數(shù)字測試式LCD控制驅(qū)動電路測試方法

隨著液晶顯示器在日常生活中得到越來越廣泛的應(yīng)用，其核心部件——LCD控制驅(qū)動電路的品種及需求量也日益增多。通常情況下，對LCD控制驅(qū)動電路的測試是在LCD電路專用測試系統(tǒng)上完成的，但因其價格昂貴，使得測試成本也相應(yīng)地大幅抬高，成為制約LCD控制驅(qū)動電路批量生產(chǎn)的瓶頸。文章針對上述原因，提出了一種基于數(shù)字測試系統(tǒng)的LCD控制驅(qū)動電路的測試方法，以便低成本、高品質(zhì)地實(shí)現(xiàn)LCD控制驅(qū)動電路的測試。同時針對LCD控制驅(qū)動電路的特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)介紹了一些LCD控制驅(qū)動電路的測試技巧。

1 前言

LCD顯示器件以其低電壓驅(qū)動、低功耗等諸多突出優(yōu)點(diǎn)，在眾多場合得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在便攜式電子產(chǎn)品上，STN、TFT等液晶顯示器的應(yīng)用使其得到了飛速發(fā)展。LCD控制驅(qū)動電路(LCDDriver IC)的模擬輸出直接驅(qū)動各種LCD顯示面板，對各種LCD顯示器的像素點(diǎn)陣進(jìn)行控制操作，是LCD顯示器上的核心器件，因而LCD控制驅(qū)動電路的品質(zhì)直接決定了液晶顯示的效果，因此該類型電路測試方案的設(shè)計(jì)也尤為重要。本文主要介紹了基于數(shù)字測試系統(tǒng)的LCD控制驅(qū)動電路的簡單測試方法及筆者在實(shí)踐中總結(jié)的一些小技巧。

2 LCD控制驅(qū)動電路的測試難點(diǎn)

2.1 管腳數(shù)量多

LCD控制驅(qū)動電路的驅(qū)動管腳數(shù)量少則幾十，多則上千，相應(yīng)的測試設(shè)備必須配置數(shù)量龐大的測試通道，一般達(dá)到256~512通道，甚至1024通道。

2.2 管腳驅(qū)動電壓精細(xì)

就4096色普通彩色顯示屏而言，RGB三色每種色彩就具有16級灰度，對應(yīng)16級驅(qū)動電壓，也就是16(R)×16(G)×16(B)=4096，如果是真彩色的顯示屏，每種色彩就是256級灰度，對應(yīng)256級驅(qū)動電壓。因此測試設(shè)備必須能夠快速準(zhǔn)確地測量LCD驅(qū)動器件輸出的階梯模擬信號，分辨率需要達(dá)到毫伏水準(zhǔn)。由于驅(qū)動電壓是否穩(wěn)定、均勻?qū)CD顯示效果具有決定意義，此項(xiàng)尤為重要。

2.3 輸出驅(qū)動電壓范圍廣

LCD控制驅(qū)動電路的輸出驅(qū)動電壓遠(yuǎn)高于普通CMOS器件的5V電壓，甚至達(dá)到30V以上，而且由于LCD顯示屏的特殊性，驅(qū)動電壓極性需要不斷翻轉(zhuǎn)。因此對測試設(shè)備來說，其測量范圍要達(dá)到30V以上，并且能夠應(yīng)付驅(qū)動電壓的極性改變。

2.4 其他

對于某些顯示驅(qū)動電路，測試設(shè)備需要有強(qiáng)大的信號分析軟件，用來對測試通道采樣的模擬電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，以便得到每一像素點(diǎn)具體的色彩信息，判斷器件的狀態(tài)。

3 LCD控制驅(qū)動電路的測試方法

由上面簡單列舉的LCD控制驅(qū)動電路測試時的一些典型問題可以看出，此類電路的測試對測試設(shè)備的測試能力提出了很高要求，因此對于LCD控制驅(qū)動電路來說，最佳的測試設(shè)備非LCD電路專用測試系統(tǒng)莫屬，比如全球最大的測試設(shè)備商日本愛德萬(Advantest)公司的T6371、T6373、ND1、ND2等，2008年泰瑞達(dá)(Teradyne)推出的D750Ex,以及目前LCD驅(qū)動IC封測廠量產(chǎn)中主要使用的橫河電機(jī)(Yokoga wa)的TS670及TS6700等。TS670及TS6700兩種平臺最多只能支持單顆LCD驅(qū)動IC,輸出引腳數(shù)至736腳，但現(xiàn)在因多信道技術(shù)產(chǎn)品(液晶電視等)的推動，輸出引腳數(shù)由目前的300腳至400腳，大幅拉高到800腳到1 000腳以上，橫河電機(jī)的ST6730、愛德萬的ND1及ND2、 泰瑞達(dá)的D750Ex等均可對此進(jìn)行支持(ND2可支持引腳數(shù)至1 500腳以上，D750Ex最高可支持2 400腳)。

但考慮到相應(yīng)帶來的測試成本增加問題，對于某些LCD控制驅(qū)動電路也可以采用數(shù)字測試系統(tǒng)來進(jìn)行簡單測試。下面將對基于數(shù)字測試系統(tǒng)平臺下的LCD控制驅(qū)動電路測試方法進(jìn)行介紹。

LCD控制驅(qū)動電路同其他普通電路一樣，需要進(jìn)行一些常規(guī)測試項(xiàng)的測試，同時因?yàn)槠渥陨淼奶攸c(diǎn)而具有一些特殊測試方法。

