專利名稱：一種靜電釋放保護電路及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種靜電釋放保護電路及其工作方法。
背景技術(shù)：
ESD (Electro-Static Discharge,靜電釋放)保護電路是 TFT LCD (Thin FilmTransistor Liquid Crystal Display,薄膜晶體管液晶顯不器)以及 AMOLED(ActiveMatrix Driving Organic Light Emitting Diode,有源矩陣驅(qū)動有機發(fā)光二極管)面板上的重要組成部分，能夠使顯示器件免遭在生產(chǎn)、運輸、工作過程中的靜電傷害。 如圖I所示，ESD保護電路中的TFT通常為增強型TFT，通過合理的TFT I和TFT2設(shè)計，可以使液晶顯示面板在正常工作時，數(shù)據(jù)線上僅有漏電流或有較小的電流流向高電位線GH或低電位線GL;當(dāng)數(shù)據(jù)線DATA上積累靜電電荷時，正、負兩種靜電電荷可以分別迅速向高電位線GH和低電位線GL泄放，從而保證顯示面板的內(nèi)部陣列不受損傷。但是，對于當(dāng)前正在興起的Oxide (氧化物)TFT，由于Oxide TFT通常是一個耗盡型的器件，當(dāng)其柵源電壓Vgs = OV時，Oxide TFT無法像現(xiàn)有技術(shù)中的增強型TFT那樣徹底關(guān)斷，導(dǎo)致在正常工作時，數(shù)據(jù)線和柵極掃描線將向高電位線GH和低電位線GL漏走大量電流，不僅使顯示面板內(nèi)部不能正常工作，還可能使外部驅(qū)動電路受到損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例提供了一種靜電釋放保護電路及其工作方法，能夠迅速泄放靜電電荷同時又能避免信號以漏電流形式泄放。為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案—種靜電釋放保護電路，包括第一電容、第一分壓單元和薄膜晶體管第一薄膜晶體管、第三薄膜晶體管、第四薄膜晶體管；所述第一薄膜晶體管的柵極接于信號控制線，漏極接于第一電位線；所述第一分壓單元的第一端接于所述第一薄膜晶體管的源極，第二端接于第二電位線；所述第三薄膜晶體管的柵極接于所述第一薄膜晶體管的源極，漏極接于第一電位線，源極接于信號控制線；所述第四薄膜晶體管柵極接于輔助電位線，漏極接于信號控制線，源極接于第二電位線；所述第一電容的第一極接于所述第三薄膜晶體管的柵極，第二極接于信號控制線。一種上述的靜電釋放保護電路的工作方法，包括所述信號控制線上無靜電電荷時，通過所述第一薄膜晶體管和所述第一分壓單元的分壓作用控制所述第三薄膜晶體管的柵極電位關(guān)閉所述第三薄膜晶體管，和通過控制所述第二電位線和所述輔助電位線的電位差關(guān)閉所述第四薄膜晶體管，以保持所述信號控制線的信號不泄放；所述信號控制線上有靜電電荷時，通過所述第一薄膜晶體管和所述第一分壓單元的分壓以及所述第一電容共同作用控制所述第三薄膜晶體管的柵極電位開啟所述第三薄膜晶體管，以使靜電荷通過所述第三薄膜晶體管向所述第一電位線泄放；或通過所述信號控制線與所述輔助電位線的電位差的改變開啟所述第四薄膜晶體管，以使靜電荷通過所述第四薄膜晶體管向所述第二電位線泄放。本發(fā)明實施例提供的靜電釋放保護電路及其工作方法，當(dāng)信號控制線上有靜電電荷時，通過第一薄膜晶體管和第一分壓單元的分壓以及第一電容共同作用控制第三薄膜晶體管的柵極電位，開啟第三薄膜晶體管，從而使靜電荷通過第三薄膜晶體管向第一電位線泄放；也可以通過信號控制線與輔助電位線的電位差的改變，開啟第四薄膜晶體管，從而使靜電荷通過第四薄膜晶體管向第二電位線泄放。當(dāng)信號控制線上無靜電電荷時，通過第一薄膜晶體管和第一分壓單元的分壓作用控制第三薄膜晶體管的柵極電位，關(guān)閉第三薄膜晶體管，并通過控制第二電位線和輔助電位線的電位差，關(guān)閉第四薄膜晶體管，這樣信號控制線上的信號就不會以漏電流的形式通過第三薄膜晶體管或第四薄膜晶體管泄放，從而有效保證了顯示面板的正常工作。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為現(xiàn)有技術(shù)中靜電釋放保護電路的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的靜電釋放保護電路的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的靜電釋放保護電路的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖I與圖3所示的靜電釋放保護電路的一種靜電釋放保護對比仿真圖；圖5為本發(fā)明實施例提供的靜電釋放保護電路的另一種具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實施例提供的靜電釋放保護電路的工作方法的一種流程圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行詳細描述。