[发明专利]静电防护元件、静电防护电路及液晶显示器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种静电防护元件、静电防护电路及液晶显示器。

背景技术

由于薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)具有轻、薄、耗电小等优点，被广泛应用于电视、笔记本电脑、移动电话、个人数字助理等现代信息设备。目前，液晶显示器在市场上的应用越来越重要。

作为一种平板显示器件，液晶显示器通常是由两片基板及置于两片基板之间的液晶层组成。通常，下基板上集成有若干数据线和若干扫描线，它们垂直交错形成若干单元区域，这些单元区域被定义为像素单元。每个像素单元主要包括像素电极、存储电容和薄膜晶体管(TFT)等部件。向扫描线提供驱动信号，可以控制薄膜晶体管的工作状态，从而适时地将数据线提供的驱动信号写入像素电极。此外，上基板上集成有黑色矩阵(BM)、彩色滤光膜层及共用电极层。黑色矩阵(BM)用来遮挡从下基板内的非像素电极区透射出来的光线。彩色滤光膜层与下基板的像素区对应，用以形成红绿蓝单色光。共用电极层与像素电极及液晶层形成液晶电容。

然而，在液晶显示器件的制造过程中，如显影、刻蚀、液晶配向成盒以及搬运等多个工序都可能导致静电损伤(ESD)的产生。静电产生的电荷会使薄膜晶体管器件及绝缘层受到损伤，从而导致液晶显示器等级降低和影响生产良率。

出于上述原因，一方面，目前在液晶显示器生产线的建设时就会从设备的选购、生产线布局作相应规划，以减少生产过程中静电荷的累积；另一方面，在液晶显示器的设计中，也会在液晶显示器上设计出用于释放静电荷的专用路径及元件。我们把这样的设计称作静电防护电路。液晶显示器对于静电防护电路的要求，是既有良好的电荷释放能力，又不能影响液晶显示器内其他元件的工作特性。

目前，在液晶显示器上所用到的静电防护电路的工作方式，主要可以分为两种。一种是在生产过程中将所有走线短接在一起，再在临近生产结束时通过轮刀或激光切割等方式将这些走线断开，以保证产品正常工作；另一种方式是在液晶显示器内各走线之间连接具有类似电阻功能的元件，此元件在液晶显示器制作及工作过程中可以一直存在。我们把这样的元件叫做静电防护元件。

图1为现有技术中在液晶显示器上应用静电防护元件时的电路示意图。薄膜晶体管101、存储电容102、液晶电容103等构成像素108。若干行和若干列像素组成液晶显示器的显示区域，对应若干扫描线104和若干数据线105。在显示区域周边设置有短路环或短路条107。每条扫描线104和数据线105在显示区域周边都有静电防护元件106。静电防护元件106的一端连接扫描线104或数据线105，一端连接短路环或短路条107。短路环或短路条107通过若干静电防护元件106与共用电极109连接。

图2和图3为现有技术中的两种静电防护元件的电路示意图。图2由两个薄膜晶体管组成；图3由三个薄膜晶体管组成。这些元件都有第一引脚121和第二引脚122，用于电流的输入输出。

在液晶显示器的生产中，对静电防护元件106的要求是将液晶显示器上已累积到一定程度的静电荷释放出去。在液晶显示器工作时，对静电防护元件103的要求是静电防护元件106上的漏电流不影响液晶显示器的显示效果。

图4为静电防护元件106中第一引脚121和第二引脚122间的电压差与流经静电防护元件的电流关系示意图。结合图1-图3，生产中，静电荷的累积会使静电防护元件106两端出现电压差V，当电压差V大于静电防护元件106的阈值电压时，流经第一引脚121与第二引脚122的电流I会随电压差V值的增大出现陡然的提升，静电防护元件106显现出低阻抗状态；在驱动液晶显示器时，所设计的静电防护元件106的阈值电压需大于液晶显示器上连接静电防护元件106第一引脚121的位置与第二引脚122的位置之间的电压差。此时流经静电防护元件106两个端口的电流微弱，不足以影响液晶显示器正常工作，静电防护元件106处高阻抗状态。