專利名稱：具有去靜電元件的顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示設(shè)備，尤其涉及帶半導(dǎo)體元件的有源矩陣式液晶顯示設(shè)備，這種顯示設(shè)備包括用于保護(hù)半導(dǎo)體元件和絕緣膜免遭靜電擊穿的去靜電元件。
圖10是一般液晶顯示設(shè)備中有源元件基片上的電路的示意圖。有源元件基片1上以矩陣分別放置了構(gòu)成顯示區(qū)域的多個(gè)象素電極(沒有畫出)和連接到相應(yīng)的一個(gè)象素電極上的薄膜晶體管。在有源元件基片1上還有多條掃描線4、多條數(shù)據(jù)線5、多條輔助電容線6、多條輸入線7、一條環(huán)狀短路線8和多個(gè)去靜電元件9。其中，掃描線4用于向相應(yīng)的薄膜晶體管提供掃描信號(hào)；數(shù)據(jù)線5用于向相應(yīng)的薄膜晶體管提供數(shù)據(jù)信號(hào)；輔助電容線6與掃描線4平行，在輔助電容線6與象素電極之間形成了輔助電容部分；輸入線7被放在基片的右下部分(在圖10中)；環(huán)狀短路線8位于構(gòu)成顯示區(qū)的象素電極的周圍；每一對(duì)相鄰的去靜電元件9被放置在短路線8與相應(yīng)的一條數(shù)據(jù)線5之間，它們相互平行。
掃描線4的右端延伸到位于基片1的右區(qū)用虛線表示的半導(dǎo)體芯片安裝區(qū)10中。數(shù)據(jù)線5的下端延伸到位于基片1的下區(qū)用虛線表示的半導(dǎo)體芯片安裝區(qū)11中。數(shù)據(jù)線5的上端延伸到基片1的上端。輔助電容線6的左端連接到公共線12上。一些輸入線7的伸出端延伸到半導(dǎo)體芯片安裝區(qū)10而其它輸入線7的伸出端則延伸到半導(dǎo)體芯片安裝區(qū)11。短路線8左側(cè)的上端和下端連接到公共線12上。
例如，假設(shè)在象以上那樣構(gòu)成的液晶顯示設(shè)備中，高壓靜電從外部施加到位于有源元件基片1的上端表面的最左邊那條數(shù)據(jù)線5的上端部分，那么，連接到最左邊那條數(shù)據(jù)線5上的兩個(gè)去靜電元件9就成為導(dǎo)電的，因此短路線8、公共線12和輔助電容線6就具有與左邊那條電容線5相同的電位。這時(shí)，連接到其它數(shù)據(jù)線5上的其它去靜電元件9也開始導(dǎo)電并且也具有與短路線8、公共線12和輔助電容線6相同的電位。這樣，短路線8，公共線12，輔助電容線6和所有數(shù)據(jù)線5就具有相同的電位。當(dāng)任何一條數(shù)據(jù)線5被充上靜電時(shí)都是這樣。因此，施加到數(shù)據(jù)線上的靜電的電位被降低了，因?yàn)樗灰龑?dǎo)到了短路線8，公共線12，輔助電容線6和其它數(shù)據(jù)線5。這樣，就能保護(hù)連接到被充電的數(shù)據(jù)線5上的薄膜晶體管和絕緣膜免遭靜電擊穿。
去靜電元件9通常為二極管，它的陽(yáng)極連接到短路線上，陰極連接到數(shù)據(jù)線5上。不過(guò)，這種去靜電元件9不能很好地響應(yīng)上升沿非常陡的靜電脈沖。因此，當(dāng)這種高壓靜電脈沖作用時(shí)，它只能流過(guò)數(shù)據(jù)線5，從而會(huì)擊穿被連接到數(shù)據(jù)線5上的薄膜晶體管和/或絕緣膜。這樣，去靜電元件9就不能完全保護(hù)晶體管或絕緣膜。
本發(fā)明的目的是提供一種即便在響應(yīng)非常迅速地上升到非常高的電位的靜電脈沖時(shí)也能迅速轉(zhuǎn)換成導(dǎo)電狀態(tài)從而更徹底保護(hù)設(shè)備中的半導(dǎo)體元件和絕緣膜免受擊穿的顯示設(shè)備。
為達(dá)到此目的，提供了一種顯示設(shè)備，它包括基片；制作在基片上的多條導(dǎo)線；與導(dǎo)線電氣連接的半導(dǎo)體元件；與半導(dǎo)體元件電氣耦合的顯示元件；用于將導(dǎo)線相互連接起來(lái)的短路線；放置在短路線和相應(yīng)的導(dǎo)線之間的去靜電元件；和與各個(gè)去靜電元件串聯(lián)的抑制元件。
本發(fā)明的另外的目的和優(yōu)點(diǎn)將在后面的說(shuō)明中闡述，一部分可以從說(shuō)明中明顯看出，或者可以通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而被認(rèn)識(shí)到。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)可以借助于附屬權(quán)利要求中特地指出的工具和系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)或得到。