應(yīng)當(dāng)明確，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。如圖2所示,本發(fā)明實施例提供一種ESD (Electro-Static Discharge,靜電釋放)保護電路，包括第一電容Cl、第一分壓單元和薄膜晶體管第一薄膜晶體管Tl、第三薄膜晶體管T3、第四薄膜晶體管T4。其中，Tl可以為增強型薄膜晶體管或耗盡型薄膜晶體管，而T3和T4為耗盡型薄膜晶體管。其中，圖2所示的薄膜晶體管既可以指代N型薄膜晶體管也可以指代P型薄膜晶體管。第一薄膜晶體管Tl的柵極接于信號控制線LS，漏極接于第一電位線LI ;第一分壓單元的第一端接于第一薄膜晶體管Tl的源極，第二端接于第二電位線L2 ;第三薄膜晶體管T3的柵極接于第一薄膜晶體管Tl的源極，漏極接于第一電位線LI，源極接于信號控制線LS ;第四薄膜晶體管T4柵極接于輔助電位線LA，漏極接于信號控制線LS，源極接于第二電位線L2 ;第一電容Cl的第一極接于第三薄膜晶體管Τ3的柵極，第二極接于信號控制線LS。本發(fā)明實施例提供的ESD保護電路，當(dāng)信號控制線LS上有靜電電荷時，通過第一薄膜晶體管Tl和第一分壓單元的分壓以及第一電容Cl共同作用控制第三薄膜晶體管Τ3的柵極電位，開啟第三薄膜晶體管Τ3，從而使靜電荷通過第三薄膜晶體管Τ3向第一電位線LI泄放；也可以通過信號控制線LS與輔助電位線LA的電位差的改變，開啟第四薄膜晶體管Τ4，從而使靜電荷通過第四薄膜晶體管Τ4向第二電位線L2泄放。當(dāng)信號控制線LS上無靜電電荷時，通過第一薄膜晶體管Tl和第一分壓單元的分壓作用控制第三薄膜晶體管Τ3的柵極電位，關(guān)閉第三薄膜晶體管Τ3，并通過控制第二電位線L2和輔助電位線LA的電位差，關(guān)閉第四薄膜晶體管，這樣信號控制線LS上的信號就不會以漏電流的形式通過第三薄膜晶體管Τ3或第四薄膜晶體管Τ4泄放，從而有效保證了顯示面板的正常工作。
需要說明的是，本實施例中，僅僅利用Tl和第一分壓單元進行分壓從而控制Τ3的柵極e點的電位Ve，Tl既可以是耗盡型薄膜晶體管，也可以是增強型薄膜晶體管，第一分壓單元可以為電阻、晶體管或其它可以與Tl進行分壓的電路元件或電路模塊，本發(fā)明對此不做限制。圖3所示為本發(fā)明實施例提供的ESD保護電路的一種具體實施例，如圖3所示，本實施例的電路連接關(guān)系與圖2所示的實施例相同，其中，第一分壓單元包括第二薄膜晶體管T2，所述第一分壓單元的第一端為第二薄膜晶體管T2的漏極，所述第一分壓單元的第二端為第二薄膜晶體管T2的柵極和源極。本實施例中的薄膜晶體管均為N型耗盡型薄膜晶體管，而信號控制線是數(shù)據(jù)線DATA。第一電位線LI、第二電位線L2、輔助電位線LA上的電位VI、V2、VA依次降低。具體的，第一薄膜晶體管Tl的柵極接于信號控制線LS，漏極接于第一電位線LI ;第二薄膜晶體管T2的漏極(第一端)接于第一薄膜晶體管Tl的源極，柵極和源極(第二端)接于第二電位線L2 ;第三薄膜晶體管T3的柵極接于第一薄膜晶體管Tl的源極，漏極接于第一電位線LI，源極接于信號控制線LS ;第四薄膜晶體管T4柵極接于輔助電位線LA，漏極接于信號控制線LS，源極接于第二電位線L2 ;第一電容Cl的第一極接于第三薄膜晶體管T3的柵極，第二極接于信號控制線LS。本發(fā)明實施例提供的ESD保護電路，當(dāng)數(shù)據(jù)線DATA上存在正靜電電荷時，第三薄膜晶體管T3開啟使正靜電電荷通過第三薄膜晶體管T3向第一電位線LI泄放，當(dāng)數(shù)據(jù)線DATA上存在負靜電電荷時，第四薄膜晶體管T4開啟使負靜電電荷通過第四薄膜晶體管T4向第二電位線L2泄放；當(dāng)數(shù)據(jù)線DATA上無靜電電荷時，能夠通過使第三薄膜晶體管T3的柵極電位與源極電位的差小于T3的開啟電壓，并使第四薄膜晶體管T4的柵極電位與源極電位的差小于T4的開啟電壓，將耗盡型的第三薄膜晶體管T3和第四薄膜晶體管T4徹底關(guān)斷，這樣數(shù)據(jù)線DATA上的數(shù)據(jù)信號就不會以漏電流的形式通過第三薄膜晶體管T3或第四薄膜晶體管T4泄放，從而保證了顯示面板的正常工作。本實施例中，第二薄膜晶體管T2的有效溝道區(qū)寬長比可以比第一薄膜晶體管Tl、第三薄膜晶體管T3和第四薄膜晶體管T4的有效溝道區(qū)寬長比都小，這樣，T2的電阻較大，在T2與Tl進行分壓時，流過Tl和T2的電流很小，不但可以保持較低功耗，而且不會影響第一電位線上的電位Vl和第二電位線上的電位V2。具體的，為了保證在顯示面板正常工作時，所述ESD保護電路中的第四薄膜晶體管T4能徹底關(guān)閉，Τ4管的柵極電位與源極電位的差應(yīng)小于Τ4的開啟電壓，輔助電位線LA上的電位VA與第二電位線L2上的電位V2之差小于第四薄膜晶體管Τ4的開啟電壓Vth4。