列基板的靜電傳導，以至於不能有效釋放TFT-IXD中的靜電。

實用新型內容有鑑於此，本實用新型的主要目的在於提供一種靜電保護(ESD，Electro-StaticDischarge)結構及陣列基板、顯示裝置，以解決現有應用於TFT-IXD的ESD電荷傳導能力過低的問題。為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的提供一種靜電保護ESD結構，用於將靜電起始端產生的靜電傳導到靜電釋放端，其特徵在於，包括第一薄膜電晶體、第二薄膜電晶體，所述第一薄膜電晶體的柵極和漏極與靜電起始端連接，其源極與所述第二薄膜電晶體的柵極連接，所述第二薄膜電晶體的漏極連接靜電起始端，所述第二薄膜電晶體的源極連接靜電釋放端；所述第二薄膜電晶體的開啟閾值電壓小於等於所述第一薄膜電晶體的開啟閾值電壓；所述第一薄膜電晶體的開啟閾值電壓為30V-100V,導通時電流約為60 μ Α-200 μ A ;所述第二薄膜電晶體的開啟閾值電壓為5V-98V，導通時電流為500 μΑ-5000μ A。所述靜電釋放端為公共電極引出線所在的金屬層。 所述靜電起始端為柵極線或數據線。還提供一種陣列基板，包括多條柵極線、多條源極線和至少一個ESD結構；所述ESD結構包括第一薄膜電晶體、第二薄膜電晶體，靜電起始端和靜電釋放端，所述第一薄膜電晶體的柵極和漏極與靜電起始端連接，其所述源極與所述第二薄膜電晶體的柵極連接，所述第二薄膜電晶體的漏極連接靜電起始端，所述第二薄膜電晶體的源極作為靜電釋放端。所述靜電釋放端為公共電極引出線所在的金屬層；所述第二薄膜電晶體的開啟閾值電壓小於等於所述第一薄膜電晶體的開啟閾值電壓；所述第一薄膜電晶體的開啟閾值電壓為30V-100V,導通時電流為60μΑ_200μΑ;所述第二薄膜電晶體的開啟閾值電壓為5V-98V，導通時電流為500 μ Α-5000 μ A。所述靜電起始端為柵極線或數據線。所述ESD結構有兩個以上，其中一部分所述ESD結構的靜電起始端分別為一條柵 極線，另一部分所述ESD結構的靜電起始端分別為一條數據線。還提供一種顯示裝置，所述顯示裝置包括上述任一所述的陣列基板。本實用新型提供的ESD及陣列基板、顯示裝置中，ESD包括一個第一 TFT和一個第二 TFT，第一 TFT由靜電電壓打開，第二 TFT由第一 TFT源極打開，相較於一個第一 TFT來說具有較高的電荷傳導能力，靜電電荷經過第二 TFT傳導，提高了 ESD的電荷通過能力，解決了現有顯示裝置中ESD電荷傳導能力過低的問題，提高了顯示裝置的防靜電能力。

圖I為現有顯示裝置中布置ESD的示意圖；圖2為本實用新型ESD的整體結構示意圖；圖3為本實用新型柵極ESD的組成結構示意圖；圖4為本實用新型源極ESD的組成結構示意圖。附圖標記說明U、柵極線;12、柵極ESD ;13、源極線;14、源極ESD ;1、信號線；2、引出線；21、柵極線所在的柵極金屬層；22、TFT ;23、公共電極引出線所在的金屬層；31、數據線所在的源極金屬層；41、第一 TFT ;411、第一 TFT的漏極；412、第一 TFT的柵極；413、第一 TFT的源極；42、第五過孔；43、第四過孔；44、第二 TFT ;441、第二 TFT的漏極；442、第二 TFT的柵極；443、第二 TFT的源極；45、第六過孔；51、第一 TFT ;511、第一 TFT的漏極；512、第一 TFT的柵極；513、第一 TFT的源極；52、第二 TFT ;522、第二 TFT的漏極；522、第二 TFT的柵極；523、第二 TFT的源極；53、第九過孔；54、第七過孔；55、第八過孔。