被收入的作為說(shuō)明書的一部分的


了目前本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，它與上述一般說(shuō)明以及下面將給出的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。
圖1是按照本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備中的有源元件基片上的電路方案圖；圖2是圖1中部分有源元件基片的放大剖視圖；圖3A和3B是用于解釋圖1和圖2中所示的電阻性元件的功能的脈沖波形；圖4是圖1和圖2中所示的電阻元件的放大示意圖；圖5A是本發(fā)明第二實(shí)施例的放大示意圖；圖5B是沿圖5A的VB-VB線剖開的放大剖視圖；圖6是本發(fā)明第三實(shí)施例的放大示意圖；圖7是按照本發(fā)明第四實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備中的有源元件基片上的電路方案圖；圖8是圖7中部分有源元件基片的放大示意圖；圖9是制作在圖1所示的有源元件基片上第一層線的狀態(tài)的放大示意圖；圖10是一般液晶顯示設(shè)備中有源元件基片上的電路的方案圖。
(第一實(shí)施例)圖1是按照本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備中的有源元件基片上的電路方案圖。圖2是圖1中部分有源元件基片的放大剖視圖。如圖1和圖2所示，薄膜晶體管3的門極G被制作在有源元件基片1上。特別是如圖9所示，掃描線4、輔助電容線6、公共線12和短路線8的部分上下側(cè)以及門極G被同時(shí)制作在有源元件基片1上。
包含門極G的門極絕緣膜13被制作在有源元件基片1的整個(gè)表面上，由純非晶硅制成的半導(dǎo)體薄膜14被制作在門極絕緣膜13上與各個(gè)門極G相對(duì)應(yīng)的區(qū)域內(nèi)。類似地，由純非晶硅制成的半導(dǎo)體薄膜15被制作在去靜電元件9形成區(qū)域內(nèi)的門極絕緣膜13上。由絕緣材料制成的阻塞層16和17分別被制作在半導(dǎo)體薄膜14和15的中間部分上。由n+型摻磷非晶硅制成的接觸層18和19被制作在薄膜晶體管3的形成區(qū)域內(nèi)的阻塞層16的上表面的對(duì)邊區(qū)域內(nèi)。類似地，由n+型非晶硅制成的接觸層20和21被制作在去靜電元件9的形成區(qū)域內(nèi)的阻塞層17的上表面的對(duì)邊區(qū)域內(nèi)。
用于抑制靜電脈沖的電阻性元件31包括由純非晶硅制成的制作在門極絕緣膜13的預(yù)定區(qū)域內(nèi)的半導(dǎo)體薄膜32和由n+型非晶硅制成的制作在半導(dǎo)體薄膜32上的半導(dǎo)體層33。由于電阻性元件31被插在每條數(shù)據(jù)線5的預(yù)定位置上，因此半導(dǎo)體層33的上表面的對(duì)邊區(qū)域被連接到數(shù)據(jù)線5的兩個(gè)分開的端上。
上述半導(dǎo)體薄膜14、15和32同時(shí)用等離子體CVD形成。因此它們都是由相同的材料制成的，并且具有相同的厚度。此外，接觸層18到21和半導(dǎo)體層33是通過(guò)同時(shí)淀積同樣的材料，如等離子體CVD，然后在其中摻雜非晶離子并組成綜合層而形成的。這樣，那些由相同材料制成的層就具有相同的厚度和離子濃度。
源極S和漏極D分別制作在薄膜晶體管3的區(qū)域內(nèi)的接觸層18和19上。類似地，連接端22和23分別制作在去靜電元件9的區(qū)域內(nèi)的接觸層20和21上。一個(gè)連接端22由制作在門極絕緣膜13上的連接孔24連接到短路線8上。另一個(gè)連接端23被連接到每條數(shù)據(jù)線5的一端上，該端在圖1中用參考數(shù)字5a表示。數(shù)據(jù)線5和短路線8的左側(cè)部分與右側(cè)部分和源極S、漏極D、連接端22和23制作在一起。這時(shí)，短路線8的左、右兩側(cè)部分的上端和下端通過(guò)制作在門極絕緣膜13上的連接孔(沒有畫出)連接到短路線8的上、下兩側(cè)的右端和左端上。此外，在形成例如源極S之前，由ITO構(gòu)成的象素電極2被制作在門極絕緣膜13上位于薄膜晶體管3附近的區(qū)域內(nèi)，然后象素電極2被連接到源極S上。這樣，有源元件基片1就具有如圖1所示的電路結(jié)構(gòu)。