第一電位線LI、第二電位線L2和輔助電位線LA上的電位可以根據(jù)不同的工藝要求而選擇，但都應(yīng)滿足其電位依次降低的條件，本發(fā)明對此不作限定。例如，在本發(fā)明的一個實施例中，第一電位線LI上的電位Vl可以為6伏特至10伏特，第二電位線L2上的電位可以為-5伏特至-3伏特，輔助電位線LA上的電位VA可以為-7伏特至-5伏特，數(shù)據(jù)線DATA上的數(shù)據(jù)信號Vdata可以在O伏特至5伏特之間。 正常工作時，數(shù)據(jù)線DATA上的數(shù)據(jù)信號Vdata通過所述數(shù)據(jù)線輸入到每一個像素單元中，用以控制每個像素單元從而 實現(xiàn)顯示功能。此時，要求數(shù)據(jù)信號Vdata不能因為所述ESD保護電路的存在而通過所述ESD保護電路被泄放損失掉。為達此目的，本發(fā)明ESD保護電路，通過數(shù)據(jù)線DATA上的數(shù)據(jù)信號Vdata控制第一薄膜晶體管Tl的導(dǎo)通狀態(tài)，并通過第一薄膜晶體管Tl的不同導(dǎo)通狀態(tài)下的電阻的不同使其與第二薄膜晶體管T2進行分壓后，Tl的源極電位，同時也是T3的柵極電位Ve的電壓也會相應(yīng)不同，從而可以控制T3的開關(guān)狀態(tài)。具體的，由于正常工作時數(shù)據(jù)線DATA上并無靜電電荷積累，而沒有靜電電荷的情況下，數(shù)據(jù)信號Vdata可介于第一電位線LI的電位Vl和第二電位線L2的電位V2之間，第一薄膜晶體管Tl的源極電壓為Ve，柵極電壓Vdata。由于Ve同時也是第三薄膜晶體管T3的柵極電位，Vdata同時也是第三薄膜晶體管T3的源極電位，因此，對于第三薄膜晶體管T3來說，只需保證其柵極電位Ve與其源極電位Vdata的差小于T3的開啟電壓Vth3，即Ve-Vdata < Vth3，即可將T3關(guān)閉，從而防止數(shù)據(jù)信號Vdata從T3泄放。其中，對于N型耗盡型薄膜晶體管來講，Vth3小于O。而Ve又是由Tl、T2對Vl和V2之間的電壓進行分壓獲得的，因此，如果通過控制T1、T2的工藝參數(shù)從而使Vdata在正常的數(shù)據(jù)信號的電平范圍內(nèi)時，Vdata-Ve > _Vth3即可令T3在顯示面板正常工作時處于關(guān)閉狀態(tài)。而此時，對于Tl來講，其柵極電位與源極電位的差已經(jīng)大于一個正數(shù)，因此，Tl可處于一定的導(dǎo)通狀態(tài)，導(dǎo)通電阻與Tl的柵極和源極間的電壓差有關(guān)。從而可以通過控制Tl的柵極和源極間的電壓差控制Tl的導(dǎo)通電阻，進而控制與T2的分壓。而由于輔助電位線LA上的電位VA與第二電位線L2上的電位V2之差小于第四薄膜晶體管T4的開啟電壓Vth4，也就是第四薄膜晶體管T4的柵極電位VA與第四薄膜晶體管T4的源極電位V2的差小于第四薄膜晶體管T4的開啟電壓Vth4，因此，在正常工作情況下，第四薄膜晶體管T4總能夠處于關(guān)閉狀態(tài)。以上分析了顯示面板在正常工作狀態(tài)，即數(shù)據(jù)線DATA上沒有靜電電荷的狀態(tài)下，本發(fā)明提供的ESD保護電路的工作原理，下面針對數(shù)據(jù)線DATA上有靜電電荷的情況，分析所述ESD保護電路對于靜電電荷的泄放過程。具體的，正常工作時，Cl的第一極與第二極之間的電壓等于第三薄膜晶體管T3的柵極電位Ve與數(shù)據(jù)線DATA的電位的差，當(dāng)數(shù)據(jù)線DATA上有正靜電電荷時，所述數(shù)據(jù)線DATA上的電位會驟然升高，并通過第一電容Cl瞬間使第三薄膜晶體管T3的柵極電位Ve也驟然升高，甚至高過VI，從而使第三薄膜晶體管T3能夠立刻導(dǎo)通，將數(shù)據(jù)線DATA上的正靜電電荷通過T3導(dǎo)走。此外，當(dāng)數(shù)據(jù)線DATA上積累了正靜電電荷時，數(shù)據(jù)線DATA上的電位驟然升高，高于VI，由于第一薄膜晶體管Tl的柵極與數(shù)據(jù)線DATA相連，第一薄膜晶體管Tl的柵極電壓也會驟然升高，這就使Tl的導(dǎo)通狀態(tài)有所改變，Tl的導(dǎo)通電阻變小，經(jīng)過與T2分壓后，Tl的源極電位，也就是T3的柵極電位Ve也會比正常工作時有所升高，從而可以將Ve穩(wěn)定在較高電位，那么，當(dāng)?shù)谌∧ぞw管T3的柵極電位Ve與漏極電位Vl的差大于T3的開啟電壓Vth3時，即Ve-Vl > Vth3,也即下式成立時Ve > Vth3+Vl(I)第三薄膜晶體管T3可在第一電容Cl的自舉作用之后保持導(dǎo)通，從而使正靜電電荷通過T3流向第一電位線LI。