液晶顯示屏的ESD和EOS怎么破?

越來(lái)越多的電子產(chǎn)品加上液晶屏，包括手機(jī)觸摸屏，平板電腦觸摸屏和數(shù)碼相機(jī)觸摸屏。這些面板和主板之間最常見(jiàn)的數(shù)據(jù)連接接口是MIPI(移動(dòng)行業(yè)處理器接口)。通過(guò)添加小型TVS ?ESD靜電保護(hù)解決方案并提高ESD和EOS耐受水平，可以大大減少電子產(chǎn)品在日常生活中受到干擾甚至被破壞的機(jī)會(huì)，從而延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用壽命，降低了返修率，從而使消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的信任度更高，同時(shí)也提高了品牌聲譽(yù)。

隨著小型智能產(chǎn)品的普及，各種消費(fèi)電子產(chǎn)品正在快速變化，并且越來(lái)越多的集成和復(fù)雜的產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)。面板顯示技術(shù)也發(fā)生了前所未有的變化。隨著顯示面板分辨率的提高，數(shù)據(jù)傳輸變得更加復(fù)雜和快速。但是，這也使數(shù)據(jù)傳輸更容易受到外部干擾，最常見(jiàn)的干擾因素是ESD和EOS。如何有效地保護(hù)面板，避免ESD/ EOS攻擊對(duì)功能運(yùn)行甚至損害的影響，是我們亟待解決的問(wèn)題。

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1.什么是ESD/ EOS?

ESD是靜電放電。這是由于摩擦，電感等引起的電位差導(dǎo)致兩個(gè)物體彼此靠近或彼此直接接觸時(shí)發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。在現(xiàn)實(shí)生活中，特別是在濕度較低的環(huán)境中，ESD事件經(jīng)常發(fā)生。例如，如果在冬天摩擦雙手后觸摸門(mén)把手，則會(huì)感覺(jué)到觸電，冬天睡覺(jué)前脫下毛衣時(shí)產(chǎn)生的電弧以及下雨天的閃電。這些實(shí)際上是發(fā)生在我們身上的ESD事件。

干燥的環(huán)境可能導(dǎo)致我們的身體攜帶數(shù)十萬(wàn)伏特的靜電。如果觸摸沒(méi)有保護(hù)的電子設(shè)備(例如手機(jī))的屏幕，ESD將通過(guò)面板的FPC進(jìn)入電子設(shè)備的內(nèi)部電路，并立即釋放高達(dá)數(shù)十安培的電流。如今，半導(dǎo)體工藝技術(shù)變得越來(lái)越復(fù)雜，最先進(jìn)的工藝技術(shù)已達(dá)到7nm。但是，如此昂貴的高端IC芯片本身卻沒(méi)有以前那么好的ESD耐受性，這使得使用該芯片的先進(jìn)電子設(shè)備面臨巨大挑戰(zhàn)。在較小的情況下，ESD事件會(huì)干擾電子設(shè)備的正常運(yùn)行。在嚴(yán)重的情況下，ESD可能會(huì)直接破壞電子設(shè)備的內(nèi)部IC芯片，

EOS是電氣過(guò)應(yīng)力。當(dāng)外部電流或電壓超過(guò)設(shè)備或電子產(chǎn)品的最大規(guī)格時(shí)，產(chǎn)品性能可能會(huì)減弱甚至損壞。EOS的產(chǎn)生有多種情況，包括電源不穩(wěn)定引起的電涌，熱插拔引起的瞬態(tài)浪涌電流，雷擊產(chǎn)生的瞬態(tài)感應(yīng)電流以及測(cè)試過(guò)程中接線錯(cuò)誤……

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2.電源ESD/ EOS解決方案

對(duì)于電子設(shè)備的系統(tǒng)級(jí)測(cè)試，使用的靜電測(cè)試環(huán)境必須符合IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)文件中規(guī)定了接觸放電和空氣放電的兩種測(cè)試方法。針對(duì)不同的環(huán)境和電子產(chǎn)品，品牌制造商可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境和需求設(shè)置相應(yīng)的測(cè)試級(jí)別。對(duì)于小型面板產(chǎn)品，通常建議執(zhí)行±8kV的接觸放電和±15kV的空氣放電測(cè)試。建立合理的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)可以提高產(chǎn)品的可靠性并降低產(chǎn)品退貨率。

