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大尺寸車內中控台的突波保護設計

圖一、(a)GOA之靜電保護示意圖;(b)AZ4260-04F之應用線路圖。

在5G & AIoT生態體系下,車載資訊系統之需求日漸提升,帶有觸控功能的中控台在新型高階車款中十分普遍。即使因安全考量,機械式操作介面仍有其擁護者,但現今大眾對於此種車內人機介面的接受度提高,且中國大陸自駕 / 電動車市場規模可觀,乘客與車的互動量更甚增加。正因此趨勢,面板廠隨車載市場發展日漸蓬勃,得已跳脫消費性市場的框架。

窄邊框車用面板需求增加

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圖二、AZ111S-08F應用在V by One訊號線。

觀察車廠現有的中控台model,有將儀表板及中控台兩板合而為一的拼接形態,此種拼接顯示螢幕會受到單一面板邊框厚度的限制,窄邊框技術則是針對此應用的解決之道。

而近年來玻璃覆晶封裝COG/COF興起,為大尺寸拼接中控台帶來更多突破。傳統面板需搭配源極(Source)IC及閘極(Gate )IC來對薄膜電晶體(TFT)進行驅動,COG/COF則是將Gate IC分別接合(Flip Chip Bonding)在FPC或是玻璃基板上。如此一來便省去原先印刷電路板的空間,達到窄邊框的目的。

除此之外,尚有已在電視產品廣為使用的閘極驅動電路基板GOA(Gate on Array),該技術甚至使面板本身即可控制TFT開關,不再需要透過Gate IC,將使面板左右邊框寬度再向下縮減。

窄邊框面板的靜電問題

靜電放電(Electrostatic Discharge;ESD)為環境中無法避免的自然現象。面板具有多道製程,配向、塗佈期間會有許多物體相互接觸的機會,而組裝時也須進行薄膜的貼附與分離,以上現象都會造成摩擦生電。

再者,LCD的玻璃基板為絕緣材料,靜電逸散速度低,容易累積大量電荷。COG/COF的訊號走線在FPC及玻璃基板上,因其等效的電感值,如同裸露的天線一般,容易吸收ESD;此外,和傳統印刷電路板不同的是, COG/COF所使用的FPC及玻璃基板為絕緣材料,缺乏導體的屏蔽(Shielding),更不易宣洩累積的靜電。

除了材質不同外,因COG/COF技術使面板邊框寬度縮減,Gate IC離板邊的距離更近;因使用者的手指在進行觸控時,可能會對面板進行人體放電,這使得Gate IC受到ESD破壞的機率提升。

另外需要注意的是,在組裝製程中,須將T-con IC板、COG/COF與液晶面板、背光板等其他裝置組合成液晶顯示器。而ESD現象又最容易發生在組裝及最終的產品功能測試(FT),原因在於人員在測試過程中的熱插拔,或經由手套及外套摩擦所產生的ESD對IC造成破壞。

而GOA的條件比COG/COF更為嚴峻,直接將Gate電路整合到TFT Array中,其中TFT非常脆弱,可能會因熱插拔產生的ESD受損甚至燒毀。

窄邊框車用面板的靜電保護方案

晶焱科技累積數十載來自交通大學和工研院的研發能量,開發自我專利技術、發展出適用於高速訊號的突波保護元件(TVS)。如圖一,針對COG/COF以及GOA,可在PMIC之電源及訊號線上設置TVS,4通道、操作電壓為60V的AZ4260-04F能一次應用在四路高壓的電源及訊號線,以保護後端之Gate(IC)。

另有圖二之AZ111S-08F,此產品利用電路設計創造其極低的寄生電容(Cp∼0.1 pF),應用在V-by-One等高速介面,可確保8K的高品質影像,卻同時提供卓越的保護能力;再加上其具有僅僅3.8mmx1.0mm的面積,同時提供八通道共用,可有效地節省PCB面積成本。晶焱科技也將持續研發相關對策,以因應最新車載市場應用需求,協助客戶降低返修率。(本文由晶焱科技設計研發部房蔓君提供,DIGITIMES尤嘉禾整理報導)

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