需要說明的是，本實施例中，正常情況下，第一電位線LI上的電位Vl高于數(shù)據(jù)線DATA上的信號Vdata，與第一電位線LI相連的一端為T3的漏極，與數(shù)據(jù)線DATA相連的一端為T3的源極。而事實上，薄膜晶體管制作工藝中，源極與漏極結(jié)構(gòu)完全相同，可以互換使 用。因此，本實施例中，當(dāng)數(shù)據(jù)線DATA由于正靜電電荷的作用而使其電位驟然升高，甚至高于第一電位線LI上的電位Vl時，第三薄膜晶體管T3的源極和漏極互換，即T3的與數(shù)據(jù)線DATA相連的一端相當(dāng)于漏極，而T3的與第一電位線LI相連的一端相當(dāng)于源極，從而當(dāng)(I)式成立時，電流就從數(shù)據(jù)線DATA通過T3流向第一電位線LI，從而將正靜電電荷導(dǎo)走。需要指出的是，本實施例中，通過第一電容Cl的電壓自舉作用和通過第一薄膜晶體管Tl與T2的分壓作用均可使第三薄膜晶體管T3導(dǎo)通，但通過控制Tl的導(dǎo)通狀態(tài)來控制T3的導(dǎo)通具有一定的延遲，且Ve不會高于Vl，而第一電容Cl能夠在數(shù)據(jù)線DATA上產(chǎn)生正靜電電荷的瞬間，使第三薄膜晶體管T3的柵極電壓Ve升高，而且可能高于VI，因而可以使第三薄膜晶體管T3瞬間開啟，從而加快了數(shù)據(jù)線DATA上的正靜電電荷的泄放速度，更好地起到靜電防護的作用。具體的，當(dāng)數(shù)據(jù)線DATA上積累了一定的負靜電電荷時，數(shù)據(jù)線DATA上的電位驟然降低，低于輔助電位線LA上的電位VA。由于數(shù)據(jù)線DATA與第四薄膜晶體管T4的漏極相連，輔助電位線LA與第四薄膜晶體管T4的柵極相連，那么當(dāng)VA-Vdata > Vth4，即Vdata < VA~Vth4(2)時，即數(shù)據(jù)線上的電位低于VA_Vth4時，T4導(dǎo)通，數(shù)據(jù)線DATA上的負靜電電荷即可通過T4流向第二電位線L2。需要指出的是，在上述負靜電電荷通過T4泄放的過程中，T4的源極和漏極與正常情況下的源極和漏極相比也發(fā)生了互換，原理與T3的源漏互換相似，此處不再贅述。根據(jù)半導(dǎo)體物理知識可知，薄膜晶體管飽和狀態(tài)下，流過源漏兩極的電流I與該薄膜晶體管的柵極和源極間的電壓差Vgs以及該薄膜晶體管的開啟電壓Vth間存在如下關(guān)系I = K (Vgs-Vth)2(3)其中，在工藝條件一致的情況下，K為一常數(shù)。本實施例中，靜電電荷積累較多時，泄放電荷的薄膜晶體管也處于飽和狀態(tài)，因此，靜電電荷泄放時的泄放電流的大小與柵極、源極間電壓差成平方關(guān)系。如果有正電荷在數(shù)據(jù)線DATA上積累時，Vdata升高，此時Tl的導(dǎo)通能力增強，Ve的電壓也將增高，當(dāng)Ve增高到大于Vl+Vth3時，即(I)式成立時，根據(jù)(3)式，則流向LI線的電流將正比于Ve-Vl-Vth3的平方。相反如果有負電荷在數(shù)據(jù)線DATA上積累時，Vdata的電位降低，當(dāng)它低到小于VA-Vth4，即(2)式成立時，根據(jù)(3)式，流向L2線的電流將正比于VA-Vdata-Vth4的平方。因此，當(dāng)ESD發(fā)生時，本發(fā)明實施例提供的保護電路能迅速將靜電電荷導(dǎo)走避免其損傷到顯示面板內(nèi)部的像素單元。為了驗證本發(fā)明實施例提供的ESD保護電路在正常工作時的漏電流情況，我們將本發(fā)明中的ESD保護電路結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有技術(shù)中的ESD保護電路結(jié)構(gòu)漏電情況做了如下對比的電路仿真。其中，現(xiàn)有技術(shù)中的ESD保護電路可如圖I所示，兩者的漏電流對比情況可如圖4所示。兩個電路除了結(jié)構(gòu)不一樣外，其它都采用一致的條件。例如，均采用了同一種仿真模型，它們均含有閾值電壓為-2V的N型TFT。為了方便比較，本實施例中第三薄膜晶體管T3、第四薄膜晶體管T4和圖I所示的TFTl和TFT2寬長比也設(shè)計為同一尺寸，均為20um/4um。Vl均為7V，V2均為-3V, VA均為-5. IV。仿真器從OV到4V掃描Vdata的電壓，以觀察數(shù)據(jù)線DATA流向第一電位線LI和第二電位線L2的漏電流。如圖4所示，圖I所示的ESD保護電路結(jié)構(gòu)標(biāo)注為iVl’、iV2’、idata’在Vdata的全程掃描中，產(chǎn)生了較大的正向漏電流，該正向漏電流超過了 20 μ A(微安)。而采用本實施例提供的ESD保護電路在Vdata的全程掃描中，標(biāo)注為iVl、iV2、idata都只通過較小的漏電流，該漏電流在5μ A以下。 需要指出的是，本實施例中，Vl和V2是GATE掃描信號的高電平和低電平，VA是弓I入顯示面板內(nèi)部的、比GATE掃描信號V2更低的電平。