下面將參考圖1對(duì)任何一條數(shù)據(jù)線5的上端被施加上升沿很陡的靜電脈沖的情況進(jìn)行說(shuō)明。如圖3A所示，這種急速上升的靜電脈沖被看作是矩形脈沖(脈沖寬度為t1)。這種矩形脈沖被施加到數(shù)據(jù)線5的上端以后就變成了如圖3B所示的逐漸上升的斜脈沖，它的寬度t2要比源脈沖的寬度t1寬。經(jīng)過(guò)一段預(yù)定時(shí)間以后當(dāng)脈沖電壓達(dá)到元件9的預(yù)定門限值時(shí)，與被施加脈沖的數(shù)據(jù)線5相連接的去靜電元件9就開始導(dǎo)電。換句話說(shuō)，在這種結(jié)構(gòu)中，在靜電脈沖的電壓上升到很高之前，去靜電元件9就開始導(dǎo)電了，因此它能夠響應(yīng)靜電脈沖。相應(yīng)地，流過(guò)數(shù)據(jù)線5和去靜電元件9之間的節(jié)點(diǎn)5a上的靜電電位不會(huì)太高，這意味著連接到數(shù)據(jù)線5上的內(nèi)層絕緣膜或薄膜晶體管實(shí)際上能徹底免遭靜電擊穿。
下面將參考圖4舉例說(shuō)明電阻元件31的尺寸。當(dāng)電阻元件31的n+型非晶硅半導(dǎo)體層33的厚度約為250A、長(zhǎng)度L為1000μm、寬度W為6μm時(shí)，電阻元件31的電阻約為1MΩ。其中，厚度是指上層數(shù)據(jù)線和下層數(shù)據(jù)線之間的距離。
下面將參考圖2簡(jiǎn)要說(shuō)明電阻元件31的形成方法。首先，在門極絕緣膜13上形成電阻元件31的半導(dǎo)體薄膜32以及薄膜晶體管3的半導(dǎo)體薄膜14和去靜電元件9的半導(dǎo)體薄膜15。接著，在半導(dǎo)體薄膜32上形成半導(dǎo)體層33，與此同時(shí)還形成了薄膜晶體管3的接觸層18與19和形成去靜電元件9的接觸層20與21。這樣，就形成了電阻元件31。由于電阻元件31是與薄膜晶體管3和去靜電元件9同時(shí)形成的，不需要用專門的處理步驟來(lái)形成元件9，因此減少了整個(gè)生產(chǎn)處理步驟的數(shù)量。(第二實(shí)施例)圖5A是按照本發(fā)明第二實(shí)施例的一部分液晶顯示設(shè)備的示意圖。圖5B是沿圖5A的VB-VB線剖開的剖視圖。第二實(shí)施中的數(shù)據(jù)線5包括制作在有源元件基片1上的在基片1的預(yù)定端附近的實(shí)際上按S形彎曲的彎曲段41、從彎曲段41的預(yù)定端起在基片1上連續(xù)形成的連接塊42、制作在有源元件基片1上門極絕緣膜13的預(yù)定區(qū)域上的數(shù)據(jù)線主體43和制作在門極絕緣膜13上的用于將相應(yīng)的數(shù)據(jù)線主體43連接到相應(yīng)的連接塊42上的連接孔44。用于控制晶格間隙的空數(shù)據(jù)線45被制作在門極絕緣膜13上相應(yīng)的彎曲段41內(nèi)。密封元件(沒有畫出)被安置在每條數(shù)據(jù)線45的上面，用于將有源元件基片1粘到對(duì)置基片(沒有畫出)上。間隙材料被擴(kuò)散在密封材料上，用于確定有源元件基片1與對(duì)置基片之間的間隙。如果間隙材料不能與數(shù)據(jù)線5和掃描線完全成直線，那么間隙就會(huì)不均勻?？諗?shù)據(jù)線45實(shí)際上具有與數(shù)據(jù)線5和掃描線4相同的厚度以便保持間隙不變。當(dāng)空數(shù)據(jù)線45由同樣的材料制成并且具有同樣的厚度時(shí)，它的吞吐量可以得到增大。
在這個(gè)實(shí)施例中，彎曲段41主要構(gòu)成用于抑制靜電脈沖的電阻部分。因此，彎曲段41可以象第一實(shí)施例中的電阻元件9那樣抑制短暫的靜電脈沖。在第二實(shí)施例中，通過(guò)用低電阻的鋁或鋁合金來(lái)制作相應(yīng)的數(shù)據(jù)線主體43、連接孔44和空數(shù)據(jù)線35并同時(shí)用高電阻的鉻來(lái)制作彎曲段41和相應(yīng)的連接塊42，可以將各個(gè)彎曲段41制作成高電阻段。
