by 房蔓君
近年来，面板厂专注于发展高质化面板，各家纷纷投入高阶面板设计以分轩轾，产品类型包括笔记本电脑、电视、屏幕、AIO（All-in-One）等。然而，随着高阶面板的兴起，也衍生出许多新型态问题。
● 面板的讯号传输原理
我们先从面板架构谈起。有人T-CON发送端接口的演进与衍生问题说液晶是面板的心脏，那么时序控制器(Time Controller，T-CON) 就是面板的大脑。如图一所示，T-CON自电视或笔记本电脑的GPU(图像处理器)接收影像数据，转换格式给Source driver使用，并产生控制讯号给Gate driver与Source IC，进而输出电压控制液晶排列方向、产出画面。T-CON 接收端(Rx)、发送端(Tx)之传输接口会随着分辨率需求不同而改变。
图一、面板架构示意图
● T-CON發送端介面的演進與衍生問題
在T-CON Rx的傳輸介面中，低電壓差分訊號（Low-Voltage Differential Signaling，LVDS）是最基本款。自西元1994年蘋果電腦與國家半導體公司 (National Semiconductor) 引進本介面後，就一直沿用至今。然而，隨著近幾年電視尺寸、螢幕解析度及頻率等規格上升， LVDS已無法符合8K新世代傳輸所需(如表一所示)。也因此，兩大高速介面在面板的使用率逐年上升：分別是日本Thine公司的V-by-One技術，以及由Intel/AMD/Nivida及Apple等多家業者聯合提出的eDP (VESA Embedded Display Port)技術。
表一、V-by-One ®US与现存传输接口的比较
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Interface technology |
Data rate per lane |
Cables for 4K image transmission with 60Hz |
Cables for 8K image transmission with 60Hz |
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V-by-One ®US |
16Gbps |
2 pairs |
8 |
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V-by-One ®HS |
4Gbps |
8 pairs |
32 |
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LVDS |
~0.5Gbps |
48 pairs |
192 |
静电放电(Electrostatic Discharge, ESD)为环境中无法避免的自然现象。面板具有多道制程，配向、涂布期间会有许多物体相互接触的机会，而组装时也须进行薄膜的贴附与分离，以上现象都会造成摩擦生电。再者，随着面板分辨率增大，会需要更多端口以连接多块电路板，增加人员在组装、测试过程中的插拔总数，进而产生ESD，对IC破坏，造成点亮画面异常。
关于插拔造成的破坏，可参考姜信钦博士先前在《静电放电防护1》提出的热插拔论述，使用Direct pin injection测试法，直接对I/O施加ESD以模拟实际热插入事件。
● 8K新世代传输的ESD解决方案-接收端
关于以上问题，可在T-CON逻辑板之对外端口放上ESD防护组件，以作为最前线的防护。此时挑选防护组件的要诀便是两个最低：一是ESD防护组件的杂散电容必须够低，对于V-by-One ®HS以及V-by-One ®US的杂散电容限制下限并不相同；第二，针对Direct pin injection测试，ESD防护组件在ESD事件发生期间所提供的箝制电压必须要够低，不能造成传输过程的失误及T-CON的损坏。
晶焱科技提供市面上最有效的ESD防护组件─TVS(Transient Voltage Suppressor device )，比起其他ESD防护组件，TVS低箝制电压的特性，使得保护效果可到达Class A等级。LVDS以及V-by-One®HS可通用杂散电容0.45 pF的TVS「AZ1043-08F」，其Layout设置如图二，Feed-through 的特性使得布线更便利，更容易实现阻抗匹配。至于即将登上8K舞台的V-by-One®US，因一对差分讯号(Differential pair)的传输速度高达16Gbps，建议使用AZ111S-08F，该TVS可通过IEC61000-4-2 系统测试最高等级：接触 8kV/空气 15kV，如图三所示，并以极低的杂散电容(0.1pF)迎接未来各种高速应用。
图三、AZ111S-08F应用在V-by-One®US
● 8K新世代传输的ESD解决方案-发送端及其他埠
上述提到ESD保护组件须放在T-CON逻辑板之对外端口，其中也包括T-CON的Tx端(如图一所示)。目前最通用的传输接口为Mini-LVDS，当ESD自Mini-LVDS埠进入时，可能会造成Mini-LVDS损坏，导致面板出现垂直亮线。故建议也在Mini-LVDS埠加上TVS，以防止数据传输受ESD影响甚至造成T-CON永久损毁。Mini-LVDS传输速度为331Mbps，可在Mini-LVDS埠放置0.45pF的AZ1043-08F以兹保护。另外，图一中也显示，面板的接口还包括I2C、控制讯号和负责调整背光控制的PWM讯号等等，这些低速的讯号或其他电源线对于TVS的电容值并无严苛要求，可选择适当电容值的TVS后，再依系统最大操作电压做挑选。
综观整块面板的结构，因其涵括许多大面积绝缘材质(如玻璃)，前段制程容易累积的静电，可能在组装时发生ESD事件轰击内部IC，且随着T-CON高阶化，芯片制程微缩后更容易因ESD导致损毁。诸多原因导致面板组装厂的不良率会比其他领域电子产品超出许多，此时TVS在面板制造的防护上便担任关键角色。一颗好的TVS可避免在面板制造过程中，昂贵的主芯片被烧毁以及产线停摆的状况发生。