但本發(fā)明不限于此，在本發(fā)明的其它實施例中，VI、V2和VA也可以是為ESD保護而設(shè)計的專門的引出線引出到外部電路并接到特定的電平上，以使顯示面板內(nèi)部的抗干擾能力更強。還需要指出的是，本實施例雖然以數(shù)據(jù)線DATA上的ESD保護電路為例進行說明，但本發(fā)明不限于此，本發(fā)明實施例提供的ESD保護電路同樣適用于對柵極掃描線進行ESD保護，只需將上述實施例中的DATA線換成掃描線GATE即可。需要說明的是，本實施例中，構(gòu)成ESD保護電路的所有薄膜晶體管均為N型薄膜晶體管，制作工藝簡單，成本低。但本發(fā)明不限于此，根據(jù)本發(fā)明上述實施例提供的電路結(jié)構(gòu)，可以對各薄膜晶體管的類型做適當(dāng)改變，并根據(jù)半導(dǎo)體物理學(xué)中N型薄膜晶體管與P型薄膜晶體管電學(xué)性質(zhì)的對應(yīng)關(guān)系，相應(yīng)改變其在電路中的接法即可，本發(fā)明對此不做限制。圖5所示為本發(fā)明實施例提供的ESD保護電路的另一種具體實施例，其電路連接關(guān)系與圖2所示的實施例相同。具體的，本實施例中，第一分壓單元包括第二薄膜晶體管T2，所述第一分壓單元的第一端為第二薄膜晶體管T2的漏極，所述第一分壓單元的第二端為第二薄膜晶體管T2的柵極和源極。本實施例中的薄膜晶體管均為P型耗盡型薄膜晶體管，信號控制線為數(shù)據(jù)線DATA。第一電位線LI、第二電位線L2、輔助電位線LA上的電位VI、V2、VA依次升高。本發(fā)明實施例提供的ESD保護電路，當(dāng)數(shù)據(jù)線DATA上存在正靜電電荷時，第四薄膜晶體管T4開啟使正靜電電荷通過第四薄膜晶體管T4向第二電位線L2泄放，當(dāng)數(shù)據(jù)線DATA上存在負靜電電荷時，第三薄膜晶體管T3開啟使負靜電電荷通過第三薄膜晶體管T3向第一電位線LI泄放；當(dāng)數(shù)據(jù)線DATA上無靜電電荷時，能夠通過使第三薄膜晶體管T3的柵極電位與源極電位的差大于T3的開啟電壓，并使第四薄膜晶體管T4的柵極電位與源極電位的差大于T4的開啟電壓，將耗盡型的第三薄膜晶體管T3和第四薄膜晶體管T4徹底關(guān)斷，這樣數(shù)據(jù)線DATA上的數(shù)據(jù)信號就不會以漏電流的形式通過第三薄膜晶體管T3或第四、薄膜晶體管T4泄放，從而保證了顯示面板的正常工作。本實施例中，第二薄膜晶體管T2的有效溝道區(qū)寬長比可以比第一薄膜晶體管Tl、第三薄膜晶體管T3和第四薄膜晶體管T4的有效溝道區(qū)寬長比都小，這樣，T2的電阻較大，在T2與Tl進行分壓時，流過Tl和T2的電流很小，不但可以保持較低功耗，而且不會影響第一電位線上的電位Vl和第二電位線上的電位V2。具體的，為了保證在顯示面板正常工作時，所述ESD保護電路中的第四薄膜晶體管T4能徹底關(guān)閉，T4管的柵極電位與源極電位的差應(yīng)大于T4的開啟電壓，即輔助電位線LA上的電位VA與第二電位線L2上的電位V2的差應(yīng)大于第四薄膜晶體管T4的開啟電壓Vth40第一電位線LI、第二電位線L2和輔助電位線LA上的電位可以根據(jù)不同的工藝要 求而選擇，但都應(yīng)滿足其電位依次降低的條件，本發(fā)明對此不作限定。例如，在本發(fā)明的一個實施例中，第一電位線LI上的電位Vl可以為6伏特至10伏特，第二電位線L2上的電位可以為-5伏特至-3伏特，輔助電位線LA上的電位VA可以為9伏特至12伏特,數(shù)據(jù)線DATA上的數(shù)據(jù)信號Vdata可以在O伏特至5伏特之間。正常工作時，數(shù)據(jù)線DATA上的數(shù)據(jù)信號Vdata通過所述數(shù)據(jù)線輸入到每一個像素單元中，用以控制每個像素單元從而實現(xiàn)顯示功能。此時，要求數(shù)據(jù)信號Vdata不能因為所述ESD保護電路的存在而通過所述ESD保護電路被泄放損失掉。為達此目的，本發(fā)明ESD保護電路，通過數(shù)據(jù)線DATA上的數(shù)據(jù)信號Vdata控制第一薄膜晶體管Tl的導(dǎo)通狀態(tài)，并通過第一薄膜晶體管Tl的不同導(dǎo)通狀態(tài)下的電阻的不同使其與第二薄膜晶體管T2進行分壓后，Tl的源極電位，同時也是T3的柵極電位Ve的電壓也會相應(yīng)不同，從而可以控制T3的開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)然，在本發(fā)明的其它實施例中，也可以采用薄膜晶體管和電阻共同作用進行分壓的方式控制T3柵極電位Ve，本發(fā)明對此不作限定。具體的，由于正常工作時數(shù)據(jù)線DATA上并無靜電電荷積累，而沒有靜電電荷的情況下，數(shù)據(jù)信號Vdata可介于第一電位線LI的電位Vl和第二電位線L2的電位V2之間，第一薄膜晶體管Tl的源極電壓為Ve柵極電壓為Vdata。