高分辨率面板ESD的最佳解决方案

近年来，面板厂商专注于高品质面板的开发，各家纷纷投入高端面板设计进行差异化;产品类型包括笔记本电脑、电视、显示器和 AIO(一体机)电脑。然而，随着高端面板的兴起，也出现了许多新的问题。

● 面板信号传输原理

让我们从面板架构开始。有人说液晶是面板的心脏，时间控制器(T-CON)是面板的大脑。T-CON从电视或笔记本的GPU(Graphics Processing Unit)接收图像数据，转换为source driver的格式，产生控制信号给Gate driver，Source IC输出电压控制液晶排列方向制作画面。T-CON 接收器(Rx)和发射器(Tx)的传输接口随着不同分辨率的需要而变化。

● T-CON发射机接口的演进与问题推导

低压差分信号 (LVDS) 是 T-CON Rx 传输接口中最基本的类型。自 1994 年 Apple 和 National Semiconductor 推出此接口以来，一直沿用至今。但随着电视尺寸、屏幕分辨率和频率等规格的提高，LVDS已无法满足新一代8K传输要求。因此，面板中以下两种高速接口的使用量逐年增加：日本Thine的V-by-One技术和Intel/AMD/Nivida和Apple联合推出的eDP(VESA Embedded Display Port)技术。

静电放电 (ESD) 是环境中无法避免的自然现象。面板有多个工序，在对位和镀膜时有很多机会与其他物体接触。组装时也必须贴膜和拆膜;它们会引起摩擦发电。此外，随着面板分辨率的提高;多个电路板连接需要更多端口，增加了组装和测试期间的插拔次数。因此会产生 ESD 损坏 IC 并导致屏幕异常。

关于插拔造成的损坏，请参考江新勤博士在ESD保护设计技术中提出的热插拔讨论 1. 使用Direct pin injection test方法，将ESD直接施加于I/O，模拟实际的热插拔。

● 8K新一代传输ESD解决方案——接收器

针对以上问题，可以在T-CON逻辑板的外接端口放置ESD保护器件作为前线保护。此时，在选择保护器件时需要注意两点：首先，ESD保护器件的寄生电容要足够低，V-by-One®HS和V-by的寄生电容下限-一个®美国是不同的。其次，对于 Direct pin injection 测试，ESD 事件期间 ESD 保护器件的钳位电压必须足够低，以防止传输过程中的错误和 T-CON 损坏。

Amazing Microelectronic 提供最有效的 ESD 保护器件——TVS(瞬态电压抑制器件)。与其他 ESD 保护器件相比，TVS 的低钳位电压特性使其保护效果达到 A 级。LVDS 和 V-by-One®HS 的一般寄生电容为 0.45 pF TVS[AZ1043-08F]，其布局如图所示图 2. Feed-through 的特性使布局更方便，更容易实现阻抗匹配。8K阶段的V-by-One®US，由于差分对的传输速度达到16Gbps，推荐使用能够通过IEC 61000最高测试等级的AZ111S-08F TVS -4-2：接触8kV/空气15kV，如图3;其极低的寄生电容(0.1pF)满足未来各种高速应用。

● 8K新一代传输ESD方案——发射器等端口

如上所述，ESD保护器件必须位于T-CON逻辑板的外部连接端口，T-CON的Tx端也包括在内(如图1所示)。目前最常见的传输接口是Mini-LVDS。当ESD从其端口进入时，可能会损坏Mini-LVDS，导致面板出现垂直亮线。因此，建议在 Mini-LVDS 端口上安装 TVS，以防止数据传输受到 ESD 影响甚至永久损坏 T-CON。Mini-LVDS 的传输速度为 331Mbps，因此可以在 Mini-LVDS 端口上添加一个 0.45pF AZ1043-08F 进行保护。此外，还显示了面板的接口还包括I2C、控制信号和PWM信号，用于调节背光控制。这些低速信号或其他电源线对 TVS 的电容值没有严格要求。

从整个面板的结构来看，它包含了很多大面积的绝缘材料(比如玻璃)。它在前端过程中积累静电，当组装过程中发生ESD事件时，很容易轰炸内部IC。随着T-CON的高阶化，芯片工艺的微复制更容易因ESD而损坏。与其他领域的电子产品相比，面板组装机的不良率高得多的原因有很多。TVS现在在面板制造保护中发挥着关键作用。一个好的TVS可以避免面板制造过程中昂贵的主芯片被烧毁和产线停机。