具體實施方式
本實用新型的基本思想是如圖2所示，提供一種用於顯示裝置的ESD整體結構，用於將靜電起始端產生的靜電傳導到靜電釋放端。該ESD結構中包含一第一 TFT (Tl)和一第二 TFT(T2)，所述第一薄膜電晶體的柵極和漏極與靜電起始端(該靜電起始端為需要靜電釋放的，例如顯示裝置的信號線，可以為陣列基板上的柵極線或數據線等)連接，即圖2中信號線I ;所述第一 TFT的源極與所述第二 TFT的柵極連接，所述第二 TFT的漏極連接靜電起始端，所述第二 TFT的源極連接靜電釋放端(該靜電起始端為將靜電釋放出去，例如顯示裝置的引出線，可以為陣列基板上的柵極線或數據線，公共電極引出線等)，即圖2中的引出線2。該ESD的第一 TFT由靜電電壓打開，第二 TFT由通過第一 TFT源極的靜電電壓打開，第二 TFT具有較高的電荷傳導能力；相比只有一個第一 TFT的ESD結構，靜電電荷經過第二 TFT傳導，提高了 ESD的電荷通過能力。一般，在顯示裝置的陣列基板上，柵極線分布在柵極金屬層21，數據線分布在數據線所在的源極金屬層31，公共電極引出線分布在其所在的金屬層上。具體地，如圖3所示，本實用新型的一種柵極EDS結構，主要包括第一 TFT41和第二 TFT44，所述柵極ESD中第一TFT 41的漏極411連接於所述陣列基板的柵極金屬層21，第一 TFT 41的柵極412也連接在所述陣列基板的柵極金屬層21，第一 TFT 41的源極413連接於第二 TFT44的柵極442，所述柵極ESD中第二 TFT 44的漏極441連接於所述陣列基板的柵極金屬層21，第二 TFT 44的源極443連接所述公共電極引出線所在的金屬層23。優選的，第一 TFT 41的源極413和第二 TFT44的柵極442不在同一層時，第一 TFT41的源極413通過第四過孔43連接第二 TFT44的柵極442。 優選的，第一 TFT 41的漏極和所述陣列基板的柵極金屬層21不同層時，第一 TFT41的漏極411通過第五過孔42連接所述陣列基板的柵極金屬層21。優選的，第二 TFT44的源極與所述陣列基板的柵極金屬層21時，第二 TFT44的源極441通過第六過孔45連接所述陣列基板的柵極金屬層21。優選的，此實施例中第一 TFT 41的柵極和第二 TFT44的柵極與所述ESD的柵極線，即與所述陣列基板的柵極金屬層21同層製作；優選的，此實施例中第一 TFT 41源極和第二 TFT44的源極與所述公共電極引出線同層製作，可以節省第二 TFT44的源極與所述公共電極引出線連接過孔等工藝。優選的，所述公共電極引出線可以和陣列基板的源極線同層製作，可以節省工藝步驟。如圖4所示，本實用新型的一種源極ESD結構，主要包括第一 TFT51和第二 TFT52，其中，第一 TFT 51的源極513連接於第二 TFT 52的柵極522。具體地，如圖4所示，所述源極ESD中第一 TFT 51的漏極511連接所述陣列基板的數據線所在的金屬層31，柵極512連接所述陣列基板的數據線所在的金屬層31，所述源極ESD中第二 TFT 52的漏極521連接數據線所在的金屬層31，源極523連接所述陣列基板的公共電極引出線所在的金屬層23。優選的，第一 TFT 51的源、漏極與與第二 TFT 52的柵極不在同一層時，第一 TFT51的源極513通過第七過孔54連接第二 TFT 52的柵極522。優選的，第一 TFT 51的源、漏極與所述陣列基板的數據線不同層時，所述源極ESD中第一 TFT 51的漏極511通過第八過孔55連接所述陣列基板的數據線所在的金屬層31。