由于Ve同時也是第三薄膜晶體管T3的柵極電位，Vdata同時也是第三薄膜晶體管T3的源極電位，因此，對于第三薄膜晶體管T3來說，只需保證其柵極電位Ve與其源極電位Vdata的差大于T3的開啟電壓Vth3，即Ve-Vdata > Vth3，即可將T3關(guān)閉，從而防止數(shù)據(jù)信號Vdata從T3泄放。其中，對于P型耗盡型薄膜晶體管來講，Vth3大于O。而Ve又是由Tl、T2對Vl和V2之間的電壓進行分壓獲得的，因此，如果通過控制T1、T2的工藝參數(shù)從而使Vdata在正常的數(shù)據(jù)信號的電平范圍內(nèi)時如O伏特至5伏特時，Ve-Vdata > Vth3，即可令T3在顯示面板正常工作時處于關(guān)閉狀態(tài)。而此時，對于Tl來講，Ve-Vdata > Vth3時，其柵極電位Vdata與源極電位Ve的差已經(jīng)小于一個負數(shù)，因此，Tl可處于一定的導(dǎo)通狀態(tài)，導(dǎo)通電阻與Tl的柵極和源極間的電壓差有關(guān)。從而可以通過控制Tl的柵極和源極間的電壓差控制Tl的導(dǎo)通電阻，進而控制與T2的分壓。具體的，由于輔助電位線LA上的電位VA與第二電位線L2上電位V2之差大于P型耗盡型薄膜晶體管的開啟電壓Vth4，也就是第四薄膜晶體管T4的柵極電位VA與第四薄膜晶體管T4的源極電位V2的差大于第四薄膜晶體管T4的開啟電壓Vth4，因此，在正常工作情況下，第四薄膜晶體管T4總能夠處于關(guān)閉狀態(tài)。
以上分析了顯示面板在正常工作狀態(tài)，即數(shù)據(jù)線DATA上沒有靜電電荷的狀態(tài)下，本發(fā)明提供的ESD保護電路的工作原理，下面針對數(shù)據(jù)線DATA上有靜電電荷的情況，分析所述ESD保護電路對于靜電電荷的泄放過程。具體的，正常工作時，Cl的第一極與第二極之間的電壓等于第三薄膜晶體管T3的柵極電位Ve與數(shù)據(jù)線DATA的電位的差，當(dāng)數(shù)據(jù)線DATA上有負靜電電荷時，所述數(shù)據(jù)線DATA上的電位會驟然降低，甚至遠低于VI，并通過第一電容Cl瞬間使第三薄膜晶體管T3的柵極電位Ve也驟然降低，甚至遠低于VI，即使T3的柵極和漏極的電壓差低于T3的開啟電壓Vth3，從而使第三薄膜晶體管T3能夠立刻導(dǎo)通，將數(shù)據(jù)線DATA上的負靜電電荷通過T3導(dǎo)走。此外，當(dāng)數(shù)據(jù)線DATA上積累了負靜電電荷時，數(shù)據(jù)線DATA上的電位驟然降低，低于VI，由于第一薄膜晶體管Tl的柵極與數(shù)據(jù)線DATA相連，第一薄膜晶體管Tl的柵極電壓也會驟然降低，這就使Tl的導(dǎo)通狀態(tài)有所改變，Tl的導(dǎo)通電阻變小，經(jīng)過與T2分壓后，Tl 的源極電位，也就是T3的柵極電位Ve也會比正常工作時有所降低，從而可以將Ve穩(wěn)定在較低電位，那么，當(dāng)?shù)谌∧ぞw管T3的柵極電位Ve與漏極電位Vl的差小于T3的開啟電壓Vth3時，即Ve-Vl < Vth3,也即下式成立時Ve < Vth3+Vl(4)第三薄膜晶體管T3可在第一電容Cl的自舉作用之后保持導(dǎo)通，從而使負靜電電荷通過T3流向第一電位線LI。需要說明的是，本實施例中，正常情況下，第一電位線LI上的電位Vl低于數(shù)據(jù)線DATA上的信號Vdata，與第一電位線LI相連的一端為T3的漏極，與數(shù)據(jù)線DATA相連的一端為T3的源極。而事實上，薄膜晶體管制作工藝中，源極與漏極結(jié)構(gòu)完全相同，可以互換使用。因此，本實施例中，當(dāng)數(shù)據(jù)線DATA由于負靜電電荷的作用而使其電位驟然降低，甚至低于第一電位線LI上的電位Vl時，第三薄膜晶體管T3的源極和漏極互換，即T3的與數(shù)據(jù)線DATA相連的一端相當(dāng)于漏極，而T3的與第一電位線LI相連的一端相當(dāng)于源極，從而當(dāng)(4)式成立時，電流就從數(shù)據(jù)線DATA通過T3流向第一電位線LI，從而將負靜電電荷導(dǎo)走。需要指出的是，本實施例中，通過第一電容Cl的電壓自舉作用和通過第一薄膜晶體管Tl與T2的分壓作用均可使第三薄膜晶體管T3導(dǎo)通，但通過控制Tl的導(dǎo)通狀態(tài)來控制T3的導(dǎo)通具有一定的延遲，且Ve不會低于VI，而通過第一電容Cl，能夠在數(shù)據(jù)線DATA上產(chǎn)生負靜電電荷的瞬間，使第三薄膜晶體管T3的柵極電壓Ve降低，而且可能低于VI，因而可以使第三薄膜晶體管T3瞬間開啟，從而加快了數(shù)據(jù)線DATA上的負靜電電荷的泄放速度，更好地起到靜電防護的作用。具體的，當(dāng)數(shù)據(jù)線DATA上積累了一定的正靜電電荷時，數(shù)據(jù)線DATA上的電位驟然升高，高于輔助電位線LA上的電位VA。