高分辨率面板ESD的最佳解決方案

近年來(lái)，面板廠商專注于高品質(zhì)面板的開(kāi)發(fā)，各家紛紛投入高端面板設(shè)計(jì)進(jìn)行差異化;產(chǎn)品類型包括筆記本電腦、電視、顯示器和 AIO(一體機(jī))電腦。然而，隨著高端面板的興起，也出現(xiàn)了許多新的問(wèn)題。

● 面板信號(hào)傳輸原理

讓我們從面板架構(gòu)開(kāi)始。有人說(shuō)液晶是面板的心臟，時(shí)間控制器(T-CON)是面板的大腦。T-CON從電視或筆記本的GPU(Graphics Processing Unit)接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為source driver的格式，產(chǎn)生控制信號(hào)給Gate driver，Source IC輸出電壓控制液晶排列方向制作畫(huà)面。T-CON 接收器(Rx)和發(fā)射器(Tx)的傳輸接口隨著不同分辨率的需要而變化。

● T-CON發(fā)射機(jī)接口的演進(jìn)與問(wèn)題推導(dǎo)

低壓差分信號(hào) (LVDS) 是 T-CON Rx 傳輸接口中最基本的類型。自 1994 年 Apple 和 National Semiconductor 推出此接口以來(lái)，一直沿用至今。但隨著電視尺寸、屏幕分辨率和頻率等規(guī)格的提高，LVDS已無(wú)法滿足新一代8K傳輸要求。因此，面板中以下兩種高速接口的使用量逐年增加：日本Thine的V-by-One技術(shù)和Intel/AMD/Nivida和Apple聯(lián)合推出的eDP(VESA Embedded Display Port)技術(shù)。

靜電放電 (ESD) 是環(huán)境中無(wú)法避免的自然現(xiàn)象。面板有多個(gè)工序，在對(duì)位和鍍膜時(shí)有很多機(jī)會(huì)與其他物體接觸。組裝時(shí)也必須貼膜和拆膜;它們會(huì)引起摩擦發(fā)電。此外，隨著面板分辨率的提高;多個(gè)電路板連接需要更多端口，增加了組裝和測(cè)試期間的插拔次數(shù)。因此會(huì)產(chǎn)生 ESD 損壞 IC 并導(dǎo)致屏幕異常。

關(guān)于插拔造成的損壞，請(qǐng)參考江新勤博士在ESD保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)中提出的熱插拔討論 1. 使用Direct pin injection test方法，將ESD直接施加于I/O，模擬實(shí)際的熱插拔。

● 8K新一代傳輸ESD解決方案——接收器

針對(duì)以上問(wèn)題，可以在T-CON邏輯板的外接端口放置ESD保護(hù)器件作為前線保護(hù)。此時(shí)，在選擇保護(hù)器件時(shí)需要注意兩點(diǎn)：首先，ESD保護(hù)器件的寄生電容要足夠低，V-by-One®HS和V-by的寄生電容下限-一個(gè)®美國(guó)是不同的。其次，對(duì)于 Direct pin injection 測(cè)試，ESD 事件期間 ESD 保護(hù)器件的鉗位電壓必須足夠低，以防止傳輸過(guò)程中的錯(cuò)誤和 T-CON 損壞。

Amazing Microelectronic 提供最有效的 ESD 保護(hù)器件——TVS(瞬態(tài)電壓抑制器件)。與其他 ESD 保護(hù)器件相比，TVS 的低鉗位電壓特性使其保護(hù)效果達(dá)到 A 級(jí)。LVDS 和 V-by-One®HS 的一般寄生電容為 0.45 pF TVS[AZ1043-08F]，其布局如圖所示圖 2. Feed-through 的特性使布局更方便，更容易實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。8K階段的V-by-One®US，由于差分對(duì)的傳輸速度達(dá)到16Gbps，推薦使用能夠通過(guò)IEC 61000最高測(cè)試等級(jí)的AZ111S-08F TVS -4-2：接觸8kV/空氣15kV，如圖3;其極低的寄生電容(0.1pF)滿足未來(lái)各種高速應(yīng)用。

● 8K新一代傳輸ESD方案——發(fā)射器等端口

如上所述，ESD保護(hù)器件必須位于T-CON邏輯板的外部連接端口，T-CON的Tx端也包括在內(nèi)(如圖1所示)。目前最常見(jiàn)的傳輸接口是Mini-LVDS。當(dāng)ESD從其端口進(jìn)入時(shí)，可能會(huì)損壞Mini-LVDS，導(dǎo)致面板出現(xiàn)垂直亮線。因此，建議在 Mini-LVDS 端口上安裝 TVS，以防止數(shù)據(jù)傳輸受到 ESD 影響甚至永久損壞 T-CON。Mini-LVDS 的傳輸速度為 331Mbps，因此可以在 Mini-LVDS 端口上添加一個(gè) 0.45pF AZ1043-08F 進(jìn)行保護(hù)。此外，還顯示了面板的接口還包括I2C、控制信號(hào)和PWM信號(hào)，用于調(diào)節(jié)背光控制。這些低速信號(hào)或其他電源線對(duì) TVS 的電容值沒(méi)有嚴(yán)格要求。

從整個(gè)面板的結(jié)構(gòu)來(lái)看，它包含了很多大面積的絕緣材料(比如玻璃)。它在前端過(guò)程中積累靜電，當(dāng)組裝過(guò)程中發(fā)生ESD事件時(shí)，很容易轟炸內(nèi)部IC。隨著T-CON的高階化，芯片工藝的微復(fù)制更容易因ESD而損壞。與其他領(lǐng)域的電子產(chǎn)品相比，面板組裝機(jī)的不良率高得多的原因有很多。TVS現(xiàn)在在面板制造保護(hù)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。一個(gè)好的TVS可以避免面板制造過(guò)程中昂貴的主芯片被燒毀和產(chǎn)線停機(jī)。