優選的，第二 TFT 52的源、漏極與公共電極引出線不同層時，第二 TFT 52的源極523通過第九過孔53連接所述陣列基板的公共電極引出線所在的金屬層23。優選的，此實施例中的第一 TFT 51的漏極和第二 TFT 52的漏極與所述陣列基板的數據線同層。優選的，此實施例中的第一 TFT 51和第二 TFT 52的柵極與所述陣列基板的公共電極引出線同層。優選的，此實施例中公共電極引出線可以與該陣列基板的柵線同層製作，可以節省工藝步驟。相應的，本實用新型提供了一種陣列基板，所述陣列基板包括上述的柵極ESD和/或上述的源極ESD。優選的所述柵極ESD設置在陣列基板柵極線的末端；所述源極ESD設置在陣列基板數據線的末端。實際應用中，一般在每條柵極線的末端均設置一個柵極ESDjP /或在每條數據線的末端均設置一個源極ESD，因此，顯示裝置中可以包括至少一個柵極ESD和/或至少一個源極ESD。優選的，所述ESD結構有兩個以上，其中一部分所述ESD結構的靜電起始端分別為一條柵極線，另一部分所述ESD結構的靜電起始端分別為一條數據線，具體數目可以根據柵極線或數據線的數目來確定。·相應的，本實用新型提供了一種顯示裝置。具體地，所述顯示裝置可以為液晶面板、電子紙、OLED面板、手機、平板電腦、電視機、顯示器、筆記本電腦、數碼相框、導航儀等任何具有顯示功能的產品或部件。實際應用中，如圖3所示，當顯示裝置陣列基板柵極線所在的柵極金屬層21產生靜電電荷聚集時，產生的靜電電壓通過第五過孔42到達第一 TFT 41的漏極411和柵極412，在所述靜電電荷聚集產生的靜電電壓達到第一 TFT41的導通電壓時，第一 TFT 41的柵極打開，第一 TFT 41的漏極411與源極413導通，之後，靜電電流經第一 TFT 41源極413到達第二 TFT 44的柵極442，第二 TFT 14的柵極442打開，柵極金屬層21上靜電電流經第六過孔45，由第二TFT 44的漏極441和源極443，到達公共電極引出線所在的金屬層23，使得柵極金屬層21上產生的靜電電荷導通到公共電極引出線上，得到釋放，防止靜電擊穿。實際應用中，如圖4所示，當顯示裝置陣列基板數據線所在的金屬層31產生靜電電荷聚集時，產生的靜電電壓通過第八過孔55到達第一 TFT 51的漏極511和柵極512，在所述靜電電荷聚集產生的靜電電壓達到第一 TFT 51的導通電壓時，第一 TFT 51的柵極打開，第一 TFT 51的漏極511與源極513導通，靜電電流經第一 TFT 51漏極511、源極513到達第二 TFT52的柵極522，第二 TFT 52的柵極522打開，靜電電流經由第二 TFT 52的漏極521和源極523，流經過第九過孔53到達公共電極所在的金屬層23，使得數據線所在的金屬層31上產生的靜電電荷導通到公共電極引出線上，得到釋放，防止靜電擊穿。需要說明的是，上述的各第一 TFT均可以為現有的ESD結構中TFT，第二 TFT的開啟閾值電壓小於等於同一 ESD結構中第一 TFT的開啟閾值電壓；所述第一薄膜電晶體的開啟閾值電壓為30V-100V，導通時電流為60 μ Α-200 μ A ;所述第二薄膜電晶體的開啟閾值電壓為5V-98V，導通時電流為500μΑ-5000μΑ。一般，TFT的開啟閾值電壓和導電能力由其溝道寬長比來決定，實際應用中，可以通過改變TFT溝道的寬長比來得到上述的第一 TFT或第二 TFT。