由于數(shù)據(jù)線DATA與第四薄膜晶體管T4的漏極相連，輔助電位線LA與第四薄膜晶體管T4的柵極相連，那么當(dāng)VA-Vdata < Vth4，即Vdata > VA~Vth4(5)時，T4導(dǎo)通，數(shù)據(jù)線DATA上的正靜電電荷即可通過T4流向第二電位線L2。需要指出的是，在上述正靜電電荷通過T4泄放的過程中，T4的源極和漏極與正常情況下的源極和漏極相比也發(fā)生了互換，原理與T3的源漏互換相似，此處不再贅述。與前述ESD保護電路相對應(yīng)，本發(fā)明還提供了一種前述實施例中的ESD保護電路的工作方法，如圖6所示,包括S11，信號控制線上無靜電電荷時，通過第一薄膜晶體管和第一分壓單元的分壓作用控制所述第三薄膜晶體管的柵極電位關(guān)閉所述第三薄膜晶體管，和通過控制所述第二電位線和所述輔助電位線的電位差關(guān)閉所述第四薄膜晶體管，以保持信號控制線的信號不泄放；S12，信號控制線上有靜電電荷時，通過第一薄膜晶體管和第一分壓單元的分壓以及第一電容共同作用控制所述第三薄膜晶體管的柵極電位開啟所述第三薄膜晶體管，以使靜電荷通過所述第三薄膜晶體管向所述第一電位線泄放；或通過所述信號控制線與所述輔助電位線的電位差的改變開啟所述第四薄膜晶體管，以使靜電荷通過所述第四薄膜晶體管向所述第二電位線泄放。本發(fā)明實施例提供的靜電釋放保護電路的工作方法，當(dāng)信號控制線上有靜電電荷時，通過第一薄膜晶體管和第一分壓單元的分壓以及第一電容共同作用控制第三薄膜晶體管的柵極電位，開啟第三薄膜晶體管，從而使靜電荷通過第三薄膜晶體管向第一電位線泄 放；也可以通過信號控制線與輔助電位線的電位差的改變，開啟第四薄膜晶體管，從而使靜電荷通過第四薄膜晶體管向第二電位線泄放。當(dāng)信號控制線上無靜電電荷時，通過第一薄膜晶體管和第一分壓單元的分壓作用控制第三薄膜晶體管的柵極電位，關(guān)閉第三薄膜晶體管，并通過控制第二電位線和輔助電位線的電位差，關(guān)閉第四薄膜晶體管，這樣信號控制線上的信號就不會以漏電流的形式通過第三薄膜晶體管或第四薄膜晶體管泄放，從而有效保證了顯示面板的正常工作。具體的，在步驟S12中，可以通過第一薄膜晶體管和第一分壓單元的分壓控制所述第三薄膜晶體管的柵極電位開啟所述第三薄膜晶體管，并通過所述第一電容的自舉作用加快所述第三薄膜晶體管的開啟，從而加速靜電電荷的泄放?？蛇x的，當(dāng)所述薄膜晶體管均為N型時，可以通過第一薄膜晶體管和第一分壓單元的分壓以及第一電容共同作用，控制所述第三薄膜晶體管的柵極電位開啟所述第三薄膜晶體管，以使正靜電荷通過所述第三薄膜晶體管向所述第一電位線泄放?？蛇x的，當(dāng)所述薄膜晶體管均為P型時，可以通過第一薄膜晶體管和第一分壓單元的分壓以及第一電容共同作用控制所述第三薄膜晶體管的柵極電位開啟所述第三薄膜晶體管，以使負靜電荷通過所述第三薄膜晶體管向所述第一電位線泄放。可選的，當(dāng)所述薄膜晶體管均為N型時，可以通過所述信號控制線與所述輔助電位線的電位差的改變開啟所述第四薄膜晶體管，以使負靜電荷通過所述第四薄膜晶體管向所述第二電位線泄放；可選的，當(dāng)所述薄膜晶體管均為P型時，可以通過所述信號控制線與所述輔助電位線的電位差的改變開啟所述第四薄膜晶體管，以使正靜電荷通過所述第四薄膜晶體管向所述第二電位線泄放。需要說明的是，根據(jù)構(gòu)成ESD保護電路的耗盡型薄膜晶體管類型的不同，N型薄膜晶體管和P型薄膜晶體管構(gòu)成的ESD保護電路的具體工作方法略有不同，前文已經(jīng)進行了詳細說明，此處不再贅述。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍 應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種靜電釋放保護電路，其特征在于， 包括第一電容、第一分壓單元和薄膜晶體管第一薄膜晶體管、第三薄膜晶體管、第四薄膜晶體管； 所述第一薄膜晶體管的柵極接于信號控制線，漏極接于第一電位線； 所述第一分壓單元的第一端接于所述第一薄膜晶體管的源極，第二端接于第二電位線. 所述第三薄膜晶體管的柵極接于所述第一薄膜晶體管的源極，漏極接于第一電位線，源極接于信號控制線； 所述第四薄膜晶體管柵極接于輔助電位線，漏極接于信號控制線，源極接于第二電位線. 所述第一電容的第一極接于所述第三薄膜晶體管的柵極，第二極接于信號控制線。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路，其特征在于，所述第一分壓單元包括第二薄膜晶體管，所述第一分壓單元的第一端為所述第二薄膜晶體管的漏極，所述第一分壓單元的第二端為所述第二薄膜晶體管的柵極和源極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于， 所述薄膜晶體管均為N型耗盡型薄膜晶體管，所述信號控制線是數(shù)據(jù)線，所述第一電位線、第二電位線、輔助電位線上的電位依次降低。