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研究生:蔡鎮隆
研究生(外文):Tsai-Chen Lung
論文名稱:液晶顯示器模組靜電放電測試方法研究
論文名稱(外文):Electrostatic Discharge Testing Methodology of Liquid Crystal Display Module
指導教授:李景松
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:資訊電機工程碩士在職專班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:130
中文關鍵詞:靜電放電靜電量測靜電測試平台靜電測試方法TFT靜電放電(ESD)防護
外文關鍵詞:MMHBMTFTLCMdynamic testingESDCDM.
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目前的液晶顯示器模組雖然有靜電放電測試平台、方法及標準,無論是HBM (Human Body Model)MM(Machine Model)CDM(Charged Device Model)任何一種僅提供靜態的測試,但是液晶顯示器模組處於未動作狀態下。此方式並無法了解液晶顯示器模組若處於操作狀態時其抗靜電能力為何?又應如何測試?則無法提供任何資訊。
本論文研究則提供一種新測試平台及方法,實際模擬受大氣靜電的影響,可針對液晶顯示器模組於動態時測試其抗靜電能力,並針對此測試平台進行專案測試與檢討。主要內容為針對ESD有系統的整理(如:HBM、MM、CDM、AIR Discharge及Contact mode Discharge),並提供一種新測試平台及方法,利用一微處理器搭配相關周邊電路形成一測試系統電路,再利用隔離元件與待測試液晶顯示器模組相連接,測試系統電路能透過隔離元件控制待測試液晶顯示器模組正常動作,但測試系統電路與待測試系統電路無實際相連。再利用靜電槍將靜電荷在待測試液晶顯示器模組任意處打入,該靜電荷經由待測試液晶顯示器模組放電,測試系統電路完全不支援或分享靜電荷放電工作。逐漸調高靜電槍之電壓,直至待測試液晶顯示器模組無法正常動作將測試系統與液晶顯示器模組隔離以期靜電放電所有靜電荷100%經由液晶顯示器模組放電,完成被測液晶顯示器模組動態抗靜電能力測試 使得測試數據準確度增加。
改善目前ESD測試平台的缺點,使得測試數據準確度增加建立一套測試環境與方法模擬動態系統level的Air及Contact模式,提供設計者釐清問題後,進行改善ESD問題以降低靜電放電,對液晶顯示器模組造成的破壞所引起的可靠度問題,作為日後測試依據,並推廣至產業界,以期建立LCM專屬之ESD測試標準。
針對LCM加上特殊之ESD防護設計,加以驗證,找出最佳的設計條件,以增加LCM對ESD的防護能,達到可靠度及產品競爭力提升之目的。本論文最後藉由動態測試平台了解液晶顯示器模組所面臨到的問題, 並針對液晶顯示器模組的弱點(Weak Point)進行改善,並經由特殊的走線佈局設計改善LCM的靜電防護,提昇LCD模組的靜電防護能力,不需附加任何元件 不同於以往靜電防治的設計理念,同時提出TFT液晶顯示器模組(LCM)之靜電放電(ESD)防護設計,進行探討建立TFT Array Layout設計規範與ESD防護設計規範,並提昇TFT ESD防護能力之技術。對未來TFT ESD防護設計及測試建立標準規範。
The current electrostatic discharge (ESD) testing workstation, method and its testing standards for the liquid crystal modules (LCM’s) of the human body model (HBM), machine model (MM) and charged device model (CDM) can only applied for static operation without LCM’s practical display. Therefore, the ability again the ESD when the LCM is during operation cannot be determined. This thesis intends to provide a novel dynamic ESD testing workstation for the LCM’s.
We will first introduce some fundamental models for the ESD testing, including HBM, MM, CDM, the air discharge model, and the contact discharge model. In addition, a testing circuit, consisting of a microprocessor and its surrounding circuits, is used with the isolated elements to connect and to control the pre-testing liquid crystal display modules. Though the actual testing circuit isn’t directly connected to the pre-testing systemic circuit, the ESD is initiated by using an electrostatic gun on the pre-testing LCM. The applied bias of the electrostatic gun is increased until the pre-testing LCM is found malfunction. Because the testing system is isolated from the LCM, the electrostatic charge can then all discharged through the LCM itself without passing to the instruments to improve its testing accuracy.