3.1 功能測試

與一般的邏輯電路相同，LCD控制驅(qū)動電路的功能測試需要對電路的各功能模塊均加以驗(yàn)證。但LCD控制驅(qū)動電路的LCD驅(qū)動信號輸出端輸出的電平不是普通邏輯器件的“0”、“1”邏輯電平，而是階梯模擬信號，采用數(shù)字測試系統(tǒng)進(jìn)行測試時，可以對同一段測試碼選擇兩種門檻電平進(jìn)行兩次測試，以達(dá)到對LCD驅(qū)動輸出端的基本測試。

3.1.1 編程技巧一

某些LCD驅(qū)動電路內(nèi)部帶有RAM存儲區(qū)，需要至少以棋盤格模式分別寫入0101、1010數(shù)據(jù)測試其讀寫功能，使其相鄰地址單元處于不同邏輯電平狀態(tài)下，有時甚至也需要寫入全0及全1數(shù)據(jù)，以全面覆蓋此類功能測試。

3.1.2 編程技巧二

功能測試碼有時需要自行編寫，而不是由設(shè)計(jì)人員通過邏輯仿真提供，此時，結(jié)合縮短測試時間、降低測試成本的因素，需要巧妙地考慮功能測試方法，以達(dá)到既能全面覆蓋電路各項(xiàng)功能，又能有效減少測試時間的目的。這依賴于自身對電路功能的理解程度及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

比如某LCD控制驅(qū)動電路，功能測試時需要通過電路的可讀寫雙向數(shù)據(jù)口完成指令與數(shù)據(jù)的傳輸后，與其他邏輯單元配合再將寫入的數(shù)據(jù)顯示在LCD輸出端口上。對其內(nèi)部的RAM單元測試就完全可以通過雙向口進(jìn)行讀寫驗(yàn)證，無需再送至LCD驅(qū)動輸出端上檢驗(yàn)，而雙向口讀寫速度可遠(yuǎn)快于顯示輸出部分，因此RAM這樣測試時，可適當(dāng)加快讀寫時鐘頻率，以降低測試時間。

3.2 參數(shù)測試

LCD驅(qū)動電路的其他參數(shù)測試與一般數(shù)字電路基本無異，這里提到的是個別需要關(guān)注的特殊參數(shù)。

3.2.1 LCD輸出驅(qū)動測試

如前所述，在LCD驅(qū)動電路的所有參數(shù)中，LCD輸出驅(qū)動(或叫LCD輸出電壓偏差、LCD輸出端的導(dǎo)通電阻)是其關(guān)鍵參數(shù)。它對LCD顯示器件的顯示效果具有決定性影響，尤其對于規(guī)格較大(像素點(diǎn)較多)的顯示器件來說，LCD控制驅(qū)動電路的驅(qū)動輸出引腳數(shù)量較多，如果各引腳在相同負(fù)載下的輸出電壓偏差太大，那么在顯示時就會出現(xiàn)LCD顯示器上各像素顯示顏色不一致的現(xiàn)象，因此，必須對LCD控制驅(qū)動電路的所有驅(qū)動輸出引腳在相同負(fù)載下的輸出電壓偏差逐一進(jìn)行測試，以確保其均在允許范圍內(nèi)。

通常測試系統(tǒng)的直流參數(shù)測試單元的測試時間為幾到幾十毫秒，因此電路的驅(qū)動輸出引腳數(shù)量越多，僅此一項(xiàng)的測試時間就會越長，電路的測試生產(chǎn)成本也隨之上升。較好的測試方法為：

(1)對于LCD專用測試系統(tǒng)，具有多個數(shù)字采樣器(Digitizer)，可以用來連續(xù)地進(jìn)行電壓采樣，使電路在較短時間內(nèi)就能完成此項(xiàng)測試。比如橫河電機(jī)的ST6730測試系統(tǒng)是使用每個LCD輸出引腳配備一個數(shù)字采樣器的配置方法，而愛德萬的測試系統(tǒng)則是每8個LCD輸出引腳配備1個數(shù)字采樣器。

采用數(shù)字采樣器測試方法的示意圖如圖1

圖1 采用數(shù)字采樣器測試方法示意圖

(2)某些測試系統(tǒng)帶有pe r pin可編程負(fù)載(Active load)，如果所測LCD驅(qū)動器件的各段工作電壓在系統(tǒng)硬件允許的條件范圍內(nèi)，且測試通道足夠多，也可以采用各LCD驅(qū)動輸出腳帶載進(jìn)行功能測試的方法，簡便、省時地在功能測試的同時完成此項(xiàng)參數(shù)的測試。此方法的示意圖如圖2。

3.2.2 動態(tài)分壓端漏電測試

此參數(shù)非LCD控制驅(qū)動電路說明書中的主流參數(shù)，但使用數(shù)字系統(tǒng)測試該類電路時，增加此項(xiàng)參數(shù)的測試，可有效提高電路的故障覆蓋率。具體測試方法為：

寫入數(shù)據(jù)，使電路LCD驅(qū)動輸出端能夠以棋盤格模式正常顯示，然后對此時電路的各分壓電平輸入端進(jìn)行動態(tài)漏電流測試。

圖2 驅(qū)動輸出腳帶載進(jìn)行功能測試方法示意圖

4 結(jié)束語

隨著科技的發(fā)展，LCD驅(qū)動電路的品種也日新月異，對于這一系列的電路，針對不同的電路性能，其測試方法也各有不同。本文僅對基于數(shù)字測試系統(tǒng)的LCD控制驅(qū)動電路的測試方法做了簡單介紹，并共享了一些筆者在實(shí)踐中總結(jié)的測試小技巧，適用于進(jìn)行LCD控制驅(qū)動電路低成本、高品質(zhì)的測試。