圖6示出了第三實(shí)施例，其中，彎曲段41實(shí)際上是V字形，它具有正方形的彎頭，它可作為靜電脈沖抑制元件。當(dāng)彎曲段用金屬薄膜來(lái)制作時(shí)，它除了上述形狀以外還可以有各種形狀。(第四實(shí)施例)圖7和圖8示出了本發(fā)明的第四實(shí)施例。在這些圖中，與圖1中的元件相同的那些元件用同樣的參考數(shù)字表示，這里省略對(duì)它們的解釋。第四實(shí)施例中的每條數(shù)據(jù)線5包括直線段51、連接塊52、數(shù)據(jù)線主體53和連接孔54，其中，直線段51被制作在有源元件基片1的上端區(qū)域內(nèi)；連接塊52中被制作在基片1上，它從直線段51的預(yù)定端伸出來(lái)；數(shù)據(jù)線主體53被制作在基片1上門極絕緣膜13的預(yù)定部分內(nèi)；連接孔54被制作在門極絕緣膜13上，它用于將數(shù)據(jù)線主體53的預(yù)定端連接到連接塊52上。在這種情況下，用于晶格間隙控制的空數(shù)據(jù)線55也被制作在直線段51上，直線段51被安置在門極絕緣膜13上。
避雷針導(dǎo)線61被制作在門極絕緣膜13上，它位于有源元件基片1與空數(shù)據(jù)線55之間的中間位置上。避雷針導(dǎo)線61包括導(dǎo)線62、導(dǎo)線63和導(dǎo)線64，其中，導(dǎo)線62沿?cái)?shù)據(jù)線5的直線段51的垂直方向延伸；導(dǎo)線63從導(dǎo)線62伸到基片1的上端，它位于相鄰兩個(gè)直線段51對(duì)和直線段51外面的中間位置上；導(dǎo)線64從導(dǎo)線62的對(duì)端伸到短路線8的右上端和左上端。數(shù)據(jù)線主體53、連接孔54、空數(shù)據(jù)線55和避雷針導(dǎo)線61都是用低電阻的鋁或鋁合金制作的，直線段51和連接塊52是用高電阻的鉻制作的。
在這種液晶顯示設(shè)備中，當(dāng)靜電施加到有源元件基片1的預(yù)定上端區(qū)域時(shí)，它不是釋放到位于預(yù)定上端區(qū)域附近的高電阻直線段51上，而是釋放到位于預(yù)定上端區(qū)域附近的低電阻避雷針導(dǎo)線61的導(dǎo)線63上。釋放的靜電經(jīng)過(guò)避雷針導(dǎo)線61中的導(dǎo)線63、62和64流到公共線12和輔助電容線6上，并由于去靜電元件9開始導(dǎo)電而進(jìn)一步流到所有數(shù)據(jù)線5上。因此可以使連接到所有數(shù)據(jù)線5上的薄膜晶體管3和絕緣膜免遭靜電擊穿。當(dāng)靜電是前沿非常陡的脈沖時(shí)也能看到同樣的效果。為了提高安全等級(jí)，可以將圖2或圖4中所示的電阻元件31安置在每條數(shù)據(jù)線5的直線段51上。此外，可以將直線段51制作成由圖5和圖6所示的彎曲段41構(gòu)成的低電阻段。另外，可以在避雷針導(dǎo)線61的導(dǎo)線64位置上安置與去靜電元件9同樣結(jié)構(gòu)的高電阻保護(hù)元件。
在第一或第二實(shí)施例中，盡管在每條數(shù)據(jù)線5中安置了一個(gè)由彎曲段41組成的電阻性元件31或電阻段，但還可以在每條數(shù)據(jù)線5中安置多個(gè)串聯(lián)連接或并聯(lián)連接的電阻元件或電阻段。此外在每個(gè)實(shí)施例中，盡管將靜電元件9安置在在每條數(shù)據(jù)線5中，但也可以將它安置在每條掃描線4中或只安置在每條掃描線4中。在這種情況下，如果在掃描線4中安置由彎曲段41組成的電阻元件31或電阻段，或者如果在掃描線4的預(yù)定端附近安置避雷針導(dǎo)線61就已足夠了。在這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)靜電被施加到掃描線4時(shí)，每個(gè)元件的工作方式與在靜電被施加到數(shù)據(jù)線5上的工作方式是相同的。此外，即使當(dāng)靜電被直接施加到短路線8上，它也會(huì)流到所有數(shù)據(jù)線5上，因此可以防止靜電擊穿。
如上所述，在本發(fā)明中，當(dāng)上升沿很陡的短暫靜電脈沖被施加到數(shù)據(jù)線、掃描線或短路線上時(shí)，可以用抑制元件將它變換成上升沿比較緩的脈沖并且在它的電壓達(dá)到很高之前使它流過(guò)去靜電元件。因此，當(dāng)薄膜晶體管之類向半導(dǎo)體元件或絕緣膜被連接到帶靜電的線上時(shí)，它們能可靠地免遭靜電擊穿。
對(duì)技術(shù)行家們來(lái)說(shuō)，很容易發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和改型。因此，本發(fā)明在其各方面都不受以上所述的特定細(xì)節(jié)和示范性實(shí)施例的限制。所以，在附屬權(quán)利要求及其等同物所規(guī)定的一般發(fā)明思想的精神范圍內(nèi)可以作各種改變。
權(quán)利要求