To precisely simulate the dynamic ESD testing environment, the air level and the contact mode in the testing system have been used to set up a standard to provide the practical testing information for the circuit designers how to improve ESD protection capability to prevent from the ESD damage. The dynamic testing standards derived from this thesis are promisingly to become well recognized testing references in the future. In the end, some specific designs by applying layout or adding external components for the LCM protection from the ESD damage will be discussed to further improve the LCM defects under the ESD testing. We will discuss about the design of TFT protecting from the ESD to set up the design rule for the TFT array layout and the LCM protection from the ESD.
中文摘要………………………………………………………………i
Abstract………………………………………………………………iii
誌謝……………………………………………………………………v
目錄……………………………………………………………………vii
圖目錄…………………………………………………………………x
表目錄………………………………………………………………xvii
第一章 緒論……………………………………………………………1
1-1研究背景與動機………………………………………………1
1-2內容編排…………………………………………………2
第二章 靜電放電之原理與……………………………………………4
2-1 靜電放電之簡介…………………………………………4
2-1-1 靜電發生的原因……………………………………………4
2-1-2產生靜電的情況………………………………………5
2-1-3 靜電放電產生的破壞主要可為……………………………7
2-2 靜電放電之測試規範…………………………………………9
2-2-1靜電放電測試法規…………………………………………9
2-3 電槍簡單模型………………………………………………11
2-3-1靜電槍測試和實際人體放電的差異…………………11
2-3-2 靜電槍放電波形之驗證…………………………………12
2-4名詞解釋……………………………………………12
第三章 靜電放電模式及測試標準………………………………14
3-1 靜電放電模式………………………………………………14
3-2 元件水準靜電放電………………………………………17
3-3 靜電放電故障判斷……………………………………23
3-4 系統水準靜電放電………………………………………25
第四章業界靜電放電的測試方法討論與比較………………………28
4-1 靜電放電測試方法的重要…………………………………28
4-2 參用文件………………………………………………28
4-3 測試條件…………………………………………………29
4-4 業界靜電放電的測試方法討論與比較……………………29
4-4-1液晶顯示器模組ESD靜態測試…………………………29
4-4-2液晶顯示器模組ESD動態測試…………………………30
4-4-3液晶顯示器模組ESD動態測試平台……………………31
4-4-4 IC ESD 測試簡介……………………………………32
4-4-5 IC ESD 測試…………………………………………32
4-5 ESD Phone Level 測試…………………………………33
4-5-1 測試點for Bar type (雙屏手機) …………………34
4-5-2 測試點for Bar type (單屏手機)歐.............34
第五章 液晶顯示器模組靜電放電動態測試平台簡介.....36
5-1測試電路平台架構與原理.........................36
5-1-2測試電路硬體架構.............................37
5-2測試機構平台架構與原理.........................38
5-3連接方式與使用方法.............................38
5-4 簡述ESD測試平台分析與討論.....................39
5-5 ESD測試平台改善...............................39
第六章檢測ESD實驗計劃.............................42
6-1液晶顯示器模組ESD實機實驗結果..................42
6-2動態ESD測試平台專案測試........................43
6-3動態ESD測試平台專案測試結論....................43
第七章靜電放電防護設計課題研究與改善方法..........45
7-1製程防護設計...................................45
7-2 液晶顯示器製程的靜電防制......................46
7-3元件防護設計...................................49
7-3-1元件(device)TVS瞬態電壓抑制器................50
7-4佈局防護設計...................................51
7-5改善LCD ITO Layout 專案測試結果................56
7-6防護之改善歸納.................................63
第八章結論與未來方向..............................65
參考文獻..........................................67
學 經 歷 簡 介...................................130
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