基于數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)的LCD控制驅(qū)動(dòng)電路測(cè)試方法

王征宇，章少云

（1.中國電子科技集團(tuán)公司第58研究所，江蘇 無錫 214035；2.日松微電子有限公司，江蘇 無錫 214072）

1 前言

LCD顯示器件以其低電壓驅(qū)動(dòng)、低功耗等諸多突出優(yōu)點(diǎn)，在眾多場(chǎng)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(dòng)電路（LCD Driver IC）的模擬輸出直接驅(qū)動(dòng)各種LCD顯示面板，對(duì)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(dòng)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(cè)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(cè)試系統(tǒng)的LCD控制驅(qū)動(dòng)電路的簡單測(cè)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(dòng)電路的測(cè)試難點(diǎn)

2.1 管腳數(shù)量多

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

2.2 管腳驅(qū)動(dòng)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(jí)灰度，對(duì)應(yīng)16級(jí)驅(qū)動(dòng)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(jí)灰度，對(duì)應(yīng)256級(jí)驅(qū)動(dòng)電壓。因此測(cè)試設(shè)備必須能夠快速準(zhǔn)確地測(cè)量LCD驅(qū)動(dòng)器件輸出的階梯模擬信號(hào)，分辨率需要達(dá)到毫伏水準(zhǔn)。由于驅(qū)動(dòng)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(dòng)電壓范圍廣

LCD控制驅(qū)動(dòng)電路的輸出驅(qū)動(dòng)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(dòng)電壓極性需要不斷翻轉(zhuǎn)。因此對(duì)測(cè)試設(shè)備來說，其測(cè)量范圍要達(dá)到30V以上，并且能夠應(yīng)付驅(qū)動(dòng)電壓的極性改變。

2.4 其他

對(duì)于某些顯示驅(qū)動(dòng)電路，測(cè)試設(shè)備需要有強(qiáng)大的信號(hào)分析軟件，用來對(duì)測(cè)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(dòng)電路的測(cè)試方法

由上面簡單列舉的LCD控制驅(qū)動(dòng)電路測(cè)試時(shí)的一些典型問題可以看出，此類電路的測(cè)試對(duì)測(cè)試設(shè)備的測(cè)試能力提出了很高要求，因此對(duì)于LCD控制驅(qū)動(dòng)電路來說，最佳的測(cè)試設(shè)備非LCD電路專用測(cè)試系統(tǒng)莫屬，比如全球最大的測(cè)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(dòng)IC封測(cè)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(tái)最多只能支持單顆LCD驅(qū)動(dòng)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(dòng)，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(duì)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(cè)試成本增加問題，對(duì)于某些LCD控制驅(qū)動(dòng)電路也可以采用數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)來進(jìn)行簡單測(cè)試。下面將對(duì)基于數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)下的LCD控制驅(qū)動(dòng)電路測(cè)試方法進(jìn)行介紹。

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

3.1 功能測(cè)試

與一般的邏輯電路相同，LCD控制驅(qū)動(dòng)電路的功能測(cè)試需要對(duì)電路的各功能模塊均加以驗(yàn)證。但LCD控制驅(qū)動(dòng)電路的LCD驅(qū)動(dòng)信號(hào)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(hào)，采用數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，可以對(duì)同一段測(cè)試碼選擇兩種門檻電平進(jìn)行兩次測(cè)試，以達(dá)到對(duì)LCD驅(qū)動(dòng)輸出端的基本測(cè)試。

3.1.1 編程技巧一

某些LCD驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)部帶有RAM存儲(chǔ)區(qū)，需要至少以棋盤格模式分別寫入0101、1010數(shù)據(jù)測(cè)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(shí)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(cè)試。

3.1.2 編程技巧二

功能測(cè)試碼有時(shí)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(shí)，結(jié)合縮短測(cè)試時(shí)間、降低測(cè)試成本的因素，需要巧妙地考慮功能測(cè)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(cè)試時(shí)間的目的。這依賴于自身對(duì)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(dòng)電路，功能測(cè)試時(shí)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(duì)其內(nèi)部的RAM單元測(cè)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(dòng)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(cè)試時(shí)，可適當(dāng)加快讀寫時(shí)鐘頻率，以降低測(cè)試時(shí)間。

3.2 參數(shù)測(cè)試

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

3.2.1 LCD輸出驅(qū)動(dòng)測(cè)試

如前所述，在LCD驅(qū)動(dòng)電路的所有參數(shù)中，LCD輸出驅(qū)動(dòng)（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(duì)LCD顯示器件的顯示效果具有決定性影響，尤其對(duì)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(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)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(shí)就會(huì)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(duì)LCD控制驅(qū)動(dòng)電路的所有驅(qū)動(dòng)輸出引腳在相同負(fù)載下的輸出電壓偏差逐一進(jìn)行測(cè)試，以確保其均在允許范圍內(nèi)。

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

（1）對(duì)于LCD專用測(cè)試系統(tǒng)，具有多個(gè)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(shí)間內(nèi)就能完成此項(xiàng)測(cè)試。比如橫河電機(jī)的ST6730測(cè)試系統(tǒng)是使用每個(gè)LCD輸出引腳配備一個(gè)數(shù)字采樣器的配置方法，而愛德萬的測(cè)試系統(tǒng)則是每8個(gè)LCD輸出引腳配備1個(gè)數(shù)字采樣器。

采用數(shù)字采樣器測(cè)試方法的示意圖如圖1。

圖1 采用數(shù)字采樣器測(cè)試方法示意圖

（2）某些測(cè)試系統(tǒng)帶有per pin可編程負(fù)載（Active load），如果所測(cè)LCD驅(qū)動(dòng)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(cè)試通道足夠多，也可以采用各LCD驅(qū)動(dòng)輸出腳帶載進(jìn)行功能測(cè)試的方法，簡便、省時(shí)地在功能測(cè)試的同時(shí)完成此項(xiàng)參數(shù)的測(cè)試。此方法的示意圖如圖2。

3.2.2 動(dòng)態(tài)分壓端漏電測(cè)試

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

寫入數(shù)據(jù)，使電路LCD驅(qū)動(dòng)輸出端能夠以棋盤格模式正常顯示，然后對(duì)此時(shí)電路的各分壓電平輸入端進(jìn)行動(dòng)態(tài)漏電流測(cè)試。

圖2 驅(qū)動(dòng)輸出腳帶載進(jìn)行功能測(cè)試方法示意圖

4 結(jié)束語

隨著科技的發(fā)展，LCD驅(qū)動(dòng)電路的品種也日新月異，對(duì)于這一系列的電路，針對(duì)不同的電路性能，其測(cè)試方法也各有不同。本文僅對(duì)基于數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)的LCD控制驅(qū)動(dòng)電路的測(cè)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(cè)試小技巧，適用于進(jìn)行LCD控制驅(qū)動(dòng)電路低成本、高品質(zhì)的測(cè)試。

[1]黃子強(qiáng). 液晶顯示原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2008.13-37.

[2]章少云，王征宇. 點(diǎn)陣式LCD控制驅(qū)動(dòng)電路的測(cè)試方法[J]. 電子與封裝，2008，8（12）：24-26.