優選的，第一 TFT的開啟閾值電壓為30V-100V，導通時電流約為60 μ Α-200 μ A ;第二 TFT的開啟閾值電壓為5V-30V，且小於同一 ESD結構中第一 TFT的開啟閾值電壓，導通時電流為 500 μ Α-5000 μ A。需要說明的是，上述各第一 TFT和第二 TFT的源極和漏極的製作工藝相同，名稱上是可以互換的，其可根據電壓的方向在名稱上改變。[0051]以上所述， 僅為本實用新型的較佳實施例而已，並非用於限定本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種靜電保護ESD結構，用於將靜電起始端產生的靜電傳導到靜電釋放端，其特徵在於，包括 第一薄膜電晶體、第二薄膜電晶體，所述第一薄膜電晶體的柵極和漏極與靜電起始端連接，其源極與所述第二薄膜電晶體的柵極連接，所述第二薄膜電晶體的漏極連接靜電起始端，所述第二薄膜電晶體的源極連接靜電釋放端； 所述第二薄膜電晶體的開啟閾值電壓小於等於所述第一薄膜電晶體的開啟閾值電壓； 所述第一薄膜電晶體的開啟閾值電壓為30V-100V,導通時電流為60μΑ_200μΑ ;所述第二薄膜電晶體的開啟閾值電壓為5V-98V，導通時電流為500μΑ-5000μΑ。
2.根據權利要求I所述的ESD結構，其特徵在於，所述靜電釋放端為公共電極引出線所在的金屬層。
3.根據權利要求I所述的ESD結構，其特徵在於，所述靜電起始端為柵極線或數據線。
4.一種陣列基板，其特徵在於，包括多條柵極線、多條源極線和至少一個ESD結構；所述ESD結構包括 第一薄膜電晶體、第二薄膜電晶體，靜電起始端和靜電釋放端，所述第一薄膜電晶體的柵極和漏極與靜電起始端連接，其所述源極與所述第二薄膜電晶體的柵極連接，所述第二薄膜電晶體的漏極連接靜電起始端，所述第二薄膜電晶體的源極作為靜電釋放端； 所述第二薄膜電晶體的開啟閾值電壓小於等於所述第一薄膜電晶體的開啟閾值電壓； 所述第一薄膜電晶體的開啟閾值電壓為30V-100V,導通時電流為60μΑ_200μΑ ;所述第二薄膜電晶體的開啟閾值電壓為5V-98V，導通時電流為500μΑ-5000μΑ。
5.根據權利要求4所述的陣列基板，其特徵在於，所述靜電釋放端連接公共電極引出線所在的金屬層。
6.根據權利要求4所述的陣列基板，其特徵在於，所述靜電起始端為柵極線或數據線。
7.根據權利要求4所述的陣列基板，其特徵在於，所述ESD結構有兩個以上，其中一部分所述ESD結構的靜電起始端分別為一條柵極線，另一部分所述ESD結構的靜電起始端分別為一條數據線。
8.—種顯示裝置，其特徵在於，包括如權利要求4至7任一項所述的陣列基板。
專利摘要本實用新型公開了一種靜電保護ESD結構，所述ESD包括第一薄膜電晶體、第二薄膜電晶體，靜電起始端和靜電釋放端，所述第一薄膜電晶體的柵極和漏極與靜電起始端連接，其源極與所述第二薄膜電晶體的柵極連接，所述第二薄膜電晶體的漏極連接靜電起始端，所述第二薄膜電晶體的源極連接靜電釋放端；所述第二薄膜電晶體的開啟閾值電壓小於等於所述第一薄膜電晶體的開啟閾值電壓；所述第一薄膜電晶體導通時電流為60μA-200μA；所述第二薄膜電晶體導通時電流為500μA-5000μA。本實用新型還公開了一種陣列基板和顯示裝置，提高了ESD的電荷通過能力，解決了現有顯示裝置中ESD電荷傳導能力過低的問題，提高了顯示裝置的防靜電能力。
文檔編號H01L27/02GK202796953SQ20122036956
公開日2013年3月13日 申請日期2012年7月27日 優先權日2012年7月27日
發明者王振偉, 史文森, 李鑫, 唐磊, 張瑩, 裴揚, 任鍵 申請人:北京京東方光電科技有限公司