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液晶显示屏的ESD和EOS怎么破

更新时间:2022-04-13      点击次数:596

越来越多的电子产品加上液晶屏,包括手机触摸屏,平板电脑触摸屏和数码相机触摸屏。这些面板和主板之间最常见的数据连接接口是MIPI(移动行业处理器接口)。通过添加小型TVS  ESD静电保护解决方案并提高ESD和EOS耐受水平,可以大大减少电子产品在日常生活中受到干扰甚至被破坏的机会,从而延长了产品的使用寿命,降低了返修率,从而使消费者对产品的信任度更高,同时也提高了品牌声誉。

随着小型智能产品的普及,各种消费电子产品正在快速变化,并且越来越多的集成和复杂的产品已经出现。面板显示技术也发生了前.所.未有的变化。随着显示面板分辨率的提高,数据传输变得更加复杂和快速。但是,这也使数据传输更容易受到外部干扰,最常见的干扰因素是ESD和EOS。如何有效地保护面板,避免ESD/ EOS攻击对功能运行甚至损害的影响,是我们亟待解决的问题。

1.什么是ESD/ EOS?

ESD是静电放电。这是由于摩擦,电感等引起的电位差导致两个物体彼此靠近或彼此直接接触时发生电荷转移的现象。在现实生活中,特别是在湿度较低的环境中,ESD事件经常发生。例如,如果在冬天摩擦双手后触摸门把手,则会感觉到触电,冬天睡觉前脱下毛衣时产生的电弧以及下雨天的闪电。这些实际上是发生在我们身上的ESD事件。

干燥的环境可能导致我们的身体携带数十万伏特的静电。如果触摸没有保护的电子设备(例如手机)的屏幕,ESD将通过面板的FPC进入电子设备的内部电路,并立即释放高达数十安培的电流。如今,半导体工艺技术变得越来越复杂,最.先.进的工艺技术已达到7nm。但是,如此昂贵的高.端IC芯片本身却没有以前那么好的ESD耐受性,这使得使用该芯片的先进电子设备面临巨大挑战。在较小的情况下,ESD事件会干扰电子设备的正常运行。在严重的情况下,ESD可能会直接破坏电子设备的内部IC芯片,

EOS是电气过应力。当外部电流或电压超过设备或电子产品的最大规格时,产品性能可能会减弱甚至损坏。EOS的产生有多种情况,包括电源不稳定引起的电涌,热插拔引起的瞬态浪涌电流,雷击产生的瞬态感应电流以及测试过程中接线错误……

2.电源ESD/ EOS解决方案

对于电子设备的系统级测试,使用的静电测试环境必须符合IEC61000-4-2标准。标准文件中规定了接触放电和空气放电的两种测试方法。针对不同的环境和电子产品,品牌制造商可以根据实际应用环境和需求设置相应的测试级别。对于小型面板产品,通常建议执行±8kV的接触放电和±15kV的空气放电测试。建立合理的测试标准可以提高产品的可靠性并降低产品退货率。

除了ESD测试外,许多小尺寸面板产品还通过8/20μs的浪涌波形来完成EOS测试。该测试是根据IEC61000-4-5标准文件执行的。测试电压等级和测试的位置也由客户根据实际情况进行。目前,国内外许多知.名手机品牌已经制定了相关的测试标准,主要针对VSP,VSN,VCI(1.8V)电源。由于FPC组件领域的空间限制,它可以利用单个DFN1006(0402)封装甚至是较小尺寸的CSP0603(0201)封装的TVS产品都要进行保护。

3.什么是MIPI VCC VSN VSP VCI

VCC:供电电源,这没啥好说的;

VSN、VSP:液晶驱动电源,就是可以给控制像素点透光的电容充电,一个正电压一个负电压,还有一种做法是只有一个正电压叫AVDD;

VGH、VGL:像素点上开关管的开启关闭电压,加在开关管的栅极上,VGH高电平打开给像素点电容充电,VGL 负电压关闭开关管;

VCOM:液晶像素点的存储电容共用电极;

VCI  接口供电电压RESET:液晶屏的重启引脚;

4.最佳MIPI ESD保护解决方案

为了确保数据线信号传输的完整性,电源电压和相关IC芯片的稳定性不受ESD的影响,有必要在与MIPI相对应的线路上增加ESD保护器件。对于复杂的线路要求,目前添加半导体TVS(瞬态电压抑制器)产品是最佳的保护解决方案。当TVS管的两端受到瞬时高能冲击时,它可以以非常快的响应速度(<1ns)突然降低阻抗,将大电流引向地面,并在两端之间施加钳位电压预定值,以确保保护后续电路组件免受瞬态高能冲击。

半导体TVS具有响应时间快,瞬态功率大,电容低,漏电流小,击穿电压小,钳位电压低,尺寸小和易于安装的优点。在TVS选择中,由于MIPI接口数据线的信号传输速率很快,因此建议使用低容量(≤0.5pF)的保护解决方案。另外,由于小尺寸面板的FPC组件区域的空间有限,在低ESD钳位电压的前提下,还需要尽可能多地选择小封装TVS器件。

总而言之,为了改善电子产品的使用体验并延长电子产品的使用寿命,各种测试要求将不断增加,而ESD/ EOS的测试需求也将不断增加。另外,当前各种类型的IC芯片的制造工艺技术变得越来越先进,导致芯片的公差越来越低。为了通过更严格的ESD/EOS测试,敏感芯片接口处或附近的电路需要考虑一种更有效的保护解决方案。


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