除了ESD測(cè)試外，許多小尺寸面板產(chǎn)品還通過(guò)8/20μs的浪涌波形來(lái)完成EOS測(cè)試。該測(cè)試是根據(jù)IEC61000-4-5標(biāo)準(zhǔn)文件執(zhí)行的。測(cè)試電壓等級(jí)和測(cè)試的位置也由客戶根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行。目前，國(guó)內(nèi)外許多知名手機(jī)品牌已經(jīng)制定了相關(guān)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，主要針對(duì)VSP，VSN，VCI(1.8V)電源。由于FPC組件領(lǐng)域的空間限制，它可以利用單個(gè)DFN1006(0402)封裝甚至是較小尺寸的CSP0603(0201)封裝的TVS產(chǎn)品都要進(jìn)行保護(hù)。根據(jù)客戶的需求，雷卯電子推出電源線ESD和EOS保護(hù)解決方案。

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3.什么是MIPI VCC VSN VSP VCI

VCC：供電電源，這沒(méi)啥好說(shuō)的;

VSN、VSP：液晶驅(qū)動(dòng)電源，就是可以給控制像素點(diǎn)透光的電容充電，一個(gè)正電壓一個(gè)負(fù)電壓，還有一種做法是只有一個(gè)正電壓叫AVDD;

VGH、VGL：像素點(diǎn)上開(kāi)關(guān)管的開(kāi)啟關(guān)閉電壓，加在開(kāi)關(guān)管的柵極上，VGH高電平打開(kāi)給像素點(diǎn)電容充電，VGL 負(fù)電壓關(guān)閉開(kāi)關(guān)管;

VCOM：液晶像素點(diǎn)的存儲(chǔ)電容共用電極;

VCI ?接口供電電壓RESET：液晶屏的重啟引腳;

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4.最佳MIPIESD保護(hù)解決方案

為了確保數(shù)據(jù)線信號(hào)傳輸?shù)耐暾?，電源電壓和相關(guān)IC芯片的穩(wěn)定性不受ESD的影響，有必要在與MIPI相對(duì)應(yīng)的線路上增加ESD保護(hù)器件。對(duì)于復(fù)雜的線路要求，目前添加半導(dǎo)體TVS(瞬態(tài)電壓抑制器)產(chǎn)品是最佳的保護(hù)解決方案。當(dāng)TVS管的兩端受到瞬時(shí)高能沖擊時(shí)，它可以以非常快的響應(yīng)速度(<1ns)突然降低阻抗，將大電流引向地面，并在兩端之間施加鉗位電壓預(yù)定值，以確保保護(hù)后續(xù)電路組件免受瞬態(tài)高能沖擊。

半導(dǎo)體TVS具有響應(yīng)時(shí)間快，瞬態(tài)功率大，電容低，漏電流小，擊穿電壓小，鉗位電壓低，尺寸小和易于安裝的優(yōu)點(diǎn)。在TVS選擇中，由于MIPI接口數(shù)據(jù)線的信號(hào)傳輸速率很快，因此建議使用低容量(≤0.5pF)的保護(hù)解決方案。另外，由于小尺寸面板的FPC組件區(qū)域的空間有限，在低ESD鉗位電壓的前提下，還需要盡可能多地選擇小封裝TVS器件。表中的以下部分是雷卯電子推薦用于小型MIPI面板數(shù)據(jù)線上的ESD保護(hù)解決方案：

在上表的解決方案建議中，最引人注目的產(chǎn)品是ULC052010P5A，它使用DFN2010的封裝，并且單個(gè)非常小的封裝中的TVS陣列集成了4個(gè)I/O保護(hù)線。它在PCB空間中比兩個(gè)或四個(gè)單通道0402封裝TVS產(chǎn)品小得多，這更有利于小尺寸面板中FPC板的設(shè)計(jì)。同時(shí)，雷卯電子ULC052010P5A具有比其他多單元產(chǎn)品更低的電容值，更低的鉗位電壓和更好的產(chǎn)品性能，是MPI數(shù)據(jù)線的最佳ESD保護(hù)解決方案。

總而言之，為了改善電子產(chǎn)品的使用體驗(yàn)并延長(zhǎng)電子產(chǎn)品的使用壽命，各種測(cè)試要求將不斷增加，而ESD/ EOS的測(cè)試需求也將不斷增加。另外，當(dāng)前各種類型的IC芯片的制造工藝技術(shù)變得越來(lái)越先進(jìn)，導(dǎo)致芯片的公差越來(lái)越低。為了通過(guò)更嚴(yán)格的ESD/EOS測(cè)試，敏感芯片接口處或附近的電路需要考慮一種更有效的保護(hù)解決方案。隨著電子產(chǎn)品功能的快速變化，雷卯電子的TVS產(chǎn)品的設(shè)計(jì)技術(shù)不斷更新和先進(jìn)，從而繼續(xù)為電子產(chǎn)品提供更強(qiáng)大的保護(hù)。

編輯：黃飛

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