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，所述輔助電位線上的電位與所述第二電位線上的電位之差小于所述第四薄膜晶體管的開啟電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于， 所述薄膜晶體管均為P型耗盡型薄膜晶體管，所述信號控制線是數(shù)據(jù)線，所述第一電位線、第二電位線、輔助電位線上的電位依次升高。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于，所述輔助電位線上的電位與所述第二電位線上的電位之差大于所述第四薄膜晶體管的開啟電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6所述的電路，其特征在于，所述第二薄膜晶體管的有效溝道區(qū)寬長比比所述第一薄膜晶體管、所述第三薄膜晶體管和所述第四薄膜晶體管的有效溝道區(qū)寬長比都小。
8.—種如權(quán)利要求I所述的靜電釋放保護電路的工作方法，其特征在于，包括 所述信號控制線上無靜電電荷時，通過所述第一薄膜晶體管和所述第一分壓單元的分壓作用控制所述第三薄膜晶體管的柵極電位關(guān)閉所述第三薄膜晶體管，和通過控制所述第二電位線和所述輔助電位線的電位差關(guān)閉所述第四薄膜晶體管，以保持所述信號控制線的信號不泄放； 所述信號控制線上有靜電電荷時，通過所述第一薄膜晶體管和所述第一分壓單元的分壓以及所述第一電容共同作用控制所述第三薄膜晶體管的柵極電位開啟所述第三薄膜晶體管，以使靜電荷通過所述第三薄膜晶體管向所述第一電位線泄放；或 通過所述信號控制線與所述輔助電位線的電位差的改變開啟所述第四薄膜晶體管，以使靜電荷通過所述第四薄膜晶體管向所述第二電位線泄放。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述通過所述第一薄膜晶體管和所述第一分壓單元的分壓以及所述第一電容共同作用控制所述第三薄膜晶體管的柵極電位開啟所述第三薄膜晶體管包括 通過所述第一薄膜晶體管和所述第一分壓單元的分壓控制所述第三薄膜晶體管的柵極電位，開啟所述第三薄膜晶體管，并通過所述第一電容的自舉作用加快所述第三薄膜晶體管的開啟。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述通過所述第一薄膜晶體管和所述第一分壓單元的分壓以及所述第一電容共同作用控制所述第三薄膜晶體管的柵極電位開啟所述第三薄膜晶體管，以使靜電荷通過所述第三薄膜晶體管向所述第一電位線泄放包括 當(dāng)所述薄膜晶體管均為N型時，通過所述第一薄膜晶體管和所述第一分壓單元的分壓以及所述第一電容共同作用控制所述第三薄膜晶體管的柵極電位開啟所述第三薄膜晶體管，以使正靜電荷通過所述第三薄膜晶體管向所述第一電位線泄放； 當(dāng)所述薄膜晶體管均為P型時，通過所述第一薄膜晶體管和所述第一分壓單元的分壓以及所述第一電容共同作用控制所述第三薄膜晶體管的柵極電位開啟所述第三薄膜晶體管，以使負靜電荷通過所述第三薄膜晶體管向所述第一電位線泄放。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述通過所述信號控制線與所述輔助電位線的電位差的改變開啟所述第四薄膜晶體管，以使靜電荷通過所述第四薄膜晶體管向所述第二電位線泄放包括 當(dāng)所述薄膜晶體管均為N型時，通過所述信號控制線與所述輔助電位線的電位差的改變開啟所述第四薄膜晶體管，以使負靜電荷通過所述第四薄膜晶體管向所述第二電位線泄放； 當(dāng)所述薄膜晶體管均為P型時，通過所述信號控制線與所述輔助電位線的電位差的改變開啟所述第四薄膜晶體管，以使正靜電荷通過所述第四薄膜晶體管向所述第二電位線泄放。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種靜電釋放保護電路及其工作方法，涉及顯示領(lǐng)域，為迅速泄放靜電電荷同時避免信號以漏電流形式泄放而發(fā)明。所述電路包括第一電容、第一分壓單元和薄膜晶體管第一薄膜晶體管、第三薄膜晶體管、第四薄膜晶體管；所述第一薄膜晶體管的柵極接于信號控制線，漏極接于第一電位線；所述第一分壓單元的第一端接于所述第一薄膜晶體管的源極，第二端接于第二電位線；所述第三薄膜晶體管的柵極接于所述第一薄膜晶體管的源極，漏極接于第一電位線，源極接于信號控制線；所述第四薄膜晶體管柵極接于輔助電位線，漏極接于信號控制線，源極接于第二電位線；所述第一電容的第一極接于所述第三薄膜晶體管的柵極，第二極接于信號控制線。
文檔編號H02H9/04GK102655145SQ20121000930
公開日2012年9月5日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者吳仲遠, 段立業(yè) 申請人:京東方科技集團股份有限公司