电子工程中液晶面板的静电防护

潘龙进

摘  要：当前的电子科技呈现出高度发达的态势，电子工程在各个领域中都是非常重要的，特别是液晶面板行业。除了社会生产工作中，即使是生活中，电子科技成果也成为不可或缺的一部分，现在越来越多的工作都已经离不开液晶面板，将液晶面板融入生活中，使得生活内容更加丰富，生活的形式也变得更加丰富多彩。电子工程要想不断完善，就要高度关注静电的影响，采取必要的静电防护措施。该文着重于研究电子工程中液晶面板的静电防护。

关键词：电子工程;夜晶面板;静电防护

中图分类号： TN07          文献标志码：A

0 引言

随着电子产品的更新换代，特别是液晶面板微电子行业的飞速发展，电子器件不断小型化，超大规模集成电路的广泛应用成了行业主流趋势，而静电问题已经成为电子工程中造成器件失效、产品良率低下的主要原因，直接影响到产品直通率以及性能的稳定性和可靠性，因此静电防护问题越来越受到大家的重视。

1 静电的产生以及影响

各种电子产品在制造、存储、运输以及使用过程中均会受到静电的影响，最常见危害最大的就是静电放电。静电会通过其他物体对相关产品放电，损伤元器件导致产品失效，无法正常运作和使用。

静电产生模式主要有3种，即HBM（人体放电模式）、MM（机器放电模式）、CDM（带电器件模式）。

1.1 HBM（人体放电模式）

由于人体容易带静电，人体和产品间的接触或者摩擦等，会将人体的静电传导至产品，导致产品元器件损伤。例如LCD产品在制作过程中，生产人员未佩戴静电手环，直接接触LCD，将有可能使人体静电击伤产品。而电弧放电是指人体与产品间存在一定距离，空间的电场强度大于其介质（如空气）的介电强度，介质电离产生电弧放电 。

1.2 MM（机器放电模式）

机器或者设备通过摩擦或其他方式也会产生静电，而带电的机器又通过和产品接触传递电荷，最终导致产品受静电击伤。LCD产品在生产和检测的过程中，需要用到的生产设备、检测设备甚至是辅助设备都需要有相关的防护措施，否则在任何一个环节未重视和监控，都可能导致产品的失效。

1.3 CDM（带电器件模式）

产品在装配、传递、测试、运输以及存储的过程中，由于其与其他材料产生摩擦，导致产品带电，而在产品接地时，产品会通过元器件与引出脚对地放电，这就是所谓的带电器件模式。例如LCD产品在生产、传递以及测试过程中，将会与作业平台、承载托盘载体、传输带等摩擦产生静电。

当物体上带有静电之后，就会有静电场形成，其所发挥的力学效应对环境中的物体产生一定的影响，静电感应由此产生[1]。在制造液晶面板的时候，如果存在静电吸附的问题，就会导致液晶面板的质量降低，如果出现过多的静电积累，就会出现放电的现象，会损坏元件。当放电强度非常大时，会导致元器件被击穿，这种损坏是永久性的。如果放电强度不是很大，也会影响元件性能的正常发挥，在使用元件的时候会存在安全隐患。

2 有关静电的防护措施

2.1 靜电防护的设计

在电子工程的静电防护设计中，考虑到不同规格的电子元件在静电防护设计中对于技术的要求也会有所不同。而对于液晶面板来说，液晶面板的设计以及周边电路的设计，对于静电的防护起到至关重要的作用[2]。

2.1.1 液晶面板的ESD防护设计

液晶面板的ESD防护设计要点有4个。1）Panel外围增加GND线路防护[1]。2）VT Pad增加电阻以及ESD，防护测试过程中引起的ESD击伤。3）制程中，FPC PAD通过所有信号线相连，防护制程中ESD。4）CF背面镀高阻/低阻膜，通过AG浆连接到TFT侧AG PAD上接地，防护外界对面板的ESD影响。

2.1.2 FPC 信号走线分类以及ESD防护

FPC PIN信号主要包括：Power PIN、Control PIN、BLU PIN、MIPI PIN、Touch PIN。那么针对这些PIN就要采用相对应的设计来防护ESD的击伤。1）Power PIN & Touch PIN增加TVS管防护防护（图1）。2）Control PIN 增加限流电阻防护。Control PIN 从FPC connector端输入到玻璃和IC均为单pin走线容易被击伤，分别在各信号上增加1K限流电阻，防止从connector引入瞬间大电流造成PIN击伤。3）BLU PIN增加放电电阻防护。FPC走线，背光A/K走线是独立的，未跟其他线路相连，ESD测试PIN脚A/K时，BLU LED电路相当于开路，无放电路径，容易出现死灯问题，在LEDK部分加100Kohm电阻，使得LEDA/K回路不至于处于浮空状态，保护LEDA/K回路，避免ESD测试时出现死灯。