1.一種顯示設(shè)備，它包括基片；多條制作在基片上的導(dǎo)線；與導(dǎo)線電氣連接的半導(dǎo)體元件；與半導(dǎo)體元件電氣耦合的顯示設(shè)備；用于將導(dǎo)線相互連接起來(lái)的短路線；放置在短路線與每一條導(dǎo)線之間的去靜電元件；和與每個(gè)去靜電元件串聯(lián)的抑制元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中抑制元件是高電阻元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示設(shè)備，其中抑制元件具有半導(dǎo)體元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示設(shè)備，其中抑制元件具有金屬薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示設(shè)備，還包括被制作在抑制元件上的與導(dǎo)線具有相同厚度的金屬薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，還包括制作在抑制元件周圍的作為避雷針的金屬膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中去靜電元件具有半導(dǎo)體元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的顯示設(shè)備，其中半導(dǎo)體元件具有二極管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示設(shè)備，其中抑制元件具有半導(dǎo)體元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示設(shè)備，其中半導(dǎo)體元件具有非晶硅半導(dǎo)體層。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的顯示設(shè)備，其中抑制元件具有非晶硅半導(dǎo)體層。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中抑制元件具有純半導(dǎo)體層和制作在純半導(dǎo)體層上的摻雜半導(dǎo)體層。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中去靜電元件具有純半導(dǎo)體層和制作在純半導(dǎo)體層上的雜質(zhì)擴(kuò)散半導(dǎo)體層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的顯示設(shè)備，其中抑制元件具有純半導(dǎo)體層和制作在純半導(dǎo)體層上的摻雜半導(dǎo)體層。
15.一種顯示設(shè)備，它包括基片；制作在基片上的多條導(dǎo)線；與導(dǎo)線電氣耦合的顯示元件；用于將導(dǎo)線相互連接起來(lái)的短路線；放置在短路線與每一條導(dǎo)線之間的去靜電元件；和與每個(gè)去靜電元件串聯(lián)的抑制元件；其中每個(gè)去靜電元件和抑制元件具有純半導(dǎo)體層和制作在純半導(dǎo)體層上的雜質(zhì)擴(kuò)散半導(dǎo)體層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的顯示設(shè)備，其中各個(gè)去靜電元件與抑制元件的純半導(dǎo)體層和雜質(zhì)擴(kuò)散半導(dǎo)體層是用實(shí)質(zhì)相同的材料制成的并且具有實(shí)質(zhì)相同的厚度。
全文摘要
在短路線與每條數(shù)據(jù)線的上端區(qū)域之間放置了一對(duì)去靜電元件和一個(gè)用于抑制靜電脈沖的電阻元件,其中短路線用于短路多條數(shù)據(jù)線。當(dāng)短暫的靜電脈沖從外部施加到一條數(shù)據(jù)線的上端區(qū)域時(shí),電阻元件使脈沖的前沿變緩。因此,去靜電元件即使在響應(yīng)短暫的靜電脈沖時(shí)也能很好地工作。
文檔編號(hào)G02F1/1362GK1196547SQ9810119
公開日1998年10月21日 申請(qǐng)日期1998年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月14日
發(fā)明者日置利文, 宮田敬太郎 申請(qǐng)人:卡西歐計(jì)算機(jī)株式會(huì)社