如何解決液晶顯示屏的ESD/EOS問題？

液晶顯示屏的ESD和EOS怎么破?

越來越多的電子產(chǎn)品加上液晶屏，包括手機觸摸屏，平板電腦觸摸屏和數(shù)碼相機觸摸屏。這些面板和主板之間最常見的數(shù)據(jù)連接接口是MIPI(移動行業(yè)處理器接口)。通過添加小型TVS ?ESD靜電保護解決方案并提高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會，從而延長了產(chǎn)品的使用壽命，降低了返修率，從而使消費者對產(chǎn)品的信任度更高，同時也提高了品牌聲譽。

隨著小型智能產(chǎn)品的普及，各種消費電子產(chǎn)品正在快速變化，并且越來越多的集成和復雜的產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)。面板顯示技術也發(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，最常見的干擾因素是ESD和EOS。如何有效地保護面板，避免ESD/ EOS攻擊對功能運行甚至損害的影響，是我們亟待解決的問題。

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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致兩個物體彼此靠近或彼此直接接觸時發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。在現(xiàn)實生活中，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把手，則會感覺到觸電，冬天睡覺前脫下毛衣時產(chǎn)生的電弧以及下雨天的閃電。這些實際上是發(fā)生在我們身上的ESD事件。

干燥的環(huán)境可能導致我們的身體攜帶數(shù)十萬伏特的靜電。如果觸摸沒有保護的電子設備(例如手機)的屏幕，ESD將通過面板的FPC進入電子設備的內(nèi)部電路，并立即釋放高達數(shù)十安培的電流。如今，半導體工藝技術變得越來越復雜，最先進的工藝技術已達到7nm。但是，如此昂貴的高端IC芯片本身卻沒有以前那么好的ESD耐受性，這使得使用該芯片的先進電子設備面臨巨大挑戰(zhàn)。在較小的情況下，ESD事件會干擾電子設備的正常運行。在嚴重的情況下，ESD可能會直接破壞電子設備的內(nèi)部IC芯片，

EOS是電氣過應力。當外部電流或電壓超過設備或電子產(chǎn)品的最大規(guī)格時，產(chǎn)品性能可能會減弱甚至損壞。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)感應電流以及測試過程中接線錯誤……

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2.電源ESD/ EOS解決方案

對于電子設備的系統(tǒng)級測試，使用的靜電測試環(huán)境必須符合IEC61000-4-2標準。標準文件中規(guī)定了接觸放電和空氣放電的兩種測試方法。針對不同的環(huán)境和電子產(chǎn)品，品牌制造商可以根據(jù)實際應用環(huán)境和需求設置相應的測試級別。對于小型面板產(chǎn)品，通常建議執(zhí)行±8kV的接觸放電和±15kV的空氣放電測試。建立合理的測試標準可以提高產(chǎn)品的可靠性并降低產(chǎn)品退貨率。

除了ESD測試外，許多小尺寸面板產(chǎn)品還通過8/20μs的浪涌波形來完成EOS測試。該測試是根據(jù)IEC61000-4-5標準文件執(zhí)行的。測試電壓等級和測試的位置也由客戶根據(jù)實際情況進行。目前，國內(nèi)外許多知名手機品牌已經(jīng)制定了相關的測試標準，主要針對VSP，VSN，VCI(1.8V)電源。由于FPC組件領域的空間限制，它可以利用單個DFN1006(0402)封裝甚至是較小尺寸的CSP0603(0201)封裝的TVS產(chǎn)品都要進行保護。根據(jù)客戶的需求，雷卯電子推出電源線ESD和EOS保護解決方案。

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3.什么是MIPI VCC VSN VSP VCI

VCC：供電電源，這沒啥好說的;

VSN、VSP：液晶驅(qū)動電源，就是可以給控制像素點透光的電容充電，一個正電壓一個負電壓，還有一種做法是只有一個正電壓叫AVDD;

VGH、VGL：像素點上開關管的開啟關閉電壓，加在開關管的柵極上，VGH高電平打開給像素點電容充電，VGL 負電壓關閉開關管;

VCOM：液晶像素點的存儲電容共用電極;

VCI ?接口供電電壓RESET：液晶屏的重啟引腳;

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4.最佳MIPIESD保護解決方案

為了確保數(shù)據(jù)線信號傳輸?shù)耐暾?，電源電壓和相關IC芯片的穩(wěn)定性不受ESD的影響，有必要在與MIPI相對應的線路上增加ESD保護器件。對于復雜的線路要求，目前添加半導體TVS(瞬態(tài)電壓抑制器)產(chǎn)品是最佳的保護解決方案。當TVS管的兩端受到瞬時高能沖擊時，它可以以非?？斓捻憫俣?<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定值，以確保保護后續(xù)電路組件免受瞬態(tài)高能沖擊。

半導體TVS具有響應時間快，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。在TVS選擇中，由于MIPI接口數(shù)據(jù)線的信號傳輸速率很快，因此建議使用低容量(≤0.5pF)的保護解決方案。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，并且單個非常小的封裝中的TVS陣列集成了4個I/O保護線。它在PCB空間中比兩個或四個單通道0402封裝TVS產(chǎn)品小得多，這更有利于小尺寸面板中FPC板的設計。同時，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保護解決方案。

總而言之，為了改善電子產(chǎn)品的使用體驗并延長電子產(chǎn)品的使用壽命，各種測試要求將不斷增加，而ESD/ EOS的測試需求也將不斷增加。另外，當前各種類型的IC芯片的制造工藝技術變得越來越先進，導致芯片的公差越來越低。為了通過更嚴格的ESD/EOS測試，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)品的設計技術不斷更新和先進，從而繼續(xù)為電子產(chǎn)品提供更強大的保護。

編輯：黃飛

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