2.2 防静电控制体系

在电子工程的液晶面板防静电设计中，将防静电控制体系构建起来是非常必要的。除了在设计方面增强ESD防护，也需要在防静电控制体系中，采取相应的对策来避免ESD造成的损伤。我们应该根据静电可能产生的原因，来采取相对应的措施。

首先针对HBM模式的静电防护。在产品的制造、存储、运输过程中，人体的接触是不可避免的。那如何避免人体产生的静电击伤产品呢？那必须对人体可能产生静电的各个环节进行管控。管控的对象包括静电手环、无尘服、无尘鞋、防静电电椅（不锈钢）、防静电地板。静电手环需要采用报警器机制，进行实时监控，并定时测试其系统阻抗。无尘服和无尘鞋需要每周洗涤后抽测，ESD门禁管控。防静电椅和防静电地板需要每班测试器接地阻抗。

其次针对MM模式的静电防护。需要对自动化设备，包括生产设备、检测设备，离子化设、治具等加强监控。对设备接地定时进行检测，接地电阻管控在规格以内。电木和治具每批次进行入料抽测，管控电阻值。离子化设备需按月度测试其平衡电压，正负衰减时间等。

最后针对CDM模式的静电防护。需要对直接接触产品的材料、作业平台、承载托盘载体、传送带、工作桌、推车、货架、周转tray、防滑垫、出货材料等进行监控。定时进行检测其表面电阻、接地电阻和摩擦电压等相关参数。

对于静电有较高敏感度的液晶面板，一旦敏感器件测出机器运行中产生静电，工作人员就要及时到工作现场分析静电产生的原因，采取必要的技术处理措施。

2.3 建立良好的防静电环境

在工作环境中，有很多的细小物容易产生静电，例如，灰尘漂浮在空气中，很有可能产生静电，对环境中的电子设备造成一定的影响[3]。所以，电子设备的工作环境要保证清洁，同时环境的温度和湿度，使环境处于恒温恒湿状态（温度23±1 ℃，湿度50±5 RH%）。实时监控离子棒的性能，使其平衡电压<±35V，正衰减时间1 000 V→100 V<3 s负衰减时间-1000 V→-100 V<3 s范围内。对于要求使用正空设备plasma的需要实时监控设备参数，保证其能消除静电。

做好静电防护工作是非常必要的，使用防静电瓷制地板，结合使用无机高温导电材料，使得地板的防静电能力有所提高。采用这样的地板，不仅不仅静电防护能力提高了，而且有良好的，耐磨性何耐火性，有很强的抗压能力，地板的使用寿命得以延长，避免经常更换[3] 。

同时我们应该成立ESD专项小组，制定ESD管控总体方针和目标，协调沟通ESD改善资源，全面推动和策划ESD工作，协调各部门之间的ESD活动，并定期向ESD主任汇报项目进展情况，管理和监督ESD防护体系运行。

3 液晶顯示行业ESD防护的发展趋势

随着液晶显示行业的飞速发展，为了提高产品的良率以及可靠性，其静电防护技术也在快速的发展。从发展趋势来看主要对4个方面进行优化和改善。首先是液晶面板材料的防静电设计，例如液晶的框胶等;其次是液晶面板各道mask的防静电设计以及制作工艺的优化，特别是制作工艺方面，还涉及生产设备等问题;再次是集成IC内部电路的防静电设计，这个涉及IC本身的抗静电能力，这对于提高整个产品的抗静电能力有非常大的好处，最后是针对外围电路的优化和改善。从这4个方面进行层层防静电设计，层层防静电制作生产，那对于最后产品的良率以及可靠性将有一个质的飞跃。

4 结语

通过上面的研究可以明确，电子工程运行中要具有较高的安全性，保证其功能得以有效发挥，更好地发挥其先进性，就要认识到由于静电带来的影响，做好静电防护工作。 针对电子工程液晶面板行业，需要提出一些静电防护方法，保证电子工程更好地发挥作用，对于静电防护的研究和发展也可以起到一定的促进作用。

参考文献

[1]戴亚翔. TFT LCD面板的驱动与设计[M]. 北京：清华大学出版社，2008.

[2]廖燕平.薄膜晶体管液晶显示器显示原理与设计[M].北京：电子工业出版社，2016.

[3]陈志强.低温多晶硅（LTPS）显示技术[M].北京：科学出版社，2006.